DE3414819C2 - Verfahren und einrichtung zum feststellen und ueberwachen einer abmessung und der lage eines gegebenenfalls bewegten gegenstandes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren gemäß den Oberbegriffen von Anspruch 1 und 2 sowie eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 5.

Gattungsgemäße Verfahren bzw. eine gattungsgemäße Vorrichtung werden in der DE-OS 18 09 990 beschrieben. Aus dieser Druckschrift ist es bekannt, den zu vermessenden Gegenstand zwischen zwei Meßflächen hindurchzubewegen, wobei auf der einen Meßfläche eine Sendeanordnung und auf der anderen, gegenüberliegenden Meßfläche eine Empfängeranordnung aufgebaut wird, und wobei zwischen den Lichtsendern und Lichtempfängern der Senderanordnung und der Empfängeranordnung einzelne Strahlengänge aufeinanderfolgend aufgebaut werden. Dabei wird die bewegliche Lichtsenderanordnung gebildet durch eine rotierende Scheibe. Das bekannte Verfahren arbeitet so, daß das Lichtstrahlenfeld mit der rotierenden Scheibe bzw. Blende derart verschoben wird, daß die Schattenkante genau auf einem der in weiterem Abstand voneinander angeordneten Lichtempfänger auftritt, wobei dann im Bereich der im geringen Abstand angeordneten Lichtindikatoren die exakte Abmessung des jeweiligen Gegenstandes festgestellt wird.

Hieraus wird deutlich, daß beim Messen eines in seiner Längsrichtung durch die Meßeinrichtung durchlaufenden Gegenstands, insbesondere beim Vermessen von dessen Durchmesser, die Genauigkeit des Meßergebnisses in vielen Fällen nicht ausreichen kann, da zur Erzielung eines genauen Ergebnisses immer wieder abgewartet werden müßte, bis das Lichtstrahlenfeld, wie vorstehend beschrieben, ausgerichtet ist.

Die DE-OS 26 02 373 beschreibt eine Längenmeßvorrichtung, also nicht eine Vorrichtung zur Ermittlung von Abmessungen senkrecht zur Förderrichtung, wie z. B. des Durchmessers des in Längsrichtung bewegten Gegenstandes.

Weiterhin muß bei dem vorbekannten Längenmeßverfahren der Gegenstand in eine bestimmte Position gebracht werden, um einen Meßvorgang vornehmen zu können, so daß es nicht möglich ist, durch Anpassung der Abstände der Strahlengänge an den gewünschten Toleranzbereich die Meßgenauigkeit bzw. -geschwindigkeit anforderungsgemäß einzustellen.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Abmessungen eines zu vermessenden Gegenstandes senkrecht zu dessen Längs- und Transportrichtung möglichst genau und bei kurzer Meßzeit ermitteln zu können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 vorgesehen, daß die Abmessung in aufeinanderfolgenden Meßvorgängen in verschiedenen, in Bewegungsrichtung des Gegenstandes voneinander distanzierten Bereichen ermittelt wird, wobei bei einer in Förderrichtung nachgeordneten Meßvorrichtung die Distanz zwischen den einzelnen Strahlengängen bzw. den durch die Lichtsender und gegenüberliegenden Lichtempfänger gebildeten Strahlengänge der gewünschten Meßtoleranz entspricht, während bei der in Förderrichtung vorgeordneten Meßvorrichtung nur eine Art Grobabtastung erfolgt, bei der nur festgelegt wird, in welchem Durchmesserbereich sich beispielsweise der Baumstamm bewegt, so daß nur in diesen Meßbereichen, die diesen Durchmesserabschnitt begrenzen, bei der in Förderrichtung nachgeordneten Meßvorrichtung eine exakte Meßwertermittlung zur Feststellung des exakten Durchmessers notwendig ist.

Dadurch ist es möglich, die Meßzeit erheblich zu verringern, da diese auch bei geringen Toleranzen sehr kurz gehalten werden kann, indem nur eine geringe Anzahl von Strahlengängen zwischen Lichtsender und Lichtempfänger aufgebaut und abgelesen werden muß, um eine exakte Meßwertermittlung zu erreichen, wogegen in dem dazwischenliegenden Bereich überhaupt keine Abtastung erfolgen muß.

Bei der Variante gemäß dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 2 ist vorgesehen, daß die entlang der festzustellenden Abmessung in einer Reihe angeordneten Lichtsender bzw. Lichtempfänger in mehrere einander unmittelbar benachbarte Meßbereiche unterteilt sind. Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, daß in den nebeneinanderliegenden Meßbereichen die Abtastung des Gegenstandes durch den Aufbau von Strahlengängen zwischen den jeweiligen Lichtsendern und Lichtempfängern z. B. gleichzeitig erfolgen kann. Damit beträgt die Zeitdauer zum Vermessen des Durchmessers eines Baumstammes von ca. 1,20 m nur noch jene Zeit, die zum Aufbau von Strahlengängen mit der geforderten Genauigkeit über eine Länge von 30 cm notwendig ist, also ca. 20% der üblicherweise benötigten Zeit.

Hinzu kommt, daß es mit einer derartigen Anordnung möglich ist, beispielsweise immer nur zwei oder drei Lichtsender oder Lichtempfänger taktweise aus jedem Meßbereich hintereinander oder auch parallel zueinander anzusteuern und festzustellen, in welchem der Meßbereiche die beiden Schattenkanten liegen, um dann nur in diesem Meßbereich einen sogenannten Finescann-Vorgang ablaufen zu lassen.

Die Unteransprüche 3 und 4 geben vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens an.

Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens gemäß Anspruch 5 ist vorgesehen, daß der Abstand zwischen den einzelnen Strahlengängen, die zwischen Lichtsender und Lichtempfänger aufgebaut werden können, mit zunehmender Distanz von der Auflagefläche, beispielsweise dem den Holzstamm transportierenden Förderer, zunimmt.

Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, daß die Distanz zwischen den einzelnen Strahlengängen somit exakt auf den gewünschten Prozentsatz der Genauigkeit angepaßt werden kann, da bei größer werdenden Durchmessern und gleichbleibenden Anforderungen an die Genauigkeit der Durchmesser- Ermittlung die Distanz in Richtung der festzustellenden Abmessung zwischen den einzelnen Strahlengängen größer werden kann. Damit wird gleichfalls die Anzahl der vorzunehmenden Meßschritte und damit die Meßzeit reduziert.

Der gemeinsame erfindungsgemäße Grundgedanke liegt also darin, daß durch die Verkürzung der Abtastzeit bei gleich hoher Meßgenauigkeit die Transportgeschwindigkeit des zu vermessenden Gegenstandes erhöht werden kann bzw. bei konstant gehaltener Transportgeschwindigkeit die Meßgeschwindigkeit bei gleichbleibender Meßgenauigkeit verringert werden kann.

Die Unteransprüche 6 bis 9 geben vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung an.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Feststellen bzw. Überwachen der Abmessungen eines Gegenstandes in vereinfachter schematischer und schaubildlicher Darstellung;

Fig. 2 eine Ausführungsvariante für die Anordnung der Sender bzw. Empfänger auf einer Meßfläche in Stirnansicht und vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 eine andere Ausführung einer erfindungsgemäßen Einrichtung in Stirnansicht mit einem zugehörigen Blockschaltbild;

Fig. 4 ein Schaltbild einer Steuervorrichtung für die Verwendung in Verbindung mit der Einrichtung nach Fig. 3.

In Fig. 1 ist eine Einrichtung 1 zum Feststellen bzw. Überwachen einer Abmessung 2, beispielsweise eines Durchmessers 3, eines, einen Gegenstand 4 bildenden Holzstammes 5 gezeigt. Die Einrichtung 1 umfaßt eine Meßvorrichtung 6, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit elektrooptischen Meßelementen ausgestattet ist.

Die Meßvorrichtung 6 umfaßt eine Senderanordnung 7 und eine Empfängeranordnung 8, auf deren Meßflächen 9, 10 Lichtsender 11 bzw. Lichtempfänger 12 angeordnet sind. Zwischen den Lichtsendern 11 und den Lichtempfängern 12 werden bei Aktivierung der Lichtsender über eine Steuervorrichtung 13 Strahlengänge gebildet, von denen im Ausführungsbeispiel der besseren Übersichtlichkeit halber nur die Strahlengänge 14 bis 21 dargestellt sind.

Die einzelnen Strahlengänge 14, 15, 16 bzw. 17, 18, 19 oder 19, 20 und 21 weisen in Richtung - Pfeil 22 - der Abmessung 2 unterschiedliche Abstände 23, 24 bzw. 25 auf. Die Jeweils einen gleichen Abstand 23 bzw. 24 bzw. 25 voneinander aufweisenden Lichtsender 11 bzw. Lichtempfänger 12 sind jeweils zu Meßbereichen 26, 27 bzw. 28 zusammengefaßt. Wie ersichtlich, nimmt der Abstand zwischen den einzelnen Strahlengängen mit zunehmender Distanz von einer Fördervorichtung 29 in Richtung des Pfeiles 22 zu.

Dies bewirkt, daß in einem Auflagebereich 30, auf dem der Gegenstand 4 aufliegt, die Meßwertermittlung exakter erfolgt als im Meßbereich 28, in dem die einzelnen Strahlengänge 19 bis 21 bereits in einem größeren Abstand 25 voneinander angeordnet sind. Zum besseren Verständnis dieser unterschiedlichen Abstände zwischen den einzelnen Strahlengängen ist der Abstand zwischen den einzelnen Lichtsendern 11 bzw. Lichtempfängern 12 unmaßstäblich vergrößert dargestellt. Bei der tatsächlichen Ausführung beträgt der Abstand zwischen den einzelnen Strahlengängen etwa 0,5 bis 1 mm bzw. bei hochpräzisen Meßsystemen sogar noch weniger.

Durch die Ausbildung der Einrichtung 1 zum Feststellen bzw. Überwachen der Abmessung 2 wird erreicht, daß im Bereich geringerer Abmessungen eine höhere Meßgenauigkeit gegebenen ist als im Bereich größerer Abmessungen 2. Dadurch wird bei kleinen und großen Abmessungen ein annähernd gleiches Meßverhältnis, welches sich aus der Toleranz im Verhältnis zum Durchmesser ergibt, erreicht. Als zusätzlicher Vorteil ermöglicht diese Anordnung in überraschender Weise aber auch noch, daß die Lage der dem Auflagebereich zugewandten Begrenzung des Gegenstandes 4 unabhängig davon, ob es sich um eine kleine oder große Abmessung 2 handelt, immer äußerst präzis festgestellt wird. Das Gesamtergebnis der Messung, welches immer auf den Basismeßwert der dem Auflagebereich 30 der Fördervorrichtung 29 zugewandten Kante des Gegenstandes 4 bezogen ist, ist daher gegenüber einer Anordnung von Strahlengängen mit einem Abstand 25 über alle Meßbereiche 26 bis 28 genauer.

Selbstverständlich ist es bei der dargestellten Einrichtung 1 möglich, ohne vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen, die Anordnung der Sender und Empfänger entsprechend der Ausführungsform in der DE-OS 32 38 883 zu wählen, dadurch kann die Anzahl der zu verwendenden Bauteile unter voller Ausnützung des erfindungsgemäßen Effektes nach der vorliegenden Ausführungsform noch zusätzlich verringert werden und dies bewirkt bei annähernd gleich großen Genauigkeiten eine Verkürzung der Dauer der Abtastung der Abmessung 2 des Gegenstandes 4, da die Anzahl der einzelnen Meßschritte verringert werden kann.

In Fig. 2 ist eine Stirnansicht eines Teiles einer Sender- und Empfängeranordnung 31, 32 dargestellt, wobei der besseren Übersichtlichkeit halber, die Meßflächen 33, 34 der Sender- bzw. Empfängeranordnung 31, 32 in die gleiche Ebene geschwenkt sind. Zwischen der Sender- und Empfängeranordnung 31, 32, die einer Einrichtung 35 zum Feststellen bzw. Überwachen einer Abmessung 36 angehören, kann ein Gegenstand 4 hindurchgeführt werden um dessen Abmessung 36 zu ermitteln.

Wie aus der Darstellung ersichtlich, sind drei auf der Meßfläche 33 der Senderanordnung 31 angeordneten Lichtsendern 37, 38 und 39 mehrere Lichtempfänger 40 bis 46 zugeordnet. Die Lichtempfänger 40 bis 43 gehören einem Meßbereich 47 an, in dem die Lichtempfänger 40 bis 43 in einem Abstand 48 in Richtung - Pfeil 49 - der festzustellenden Abmessung 36 angeordnet sind. In dem daran anschließenden Meßbereich 50 sind dagegen die diesem zugeordneten Lichtempfänger 44, 45 und 46 in einem Abstand 51 untereinander bzw. gegenüber dem letzten Lichtempfänger 43 des vorgeordneten Meßbereiches 47 angeordnet.

Dem Lichtsender 37 sind dabei die Lichtempfänger 40, 41 zugeordnet, wobei bei dessen Aktivierung Strahlengänge 52, 53 gebildet werden. Der Lichtsender 38 wirkt mit den Lichtempfängern 41, 42 und 43 zusammen, wobei in diesem Fall Strahlengänge 54, 55 und 56 gebildet werden. Der Lichtsender 39 wirkt. mit den Lichtempfängern 43, 44 und 45 zusammen, in dem Strahlengänge 57, 58 und 59 gebildet werden. Bedingt durch die unterschiedlichen Abstände 48 bzw. 51 zwischen den einzelnen Lichtempfängern 40 bis 43 bzw. 43 bis 46 ist der Abstand zwischen den einzelnen Strahlengängen 52 bis 56 und 57 bis 59 ebenfalls unterschiedlich. Bei der vorliegenen Ausführung ergibt sich die unterschiedliche Größe der Meßschritte in den Meßbereichen 47 bzw. 50 durch den unterschiedlichen Winkel 60 zwischen den Strahlengängen 57 bzw. 58 bzw. dem Winkel 61 zwischen den Strahlengängen 52 bzw. 53.

Diese Anordnung der Lichtsender 37 bis 39 und der Lichtempfänger 40 bis 46 ermöglicht, innerhalb der Meßbereiche 47 bzw. 50 eine Ermittlung der Abmessung 36 mit unterschiedlicher Genauigkeit. Dies bewirkt, daß bei Gegenständen mit kleineren Abmessungen 36, bei welchen sich also ein Meßfehler in seiner Größe relativ zur gesamten Abmessung wesentlich stärker bemerkbar macht wie bei großen Abmessungen 36, in etwa eine Anpassung der zulässigen Meßabweichung an die Größe der Abmessung 36 erfolgt.

Die Ansteuerung der einzelnen Lichtsender 37 bis 39 und Lichtempfänger 40 bis 46 erfolgt mit einer Steuervorrichtung 62. Diese Steuervorrichtung 62 umfaßt eine Ablaufsteuereinheit 63, an der die Lichtsender 37 bis 39 bzw. die Lichtempfänger 40 bis 46 über Einzelsteuerglieder 64 bis 66 angeschlossen sind.

Der Abtastvorgang kann nun folgendermaßen ablaufen:

Befindet sich ein Gegenstand 4, dessen Abmessung 36 ermittelt werden soll, zwischen der Senderanordnung 31 und der Empfängeranordnung 32, so wird von der Ablaufsteuereinheit 63 über das Einzelsteuerglied 64 der Lichtsender 37 mit Energie versorgt und es werden aufeinanderfolgend die Lichtempfänger 40 und 41 über das Einzelsteuerglied 64 an einer Zählvorrichtung 67 angelegt. Ist, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, der Strahlengang 52, 53 nicht unterbrochen, so erfolgt keine Weiterstellung der Zählvorrichtung 67. Daher wird im Anschluß daran über das Einzelsteuerglied 65 der Lichtempfänger 41 angesteuert. Da durch den Gegenstand 4 der Strahlengang 54 zwischen dem Lichtsender 38 und dem Lichtempfänger 41 bereits unterbrochen ist, erfolgt ein Weiterschalten der Zählervorrichtung sowohl beim Zusammenschalten der Lichtempfänger 41, 42 als auch 43 mit dem Lichtsender 38. Nachdem auch der Strahlengang 56 noch unterbrochen war, wird danach von der Ablaufsteuereinheit 63 das Einzelsteuerglied 66 aktiviert, welches den Lichtsender 39 einschaltet und aufeinanderfolgend die Lichtempfänger 43, 44 und 45 mit dem Einzelsteuerglied 66 zusammenschaltet. Dabei wird festgestellt, daß nur der Strahlengang 57 zwischen dem Lichtsender 39 und dem Lichtempfänger 43 unterbrochen ist, so daß nur die Unterbrechung des einen Strahlenganges 57 auf einer Zählvorrichtung 69 festgehalten wird. Nachdem die beiden weiteren Strahlengänge 58, 59 nicht unterbrochen sind, wird angenommen, daß damit das Ende der festzustellenden Abmessung erreicht ist und der Meßvorgang wird beendet. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, bei jedem Meßvorgang über den gesamten Meßbereich die einzelnen Lichtempfänger mit den zugehörigen Lichtsendern zusammenzuschalten und abzufragen. Ist das Ende des Meßvorganges erreicht, wird von der Ablaufsteuereinheit 63 ein Signalimpuls an die Zählvorrichtungen 67 bis 69 übermittelt und die gespeicherten Zählwerte werden einer Auswerteinheit 70 zugeführt, die diese summiert und aus der Anzahl der festgestellten Meßschritte und der Größe der jeweiligen Meßschritte den Wert der Abmessung ermittelt. Sowohl die Ablaufsteuereinheit, als auch die Einzelsteuerglieder und die Zählvorrichtungen sowie die Auswerteinheit sind rein schematisch durch Kästchen angedeutet und können im Rahmen des technischen Wissens des Fachmannes beliebig als elektrische bzw. elektronische Steuerung in den verschiedenen bekannten Techniken, wie Relaissteuerung, Transistorsteuerung oder in der modernen integrierten Bauweise bzw. über einen entsprechend programmierten Mikroprozessor betrieben werden.

Die Ausbildung der Steuervorrichtung 62 ermöglicht aber überdies, daß beispielsweise das Abfragen, ob die Strahlengänge zwischen den Lichtsendern und Lichtempfängern unterbrochen sind oder nicht in den einzelnen Meßbereichen 47 bzw. 50 gleichzeitig erfolgt, sodaß die Dauer des Meßvorganges reduziert wird. Dies hat vor allem einen Vorteil, wenn die Abmessung von sehr schnell bewegten Gegenständen ermittelt werden soll, da damit die Relativverschiebung der Abmessung in Längsrichtung des Gegenstandes 4 sehr gering gehalten werden kann.

Soll das Ausgangs- bzw. Endsignal, welches das Ende des Meßvorganges aufgrund des Fehlens des Gegenstandes 4 im Meßbereich anzeigt, gleichzeitig zur Ermittlung eines Längenwertes des Gegenstandes 4 verwendet werden, ist es unter Umständen vorteilhaft, in einem ersten Arbeitsschritt über die Einzelsteuerglieder 64, 65 die Lichtsender 37, 38 mit den zugeordneten Lichtempfängern 40 bis 43 zusammenzuschalten. Bevor nun daran anschließend die Strahlengänge zwischen dem Lichtsender 39 und den Lichtempfängern 43 bis 46 aktiviert werden, ist es möglich, durch Ansteuerung des Einzelsteuergliedes 66 und eines Schaltgliedes 71 mit einem diesen nachgeordneten Unterbrecherglied 72 über die Ablaufsteuereinheit 63 kurzzeitig den Lichtsender 39 zu aktivieren und gleichzeitig bzw. aufeinanderfolgend den Schaltzustand des Lichtempfängers 45 und 43 abzufragen. Sollte dabei festgestellt werden, daß weder der Strahlengang 57, noch der Strahlengang 59 unterbrochen ist, kann eine weitere Abtastung der Lichtempfänger im Meßbereich 50 entfallen. Gleichzeitig kann über das Steuerschaltglied 71 und das Unterbrecherglied 72 die Anzeige der Zählvorrichtungen 67, 68 gelöscht werden und ein neuer Meßvorgang eingeleitet werden. Damit wird erreicht, daß auch im Zuge eines über mehrere Meßbereiche ablaufenden Meßvorganges zur Feststellung einer Abmessung 36 festgestellt werden kann, ob sich noch ein Gegenstand im Meßbereich befindet und bei Nichtvorhandensein des Gegenstandes unmittelbar die Messung zur Vermeidung von Fehlanzeigen unterbrochen und das dabei ermittelte Signal von der Ablaufsteuereinheit an eine Längenmeßvorrichtung 73 weitergegeben werden.

In Fig. 3 ist eine Stirnansicht einer Einrichtung 1 zum Feststellen bzw. Überwachen einer Abmessung 2 eines Gegenstandes 4, vorzugsweise eines Holzstammes 5, dargestellt. Die Senderanordnung 7 und die Empfängeranordnung 8 bestehen aus einer Vielzahl von in Richtung der Abmessung 2 - Pfeil 49 - hintereinander angeordneten Lichtsendern 74, 75 und 76, welchen gegenüberliegend auf der Empfängeranordnung 8 Lichtempfänger 77, 78 und 79 zugeordnet sind. Die Lichtsender bzw. Lichtempfänger 74, 77 bzw. 75, 78 bzw. 76, 79 sind jeweils einem eigenen Meßbereich 80, 81 bzw. 82 zugeordnet. Wird nun die Abmessung 2 des Gegenstandes 4 ermittelt und sind beim vorangegangenen Meßzyklus Strahlengänge in allen drei Meßbereichen 80 bis 82 unterbrochen gewesen, so wird beim nächsten Vorgang vorerst der Meßbereich 47 abgetastet. Dabei wird beispielsweise festgestellt, daß der dem Meßbereich 81 nächstliegende Strahlengang 83 des Meßbereiches 80 unterbrochen ist. Ist die Abtastung der Abmessung mit den einzelnen Meßschritten im Meßbereich 80 abgeschlossen, kann über eine Programmsteuereinheit 84 der zweite und vierte Lichtsender 75 in Abtastrichtung - Pfeil 49 - mit den jeweils gegenüberliegenden Lichtempfängern 78 aufeinanderfolgend zusammengeschaltet werden. Wird dabei festgestellt, daß Strahlengänge 85, 86 - mit strichpunktierten Linien gezeichnet - durch den Holzstamm 5 nicht mehr unterbrochen sind und auch Strahlengänge 87, 88 zwischen den gleichartig angeordneten Lichtsendern 76 und Lichtempfängern 79 im Meßbereich 82 nicht unterbrochen sind, kann davon ausgegangen werden, daß der Gegenstand 4 den Meßbereich zwischen den Lichtsendern 74 bis 76 und Lichtempfängern 77 bis 79 verlassen hat.

Wie die vorstehende Schilderung des Meßvorganges bei Verwendung der im Ausführungsbeispiel dargestellten Einrichtung 1 zeigt, wird bei dieser Art der Zwischenabfragen im Meßzyklus rascher festgestellt, daß der Gegenstand 4 den Meßbereich verlassen hat, als wenn anschließend an den Meßbereich 80 auch alle Empfänger im Meßbereich 81 und 82 abgefragt werden müßten, um festzustellen, ob noch Strahlengänge unterbrochen sind, d. h., der Gegenstand vorhanden ist.

Eine mit 89 bezeichnete Steuervorichtung umfaßt neben der Programmsteuereinheit 84 eine Energieversorgungseinheit 90, ein Steuergerät 91 zum Ansteuern der einzelnen Lichtsender 74 bis 76 in den verschiedenen Meßbereichen 80 bis 82, welches über eine Leitung 92 mit der Senderanordnung 7 verbunden ist. Über eine Leitung 93 ist die Empfängeranordnung 8 mit einer Auswerteinheit 94 verbunden, die die einzelnen Lichtempfänger 77 bis 79 in den verschiedenen Meßbereichen 80 bis 81 in Abhängigkeit von dem von der Programmsteuereinheit 84 kommenden Steuerimpulsen ansteuert und den Schaltzustand derselben, ob belichtet bzw. unbelichtet, feststellt. Die Anzahl der belichteten Lichtempfänger beim aufeinanderfolgenden Abtasten derselben im Meßbereich 80 bzw. 81 bzw. 82 wird in der Auswerteinheit zwischengespeichert. Wird, wie vorstehend geschildert, beim raschen Abtasten der Meßbereiche 81 bzw. 82 festgestellt, daß der Gegenstand 4 den Meßbereich verlassen hat, so werden die im Meßbereich 80 aufgenommenen und in der Auswerteinheit 94 gespeicherten Signale gelöscht. Wird dagegen das Vorhandensein eines Gegenstandes 4 festgestellt, so werden auch aufeinanderfolgend die einzelnen Lichtempfänger 78 bzw. 79 der Meßbereiche 81 bzw. 82 abgetastet und die Summe der unbelichteten Empfänger wird in der Auswerteinheit 94 gespeichert. Ist dann das Ende der festzustellenden Abmessung 2 erreicht - meist daran erkenntlich, daß mehrere Strahlengänge nicht mehr unterbrochen sind - so wird das Ergebnis einem Summenspeicher 95 bzw. Anzeigeorganen 96 zugeführt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Abstände 97 zwischen den einzelnen Strahlengängen in allen drei Meßbereichen 80 bis 82 gleich groß dargestellt. Es ist selbstverständlich möglich, diese Strahlengänge gemäß den Darstellungen in den Fig. 1 und 2 in den einzelnen Meßbereichen 80 bis 82 unterschiedlich groß auszuführen.

Durch die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen wird vor allem eine exakte Meßwertermittlung von Gegenständen mit stark wechselnden Durchmessern, wie Baumstämmen, erreicht, die vom Zopf in Richtung zum Stock ihren Durchmesser ständig verändern. Darüber hinaus weisen diese Baumstämme über ihren Verlauf oftmals eine unterschiedliche Querschnittsform auf, die mit den erfindungsgemäßen Einrichtungen 1 ebenfalls sehr exakt erfaßt werden kann. Des weiteren ist es möglich, durch die Schnellabtastung bzw. die aufeinanderfolgende Abtastung bei Vorhandensein eines Gegenstandes im Meßbereich im Zuge der Schnellabtastung zu erkennen, ob es sich um eine Kontur eines Baumstammes, oder beispielsweise um einen schlecht entfernten Aststrunk oder einen losgelösten, vom Baumstamm wegstehenden Rindenteil, handelt. Die Genauigkeit der Meßergebnisse ermöglicht es vor allem, diese in Kombination mit den Längsmeßergebnissen zur unmittelbaren Volumsberechnung von Baumstämmen heranzuziehen, die durch ihre hohe Genauigkeit auch eichfähig sind. Damit kann neben einer Festlegung eines entsprechenden Schnittprogrammes um eine optimale Ausnutzung des Stammquerschnittes beim Zersägen sicherzustellen, auch die Abrechnung der Holzlieferanten bzw. des Schnittvolumens über diese Anlage erfolgen.

In Fig. 4, deren Darstellung hinsichtlich der Meßvorrichtung 6 bzw. der Sender- und Empfängeranordnungen 7, 8 der Ausführung gemäß Fig. 3 entspricht, weshalb auch für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet werden, ist eine Steuervorrichtung 98 bzw. 99 dargestellt, die es ermöglicht, die Strahlengänge in den einzelnen Meßbereichen 80, 81 bzw. 82 parallel zueinander bzw. gleichzeitig abzutasten, sodaß mit einem Drittel der Abtastzeit gegenüber einem synchronen aufeinanderfolgenden Abtasten der einzelnen Strahlengänge das Auslangen gefunden werden kann.

Den Steuervorrichtungen 98 und 99 ist ein Taktgeber 100, der auch durch eine Programmablaufsteuerung gebildet sein kann, zugeordnet. Mit jedem Taktimpuls wird ein Schieberegister 101 weiterbewegt, dessen den Registern 102 zugeordnete Ausgänge mit Steuergeräten 103 bis 105 zum Ansteuern und Abfragen der den Meßbereichen 80, 81 und 82 zugeordneten Lichtempfänger 77, 78 bzw. 79 ausgebildet sind. Gleichzeitig werden über das Schieberegister 101 Steuergeräte 106 bis 108 beaufschlagt, die zur Ansteuerung der den einzelnen Meßbereichen 80 bis 82 zugeordneten Lichtsender 74, 75 und 76 dienen. Der Ablauf des Meßvorganges ist nun derart, daß über die Steuergeräte 103 bis 105 jeweils in Abtastrichtung - Pfeil 49 - die ersten Lichtsender und Lichtempfänger 74, 77 im Meßbereich 80, 74 und 78 im Meßbereich 81 und 75 bzw. 79 im Meßbereich 82 angesteuert werden. Die Ansteuerung des letzten Lichtsenders 74 bzw. 75 gemeinsam mit dem ersten Lichtempfänger 78 bzw. 79 im Meßbereich 81 bzw. 82 ergibt sich aus der Doppelabtastung jedes Lichtempfängers, wie dies durch die in vollen Linien bzw. in strichpunktierten Linien gezeichneten Strahlengänge angedeutet ist. Das bei diesem Abtastvorgang erhaltene Ergebnis wird in den Steuergeräten 106 bis 108 nachgeordneten Schieberegistern 109 bis 111 abgespeichert. Danach werden aufeinanderfolgend in der Abtastrichtung - Pfeil 49 - jedoch in den nebeneinander angeordneten Meßbereichen 80 bis 82 gleichzeitig bzw. zumindest überschneidend die Lichtempfänger 77 bis 79 mit den verschiedenen Lichtsendern 74 bis 76 zusammengeschaltet. Weiters wurde in Fig. 4 schematisch bei den Schieberegistern 109 bis 111 angedeutet, daß mit einigen Lichtsendern nur ein einzelner Lichtempfänger, wie beispielsweise beim ersten Abtastvorgang, in den Meßbereichen 80 bzw. 81 mit den Strahlengängen 112 bzw. 113 vorgenommen wird, während alle anderen Sender sonst mit zwei nebeneinanderliegenden Lichtempfängern, wie beispielsweise durch die Strahlengänge 114, 115 angedeutet, zusammengeschaltet werden. Gleichzeitig mit dem Weiterschalten des Schieberegisters 101 werden auch die Schieberegister 109 bis 111 jeweils durch die Steuertakte vom Taktgeber 100 weitergeschaltet. Ist der in den einzelnen Meßbereichen 80 bis 82 parallel verlaufende Meßvorgang abgeschlossen, werden die in den Schieberegistern 109 bis 111 gespeicherten Signale den einzelnen Meßbereichen 80 bis 82 zugeordneten Zähler 116 überspielt, wobei die auf den einzelnen Zählern 116 anliegenden Anzeigen an den Gesamtzähler 117 weitergegeben werden, der aus der Summe der in den einzelnen Meßbereichen 80 bis 82 ermittelten Anzahl der unterbrochenen Strahlengänge die Abmessung 2 des Holzstammes 5 ermittelt. Dieser Meßwert kann weitere Vorrichtungen zur Erzeugung eines Volumswertes bzw. zur Ermittlung eines Schnittprogrammes und dgl. zugeführt werden.

Im Rahmen der Erfindung ist es selbstverständlich möglich, die in den schematischen Darstellungen gezeigten bzw. in der Beschreibung erwähnten Schaltungsteile durch jedwede beliebige andere, durch den Stand der Technik bekannte Schaltungsglieder in Relais, Transistor oder integrierter oder Hybridbauweise herzustellen. Auch die Ausbildung der einzelnen Lichtsender und Lichtempfänger ist im Rahmen der Erfindung frei wählbar. Es können Leuchtdioden und Photodioden sowie Lichtschranken, Ultraschall bzw. Laseranordnungen und dgl. zur Erzeugung der Strahlengänge herangezogen werden. Auch ist die Steuerung des Meßablaufes nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern der Ablauf kann ebenso mit einem Mikroprozessor bzw. jeder beliebigen Programmsteuerung gesteuert werden.

Claims (9)

1. Verfahren zum Feststellen und Überwachen einer Abmessung und der Lage eines gegebenenfalls bewegten Gegenstandes mit einer optisch-elektrischen Meßvorrichtung, die zwei voneinander distanzierte, parallel zueinander verlaufende Meßflächen aufweist und bei dem eine Senderanordnung mit in einer Reihe feststehend angeordneten Lichtsendern in der einen Meßfläche und eine Empfängeranordnung mit in einer Reihe feststehend angeordneten Lichtempfängern in der anderen Meßfläche vorgesehen sind, bei dem die Meßvorrichtung und der Gegenstand mit einer Fördervorrichtung relativ zueinander bewegt werden und die Abmessung durch Abtastung mittels einzelner aufeinanderfolgender Meßschritte während der Relativbewegung zwischen dem Gegenstand und der Meßvorrichtung ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessung (2, 36) in aufeinanderfolgenden Meßvorgängen in verschiedenen in Bewegungsrichtung des Gegenstandes voneinander distanzierten Meßbereichen (26-28; 50; 80-82) ermittelt wird und die Größe der Meßschritte zur Feststellung der Abmessung (2, 36) in den voneinander distanzierten Meßbereichen (26-28; 50; 80-82) unterschiedlich ist.

2. Verfahren zum Feststellen und Überwachen einer Abmessung und der Lage eines gegebenenfalls bewegten Gegenstandes mit einer optisch-elektrischen Meßvorrichtung, die zwei voneinander distanzierte, parallel zueinander verlaufende Meßflächen aufweist und bei dem eine Senderanordnung mit in einer Reihe feststehend angeordneten Lichtsendern in der einen Meßfläche und eine Empfängeranordnung mit in einer Reihe feststehend angeordneten Lichtempfängern in der anderen Meßfläche angeordnet sind, bei dem die Meßvorrichtung und der Gegenstand mit einer Fördervorrichtung relativ zueinander bewegt werden und die Abmessung durch Abtastung mittels einzelner aufeinanderfolgender Meßschritte während der Relativbewegung zwischen dem Gegenstand und der Meßvorrichtung ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung (22, 49) der festzustellenden Abmessung (2, 36) die Lichtsender und -empfänger zu mehreren getrennten Meßbereichen (26-28; 50; 80-82) zusammengefaßt sind, die einander benachbart angeordnet sind, und die Meßschritte in diesen verschiedenen Meßbereichen (26-28; 50; 80-82) zumindest teilweise gleichzeitig ablaufen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Ermitteln der Abmessung (2, 36) in einem (27; 50; 81, 82) der voneinander distanzierten Meßbereiche (26-28; 50; 80-82) die Abmessung (2, 36) zumindest in einem vorhergehenden Meßbereich mit Meßschritten abgetastet wird, deren Größe ein Vielfaches der zur Ermittlung der Abmessung (2, 36) dienenden Meßschritte in dem einen (27; 50; 81, 82) der voneinander distanzierten Meßbereiche (26-28; 50; 80-82) beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Meßschritte von der Fördervorrichtung (29) in Richtung der zu ermittelnden Abmessung (2, 36) zunimmt.

5. Einrichtung zum Festellen und Überwachen einer Abmessung und der Lage eines gegebenenfalls bewegten Gegenstandes, insbesondere des Durchmessers eines Holzstammes, mit einer optisch-elektrischen Meßvorrichtung, die zwei voneinander distanzierte, parallel zueinander verlaufende und beidseits des Gegenstandes vorgesehene Meßflächen aufweist, von welchen eine einer Senderanordnung und die andere einer Empfängeranordnung zugeordnet ist, mit Lichtsendern und Lichtempfängern, die auf den jeweiligen Meßflächen der Sender- und Empfängeranordnungen feststehend angeordnet sind, und mit einere Auswerteeinheit zum Feststellen der Unterbrechung des Strahlenganges zwischen einem Lichtsender und einem Lichtempfänger, die über eine diesen zugeordnete Steuervorrichtung taktweise angesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Meßfläche (9, 10) angeordneten Lichtsender (11; 37-39; 74-76) und die diesen zugeordneten Lichtempfänger (12; 40-46; 77-79) auf mehrere in Richtung der festzustellenden Abmessung (2, 36) hintereinander angeordnete Meßbereiche (26-28; 47; 50; 80-82) aufgeteilt sind und daß ein Steuerglied (64-66; 103-108) der Steuervorrichtung (13, 62, 89, 98, 99) für die Beaufschlagung der Lichtsender und/oder Lichtempfänger zur teilweisen gleichzeitigen Ansteuerung von Lichtsendern (11; 37-39; 74-76) und Lichtempfängern (13, 62, 89, 98, 99) in unterschiedlichen Meßbereichen (26-28; 47; 80-82) ausgebildet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender- und/oder Empfängeranordnung (7, 8; 31, 32) einen Meßbereich (26, 80) aufweist, in dem der Abstand (23, 48) zwischen den Strahlengängen (14, 15; 52, 53) geringer ist und dieser einem Auflagebereich (30) des Gegenstandes (40) auf einer Fördervorrichtung (29) benachbart ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstand (23-25; 48, 51) einander unmittelbar benachbarter Strahlengänge (14-16, 17, 18; 20, 21; 52, 53; 57, 58) in Richtung (22, 49) der festzustellenden Abmessung (2, 36) zumindest in einem Meßbereich (26-28; 50; 80-82) der Sende- und/oder Empfängeranordnung (7, 8; 31, 32) verändert ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (23-25; 48, 51) zwischen einander unmittelbar benachbarten Strahlengängen mit zunehmender Distanz von der Fördervorrichtung (29), insbesondere gemäß einer Logarythmus- oder Exponentialfunktion, größer ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die in den verschiedenen Meßbereichen (26-28; 47, 50; 80-82) der Abmessung (2, 36) angeordneten Lichtsender (11; 37-39; 74-76) und die diesen zugeordneten Lichtempfänger (12; 40-46; 77-79) an voneinander unabhängige Einzelsteuerglieder (64-66; 103-108) angeschlossen sind, deren Ausgänge an eine Auswerteeinheit (70, 94) zur Ermittlung der Abmessung (2, 36) angeschlossen sind.