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Title:
APPARATUS FOR MEASURING A LIGNIFIED GROWTH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/014718
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an apparatus for measuring a lignified growth, wherein the apparatus comprises a first optical sensor. The invention also relates to an associated method. The problem addressed by the invention is that of specifying an improved method and an improved apparatus which can be used to avoid errors in the assignment of the data and to save time. This problem is solved, according to the invention, by virtue of the fact that the apparatus has a separating device on which the first optical sensor is arranged with respect to the cutting edge of the separating device in such a manner that it is possible to measure the growth rings during cutting.

Inventors:
BRONNER GÜNTHER (AT)
Application Number:
PCT/AT2019/060233
Publication Date:
January 23, 2020
Filing Date:
July 15, 2019
Export Citation:
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Assignee:
UMWELTDATA G M B H (AT)
International Classes:
B27B17/00; G01N21/15; G01N21/84
Domestic Patent References:
WO2005124323A12005-12-29
WO2011092381A12011-08-04
WO2016008529A12016-01-21
WO2016025963A12016-02-18
Foreign References:
CN107538572A2018-01-05
US20100106344A12010-04-29
US20160205872A12016-07-21
US20100155156A12010-06-24
CN106493429A2017-03-15
DE102004032973A12006-02-02
DE102013111128A12015-04-09
US20070017326A12007-01-25
Attorney, Agent or Firm:
BABELUK, Michael (AT)
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Claims:
P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Vorrichtung zur Vermessung eines verholzten Gewächses, wobei die Vorrich- tung einen ersten optischen Sensor (8) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Trenneinrichtung (5) aufweist, an der der erste op- tische Sensor (8) derart zur Schnittkante der Trenneinrichtung (5) angeord- net ist, dass eine Vermessung während eines Schnitts durchführbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennein- richtung (5) eine Kettensäge (1) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung eine Kettensäge eines Harvesters ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste optische Sensor (8) an einem Schwert (6) der Kettensäge (1) angeord- net ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste optische Sensor (8) als Zeilenkamera oder Flächenkamera - vorzugsweise mit integrierter Lichtquelle - ausgeführt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter optischer Sensor (10) vorgesehen ist, und dass der zweite optische Sensor als ToF-Kamera ausgeführt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gebläse zur Erzeugung eines Luftstroms vorgesehen ist, das dazu geeignet ist, eine Verschmutzung der Sensoren (8, 10) zu vermeiden.

8. Verfahren zur Vermessung von Jahrringen eines verholzten Gewächses mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Schnitt an dem verholzten Gewächs durchgeführt wird, und dass die entstehende Schnittfläche optisch untersucht wird und vermessen wird, dadurch gekennzeichnet, die optische Vermessung während des Schnitts durchgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmes- ser und/oder die Form der Schnittfläche - vorzugsweise im Bereich der Schnittfläche - durch einen Sensor (10), vorzugsweise einem Laserscanner der Vorrichtung aufgenommen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vor- richtung die Jahrringanzahl in der Schnittfläche bestimmt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest eine Jahrringdicke in der Schnittfläche be- stimmt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein optischer Sensor (8, 10) der Vorrichtung zur Erkennung der Jahrringe mithilfe eines Luftstroms von Verschmutzungen freigehalten wird.

Description:
Vorrichtung zur Vermessung eines verholzten Gewächses

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermessung eines verholzten Gewäch- ses, wobei die Vorrichtung einen ersten optischen Sensor umfasst.

Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Vermessung von Jahrringen eines verholzten Gewächses mit einer dazu vorgesehenen Vorrichtung, wobei ein Schnitt durchgeführt wird und dass die entstehende Schnittfläche optisch untersucht wird und vermessen wird.

Unter verholztem Gewächs verstehen sich hier Bäume und verholzte Sträucher.

Derartige Vorrichtungen sind üblicherweise derart ausgeführt, dass ein optischer Sensor nach dem Schnitt aus kurzer Entfernung auf eine Schnittfläche gerichtet wird und dann die Jahrringdicke oder die Anzahl der Jahrringe bestimmt wird.

Dies ist in der Folge während der Fällung mehrerer Bäume ein weiterer Schritt, der mit dem Baum durchgeführt wird und aufgrund der Trennung von seinem ange- stammten Platz in einem Forstbestand zu Verwechslungen führen kann, mit der Folge, dass Messwerte fehlerhaft zugeordnet werden könnten.

Außerdem bedeutet dieses Verfahren einen zusätzlichen Zwischenschritt, der Zeit und Geld kostet.

Aufgabe der Erfindung ist es ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vor- richtung anzugeben, durch die Fehler in der Zuordnung der Daten vermieden wer- den und Zeit gespart werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die oben genannte Vorrichtung und das angegebene Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorrichtung eine Trennein- richtung aufweist, an der der erste optische Sensor derart zur Schnittkante der Trenneinrichtung angeordnet ist, dass eine Vermessung während eines Schnitts durchgeführt wird. Dadurch entsteht der Vorteil, dass kein separater Zwischen- schritt mehr nötig ist, Zeit gespart werden kann und auch eine eigene, zusätzliche Vorrichtung für den optischen Sensor entfällt. Weiters wird die Zuordnung der Messwerte an die jeweiligen Holzschnitte erleichtert und kann automatisch erfol- gen.

Besonders einfach lässt sich dies realisieren, wenn die Trenneinrichtung eine Ket- tensäge ist. Ebenso lässt sich auch eine Blattsäge als Trenneinrichtung realisieren. In einer alternativen Ausführung ist vorgesehen, dass die Trenneinrichtung eine Wasserstrahlschneideinrichtung ist, wobei der erste optische Sensor in ausreichen- dem Abstand von der Schneidelinie angeordnet ist.

Eine günstige Anordnung ergibt sich, wenn der erste optische Sensor am Schwert der Kettensäge angeordnet ist. Dabei wird die Aufnahme der Jahrringe während des Schnittes aufgezeichnet. Der optische Sensor tastet ähnlich eines Scanners die einzelnen Schnittgeraden ab und zeichnet diese auf.

Eine besonders vorteilhafte Variante sieht vor, dass der erste optische Sensor als Zeilenkamera oder Flächenkamera - vorzugsweise mit integrierter Lichtquelle - ausgeführt ist.

Um noch bessere und umfassendere Daten des verholzten Gewächses zu erhalten, ist es günstig, wenn ein zweiter optischer Sensor vorgesehen ist, und wenn der zweite optische Sensor ein Laserscanner ist, der vorzugsweise als ToF-Kamera ausgeführt ist. Hierbei ist bevorzugterweise vorgesehen, dass während des Trenn- vorganges ein Durchmesser und/oder die Form der Schnittfläche - vorzugsweise im Bereich der Schnittfläche durch den Laserscanner der Vorrichtung aufgenom- men wird.

Dabei versteht sich unter ToF-Kamera ein 3D-Kamerasystem, das mit Hilfe des Laufzeitverfahrens (Time of Flight) Entfernungen bestimmt.

Der erste Sensor ist hierbei bevorzugterweise wie zuvor angeführt am Schwert der Kettensäge angeordnet, während der zweite Sensor derart am Gehäuse der Ket- tensäge angebracht ist, dass der zweite Sensor während des Schnittvorgangs auf den Stamm des Baumes gerichtet ist. Die Anbringung eines optischen Sensors kann gegebenenfalls eine Vergrößerung der Dicke des Schwerts zur Folge haben, dies stellt jedoch in der Regel kein Problem dar.

Der erste optische Sensor hat hierbei die Aufgabe, die Jahrringbreiten zur vermes- sen, während die ToF-Kamera den Durchmesser des Baumstamms an bzw. im Be- reich der Schnittfläche ermittelt.

Es ist vorteilhaft, wenn die Vorrichtung die Jahrringanzahl und/oder eine Jahrring- dicke in der Schnittfläche bestimmt.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung können bei- spielsweise bei Holzerntemaschinen, die auch im deutschsprachigen Raum "Har- vester" genannt werden, eingesetzt werden. Sie können auch zur besseren Fäl- lungsentscheidung herangezogen werden. Es ist besonders vorteilhaft, wenn Jahrringanzahl und/oder Jahrringdicken einzel- ner Bäume eines Forstbestandes bestimmt werden. Durch die Bestimmung der Jahrringanzahl oder der Jahrringdicken ist es möglich, das Wachstum eines Bau- mes im Verlauf der Jahre zu bestimmen und auch das zukünftige Wachstum eines anderen Baumes oder des Waldes im Allgemeinen besser zu modellieren.

Der optische Sensor erfasst während des Schnitts die Anzahl der Jahrringe in der Nähe des Mittelpunkts des Stamms und die Dicke der Jahrringe. Daraus lässt sich das jährliche Wachstum genauestens ableiten.

Die erfasste Kombination aus Jahrringanzahl und Jahrringbreiten kann auch - quasi als biologischer Fingerabdruck - zur Identifikation des Baumstammes oder von Teilen des Baumstammes nach der Fällung entlang der Logistikkette über das Sä- gewerk bis hin zum Endprodukt verwendet werden.

Es ist in einer besonders robusten Ausführung vorgesehen, dass ein Gebläse zur Erzeugung eines Luftstroms vorgesehen ist, das dazu geeignet ist, den ersten op- tischen Sensor und vorzugsweise den zweiten Sensor von Verschmutzungen zu befreien, und dass zumindest ein optischer Sensor der Vorrichtung zur Erkennung der Jahrringe mithilfe eines Luftstroms von Verschmutzungen freigehalten wird.

Dabei kann dieses Gebläse ursprünglich zur Kühlung des Antriebs der Motorket- tensäge vorgesehen sein, und zur Vermeidung von Verschmutzungen zum Sensor umgelenkt werden. Dies kann durch kleine Kanäle im Inneren des Schwerts der Motorkettensäge bewerkstelligt werden.

Unter Verschmutzung verstehen sich hier während eines Schnitts auftretende Ver- unreinigungen der Trenneinrichtung, wie zum Beispiel Sägespäne, Harz und Staub.

Im Folgenden wird anhand eines nicht-einschränkenden Ausführungsbeispiels mit zugehöriger Figur die Erfindung näher erläutert.

In der Figur ist eine Vorrichtung zur Vermessung und zum Schneiden eines ver- holzten Gewächs in einer schematischen Seitenansicht dargestellt, das in der vor- liegenden Ausführung der Erfindung als Motorsäge 1 realisiert ist. Diese Motorsäge 1 weist einen Motorteil 2 mit zwei Griffelementen 3A, 3B auf, wobei an dem Griff- element 3B ein Schaltelement 4 zur Geschwindigkeitsregulierung der Motorsäge 1, beispielsweise ein Gashebel, angeordnet ist.

Die Motorsäge 1 weist zudem ein Trenneinrichtung 5 mit einem Schwert 6 und einer das Schwert 6 umlaufenden Sägekette 7 auf, mit dem das verholzte Gewächs geschnitten werden kann. Auf dem Schwert 6 ist ein erster optischer Sensor 8 angeordnet, mit dessen Hilfe erfindungsgemäß während des Holzschnitts eine Be- stimmung der Jahrringanzahl und/oder Jahrringdicke, die während des Schnitts auf der Schnittfläche beispielsweise eines Baumstamms ablesbar sind, erfolgt. Die- ser erste optische Sensor 8 kann als Zeilenkamera oder Flächenkamera mit inte- grierter Lichtquelle ausgeführt sein.

Um eine Verschmutzung dieses ersten optischen Sensors 8 und damit eine Funk- tionsstörung des Sensors 8 insbesondere durch Sägespäne, Staub, Harz und der- gleichen zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren, weist das Schwert 6 zahlrei- che Kanäle 9 auf, durch die ein Luftstrom mit hohem Druck geblasen wird. Diese Druckluft stammt bevorzugterweise von jenem Gebläse, das auch zur Kühlung des Motors der Kettensäge 1 eingesetzt wird. Alternativ hierzu kann auch ein weiteres Gebläse für diese Kanäle 9 vorgesehen sein, das vorzugsweise ebenfalls in dem Motorteil 2 untergebracht ist.

Auf dem Motorteil 2 ist des Weiteren ein zweiter Sensor 10 angeordnet, der be- vorzugterweise als ToF-Kamera ausgeführt ist, und dessen Hauptblickachse im Wesentlichen entlang der Hochkante des Schwerts 6, und damit der Schnittkante der Motorsäge 1 verläuft. Dieser zweite Sensor 10 hat die Aufgabe, während des Schnittprozesses die Dicke bzw. den Durchmesser des geschnittenen Holzes im Bereich der Schnittfläche zu bestimmen.

Somit werden mit der erfindungsgemäßen Motorsäge 1 während des Schnittpro- zesses Informationen über den Durchmesser des Gehölzes an der Schnittfläche sowie die Anzahl und/oder Breite der Jahrringe an der Schnittfläche des Baum- stammes erhalten, die beispielsweise an eine interne Speichereinheit (nicht dar- gestellt) im Motorteil 2 oder aber mittels Funkeinrichtung, zum Beispiel mittels Bluetooth, an eine externe Speichereinheit (nicht dargestellt) weitergeleitet wer- den. Die so erhaltenen und abgespeicherten Informationen können anschließend zur Identifikation des geschnittenen Holzes, beispielsweise eines Baumstammab- schnitts nach der Fällung verwendet werden. Ebenso können diese daten Informa- tionen zum Holzwachstum in einem bestimmten Gebiet anhand des geschnittenen Gehölzes liefern.

Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf das oben angeführte Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Das oben angeführte Ausführungsbeispiel stellt die einfachste Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar. Ebenso können auch - wie beispielsweise bei Holzerntemaschinen üblich- , eine Vielzahl von Trenneinrichtungen an der Vorrichtung vorgesehen sein. Erfindungswesentlich ist, dass zumindest ein Sensor an zumindest einer Trenneinrichtung vorgesehen ist, der eine Vermessung und/oder Untersuchung der Schnittfläche bzw. der darauf ersichtlichen Jahrringe während des Schnittvorgangs erlaubt.