DE19609045C1

DE19609045C1 - Verfahren und Vorrichtung zur optischen Prüfung eines Holzprüflings

Info

Publication number: DE19609045C1
Application number: DE1996109045
Authority: DE
Inventors: Robert Prof Dr Ing Massen; Ernst Dipl Ing Greten; Matthias Dr Zscheile
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1996-03-08
Publication date: 1997-07-24
Anticipated expiration: 2016-03-09

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1 oder 6 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 23 oder 24.

Ein bekanntes Verfahren dieser Art (DE 42 18 971 A1 der Anmelderin) dient der Kalibrierung eines zugehörigen Bildverarbeitungssystems.

Die optische Prüfung von Holzprodukten, wie Schnittholz, Parkettriemen, usw., in der Produktionslinie ist ein wichtiges Hilfsmittel zur Überwachung der Qualität, zur Steuerung von Sortierelementen bei der Einteilung in Qualitätsklassen, sowie zum Ansteuern von Kappsägen zum Ausschneiden von Fehlstellen.

Es ist bekannt, hierzu sowohl Schwarzweiß- als auch Farbkameras mit entsprechenden Bildrechnern einzusetzen. Während die reine Detektion einer Fehlstelle in Schnitt holz, wie z. B. eines Astes, einer Harzgalle, einer mit Blaufäule befallenen Stelle, usw., zumindest bei geho belten einfachen Holzoberflächen einigermaßen zufrieden stellend gelöst ist, macht die Unterscheidung der großen Anzahl unterschiedlicher Fehlertypen immer noch große Schwierigkeiten. Insbesondere haben sich die Erwartungen an die Farbbildverarbeitung hierzu nicht erfüllt. Zahl reiche Defekte, wie z. B. die Harzgalle und die Markröh re, sind sowohl von der Form als auch von der Färbung so ähnlich, daß sie bisher nicht automatisch voneinander unterschieden werden können. Je nach produzierter Holz qualität ist aber die genaue Identifikation des Fehler typs von großer Wichtigkeit.

Hersteller solcher bekannten Prüfsysteme sind dazu übergegangen, zusätzlich weitere Sensorelemente, wie die Lasertriangulation zur Bestimmung der lokalen Dicke, optische Sensoren zur Erfassung der Anisotropie einer Reflexionskeule, usw., zusätzlich zu den Schwarzweiß- oder Farbkameras entlang der Produktionslinie anzuord nen. Diese an sich vorteilhafte Erweiterung der Sensoren auf unterschiedliche optische und mechanische Effekte hat aber bisher erhebliche Nachteile:

A) Durch den Einbau weiterer Sensoren entlang der Pro duktionslinie verlängert sich das Prüfsystem. Eine genaue und deshalb aufwendige mechanische Führung, die einen ruck- und vibrationsfreien Transport im Bildfeld der Kameras und optischen Sensoren bringt, ist unerläßlich. Dies bedeutet, daß das Prüfgut, z. B. ein geschnittener Balken, während des Transports durch die Bildfelder der optischen Sensoren mecha nisch mit einem Rollen- oder Bändersystem geführt werden muß. Je länger diese Prüfstrecke ist, desto länger muß auch der Prüfling sein, so daß kürzere Prüflinge nicht mehr geprüft werden können.
B) Die eingesetzten Sensoren haben in der Regel unter schiedliche Sensorgeometrien und -aperturen. Da sie weiterhin auf unterschiedliche Stellen des bewegten Prüflings gerichtet sind, lassen sich die Bildsignale dieser Sensoren im Sinne einer multisensoriellen Bildklassifikation nur schwer überlagern, insbesonde re auch dann, wenn die Geschwindigkeit des Prüflings nicht konstant ist.
C) Prüfsysteme mit bildgebenden Sensoren, die auf unter schiedliche Stellen der Oberfläche gerichtet sind, verzichten wegen der schwierigen deckungsgleichen Überlagerung (der sogenannten Registration) daher in der Regel darauf, die Bildsignale all dieser Sensoren im Sinne der Mustererkennung gemeinsam zu klassifi zieren. Die Sensoren werden vielmehr einzeln ausge wertet, und erst die Ergebnisse werden logisch ver knüpft. Dies ist aber ein wesentlicher Verlust an Informationen, die in den Querbeziehungen der Signale liegen.

In der DE 43 37 125 A1 des Miterfinders Massen wird bereits gezeigt, wie durch eine spezielle Auslegung eines Triangulationssystems anstelle der bisher verwen deten Matrixkameras hochauflösende Zeilenkameras verwen det werden können, deren zeitliche und örtliche Auflö sung den Schwarzweiß- und Farbzeilenkameras entspricht, die sie auch für die Prüfung an schnell bewegtem Schnittholz eingesetzt werden.

Aus der US-PS 4 301 373 ist ein Verfahren zur gemeinsamen Messung der Oberfläche und der Dicke von Holzbalken an sich bekannt. Zwei ver schiedene Beleuchtungseinrichtungen (gleicher oder verschiedener) Wel lenlänge werden zeitlich nacheinander kurzzeitig eingeschaltet und das reflektierte Licht von bildgebenden Sensoren empfangen. Diese Sensoren verfügen jeweils über ein eigenes optisches System. Es werden immer Beleuchtungseinrichtungen verschiedener Wellenlängen eingesetzt, wobei das reflektierte Licht durch ein gemeinsames optisches System empfan gen und nach dem Objektiv durch eine Anordnung von wellenlängenspe zifischen Strahlteilern auf unterschiedliche Zeilensensoren geleitet wird. Diese Beleuchtungseinrichtungen sind immer und gleichzeitig ein geschaltet; sie werden nicht, weder gemeinsam noch alternierend, ein/ausgeschaltet.

Die EP 0 568 460 A1 offenbart als an sich bekannt ein Verfahren zur Erkennung von Oberflächenfehlern und geometrischen Fehlern. Es werden keinerlei bildgebende Detektoren verwendet; es werden auch keine scan nenden bilderzeugenden Verfahren eingesetzt. Durch die Beleuchtung mit zwei intensiven IR-Lasern wird die Mikrostruktur der Holzoberfläche verändert. Diese Veränderung wird durch Messung der reflektierenden Lichtintensität eines Prüflichtes im sichtbaren Bereich gemessen. Ne ben der Holzart kann auch die Feuchte bestimmt werden.

Aus der DE 43 43 058 A1 des Miterfinders Massen ist es an sich bekannt, durch Überlagerung der optischen Strah lengänge von bildgebenden Sensoren, die auf unterschied liche Wellenlängen und unterschiedliche physikalische Effekte ansprechen, Bildsignale zu gewinnen. Bei diesen Bildsignalen ist jedem Bildpunkt ein aus den verschiede nen Signalen zusammengesetzter Merkmalsvektor zugeord net.

Aus der DE 36 39 636 A1 des Miterfinders Massen ist es an sich bekannt, Klassenbilder mit Hilfe von lernfähigen Tabellen zu erzeugen, so daß in Video-Echtzeit aus einem mehrdimensionalen Signal, z. B. einem Farbsignal, ein Farbklassensignal in Echtzeit erzeugt wird. Diese Farb klassensignale sind im Gegensatz zu den Farbsignalen keine vektoriellen Signale mehr, sondern skalare Signa le, und können daher leicht mit bekannten Verfahren der binären Bildverarbeitung, wie z. B. der Blob-Analyse, weiterverarbeitet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen die optische Prüfung eines zumindest teilweise aus Holz bestehenden Prüflings mit einem Bildverarbeitungssystem beschleunigt und verbessert werden kann.

Diese Aufgabe ist hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorzugsweise wird der Prüfling relativ zu der Prüfvorrichtung bewegt. Bei spielsweise werden bei Schnittholz alle vier Seiten gleichzeitig geprüft. Bei besonders großer Querer streckung des Prüflings quer zu seiner Transportrichtung können auch zwei oder mehr Kameras in Querrichtung nebeneinander angeordnet werden. Mit dem gemäß Anspruch 1 für jeden Bildpunkt gewonnenen mehrdimensionalen Merkmalsvektor lassen sich für das Beispiel der Prüfung von Schnittholz folgende Fehlertypen robust auch an kurzen Holzstücken bewältigen:

a) Die Erkennung und Identifikation flacher Dellen und Vertiefungen, die im Auflichtbild einer Schwarzweiß- oder Farbzeilenkamera nicht sichtbar sind,
b) die Unterscheidung zwischen gleichfarbigen und ähn lich geformten Harzgallen und Markröhren, sowie
c) die Erkennung des Randgebiets von Astbereichen, die sich weder in der Farbe noch in der Helligkeit noch in der Textur noch in der lokalen Dicke vom gesunden Holz unterscheiden.

Zweckmäßigerweise wird dazu der Prüfling möglichst vibrationsfrei an der Prüfvorrichtung vorbeigeführt.

Gemäß Anspruch 2 ergibt sich eine sehr gute Trennung der drei unterschiedlichen Wellenlängenbereiche.

Die Merkmale des Anspruchs 3 führen zu verbesserter Erzeugung der gewünschten Bildpunkte.

Gemäß Anspruch 4 ergibt sich eine präzise Trennung der verschiedenen Wellenlängenbereiche voneinander.

Die Merkmale des Anspruchs 5 sind von Vorteil, wenn innerhalb der Kamera auf optische Elemente zur Vertei lung und Umlenkung der Lichtsignale verzichtet werden soll.

Die zuvor erwähnte Aufgabe ist hinsichtlich des Verfah rens auch durch die Merkmale des Anspruchs 6 gelöst.

Dabei können die Beleuchtungsvorrichtungen Licht glei cher oder unterschiedlicher Wellenlänge aussenden. Die Beleuchtungsvorrichtungen werden dabei zweckmäßigerweise in so schneller Folge getaktet, daß alle praktisch noch dieselbe Prüfstelle des sich weiterbewegenden Prüflings erfassen.

Die Ansprüche 7 bis 11 kennzeichnen jeweils vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstands des Anspruchs 6.

Gemäß Anspruch 12 ergeben sich Lichtsignale insbesondere mit Helligkeitsinformationen der Prüfstelle.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 13 oder 14 erhält man günstige Lichtsignale mit den Farb- und Helligkeitsin formationen der Prüfstelle.

Gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17 läßt sich einwand frei die Dicke des Prüflings und/oder örtliche Vertie fungen oder Erhöhungen um eine mittlere Dicke des Prüf lings herum feststellen.

Gemäß Anspruch 18 kann als Lichtquelle z. B. eine Halo gen-Stablichtquelle mit nachgeschalteten Zylinderoptiken verwendet werden.

Gemäß Anspruch 19 kann die Lichtquelle selbst außerhalb der Kamera angeordnet sein. Dadurch wird die Wärmeent wicklung in der Kamera reduziert. Vorzugsweise finden zumindest streckenweise flexible Lichtleiter Verwendung. Dies erleichtert die Einstellung der Kamera auf den jeweiligen Betriebsfall.

Gemäß Anspruch 20 oder 21 läßt sich der Lichthof an der Prüfstelle im Bereich der Oberfläche des Prüflings sicher feststellen und beurteilen. Vorzugsweise wird eine feine, scharf begrenzte Lichtlinie hoher Intensität auf die Prüfstelle projiziert. Eine solche Lichtlinie kann man z. B. durch eine Laserdiode mit nachgeschalteter Zylinderoptik erzeugen.

Gemäß Anspruch 22 ist sichergestellt, daß jeder Zeilen sensor nur Lichtsignale des gewünschten Wellenlängenbe reichs empfängt.

Die vorerwähnte Aufgabe ist hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 23 oder 24 gelöst.

Die Kombination der drei Zeilensensoren gemäß Anspruch 25 gestattet eine sichere Unterscheidung unterschiedli cher Fehlertypen am Prüfling. Als multispektraler Zei lensensor kann z. B. ein farbtüchtiger Farb-Zeilensensor verwendet werden.

Mit den Merkmalen jedes der Ansprüche 26 bis 29 läßt sich die Dicke und/oder lokale Änderungen der Dicke des Prüflings einwandfrei erkennbar bildgebend darstellen. Wenn der Lichtkantenprojektor gemäß Anspruch 27 außer halb der Kamera angeordnet ist, ist er vorzugsweise mit der Kamera verbunden. So kann die Wärmeentwicklung innerhalb der Kamera minimal gehalten werden. Das glei che Ergebnis wird gemäß Anspruch 28 durch den Lichtlei ter erreicht, wobei die Lichtquelle selbst außerhalb der Kamera angeordnet ist. Die Merkmale des Anspruchs 29 gestatten es, den Abstand zwischen dem Prüfling und der Kamera oder dem Lichtkantenprojektor einzustellen und dennoch die Lichtkante auf die gewünschte Prüfstelle zu projizieren.

Gemäß Anspruch 30 wird in jedem Fall sichergestellt, daß der auf der Prüfstelle betrachtete Objektpunkt eine rechteckige Apertur hat. So kann man 3D-Zeilensensoren mit quadratischen Bildpunkten oder mit rechteckigen Bildpunkten verwenden, deren Längen/Breiten-Verhältnis bei unverzerrter Abbildung nicht ausreichen würde. Durch anamorphotische Abbildung kann dieses Verhältnis in dem gewünschten Maß vergrößert werden.

Mit den Merkmalen jedes der Ansprüche 31 bis 34 ergibt sich eine Beleuchtungsvorrichtung, die einerseits Wärme entwicklung innerhalb der Kameras vermeidet und anderer seits jede Kamera mit Licht des gleichen Wellenlängenbe reichs versorgt.

Dem letzteren Zweck dienen auch die Merkmale des An spruchs 35.

Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Zeichnungen darge stellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Prüfvorrichtung,

Fig. 2 die Schnittansicht nach Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 schematisch einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform der Vorrichtung,

Fig. 4 schematisch einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung,

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Lichtkantenpro jektion,

Fig. 6 die Draufsicht gemäß Linie VI-VI in Fig. 5,

Fig. 7 schematisch ein gemäß Fig. 5 und 6 erzielbares 3D-Profil,

Fig. 8 schematisch ein Projektionsdia,

Fig. 9 schematisch die mit dem Dia gemäß Fig. 8 erziel bare Lichtkante,

Fig. 10 schematisch ein anderes Projektionsdia,

Fig. 11 in Draufsicht die mit dem Dia gemäß Fig. 10 erzielbare Lichtkante,

Fig. 12 schematisch einen Längsschnitt durch einen verhältnismäßig weichen Prüfling mit entsprechend großem Lichthof,

Fig. 13 die Draufsicht auf den Prüfling gemäß Fig. 12,

Fig. 14 schematisch einen Längsschnitt durch einen verhältnismäßig harten Prüfling mit entsprechend kleinem Lichthof,

Fig. 15 die Draufsicht auf den Prüfling gemäß Fig. 14,

Fig. 16 eine Anordnung zur gleichzeitigen Prüfung aller vier Seiten eines Prüflings,

Fig. 17 schematisch zwei unterschiedliche Anordnungen zur Prüfung besonders breiter Seiten eines Prüflings,

Fig. 18 schematisch ein Diagramm mit erfindungsgemäß verwendbaren Wellenlängenbereichen,

Fig. 19 schematisch eine Beleuchtungsvorrichtung mit Lichtleitfaseroptik,

Fig. 20 schematisch eine andere Beleuchtungsvorrichtung,

Fig. 21 schematisch einen Längsschnitt durch eine weite re Ausführungsform der Vorrichtung,

Fig. 22 schematisch den Längsschnitt gemäß Linie XXII-XXII in Fig. 21 und

Fig. 23 bis 26 jeweils eine schematische Darstellung weiterer Ausführungsformen der Vorrichtung, die sämtlich im Zeitmultiplexverfahren betrieben werden.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Prüfung eines aus Holz bestehenden Prüflings 2, hier eines Schnittholzes, das zumindest annähernd vibrationsfrei in einer Trans portrichtung 3 vorzugsweise kontinuierlich bewegt wird. Der Prüfling 2 ist dabei durch Führungsrollen 4 und einen Führungstisch 5 geführt. Der Prüfling 2 weist eine Dicke 6 und Dickenfehler in Form einer örtlichen Vertie fung 7 und einer örtlichen Erhöhung 8 auf. Die Vorrich tung 1 ist in dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel oberhalb des Prüflings 2 angeordnet und weist eine Kamera 9 und ein an einer Stirnseite 10 der Kamera 9 mit Abstand befestigtes Projektionsmodul 11 auf.

Das Projektionsmodul 11 enthält als Beleuchtungsvorrich tung 12 einen Lichtkantenprojektor, der eine Lichtkante 13 unter einem Triangulationswinkel 14 auf eine Prüf stelle 15 des Prüflings 2 projiziert. Die Beleuchtungs vorrichtung 12 weist eine Lichtquelle 16 auf, die schmalbandig Licht um 750 nm abstrahlt. Bestandteil der Beleuchtungsvorrichtung 12 ist ferner ein prismatisches optisches Umlenkelement 17, das um eine waagerechte Achse in den Richtungen des Doppelpfeils 18 winkelein stellbar ist. Auf diese Weise kann ein die Lichtkante 13 erzeugender Lichtkegel so eingestellt werden, daß sich die Lichtkante 13 an der Prüfstelle 15 befindet. Diese Einstellung ist insbesondere dann erforderlich, wenn die Vorrichtung 1 in den Richtungen eines Doppelpfeils 19 relativ zu dem Prüfling 2 anfänglich eingestellt wird.

Eine weitere Beleuchtungsvorrichtung 20 weist zwei seitlich von einem Objektiv 21 der Kamera 9 angeordnete Lichtquellen 22 und 23 auf. Die Lichtquellen 22, 23 sorgen für eine diffuse Auflichtbeleuchtung der Prüf stelle 15 im Wellenlängenbereich von etwa 350 bis 700 nm.

Innerhalb eines Gehäuses 24 der Kamera 9 ist noch eine andere Beleuchtungsvorrichtung 25 angeordnet, die vor zugsweise als Laser ausgebildet ist und Licht schmalban dig im Wellenlängenbereich um 800 nm auf die Prüfstelle 15 sendet.

Das Bild der auf diese Weise differenziert beleuchteten Prüfstelle 15 wird in Form von Lichtsignalen aller Wellenlängen gleichzeitig durch das gemeinsame Objektiv 21 der Kamera 9 aufgenommen. Die Lichtsignale werden durch das Objektiv 21 auf einen ersten dichroitischen Spiegel 26 projiziert. Lichtsignale 27 eines ersten Wellenlängenbereichs von etwa 350 bis 700 nm gelangen von dem ersten Spiegel 26 auf einen ersten Zeilensensor 28, der als farbtüchtiger Farb-Zeilensensor ausgebildet ist. Die Lichtsignale der restlichen Wellenlängenberei che gelangen von dem ersten dichroitischen Spiegel 26 auf einen zweiten dichroitischen Spiegel 29. Licht signale 30 eines zweiten Wellenlängenbereichs von ca. 750 nm aufgrund der Beleuchtung durch die Beleuchtungsvor richtung 12 gelangen von dem zweiten dichroitischen Spiegel 29 auf einen zweiten Zeilensensor 31. Der zweite Zeilensensor 31 ist als 3D-Zeilensensor mit rechteckigen Bildpunkten zur bildgebenden Darstellung der Höhener streckung des Prüflings 2 an der Prüfstelle 15 ausgebil det.

Lichtsignale 32 eines dritten Wellenlängenbereichs von etwa 800 nm gelangen von dem zweiten dichroitischen Spiegel 29 nach Umlenkung durch einen dritten Spiegel 33 auf einen dritten Zeilensensor 34. Die Lichtsignale 32 rühren her von der Beleuchtung der Prüfstelle 15 mit der Beleuchtungsvorrichtung 25. Diese Beleuchtung geschieht durch eine möglichst scharf begrenzte Lichtlinie 48 hoher Beleuchtungsintensität. Der dritte Zeilensensor 34 ist als Lichthof-Zeilensensor ausgebildet, der das Bild der Prüfstelle 15 unmittelbar neben der aufprojizierten Lichtlinie 48 betrachtet.

Den Zeilensensoren 28, 31, 34 ist jeweils ein Farbfilter 35, 36 und 37 vorgeschaltet, wenn dies zur Erzielung eindeutiger Wellenlängenbereiche 27, 30, 32 erforderlich ist. Jeder Zeilensensor 28, 31, 34 erzeugt elektrische Bildsignale, die über Leitungen 38, 39 und 40 einer Elektronik 41 der Kamera 9 zugeleitet werden. Die Elek tronik 41 ist über eine Leitung 42 mit einem externen Bildrechner 43 verbunden.

Mit den Bildsignalen des 3D-Zeilensensors 31 kann die Dicke 6 des Prüflings 2 durch den Bildrechner 43 errech net werden. Bekannt sind dazu der Triangulationswinkel 14 und eine Kathete 44 in dem in Fig. 1 eingezeichneten rechtwinkligen Dreieck. Die Länge der Kathete 44 ergibt sich aus den Auftrefflinien der Lichtkante einerseits auf einer oberen Fläche 45 des Prüflings 2 und anderer seits auf einer oberen Fläche 46 des Führungstisches 5.

Mit den Bildsignalen des 3D-Zeilensensors 31 läßt sich auf die gleiche Weise die Tiefe der Vertiefung 7 und die Höhe der Erhöhung 8 bezüglich der oberen Fläche 45 durch den Bildrechner 43 errechnen.

Das gemeinsame Aufnahmeobjektiv 21 in Fig. 1 erleichtert die Registration aller Bildsignale der Zeilensensoren 28, 31, 34. Damit sind für den Anwender alle Probleme der Ausrichtung und Anpassung an unterschiedliche und nicht konstante Produktionsgeschwindigkeiten vermieden.

Die Wirkungsweise des Farb-Zeilensensors 28 ist bekannt und bedarf keiner weiteren Erklärung. Allgemeiner ge sagt, kann der erste Zeilensensor ein multispektraler Sensor sein, der auch mit einem Wellenlängenbereich außerhalb des sichtbaren Spektrums arbeiten kann.

Fig. 2 verdeutlicht, wie das Licht durch die Beleuch tungsvorrichtung 25 in Form eines Lichtfächers 47 ausge sandt wird, um an der Prüfstelle 15 des Prüflings 2 die Lichtlinie 48 quer zu der Transportrichtung 3 (Fig. 1) zu erzeugen. Das von der Beleuchtungsvorrichtung 25 ausgesandte Licht durchdringt ein neben dem Objektiv 21 in dem Gehäuse 24 angeordnetes Fenster 49.

In allen Zeichnungsfiguren sind gleiche Teile mit glei chen Bezugszahlen versehen.

Die Beleuchtungsvorrichtung 12 in Fig. 1 erzeugt Wärme und wurde deshalb getrennt von und außerhalb der Kamera 9 angeordnet.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Vorrichtung 1 insofern, als das optische Umlenkelement 17 der Be leuchtungsvorrichtung 12 jetzt innerhalb der Kamera 9 angeordnet ist. Der die Lichtkante an der Prüfstelle 15 erzeugende Lichtkegel durchdringt nach dem Verlassen des optischen Umlenkelements 17 ein Fenster 50 im Boden des Gehäuses 24. Die Beleuchtungsvorrichtung 12 weist ferner einen von außerhalb der Kamera 9 in die Kamera 9 geführ ten Lichtleiter 51 auf. Der Lichtleiter 51 wird vorzugs weise mit sogenanntem Kaltlicht aus einer an sich be kannten, nicht weiter dargestellten Kaltlichtquelle gespeist. Die übrige Ausstattung der Kamera 9 in Fig. 3 kann derjenigen in Fig. 1 entsprechen und wurde zur Vereinfachung in Fig. 3 fortgelassen.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist vor jedem Zeilensensor 28, 31, 34 ein gesondertes, die zugehörigen Lichtsignale sammelndes Objektiv 52, 53 und 54 in dem Gehäuse 24 angeordnet. Abschirmwände 55 und 56 des Gehäuses 24 schirmen die drei Strahlengänge voneinander ab.

Die Funktionsweise des 3D-Zeilensensors 31 (Fig. 1) in der Kamera 9 wird anhand der Fig. 5 bis 7 näher erläu tert. Zum besseren Verständnis ist dort der Prüfling 2 als Rundholz dargestellt, der durch die Beleuchtungsvor richtung 12 unter dem Triangulationswinkel 14 (Fig. 1) mit einem Lichtkegel 57 beleuchtet wird. Der Lichtkegel 57 erzeugt an seinem in der Transportrichtung 3 vorde ren, unteren Ende die Lichtkante 13.

Fig. 6 zeigt in schematischer Darstellung den zweiten oder 3D-Zeilensensor 31, der mit langgestreckten, recht eckigen Bildpunkten 58 versehen ist. Die lange Seite aller Bildpunkte 58 erstreckt sich parallel zu der Transportrichtung 3. Die Lichtkante 13 wird auf dem zweiten Zeilensensor 31 in Form einer Kurve 60 abgebil det, die eine Trennlinie zwischen einer hellen Fläche 59 und einer dunkleren Fläche 59′ darstellt.

Jeder der Bildpunkte 58 liefert ein elektrisches Bild signal, dessen Höhe davon abhängt, welcher Flächenanteil des jeweiligen Bildpunkts 58 durch die helle Fläche 59 bestrahlt ist.

Fig. 7 zeigt den Verlauf des Videosignals am Ausgang des zweiten Zeilensensors 31. Die Amplitude des Videosignals entspricht somit dem Höhenprofil des Prüflings 2. Die Abhängigkeit dieses Videosignals von dem örtlichen Reflexionsvermögen des Prüflings 2 wird in an sich bekannter Weise durch Normierung des Videosignals mit dem aus dem ersten oder Farb-Zeilensensor 28 (Fig. 1) abgeleiteten Helligkeitssignal beseitigt.

Die Fig. 8 und 10 zeigen unterschiedliche Projektions dias 61 und 62 zur Erzeugung des Lichtkegels 57. Das Projektionsdia 61 weist eine helle Fläche 63 und eine dunkle Fläche 64 auf, die durch eine gerade Meßkante 65 voneinander getrennt sind.

Mit dem Projektionsdia 61 wird ein Lichtkegel 57 er zeugt, der zu einem sich verhältnismäßig lang in der Transportrichtung 3 erstreckenden Lichtfeld 66 (Fig. 9) führt.

Im Gegensatz dazu ist das Projektionsdia 62 mit zwei dunklen Flächen 67 und 68 versehen, die zwischen sich eine helle Fläche 69 mit einer Meßkante 70 definieren. Das Projektionsdia 62 führt zu einem Lichtband 71 (Fig. 11), das in der Transportrichtung 3 kürzer ist als das Lichtfeld 66.

Vorzugsweise weisen der Farb-Zeilensensor 28 und der 3D-Zeilensensor 31 die gleiche Anzahl von Bildpunkten 58 auf. Wegen des gemeinsamen Strahlengangs der Lichtsigna le durch das Objektiv 21 (Fig. 1) entsprechen sich die jeweiligen Bildpunkte beider Zeilensensoren 28, 31, so daß aufwendige elektronische Registrationsschaltungen entfallen. Damit steht an dem 3D-Zeilensensor ein Bild signal gleicher zeitlicher und örtlicher Auflösung wie bei dem Farb-Zeilensensor 28 bereit. Durch die mechani sche Anbringung und Ausrichtung erfassen die Bildpunkte beider Zeilensensoren 28, 31 jeweils identische Objekt punkte des Prüflings 2 und liefern vier unabhängige Merkmale, nämlich eine Rotkomponente, eine Grünkomponen te, eine Blaukomponente und die lokale Höhe des Prüf lings 2.

Zur vollständigen Entkorrelierung der Farbkomponenten werden die Rot/Grün/Blau-Signale in einen besser entkor relierten Farbraum, wie den IHS- oder Lab-Farbraum, transformiert.

Das Signal des 3D-Zeilensensors 31 zeigt damit alle diejenigen Höhen- und Geometriefehler, wie Dellen, Löcher, Vertiefungen 7, Verwindungen, Risse, Erhöhungen 8, usw., die im diffusen Auflicht von dem Farb-Zeilen sensor 28 entweder nicht detektiert oder eindeutig iden tifiziert werden können.

Zur Wirkungsweise des dritten oder Lichthof-Zeilensen sors 34 wird auf die Fig. 12 bis 15 verwiesen.

Der Lichtfächer 47 erzeugt auf dem Prüfling quer zur Transportrichtung 3 die feine Lichtlinie 48. Je nach Härte des Holzes oder örtlicher Defekte dringt das Licht der Lichtlinie 48 mehr oder weniger tief in das Holz ein und bildet aufgrund der Transluzenz einen Lichthof 72, dessen Breite 73 in der Transportrichtung 3 von der Härte des Holzes abhängt. So ist die Breite 73 bei einem verhältnismäßig weichen Prüfling gemäß den Fig. 12 und 13 entsprechend groß und bei einem verhältnismäßig harten Prüfling 2 gemäß den Fig. 14 und 15 entsprechend gering. Die Breite 73 des Lichthofs 72 ist daher ein Maß für die Dichte des Prüflings 2. Der Lichthof-Zeilen sensor 34 erfaßt ein streifenförmiges Bildfeld neben der aufprojizierten Lichtlinie 48, wie dies in den Fig. 12 und 14 angedeutet ist. Im Fall der Fig. 12 sieht der Lichthof-Zeilensensor 34 den Lichthof 72, und im Fall der Fig. 14 sieht er den Lichthof 72 nicht.

Mit dieser Anordnung lassen sich Unterschiede in der Holzdichte erkennen und damit z. B. auch farblich nicht abgesetzte Knoten. Ebenfalls lassen sich Harzgalle und Markröhre unterscheiden. Durch die Lichtleitung in der Harzgalle bildet sich in dieser ein verhältnismäßig breiter Lichthof 72. Die zellulare Struktur der Markröh re hingegen verhindert das Eindringen und Ausbreiten von Licht und bildet daher entweder keinen oder einen nur sehr geringen Lichthof.

Zur Verbesserung der Lichthoferkennung kann gemäß Fig. 12 auf der anderen Seite der Lichtlinie 48 gegenüber dem Lichthof-Zeilensensor 34 ein weiterer Lichthof-Zeilen sensor 74 angeordnet sein, der in Fig. 12 rechts neben der Lichtlinie 48 ein streifenförmiges Bildfeld des Prüflings 2 erfaßt. Bei Bedarf kann zwischen den Licht hof-Zeilensensoren 34, 74 ein weiterer Zeilensensor 75 in der Ebene des Lichtfächers 47 angeordnet sein. Der weitere Zeilensensor 75 würde das direkt von der Prüf stelle 15 reflektierte Licht der Lichtlinie 48 messen. Das so gewonnene Signal könnte man zur Normierung nut zen.

Alle Zeilensensoren 28, 31, 34, 74 sind so eingestellt, daß sie dieselbe Prüfstelle des Prüflings 2 erfassen, und daß sich die jeweiligen Bildpunkte aller Zeilensen soren überlagern. Damit steht für jeden Bildpunkt ein fünfdimensionaler Merkmalsvektor mit den Komponenten Rot, Grün, Blau (bzw. I, H, S), Höhenerstreckung und optische Dichte bereit. Bei den heute möglichen Anzahlen der Bildpunkte je Zeilensensor und Auslesefrequenzen von mehreren kHz liefert die Vorrichtung 1 einen Informa tionsfluß, der weit über demjenigen bekannter Verfahren hinausgeht.

Darüber hinaus ist es möglich, alle oder eine Untermenge der Signale mit Hilfe eines trainierbaren Tabellenklas sifikators in ein Klassenbild zu überführen, aus dem sich Fehler leicht detektieren und identifizieren las sen. Solche lernfähigen Tabellenklassifikatoren sind z. B. in der eingangs erwähnten DE 36 39 636 A1 offen bart.

Fig. 16 zeigt, wie jede der vier Seiten des Prüflings 2 von einer gesonderten Kamera 9 entsprechend den vorauf gegangenen Figuren untersucht wird. Je nach Bedarf kann nur eine Seite des Prüflings 2 oder mehrere Seiten jeweils durch eine gesonderte Kamera 9 geprüft werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 17 ist ein beson ders breiter Prüfling 2 zu untersuchen. Diese Aufgabe kann auf unterschiedliche Art und Weise bewältigt wer den. Zum Beispiel kann, wie dies auf der Unterseite des Prüflings 2 in Fig. 17 dargestellt ist, in einer einzi gen Kamera ein weitwinkliges Objektiv 21 (Fig. 1) ver wendet werden.

Es können jedoch auch entsprechend der in Fig. 17 ge zeichneten Oberseite des Prüflings 2 mehrere, in diesem Fall zwei, Kameras 9 im Abstand voneinander quer zur Transportrichtung 3 angeordnet sein. Die Aufnahmefelder 76 und 77 dieser Kameras überlappen sich zweckmäßiger weise geringfügig, um eine vollständige Prüfung der zugehörigen Seite des Prüflings 2 zu gewährleisten. Alle Kameras 9 sind vorzugsweise in den Richtungen des Dop pelpfeils 19 rechtwinklig zur zugehörigen Fläche des Prüflings 2 und außerdem rechtwinklig dazu in den Rich tungen eines Doppelpfeils 78 einstellbar.

Fig. 18 zeigt, daß die Wellenlängenbereiche für die einzelnen Zeilensensoren 28, 31, 34, 74 so gewählt sind, daß sie sich nicht überlappen. In dem dargestellten Beispiel sind dies die Wellenlängenbereiche von 350 bis 750 nm für den Farb-Zeilensensor 28, ein schmaler Wel lenlängenbereich um 750 nm für den 3D-Zeilensensor 31 und ein ebenfalls schmaler Wellenlängenbereich um 800 nm für den Lichthof-Zeilensensor 34, 74. Damit können die drei optischen Systeme gleichzeitig arbeiten, ohne sich gegenseitig zu stören.

Fig. 19 zeigt vier Beleuchtungsvorrichtungen 20, von denen jede, z. B. entsprechend Fig. 16, den Prüfling 2 für eine zugehörige Kamera 9 mit Licht im Wellenlängen bereich von 350 bis 700 nm beleuchten soll. Jede Be leuchtungsvorrichtung 20 weist eine Lichtleitfaseroptik 79 auf. Alle Lichtleitfaseroptiken 79 werden durch eine gemeinsame Lichtquelle 80 mit Licht gespeist. Alle Lichtleitfaseroptiken 79 weisen einen gemeinsamen proximalen Querschnittswandler 81 und zwei die Prüfstel le 15 (Fig. 1) beleuchtende distale Querschnittswandler 82 auf. Zwischen dem proximalen 81 und jedem distalen Querschnittswandler 82 ist ein flexibles Lichtleitfaser bündel 83 angeordnet. Dabei kann, wie in Fig. 19 links dargestellt, jeder distale Querschnittswandler 82 sein eigenes Lichtleitfaserbündel 83 bis zum proximalen Querschnittswandler 81 hin besitzen. Es kann aber auch jedes Paar distaler Querschnittswandler 82 im wesentli chen durch ein gemeinsames Lichtleitfaserbündel 83 mit Licht versorgt werden, das sich erst kurz vor den dista len Querschnittswandlern 82 verzweigt. Dieser letztere Fall ist in Fig. 19 rechts unten für drei Beispiele dargestellt.

Zweckmäßigerweise sind zwischen der gemeinsamen Licht quelle 80 und dem proximalen Querschnittswandler 81 in dieser Reihenfolge eine Zylinderlinse 84, ein Wärme schutzfilter 85 und eine weitere Zylinderlinse 86 ange ordnet. Auf der gegenüberliegenden Seite der Lichtquelle 80 befindet sich ein zylindrischer Reflektor 87. Diese Anordnung verspricht hohe Lichtausbeute und gleichmäßige Ausleuchtung des Eintrittsfensters des proximalen Quer schnittswandlers 81.

Fig. 20 zeigt in ihrer unteren Hälfte eine der Fig. 19 entsprechende Anordnung. In Fig. 20 speist die gemeinsa me Lichtquelle 80 auch eine weitere Lichtleitfaseroptik 88 für die dem 3D-Zeilensensor 31 (Fig. 1) zugeordnete Beleuchtungsvorrichtung 12 in Gestalt eines Lichtkanten projektors. Die weiteren Lichtleitfaseroptiken 88 weisen einen gemeinsamen proximalen Querschnittswandler 89 und je Kamera 9 (Fig. 1) einen Licht in den Lichtkantenpro jektor 12 einspeisenden distalen Querschnittswandler 90 auf. Zwischen dem proximalen 89 und jedem distalen Querschnittswandler 90 ist ein flexibles Lichtleitfaser bündel 91 angeordnet. Die Auskopplung des Lichts von der gemeinsamen Lichtquelle 80 in den proximalen Quer schnittswandler 89 geschieht in der gleichen Weise wie für den proximalen Querschnittswandler 81. In diesem Fall ist vor dem Eintrittsfenster des proximalen Quer schnittswandlers 81 ein Farbfilter 92 und vor dem Ein trittsfenster des proximalen Querschnittswandlers 89 ein Farbfilter 93 angeordnet. Das Farbfilter 92 läßt nur den Wellenlängenbereich von 350 bis 700 nm durch und das Farbfilter 93 den Wellenlängenbereich um 750 nm.

In Fig. 20 sind die gemeinsame Lichtquelle 80 und alle optischen Elemente bis einschließlich der proximalen Querschnittswandler 81, 89 in einem gemeinsamen Gehäuse 94 entfernt von den zugehörigen Kameras 9 (Fig. 1) untergebracht. Wenn die Wärmeentwicklung in dem Gehäuse 94 zu groß werden sollte, kann gemäß Fig. 20 eine Spü lung des Innenraums des Gehäuses 94 mit Kühlluft vorge sehen sein. Dazu wird Kühlluft durch ein Gebläse 95 und ein Luftfilter 96 durch einen Einlaß 97 des Gehäuses 94 gefördert. Die Kühlluft zirkuliert dann in dem Gehäuse 94 und tritt aus einem Auslaß 98 wieder aus dem Gehäuse 94 aus.

In den Fig. 21 und 22 ist eine andere Ausführungsform der Kamera 9 dargestellt. Die Strahlenführung ist etwas anders als bei der Kamera 9 in Fig. 1. Das Objektiv 21 befindet sich im Inneren eines Gehäuses 99 der Kamera 9 hinter einem Fenster 100. Hinter jedem der Farbfilter 35 bis 37 ist in diesem Ausführungsbeispiel ferner ein weiteres Objektiv 101, 102 und 103 angeordnet, das die jeweiligen Wellenlängenbereiche auf den zugehörigen Zeilensensor 28, 31, 34 fokussiert. Bei Bedarf kann das weitere Objektiv 102 anamorphotisch, also verzerrend, einen rechteckigen Objektpunkt der Prüfstelle 15 mit gewünschtem Längen/Breiten-Verhältnis auf einen quadra tischen oder rechteckigen Bildpunkt mit gegebenem Län gen/Breiten-Verhältnis auf dem 3D-Zeilensensor abbilden.

Die Beleuchtungsvorrichtung 12 weist einen Umlenkspiegel 104 auf, von dem aus das Licht unter dem Triangulations winkel 14 durch das Fenster 100 hindurch auf die Prüf stelle 15 gesandt wird.

Die distalen Querschnittswandler 82 der Beleuchtungsvor richtung 20 sind jeweils unter einem Winkel 105 zur Senkrechten angeordnet.

Bei Bedarf kann das Gehäuse 99 mit Kühlluft gekühlt werden. Dies kann in ähnlicher Weise gelöst werden, wie bei dem Gehäuse 94 in Fig. 20.

Gemäß Fig. 22 wird der Lichtfächer 47 ebenfalls durch das seitlich entsprechend vergrößerte Fenster 100 abge strahlt.

Bei den Vorrichtungen 1 gemäß den Fig. 23 bis 26 ist jeweils zur besseren Übersicht das Gehäuse der zugehöri gen Kamera 9 fortgelassen worden.

Alle Vorrichtungen 1 der Fig. 23 bis 26 arbeiten im Zeitmultiplexverfahren.

In Fig. 23 wird mit allen Beleuchtungsvorrichtungen 12, 20, 25 Licht des gleichen Wellenlängenbereichs in so schneller Aufeinanderfolge ausgesandt, daß alle drei Beleuchtungsvorrichtungen praktisch noch dieselbe Prüf stelle 15 beleuchten. Dies wird durch einen Multiplexer 106 bewirkt. Ein weiterer Multiplexer 107 schaltet die Zeilensensoren 28, 31, 34 synchron mit den zugehörigen Beleuchtungsvorrichtungen 12, 20, 25 nur für dieselbe Zeitdauer aktiv, während welcher Zeitdauer die den betreffenden Zeilensensor 28, 31, 34 zugeordnete Be leuchtungsvorrichtung 12, 20, 25 eingeschaltet ist.

Alle Lichtsignale der Prüfstelle 15 werden durch das gemeinsame Objektiv 21 der Kamera 9 aufgenommen und auf einen ersten teildurchlässigen Spiegel 108 projiziert Ein Teil der Lichtsignale wird von dem ersten teildurch lässigen Spiegel 108 auf den ersten Zeilensensor 28 und der Rest der Lichtsignale auf einen zweiten teildurch lässigen Spiegel 109 geleitet. Ein Teil des Rests der Lichtsignale gelangt von dem zweiten teildurchlässigen Spiegel 109 auf den zweiten Zeilensensor 31, und der verbleibende Teil des Rests der Lichtsignale wird über einen Umlenkspiegel 110 auf den dritten Zeilensensor 34 geleitet. Die Multiplexer 106, 107 sind mit einer ge meinsamen Steuerung 111 verbunden.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 24 sendet jede Beleuch tungsvorrichtung 12, 20, 25 Licht unterschiedlicher, sich nicht überlappender Wellenlänge aus. Die Licht signale aller Wellenlängen werden durch das gemeinsame Objektiv 21 der Kamera 9 aufgenommen und über die dichroitischen Spiegel 26, 29 nach Wellenlängenbereichen getrennt auf die Zeilensensoren 28, 31, 34 verteilt. Die Beleuchtungsvorrichtungen 12, 20, 25 werden durch den Multiplexer 106 geschaltet.

Bei der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 25 werden die auf jede Beleuchtungsvorrichtung 12, 20, 25 zurückzuführenden Lichtsignale jeweils gleichzeitig durch die Objektive 52, 53, 54 der Kamera 9 aufgenommen. Jedem Objektiv 52 bis 54 ist einer der Zeilensensoren 28, 31, 34 nachge ordnet. Die Beleuchtungsvorrichtungen 12, 20, 25 werden durch den Multiplexer 106 und die Zeilensensoren 28, 31, 34 synchron durch den Multiplexer 107 geschaltet.

Fig. 26 zeigt eine Vorrichtung 1, bei der jede Beleuch tungsvorrichtung 12, 20, 25 Licht unterschiedlicher, sich nicht überlappender Wellenlänge aussendet. Die auf jede Beleuchtungsvorrichtung 12, 20, 25 zurückzuführen den Lichtsignale werden jeweils gleichzeitig durch die Objektive 52, 53, 54 der Kamera 9 aufgenommen. Jedem Objektiv 52 bis 54 ist ein nur den gewünschten Wellen längenbereich durchlassendes Farbfilter 35, 36, 37 und einer der Zeilensensoren 28, 31, 34 nachgeordnet. Hier werden die Beleuchtungsvorrichtungen 12, 20, 25 durch den Multiplexer 106 geschaltet.

Claims

1. Verfahren zur optischen Prüfung eines ganz oder teilweise aus Holz bestehenden Prüflings (2) mit einem Bildverarbeitungssystem, mit folgenden Schrit ten:

(a) Eine Prüfstelle (15) des Prüflings (2) wird mit wenigstens einer Beleuchtungsvorrichtung (12, 20, 25) beleuchtet,
(b) mit wenigstens einer Kamera (9) werden Licht signale der Prüfstelle (15) aufgenommen und durch einen mehrere Bildpunkte (58) aufweisenden Zei lensensor (28, 31, 34, 74) der Kamera (9) in zu den Lichtsignalen proportionale elektrische Bild signale umgewandelt,
(c) die Bildsignale werden durch einen Bildrechner (43) ausgewertet, und
(d) der Bildrechner (43) steuert Funktionen zur Verwertung des Prüflings (2),

gekennzeichnet durch folgende Schritte:

(A) Im Schritt (a) wird die Prüfstelle (15) gleich zeitig mit mehreren Beleuchtungsvorrichtungen (12, 20, 25) beleuchtet, wobei jede Beleuchtungs vorrichtung (12, 20, 25) Licht unterschiedlicher, sich nicht überlappender Wellenlänge aussendet,
(B) im Schritt (b) werden die von der Prüfstelle (15) ausgehenden Lichtsignale aller gemäß Schritt (A) ausgesandten Wellenlängen gleichzeitig durch wenigstens ein Objektiv (21; 52, 53, 54) jeder Kamera (9) aufgenommen,
(C) die auf jede Beleuchtungsvorrichtung (12, 20, 25) zurückzuführenden Lichtsignale der Prüfstelle (15) werden jeweils gesonderten, unterschiedliche Merkmale der Prüfstellen (15) erfassenden Zeilen sensoren (28, 31, 34, 74) jeder Kamera (9) zugelei tet, und
(D) die Bildsignale aller Zeilensensoren (28, 31, 34, 74) werden durch den Bildrechner (43) so zusam mengefaßt, daß ein zeitlich und räumlich hochauf gelöstes, kombiniertes Bildsignal entsteht, bei dem jedem Bildpunkt ein mehrdimensionaler Merk malsvektor mit voneinander weitgehend unabhängi gen Merkmalskomponenten zugeordnet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtsignale aller Wellenlängen gleichzeitig durch ein gemeinsames Objektiv (21) jeder Kamera (9) aufgenommen und auf einen ersten dichroitischen Spiegel (26) projiziert werden,
daß Lichtsignale eines ersten Wellenlängenbereichs von dem ersten dichroitischen Spiegel (26) auf einen ersten (28; 34) der Zeilensenso ren (28, 31, 34, 74) und die Lichtsignale der restli chen Wellenlängenbereiche von dem ersten dichroiti schen Spiegel (26) auf einen zweiten dichroitischen Spiegel (29) gelangen,
und daß Lichtsignale eines zweiten Wellenlängenbe reichs von dem zweiten dichroitischen Spiegel (29) auf einen zweiten (31) der Zeilensensoren (28, 31, 34, 74) und die Lichtsignale eines dritten Wellenlängen bereichs auf einen dritten (34; 28) der Zeilensensoren (28, 31, 34, 74) gelangen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor jedem Zeilensensor (28, 31, 34, 74) ein die zugehörigen Lichtsignale sam melndes Objektiv (101 bis 103) angeordnet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor jedem Zeilensensor (28, 31, 34, 74) ein nur den gewünschten Wellenlängenbe reich durchlassendes Farbfilter (35 bis 37) angeord net wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtsignale aller Wellenlängen jeweils gleichzeitig durch mehrere Objektive (52 bis 54) jeder Kamera (9) aufgenommen werden,
und daß jedem Objektiv (52 bis 54) ein nur den ge wünschten Wellenlängenbereich durchlassendes Farbfil ter (35 bis 37) und einer der Zeilensensoren (28, 31, 34, 74) nachgeordnet werden.

6. Verfahren zur optischen Prüfung eines ganz oder teilweise aus Holz bestehenden Prüflings (2) mit einem Bildverarbeitungssystem, mit folgenden Schrit ten:

(a) Eine Prüfstelle (15) des Prüflings (2) wird mit wenigstens einer Beleuchtungsvorrichtung (12, 20, 25) beleuchtet,
(b) mit wenigstens einer Kamera (9) werden Licht signale der Prüfstelle (15) aufgenommen und durch einen mehrere Bildpunkte (58) aufweisenden Zei lensensor (28, 31, 34) der Kamera (9) in zu den Lichtsignalen proportionale elektrische Bild signale umgewandelt,
(c) die Bildsignale werden durch einen Bildrechner (43) ausgewertet, und
(d) der Bildrechner (43) steuert Funktionen zur Verwertung des Prüflings (2),

gekennzeichnet durch folgende Schritte:

(F) Im Schritt (a) wird die Prüfstelle (15) im Zeit multiplexverfahren (106; 107) in einer schnellen zeitlichen Aufeinanderfolge nacheinander mit mehreren Beleuchtungsvorrichtungen (12, 20, 25) beleuchtet,
(G) im Schritt (b) werden die auf alle Beleuchtungs vorrichtungen (12, 20, 25) zurückzuführenden Licht signale der Prüfstelle (15) durch wenigstens ein Objektiv (21; 52, 53, 54) jeder Kamera (9) aufge nommen,
(H) die auf jede Beleuchtungsvorrichtung (12, 20, 25) zurückzuführenden Lichtsignale der Prüfstelle (15) werden jeweils gesonderten, unterschiedliche Merkmale der Prüfstelle (15) erfassenden Zeilen sensoren (28, 31, 34) jeder Kamera (9) zugeleitet, und
(J) die Bildsignale aller Zeilensensoren (28, 31, 34) werden durch den Bildrechner (43) so zusammenge faßt, daß ein zeitlich und räumlich hochauf gelöstes, kombiniertes Bildsignal entsteht, bei dem jedem Bildpunkt ein mehrdimensionaler Merk malsvektor mit voneinander weitgehend unabhängi gen Merkmalskomponenten zugeordnet ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß mit allen Beleuchtungs vorrichtungen (12, 20, 25) Licht des gleichen Wellen längenbereichs ausgesandt wird,
und daß jeder Zeilensensor (28, 31, 34) nur für diesel be Zeitdauer aktiv geschaltet wird, während welcher Zeitdauer die dem betreffenden Zeilensensor (28, 31, 34) zugeordnete Beleuchtungsvorrichtung (12, 20, 25) eingeschaltet ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß alle Lichtsignale durch ein gemeinsames Objektiv (21) jeder Kamera (9) aufge nommen und auf einen ersten teildurchlässigen Spiegel (108) projiziert werden,
daß ein Teil der Lichtsignale von dem ersten teil durchlässigen Spiegel (108) auf einen ersten (28) der Zeilensensoren (28, 31, 34) und der Rest der Lichtsignale auf einen zweiten teildurchlässigen Spiegel (109) gelangt,
und daß ein Teil des Rests der Lichtsignale von dem zweiten teildurchlässigen Spiegel (109) auf einen zweiten (31) der Zeilensensoren (28, 31, 34) und der verbleibende Teil des Rests der Lichtsignale auf einen dritten (34) der Zeilensensoren (28, 31, 34) gelangt.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß jede Beleuchtungsvorrich tung (12, 20, 25) Licht unterschiedlicher, sich nicht überlappender Wellenlänge aussendet,
daß die Lichtsignale aller Wellenlängen durch ein gemeinsames Objektiv (21) jeder Kamera (9) aufgenom men und auf einen ersten dichroitischen Spiegel (26) projiziert werden,
daß Lichtsignale eines ersten Wellenlängenbereichs von dem ersten dichroitischen Spiegel (26) auf einen ersten (28) der Zeilensensoren (28, 31, 34) und die Lichtsignale der restlichen Wellenlängenbe reiche von dem ersten dichroitischen Spiegel (26) auf einen zweiten dichroitischen Spiegel (29) gelan gen,
und daß Lichtsignale eines zweiten Wellenlängenbe reichs von dem zweiten dichroitischen Spiegel (29) auf einen zweiten (31) der Zeilensensoren (28, 31, 34) und die Lichtsignale eines dritten Wellen längenbereichs auf einen dritten (34) der Zeilensensoren (28, 31, 34) gelangen.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die auf jede Beleuch tungsvorrichtung (12, 20, 25) zurückzuführenden Licht signale jeweils gleichzeitig durch mehrere Objektive (52, 53, 54) jeder Kamera (9) aufgenommen werden,
und daß jedem Objektiv (52, 53, 54) einer der Zeilen sensoren (28, 31, 34) nachgeordnet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß jede Beleuchtungsvorrich tung (12, 20, 25) Licht unterschiedlicher, sich nicht überlappender Wellenlänge aussendet,
daß die auf jede Beleuchtungsvorrichtung (12, 20, 25) zurückzuführenden Lichtsignale jeweils gleichzeitig durch mehrere Objektive (52, 53, 54) jeder Kamera (9) aufgenommen werden,
und daß jedem Objektiv (52, 53, 54) ein nur den ge wünschten Wellenlängenbereich durchlassendes Farbfil ter (35, 36, 37) und einer der Zeilensensoren (28, 31, 34) nachgeordnet werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als einer (28) der Zei lensensoren (28, 31, 34, 74) jeder Kamera (9) ein multi spektraler Zeilensensor eingesetzt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als einer der Zeilensen soren jeder Kamera (9) ein farbtüchtiger Farb-Zeilen sensor (28) zur Erfassung der Farb- und Helligkeits informationen der Prüfstelle (15) eingesetzt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß durch die dem Farb-Zeilensensor (28) zugeordnete Beleuchtungsvorrichtung (20) Licht im Wellenlängenbereich von 350 bis 700 nm diffus als Auflicht auf die Prüfstelle (15) ausge sandt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß als einer der Zeilensen soren jeder Kamera (9) ein 3D-Zeilensensor (31) mit quadratischen oder rechteckigen Bildpunkten (58) zur bildgebenden Darstellung der Höhenerstreckung des Prüflings (2) an der Prüfstelle (15) eingesetzt wird,
und daß als zugeordnete Beleuchtungsvorrichtung (12) ein eine Lichtkante (13) unter einem Triangulations winkel (14) auf die Prüfstelle (15) projizierender Lichtkantenprojektor verwendet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem 3D-Zeilensensor (31) ein anamorphotisches optisches Element (102) vorge schaltet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Lichtkantenpro jektor (12) Licht in einem schmalen Wellenlängenbe reich um 750 nm ausgesandt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere (13, 20) oder alle Beleuchtungsvorrichtungen durch eine gemeinsame Lichtquelle (80) mit Licht des gesamten erforderli chen Wellenlängenbereichs versorgt werden,
und daß aus diesem Licht für jede Beleuchtungsvor richtung (12; 20) der erforderliche Wellenlängenanteil herausgefiltert (93; 92) wird.

19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht über Lichtlei ter (79; 88) zu einem distalen Ende jeder Beleuch tungsvorrichtung (20; 12) geleitet wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet,
daß als wenigstens einer der Zeilensensoren jeder Kamera (9) wenigstens ein Licht hof-Zeilensensor (34; 74) eingesetzt wird,
daß als zugeordnete Beleuchtungsvorrichtung (25) ein eine Lichtlinie (48) auf die Prüfstelle (15) proji zierender Lichtlinienprojektor verwendet wird,
daß mit dem wenigstens einen Lichthof-Zeilensensor (34; 74) ein Lichthof (72) der Prüfstelle (15) neben der projizierten Lichtlinie (48) erfaßt wird,
und daß in dem Bildrechner (43) aus der Größe des Lichthofs (72) die optische Dichte der Prüfstelle (15) bestimmt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Lichtlinienpro jektor (25) ein die Lichtlinie (48) enthaltender Lichtfächer (47) in einem schmalen Wellenlängen bereich um 800 nm rechtwinklig zur Oberfläche der Prüfstelle (15) ausgesandt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die durch jedes Objektiv (21; 52 bis 54) aufgenommenen Lichtsignale auf ihrem Weg zu den einzelnen Zeilensensoren (28,31,34,74) jeweils durch ein optisches Filter (35 bis 37) gelei tet werden, wobei durch jedes optische Filter (35 bis 37) nur die für den nachgeschalteten Zeilensensor (28, 31, 34, 74) bestimmten Wellenlängen durchgelassen werden.

23. Vorrichtung (1) zur optischen Prüfung eines ganz oder teilweise aus Holz bestehenden Prüflings (2) mit einem Bildverarbeitungssystem,
mit wenigstens einer, eine Prüfstelle (15) des Prüf lings (2) beleuchtenden Beleuchtungsvorrichtung (12, 20, 25),
mit wenigstens einer Kamera (9), durch die Licht signale der Prüfstelle (15) aufgenommen und durch einen mehrere Bildpunkte (58) aufweisenden Zeilensensor (28, 31, 34, 74) der Kamera (9) in zu den Lichtsignalen proportionale elektrische Bildsignale umgewandelt werden,
und mit einem Bildrechner (43), dem die Bildsignale zur Auswertung zuleitbar sind, und durch den Funktio nen zur Verwertung des Prüflings (2) steuerbar sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) mehrere, jeweils Licht unterschiedlicher, sich nicht überlappender Wellenlänge aussendende Beleuchtungs vorrichtungen (12, 20, 25) aufweist,
daß die Lichtsignale aller Wellenlängen gleichzeitig durch wenigstens ein Objektiv (21; 52 bis 54) jeder Kamera (9) aufnehmbar und, nach den Wellenlängen der Beleuchtungsvorrichtungen (12, 20, 25) selektiert, jeweils gesonderten, unterschiedliche Merkmale der Prüfstelle (15) erfassenden Zeilensensoren (28, 31, 34, 74) jeder Kamera (9) zuleitbar sind,
und daß die Bildsignale aller Zeilensensoren (28,31, 34, 74) durch den Bildrechner (43) zu einem zeitlich und räumlich hochaufgelösten, kombinierten Bildsignal zusammenfaßbar sind, bei dem jedem Bildpunkt ein mehrdimensionaler Merkmalsvektor mit voneinander weitgehend unabhängigen Merkmalskomponenten zugeord net ist.

24. Vorrichtung (1) zur optischen Prüfung eines ganz oder teilweise aus Holz bestehenden Prüflings (2) mit einem Bildverarbeitungssystem,
mit wenigstens einer, eine Prüfstelle (15) des Prüf lings (2) beleuchtenden Beleuchtungsvorrichtung (12, 20, 25),
mit wenigstens einer Kamera (9), durch die Licht signale der Prüfstelle (15) aufgenommen und durch einen mehrere Bildpunkte (58) aufweisenden Zeilensensor (28, 31, 34, 74) der Kamera (9) in zu den Lichtsignalen proportionale elektrische Bildsignale umgewandelt werden,
und mit einem Bildrechner (43), dem die Bildsignale zur Auswertung zuleitbar sind, und durch den Funktio nen zur Verwertung des Prüflings (2) steuerbar sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) mehrere Beleuchtungsvorrichtungen (12, 20, 25) auf weist, die im Zeitmultiplexverfahren (106; 107) in einer schnellen zeitlichen Aufeinanderfolge nachein ander aktivierbar sind,
daß die auf alle Beleuchtungsvorrichtungen (12, 20, 25) zurückzuführenden Lichtsignale der Prüfstelle (15) durch wenigstens ein Objektiv (21; 52, 53, 54) jeder Kamera (9) aufnehmbar sind,
daß die auf jede Beleuchtungsvorrichtung (12, 20, 25) zurückzuführenden Lichtsignale der Prüfstelle (15) jeweils gesonderten, unterschiedliche Merkmale der Prüfstelle (15) erfassenden Zeilensensoren (28, 31, 34, 74) jeder Kamera (9) zuleitbar sind,
und daß die Bildsignale aller Zeilensensoren (28, 31, 34, 74) durch den Bildrechner (43) zu einem zeitlich und räumlich hochaufgelösten, kombinierten Bildsignal zusammenfaßbar sind, bei dem jedem Bildpunkt ein mehrdimensionaler Merkmalsvektor mit voneinander weitgehend unabhängigen Merkmalskomponenten zugeord net ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kamera (9) einen multispektralen Zeilensensor (28) zur Erfassung der Farb- und Helligkeitsinformationen der Prüfstelle (15), einen 3D-Zeilensensor (31) mit quadratischen oder rechteckigen Bildpunkten (58) zur bildgebenden Darstellung der Höhenerstreckung des Prüflings (2) an der Prüfstelle (15) und wenigstens einen Lichthof-Zeilensensor (34; 74) zur Erfassung eines Lichthofs (72) der Prüfstelle (15) neben einer auf die Prüf stelle (15) projizierten Lichtlinie (48) aufweist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß dem 3D-Zeilensensor (31) als Beleuchtungsvorrichtung (12) ein eine Lichtkante (13) unter einem Triangulationswinkel (14) auf die Prüfstelle (15) projizierender Lichtkantenprojektor zugeordnet ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtkantenprojektor (12) außerhalb der Kamera (9) angeordnet ist und ein optisches Umlenkelement (17) für einen die Lichtkante (13) erzeugenden Lichtkegel (57) aufweist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,
daß der Lichtkantenprojektor (12) einen von außen in die Kamera (9) geführten Lichtleiter (51) aufweist,
und daß zwischen einem distalen Ende des Lichtleiters (51) und einem Fenster (50) der Kamera (9) ein opti sches Umlenkelement (17) für einen die Lichtkante (13) erzeugenden Lichtkegel (57) angeordnet ist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Umlenkele ment (17) zur Änderung des Triangulationswinkels (14) winkeleinstellbar (18) ist.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß dem 3D-Zeilensensor (31) ein anamorphotisches optisches Element (102) vorge schaltet ist.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß den multispektralen Zeilensensoren (28) aller Kameras (9) eine Beleuch tungsvorrichtung (20) zugeordnet ist, die eine ge meinsame Lichtquelle (80) und eine durch die Licht quelle (80) gespeiste Lichtleitfaseroptik (79) aufweist.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtleitfaseroptik (79) einen proximalen Querschnittswandler (81) und je Kamera (9) wenigstens einen die Prüfstelle (15) beleuchtenden distalen Querschnittswandler (82) aufweist,
und daß zwischen dem proximalen (81) und jedem dista len Querschnittswandler (82) flexible Lichtleitfaser bündel (83) angeordnet sind.

33. Vorrichtung nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet,
daß die gemeinsame Lichtquel le (80) auch eine weitere Lichtleitfaseroptik (88) für einen dem 3D-Zeilensensor (31) zugeordneten Lichtkantenprojektor (12) jeder Kamera (9) speist,
wobei mit jedem Lichtkantenprojektor (12) eine Licht kante (13) unter einem Triangulationswinkel (14) auf die Prüfstelle (15) projizierbar ist.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet,
daß die weitere Lichtleitfa seroptik (88) einen proximalen Querschnittswandler (89) und je Kamera (9) einen Licht in den Lichtkan tenprojektor (12) einspeisenden distalen Quer schnittswandler (90) aufweist,
und daß zwischen dem proximalen (89) und jedem dista len Querschnittswandler (90) flexible Lichtleitfaser bündel (91) angeordnet sind.

35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lichtquelle (80) und jeder Lichtleitfaseroptik (79; 88) ein nur die gewünschten Wellenlängen durchlassendes Farbfil ter (92; 93) angeordnet ist.