Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Erfas¬ sen des Durchmessers und/oder der Lage des Zentrums eines runden Gegenstandes, insbesondere eines Baumstammes, unter Verwendung von reflektorisch arbeitenden Abstandsmeßein- richtungen, die vorzugsweise nach dem Ultraschallprinzip arbeiten.

Verfahren zum Vermessen von Baumstämmen in einem Sägewerk sind beispielsweise aus der Druckschrift "Lignotron" der Siemens AG, Bestellnr. A19100-E872-A180 bekannt. Bei diesem Verfahren wird mit Hilfe von drei Schattenbildkameras der mittlere Stammdurchmesser erfaßt. Zum andern kann der

Krümmungsverlauf längs des Stammes ermittelt werden. Dieser ergibt sich beispielsweise aus den Ortskoordinaten des Zentrums des jeweiligen Schattenbildes. Derartige Einrich¬ tungen haben sich im Betrieb bewährt, jedoch ist durch den Einsatz von Schattenbildkameras ein relativ hoher techni¬ scher Aufwand erforderlich.

Im Handel erhältlich sind nun inzwischen jedoch auch ein¬ fachere Anlagen für die Durchmesserbestimmung eines Baum- Stamms, die nicht mit Schattenbildkameras arbeiten, sondern bei denen aus drei Richtungen mit jeweils einer Ultra- schallsende/empfangseinrichtung der Abstand vom jeweils zu vermessenden Stamm bestimmt wird. Dabei ist jedoch je nach Durchmesser und Position des zu vermessenden Baumstammes unter Umständen mit relativ großen Meßtoleranzen zu rech¬ nen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß zum einen die Verwendung von reflektorisch arbeitenden Abstandsmeßeinrichtungen, 'die vorzugsweise nach dem Ultraschallprinzip arbeiten, möglich

ist, daß dabei jedoch dennoch sehr präzise Meßwerte möglich sind.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Einrich- tung der eingangs genannten Art so gelöst, daß jeweils mehrere Abstandsmeßeinrichtungen in einer Zeile nebenein¬ ander angeordnet sind und daß von deren Abstandsmeßergeb- nissen jeweils das kleinste Meßergebnis in einer elektro¬ nischen Auswerteeinrichtung zur Durchmesserbestimmung und/oder Lagebestimmung für das Zentrum herangezogen wird.

Eine erste Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekenn¬ zeichnet, daß aus der Aussage, welche der Abstandsmeßein¬ richtungen das kleinste Meßergebnis geliefert hat, ent- sprechend deren Lage innerhalb der Zeile der Meßeinrich¬ tungen elektronische Umsetzer eine Koordinate für das Zentrum des Gegenstandes detektieren. Hierdurch ist eine äußerst einfache Bestimmung des Zentrums des zu erfassenden Gegenstandes möglich, wobei hier die Meßgenauigkeit sehr stark von der Anzahl von Abstandsmeßeinrichtungen je Zeile abhängt.

Die Anordnung der jeweiligen Meßeinrichtungen kann dann, wenn in Meßrichtung kein fester Anschlag für das Objekt vorgesehen ist, vorteilhafterweise so ausgebildet sein, daß jeweils zwei Zeilen von Abstandsmeßeinrichtungen beidseitig so neben dem Gegenstand angeordnet sind, daß sie eine Schrankenanordnung bilden. Wenn jedoch der Gegenstand gegenüber einem definierten Anschlag geführt ist, ist es auch möglich, daß eine Zeile von Abstandsmeßeinrichtungen sozusagen als Halbschrankenanordnung parallel zur Ebene des Anschlags auf den Gegenstand ausgerichtet ist.

Falls die räumlichen Umstände es bedingen, ist es aller- dings auch möglich, daß mehrere Zeilen von Abstandsme߬ einrichtungen in von den Orthogonalachsen abweichenden Winkeln zum Gegenstand ausgerichtet sind. Die Winkel

Stellung der Zeilen zueinander müßte dann in der jeweiligen Auswertung berücksichtigt werden.

Damit sich die einzelnen Abstandsmeßeinrichtungen gegensei- tig nicht stören, ist es vorteilhaft, daß die Abstandsme߬ einrichtung durch Frequenzauswahl, Frequenzcodierung und/ oder Zeitsteuerung voneinander entkoppelt sind. Neben die¬ sen technisch relativ aufwendigen Lösungen ist es jedoch auch möglich, daß mindestens die Abstandsmeßeinrichtungen jeweils einer Schrankenanordnung bzw. Halbschrankenanord¬ nung zeitlich synchron wirksamschaltbar sind. Die zeitliche Verzögerung kann dabei individuell pro Abstandsme߬ einrichtung (BERO) variiert werden.

Da die Abstandsmeßeinrichtungen nicht nur auf den zu ver¬ messenden Gegenstand einwirken, sondern beispielsweise auch Gegenstände in der Umgebung Rückwirkungen zeitigen können, ist es vorteilhaft, daß die bei gegenstandsfreiem Arbeits¬ raum sich ergebenden AbstandsSignale eine um ein Toleranz- band erweiterbare Abstandsmaske bilden, welche die im Ge¬ genstandsmeßbetrieb sich ergebenden Abstandsmessungen als nicht auf den zu vermessenden Gegenstand bezogene Abstands¬ werte mittels elektronischer Mittel ausblendet. Störende gegenseitige Beeinflussungen der einzelnen Abstandsmeßein- richtungen zueinander können dadurch ausgeblendet werden, daß die die Abstandsmaske bildenden AbstandsSignale dadurch gewonnen werden, daß reihum jede der Abstandsmeßeinrich- tungen einzeln wirksamschaltbar ist und damit ein Geräte¬ umgebungsabbild gibt und/oder daß jeweils reihum jede der Abstandsmeßeinrichtungen die Signale der anderen Abstands¬ meßeinrichtungen empfängt und damit ein Fremdbeeinflus- sungsabbild gibt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Dabei zeigen:

FIG 1 und 2 das bekannte Meßprinzip, FIG 3 das erfindungsgemäße Prinzip, FIG 4 eine Vollschrankenanordnung,

FIG 5 eine Anordnung mit einer Voll- und einer Halbschranke FIG 6 zwei Vollschranken, FIG 7 eine schrägwinklige Anordnung,

FIG 8 eine Schrankenanordnung mit Korrektureinrichtung.

In der Anordnung gemäß FIG 1 ist ein Baumstamm Bl gezeigt, dessen Abstand zu einer Abstandsmeßeinrichtung AI, bei- spielsweise einem Ultraschallsender/empfänger, bestimmt wird. Die Abstandsmeßeinrichtung AI sendet dazu ein Me߬ signal aus, das in einem gewissen Abstrahlwinkel abgegeben wird und das jeweils zuerst eintretende reflektierte Signal gibt ein Maß für den jeweiligen Abstand des Baumstammes Bl von der Abstandsmeßeinrichtung AI an. Im Ausführungsbei- spiel würde das reflektierte Signal entlang der strich¬ punktierten Linie verlaufen. Ergeben würde sich bei derar¬ tiger Abstandsmessung ein Abstand dl.

In der Darstellung gemäß FIG 2 ist angenommen, daß ein

Baumstamm B2, der hinsichtlich seiner Abmessungen dem Baum¬ stamm Bl entsprechen möge, nicht genau der Abstandsein¬ richtung, in diesem Fall der Abstandseinrichtung A2, gegen¬ überliegen würde, sondern in der durch einen offenen Pfeil angedeuteten Richtung verschoben wäre. Dabei wird von der

Abstandsmeßeinrichtung A2 als Abstand ein Abstand d2 detek- tiert und nicht der tatsächliche Abstand dl zur Ebene der jeweiligen Abstandsmeßeinrichtung A2. Damit kann jedoch nur schwer ein korrektes Aussagekriterium über den Durchmesser des zu vermessenden Baumstammes, in diesem Fall des Baum¬ stammes B2, gewonnenen werden.

Hier setzt die Erfindung ein, indem nicht nur eine einzige Abstandsmeßeinrichtung von einer Richtung her auf den zu vermessenden Baumstamm einwirkt, sondern indem - wie in FIG 3 angedeutet - in einer Zeile beispielsweise drei Ab- Standsmeßeinrichtungen A3-A5 als Ultraschall-BEROs ange¬ ordnet sind, die jeweils mit ihrem Abstrahlwinkel in Rich¬ tung auf die zu erwartenden Gegenstände ausgerichtet sind. Beim Ausführungsbeispiel mit einem Baumstamm B3, der hin¬ sichtlich seines Durchmessers den Baumstämmen Bl und B2 entsprechen möge, würde dabei die Abstandsmeßeinrichtung A3 ein Meßergebnis d3 liefern, die Abstandsmeßeinrichtung A5 würde kein Meßergebnis liefern und die Abstandsmeßeinrich¬ tung A4 würde ein Abstandssignal d4 liefern. Dieses Ab¬ standssignal d4 wäre als kürzestes AbstandsSignal in einer der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Auswerte¬ einrichtungen aus den drei Signalen als bestes Signal aus¬ zuwählen, da es nahezu dem idealen Signal dl trotz der verschobenen Lage des Baumstamms B2 entspräche.

In der Darstellung gemäß FIG 4 ist sozusagen eine "Schran¬ kenanordnung" von zwei Zeilen von Abstandsmeßeinrichtungen gezeigt. Die erste Zeile von Abstandsmeßeinrichtungen A6, A7, A8 und A9 und die zweite Zeile von Abstandsmeßeinrich¬ tungen A10, All, A12 und A13 stehen einander gegenüber und sind auf einen Baumstamm B4 ausgerichtet. Dieser wird auf einer Transportwalze Tl gelagert, deren Position - und damit die Axsialbewegung des Baumstamms B4 - über einen Pulsgeber Pl ausgewertet wird. Abhängig von Impulsen des Pulsgebers Pl kann dann jeweils gleichzeitig eine Abstands- messung von allen Meßeinrichtungen A6 bis A13 ausgelöst werden. Die Ausgangssignale gelangen dann an Auswerteein¬ richtungen AE. Auf die weitere Auswertung der Signale wird im folgenden noch eingegangen werden. Es kann aber schon jetzt gesagt werden, daß jeweils die kleinsten Werte der Abstandsmessungen einer Zeile die Entfernung des Baum¬ stammes B4 von der jeweiligen Zeile angeben, daß aus der bekannten Entfernung zwischen beiden Zeilen und diesen

davon zu subtrahierenden Meßsignalen der Durchmesser des Baumstammes B4 gewonnen wird und daß aus der Tatsache, welche Abstandsmeßeinrichtungen innerhalb einer jeweiligen Zeile das jeweils kürzeste Signal gewonnen hat, auf die vertikale Lage des Zentrums des Baumstammes B4 geschlossen werden kann. Die horizontale Lage gegenüber einer Mitten¬ lage ergibt sich durch die Differenz der beiden ausge¬ wählten Abstandswerte.

In der Darstellung gemäß FIG 5 ist angedeutet, daß eine

Vollschrankenmeßeinrichtungen aus zwei Zeilen von Abstands¬ meßeinrichtungen A18 bis A21 und A22 bis A25 durchaus noch durch eine weitere Zeile von Abstandsmeßeinrichtungen A14 bis A17 ergänzt werden kann, die oberhalb der Transport- walze T2 angedeutet ist, an der ebenso wie bei der Tran¬ sportwalze Tl ein Pulsgeber, in diesem Fall ein Pulsgeber P2, angeordnet sein kann.

Prinzipiell ist stets dann die Anordnung einer einzigen Zeile von Abstandsmeßeinrichtungen A14 bis A17 möglich, wenn davon auszugehen ist, daß der jeweils zu vermessende Gegenstand, in diesem Fall der Baumstamm B5 definiert gegenüber einem Anschlag geführt ist, hier z.B. auf der Transportwalze T2 aufliegt. Eine solche Anordnung kann als "Halbschranke" bezeichnet sein. Demgemäß ergibt sich hier ein Durchmesser durch die Differenz der Entfernung Tran¬ sportebene zur Anordnung von den Abstandsmeßeinrichtungen A14 bis A17. Diese vertikal ausgerichtete Anordnung sollte allerdings nicht zeitgleich mit den horizontal ausgerich- teten Anordnungen aus den Abstandsmeßeinrichtungen A18 bis A25 geschaltet werden, sondern sollte synchron, jedoch mit einem geringen zeitlichen Versatz aktiv sein, um Einflu߬ nahmen durch Nebenkeulen der Signale der Abstandsmeßein¬ richtungen A14 bis A25 zu vermeiden.

Bei einer solchen Anordnung, wie in der Darstellung gemäß FIG 5 gezeigt, ist es durchaus auch möglich, nicht nur Aus-

sagen über einen nahezu ideal kreisförmigen Gegenstand hinsichtlich seines Durchmessers zu treffen, sondern es wäre auch möglich, Ovalitäten zu erkennen, da sowohl eine Durchmessererfassung und Lageerfassung in Horizontalebene mit Hilfe der Abstandsmeßeinrichtungen A18 bis A25 möglich ist, da jedoch durch die Abstandsmeßeinrichtungen A14 bis A17 auch eine Durchmessererfassung und Lageerfassung in Vertikalebene erfolgt. An Stelle einer Zeile von Abstands¬ meßeinrichtungen A14 bis A17 wäre hier auch eine Reduzie- rung einer einzigen Abstandsmeßeinrichtung möglich.

Prinzipiell kann eine Horizontal- und Vertikalvermessung auch dadurch erfolgen, indem zwei Vollschrankenanordnungen verwendet werden, wie dies in der Darstellung gemäß FIG 6 gezeigt ist. Die horizontal wirksame Schranke ist dabei durch die Zeilen aus den Abstandsmeßeinrichtungen A34 bis A37 und A38 bis A41. gegeben, die vertikal wirkende Meßein¬ richtung ist dabei durch die Zeilen aus den Abstandsme߬ einrichtungen A26 bis A29 und A30 bis A33 realisiert. In diesem Fall möge ein Baumstamm B6 zu vermessen sein.

In der Darstellung gemäß FIG 7 ist gezeigt, daß es prin¬ zipiell auch möglich ist, nicht nur orthogonal einen Baumstamm B7 zu vermessen, der auf einer Transportrolle T3, an der ein Pulsgeber P3 angeordnet sein möge, gelagert ist, sondern daß es auch möglich ist, in schrägen Winkeln der¬ artige Maßvorgänge zu realisieren. Dies kann dann günstig sein, wenn die räumlichen Gegebenheiten der Anlage dies er¬ fordern, jedoch muß dann die zugehörige elektronische Aus- Werteeinrichtung die jeweiligen Winkelpositionen der ein¬ zelnen Zeilen gegeneinander berücksichtigen.

In der Darstellung gemäß FIG 8 ist eine Anordnung gezeigt, die prinzipiell derjenigen gemäß FIG 4 entspricht. Hier sind zwei Zeilen von Abstandsmeßeinrichtungen 1 bis 4 und 5 bis 8 seitlich neben einem Baumstamm B8 angeordnet, der auf einer Transportrolle T4 gelagert sein möge. Auch an dieser

Transportrolle T4 kann dann ein Pulsgeber, in diesem Fall ein Pulsgeber P4 (auch eine Längenmeßeinrichtung wäre prin¬ zipiell einsetzbar) , angeordnet sein, der, wie im einzelnen der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt ist, beispiels- weise nach kurzen Wegabschnitten jeweils sämtliche Ab¬ standsmeßeinrichtungen 1 bis 8 zum synchronen Auslösen eines Meßvorganges triggert. Die Meßergebnisse der Abstands Standsmeßeinrichtungen 1 bis 8 gelangen dabei über Umsetzer Ul bis U8, auf die im folgenden noch eingegangen wird, an Umsetzer U9 bzw. U10, die jeweils das kleinste Abstands- meßsignal an einen Umsetzer Uli schalten, der über einen weiteren Eingang über die Entfernung zwischen den Zeilen von Abstandsmeßeinrichtungen 1 bis 4 und 5 bis 8 informiert ist. Aus diesem Wert abzüglich der beiden jeweils kleinsten Abstandssignale ermittelt dann der Umsetzer Uli ein

Durchmessersignal für den Baumstamm B8 und kann dieses Signal beispielsweise über eine Anzeigeeinrichtung AE2 anzeigen und an der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigte weitere Verarbeitungseinrichtung weiterleiten.

Vor dem eigentlichen Meßvorgang ist es jedoch möglich, bei¬ spielsweise einzeln die Abstandsmeßeinrichtungen 1 bis 8 reihum anzusteuern, so daß die zurückkommenden Echos als U gebungsreflektionssignale sozusagen einen "Devicewert" ergeben. Diese Werte Dl bis D8 können dann für jede der Abstandsmeßeinrichtungen AI bis A8 in einem Speicher SP1 abgelegt werden. Dabei kann um diese Werte Dl bis D8 je¬ weils ein Toleranzbereich gelegt werden, so daß sich ins¬ gesamt eine Maske für die Geräteumgebung ergibt.

Ferner kann die gegenseitige Beeinflussung der Abstandsme߬ einrichtungen 1 bis 8 zueinander, beispielsweise die Beein¬ flussung der Abstandsmeßeinrichtung A4 durch das direkt ausgesandte Signal der Abstandεmeßeinrichtung A5, detek- tiert werden, indem beispielsweise reihum jeweils eine der Abstandsmeßeinrichtungen 1 bis 8 auf Empfang steht und die übrigen senden. Dabei werden die "nicht Echos" der Nachbar-

sender erkannt und die Werte Fl bis F8 als Ausblendfenster hinterlegt. Weiterhin können in dieser Betriebsart alle Abstandsmeßeinrichtungen 1 bis 8 gemeinsam ohne Objekt senden und dabei pro Abstandsmeßeinrichtung 1 bis 8 die Ausblendfenster ermittelt werden. Die Werte Fl bis F8 können in einem Speicher SP2 abgelegt sein, der die je¬ weilige Fremdbeeinflussung angibt. Auch hier kann jedem Wert ein Umgebungsbereich zugeordnet werden, so daß eine Fremdbeeinflussungsmaske entsteht.

Eben diese Maskenwerte aus den Speichern SP1 und SP2 werden den einzelnen Umsetzern Ul bis U8 zugeleitet. Im Ausfüh¬ rungsbeispiel ist dies für die Werte Dl und Fl zum Umsetzer Ul und die Werte D8 und F8 zum Umsetzer U8 gezeigt. Wenn nun die Signale der Abstandsmeßeinrichtung 1 bzw. der Ab¬ standsmeßeinrichtung 8 in die Maskenbereiche fallen, so werden diese Meßwerte elektronisch ausgeblendet.

Im Blockschaltbild ist ferner noch angedeutet, daß der Um- setzer U9 an eine Anzeigeeinrichtung AE1 geschaltet ist.

Und zwar wird vom Umsetzer U9 erkannt, welche der Abstands¬ meßeinrichtungen 1 bis 4 das jeweils kleinste Meßsignal ge¬ liefert hat. Nun kann jedoch davon ausgegangen werden, daß gerade dann das Zentrum des Baumstamms B8 sich in etwa in der Position dieser Meßeinrichtung befindet. Ein diesbezüg¬ liches Signal, das die Vertikallage des Baumstamms B8 an¬ gibt, kann dann auf der Anzeigeeinrichtung AE1 dargestellt werden. Im Umsetzer Uli kann weiterhin aus der Differenz zwischen den kleinsten AbstandsSignalen der Abstandsmeß- einrichtungen 5 bis 8 und 1 bis 4 auf eine Außermittigkeit bezüglich der Horizontallage des Baumstamms B8 zwischen den Zeilen geschlossen werden und demgemäß kann auch die Horizontallage des Zentrums des Baumstamms B8 auf der Anzeigeeinrichtung AE1 relativ genau angezeigt werden. (Bei einer Halbschrankenanordnung wird aus der Differenz zwi¬ schen kleinsten Abstandsmeßwert und Abstand zum Anschlag auf den Durchmesser geschlossen. Die Zentrumslage ergibt

sich dabei selbstverständlich relativ genau um den Wert des halben Durchmessers vor dem Anschlag.) Selbstver¬ ständlich können diese Signale für die Vertikal- und die Horizontallage auch den der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten weiteren Auswerteeinrichtungen zugeführt werden.

Eine bekannte Umgebungs- und Fremdbeeinflussung ermöglicht es durchaus, daß beim Einschalten der Anlage sozusagen ein Selbsttest vorgenommen wird. Dabei wird geprüft, ob die gemessenen Werte noch innerhalb der gespeicherten Ausblend¬ fenster liegen. So können beispielsweise Abstandsverände¬ rungen durch mechanische Beschädigungen oder Verschmutzun¬ gen der Abstandsmeßeinrichtung, beispielsweise durch harz- haltigen Holzstaub erkannt werden.