Messung wichtiger Qualitätsmerkmale in dreidimensionalen Modellen von Rund- und Schnittholz mittels Methoden der digitalen Bilderfassung
und -auswertung


Inst. für Forstbenutzung und Forstl. Arbeitswissenschaft, Uni Freiburg Az.: Freiburg 01/05

 

Zielsetzung:

Automatisierte Verfahren der Werkseingangsvermessung in der Praxis erfassen primär Stammvolumen und Stammform, während Qualitätsmerkmale (z.B. Risse, Äste, Farbverände-rungen) i.d.R. visuell zusätzlich bewertet werden müssen. Diese Bewertung ist teuer und zeit-aufwendig, unterliegt subjektiven Einflüssen der Beurteilenden und kann auch zwischen Ver-käufer und Käufer nach Weiterverarbeitung der Stämme nicht mehr diskutiert werden. Ziel der Arbeit war deshalb, eine kosteneffiziente Erfassungs- und Analysetechnik für Rundholz-merkmale zu entwickeln und zu testen.

Methoden:

Aus digitalen Bildaufnahmen von Fichtenstämmen sollen komplexe, dreidimensionale Model-le visualisiert werden. Das photogrammetrische Aufnahme- und Auswerteverfahren wurde an einem Fichtenabschnitt mit 4 m Länge und einem Durchmesser von 27 cm an der unteren bzw. von 22 cm an der oberen Stirnseite entwickelt. Der Stamm wies sechs Astquirle mit i.g 34 Ästen auf. Die Äste waren am Astansatz ohne Beschädigung der Astwülste abgetrennt, um die Äste im Modell deutlich erkennen zu können. Drehwuchs und Krümmung der Stammach-se lagen nicht vor. Der Stamm wurde mit einer digitalen Spiegelreflexkamera mit einer Auf-lösung von 8.2 Mio. Pixel und der Blendenzahl 16 (einschließlich der Stirnseite) fotografiert und zu Blockware mit 42 mm Stärke eingeschnitten. Die einzelnen Bretter wurden ebenfalls fotografiert.
Das dreidimensionale Modell wurde mit dem Programm Photo Modeler Pro5 der Firma EOS Systems Inc. erstellt. Zur Erfassung der Objektstruktur wurden auf der Stammoberfläche 8 Reihen Zielmarken in Form von farbigen Stecknadeln in parallelen Reihen mit Reihenabstand von 10 cm angebracht.

Ergebnisse:

Mit dem verwendeten Programm können Entfernungen im Bild und im Modell gemessen werden. Damit können alle längenbezogenen Rundholzmerkmale (z.B. Quirlabstände, Ast-durchmesser) und daraus abgeleitete Merkmale (z.B. Volumen) ermittelt werden. Durch Ver-schneidung des Rundholz- mit der Schnittholzaufnahme kann auch der Astverlauf im Stamm modelliert werden. Die Abweichungen der am Modell und am Objekt gemessenen Strecken sind gering und weisen keine Tendenz auf. Die Vorbereitung des Rundholzes dauert rd. 20 Minuten, die Aufnahmen ca. 2 Stunden; die Schnittholzaufnahmen beanspruchten mit 2 Per-sonen ca. 3 Stunden. Die Arbeitszeit zur Erzeugung des Modells hängt direkt von der Bild-qualität und der Aufnahmekonfiguration ab und kann bis zu 5 Arbeitstage für das Rundholz-modell, für das Schnittholz darüber hinaus betragen. Im Vergleich zu laser- oder scannerge-stützten Verfahren ist es kostengünstig und flexibel. Dennoch ist eine Weiterentwicklung der Bildverarbeitungstechnik (z.B. Kantenverfolgung, automatische Bildzuordnung) erforderlich.