用于测量木料的方法和设备的制造方法_3

文档序号:9509979阅读:来源:国知局
视系统经常发生的不同,太阳光或者照明条件的任何其他变化不容易干扰测量。
[0043]当在测量中使用基于单个激光光束的通过激光工作的监测装置5时,这种单个测量光束的精确度非常高。该设备还提供非常准确的距离测量数据。然而,这种类型的装置的弱点通常在于光束的聚焦和测量缓慢。然而,对于这种类型的装置,优选对树干4表面进行适当数量的测量以获得更可靠的测量输出,并且测量信号可以取平均以提供期望的点云。
[0044]因此,通过使用现成的商业激光扫描器,测量光束通常借助于移动镜系统而被自动地控制,在这种情况下,在较宽的观察点上快速进行大量测量。这些扫描器被制造为2D和3D扫描器,并且被制造为测量若干2D面的装置,尤其用于车辆使用。
[0045]而且,以本身已知的方式,能够通过以下方式用基于2D激光扫描器的技术来实现3D激光扫描器的性能:使得扫描器移动,并且同时测量增加的自由度的位置和测量数据,然后通过组合数据而获得3D测量的点云7。
[0046]还已知近距离激光扫描器从测量光束的每个点返回多于一个反射结果,并且这个性质可以便于在下述情况下使用测量装置:在测量光束的路径上出现障碍物,诸如小树枝、枝叶、树叶,或者出现干扰,诸如由当前天气状况导致的水滴或者雪花。以此方式,由监测装置返回的若干信号能够以更多用途的方式解释并且被滤波以获得例如更可靠的测量和校准数据。
[0047]通过使用点云7的坐标,能够以本身已知的方式对目标的形状建模,在这种情况下,建模的精确度和可靠性取决于监测装置的类型和数量。当然,如果仅仅树干的包络面中的一者和端部可见,则需要作出一些假设并且需要估计树木的相反侧的几何形状。然而,即使通过这种实施方式,也能够实现与当前测量方式相比更精确的测量。但是,如果所述测量点云能够形成为包括整个树干,在这种情况下,即使在阴影区域中的表面的形状也能够被可靠地测量,自然能够相当大幅度地提高测量的总体精确度。
[0048]通过不同的监测装置5观察木料块4的上述方法优选以图1中示意性示出的方式使用。在这种情况下,以常规的方式,在树干的砍伐和除枝之后,紧随的是切割树干和测量产生的木料块,并且这个循环重复,直到完成在伐木区域的工作。该工作循环的必要部分还包括测量装置的校准,其能够通过当前的非接触式测量而显著简化。
[0049]于是,在砍伐之前、砍伐过程中或者随后的工作阶段期间接收到校准命令,校准命令使得监测装置5初始化并且使得朝向树干或者被处理的其他木料块4发出测量信号6。监测装置接收由测量信号产生的测量波群(burst)、处理测量波群并且由波群产生上述点云7。在该点云中识别例如支撑树干或者树干的一部分的切割头、树干的基端、树干的长度以及树干或者木料块的其他可能的几何形状。
[0050]在常规的接触式测量装置的操作期间,对于切割头测量的尺寸,由点云7的结果取得参考数据。然后将监测装置产生的测量数据一一或者说附图中所称的识别数据一一与测量装置的测量数据比较,以确定所获得的两个测量值是否彼此对应。当出现可能的偏差时,通过由监测装置提供的测量值来校正由测量装置提供的测量值。对于所有期望的测量值重复该操作。最终,对切割头的测量装置的操作进行调节以考虑到在比较期间显示的测量值的任何偏差。
[0051]还能够使得监测装置大致连续地监测待被砍伐的树干或者待被处理的木料块4的性质。以此方式,甚至能够在事后校正测量装置的测量值。因此,本设备还能够被设置成警告或者提醒可能的检测出的校准需求,但是将进行校准的决定权留给操作者。根据需要,如果有理由怀疑测量装置未以令人满意的方式工作或者未以令人满意的精确度工作,该设备甚至可以阻止工作继续进行。
[0052]该设备还可以适合于提出可用在校准中的校正值,或者当操作者允许时,适于使得测量装置自动地显示校正值。
[0053]因此,用于测量树干4或者从树干切割的木料块的长度的设备以参考图2描述的以下方式工作。
[0054]至少一个监测装置5产生至少一个测量光束6以引向由木材处理机I的切割头3抓牢的树干4或者块。如果需要的话,设置为从测量信号场产生的点云7中识别切割头3上的参考面8。这个参考面可以是能够容易地从点云中辨认的切割头的常规平面,或者平面的一部分,或者为此目的而设置的反射表面等。然后,从点云中识别切割头与监测装置5之间的木料块的端面9。在已经识别出端面和参考面之后,能够计算这些点之间的距离。
[0055]I = I2-Cos a XlJk
[0056]其中:
[0057]11 =由监测装置测量的从监测装置到木料块的端面的较低距离,
[0058]12 =由监测装置测量的从监测装置到切割头的参考面的较高距离,
[0059]k =从参考面到锯片凸缘的距离,
[0060]α =监测装置的测量光束之间的角度,
[0061]I =木料块的长度。
[0062]在实践中,以如下方式进行测量:在已经识别木料块4的端面9之后,将木料块9的直径限定为被测量的木料块的直径的第一校准测量值。然后,将参考面8与木料块的切割头的端面之间的计算出的距离I限定为第二校准测量值。
[0063]为了找到木料块4的端面9,使用测量软件来限定点云7的起始面,起始面通常由具有足以计算光束的足够测量点的第一面形成。这种类型的点云在图4中示出。然后由切割头上的锯片壳体的点形成测量信号场的末端面,末端面与锯片凸缘的距离是已知的。
[0064]当起始和末端面被限定时,随着伐木继续,将木料块4的形状的校准值与由切割头3提供的测量值进行比较,并且相对于由木材处理装置提供的木料块的测量数据,估计由木料块的限定的形状的校准值导致的任何校正需要。
[0065]如果从监测装置5提供的测量信号场得到的木料块4的直径的校准值不同于从切割头3上的实际直径测量装置得到的测量结果,则应用木料块的基于测量信号场得到的直径值来校准木材处理机I的直径测量装置。相似地,如果从监测装置5提供的测量信号场得到的木料块4的长度的校准值不同于从切割头上的实际长度测量装置得到的测量结果,则应用木料块的基于测量信号场得到的长度值来校准木材处理机的长度测量装置。
[0066]与上述的点测量或者扇形测量不同,还能够使用根据图3的产生三维结果的扫描。称为激光扫描的这种测量方法用于获得尺寸上准确的三维数据而无需接触目标。通常,这种技术通过激光光束实施。于是,用作监测装置的测量扫描器以密集光栅或者测量光束网的方式发出激光光束。在光束从障碍物返回时,扫描器测量与障碍物的距离并且计算反射点的坐标。同时,还测量返回光束的强度。通过由一个或多个监测装置从若干方向扫描目标,能够将得到的作为测量结果的点云7组合到一个文件中,该文件将被处理。该组合通过位于光束的每个反射点处的点而提供三维计算机模型。通过这些点,能够在点云中描绘目标的三维表面。
[0067]在这种类型的三维测量方法中,木料块4通过位于木材处理机上并且设置在木材处理机的一
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