DE3231830C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Vermessung von Gegenständen in einer Meßzone - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermessung von Gegenständen in einer Meßzone gemäß dem Anspruch 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Anspruch 5.

In der US-PS 3 806 253 ist eine Meßvorrichtung beschrieben, bei der auf einer Seite eines gemessenen Objekts eine Reihe von Sendern (lichtabgebende Dioden LED) und auf der gegenüberliegenden Seite eine Reihe von Empfängern (Fotodioden) in vorbestimmten Abständen angeordnet sind. Die Sender werden einer nach dem anderen aktiviert und die Empfänger werden abgefragt. Der Querschnittsdurchmesser des gemessenen Objekts wird aus der Anzahl der Empfänger ermittelt, die aufgrund Abschirmung durch das gemessene Objekt kein Licht von einem der Sender empfangen haben. Die beste Genauigkeit der Vorrichtung, das Auflösungsvermögen, ist gleich der Hälfte des Abstands zwischen den Empfängern, zum Beispiel 1 cm.

In derselben Patentschrift ist weiterhin eine Vorrichtung beschrieben, bei der zwei Sender-Empfänger- Paare zwei Strahlungswege erzeugen, die einander überschneiden, wobei das Objekt in die Ebene seines Querschnitts bewegt wird, so daß es zuerst den einen und dann den anderen Strahlungsweg anderswo als in ihrem gemeinsamen Überschneidungspunkt durchbricht. Der gemessene Durchmesser ergibt sich mit Hilfe der Zeit, in Abhängigkeit von der Fördergeschwindigkeit, während welcher beide Strahlungswege abgeschirmt worden sind.

In der SE-PS 388 272 und der DE 26 39 802 A1 ist eine Meßvorrichtung für Objekte mit trapezförmigem Querschnitt wie Bretter beschrieben, wobei ebenfalls ein Sender-Empfänger-Paar benutzt wird zwecks Erzeugung von Strahlungswegen, die einander überschneiden, und ein Element in diesem Paar möglicherweise verdoppelt ist, zum Beispiel ein Empfänger zwei Sendern zugeordnet ist.

In der DE 26 15 143 A1 ist eine Einrichtung zur Dickenmessung von Baumstämmen beschrieben, die eine Anzahl ortsfester Strahlungssender und die gleiche Anzahl ortsfester Empfänger auf zwei gegenüberliegenden Seiten einer Meßzone aufweist. Die Sender und Empfänger werden synchron angesteuert, um Fehlmessungen infolge Streuung, d. h. den Empfang der Strahlung eines Senders durch mehrere Empfänger, zu verhindern. Ausgewertet werden parallele Strahlungswege, was wiederum eine enge Anordnung von Sendern und Empfängern notwendig macht, um eine hohe Auflösung zu erreichen.

Alle bisher bekanntgewordenen Verfahren und Vorrichtungen haben indessen einen oder mehrere der folgenden Nachteile:

• - das Auflösungsvermögen ist durch den tatsächlichen Abstand der Empfänger bestimmt und eine größere Anzahl von Empfängern (die für die Einhaltung kleinerer Abstände benötigt wird) macht die Konstruktion teuer, da Empfänger wesentlich teurer als Sender sind;
• - es werden bewegliche Teile wie Drehspiegel und dergleichen benutzt, was Probleme hervorruft, da sie temperaturempfindlich sind, Abnutzung unterliegen, empfindlich auf Erschütterungen sind und häufig auch zu einer begrenzten Lebensdauer führen;
• - Komponenten mit sehr hohen Genauigkeitsanforderungen (wie zum Beispiel Spiegel und Linsen zur Bündelung von Licht und/oder zum Ablenken oder Parallel-Machen von Licht) werden benötigt, die teuer sind;
• - Komponenten mit einer verringerten Nutzlebensdauer im Vergleich mit anderen Teilen des Systems müssen eingesetzt werden, wie zum Beispiel Laser;
• - das zu messende Objekt muß quer zu seiner Längserstreckung befördert werden, was Probleme verursachen kann, da es zum Beispiel schwierig ist, einen Baumstamm während eines Transports ruhig auf einem Förderer liegen zu haben; außerdem ist es in einem solchen Fall erforderlich, mehrere Meßvorrichtungen in mehreren Meßebenen längs der Gesamtlänge des Objektes zu plazieren, um die Durchmesser des Objekts längs dessen gesamter Länge messen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermessung von Gegenständen in einer Meßzone dahingehend zu verbessern, daß ein besseres Auflösungsvermögen erreicht wird, als es unmittelbar dem Abstand der Sender entspricht. Außerdem sollen weniger (teure) Empfänger als (billige) Sender erforderlich sein. Die zu schaffende Vorrichtung soll keine beweglichen und/ oder präzisionsbearbeitenden optischen oder andere Komponenten benötigen. Die Messung der Durchmesser soll längs der gesamten Erstreckung des zu messenden Objekts möglich sein, indem das Objekt in bekannter Weise in seiner Längsrichtung an einer einzigen Meßvorrichtung vorbeibewegt wird.

Die gestellten Aufgaben werden mit einem Verfahren und einer Vorrichtung gelöst, wie sie in den Patentansprüchen 1 und 5 angegeben sind.

Allgemein wird bei dem Verfahren zur Feststellung des Vorhandenseins eines Objektes in einer Meßzone nach der Erfindung die Meßzone von einer Anzahl ortsfester Strahlungssender und -empfänger gebildet, die auf zumindest zwei gegenüberliegenden, die Meßzone flankierenden Seiten angeordnet sind, so daß sich die zwischen ihnen verlaufenden divergierenden Strahlungswege in der Meßzone überschneiden. Die Sender und Empfänger werden mittels einer Elektronikeinheit durch Aktivierung dieser Sender und dieser Empfänger nach Art eines Abtastungsdurchlaufs gesteuert, indem die Sender einzeln nacheinander und die Empfänger in vorgegebenen Gruppen von einem oder mehreren nacheinander aktiviert werden, wobei ein Netzwerk dieser Strahlungswege, die sich in vorbestimmten Kreuzungspunkten treffen, erzeugt wird und die Abmessung des Objekts in der Meßzone auf der Grundlage der von dem Objekt abgeschirmten und nicht abgeschirmten Kreuzungen bestimmt wird.

Zu den Objekten, deren Ausdehnung nach der Erfindung mit genügender Genauigkeit bestimmt werden kann, gehören Objekte mit zumindest ungefährem kreisförmigem Querschnitt, deren Mittelpunkt auf der Bezugslinie liegt. Mit "ungefähr kreisförmigem Querschnitt" sind einerseits geometrische Formen nahe einer Kreisform wie Ellipsen mit einer geringen Differenz zwischen ihren Achsen oder Polygone mit einer größeren Anzahl von Seiten und andererseits einem Kreis angenäherte unregelmäßige Formen wie die Querschnitte von Baumstämmen gemeint. Die Erfindung eignet sich somit besonders zur Messung von Stammdurchmessern in der Sägeindustrie und sie wird deshalb gegen diesen Hintergrund näher erläutert.

Zum Messen sich verjüngender Objekte, wie von Baumstämmen, ist die Erfindung gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt, von dem bekannt ist, daß es an aufeinanderfolgenden Stellen seiner Länge im Durchmesser abnimmt, durch die Meßzone in Richtung seiner Länge bewegt wird. Dabei können die Sender und Empfänger bei wiederholter Messung ausgehend von der jeweils vorherigen Messung gesteuert werden, wobei die Geschwindigkeit einer Messung beschleunigt werden kann.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung haben mehrere Vorteile. Es werden keine beweglichen Teile benötigt, die, wie gut bekannt, leicht beschädigt werden oder Funktionsstörungen durch Schmutzpartikel erleiden könnten und meist eine kürzere Lebensdauer haben, wie ortsfeste Teile. Es wird eine wesentlich geringere Anzahl von Empfängern im Verhältnis zu Sendern benötigt. Das Auflösungsvermögen der Vorrichtung hängt vom Abstand der Sender ab, nicht von dem der Empfänger, und dieses Auflösungsvermögen ist immer besser als dieser Abstand, zum Beispiel das 0,5- oder 0,25fache dieses Abstands. Ein Sender in Form einer Infrarotlicht aussendenden Diode ist im allgemeinen etwa siebenmal billiger als ein entsprechender Empfänger in Form einer Infrarot-Fotodiode. Als Sender (LED) und als Empfänger (Fotodioden) können im Handel erhältliche Teile benutzt werden, zum Beispiel als Sender die Licht emittierenden Dioden TIL 48 von Texas Instruments und als Doppelempfänger die Doppelfotodioden FIL-S2D von United Detector Technology Incorporated.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 mehr im einzelnen die Strahlungswege in einem Bereich der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 schematisch zwei Ausführungsformen des Empfängers,

Fig. 4 die Strahlungswege für diese zwei Empfängerausführungsformen,

Fig. 5 und 6 zwei Möglichkeiten zur Anordnung der Reihen gegenüberliegender Sender und Empfänger,

Fig. 7 und 8 zwei Möglichkeiten, wie diese Reihen beendet werden können,

Fig. 9 vier Ausführungsformen von Meßrahmen,

Fig. 10 ein elektronisches Funktionsdiagramm.

Gemäß Fig. 1 wird ein zu vermessendes Objekt 10, zum Beispiel ein Stamm, auf einer Trageinrichtung 25, zum Beispiel auf einem Förderer, getragen. Auf jeder Seite der Trageinrichtung 25 sind eine Anzahl Strahlungssender 11a, 11b, . . . und eine Anzahl Strahlungsempfänger 12a, 12b, . . . angeordnet. Die Empfänger sind mit vorgegebenen gegenseitigen Abständen c angeordnet und zwischen je zwei benachbarten Empfängern sind mehrere Sender in kleineren gegenseitigen Abständen d angeordnet. Es ist somit eine größere Anzahl von Sendern als von Empfängern vorhanden. Der Abstand zwischen einem Empfänger und einem benachbarten Sender beträgt 0,5 d.

In dem gezeigten Beispiel sind die Sender und die Empfänger in geraden Reihen A, B angeordnet, und zwar je eine Reihe auf jeder Seite der Trageinrichtung 25. Die Reihen A, B sind im gegenseitigen Abstand ª angeordnet und eine Meßzone E ist zwischen ihnen gebildet. Die Reihen A, B erstrecken sich in Wirklichkeit bis zu den Orten C, D, was aus Gründen der Klarheit der Darstellung nicht gezeigt ist.

Durch die Mitte des zu vermessenden Objektes 10 erstreckt sich eine Bezugslinie R, die in dem gezeigten Beispiel in gleichen Abständen 0,5 a von beiden Reihen A, B entfernt ist. Die Bezugslinie kann jedoch auch näher zur einen Reihe als zur anderen angeordnet werden, vorausgesetzt, daß sie nicht direkt neben einer der Reihen zu liegen kommt. In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Bezugslinie R am besten in einen Bereich E′ gelegt wird, der eine Ausdehnung von 0,67 a hat und gleich weit (0,17 a) von jeder der Reihen A, B entfernt ist.

Wenn alle Sender auf der einen Seite des vermessenen Objektes durch gerade Strahlungswege mit allen Empfängern auf der gegenüberliegenden Seite verbunden werden und umgekehrt, so entsteht ein Netzwerk von Strahlen mit einer großen Anzahl von Schnittpunkten oder Kreuzungen, wie P₁. Die Orte dieser Kreuzungen liegen fest, da sie durch die Geometrie der Meßvorrichtung bestimmt sind, und sie können somit in eine zugehörige Elektronikeinheit 20 eingespeist werden. Jeder Kreuzungspunkt ist eindeutig durch die Strahlen festgelegt, die sich in ihm schneiden. Der Kreuzungspunkt P₁ ist beispielsweise durch die Strahlen 121 und 131 bestimmt. Jeder Strahlungsweg ist seinerseits durch seine zwei Endpunkte bestimmt, das heißt durch einen bestimmten Sender und einen bestimmten Empfänger. Die zwei Strahlen 121, 131 sind also durch die Sender- Empfänger-Paare 11q-12a und 11f-12v bestimmt.

Jeder Sender kann, wenn er aktiviert wird, ein divergierendes Strahlenbündel wie das Bündel 110 im Falle des Senders 11p aussenden, welches Bündel alle Strahlen zwischen zwei Grenzstrahlen 111-113 umfaßt. Die Sender sind weiterhin so angeordnet, daß sie je über einen zugeordneten Leiter, wie 13a, aktiviert und desaktiviert, also an- und abgeschaltet werden können, und zwar aufeinanderfolgend einer nach dem anderen mit Hilfe einer für solche Zwecke bekannten Einrichtung 21, die eine Komponente der Elektronikeinheit 20 ist.

Auch die Empfänger sind über Leiter, wie 14a, mit der Elektronikeinheit 20 verbunden, um wie die Sender aktiviert, also abgetastet oder abgefragt zu werden. Vorzugsweise werden die Empfänger nicht einer nach dem anderen abgefragt, sondern in Gruppen nacheinander, wobei jede Gruppe mehrere, zum Beispiel drei Empfänger umfaßt. Für jeden Sender werden dann auf der gegenüberliegenden Seite drei Empfänger abgefragt.

Wenn in dieser Weise in der Elektronikeinheit 20 zum Beispiel festgestellt wird, daß, wenn der Sender 11f angeschaltet wird, der aktivierte Empfänger 12v ein Signal liefert und, wenn der Sender 11p angeschaltet wird, der aktivierte Empfänger 12a ein Signal liefert (was wegen der im allgemeinen sehr hohen Folgefrequenz im wesentlichen gleichzeitig erfolgt), so kann hieraus der Schluß gezogen werden, daß der Kreuzungspunkt P₁ frei liegt.

Wenn ein zu vermessendes Objekt, wie ein Baumstamm 10, in die Meßvorrichtung eingeführt wird, so nimmt es den Platz ein, an dem eine Anzahl von Kreuzungen wie P₂ liegt. Infolge dieser Abschirmung wird kein Strahl oder werden zumindest nicht alle Strahlen, die sich normalerweise dort treffen, diese abgeschirmten Kreuzungen P₂ erreichen.

Die Aussendung jedes Strahls wird jeweils von der Einrichtung 21 erfaßt, und wenn ein bestimmter aktivierter Empfänger zur selben Zeit kein Signal anzeigt, so kann der Schluß gezogen werden, daß der jeweilige Strahl oder die jeweiligen Strahlen (wenn mehrere Empfänger nicht ansprechen) nicht ungehindert durchgekommen sind. Im Falle der Kreuzung P₂ ist die Situation wie folgt: Wenn die Einrichtung 21 angibt, daß der Sender 11d angeschaltet worden ist, wird kein Signal vom Empfänger 12x erhalten, und wenn der Sender 11h angeschaltet worden ist, wird kein Signal vom Empfänger 12v erhalten, so daß folglich der Schluß gezogen werden kann, daß der Ort der Kreuzung P₂ durch das vermessene Objekt belegt ist.

Aus dem Studium der Fig. 1 ergibt sich, daß, was tatsächlich gemessen worden ist, ein Abschnitt R′, die abgeschirmte Länge, auf der Bezugslinie R zwischen Punkten T₁ und T₂ ist. Diese Punkte entsprechen zwei Kreuzungen, die am nächsten zueinander auf der Bezugslinie liegen und nicht abgeschirmt worden sind.

In Fig. 1 sind ferner in gestrichelten Linien ein plattenförmiges Objekt 10′ und ein Objekt 10′′ mit linsenförmigem Querschnitt gezeigt. Es ist ersichtlich, daß bei diesen zwei Objekten die abgeschirmte Länge R′ genau ihrer Ausdehnung längs der Bezugslinie R entspricht. Gleichzeitig ergibt sich aus Fig. 1, daß bei einem Objekt mit zumindest angenähertem Kreisquerschnitt, wie dies zum Beispiel bei einem Baumstamm 10 der Fall ist, die abgeschirmte Länge R′ mit einem praktischen Bedürfnissen genügenden Genauigkeitsgrad dem Durchmesser dieses Objekts entspricht, der mit der Bezugslinie R zusammenfällt. Die Querschnittsform der Objekte 10, 10′ und 10′′ kann in einen Kreis mit dem Durchmesser R′ zwischen den Punkten T₁ und T₂ einbeschrieben werden, oder es kann gesagt werden, daß die größte Abmessung dieser Form mit der Bezugslinie R zusammenfällt.

Wenn jedoch ein zu vermessendes Objekt 10′′′ eine andere Querschnittsform hat, zum Beispiel eine quadratische, wie dies gestrichelt in Fig. 2 gezeigt ist, so kann die abgeschirmte Länge R′ zwischen den Punkten T₁′ und T₂′ wesentlich länger sein als die Abmessung des Objekts längs der Bezugslinie R. Bei solchen Objekten wird somit keine zuverlässige Anzeige der Abmessung erhalten, jedoch eine "Vorhandensein-Anzeige". Die Elektronikeinheit 20 kann in diesem Fall so programmiert werden, daß sie nur abgeschirmte Längen R′ größer als ein bestimmter Mindestwert beachtet, so daß nur Objekte aufwärts einer gewissen Größe angezeigt und kleinere Objekte, wie zum Beispiel Abfallstücke 10a, mißachtet werden.

In Fig. 2 ist in größerer Einzelheit der Bereich der Vorrichtung von Fig. 1 dargestellt, der zwischen den Empfängern 12a, 12c und 12v, 12x liegt. Die Anzahl der Sender 11a, 11b, . . . zwischen je zwei Empfängern ist größer als diejenige, die aus Gründen der Klarheit in Fig. 1 dargestellt worden ist. In der Praxis werden zum Beispiel zwischen zwei Empfängern mit einem Abstand von zum Beispiel c = 40 mm 16 Sender angeordnet, was bedeutet, daß der Abstandswert d zwischen zwei Sendern bei etwa 2,5 mm liegt. Alle Sender zwischen zwei Empfängern zusammen mit einem der Empfänger können baulich vorteilhaft zu einem einzigen Modul M zusammengefaßt werden, und bei Anwendung in der Sägeindustrie, können auf jeder Seite des zu messenden Objekts zum Beispiel 17 oder 18 solcher Module angeordnet werden, jeder mit 16 Sendern plus einem Empfänger.

Eine dreieckförmige Zone mit Ecken bei 12b, 12v und 12x wird durch die Sender- und Empfängeranordnung nach Fig. 2 "überwacht".

Infrarotlicht wird vorteilhaft als ausgesendete und empfangene Strahlung benutzt, wodurch unter anderem Beleuchtungseinflüsse aus der Umgebung ausgeschaltet werden. Die Sender sind dann Infrarotlicht aussendende Dioden und die Empfänger sind auf Infrarotlicht ansprechende Fotodioden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung werden Vielfachempfänger anstelle von Einzelempfängern benutzt, zum Beispiel Doppel- oder Dreifachempfänger wodurch das Auflösungsvermögen der Vorrichtung vergrößert wird. Eine weitere Verbesserung des Auflösungsvermögens wird erhalten, wenn als Empfänger positionsempfindliche Detektoren benutzt werden, die eine kontinuierliche Information bezüglich der Lageänderung eines Lichtflecks auf der Detektoroberfläche geben. Solche Detektoren, die zum Beispiel von der Firma Hamatsu Corporation unter der Bezeichnung S 1352 erhältlich sind, umfassen zwei Signalelektroden, eine an jedem Ende der Detektoroberfläche und der von dem Lichtfleck erzeugte elektrische Strom wird in Beziehung zum Abstand des Lichtflecks von jeder Elektrode geteilt.

In Fig. 3a ist schematisch ein Einfachempfänger 12 mit einem einzigen Empfangselement 120 gezeigt, während Fig. 3b einen Doppelempfänger 12′ mit zwei Empfangselementen 120′, 120′′ zeigt. Die Empfangselemente sind mit einem Abstand von 0,5 d angeordnet (mit demselben Abstand, den ein Empfänger zu dem nächst benachbarten Sender hat; siehe der Sender 12x in Fig. 1).

In Fig. 4a ist dargestellt, wie mit einem Einfachempfänger 12 ein Auflösungsvermögen von 0,5 d auf der Bezugslinie R erhalten wird. Aus Fig. 4b wird ersichtlich, daß mit einem Doppelempfänger 12′ eine Verdoppelung des Auflösungsvermögens, nämlich 0,25 d, auf der Bezugslinie erreicht wird. Mit dem obenerwähnten praktischen Wert von d = 2,5 mm wird also mit einem Einfachempfänger ein Auflösungsvermögen von besser als 1,4 mm und mit einem Doppelempfänger ein Auflösungsvermögen von besser als 0,7 mm erreicht.

In Fig. 5 und 6 sind zwei Alternativen zur Anordnung gegenüberliegender Sender- und Empfängermodule dargestellt. Die Anordnungsweise nach Fig. 6 gibt eine bessere Abdeckung eines vorgegebenen Meßbereichs mit derselben Anzahl von Empfängern.

In Fig. 7 und 8 sind zwei Alternativen zum Beenden der Empfänger und Senderreihen A, B gezeigt, nämlich wie die Endbereiche dieser Reihen und die Endmodule gestaltet werden können. In den einzelnen Abschnitten in Fig. 7 und 8 ist jeder einen Modul M bildende Abschnitt mit seiner Länge c und der Anzahl N seiner Sender gekennzeichnet. In der Ausführungsform nach Fig. 7 ist der Endmodul M′ ein Halbmodul und in Fig. 8 ist der Endmodul M′′ ein "Leermodul", das heißt es ist nur ein Empfängerpaar im gewöhnlichen Abstand c vorhanden.

Die Sender- und Empfängerreihen A, B sind in der Praxis durch gerade, langgestreckte Träger, Meßschienen, bestimmt, in denen die Module mit den Sendern und Empfängern und ihren Anschlußleitern angeordnet sind und die zu Meßrahmen verbunden sind. Im Hinblick auf die früher genannten Werte, die für die Anwendung in der Sägeindustrie geeignet sind, ist eine normalerweise 17 oder 18 Module umfassende Schiene, jeder Modul mit 16 Sendern plus einem Empfänger, ungefähr 65 bis 70 cm lang.

In Fig. 9 sind vier verschiedene Ausführungsformen solcher Meßrahmen gezeigt. In Fig. 9a ist die einfachste Ausführungsform mit zwei Schienen A′, B′ gezeigt, die für Messungen in einer Richtung und entsprechend zu Fig. 1 bestimmt ist. Es versteht sich, daß die Schienen A′, B′ auch in anderer Lage als der vertikalen angeordnet werden können, zum Beispiel horizontal oder schräg. In Fig. 9 ist eine erste Ausführungsform zur Messung in zwei Richtungen gezeigt. Die Schienen A′ und B′ sind durch zwei weitere Schienen AA′ und BB′ zur Bildung eines Meßrahmens mit vier Arbeitsseiten ergänzt.

Die Ausführungsform nach Fig. 9c ist ebenfalls zur Messung in zwei Meßrichtungen bestimmt und unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 9b nur dadurch, daß der die Schienen A′′, B′′, AA′′, BB′′ umfassende Meßrahmen um 45 Grad gedreht ist. Die Ausführungsform nach Fig. 9d ist zur Messung in drei Meßrichtungen bestimmt und kann als Verschmelzung der Ausführungsformen von Fig. 9a und 9c aufgefaßt werden. Der Grund für die Ausbildung der Meßvorrichtungen mit mehreren Meßrichtungen liegt darin, daß mit einer Meßrichtung die Ausdehnung des gemessenen Objektes nur längs einer Bezugslinie R (die parallel zu den entsprechenden Schienen verläuft) gemessen werden kann, während die Ausdehnung des Querschnitts zum Beispiel im rechten Winkel zu dieser Linie und/oder die Kontur des Querschnitts nicht ermittelt werden kann. Vorrichtungen mit mehreren Meßrichtungen eignen sich zum Beispiel zum Ermitteln der Ovalform und/oder der Krümmung eines Baumstamms.

Bei Objekten mit sich verändernden Querschnitten, zum Beispiel Baumstämmen, die, wie bekannt, sich vom Wurzelende zum Wipfelende verjüngen, wird die Messung in mehreren Querschnittsebenen wiederholt, während das gemessene Objekt in seiner Längsrichtung in bekannter Weise durch die Meßvorrichtung zum Beispiel mit einer Geschwindigkeit von 1 m/Sekunde gefördert wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird in einem solchen Fall ein Verfahren mit selektiver Abtastungsamplitude in der folgenden Weise angewandt:

Der Baumstamm wird befördert und bei einer ersten Messung werden neben einem Durchmesserwert auch zwei absolute Orte längs der Reihen A, B entsprechend den zwei Endpunkten des Durchmessers ermittelt. Bei der nächsten Messung und ebenso bei den darauffolgenden Messungen werden nur zwei kleinere Bereiche abgetastet, von denen jeder einen der zwei zuletzt ermittelten absoluten Werte enthält. Anstatt immer längs der ganzen Reihen A und B abzutasten, werden nur zwei kleinere Bereiche abgetastet und die verbleibenden Bereiche, in denen kein Ausdehnungs- oder Abmessungsmeßergebnis erwartet werden kann, werden ausgeschieden. Der Vorteil bei diesem Verfahren ist der, daß der sogenannte Diagonalfehler, verursacht durch die Vorwärtsbewegung des Objekts während der Messung vermindert wird. Während in der Sägewerkspraxis normalerweise 40 vollständige Abtastungsdurchläufe pro Sekunde gemacht werden können, werden durch das Verfahren der selektiven Abtastungsamplitude bis zu 100 Abtastungsdurchläufe pro Sekunde erreicht.

Bei Anwendung des Verfahrens mit der selektiven Abtastungsamplitude können ein oder mehrere Mikrocomputer des Typs 8088 der Firma "Intel" oder entsprechende Prozessoren vorteilhaft als "intelligente Elektronik" benutzt werden. Mit Hilfe von Informationen bezüglich des Vorwärtstransports des gemessenen Objekts, das heißt seiner Bewegung längs oder durch den Meßrahmen (welche Informationen leicht in bekannter Weise zum Beispiel mittels eines dem Förderer zugeordneten Pulsgenerators erhalten werden können), können selbst die Länge und der gesamte Rauminhalt eines gemessenen Objekts in so einer Elektronikeinheit ermittelt werden.

Fig. 10 zeigt ein Blockdiagramm des elektronischen Funktionsablaufs (der Elektronikeinheit 20) der Vorrichtung. Die verschiedenen Blöcke stehen für die folgenden Funktionen:
Der Block "Master CPU" steht für Systemorganisation, externe Kommunikation, Anwendungsberechnungen und Systemtestabwicklungen. Es sei hervorgehoben, daß jede Meßrichtung ihre eigene "Master CPU" hat, wobei eine von ihnen jedoch gleichzeitig als Systemmastereinheit für die gesamte Vorrichtung arbeitet, wenn mehrere Meßrichtungen vorgesehen sind.

Der Block "Abtastung CPU" steht für Abtastung- Steuerung, erste Auswertung und interne Tests. Der "Decoder" bewirkt Übersetzung digitaler Adressen zu einzelnen Sendern und ermöglicht die Auswahl einzelner Empfänger. "Senderansteuerung" steuert die einzeln ausgewählten Sender an, der Doppelblock "Sender/Empfänger" steht für die Meßschienen mit zum Beispiel IR LEDs und Fotodioden. Der Block "Empfänger-Verstärker" verstärkt Empfängersignale zu dekodierbaren Anzeigen.

Claims (13)

1. Verfahren zur Vermessung von Gegenständen in einer Meßzone, bei dem

• - mindestens an zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Meßzone jeweils sowohl elektromagnetische Strahlungssender als auch Strahlungsempfänger ortsfest so angeordnet werden, daß von den Strahlungssendern zu den Strahlungsempfängern einander gegenüberliegender Seiten divergierende Strahlungswege verlaufen, die sich in einem Netzwerk mit einer Vielzahl von Kreuzungspunkten in der Meßzone schneiden, deren Orte von der Geometrie der Sender- und Empfängeranordnung abhängt,
• - während des Vermessungsvorgangs die Strahlungssender einzeln nacheinander und die Strahlungsempfänger einzeln oder in Gruppen von mehreren nacheinander so aktiviert werden, daß für eine Vielzahl von Kreuzungspunkten der Strahlungswege in der Meßzone anhand von Strahlunterbrechungen festgestellt wird, welche dieser Kreuzungspunkte vom zu vermessenden Gegenstand abgeschirmt sind und welche nicht, und
• - daraus eine Ausdehnung oder Abmessung eines Querschnitts des zu vermessenden Gegenstandes in der Meßzone bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit senkrecht zum vermessenen Querschnitt durch die Meßzone gefördert wird und dabei die Querschnittsvermessung in mehreren Querschnittsebenen bekannten Abstands wiederholt wird, wodurch die Länge und der Rauminhalt des vermessenen Gegenstands ermittelbar sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Grundlage der Meßergebnisse eines Abtastdurchlaufs ein Abtastbereichh für einen darauffolgenden Abtastdurchlauf am selben Gegenstand festgelegt wird, bei dem solche Bereiche ausgeschieden sind, in denen kein Ausdehnungs- oder Abmessungsmeßergebnis erwartet werden kann.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfänger in Gruppen von jeweils drei Empfängern nacheinander eingeschaltet werden.

5. Vorrichtung zur Vermessung von Gegenständen in einer Meßzone (E) mit elektromagnetischen Strahlen, mit

• - einer Trageeinrichtung (25),
• - mindestens zwei Reihen (A), (B) von Strahlungssendern (11) und Strahlungsempfängern (12), welche die Meßzone (E) auf zwei gegenüberliegenden Seiten flankieren, wobei in jeder Reihe (A), (B) die Empfänger (12) in festen gegenseitigen Abständen (c) angeordnet sind und zwischen je zwei benachbarten Empfängern (12) mehrere Sender (11) in kleineren festen gegenseitigen Abständen (d) angebracht sind, so daß eine größere Zahl von Sendern (11) als Empfänger (12) vorhanden ist und divergierende Strahlungswege (111, 112, 113) zwischen den Sendern (11) einer Seite und den Empfängern (12) der gegenüberliegenden Seite in der Meßzone (E) ein Netzwerk mit einer Vielzahl von Kreuzungspunkten (P₁, P₂) bilden, und
• - einer Elektronikeinheit (20), in der die Orte der Kreuzungspunkte (P₁, P₂) gespeichert sind, die mit den Sendern (11) und den Empfängern (12) verbunden ist, die die Sender (11) nacheinander und die Empfänger (12) einzeln oder in Gruppen von mehreren nacheinander aktiviert, die Strahlunterbrechungen zwischen Sendern (11) und Empfängern (12) feststellt und die daraus Ausdehnung oder Abmessung eines Querschnitts des zu vermessenden Gegenstandes in der Meßzone (E) bestimmt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trageeinrichtung (25) ein Förderer ist, welcher den Gegenstand mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit durch die Meßzone (E) befördert, und daß die Elektronikeinheit (20) mit einem Geschwindigkeitsgeber des Förderers (25) verbunden ist und aus Querschnittsvermessungen und Förderdaten die Länge und den Rauminhalt des Gegenstands bestimmt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung des Auflösungsvermögens der Vorrichtung zumindest einige Empfänger als Vielfach-Empfänger (12′) ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender (11) und Empfänger (12) auf einer Seite der Trageeinrichtung (25) relativ zu den Sendern und Empfängern auf der gegenüberliegenden Seite gegeneinander verschoben sind, vorzugsweise um die Hälfte des Empfängerabstandes (0,5 c).

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Sender (11) und/oder der Empfänger (12) auf einer Seite der Trageeinrichtung (25) größer ist als auf der gegenüberliegenden Seite.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß, um zu verhindern, daß Meßergebnisse in Randbereichen schlechter werden, die Anzahl der Sender (11) zwischen einem Randpaar von Empfängern (12) auf zumindest einer Seite der Trageeinrichtung Null ist oder nur die Hälfte der normalen Anzahl zwischen zwei Empfängern beträgt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß alle Sender (11) zwischen zwei Empfängern (12) zusammen mit einem Empfänger baulich zu einem Modul (M) zusammengefaßt sind, das eine Einheit bildet, die mit anderen gleichartigen Einheiten zu einer Meßschiene (A′, B′) zusammengebaut werden kann.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand (d) der Sender (11) etwa 2,5 mm, und der Abstand (c) der Empfänger (12) etwa 40 mm beträgt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfänger (12) positionsempfindliche Detektoren sind, die eine kontinuierliche Information bezüglich der Lageänderung eines Lichtflecks auf der Detektoroberfläche geben.