DE4019882A1

DE4019882A1 - Vorrichtung zur erfassung und messung unregelmaessiger werkstuecke mittels strahlen

Info

Publication number: DE4019882A1
Application number: DE19904019882
Authority: DE
Inventors: Leif Aronsson
Original assignee: Saab Automation AB
Current assignee: REMA CONTROL VAESTERAAS SE AB
Priority date: 1989-06-29
Filing date: 1990-06-22
Publication date: 1991-01-03
Anticipated expiration: 2010-06-23
Also published as: SE8902356L; FI903263A0; SE8902356D0; DE4019882C2; SE463638B; FI96636B; DE9006970U1; FI96636C; ATA134490A; AT400908B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung und Messung unregelmäßiger Werkstücke wie Bohlen mittels Strahlen, umfassend eine Meßzone sowie eine Fördereinrichtung zur Verschiebung des Werkstücks durch die Meßzone im wesentlichen in einer ersten Ebene, eine erste und eine zweite Strahlenquelle, die abwech selnd Strahlen emittieren und die auf einer ersten Seite der ersten Ebene und auf beiden Seiten einer zweiten, zur ersten Ebene rechtwinklig angeordneten Ebene ange ordnet sind, eine Mehrzahl von Detektorelementen, um die Strahlen auf der ersten Seite der ersten Ebene zu empfangen, und die in Abhängigkeit der empfangenen Strahlung entsprechende Signale liefern und einen Signalrechner, um auf der Grundlage dieser Signale die gewünschten Meßdaten für das Werkstück zu berechnen.

Derartige Vorrichtungen sind bekannt, beispielsweise aus der US-PS 38 90 509, der SE-PS 87 07 659-3 und der EP-B-7 91 02 311.2 (Veröffentlichungsnummer 7 079), wobei die letztere Vorrichtung eine Weiterentwicklung der früheren ist. Mit Hilfe der Vorrichtung gemäß der EP-B-7 91 02 311.2 kann eine genaue Erfassung und Messung beispielsweise von gesägten Bohlen mit Rinde unter bestimmten Bedingungen ausgeführt werden. Wie es noch ausführlicher im Zusammenhang mit gesägten Bohlen mit Rinde beschrieben wird, ist es erforderlich, daß zu sätzlich zu der gesägten Oberfläche ebenfalls die Rinden eine verhältnismäßig starke Strahlenreflexion zeigen und daß die Rinden nicht zu stark relativ zu der gesägten (horizontalen) Oberfläche geneigt sind, da in derartigen ungünstigen Fällen keine Messung der äußeren Konturen ausgeführt werden kann.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine zuverlässige Erfassung und Messung von Werkstücken ermöglicht, wenn diese ungünstige Reflexionscharakteri stiken oder ungünstige geometrische Formen aufweisen.

Gemäß der Erfindung wird eine derartige Einrichtung im wesentlichen durch eine dritte Strahlenquelle gekenn zeichnet, die auf der zweiten Seite der ersten Ebene angeordnet ist, um Strahlen auszusenden, die durch die Detektorelemente empfangen werden können, wenn sie nicht durch ein Werkstück blockiert sind, so daß die Messung der äußeren Kontur des Werkstücks möglich ist.

Die dritte Strahlenquelle kann selbst auf verschiedenste Weise in bezug auf den Strahlenempfang der Detektorele mente angeordnet sein und wird gewöhnlicherweise über eine Kameralinse aufgenommen, bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die dritte Strahlen quelle jedoch in einer gemeinsamen Ebene mit dem Strah lungsempfang der Detektorelemente und rechtwinklig zur ersten Ebene angeordnet.

Die dritte Strahlenquelle kann derart ausgestaltet sein, daß sie die Strahlung kontinuierlich emittiert, wohin gegen die erste und die zweite Strahlenquelle die Strahlung abwechselnd emittieren, bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung senden die erste, die zweite und die dritte Strahlen quelle in sich wiederholender Weise, eine z. Z., der Reihe nach Strahlen aus.

Die Erfindung wird nun eingehender unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 schematisch in perspektivischer Darstel lung eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2 ein Blockdiagramm zur Darstellung einer einfachen Signalberechnung für die Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3a-3f die Funktion einer bekannten Vorrichtung zur Erfassung und Messung von Werkstücken und

Fig. 4a-4h die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 1 bezeichnet 1 eine Fördereinrichtung für die Querförderung einer einzelnen Bohle 2 in einer Richtung, die mit Pfeil 13 bezeichnet ist, durch eine Meßzone 3, die in der Fig. zwischen zwei gestrichelten Linien 4, 5 angeordnet ist. Die Fördereinrichtung umfaßt eine Mehrzahl parallel zueinander angeordneter und angetrie bener Ketten 6, auf denen die Bohlen 2 während der Förderung liegen. Um ein Gleiten zwischen den Bohlen 2 und den Ketten 6 zu verhindern, was während der Förde rung durch die Meßzone nicht geschehen darf, sind die Ketten mit im wesentlichen gleich voneinander beabstan deten Trägern 7 versehen.

1n der Meßzone 3 werden die Bohlen durch zwei Strahlen quellen 8 bestrahlt, die auf der oberen Seite der Ebene der Meßzone 3 und symmetrisch auf beiden Seiten einer rechtwinklig zur Ebene der Meßzone angeordneten Ebene angeordnet sind. Bei der dargestellten Vorrichtung wird die Strahlung von den Strahlenquellen 8 unter einem Winkel von ungefähr 45° auf das Werkstück gerichtet, wenn es im Zentrum der Meßzone liegt. Die Strahlung liegt vorzugsweise im optischen Bereich und dort inner halb des sichtbaren Bereiches, es ist aber auch andere Strahlung als im Rahmen der Erfindung liegend denkbar.

Die Strahlung, die vom Werkstück reflektiert wird, wird durch die Detektorelemente erfaßt, die in diesem Falle als Diodenmatrix in zwei Kameras 9 ausgebildet sind, die mit einer Weitwinkeloptik versehen sind. Die Diodenma trizen, beispielsweise eine Reihe von Fotodioden, werden in der Fokussierebene der Kamera angeordnet und arbeiten elektronisch, so daß Signale entsprechend der Strah lungsintensität, die durch jedes der Detektorelemente erfaßt werden, abgegeben werden. Mittels der Kameraoptik wird die Meßzone 3 somit in der Fokussierebene der jeweiligen Kamera reproduziert. Die Diodenmatrizen sind derart angeordnet, daß lediglich ein langgestreckter enger Oberflächenbereich 10 in der Meßzone durch die Diodenmatrizen momentan erfaßt wird.

Unter der Ebene der Meßzone ist eine dritte Strahlen quelle angeordnet, die Strahlung im wesentlichen in der Ebene rechtwinklig zur Ebene der Meßzone emittiert, in der die Kamera 9 angeordnet ist, so daß die Strahlung von der dritten Strahlungsquelle durch die Detektorele mente der Kamera 9 erfaßt werden, wenn die Bohle 3 die Strahlung nicht abdeckt. Hierdurch kann die äußere Kontur der Bohle zuverlässig gemessen werden, was im folgenden genauer beschrieben wird.

Um die Bohle vermessen zu können, muß seine Position in Förderrichtung 13 in gewissem Grade in bezug auf die Strahlungsintensitäten, die entlang der Längsrichtung der Oberfläche 10 gemessen werden, und in gewissem Grade in bezug auf die Strahlung eingestellt werden, die erfaßt wird, wenn die Strahlung der dritten Strahlungs quelle nicht durch die Bohle 2 abgedeckt wird. Ein Signal, das die Position der Bohle zu jedem Zeitpunkt in Förderrichtung widergibt, ist deshalb erforderlich. Ein derartiges Signal kann auf unterschiedliche Weise, beispielsweise mittels einer zusätzlichen Kamera 11, die die gleiche wie Kamera 9 sein kann, erzeugt werden, sie ist jedoch so ausgerichtet, daß ihr Sichtfeld 12 die Meßzone 3 quer überstreicht, d. h. parallel mit der Förderrichtung. Mit Hilfe eines von der Kamera 11 erzeugten Ausgangssignals kann die Förderung der Bohle 2 durch die Meßzone 3 verfolgt werden.

Die Funktion der Vorrichtung ist aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich. Die Ausgestaltung der Vorrichtung wird in einer vereinfachten Ausführungsform in Fig. 2 vorge schlagen. Eine eingehendere Beschreibung der Signalver arbeitung ist im einzelnen aus der EP-B-7 91 02 311.2 ersichtlich. Die Signalverarbeitung ist ebenfalls auf die erfindungsgemäße Vorrichtung anwendbar, jedoch mit dem Unterschied, der auf dem Umstand beruht, daß im vorliegenden Fall drei Strahlungsquellen anstatt zweier verwendet werden.

1n den Fig. 3a-3f ist die Funktion der Vorrichtung, wie sie in der EP-B-7 91 02 311.2 dargestellt ist, er sichtlich. Die Fig. entsprechen denen der Fig. 1, wobei in Fig. 3a 2 eine Bohle bezeichnet, die durch eine Meßzone 3 in Richtung 13 gefördert wird, wobei in diesem Fall diese lediglich durch zwei Strahlungsquellen 8 bestrahlt wird, d. h. teilweise von der rechten und teilweise von der linken Seite. Die Kamera 9 mit den Diodenmatrizen ist symmetrisch über der Meßzone 3 angeordnet.

In Fig. 3b wird die Bohle von oben dargestellt, wobei Nut 17 ein Oberflächenelement auf der oberen Seite der Bohle zeigt, wie es momentan durch die Diodenmatrizen erfaßt wird. 18 bezeichnet Oberflächenelemente auf der oberen Seite der Bohle, die nacheinander durch ein Detektorelement während der Beförderung der Bohle erfaßt werden. In den Fig. 3c und 3d ist dargestellt, wie Strahlungsimpulse abwechselnd von der Strahlenquelle links bzw. rechts in Abhängigkeit von der reflektierten Strahlung erzeugt werden, und zwar mit einer schematisch dargestellten Amplitude gemäß der Verschiebung der Bohle durch die Meßzone.

Die in den Fig. 3e und 3f dargestellten Signale sind die, die aus denen gemäß 3c bzw. 3d nach der Signalaufbereitung reproduziert wurden, so daß lediglich auf Signale mit einer Amplitude, die über einen be stimmten Schwellenwert hinausgehen, zugegriffen wird, so daß die Signale lediglich einen niedrigen (low) oder einen hohen (high) Wert einnehmen können. Mit Hilfe der Signale gemäß den Fig. 3e und 3f kann die vollständige Breite b_t, die saubere Schnittbreite b_p und die Rinde rechts b_vh bzw. links b_vv der Bohle bestimmt werden, und zwar in bezug auf jede Oberflächenelementreihe 18 entlang der gesamten Länge der erfaßten Bohle.

In der Ausgestaltung der Vorrichtung, wie sie im Hin blick auf Fig. 2 erwähnt wurde, ist es offensichtlich, daß eine Steuereinheit 15 die abwechselnde Übertragung der Strahlungsimpulse der Strahlungsquellen vornimmt und ebenfalls den Erfassungsvorgang der Detektorelemente in den Kameras 9 und 11 steuert. Signale davon und von der Steuereinheit werden zusammengeführt, so daß ein Signal rechner 16 die gewünschten Meßdaten in einer Form liefert, wie sie im einzelnen in der EP-B-7 91 02 311.2 beschrieben worden ist.

In Fig. 4 ist die Funktion der erfindungsgemäßen Vor richtung dargestellt. Dort ist eine dritte Strahlen quelle 14 vorhanden, die unter der Ebene der Meßzone in einer Ebene rechtwinklig zur vorerwähnten Ebene ange ordnet ist und die eine gemeinsame Ebene mit der Ebene der Kamera 9 bildet. Die Strahlungsquellen emittieren der Reihe nach in sich wiederholender Weise Strahlenim pulse.

In diesem Falle ist die Rinde der gemessenen Bohle derart schwarz (bedingt durch die Wasserlagerung), daß sie die einfallende Strahlung unvollständig reflektie ren, auch wenn die Strahlen nahezu in rechten Winkeln einfällt. Das bedeutet, daß die reflektierte Strahlung nicht die Intensität erreicht, die über einen gewissen Schwellenwert hinausgeht, wobei es deshalb unmöglich sein wird, die äußeren Konturen der Bohle lediglich mit zwei Strahlenquellen auf der oberen Seite der Meßzone zu bestimmen. In den Fig. 4c, 4d und 4c sind Signalampli tuden ersichtlich, die den empfangenen Strahlen von den drei Strahlenquellen entsprechen, d. h. die obere linke, die obere rechte und die eine unter der Meßzone. Nach der Signalaufbereitung entsprechend dem, was im Zusam menhang mit den Fig. 3e und 3f beschrieben wurde, werden entsprechende Signale 4f, 4g und 4h erhalten, mit denen sowohl die inneren als auch die äußeren Grenzen der Rinde mit Sicherheit bestimmt werden können.

Claims

1. Vorrichtung zur Erfassung und Messung unregelmäßiger Werkstücke wie Bohlen mittels Strahlen, umfassend
eine Meßzone (3),
eine Fördereinrichtung, um das Werkstück (2) durch die Meßzone (3) im wesentlichen in einer ersten Ebene zu verschieben,
eine erste und eine zweite Strahlenquelle (8), die abwechselnd Strahlen emittieren, und die auf einer ersten Seite der ersten Ebene und auf beiden Seiten einer zweiten, zur ersten Ebene rechtwinklig angeordneten Ebene ange ordnet sind,
eine Mehrzahl von Detektorelementen (9), um die Strahlen auf der ersten Seite der ersten Ebene zu empfangen, und die in Abhängigkeit der empfangenen Strahlen entsprechende Signale liefern und
einen Signalrechner (16), um auf der Grundlage dieser Signale die gewünschten Meßdaten für das Werkstück zu berechnen,
gekennzeichnet durch eine dritte Strahlenquelle (14), die auf einer zweiten Seite der ersten Ebene angeordnet ist, um Strahlen auszusenden, die durch die Detek torelemente (9) empfangen werden zu können, wenn sie nicht durch ein Werkstück (2) blockiert sind, so daß die Messung der äußeren Kontur des Werkstücks (2) möglich ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Strahlenquelle (14) in einer gemeinsamen Ebene mit dem Strahlungsempfang der Detektorelemente und rechtwinklig zur ersten Ebene angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die erste (8), die zweite (18) und die dritte Strahlungsquelle (14) in sich wiederholender Weise, eine zur Zeit, Strahlen aussenden.