DE3612036C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermessen von Baum
stämmen mit den Verfahrensschritten:
- - Fördern der Baumstämme in Richtung ihrer Längsachse;
- - Aussenden von Meßstrahlen auf eine Oberfläche der Baumstämme;
- - Empfangen von von der Oberfläche reflektierten Meß strahlen;
- - Bestimmen von Steuersignalen aus den empfangenen Meß strahlen zur nachfolgenden Bearbeitung der Baumstämme.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Vermessen
von Baumstämmen mit einem relativ zum Baumstamm in Richtung
von dessen Längsachse verfahrbaren Meßgerät, das von der
Oberfläche des Baumstamms reflektierte Signale empfängt.
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind
aus der DE-PS 29 28 949 bekannt.
Bei dem bekannten Verfahren werden unbearbeitete Baumstämme
zunächst zweiseitig angeflacht und es werden dann die gegenüber
liegenden Seitenflächen vermessen, so daß in Abhängigkeit von
den Meßergebnissen Lage und Größe von Kantenausfräsungen
bestimmt werden können, die nachfolgend angebracht werden, um
die abzutrennende Seitenware, insbesondere Seitenbretter, an
ihrer Schmalseite bearbeitet abtrennen zu können.
Bei dem bekannten Verfahren werden als Meßeinrichtungen Raster
kameras verwendet, die aus dem von den Baumstämmen reflektierten
Tageslicht diejenigen Bereiche bestimmen, an denen die Baum
stämme noch mit Waldkanten versehen sind.
Das bekannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß präzise
Messungen über die Länge des Baumstamms nur mit großem Aufwand
möglich sind, weil aus dem von der Rasterkamera aufgenommenen
zweidimensionalen Bild diejenigen Punkte herausgesucht werden
müssen, die von Interesse sind, was ein sehr aufwendiges
Bilderkennungssystem erfordert. Außerdem ist es mit passiven
optischen Mitteln häufig nur sehr schwer möglich, die von der
Farbe und vom Kontrast her nicht sehr unterschiedlichen Bereiche
von Baumkanten und Nutzholz zu unterscheiden, insbesondere
dann, wenn die Baumstämme durch den vorhergehenden Transport
mit Erde verschmutzt sind.
Das bekannte Verfahren arbeitet daher im Prinzip nach dem
sogenannten "Schattenrißprinzip", bei dem lediglich aus einem
empfangenen Meßsignal eine Aussage über einen Durchmesser des
Baumstamms in einer radial zur Längsachse des Baumstamms
liegenden Meßebene möglich ist.
Aus der DE-OS 34 17 717 ist eine Vorrichtung zum Vermessen
von Rundholz bekannt. Die bekannte Vorrichtung arbeitet eben
falls nach dem Schattenrißprinzip. Hierzu wird ein Baumstamm
in ein kastenförmiges Meßgerät gebracht, bei dem auf der einen
Seite des Baumstamms ein Lichtvorhang Licht radial auf den
Baumstamm aussendet und auf der gegenüberliegenden Seite des
Baumstamms eine entsprechende Lichtempfängerkette angeordnet
ist. Durch Auswertung der beleuchteten und der unbeleuchteten
Lichtempfängerelemente kann bei dieser bekannten Vorrichtung
eine Aussage über den aktuellen Durchmesser des Baumstamms in
der Meßebene getroffen werden.
Aus der DE-OS 28 11 744 ist eine Detektiervorrichtung bekannt,
mit der es möglich sein soll, Materialeigenschaften von Holz,
beispielsweise das Vorhandensein von Waldkanten, Astknorren,
Bläue, Fäule, Rindenresten, Rissen, Insektenangriffen u. dgl.
zu erfassen. Hierzu ist eine Kamera vorgesehen, die das zu
erfassende Holz durch einen Spalt beobachtet, der parallel
zur Längsachse des als Brett vorliegenden Holzes verläuft.
Die Beobachtungseinrichtung mit Kamera und Spalt kann dabei
senkrecht zur Längsachse des Holzes verschoben werden.
Eine Vermessung des Holzes ist bei dieser bekannten Vorrichtung
weder vorgesehen, noch möglich, noch steht die bekannte Vor
richtung in Wechselwirkung mit Bearbeitungsstationen für das
Holz.
Aus der DE-OS 31 34 210 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Vermessen von Keksen bekannt, die auf einem Förderband
entlang einer optischen Vermessungseinrichtung geführt werden.
Die Vermessungseinrichtung sendet unter einem flachen Winkel
einen Lichtstreifen auf die Oberfläche des Förderbandes, das
in dunkler Farbe gehalten ist. Wenn jedoch hellerfarbige Kekse
auf dem Förderband befördert werden, reflektieren die Kekse,
sobald sie den Lichtspalt durchlaufen, dieses Licht und reflek
tieren es auf eine radial zum Förderband gerichtete Kamera
mit einer CCD-Anordnung, d.h. einer Matrix von lichtempfind
lichen Halbleiter-Verschiebeelementen.
Das bekannte Verfahren unterscheidet daher ebenfalls nur
zwischen hell und dunkel und ist demzufolge nur in der Lage,
den zweidimensionalen Umriß von hellen Keksen auf einem dunklen
Förderband zu detektieren.
Entsprechendes gilt für eine aus der DE-OS 24 45 853 bekannte
Vorrichtung, die zur Messung der Breite von Blechbändern
eingesetzt wird. Als Besonderheit tritt bei dieser bekannten
Vorrichtung noch hinzu, daß Winkelabweichungen der Meßapparatur,
die automatisch zu Meßfehlern führen, durch ein fixes Rasterfeld
ersetzt werden, mit dessen Hilfe dann die breiten Meßfehler
kompensiert werden können. Auch diese bekannte Vorrichtung
ermöglicht daher nur eine zweidimensionale Erfassung eines
Umrisses eines Förderguts.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art
dahingehend weiterzubilden, daß mit deutlich vermindertem
apparativen Aufwand präzise dreidimensionale Vermessungen von
Baumstämmen möglich werden, so daß die Baumstämme beim Profi
lieren nach vorgegebenen Strategien optimal ausgenutzt werden
können.
Diese Aufgabe wird gemäß dem eingangs genannten Verfahren
dadurch gelöst, daß
- - die Meßstrahlen nur in einer ersten Ebene parallel zur Längsachse auf die Oberfläche ausgesandt werden,
- - die reflektierten Meßstrahlen in einer außerhalb der ersten Ebene liegenden zweiten Ebene empfangen werden,
- - der Abstand der ersten Ebene von der Längsachse variiert wird, und
- - aus den empfangenen Meßstrahlen in Abhängigkeit von der Variation des Abstandes eine räumliche Kontur der Baumstämme ermittelt wird.
Gemäß der eingangs genannten Vorrichtung wird die genannte
Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens ein Sender in seitlichem
Abstand vom Baumstamm angeordnet ist, daß der Sender einen
einzigen Meßstrahl oder ein in einer ersten Ebene verlaufendes
Büschel von Meßstrahlen erzeugt, daß ein Empfänger außerhalb
des Meßstrahles bzw. der Ebene angeordnet ist, daß die erste
Ebene parallel zu einer Längsachse des Baumstamms verläuft
und daß ihr Abstand von der Längsachse einstellbar ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch diese
Merkmale vollkommen gelöst, weil es zum einen möglich ist,
durch geeignete Wahl eines Senders eine Art von Meßstrahlen
zu verwenden, die dem jeweiligen Meßzweck optimal angepaßt
ist. Zum anderen wird aber durch Verwendung nur eines einzelnen
Meßstrahles oder eines ebenen Strahlenbüschels erreicht, daß
der Baumstamm in präzise definierter Weise angestrahlt wird,
so daß aus den reflektierten Strahlen bereits Rückschlüsse
über die dreidimensionale Kontur des Baumstamms gezogen werden
können.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung können höchst
unterschiedliche Arten von Meßstrahlen verwendet werden,
beispielsweise Lichtstrahlen im sichtbaren oder nicht-sichtbaren
Bereich, Schallwellen, elektromagnetische Wellen, Teilchenstrah
len und dgl.. Besonders bevorzugt ist die Anwendung von Laser
strahlen, weil diese besonders exakt als einzelner Meßstrahl
oder als ebenes Bündel von Meßstrahlen ausgerichtet werden
können. Wenn in diesem Zusammenhang von einem ebenen Büschel
die Rede ist, so versteht sich, daß hierunter ein kontinuierlich
in einer Ebene verlaufender breiter Lichtstrahl verstanden
werden kann, ebenso wie ein Büschel aus diskreten, um Winkel
gegeneinander versetzten Einzelstrahlen, wie auch ein einziger
Einzelstrahl, der um einen bestimmten Winkel im Raum verschwenkt
wird und dabei eine Ebene überstreicht.
Es versteht sich ferner, daß unter "reflektiert" im vorliegenden
Zusammenhang nicht nur eine Reflektion im optischen Sinne zu
verstehen ist, sondern ebenso ein Empfang von am Auftreffort
erzeugten physikalischen Vorgängen, wie es beispielsweise der
Fall ist, wenn ein gebündelter Infrarot- oder Mikrowellenstrahl
auf die Oberfläche des Baumstammes trifft und der Empfänger
die an dieser Stelle sekundär induzierte Wärmestrahlung erfaßt.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die
reflektierten Meßstrahlen in der zweiten Ebene unter 90° zur
Längsachse empfangen.
Auch diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Präzision der
Messung erhöht wird, weil der Empfänger nur in der Ebene wirksam
ist, in der für die Vermessung der Baumstämme interessante
Auftreffpunkte oder -linien sich befinden, während der übliche
räumliche Empfangsbereich zur Erhöhung der Störunterdrückung
ausgeblendet wird.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der
beigefügten Zeichnung.
Es versteht sich, daß die vorstehend geschilderten und die
nachstehend noch genannten Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen
oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der
vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a bis 1c radiale Querschnittsbilder durch einen Baumstamm
während aufeinanderfolgender Schritte einer profi
lierenden Bearbeitung;
Fig. 2a und 2b in wesentlich verkleinertem Maßstab eine Seiten
ansicht und eine Draufsicht eines vollständigen
Baumstammes zur Erläuterung von Verfahren zur
Vermessung des Baumstammes;
Fig. 3a bis 3c eine Querschnittsdarstellung, eine Draufsicht und
eine Seitenansicht von Ausführungsbeispielen von
Vorrichtungen zum Vermessen von Baumstämmen.
In den Figuren bezeichnet 10 gesamthaft einen Baumstamm, wie
er in Sägewerken durch sogenanntes Profilieren spanend bear
beitet wird, um allseitig bearbeitete Holzerzeugnisse zu
erhalten.
Der Baumstamm 10 weist an seinem Umfang stellenweise oder
auch über größere Bereiche eine sogenannte Waldkante 11, d.h.
im wesentlichen eine Baumrinde, auf, die das Nutzholz 12
überdeckt.
Üblicherweise wird als erstes, wie dies in Fig. 1a dargestellt
ist, in eine Ebene 13 der Baumstamm 10 mittels eines Spaners
einseitig angeflacht, so daß ein Abschnitt 14 von Kreisab
schnittsform abgespant wird. Dieses seitliche Anflachen des
Baumstammes 10 erfolgt üblicherweise gleichzeitig an beiden
Seiten des Baumstammes 10, der Übersichtlichkeit halber sind
jedoch in den Fig. 1a bis 1c nur die Verhältnisse an einer
Seite des Baumstammes 10 dargestellt.
Der nächste Verfahrensschritt, wie ihn Fig. 1b zeigt, besteht
darin, an den seitlichen Rändern der beim Anflachen entstandenen
angeflachten Oberfläche 20 Ecken herauszufräsen, die zum einen
durch eine Ebene 15, die parallel zur Ebene 13 verläuft, und
zum anderen durch Ebenen 16 definiert sind, die senkrecht zur
Ebene 15 verlaufen, und zwar in der Höhe, in der der Übergang
von Waldkante 11 und Nutzholz 12 an der abgeflachten Oberfläche
20 erscheint.
Die so definierten Ecken 17 werden gleichzeitig oder nachein
ander mittels Eckenfräsern herausgefräst.
Wie Fig. 1c zeigt, kann nur in Richtung eines Pfeiles 18 in
der Ebene 15 ein Trennschnitt angebracht werden, so daß eine
Seitenware 19, im dargestellten Fall ein Seitenbrett, getrennt
wird, das an allen seinen Begrenzungsflächen bearbeitet und
waldkantenfrei ist.
Die Baumstämme 10 sind in ihrer Form natürlichen Gegebenheiten
unterworfen und weisen teilweise einen stark unregelmäßigen
Verlauf über ihre Länge auf. Man kann daher, wie dies die
Fig. 2a und 2b zeigen, den Baumstamm 10 zu Anfang der Bear
beitung oder auch nach dem einseitigen Anflachen vermessen,
um die natürliche Kontur des Baumstammes 10 zu erfassen und
danach die Position der Bearbeitungswerkzeuge so festzulegen,
daß das Nutzholzvolumen optimal ausgenutzt wird.
In Fig. 2a erkennt man in Seitenansicht und in Fig. 2b in
Draufsicht den Baumstamm 10 mit seiner Längsachse 21. In
seitlichem Abstand befindet sich ein Meßgerät 22, das, wie
mit einem Doppelpfeil 23 angedeutet, die Außenkontur des
Baumstammes 10 vermißt, indem es sich relativ zum Baumstamm
10, und zwar parallel zu dessen Längsachse 21 in Richtung
eines Pfeiles 24, bewegt.
Man erkennt aus den Fig. 2a und 2b deutlich, daß die dort
gestrichelt eingezeichnete Seitenware 19 so in den Baumstamm
10 gelegt wurde, daß die Waldkantenreste 11a, 11b und 11c
minimal sind.
Man kann nun mit Hilfe einer geeigneten Steuerungseinrichtung
zunächst das zum Anflachen verwendete Spanwerkzeug in Richtung
eines Pfeiles 25 bis an die Ebene 13 heranführen, wie in Fig. 2b
gezeigt. Man kann nun in Richtung eines Pfeiles 26 aus Fig. 2b
die seitliche Position der Eckenfräser bis hin zur Ebene 15
und in Richtung von Pfeilen 27, 28 in Fig. 2a die Vertikal
position der Eckenfräser bis hin an die Ebenen 16 einstellen,
so daß sich bei optimaler Holzausnutzung eine Seitenware 19
in der in den Fig. 2a und 2b gestrichelt eingezeichneten Form
ergibt.
Die Fig. 3a bis 3c zeigen eine Vorrichtung zum erfindungsgemäßen
Vermessen von Baumstämmen in weiteren Einzelheiten.
Zum Vermessen einer Oberfläche 39 des Baumstammes 10 ist
zunächst ein erster Sender 46 oberhalb des Baumstammes 10
angeordnet und sendet nach unten ein erstes Strahlenbüschel
47 eines ersten Öffnungswinkels 48 aus, das wiederum von
Begrenzungsstrahlen 49, 50 seitlich begrenzt ist. Das erste
Strahlenbüschel 47 liegt in der Ebene 15.
In zu dem ersten Sender 46 symmetrischer Position befindet
sich unterhalb des Baumstammes 10 ein nach oben gerichteter
zweiter Sender 51, der ein zweites Strahlenbüschel 52 unter
einem zweiten Öffnungswinkel 53 auf den Baumstamm 10 sendet,
wobei das zweite Strahlenbüschel 52 wiederum von Begrenzungs
strahlen 54, 55 begrenzt ist.
Ein Empfänger 65 mit einem dritten Öffnungswinkel 66, der
Grenzen 67, 68 des Empfangsbereiches definiert, empfängt Signale
69, die von der Oberfläche 39 des Baumstammes 10 ausgehen.
Als Sender 46, 51 kommen Sender von Lichtstrahlen, insbesondere
Laserstrahlen, Schallwellen, elektromagnetischen Wellen,
Teilchenstrahlen u. dgl. in Frage.
In entsprechender Weise ist der Empfänger 65 so ausgebildet,
daß er die jeweils verwendete Strahlenart empfangen und aus
werten kann.
Der erste Sender 46 und der zweite Sender 51, deren Strahlen
büschel 47 und 52 in der Ebene 15, d.h. der Arbeitsebene einer
Trennsäge (vgl. Fig. 1c) liegen, erzeugen auf der Oberfläche
39 des Baumstammes 10 kurze Linien 80, 81, die die Radialebene
61 in Punkten 82 bzw. 83 schneiden.
Da der Empfänger 65 die Signale 69 nur in einer Radialebene
61 empfängt, bedeutet dies, daß der Empfänger 65 die Geraden
80 und 81 nur mit den Punkten 82 und 83 "sieht". Die von dem
Empfänger 65 empfangenen Signale 69 werden nun einer Auswert
einheit 75 über eine Datenleitung 76 übertragen, und die
Auswerteinheit 75, die einen geeigneten Speicher zur Aufnahme
aller Meßdaten des Baumstammes 10 enthält, bestimmt daraus
die optimale Besäumkontur, d.h. den Weg der Eckenfräser,
Trennsägen und Kappsägen, der zu einer in der Ausbeute, Länge
o. dgl. optimierten Profilierung des Baumstammes 10 führt.
Hierzu ist die Auswerteinheit 75 mit Ausgängen 77 versehen,
die zu den verschiedenen Bearbeitungswerkzeugen führen.
Hat der Empfänger 65 beispielsweise einen axialen Verlauf der
Punkte 82, 83 aufgenommen, der an einer Stelle ein ausgeprägtes
Minimum aufweist, so kann die Auswerteinheit 75 die Eckenfräser
in Richtung der Pfeile 27, 28 von Fig. 2a mit ihren Ebenen 16
so einstellen, daß ein Seitenbrett erzeugt wird, das bei
maximaler Länge eine vorbestimmte Breite aufweist. Es können
aber auch andere Optimierungsstrategien beim Profilieren des
Baumstammes hinsichtlich der erzielbaren Fläche, des Preis-Er
löses oder sonstiger holztechnischer Gegebenheiten verfolgt
werden.
So können z.B. Steuerbefehle für die Eckenfräser abgeleitet
werden, wenn in einem nachfolgenden oder gleichzeitigen Ar
beitsgang weitere Ecken 85 aus dem Baumstamm 10 herausgefräst
werden sollen, um ein Brett 84, eine andere Hauptware, zu
erzeugen, wie dies in Fig. 3a angedeutet ist. Die Überlegungen
hierzu erlauben, die Eckenfräser so zu positionieren, daß ein
waldkantenfreies Hauptwarenbrett 84 oder ein solches mit
definierter Waldkante entsteht. Es kann dabei durchaus sein,
daß das Hauptwarenbrett 84 nicht symmetrisch zur Längsachse
21 angenommen wird, wenn der Verlauf der Waldkanten 11 im
Bereich der beiden Ecken 85 stark unterschiedlich ist.
Durch 15a ist in Fig. 3a angedeutet, daß gleichzeitig oder
nacheinander in verschiedenen hintereinander gestaffelten
Ebenen 15, 15a Messungen mit denselben oder weiteren Sendern
durchgeführt werden können, so daß im Extremfall sämtliche
Ebenen des Baumstammes 10 in einem Arbeitsgang vermessen werden
können oder auch durch kontinuierliches Variieren der Lage
und des Abstandes der Ebenen ein virtuelles Profil des Baum
stammes 10 aufgenommen werden kann, das eine optimale Holzaus
beute gewährleistet.
Claims (4)
1. Verfahren zum Vermessen von Baumstämmen (10) mit den
Verfahrensschritten:
- - Fördern der Baumstämme (10) in Richtung ihrer Längsachse (21),
- - Aussenden von Strahlen (49) auf eine Oberfläche (39) der Baumstämme (10);
- - Empfangen von von der Oberfläche (39) reflektierten Meßstrahlen (69);
- - Bestimmen von Steuersignalen aus den empfangenen Meßstrahlen (69) zur nachfolgenden Bearbeitung der Baumstämme (10);
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Meßstrahlen (49) nur in einer ersten Ebene (15) parallel zur Längsachse (21) auf die Oberfläche (39) ausgesandt werden, daß die reflektierten Meßstrahlen (69) in einer außerhalb der ersten Ebene (15) liegenden zweiten Ebene (61) empfangen werden,
- - daß der Abstand der ersten Ebene (15) von der Längsachse (21) variiert wird, und
- - daß aus den empfangenen Meßstrahlen (69) in Abhäng igkeit von der Variation des Abstandes eine räum liche Kontur der Baumstämme (10) ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die reflektierten Meßstrahlen (69) in der zweiten Ebene
(61) unter 90° zur Längsachse (21) empfangen werden.
3. Vorrichtung zum Vermessen von Baumstämmen (10) mit
einem relativ zum Baumstamm (10) in Richtung (24) von
dessen Längsachse (21) verfahrbaren Meßgerät (22), das
von der Oberfläche (39) des Baumstammes (10) reflektierte
Signale (69) empfängt, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens ein Sender (46) in seitlichem Abstand vom
Baumstamm (10) angeordnet ist, daß der Sender (46)
einen einzelnen Meßstrahl oder ein in einer ersten
Ebene (15) verlaufendes Büschel von Meßstrahlen (49)
erzeugt, daß ein Empfänger (65) außerhalb des Meßstrahles
bzw. der Ebene (15) angeordnet ist, daß die erste Ebene
(15) parallel zu einer Längsachse (21) des Baumstammes
(10) verläuft und daß ihr Abstand von der Längsachse
(21) einstellbar (15a) ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19863612036 DE3612036A1 (de) | 1986-04-10 | 1986-04-10 | Verfahren und vorrichtung zum vermessen von baumstaemmen |
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DE19863612036 DE3612036A1 (de) | 1986-04-10 | 1986-04-10 | Verfahren und vorrichtung zum vermessen von baumstaemmen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3612036A1 DE3612036A1 (de) | 1987-10-15 |
DE3612036C2 true DE3612036C2 (de) | 1991-01-17 |
Family
ID=6298368
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19863612036 Granted DE3612036A1 (de) | 1986-04-10 | 1986-04-10 | Verfahren und vorrichtung zum vermessen von baumstaemmen |
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-
1986
- 1986-04-10 DE DE19863612036 patent/DE3612036A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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