DE2945456C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Methode und mehrere Anordnungen zur Feststel­ lung der Krümmung ausgehend von der Feststellung des Durch­ messers in mehreren Meßebenen in zwei zueinander geneigten Meßrichtungensind in der US-PS 38 06 253 und in der SE-PS 2 10 166 beschrieben. In beiden genannten Fällen werden optisch aufgenommene Meßwerte als elektrische Signale einer Datenverarbeitungsanlage zugeführt, in welcher die Berech­ nung und Anzeige des Ergebnisses auf konventionelle Weise der Datentechnik durchgeführt werden.

In der DE-OS 20 19 290 ist eine Anordnung zur be­ rührungsfreien Messung von u. a. des Durchmessers bei Holz­ stämmen beschrieben. Die Holzstämme werden von einem Förde­ rer, der sie auf Stützen in angehobener Lage trägt, an einer opto-elektrischen Meßanordnung vorbeigeführt. Diese Anordnung arbeitet mit einem Lichtbündel, welches den Meß­ gegenstand von zwei Seiten umfaßt, z. B. unten und oben, und hierbei unten im Bereich zwischen den Stützen, und oberhalb der stationären Teile der Transporteinrichtung, hindurchgeht. Die Meßanordnung kann auch so orientiert sein, daß das Lichtbündel den Stamm von links und von rechts umfaßt, aber dann können nur Stämme vermessen wer­ den, deren Durchmesser größer ist als die Breite der Trans­ porteinrichtung, welche ansonsten das Lichtbündel abschir­ men würde.

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Anordnung der im Oberbegriff des angeschlossenen Pa­ tentanspruchs 1 angeführten Art zu schaffen, bei der eine Meßwertaufnahme in zumindest zwei willkürlich gewählten, bis um 90° verschiedenen Meßrichtungen möglich ist, wobei gleichzeitig gewährleistet ist, daß der stationäre Teil der Transporteinrichtung den Meßstrahl nicht abschattet und daß der vermessene Gegenstand stabil, d. h. in unver­ änderter Drehlage an der Meßstelle vorbeigeführt wird, so daß auch eine Krümmungsmessung möglich ist.

Diese Aufgabe wird in einer Art gelöst, wie es aus den beigefügten Patentansprüchen hervorgeht.

Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt bei durch­ gehender Führung der Stützen bzw. Mitnehmer des vermessenen Gegenstands eine Meßwertaufnahme aus unterschiedlichen Meßrichtungen ohne Abschattung der Meßstrahlen durch die Transporteinrichtung.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnun­ gen naher erläutert, die sich auf Ausführungsbeispiele beziehen, und in welchen

Fig. 1 und 2 die Feststellung der Krümmung eines Holzstam­ mes schematisch darstellen,

Fig. 3 und 4 das Arbeitsprinzip eines Durchmessermeßgeräts nach der genannten SE-PS 2 10 166 schematisch darstellen,

Fig. 5 die Transporteinrichtung eines Durchmessermeßgeräts nach Fig. 4 schematisch darstellt,

Fig. 6 eine konventionelle Durchmessermeßanordnung nach Fig. 4 perspektivisch schematisch darstellt,

Fig. 7 die Vorderansicht einer ersten Ausführung der Meß­ anordnung gemäß der Erfindung schematisch darstellt,

Fig. 8 die Ansicht von oben eines Teils einer ersten Aus­ führung der Transporteinrichtung darstellt,

Fig. 9 die Seitenansicht eines Mitnehmers der Transport­ einrichtung darstellt,

Fig. 10 die Ansicht von oben eines Teils einer zweiten Ausführung der Transporteinrichtung schematisch dar­ stellt,

Fig. 11 die Frontansicht einer zweiten Ausführung der Meß­ anordnung schematisch darstellt, und

Fig. 12 die Seitenansicht einer dritten Ausführung der Transporteinrichtung schematisch darstellt.

Entsprechend Fig. 1 und 2 weist ein Stamm 20 mit einer vorderen Stirnfläche 20A und einer hinteren Stirn­ fläche 20B eine Krümmung auf, die mit Hilfe der Pfeilhöhe P₁ oder P₂ definiert werden kann. Beide Pfeilhöhen sind der rechtwinklige Abstand zwischen einer geraden Linie D, die die Mittelpunkte der beiden Stirnflächen verbindet, d. h. die ideale Mittellinie, und einer gekrümmten Linie C, die durch die Mittelpunkte aller Querschnitte des Stammes verläuft, d. h. die tatsächliche Mittellinie. Die Pfeil­ höhe P₁ ist auf halber Länge D₁ der Verbindungslinie D gemessen und die Pfeilhöhe P₂ an der Stelle D₂ gemessen, wo sie am größten ist. Hierbei sollte beachtet werden, daß die Krümmung eines transportierten Stammes 20 beliebig orientiert sein kann, z. B. daß die gesuchte Pfeilhöhe P₁, P₂ in einer beliebigen Richtung R verlaufen kann, bzw. in einer beliebigen Ebene relativ z. B. zu der Vertikalebene liegen kann. Es ist allerdings offenbar so, daß gemäß Fig. 2 die in Frage kommende Pfeilhöhe immer durch Vektoraddition zweier Projektionen P′ und P′′ der Pfeilhöhe auf zwei zu­ einander geneigten, vorzugsweise, aber nicht unbedingt, rechtwinkligen Projektionsebenen M₁ und M₂ berechnet werden kann. In Fig. 2 sind ferner C′ und C′′ Projektionen der Mittel­ linie C, D′ und D′′ Projektionen der Verbindungslinie D auf beiden Projektionsebenen.

Ein Durchmessermeßgerät der in der schwedischen Patentschrift 2 10 166 angegebenen Art arbeitet gemäß Fig. 3 auf folgende Weise: Ein parabolischer Spiegel 2, in dessen Brennpunkt rotierend um die Rotationsachse A-A ein kleiner Spiegel 3 schräg zu dieser Achse angeordnet ist, wird von einer langgestreckten Lichtquelle 1 beleuchtet. Das breite Lichtstrahlbündel B mit den Grenzstrahlen B′ und B′′, das von der Lichtquelle 1 ausge­ sendet wird, wird von dem Spiegel 2 auf den kleinen Spiegel 3 reflektiert bzw. fokussiert und von diesem auf einen licht­ empfindlichen Geber, wie z. B. eine Fotozelle 4, die in der Verlängerung der Achse A-A angeordnet ist, gespiegelt. Die Fotozelle 4 und ein synchron mit dem kleinen Spiegel 3 ange­ triebener Pulsgeber 5 sind an einer Datenverarbeitungsanlage 16 elektrisch angeschlossen, die in eigentlich bekannter Weise der Datentechnik die Durchmesserberechnung durchführt auf der Grundlage des von dem Meßgegenstand 20 in Meß­ lage beschatteten Bereiches zwischen den Strecken H₁ und H₂. Die Richtung der Strahlen des Lichtbündels B ist die Meßrichtung der Anordnung, für nähere Informa­ tion wird auf die erwähnte Patentschrift 2 10 166 hin­ gewiesen. Die Messung kann auch so beschrieben werden, daß zwei Abstände H₁, H₂ von einem gewählten Bezugs­ niveau G gemessen werden, wobei H₁ den Abstand zwischen dem Bezugsniveau G und dem Übergang Schatten/Licht dar­ stellt, und H₂ den Abstand zwischen dem Bezugsniveau G und den Übergang Licht/Schatten darstellt. Die Sub­ traktion H₂ von H₁ ergibt den Druchmesser des Gegen­ standes an der Meßstelle und in der Richtung parallel zur Lichtquelle 1 und zur Achse A-A, d. h. rechtwinklig zur Meßrichtung. Addiert man die Hälfte des Ergebnisses der Subtraktion zum Abstand H₂ (oder man subtrahiert sie vom Abstand H₁), erhält man die Lage des Mittelpunktes relativ zum Bezugsniveau G. Diese Berechnung, ihre Spei­ cherung und Auswertung werden auf konventionelle Weise in der Datenverarbeitungsanlage 16 durchgeführt. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Aufnahme der Eingabedaten zu dieser Datenverarbeitungsanlage.

Da Holzstämme selten regelmäßige Kreisquerschnitte aufzei­ gen, wird die beschriebene Messung des Durchmessers gemäß Fig. 4 am besten in zwei (manchmal sogar drei) verschiedenen Meßrichtungen durchgeführt. Zu diesem Zweck sind, gemäß Fig. 4 zwei Parabolspiegel 2a, 2b und zwei langgestreckte Lichtquellen 1a, 1b nebeneinander angeordnet. Der Durch­ messer wird somit in zwei Meßrichtungen gemessen, die durch die Grenzstrahlen B′₁, B′′₁ und B′₂, B′′₂ der beiden Licht­ bündel B₁, B₂ repräsentiert werden, wobei Werte des Durch­ messers in Richtungen rechtwinklig zu den Meßrichtungen erfaßt werden. Der gemessene Stamm 20 wird hierbei in seiner Längsrichtung von einer Transporteinrichtung in Form einer Holzförderbahn 40 befördert, wobei der Stamm auf zwei niedrigen Mitnehmern 41 ruht, die von einer Kette 42 zwischen zwei seitlich angeordneten, längslaufenden Gleit- oder Steuerschienen 43, 44 gezogen werden. Aus Fig. 4 geht hervor, daß die Transporteinrichtung die Meßwertaufnahme des Durchmessers verhindern würde, da sie große Teile der beiden Lichtbündel abschirmt. Aus diesem Grund wurde bis jetzt bei Messungen von Durch­ messern die Transporteinrichtung 40 an der Meßstelle so aufgeteilt, daß gemäß Fig. 5 ein Spalt E zur freien Passage der Lichtbündel B₁, B₂ in der Meßebene N (Zei­ chnungsebene von Fig. 4) entsteht. In Fig. 5 sind sche­ matisch zwei Holzförderbahnen 40a, 40b und der gemes­ sene Stamm 20, der gerade den Spalt E passiert, darge­ stellt.

In Fig. 6 ist eine komplette Anlage zur Messung von Durch­ messern, die nach dem in Fig. 4 und 5 erläuterten Prinzip arbeitet, dargestellt. Die Parabolspiegel 2a, 2b mit zu­ gehöriger Ausrüstung sind in je einem Gehäuse 32a, 32b montiert und die Gehäuse an nebeneinanderliegenden Schenkeln eines quadratischen Rahmens 33, der auf einer Ecke steht, angebracht. An den zwei anderen Schenkeln 31a, 31b des Rahmens 33 sind die Lichtquellen 1a, 1b angebracht. Die Stämme werden in der Richtung des Pfeiles S von einer ersten Holzförderbahn 40a zu dem beschriebenen Durchmessermeßge­ rät 30 transportiert und von einer zweiten, völlig getren­ nten Holzförderbahn 40b von dem Durchmessermeßgerät 30 weg­ transportiert. Auf einer Anzeigeneinheit 18 liest der Ope­ rateur U die von der Datenverarbeitungsanlage 16 errechneten Ergebnisse ab.

Es ist offenbar, daß der Stamm 20 beim Übergang von der einen Transporteinrichtung 40a zu der zweiten Transporteinrichtung 40b eine unkontrollierte Rotationsbewegung um die Mittel­ linie C durchführen kann, die bei der Messung des Durchmessers ohne Belang ist, wo man den Durchmesser in zwei zufällig ge­ wählten zueinander geneigten Meßrichtungen bestimmt. Eine solche Rotationsbewegung verhindert allerdings eine Messung der Krümmung, da in diesem Fall gewährleistet sein muß, daß die Richtung R (Fig. 1) unverändert bleibt, obwohl sie selbstverständlich in einer beliebigen Ebene liegen kann.

Nach vorliegender Erfindung wird dieses Problem in einer Art gelöst, die aus Fig. 7-12 hervorgeht. Die niedrigen Mitnehmer 41 gemäß Fig. 4 und 6 werden gemäß Fig. 7 und 11 durch höhere Mitnehmer 51 ersetzt, die erlauben, daß das Licht der Bündel B₁, B₂ auch unter dem Stamm 20 pas­ sieren kann, entweder (entspr. Fig. 11) zwischen dem Stamm und der Holzförderbahn oder (entspr. Fig. 7) durch den freien Raum 45 in der Mitte der Holzförderbahn zwischen den beiden Gleitschienen 43, 44, so daß es nicht mehr notwendig ist, die Holzförderbahn aufzuteilen. Die Holzförderbahn wird ungeteilt ausgeführt, wodurch eine Drehung des Stammes während der Messung vermieden wird. Unter dem überwiegenden Teil der Länge des Stammes, in der Tat unter der ganzen Länge, abgesehen von den kurzen Teilstücken, wo der Stamm 20 auf den einzelnen Mitnehmern 51 aufliegt, entsteht ein freier Raum Y (Fig. 11, 12) mit der Höhe H zwischen dem niedrigsten Teil des Stammes 20 und dem stationären Teil der Transport­ einrichtung, d. h. den oberen Kanten 43a, 44a der Schienen 43, 44. Die Lichtpassage unter dem Stamm 20 wird weiterhin dadurch erleichtert, daß jede Gleitschiene 43, 44 in der Meß­ ebene N (d. h. der Zeichnungsebene der Fig. 7 oder 10) unter­ brochen ist, wobei die Mitnehmer 51, entsprechend Fig. 9 in der Form eines umgedrehten "T" mit so langer Basis 51a sind, daß ihre Länge L die Breite K der Unterbrechungsstellen F₁, F₂ überbrückt, und wobei die Kette 42 ungeteilt an den Unter­ brechungsstellen vorbeigeführt wird. Eine Drehung des Stammes 20 kann nicht eintreffen, da jeder Mitnehmer 51 immer mindest­ ens entlang einem Teil seiner Basis 51a von seinen Steuer­ und Gleitschienen 43, 44 geführt wird und somit unverändert den Stamm 20 stabil unterstützt. Die wirksame Höhe Z des Trageteiles 51b, d. h. die Höhe bis zur niedrigsten Stelle 51c dei Auflagefläche, ragt mit der Länge H (Fig. 7) über die oberen Kanten 43a, 44a hinaus.

Die zwei Meßeinrichtungspaare 1a, 2a und 1b, 2b entspr. Fig. 7 können auch etwas verschoben in der Richtung des Pfeiles S (Fig. 6) angeordnet werden, wobei auch (entspr. Fig. 10) die Unterbrechungsstel­ len F₁′ und F₂′ entsprechend weit auseinander ver­ schoben werden müssen, da jetzt zwei verschiedene Meßebenen N₁, N₂ vorhanden sind, wobei allerdings in jeder Meßebene nur die freie Passage des Lichtbündels unter dem Stamm 20 auf der einen Seite der Förderbahn 40 gewährleistet werden muß, wie es aus einer Betrach­ tung von Fig. 7 deutlich hervorgeht.

In Fig. 10 ist weiterhin eine Abtasteinrichtung 17 der Bewegung der Transporteinrichtung 40 und dadurch der Fortbewegung des Stammes 20 eingezeichnet. Diese Abtasteinrichtung 17 ist an der Datenverarbeitungsan­ lage 16 angeschlossen und gehört mit zu allen Ausfüh­ rungsformen, obwohl der Übersichtlichkeit halber nur in Fig. 10 gezeigt.

Bis zu dieser Stelle wurde vorausgesetzt, daß die Meß­ einrichtungspaare 1a, 2a und 1b, 2b relativ zu einer senkrechten Linie geneigt sind, wie in den Fig. 4, 6 und 7 veranschaulicht ist, d. h. daß jede Meßrichtung zu der vertikalen Linie V (Fig. 7) einen spitzen Winkel α (0°<α<90°) einschließt. Es ist aber auch möglich, entspr. Fig. 11 die Meßeinrichtungspaare 1a, 2a und 1b, 2b mit vertikalen bzw. horizontalen Meßrichtungen anzu­ ordnen, und zwar in Kombination mit den Unterbrechungs­ stellen, entspr. Fig. 8 (diese Fig. bezieht sich also sowohl auf die Anordnung, entspr. Fig. 7, als auch auf die Anordnung entspr. Fig. 11 und im Prinzip auch entspr. Fig. 12) .

Vorzugsweise wird eine Anordnung entspr. Fig. 11 zusätz­ lich im Einklang mit der genannten Fig. 12 variiert. Zweck der Ausführung entspr. Fig. 12 ist, zu verhindern, daß die Lichtquelle 1b unter der Transporteinrichtung 40 vom her­ unterfallenden Abfall verschmutzt wird. Die ganze Meßebene N′ (Zeichnungsebene in Fig. 11) wird in der Förderrichtung (Richtung des Pfeiles S) um den Winkel β geneigt, wobei über der Lichtquelle 1a zweckmäßigerweise ein Schutzschirm 19 angeordnet wird. Es ist offenbar, daß mit dem gleichen Er­ gebnis eine Neigung gegen die Förderrichtung durchgeführt werden kann. Die Kanten der Unterbrechungsstellen F₁′′ werden vorzugsweise auch schräg ausgeführt. Die Kompensation die­ ser Neigung hinsichtlich des Durchmesserwertes in senkrechter Richtung (in waagerechter Richtung ist keine Kompensation er­ forderlich), d. h. die Multiplikation mit dem Wert cos β, wird in die Datenverarbeitungsanlage einprogrammiert. Es sollte darauf geachtet werden, daß bei allen Ausführungs­ formen Lichtbündel zweier zusammengehörender Meßrichtungen durch zwei Unterbrechungsstellen der Transporteinrichtung passieren, nämlich entweder jedes Lichtbündel durch eine Unterbrechungsstelle (Fig. 7, 10) oder ein Lichtbündel durch zwei Unterbrechungsstellen (Fig. 11) und das andere durch keine Unterbrechungsstelle.

Im Rahmen der Erfindung ist eine Anzahl von Variationen gegen­ über den beschriebenen Beispielen möglich. Andere Transport­ einrichtungen, als Holzförderbahnen und andere Typen von Durch­ messermeßgeräten, wie entsprechend der erwähnten schwedischen Patentschrift 2 10 166 können verwendet werden, z. B. Durchmes­ sermeßgeräte nach Fig. 4 der erwähnten amerikanischen Patent­ schrift 38 06 253, wo das Licht von einer in einer Reihenfolge angeordneten Vielzahl von Leuchtdioden erzeugt wird und von einer entsprechenden Anzahl in einer Reihenfolge angeordneter Fotozellen empfangen wird. Dabei werden die breiten Lichtbündel B₁, B₂ in Fig. 4 durch eine Vielzahl schmaler Lichtbündel aus einer Vielzahl kleiner, diskreter Lichtquellen ersetzt, wobei jedes dieser schmalen Lichtbündel als Teilstrahl eines breiten Lichtbündels, das alle kleinen Lichtquellen umfaßt, aufgefaßt werden kann.

Die Meßeinrichtungen können zueinander einen anderen Winkel als 90° bilden, solange gewährleistet ist, daß die Vektoraddition der entsprechenden Projektionen (entspr. Fig. 2) ein zuverlässiges Ergebnis ergeben kann. Die Messung kann in mehr als zwei Richtungen durchgeführt werden, z. B. durch eine Kombination von der Ausführung nach Fig. 7 und Fig. 8 oder Fig. 10 mit der Ausführung nach Fig. 11 und 8, jeweils mit zwei Meßanordnungen wie 30 (Fig. 7) aufgestellt dicht nebeneinander entlang der Transporteinrichtung 40.

Die Anzahl der Messungen und die Meßstellen entlang der Länge eines Stammes 20 werden bei allen Ausführungsformen auf konventionelle Weise durch Programmierung der Daten­ verarbeitungsanlage 16 und mit Hilfe der Signale der Abtast­ anordnung 17 bestimmt.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Meßwertaufnahme bei der Fest­ stellung eines Durchmesser- und/oder Krümmungswertes eines auf einer Transporteinrichtung (40) geförderten langgestreckten Gegenstandes (20), wie eines Holzstammes, wobei ein Meßlichtbündel (B) zwei Unter­ brechungsstellen (F₁, F₂) im stationären Teil der Transport­ einrichtung (43, 44) passiert, und der bewegliche Teil der Transporteinrichtung (42, 51) ungeteilt ist und die Unterbrechungsstellen passiert, ohne daß dabei die Winkellage des Gegenstandes verändert wird. Der Gegenstand wird hierbei von dem erwähnten beweglichen Teil in einer erhabenen Transportlage getragen, so daß das Licht auch unter dem Gegenstand passieren kann.

Claims (4)

1. Anordnung zur Meßwertaufnahme bei einem lang­ gestreckten Meßgegenstand wie Holzstamm o. ä., mit

• - einer Transporteinrichtung (40) für den Meßgegenstand, die einen stationären Teil und einen ungeteilten beweg­ lichen Teil hat, wobei der bewegliche Teil eine Viel­ zahl von einer Kette (42) angetriebene Mitnehmer (51) aufweist, deren wirksame Höhe (Z) die höchsten Stellen (43a, 44a) des stationären Teiles überragt, so daß unter der tiefsten Stelle des Meßgegenstandes ein Raum (Y) für einen Lichtdurchgang vorhanden ist, und
• - einer opto-elektrischen Meßanordnung (30), die mit einem Lichtbündel (B) arbeitet, welches den Meßgegen­ stand von zwei Seiten umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Meßwertaufnahme in zumindest zwei bis um 90° zueinander geneigten, beliebig gewählten Richtungen die Transporteinrichtung (40), deren stationärer Teil zwei von einem Raum (45) getrennte Gleit- oder Steuerschienen (43, 44) für die Mitnehmer (51) aufweist, in jeder der Schienen (43, 44) eine Unterbre­ chungsstelle (F₁, F₂) aufweist, und daß die Mitnehmer (51) eine Basis (51a) aufweisen, deren Länge (L) größer als die Breite (K) der Unterbrechungsstellen (F₁, F₂) ist, so daß jeder Mitnehmer (51) immer zumindest entlang einem Teil seiner Basis (51a) von den Schienen (43, 44) stabil über die Meß­ stelle geführt ist, wobei der untere, am Meßgegenstand vorbeistreifende Teil des Lichtbündels je nach dem Verlauf der Meßrichtung durch einen der folgenden freien Räume hindurchgeht: die Unterbrechungsstellen (F₁, F₂) in den Schienen (43, 44), den Raum (45) zwischen den beiden Schie­ nen (43, 44) oder, in an sich bekannter Weise, durch den freien Raum (Y) zwischen dem tiefsten Teil des Meßgegen­ stands und den von den Oberkanten (43a, 44a) der Schienen (43, 44) gebildeten höchsten Stellen des stationären Teiles der Transporteinrichtung (40).

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungsstellen (F₁, F₂) einander gegenüber angeordnet sind, und daß beide Meßanordnungen (30) eine gemeinsame Meßebene (N) haben (Fig. 8).

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungsstellen (F₁′, F₂′) in der Förderrichtung (S) der Transporteinrich­ tung (40) zueinander lageverschoben sind, daß die beiden Meßanordnungen (30) je eine separate Meßebene (N₁, N₂) haben, und daß die beiden Meßebenen auf gleiche Weise zu­ einander Lageverschoben sind (Fig. 10).

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Meßanordnungen (30) so angeordnet sind, daß sie eine zur Förderrichtung (S) der Transporteinrichtung (40) geneigte Meßebene (N′) haben, und daß die Unterbrechungsstellen (F₁′′) zweckmäßi­ gerweise auf gleiche Weise schräge Kanten aufzeigen (Fig. 12).