DE2843257A1

DE2843257A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der lage und ausdehnung eines gegenstandes

Info

Publication number: DE2843257A1
Application number: DE19782843257
Authority: DE
Inventors: Jorma Aarne Kullervo Tuomaala
Original assignee: Ahlstrom Corp
Current assignee: Ahlstrom Corp
Priority date: 1977-10-20
Filing date: 1978-10-04
Publication date: 1979-04-26
Also published as: FI56451C; NO783050L; NO152474C; FI773108A; FI56451B; CA1116717A; NO152474B; US4308461A; SE7809903L; SE441215B

Description

A. Ahlström Osakeyhtiö in 29600 Noormarkku (Pinnland.)

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Lage und Ausdehnung eines Gegenstandes.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung der dem Oberbegriff zugrundeliegenden Art, die aus der US-PS 3 886 372 bekannt ist.

Bei der US-PS 3 886 372 geht es um die Vermessung einer unbearbeiteten Holzbohle mit im wesentlichen flachen Ober- und Unterseiten und zwei nicht bearbeiteten Seitenflächen, die sich von der Oberseite schräg nach außen und unten erstrecken. Die maximale Ausbeute an rechteckigen und allseits bearbeiteten Brettern aus einer solchen Bohle hängt ersichtlich von der Lage der die Oberseite gegen die Seitenflächen begrenzenden Längskanten ab. Die Messwerte für die einander gegenüberliegenden Stellen dieser Längskante sind ein Maß für die dortige Breite und Lage der Bohle. Diese Werte werden in einen Computer eingespeist, der eine Positioniervorrichtung steuert, die die Bohle in der richtigen Orientierung in eine Besäumvorrichtung mit dem richtigen Abstand der Sägen eingibt, so daß sich die beste Ausnutzung der zur Verfugung stehenden Nutzfläche ergibt.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens der US-PS 3 886 ~[2 wird die Bohle in Querrichtung abwechselnd aus zwei Richtungen beleuchtet, so daß das aus jeweils einer

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Richtung auf die Bohle auffallende Licht die Oberseite und der betreffenden Lichtquelle näher gelegene Seitenfläche beleuchten kann, während die andere Seitenfläche hinter der Längskante der Oberseite im Schatten liegt, wodurch eine klare Grenzlinie zwischen der Oberseite und der betreffenden unbearbeiteten Seitenfläche bestimmt wird. In einer folgenden Phase erfolgt die Beleuchtung von der anderen Seite. Das durch einen Spiegel entworfene Bild der Oberseite der Bohle wird durch eine im Rhythmus der Umschaltung der Beleuchtung hin- und herbewegte Fotozelle abgetastet.

Bei einer weiteren Ausführungsform, die dem Oberbegriff entspricht, wird die Bohle ständig von beiden Seiten mit verschiedenfarbigem Licht bestrahlt und wird vor die hin-und herbewegte Fotozelle im Rhythmus der Bewegung ein Farbfilter gebracht, so daß bei der einen Bewegungsrichtung nur die eine, die eine Längskante der Oberseite hervorhebende Lichtfarbe, bei der anderen Bewegungsrichtung die der anderen Längskante zugeordnete Li cht farbe erfaßt - wird.

Durch das Erfordernis der Bewegung der Fotozelle längs des ganzen Bildes der Oberseite ist die Arbeitsgeschwindigkeit des Verfahrens beschränkt. Um eine ausreichende Zahl von Meßwerten zu erhalten, muß eine entsprechende Zahl von Hüben der Fotozelle abgewartet werden, weil eben die eine Fotozelle die Meßwerte für beide Längskanten der Bohle zusammenbringen muß.

Die Erfindung ist von dem Problem der Vermessung von Hohlzbohlen ausgegangen, und dies ist auch der bevorzugte Anwendungsbereich der Erfindung. Es versteht sich aber, daß die Erfindung auch für die Vermessung anderer Gegenstände mit flacher Oberseite geeignet ist,

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die an bei entsprechender Beleuchtung im Schatten liegende Seitenflächen angrenzt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines gegenüber dem bekannten schnelleren Verfahrens zur Bestimmung der Lage und Ausdehnung eines derartigen Gegenstandes.

Die im Kennzeichen des Anspruchs 1 wiedergegebene Lösung dieser Aufgabe hat den Vorteil, daß die Lage der beiden Längskanten gleichzeitig erfaßt werden kann, ohne daß ein Abtastelement wie eine Fotozelle jeweils zwischen den Abbildungsstellen der einander gegenüberliegenden Längskanten hin- und hergeführt werden muß. Die Meßwerte für die Lage der Längskanten in dem Längenabschnitt des Gegenstandes stellen sich gleichzeitig ein, nicht nacheinander, wie in der bekannten Ausführungsform. Hierdurch ergibt sich eine Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit und eine Vereinfachung der Meßanordnung, weil die Notwendigkeit der Bewegung des Abtastelements mit einem der gesamten möglichen Breite des Gegenstandes entsprechenden Hub entfällt.

Anspruch 2 gibt die vorrichtungsmäßige Verkörperung der Erfindung wieder.

Die Strahlungstrennung kann in der in Anspruch 3 wiedergegebenen Weise erfolgen.

Ein zur Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit und zur Vermeidung der mit hin- und herbewegten Abtastelementen verbundenen Mißhelligkeiten wichtiges Merkmal besteht gemäß Anspruch 4 darin, daß die Erfassungseinrichtung zwei feststehende Anordnungen von Meßpunkten umfaßt. Die Lage der Längskante ergibt sich daraus, an welchen der Meßpunkte der Übergang von dem dem reflektierten Bild der Oberseite entsprechenden Signal zu dem dem Schatten entsprechenden Signal erfolgt.

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Die Ansprüche 5 bis 7 geben meßtechnisch zweckmäßige Ausgestaltungen der Anordnung wieder.

Die Erfindung wird nachstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Gestalt einer Anordnung zur Bestimmung der Lage und Breite einer Holzbohle im Querschnitt wiedergibt, wobei sich die Längsrichtung der Hohlbohle senkrecht zur Zeichenebene erstreckt.

In dem Querschnitt einer unbesäumten Bohle 1 bezeichnen a, b, c und d die Ecken des Querschnitts. Das Ziel besteht darin, einen Computer so zu programmieren, daß er unter Verwendung von Angaben über die Lage derartiger Punkte die Breite und Anordnung eines optimalen besäumten Brettes errechnen kann, welches aus der Bohle hergestellt werden kann. Für diesen Zweck sind Informationen über die Lage der Punkte b und c ausreichend. Die Informationen werden in einer durch den Computer verarbeitbaren elektrischen Form gewonnen, in_dem die Oberseite b-c der Bohle mittels einer oberhalb derselben angebrachten Linse 2 auf eine als Ganzes mit Io bezeichnete Erfassungseinrichtung abgebildet wird. Die Erfassungseinrichtung Io besteht aus einer Fotodiodenanordnung, die in einer Ebene, von einem Mittelpunkt O ausgehend nach beiden Seiten hin hunderte von Meßpunkten in Gestalt einzelner Fotodioden 3 umfaßt. Der Widerstand der Fotodioden J richtet sich nach deren Beleuchtungsstärke. Durch Abzählung der Fotodioden 3 vom Mittelpunkt O aus kann die Stelle, an der der Sprung von einer hohen Beleuchtungsstärke zu einer niedrigen bzw. die entsprechende Widerstandsänderung stattfindet, meßtechnisch erfaßt werden.

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Zu beiden Seiten der Bohle 1 sind Lichtquellen 4, 5 angebracht, deren Licht von schräg oben, jedoch in einem flachen Winkel, auf die Bohle 1 fällt. Die Lichtquelle 4 sendet in dem Ausführungsbeispiel grünes Licht aus, die Lichtquelle 5 rotes Licht. Beide Lichtquellen arbeiten gleichzeitig und beleuchten einen Querstreifen der Bohle, der durch die Linse 2 auf die Erfassungseinrichtung Io abgebildet wird. Zwischen der Linse 2 und der Bohle 1 ist eine Filteranordnung 6, 7 angebracht, die von der Mitte 8 ausgehend in verschiedene Farben unterteilt ist. Der Filter 6, der näher an der roten Lichtquelle 5 gelegen ist, ist grün, und der näher an der grünen Lichtquelle 4 gelegene Filter 7 rot.

In dem Abschnitt d'-c'. kann die Erfassungseinrichtung Io wegen des Filters 6 nur grünes Licht erfassen> doch ist die dortige Seitenfläche c-d der Bohle 1 wie auch der benachbarte Bereich der Oberseite b-c mit rotem-Licht beleuchtet, was keinen Kontrast an der Längskante c geben würde. Die von der Seitenfläche c-d ausgehende reflektierte bzw. gestreute rote Strahlung wird jedoch durch den Filter 6 von der Erfassungseinrichtung ferngehalten.

Die gegenüberliegende Seitenfläche a-b liegt im Schatten der roten Lichtquelle 5· Da die Oberseite b-c der Bohle 1 von dem roten Licht der Lichtquelle 5 getroffen wird, ergibt sich an der Längskante b eine scharfe Schattenbegrenzung. Diese wird auch auf die Erfassungseinrichtung Io abgebildet, weil das von b kommende Licht durch den roten Filter 7 durchgelassen wird. Der Bereich 0-b' der Erfassungseinrichtung Io erhält also ?ine hohe Beleuchtungsstärke durch das von der linken Seite der Oberseite b-c der Bohle 1 kommende Licht der Lichtquelle 5, während der der Seitenfläche a-b entsprechende Bereich b'-a¹ und natürlich die noch weiter außer^Llegenden Bereiche im Dunkeln liegen.

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Normalerweise würde das von der Lichtquelle 4 stammende und von der Seitenfläche a-b reflektierte bzw. gestreute Licht durch die Linse 2 ebenfalls in den Abschnitt b'-a' gelangen und den Beleuchtungsstärkenabfall an der Stelle b' zunichte machen. Dies wird aber durch den Filter 7 verhindert, der das grüne Licht der Lichtquelle 4, welches von der linken Seite der Bohle 1 reflektiert bzw. gestreut wird, zurückhält. Das grüne Licht der Lichtquelle 4 erzeugt eine Schattenkante an der Längskante c, die zu einem Beleuchtungsstärkenabfall an der Stelle c¹ führt. Das von der Seitenfläche c-d reflektierte bzw. gestreute rote Licht wird, wie bereits erwähnt, durch den Filter 6 zurückgehalten, so daß der an der Längskante c entstehende Beleuchtungsstärkenabfall des grünen Lichts auf der Erfassungseinrichtung Io erhalten bleibt.

Die zwischen c¹ und b¹ liegenden Fotodioden 3 werden also beleuchtet, während von den Stellen c' und b¹ nach außen ein Beleuchtungsstärkenabfall eintritt. Die sich ergebenden elektrischen Signale der Fotodioden 5 können für die Speisung des Computers ausgenutzt werden. Der Bezugspunkt für die Lage der Oberseite b-c der Bohle 1 ist durch die Achse 0-2-8 gegeben.

Ein Filter und die Farben einer Lichtquelle können nicht absolut undurchdringlich für anderes Licht bzw. absolut monochromatisch gemacht werden. Diese Eigenschaft kann ausgenutzt werden, um auch die Abschnitte d'-c^f und b^!-a^f zu registrieren. Die Beleuchtungsstärke fällt in diesen Abschnitten eben nicht völlig auf Null, sondern lediglich auf einen mehrfach geringeren Wert ab, der sie deutlich von dem Abschnitt c'-b¹ unterscheidet.

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Außer durch verschiedene Farben des Lichts können verschiedene Lichtarten durch Polarisation oder Pulsation erhalten werden. Im letzteren Fall kann eine Frequenztrennung pulsierender Lichtstrahlungen verschiedener Frequenzen mittels eines elektronischen Filters statt des Farbfilters 6, 7 durchgeführt werden. Es können aber auch andere Strahlungsarten, z. B. Wärme oder ultraviolette Strahlung eingesetzt werden. Als Detektoren für Lichtstrahlen können auch Kameras verwendet werden. Die Lichtstrahlen können statt durch eine Linse 2 auf die lichtempfindlichen Elemente durch eine mit einer Blende versehene Platte oder durch Rohrblenden geleitet werden.

Das erfindungsgemaße Verfahren kann durchgeführt werden, indem entweder das Brett an der Bestrahlungsanordnung vorbeibewegt wird oder umgekehrt.

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Claims

Patentansprüche.

1. Verfahren zur Bestimmung der Lage eines eine flache Oberseite mit einander gegenüberliegenden Längskanten aufweisenden Gegenstandes gegenüber einem Bezugspunkt in der zur Oberseite parallelen Querrichtung und seine Ausdehnung in dieser Richtung, insbesondere zur Bestimmung der Querlage und Breite einer Holz.bohle, bei dem der Gegenstand in einem Längenabschnitt ständig von einander gegenüberliegenden Seiten schräg von oben einfallenden, von der Oberfläche reflektierbaren unterschiedlichen Strahlungen ausgesetzt wird und die Lage einer Längskante des Gegenstandes als Schattengrenze

der von der jeweils gegenüberliegenden Seite einfallenden Strahlung in der durch die Reflektion erzeugten Abbildung des Gegenstandes erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierten Strahlungen voneinander getrennt und in den Bereichen der Abbildung der beiden Längskanten gleichzeitig separat erfaßt werden.

2. Vorrichtung zur Bestimmung der Lage eines eine flache Oberseite mit einander gegenüberliegenden Längskanten aufweisenden Gegenstandes gegenüber einem Bezugspunkt in der parallel zur Oberseite verlaufenden Querrichtung und seiner Ausdehnung in dieser Richtung, mit aufeinander gegenüberliegenden Seiten oberhalb der

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Oberseite angeordneten, gegen die jeweils gegenüberliegende Längskante schräg von oben auf die Oberseite gerichteten Strahlungsquellen für verschiedene von der Oberfläche reflektierbare Strahlungen und einer Erfassung se inr i cht ung für die jeweils von einer Strahlungsquelle ausgehende reflektierte Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (6, 7), die in den der Abbildung jeweils einer Längskante (b, c) entsprechenden Raumbereich nur die reflektierte Strahlung der der Längskante (b) bzw. (c) gegenüberliegenden Strahlungsquelle (5) bzw. (4) durchläßt, und eine Einrichtung (lo) zur gleichzeitigen und separaten Erfassung der durchgelassenen Strahlungen vorgesehen sind.

J5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Oberseite (b-c) eine Anordnung von in Längsrichtung aneinandergrenzenden Filtern (6, 7) vorgesehen ist, von denen der auf der einer Längskante (b,o) entsprechenden Seite gelegene Filter (J, 6) nur die Strahlung der jeweils gegenüberliegenden Strahlungsquelle (5, 4) durchläßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung (lo) zwei feststehende Anordnungen von in der der Querrichtung des Gegenstandes entsprechenden Richtungen dicht benachbart nebeneinander angeordneten Meßpunkten umfaßt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquellen (4, 5) verschiedenfarbiges Licht aussenden und die Filter (7, 6) die $weils komplementäre Farbe aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung (lo) dicht nebeneinander angeordnete fotoelektrische Elemente (3) aufweist.

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7· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Oberseite (b-c) des Gegenstandes (1) und der Erfassungseinrichtung (lo) eine Linsenanordnung vorgesehen ist, die mittels der von dem Gegenstand (1) ausgehenden reflektierten· Strahlung den Gegenstand (1) auf die Erfassungseinrichtung (lo) abbildet.

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