NO180316B - Anordning for dimensjonsmåling - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse er en anordning for automatisk, berøringsløs og optisk videomåling av dimensjonen til en eller flere gjenstander som er i ro, eller som transporteres parallelt langs en rett bane.

Generell beskrivelse av anordningen i dette tilfellet anvendt som skurkontroller ved et sagbruk: Oppfinnelsen vil kunne brukes ved f.eks. et sagbruk til kontinuerlig måling av sagsnittene i en blokk som er under saging. Hensikten er at operatør ved sagbruket får beskjed om ER-verdiene, og at det gis alarm hvis ER-verdier avviker mer fra de oppsatte SKAL-verdiene enn en på forhånd oppgitt grenseverdi. Avviket mellom ER-verdi og SKAL-verdi, skal også kunne anvendes slik at denne verdien sendes til sagstyrings-systemet for å korrigere sagenes stilling.

Skurkontrolleren i fig. 1, måler berøringsløst, og samtidig opptil 10 parallelle planker (i forkant av blokk under saging) mens disse er i bevegelse, og uten at det er anvendt noen bevegelige eller roterende mekaniske deler.

Måletiden for hvert enkelt sagsnitt er maksimum 25 microsek. Ved måling av kun en enhet, tillates anvendt 50 microsek. Ved at målingene foregår så raskt, unngåes en stor del av problematikken med feilmåling som følge av at måleobjektet vibrerer slik at det forflytter seg med eller mot linjeavsøkings-retningen i løpet av avsøkingstiden. Målingene kan repeteres med valgbare intervaller, og i de tilfellene der de gjennstandene som skal måles kan tenkes å ha en så høy forfiyttningshastighet i eller mot måleretningen at det gir betydningsfulle utslag på måleresultatene, kan en ved hjelp av statistiske beregninger i det program som kommuniserer med anordningen, innen rammer filtrere bort de av denne grunn inntruffne måleawik. Systemet anvender parabelformede speil av 4-6 mm tykt herdet glass. Dermed unngår en de feilmålinger som ellers oppstår som følge av kamera-objektivets åpningsvinkel og varierend avstand til måleobjektet. I dette systemet inngår det bare få enkeltkomponenter. Alle komponentene er lett utbyttbare.

Det som særlig oppnåes, er at sagbruket i forvissning om at det gies alarm ved avvik, kan tillate at en konstant sager med mindre marginer (mindre overmål) . En vil kunne eleminere problemet med å måtte stoppe sagingen, mens en foretar manuelle stikk-prøvekontroller. En unngår at noe av skuren blir kjørt til vrak som følge av at sagene, eller disses innstilling, for en periode ikke har vært tilfredstillende. En oppnår ellers en berøringsfri, rask og presis måling fra en kompakt anordning. Det siste er tildels som følge av de komponentene som er brukt, og måten disse er stilt sammen på, noe som senere beskrives.

For at dette skal kunne oppnåes, kreves som vist i fig 2, 2 stk. parabelformede speil (3,4) med speilbelegget på den konkave siden, og ordnet slik at de i lengderetningen er plassert parallelt med hverandre, og med de konkave sidene vendt mot hver andre i en inbyrdes vinkel på 90 grader i plan med speilenes kortsider. Det kreves videre at et video CCD-kamera (5) er plassert slik at dette på noen av avsøkingslinjene registrerer forskjell i nivåene til intensiteten av lys-stråler som kommer fra et måleobjekt (7) og er reflektert via begge de to nevnte parabelformede speilene (3,4). Det kreves i tillegg 2 langstrakte lyskilder (1,2) som er plassert ut til siden for, og over eller alternativt under, måleobjektet (7) slik at lyskildenes vinkel i planet vinkelrett på måleobjektets bevegelsesretning er 45 grader. Lyskildene er plassert på denne måten for at sagsnittene skal framtre i størst mulig kontrast, og dermed lettere registreres av videokameraet (5). Videre kreves det at videosignalet ved hjelp av elektronikk omvandles til TTL-logikk og digitaliseres slik at det kan leses av en datamaskin.

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 ett parabolsk speil som brukes til å foreta målingen. Når det i patenskriftets fig. 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 der hver av retningene er vendt 90 gradere i forhold til hverandre.

Patent NO B 168271 viser en anordning for optisk måling av langstrakte gjenstander, som sagete stykker av tømmer. Anordningen omfatter et kamera, billedbehandlmgsanordninger, 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 gjenstand mer i lengderetningen enn i gjenstandens 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 avsøker speilets overflate.

Denne oppfinnelsen måler flere dimensjoner samtidig av et objekt, og har skrå lys-setting inn ovenfra og fra begge sidene ned mot måleobjektet slik som vist i de illustrerte eksemplene i fig. 2. Dette vil medføre at en ved å heve lyskildene i en tilstrekkelig høyde over et underlag, f.eks. lyse gulv, likevel vil kunne opprettholde den nødvendige kontrast mellom måleobjekt og underlag.

Det nye og særegne med oppfinnelsen er at et første og et andre parabelformet speil er montert midt over, alternativt under, og med sin lengderetning 90 grader på måleobjektets transportretning, og i en innbyrdes posisjon slik at speilenes lengdeakser er parallelle med hverandre, og slik at de er vendt med de konkave sider vinklet mot hverandre slik at speilenes kortakser danner en vinkel på 90 grader, og videre slik at kontrastovergangene langs en linje tvers over måleobjektet og 90 grader på dettes transportretning speiles i det første speil og reflekteres derfra til det andre speil og herfra videre inn mot et CCD-videokamera som er vendt slik at dettes linjeavsøking vil skje i speilets lengderetning og dermed parallelt og sammenfallende med linjen som inneholder de reflekterte kontrastovergangene.

I oppfinnelsen er det anvendt 2 parabelformede speil sammen med 1 CCD-kamera i en slik kombinatorisk sammensetning at en samtidig som en unngår de misvisninger av måleverdiene som kan oppstå når måleobjektets avstand fra kamera varierer, også unngår bruken av motor med planspeil 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. Som vist i fig. 4 vil kamera ut fra sin plassering komme til å se i speilet (1) en krum avbildning (2) av en ellers rett linje (3). Konsekvensen ville være at kamera som avsøker i en rett linje (4) ville avkjenne bare en liten del av den rette linjens speilbilde (2). Fig. 4, b, viser hvilken misvisning som ville gjøre seg gjeldende hvis bredden på objektet (6) skulle måles ved at kamera avsøker langs linjen (7) over måleobjektets speilbilde (5). Det er her innlysende at avsøkingen ikke ville opptre vinkelrett på objektets sidekanter. Det er bl.a. for å motvirke disse uheldige følgene at et andre speil som forøvrig er helt likt med det første speilet, er montert slik at de 2 speilenes konkave sider blir vendt 90 grader mot en annen i kortsidenes plan. Fig. 5 viser nærmere hvordan de 2 speilene er plassert relativt til hverandre og til kamera. At vinklingen er i kortsidenes plan, er av vesentlig betydning for denne oppfinnelsen.

Detaljert beskrivelse:

Figur 1 viser en tenkt kontstruksjonsløsning der oppfinnelsen er anvendt som skurkontroller ved et sagbruk.

Konstruksjonen er basert på at en bruker 2 stk parabelformede speil (3,4), 1 kamera (5), og 1 eller 2 langstrakte lyskilder (1,2).

Videoinformasjonen omformes til TTL-nivåer og digitaliseres. Binære tallrepresentasjoner for måleobjektenes dimensjon blir lagt ut til en kommunikasjonsport.

Anordningen kan enten avgrenses til at det leveres digitale verdier ut til kommunikasjonsporten, eller en kan supplere med nødvendig programvare for kommuniserende datamaskin eller PC .

Blokken (7) i fig 2, som er delt i flere sagsnitt, sees av kamera (5). Den stiplede linjen (2) i fig. 3, viser hvor liten del av blokken som kamera egentlig ser. Dette er til dels som følge av bredden til speilene (3,4) i fig. 2, men også som følge av den smale langstrakte åpningen (8) i underkant av skurkontrolleren i samme figur. Lyset passerer kun gjennom denne åpningen (8) fram til de parabelformede speila (3,4) og videre via kameraobjektivet fram til kameraets CCD-brikke.

Innenfor dette synsfeltet (2) i fig. 3, er hver av opptil 6, eller annenhver av opptil 12 (valgbart) horisontalt (vinkelrett på sagsnittene) avsøkende linjer aktive (bestemt av elektronikken) i prosseseringen av de tykkelses-dimensjonene som sages. De aktive linjene ligger mellom linje nr. 147 og linje nr. 160, eller mellom 153 og 160. Hver, eller annenhver linje måler tykkelsen av hver sin virkesbit ( plank ). Dette gjør en for å oppnå kortest mulig måletid på hvert måleobjekt. Herved unngår en feilmålinger som følge av vibrasjoner i den blokken som er under måling.

Fig. 3 viser videoinformasjonen (3) når en blokk deles i tre enheter (1). Videoinformasjonen blir analysert i dette tilfellet i løpet av annen hver av 6 på hverandre følgende linjer. Det er i dette eksemplet forutsatt at printvender på elektronikk-kortet er satt i slik posisjon at bare annen hver linje prosseseres.

Innenfor det totale antal linjer som er enablet ( her 12 ), telles videoinformasjonens antall positive transiente forløp pr. linje. Det transiente forløps nummer på aktuelle linje, sammenlignes med hvilke nummer linje (her annen hver) som avsøkes innenfor det enablede settet på totaltl2 linjer. Hvis linje nr. 1 (her 2) innenfor settet avsøkes, vil en teller løpe mens den TTL-konverterte (4) videoinformasjonen er høy for første gang. Hvis linje nr. 2 (her 4) avsøkes vil den samme telleren, etter resetting, løpe mens den TTL-konverterte (5) videoinformasjonen er høy for andre gang. Slik vil forløpet fortsett like mange ganger som det finnes positive transienter på den linjen som avsøkes og som er enablet.

Tellerverdiene legges ut til kommunikasjonsport i intervaller på 64 microsek.

( her 128 microsek. ) i løpet av en serie. Tiden mellom hver serie kan settes til valgbar verdi enten 20 ms eller 40 ms. Dvs. for hvert, eller for annenhvert delbilde.

Claims (7)

1. Anordning for måling og kontroll av bredde/tykkelse til et eller flere måleobjekter (7) begrenset oppad til 10 samtidig mens disse ligger i ro, eller beveges parallelt i en langsgående transportsone tilnærmet midt under måleanordningen og 90 grader på måleretningen på en slik måte at kontrast-overganger mellom objekt og omgivelse, og mellom objektene innbyrdes, kan registreres av et CCD-videokamera i et støvtett kabinett via en langstrakt smal og gjennomsiktig spalte og speiloptisk arrangement for korrigering av misvisninger, etter en skrå lys-setting ned/opp mot måleobjektene, karakterisert ved at et første (4) og et andre (3) parabelformet speil er montert midt over, alternativt under, og med sin lengderetning 90 grader på måleobjektets transportretning, og i en innbyrdes posisjon slik at speilenes lengdeakser er parallelle med hverandre, og slik at de er vendt med de konkave sidene vinklet mot hverandre slik at speilenes kortakser danner en vinkel på 90 grader, og videre slik at kontrastovergangene langs en linje tvers over måleobjektet og 90 grader på dettes transportretning speiles i det første speil (4) og reflekteres derfra til det andre speil (3) og herfra videre inn mot et CCD-videokamera (5) som er vendt slik at dettes linjeavsøking vil skje i speilets lengderetning og dermed parallelt og sammenfallende med linjen som inneholder de reflekterte kontrastovergangene.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at to langstrakte lyskilder (1,2) er plassert innbyrdes symmetrisk over, under, eller ved siden av og utenfor på hver sin side av måleobjektets langsgående transportsone i et plan 90 grader på transportretningen, og med en vinkel på 45 grader i forhold til transportsonens plan.

3. Anordning ifølge krav 1-2, karakterisert ved at det er anvendt et CCD- videokamera (5) som har linse-åpningen rettet bort fra måleobjektet og inn mot det parabelformede andre speil (3).

4. Anordning ifølge krav 1-3, karakterisert ved at videokameraets horisontale linjeavsøking skjer over 6-12 linjer (valgbart) i det parabelformede speilets lengderetning.

5. Anordning ifølge krav 1-4, karakterisert ved at det er anvendt to parabelformede speil som er av herdet glass, og speilbelagt på den konkave siden.

6. Anordning ifølge krav 1-5, karakterisert ved at de to parabelformede speil (3,4) er montert slik at speilenes lengdeakser er parallelle, og slik at de konkave speilbelagte sidene er vinklet mot hverandre slik at speilenes kortakser danner en vinkel på 90 grader i den hensikt å korrigere den parabelfortegningen som vil inntre på en ellers rett linje parallelt med det parabelformede speils lengderetning når denne speiles på skrå inn i dette.

7. Anordning ifølge krav 1-6, karakterisert ved at to parabelformede speil og ett CCD-kamera med objektiv, er montert i et støvtett kabinett (6) som har en langstrakt 1-3 cm bred åpning (8) der lys/kontrast informasjonen fra måleobjektet tillates å passere.