SE470447B

SE470447B - Method and arrangement for contactless measurement of the dimensions of an elongate object

Info

Publication number: SE470447B
Application number: SE9202377A
Authority: SE
Inventors: Bengt Pettersson
Original assignee: Bengt Pettersson
Priority date: 1992-08-19
Filing date: 1992-08-19
Publication date: 1994-03-28
Also published as: SE9202377L; SE9202377D0

Abstract

Method for contactless measurement of the dimensions of an object, the object being made to move in its longitudinal direction in relation to a measuring arrangement comprising light sources, from which luminous beams are transmitted towards the object and received by light detectors, the position of light rays immediately next to a portion of the luminous beam which is shaded by the object being indicated, luminous beams being transmitted towards the object in at least three directions and the object being inscribed by the light rays closest to the shaded portions in a polygon which extends through at least four tangent points C1, C2, C3, C4 to the object. A first tangent point C1 and a second tangent point C2 are located on the upper and, respectively, lower side of the object, and a third tangent point C3 and a fourth tangent point C4 are located on each side of the object, three tangent points C1, C3, C4 being located in one and the same plane, as a result of which the dimensions of an object with plane- parallel sides are determined. <IMAGE>

Description

470 10 15 20 25 30 35 447 virkesstock. Avbrottsställena i den stationära delen av transportanordningen medför en svaghet i dennas konstruk- tion, vilken måste förses med förstärkningar för att en jämn och ostörd transport skall kunna utföras på trans- portanordningen. Det har också visat sig att det är till stor nackdel att placera ljusalstrande eller ljusmotta- gande organ på undersidan av den stationära delen av transportanordningen, då dessa organ, även trots en för- skjutning i förhållande till avbrottsställena, lätt blir belagda med nedfallande skräp från föremål som transpor- teras på transportanordningen. 470 10 15 20 25 30 35 447 wood stock. The break points in the stationary part of the transport device entail a weakness in its construction, which must be provided with reinforcements in order for a smooth and undisturbed transport to be carried out on the transport device. It has also been found that it is to a great disadvantage to place light-generating or light-receiving means on the underside of the stationary part of the transport device, as these means, even despite a displacement in relation to the interruption points, are easily coated with falling debris from objects transported on the transport device.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett förfarande och en anordning för beröringsfri mätning av ett långsträckt föremåls dimensioner, varvid föremålet bringas att röra sig i sin längdriktning i förhållande till en mätanordning innefattande ljuskällor, från vilka ljusknippen utsändes mot föremålet i ett eller flera plan, som sträcker sig i huvudsak i föremålets tvärsnitt, och uppfångas av ljusdetektorer, varvid läget hos ljusstrålar som indikeras omedelbart intill ett parti av ljusknippet som skuggas av föremålet representeras av signaler som bearbetas i en dator. Ljusknippen utsändes mot föremålet i åtminstone tre riktningar, varvid före- målet inskrivs av ljusstrålarna närmast skuggpartierna i en månghörning som sträcker sig genom åtminstone fyra tangentpunkter till föremålet, vilkas respektive lägen erhålles genom bestämning av läget för en ljusstråle när- mast ett skuggparti i var och en av tre ljusutsändnings- riktningar. Förfarandet enligt uppfinningen kännetecknas av att en första tangentpunkt och en andra tangentpunkt är belägna vid föremålets övre respektive undre sida och åstadkommes med hjälp av åtminstone ett första ljusknippe som riktas horisontellt mot föremålet, och att en tredje tangentpunkt och en fjärde tangentpunkt är belägna på var sida om föremålet i förhållande till en vertikal genom detta och åstadkommes med hjälp av ett andra och ett 10 15 20 25 SO 35 _:- ~<| o _:- -o- w tredje ljusknippe som riktas i en vinkel mot vertikalen genom föremålet inom ett område som sträcker sig från föremålets ena sida, uppåt och runt föremålet till dess andra sida, och att tre tangentpunkter befinner sig i ett och samma plan. Företrädesvis befinner sig den första, den andra och den tredje tangentpunkten i ett horisontal- plan genom föremålets övre sida varigenom dimensionerna hos ett föremål med åtminstone två planparallella sidor bestämmes.DESCRIPTION OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a method and a device for non-contact measurement of the dimensions of an elongate object, wherein the object is caused to move in its longitudinal direction in relation to a measuring device comprising light sources, from which light beams are emitted to the object. one or more planes extending substantially in the cross section of the object, and being captured by light detectors, the position of light beams indicated immediately adjacent a portion of the light beam shaded by the object being represented by signals processed in a computer. The light beams are emitted to the object in at least three directions, the object being inscribed by the light beams closest to the shadow portions in a polygon extending through at least four tangent points to the object, the respective positions obtained by determining the position of a light beam closest to a shadow portion in each one of three light emitting directions. The method according to the invention is characterized in that a first key point and a second key point are located at the upper and lower side of the object, respectively, and are provided by means of at least a first light beam directed horizontally towards the object, and that a third key point and a fourth key point are located on each side. about the object in relation to a vertical through it and is achieved by means of a second and a 10 15 20 25 SO 35 _: - ~ <| o _: - -o- w third beam of light directed at an angle to the vertical through the object within an area extending from one side of the object, upwards and around the object to its other side, and that three key points are in one and the same plane . Preferably, the first, second and third key points are located in a horizontal plane through the upper side of the object, whereby the dimensions of an object with at least two plane-parallel sides are determined.

Anordningen för genomförande av förfarandet en- ligt uppfinningen uppvisar en mätanordning innefattande ljuskällor, från vilka ljusknippen utsändes mot föremålet ifråga. Företrädesvis är denna mätanordning stationär, medan föremålet transporteras förbi mätanordningen på en transportanordning som i sig innefattar dels en stationär del, dels en rörlig del på vilken föremålet förflyttas under mätningen. Det ligger emellertid inom ramen för föreliggande uppfinning att låta föremålet vara statio- närt och bringa mätanordningen att röra sig utmed före- målet ifråga. Kännetecken för anordningen för genomfö- rande av förfarandet enligt ovan framgår av patentkraven.The device for carrying out the method according to the invention has a measuring device comprising light sources, from which light beams are emitted towards the object in question. Preferably, this measuring device is stationary, while the object is transported past the measuring device on a transport device which in itself comprises partly a stationary part and partly a movable part on which the object is moved during the measurement. However, it is within the scope of the present invention to allow the object to be stationary and to cause the measuring device to move along the object in question. Characteristics of the device for carrying out the method as above appear from the claims.

Genom föreliggande uppfinning har åstadkommits ett förfarande och anordning som dels tillåter att före- målet som skall mätas transporteras på en transportanord- ning som uppvisar en obruten stationär del, dels tillåter en placering av ljuskällor och/eller ljusdetektorer vid sidan om och nedanför den stationära delen av transport- anordningen, varigenom skräp som faller ned från föremå- let som skall mätas inte smutsar ned ljusorganen ifråga.The present invention has provided a method and device which on the one hand allows the object to be measured to be transported on a transport device which has an uninterrupted stationary part, and on the other hand allows a placement of light sources and / or light detectors next to and below the stationary part. of the transport device, whereby debris falling from the object to be measured does not soil the light means in question.

Förfarandet enligt uppfinningen är särskilt tillämpligt vid mätning av dimensioner på ett föremål som uppvisar två planparallella sidor, t ex en virkesstock som förså- gats på två sidor till ett block.The method according to the invention is particularly applicable when measuring dimensions of an object which has two plane-parallel sides, for example a timber log which has been sawn on two sides into a block.

BESKRIVNING TILL FIGURBLAD Uppfinningen beskrivs nedan i form av ett utfö- ringsexempel i anslutning till bifogade figurblad.DESCRIPTION OF FIGURE SHEETS The invention is described below in the form of an exemplary embodiment in connection with the accompanying figure sheets.

Figur 1 visar ett avsnitt av en transportbana, 470 10 15 20 25 30 35 44-7 på vilken en virkesstock transporteras, sedd från sidan.Figure 1 shows a section of a transport path, 470 10 15 20 25 30 35 44-7 on which a log is transported, seen from the side.

Figur 2 visar ett tvärsnitt genom transportbanan och virkesstocken enligt figur 1 längs linjen A-A.Figure 2 shows a cross section through the transport path and the timber log according to figure 1 along the line A-A.

Figur 3 visar mätning av dimensioner hos en för- sågad virkesstock med planparallella sidor.Figure 3 shows the measurement of dimensions of a sawn timber stock with plane-parallel sides.

Transportbanan enligt exemplet som visas på fi- gur 1 och 2 utgörs av en så kallad kerattbana 1 innefat- tande två glidskenor 2 bestående av vinkelprofiler, vil- kas horisontella flänsar utgör glidbana för en.sluten krets av slädar 3 som är sammanbundna av kedjor H. På figur 1 och 2 visas endast ett avsnitt av det övre par- tiet på kerattbanan 1 utmed vilket stockar transporteras vilande på slädarna 3. Slädarna 3 uppvisar mot varandra i vinkel belägna bärytor 3.1, 3.2, på vilka stockarna vilar under transporten. Bärytornas 3.1, 3.2 lägsta punkt befinner sig på ett avstånd från glidskenornas 2 övre delar, varigenom en vertikal spalt erhålls mellan respek- tive stock och glidskenorna 2.The transport path according to the example shown in Figures 1 and 2 consists of a so-called kerate path 1 comprising two slide rails 2 consisting of angular profiles, the horizontal flanges of which form a slide path for a closed circuit of slides 3 which are connected by chains H Figures 1 and 2 show only a section of the upper part of the kerate track 1 along which logs are transported resting on the sledges 3. The sledges 3 have angular bearing surfaces 3.1, 3.2 facing each other, on which the logs rest during transport. The lowest point of the bearing surfaces 3.1, 3.2 is at a distance from the upper parts of the slide rails 2, whereby a vertical gap is obtained between the respective log and the slide rails 2.

För mätning av en stocks dimensioner är keratt- banan 1 anordnad så att den sträcker sig genom ett ver- tikalt mätplan, som sträcker sig vinkelrätt mot keratt- banans 1 längdriktning markerat med linjen B-B på figur 1, i vilket plan ljusutsändande och ljusmottagande organ är anordnade. En första ljuskälla 5.1 är anordnad på ena sidan av kerattbanan 1 för att sända horisontellt ljus mot stocken när den passerar mätplanet B-B på ett sådant sätt att ljusstrålar passerar såväl på stockens ovansida som undersida. De ljusstrålar som passerar stocken indi- keras av en första ljusdetektor 6.1 som är placerad på kerattbanans 1 andra sida. En andra ljuskälla 5.2 är anordnad på den ena sidan om och nedanför kerattbanan 1 för att sända ljus mot stocken och i en vinkel mot verti- kalplanet genom kerattbanans längdriktning. De ljusstrå- lar som passerar stockens ena sida indikeras av en andra ljusdetektor 6.2, som är placerad ovanför kerattbanan 1 på motsatt sida om denna i förhållande till den andra ljuskällan 5.2. En tredje ljuskälla 5.3 är anordnad på 10 15 20 25 30 35 den andra sidan om och nedanför kerattbanan 1, dvs på motsatt sida av kerattbanan i förhållande till den andra ljuskällan 5.2, för att sända ljus mot stocken likaså i en vinkel mot vertikalplanet genom kerattbanans längd- riktning. De ljusstrålar som passerar stockens andra sida indikeras av en tredje ljusdetektor 6.3, som är placerad ovanför kerattbanan 1 på motsatt sida om denna i förhål- lande till den tredje ljuskällan 5.3.For measuring the dimensions of a stock, the kerat path 1 is arranged so that it extends through a vertical measuring plane, which extends perpendicular to the longitudinal direction of the kerat path 1 marked with the line BB in figure 1, in which plane light emitting and light receiving means are arranged. A first light source 5.1 is arranged on one side of the kerate web 1 to send horizontal light towards the log when it passes the measuring plane B-B in such a way that light rays pass both on the upper side and the underside of the log. The light rays passing through the log are indicated by a first light detector 6.1 which is located on the other side of the kerat track 1. A second light source 5.2 is arranged on one side above and below the curate path 1 to send light towards the log and at an angle to the vertical plane through the longitudinal direction of the curate path. The light beams passing one side of the log are indicated by a second light detector 6.2, which is located above the kerate track 1 on the opposite side of this in relation to the other light source 5.2. A third light source 5.3 is arranged on the other side of and below the kerat path 1, i.e. on the opposite side of the kerat path in relation to the second light source 5.2, for transmitting light to the log also at an angle to the vertical plane through the kerat path. longitudinal direction. The light beams passing the other side of the log are indicated by a third light detector 6.3, which is located above the kerat track 1 on the opposite side thereof in relation to the third light source 5.3.

Genom placeringen av ljuskällorna 5.1, 5.2, 5.3 och motsvarande ljusdetektorer 6.1, 6.2, 6.3 kan läget hos fyra tangentpunkter C1-CU utmed stockens omkrets i mätplanet B-B indikeras med hjälp av de ljusstrålar som indikeras omedelbart intill den del av respektive ljus- knippe som skuggas av stocken och/eller kerattbanan 1.By locating the light sources 5.1, 5.2, 5.3 and corresponding light detectors 6.1, 6.2, 6.3, the position of four key points C1-CU along the circumference of the log in the measuring plane BB can be indicated by means of the light beams indicated immediately next to the part of each light beam shaded. of the log and / or the kerat track 1.

Läget av dessa indikerade ljusstrålar representeras av signaler som bearbetas i en dator på känt sätt, varvid bla stockens diameter vid mätpunkten dvs i mätplanet B-B beräknas. De mot vertikalplanet genom kerattbanans 1 längdriktning lutande ljusstrålknippen medger en dimen- sionsmätning på stocken utan att kerattbanan 1 är försedd med ett avbrott i glidskenorna 2 och eventuellt även i transportbanan som helhet. Placeringen av den andra och tredje ljuskällan 5.2, 5.3 nedanför och vid sidan av ke- rattbanan 1 har även den fördelen att bark och liknande, som faller ned från stockarna som transporteras på ke- rattbanan 1 inte lägger sig på ljuskällorna och stör utsändandet av ljusknippen. Ljuskällorna 5.1, 5.2, 5.3 och/eller ljusdetektorerna 6.1, 6.2, 6.3 kan vara anord- nade i ett område från en linje D1 som sträcker sig ver- tikalt nedåt från den ena glidskenans 2 yttre sida, uppåt och runt kerattbanan 1 till en linje D2 som sträcker sig vertikalt nedåt från den andra glidskenans 2 yttre sida.The position of these indicated light beams is represented by signals which are processed in a computer in a known manner, whereby, inter alia, the diameter of the log at the measuring point, ie in the measuring plane B-B, is calculated. The light beams sloping towards the vertical plane through the longitudinal direction of the curate track 1 allow a dimensional measurement on the log without the curate track 1 being provided with an interruption in the slide rails 2 and possibly also in the transport path as a whole. The placement of the second and third light sources 5.2, 5.3 below and next to the carriageway 1 also has the advantage that bark and the like, which fall down from the logs transported on the carriageway 1, do not settle on the light sources and interfere with the emission of light beams. . The light sources 5.1, 5.2, 5.3 and / or the light detectors 6.1, 6.2, 6.3 may be arranged in an area from a line D1 which extends vertically downwards from the outer side of one slide rail 2, upwards and around the curate path 1 to a line D2 extending vertically downwards from the outer side of the second slide rail 2.

Vid-mätning på ett föremål, såsom visas på figur 3, inskrivs föremålet i en månghörning som sträcker sig genom åtminstone fyra tangentpunkter, av vilka tre tan- gentpunkter befinner sig i ett och samma plan vid före- målets övre sida. Detta särfall faller under det #4 470 447 10 15 20 25 30 35 generella förfarande som beskrivits ovan när föremålet, vars dimensioner ska mätas, uppvisar två planparallella sidor som befinner sig i horisontella plan, t ex när fö- remålet utgörs av en virkesstock som försâgats på två si- dor till ett block. På figur 3 visas ett försågat virkes- block som transporteras på en transportbana genom en mät- anordning enligt uppfinningen. Virkesblocket vilar här på sin ena plana sida på en transportbana, som kan utgöras av en rullbana. Ljusknippen utsändes mot blocket såsom beskrivs i exemplet ovan varigenom följer att tre tan- gentpunkter C1, C3, CH kommer att befinna sig i ett och samma övre plan, medan en fjärde tangenpunkt C2 kommer att befinna sig i ett med det övre planet parallellt nedre plan. Med hjälp av de tre tangentpunkternas C2, C3 och C4 lägen kan virkesblockets tjocklek och bredden på åtminstone den övre plana sidan beräknas, och vidare kan den sannolika bredden på den nedre plana sidan liksom blockets tvärsnittsarea uppskattas.When measuring on an object, as shown in Figure 3, the object is inscribed in a polygon extending through at least four tangent points, of which three tangent points are in one and the same plane at the upper side of the object. This particular case falls under the general procedure described above when the object, the dimensions of which are to be measured, has two plane-parallel sides which are in horizontal planes, for example when the object consists of a log which sawn on two sides into a block. Figure 3 shows a sawn timber block which is transported on a transport path through a measuring device according to the invention. The block of timber rests here on one of its flat sides on a transport path, which can consist of a roller conveyor. The light beams are emitted to the block as described in the example above, whereby it follows that three tangent points C1, C3, CH will be in one and the same upper plane, while a fourth tangent point C2 will be in a lower plane parallel to the upper plane . Using the positions of the three key points C2, C3 and C4, the thickness of the timber block and the width of at least the upper flat side can be calculated, and further, the probable width of the lower flat side as well as the cross-sectional area of the block can be estimated.

VW viVW vi

Claims

10 15 20 25 30 35 470 447 PATENTKRAV10 15 20 25 30 35 470 447 PATENT REQUIREMENTS

1. Förfarande för beröringsfri mätning av ett långsträckt föremåls dimensioner, t ex dimensioner och/eller krökning hos en virkesstock, varvid föremålet bringas att röra sig i sin längdriktning i förhållande till en mätanordning innefattande ljuskällor, från vilka ljusknippen utsändes mot föremålet i ett eller flera plan, som sträcker sig i huvudsak i föremålets tvärsnitt, och uppfångas av ljusdetektorer, varvid läget hos ljus- strålar som indikeras omedelbart intill ett parti av ljusknippet som skuggas av föremålet representeras av signaler som bearbetas i en dator, varvid ljusknippen utsändes mot föremålet i åtminstone tre riktningar och föremålet därvid inskrivs av ljusstrålarna närmast skugg- partierna i en månghörning som sträcker sig genom åtmin- stone fyra tangentpunkter (C1, C2, C3, CU) till föremå- let, vilkas respektive lägen erhålles genom bestämning av läget för respektive ljusstråle närmast ett skuggparti i ljusutsändningsriktningarna, k ä n n e t e c k n a t av att en första tangentpunkt (C1) och en andra tangentpunkt (C2) är belägna vid föremålets övre respektive undre sida och åstadkommes med hjälp av åtminstone ett första ljus- knippe, som riktas horisontellt mot föremålet, och att en tredje tangentpunkt (C3) och en fjärde tangentpunkt (CH) är belägna på var sida av föremålet i förhållande till en vertikal genom detta och åstadkommes med hjälp av ett andra och ett tredje ljusknippe, som riktas i en vinkel mot vertikalen genom föremålet, och att tre tangentpunk- ter (C1, C3, CU) befinner sig i ett och samma plan vari- genom dimensionerna hos ett föremål med planparallella sidor bestämmes.A method for non-contact measurement of the dimensions of an elongate object, for example dimensions and / or curvature of a log, wherein the object is caused to move in its longitudinal direction in relation to a measuring device comprising light sources, from which light beams are emitted towards the object in one or more plane, extending substantially in the cross section of the object, and captured by light detectors, the position of light beams indicated immediately adjacent a portion of the light beam shaded by the object being represented by signals processed in a computer, the light beams being transmitted to the object in at least three directions and the object is inscribed by the light beams closest to the shadow portions in a polygon extending through at least four key points (C1, C2, C3, CU) to the object, the respective positions of which are obtained by determining the position of the respective light beam closest a shadow portion in the light emitting directions, characterized by that one for first key point (C1) and a second key point (C2) are located at the upper and lower side of the object, respectively, and are provided by at least a first light beam, which is directed horizontally towards the object, and that a third key point (C3) and a fourth key point (CH) are located on each side of the object relative to a vertical through it and are provided by means of a second and a third light beam, which are directed at an angle to the vertical through the object, and that three key points (C1, C3, CU) is located in one and the same plane whereby the dimensions of an object with plane-parallel sides are determined.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e - t e c k n a t av att det andra och det tredje ljusknippet är riktade mot vertikalen genom föremålet inom ett område som sträcker sig från föremålets ena sida, uppåt och runt föremålet till dess andra sida, och att den första tan- gentpunkten (C1), den tredje tangentpunkten (C3) och den 470 447 10 15 20 25 30 35 fjärde tangentpunkten (CU) befinner sig i ett horisontal- plan genom föremålets övre sida.Method according to claim 1, characterized in that the second and third light beams are directed towards the vertical through the object within an area extending from one side of the object, upwards and around the object to its other side, and that the first the tangent point (C1), the third tangent point (C3) and the 470 447 10 15 20 25 30 35 the 35 tangent point (CU) are located in a horizontal plane through the upper side of the object.

3. Anordning för genomförande av förfarandet enligt föregående krav för beröringsfri mätning av ett långsträckt föremåls dimensioner, varvid föremålet bring- as att röra sig i sin längdriktning i förhållande till en mätanordning innefattande ljuskällor (5.1, 5.2, 5.3), från vilka ljusknippen utsändes mot föremålet i ett eller flera plan, som sträcker sig i huvudsak i föremålets tvärsnitt och uppfångas av ljusdetektorer (6.1, 6.2, 6.3), k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone tre ljuskällor (5.1, 5.2, 5.3) och motsvarande ljusdetektorer (6.1, 6.2, 6.3) är anordnade i ett eller flera plan som sträcker sig i huvudsak i föremålets tvärsnitt, och att föremålet förflyttas i förhållande till mätanordningen på en transportanordning (1) innefattande en fast bana (2) och att ljuskällorna (5.1, 5.2, 5.3) och/eller ljusdetek- torerna (6.1, 6.2, 6.3) är anordnade i ett område från en linje (D1) som sträcker sig vertikalt nedåt från banans (2) ena sida, uppåt och runt transportanordningen (1) till en tredje linje (D2) som sträcker sig vertikalt nedåt från banans (2) andra sida.Device for carrying out the method according to the preceding claim for non-contact measurement of the dimensions of an elongate object, wherein the object is caused to move in its longitudinal direction in relation to a measuring device comprising light sources (5.1, 5.2, 5.3), from which light beams are emitted towards the object in one or more planes, which extend mainly in the cross section of the object and are captured by light detectors (6.1, 6.2, 6.3), characterized by at least three light sources (5.1, 5.2, 5.3) and corresponding light detectors (6.1, 6.2, 6.3) are arranged in one or more planes extending substantially in the cross section of the object, and that the object is moved relative to the measuring device on a transport device (1) comprising a fixed path (2) and that the light sources (5.1, 5.2, 5.3) and / or the light detectors (6.1, 6.2, 6.3) are arranged in an area from a line (D1) which extends vertically downwards from one side of the track (2), upwards and around the transport device (1) to a third line (D2) extending vertically downwards from the other side of the web (2).