NO178909B - Måleanordning - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen er en anordning for å måle berøringsløst både bredde og tykkelse av en gjenstand som beveger seg langs en rett bane.

Oppfinnelsen vil kunne brukes til f.eks. måling av tykkelse og bredde av tverrtransportert trevirke ved et justerverk.

Det har lenge vært ønskelig med en enkel kompakt løsning for berøringsløs måling av både tykkelse og bredde samtidig og slik at måleresultatene kunne føres videre til en PLS, en datamaskin, eller en PC. Roterende gjennstander, eller følere som berører måleobjektet har vist seg på sikt å skape større eller mindre besvær. Enkelte pulsgivere brukt til breddemåling har hatt tendenser til å gi ut pulser som følge av selv små vibrasjoner i utstyret som pulsgiveren er montert til, mens målingene er aktivisert ved f.eks. fotoceller. Størst er dette problemet for de tilfellene der en plank under måling har blitt liggende i ro i måleområdet over noe lengre tid.

Et annet problem har vært at vannkant på virket har kunnet gi bidrag til feilmålinger av både bredde og tykkelse. I et forsøk på å unngå feil måling av tykkelsen har det vært tatt inn flere verdier til en datamaskin, hvoretter en har anvendt den største verdien.

Denne oppfinnelsen løser disse problemene ved at en ved hjelp av denne ene enheten måler både bredde og tykkelse berøringsløst og uten at det inngår noen bevegelige eller roterende deler. Målingen av både bredde og tykkelse skjer kun i det øyeblikket at plankens eller måleobjektets midtlinje passerer midten av kameraets måleområde. Når kamera ser forkanten av objektet som skal måles, begynner et internt søk etter måleobjektets midtlinje. I det øyeblikket at denne detekteres blir målingen foretatt. Måleverdiene legges ut i rekkefølge bredde, tykkelse 1 og tykkelse 2. Systemet initialiserer seg selv så snart måleobjektet er ute av kameraets synsfelt.

Vannkantproblematikken illustrert i fig. 4 er eliminert ved at det til breddemålingen anvendte CCD-kameraet (11) i fig. 5, ser "rundt hjørnet" på virkesbiten (12) ved hjelp av et parabelformede speil (13).

For at anordningen skal virke etter sin hensikt kreves til breddemålingen, som vist i fig. 1, kamera 1, 2 stk. parabelformede speil spl og sp2, samt en langstrakt lyskilde (2). Til tykkelsesmålingen trengs minimum kamera 2 og laser 1. I de tilfellene hvor en ikke kan gjøre bruk: av en sikker og tilstrekkelig nøyaktig kjendt underkantsreferanse, må en også bruke kamera 3 og laser 2. Til både tykkelse og breddemålingen kreves en dell elektronikk for omforming av de analoge videosignalene til TTL-nivåer, og for videre å digitalisere de målte verdiene og legge disse ut til en kommunikasjonsport slik at de kan hentes inn til en en datamaskin, PLS eller PC.

Fra patent NO 152987 er kjent et system for måling av tømmerstokkers diameter ved at lys fra en lyskilde belyser et parabolsk speil. Fra speilet reflekteres lyset mot objektet som skal måles. På grunnlag av det skyggepartiet av objektet som dannes på en detektor, finnes diameteren. Bruk av parabolske speil og lys, vil ut fra nevnte patent måtte anses for kjent. Det er imidlertid viktig å merke seg at det i h.h.t. fig 3 i nevnte patentskrift anvendes et motordrevet roterende planspeil, og at det kun er elt parabolsk speil som brukes til å foreta målingen. Når det i patentskriftets flg. 4 er vist 2 slike speil som står 90 grader på hverandre i lengderetningen, er dette fordi målingen i den viste figuren foretas i to retninger, og fordi disse to måleretningene er vendt 90 grader i forhold til hverandre.

Formålet med bruk av parabelformet speil, er i tillegg til det som er nevnt i de foregående avsnitt at gjenstander med en gitt dimensjon, her bredde, ikke skal gi avvikende måleresultat når avstanden til måleobjektet, eller slik som i dette

tilfellet tykkelsen, varierer.

Patent NO B 168271 viser en anordning for optisk måling av langstrakte gjenstander, som sagete stykker av tømmer. Anordningen omfatter et kamera, billedbehandlingsanordninger, og et speil for reflektering av bildet av gjenstanden. Speilet kan i h.h.t. patentskriftet ha forskjellig form. Det er imidlertid ikke nevnt at speilet nødvendigvis må være parabelformet og konkavt. Det er tydelig at intensjonen med oppfinnelsen er å trekke sammen speilbildet av en langstrakt gjennstand mer i lengderetningen enn i gjennstandens bredde retning slik at enten bare lengden eller at samtidig både bredde og lengde av gjennstanden skal kunne måles ved hjelp av ett og samme kamera som scanner speilets overflate.

Denne oppfinnelsen måler både bredde og tykkelse samtidig av et objekt, og gjennomføerer målingen på et definert tidspunkt da måleobjektets midtlinje passerer midten av måleområdet. Det nye og særegne med oppfinnelsen er at et første og et andre parabelformede speil er montert med sin lengderetning parallelt med måleobjektets transportretning, og i en innbyrdes posisjon slik at speilenes lengdeakser er parallelle med hverandre, og slik at de er vendt med de konkave og speilbelagte sidene vinklet mot hverandre slik at speilenes kortakser danner en vinkel på 90 grader, og videre slik at lys-kontrastvariasjoner langs en rett linje parallelt med måleobjektets bevegelsesretning speiles i det første speil og reflekteres derfra til det andre speil og herfra vider inn mot et første CCD-videokamera som er vendt slik at linjeavsøking vil skje i det andre speil sin lengderetning og dermed parallelt og sammenfallende med denne linjen som inneholder de reflekterte lys-kontrastvariasjonene.

For å måle bredden anvender en 2 stk. parabelformede speil sammen med 1 CCD-kamera i en slik kombinatorisk sammensetning at en samtidig som en unngår misvisning av måleverdiene ved at måleobjektet kommer nærmere kamera, også unngår bruken av motor med plansipeil eller prismer som roterer. Kamera, som for å komme bort fra egen målesone, ser på skrå inn i det ene speilet, avsøker langs en rett linje i speilets lengderetning. Imidlertid vil kamera ut fra sin plassering komme til å se i speilet en krum avbildning av en ellers rett linje. Konsekvensen ville være at kamera som avsøker i en rett linje ville avkjenne bare en liten del av den rette linjens speilbilde. Det er bl.a. for å motvirke denne uheldige følgen at et andre speil som forøvrig er helt lik med det første speilet, er montert slik at de 2 speilenes konkave sider blir vendt 90 grader mot en annen i kortsidenes plan. At vinklingen er i kortsidenes plan, er av vesentlig betydning for denne oppfinnelse. Ei. ytterligere og viktig trekk er at de enkelte komponentene kan monteres så nærme hverandre at de kan samles i et lukket støvtett kabinett som har kun en smal langstrakt gjennomsiktig åpning slik at renholdet blir enklere.

Detaljert beskrivelse:

Den tekniske virkemåten er basert på at en anvender kameraer, laser, lyskilde, og parabelformede speil i en oppstilling som vist i fig. 1.

Kamera 2 og kamera 3, samt laser 1 og laser 2 maler tykkelsen, mens kamera 1 måler bredden via de 2 parabelformede speilene spl og sp2 som er innmontert i toppen av tykkelse og breddemåleren.

Innmontert elektronikk digitaliserer videoinformasjonen fra kameraene.

Hver gang et måleobjekt passerer tykkelse- og breddemåleren, blir den binære tallrepresentasjonen for tykkelse og bredde lagt ut til en kommunikasjonsport.

Tykkelsesmålingen:

Fig 2 viser hvordan tykkelsen blir målt. Den stipplede linjen (3), rammer inn det området som kamera 2 ser. I løpet av kameraets horisontale linjeavsøk nr. 150, vil kameraet se de reflekterte strålene (4) fra laser 1. Den pulsen (7) som dermed oppstår på videosignalet, blir TTL-konvertert. En teller indikerer lengden mellom linjesynken og denne signalpulsen som er forårsaket av laser-lyset.

Siden laser-lyset i fig. 1 har en spiss innfallsvinkel mot måleobjektet og fra den viste retningen, vil tellelengden bli større jo tykkere måleobjektet som passerer måleren er. Tykkelsen blir målt i det øyeblikket måleobjektet passerer midten av kamera 2 sitt vertikale-avsøkingsfelt. Midtlinjepasseringen detekteres av breddemåleren.

Tykkelsen som blir målt av kamera 2, er i forhold til det underlaget som måleobjektet hviler på under framdrift.

Det er nødvendig å innmontere kamera 3 og laser 2, bare i de tilfellene der høydenivået på måleobjektets underkant kan tenkes å variere.

Breddemålingen:

Fig. 3 viser hvordan bredden av måleobjektet (5) blir målt ved hjelp av kamera nr. 1. Den stiplede linjen (10) viser synsfeltet til dette kameraet. Nederst i figuren vises videoinformasjonen (9) på avsøkingslinje nr. 150 i det måleobjektet (5) passerer. Til forskjell fra tykkelsesmålingen, skjer linjeavsøkingen i dette tilfellet ikke 90 grader på bevegelsesretningen til måleobjektet, men derimot i samme retning.

Uten at kameraet ser et måleobjekt, vil lyset fra den langstrakte lyskilden (8) komme inn til kamera 1 via de 2 parabelformede geilene, spl og sp2 i fig. 1. og dermed føre til at videoinformasjonen blir mettet ( får maks. amplitude ) over hele avsøkingsområdet til linje nr. 150. Når derimot et måleobjekt kommer inn i synsfeltet til kamera 1 slik som vist i fig. 3, vil videosignalets (9) spenningsnivå synke slik som vist i denne figuren, og være lavt over den delen av linjen som er mørklagt av måleobjektet. En teller blir aktivisert slik at den løper i den tiden som videosignalet er lavt. Den tellerverdien som er tilstede ved utgangen av linje nr. 154, vil for hvert nytt delbilde, bli overskrevet med mindre måleobjektets midtlinje (midten av objektets bredde ) har passert midt i kameraets horisontale synsfelt. Hvis dette er tilfellet, vil ikke den siste tellerverdien bli overskrevet. Kamera 2 og kamera 3 for måling av tykkelsen vil deretter bli prosessert. Verdiene for disse kameraene vil da, i rekkefølge etter breddeverdien fra kamera 1, bli lagt ut til kommunikasjons-porten sammen med en "data gyldig"- verdi som er verdien 1, 2 eller 3 avhengig av om det er bredde, tykkelse 1, eller tyldcelse 2 sin verdi som skal overføres.

Resetting av verdiene på komunikasjonsporten, skjer i det øyeblikket det kommer et nytt måleobjekt inn i kameraets synsfelt på en av linjene fra 148 til 154. Resettings-signalet fjerner også "data-gyldig"-signalet.

Det parabelformede speilet bidrar til at kamera kan "se forbi hjørnet" på måleobjektet. På denne måten unngår en de misvisende måleresultatene en ellers ville ha fått på grunn av vannkant ved måling på trevirke. Se fig. 4 og fig. 5.

Claims (9)

1. Anordning, innmontert i støvtett kabinett, beregnet på å kunne tilkobles datamaskin, PC, PLS, eller annet microprosessorkort for berøringsløst å kunne måle, ved hjelp av CCD-kameraer, speil og laser, bredde og tykkelse til et måleobjekt som relativt til denne måleanordningen beveger seg langs en rett bane, og som foretar målingen når måleobjektets midtlinje passerer midten av anordningenkarakterisert vedat et første (sp2) og et andre (spl) parabelformede speil, er montert med sin lengderetning parallelt med måleobjektets transportretning, og i en innbyrdes posisjon slik at speilenes lengdeakser er parallelle med hverandre, og slik at de er vendt med de konkave og speilbelagte sidene vinklet mot hverandre slik at speilenes kortakser danner en vinkel på 90 grader, og videre slik at lys-kontrastvariasjoner langs en rett linje parallelt med måleobjektets bevegelsesretning speiles i det første speil ( sp2) og reflekteres derfra til det andre speil (spl) og herfra videre inn mot et første CCD-videokamera (kamera 1) som er vendt slik at linjeavsøking vil skje i det andre speil (spl) sin lengderetning og dermed parallelt og sammenfallende med denne linjen som inneholder de reflekterte lys-kontrastvariasjonene.

2. Anordningen ifølge krav 1,karakterisert vedaten langstrakt lyskilde (2) er plassert parallelt og rett overfor det første speil (sp2), i den hensikt å fremheve kontrasten til et måleobjektet som skal passere mellom lyskilden (2) og det første speil (sp2.).

3. Anordning ifølge krav 1-2,karakterisert vedat et andre CCD-kamera (kamera 2) er montert slik at det danner en spiss vinkel mot måleobjektets horisontalplan og slik at kameraets horisontale avsøkingsretning blir vinkelrett på måleobjektets bevegelsesretning.

4. Anordning ifølge krav 1-3,karakterisert vedat en første laser (laser 1), som sender ut en lys-stråle i en retning slik at den, når den faller ned mot måleobjektet, vil avtegne seg på dettes overside som en smal stripe parallelt med objektets bevegelsesretning, er plassert slik at dennes utsendte lys-stråle i tillegg faller inn mot måleobjelctet i en spiss vinkel i forhold til måleobjektets horisontale plan.

5. Anordning ifølge krav 1-4karakterisert vedat objektets tykkelse måles ved at det andre kamera (kamera 2) og den første laser (laser 1) i tillegg innbyrdes plasseres slik at det fra måleobjektet reflekterte laserlys (4) vil befinne seg innenfor det andre kamera (kamera 2) sitt synsfelt (3) under hele måleområdet, og dermed detekteres av dette kamera og moduleres inn som en målepuls (7) på videosignalet (6), og videre at en lar en teller løpe i tiden mellom videosignalets linjesynkpuls og målepulsen (7), og at tellerverdien vurderes i forhold til enten en på forhånd kjent referanse som kan være det underlaget som måleobjektet hviler mot, eller at den vurderes i forhold til resultatet av måling foretatt av beliggenheten til objektets underkant, og basert på samme måleprinsipp ved at en har anvendt ytterligere et tredje kamera (kamera 3), og en andre laser (laser 2).

6. Anordning ifølge krav 1-5karakterisert vedat bredden måles ved at måleobjektet (5) som transporteres forbi synsfeltet (10) til det første kamera (kamera 1) og i samme retning som dette kameraets linjeavsøkmngsretning, bevirker at videosignaler (9) fra de linjene som avsøker parallelt og sammenfallende med den underliggende langstrakte lyskilden (8), får et lavere spenningsnivå over en lengde som tilsvarer måleobjektets bredde, og ved at en i denne tiden lar en teller løpe, slik at tellerens verdi ved utløpet av linjen dermed blir et mål for bredden. •\

7. Anordning ifølge krav 1-6,karakterisert vedat det blir detektert når måleobjektets midtlinje passerer midt under det første kamera (kamera 1).

8. Anordning ifølge krav 1-7,karakterisert vedat sist målte breddeverdi før midtlinjedetektering, blir akseptert som gyldig.

9. Anordning ifølge krav 1-8karakterisert vedat signaler fra det andre kamera (kamera 2) og det tredje kamera (kamera 3) blir prossesert i rekkefølge straks etter midtlinjepasseringen, og verdiene for tykkelse lagt ut til kommunikasjonsport sammen med hver sin "data-gyldig"-verdi etter at breddeverdien med sin tilhørende "data-gyIdig-verdi" er lagt ut.