Aktuelle Entwicklungen bei der Holzvermessung. René Schödel, PTB

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1 Aktuelle Entwicklungen bei der Holzvermessung René Schödel, PTB

2 Holzvermessung in 25 Minuten Einführung: Volkswirtschaftliche Bedeutung Wie wird Rohholz gemessen? Die Rolle der PTB und des REA Welche neuen Möglichkeiten moderne Messanlagen bieten (Beispiele) Harvestermessung Fotooptische Vermessung Rundholzvermessung Die neue Referenzanlage der PTB Vollversammlung für das Mess- und Eichwesen Aktuelle Entwicklungen bei der Holzvermessung - R. Schödel

3 Volkswirtschaftliche Bedeutung des Cluster Forst und Holz Quellen: Umsatzsteuerstatistik (StBA: F 14 R 8.1), Bundesagentur für Arbeit: Arbeitsmarkt in Deutschland Zeitreihen bis 2013, Thünen Working Paper 48 Clusterstatistik Forst und Holz 2013 Vollversammlung für das Mess- und Eichwesen Aktuelle Entwicklungen bei der Holzvermessung - R. Schödel

4 Wie wird Rohholz gemessen? Manuelles Waldmaß (Forstwirtschaft): Einzelstammvermessung mit Messkluppen Poltervermessung mit Messlatten/-bändern (Sektionsraummaß) Fotos: Norbert Riehl, BMEL Diese hierbei benutzten Messgeräte sind geregelt (MessEG, MID Anhang MI008 [2004] bzw. MID Anhang X [2014] Vollversammlung für das Mess- und Eichwesen Aktuelle Entwicklungen bei der Holzvermessung - R. Schödel

5 Wie wird Rohholz vermessen? Werksmaß (Holz- und Sägeindustrie): Infrarot-Parallelscanner Infrarot-Winkelscanner Quelle: Quelle: microtec.eu Zugelassene Anlagen nach (alter) Eichordnung Vollversammlung für das Mess- und Eichwesen Aktuelle Entwicklungen bei der Holzvermessung - R. Schödel

6 Rechtlicher Rahmen: MessEG / MessEV (seit ) 45 Aufgaben der Physikalisch Technischen Bundesanstalt hat zur Sicherung der Einheitlichkeit des gesetzlichen Messwesens naturwissenschaftlichtechnische Fragestellungen des gesetzlichen Messwesens wissenschaftlich zu bearbeiten 46 Regelermittlungsausschuss Der Regelermittlungsausschuss hat die Aufgabe, auf der Grundlage des Standes der Technik Regeln und technische Spezifikationen zu ermitteln, um die wesentlichen Anforderungen an Messgeräte zu konkretisieren 2015: Einberufung der Projektgruppe Holzvermessung beteiligt: Industrieverbände, Messgerätehersteller, Forstwirtschaft, Ministerien, Eichbehörden und PTB 6 Inverkehrbringen von Messgeräten Messgeräte dürfen nur in Verkehr gebracht werden, wenn bestimmte Voraussetzungen erfüllt sind. Zum Nachweis, dass ein Messgerät die wesentlichen Anforderungen erfüllt (MessEV Anlage 2), muss eine Konformitätsbewertung erfolgreich durchgeführt worden sein. Vollversammlung für das Mess- und Eichwesen Aktuelle Entwicklungen bei der Holzvermessung - R. Schödel

7 Innovative Verfahren: Harvestermessung Harvestermessung (Arbeitskreis 1 der PG Holzvermessung des REA) Foto: Norbert Riehl, BMEL Messgrößen: Länge, Durchmesser Wie genau? Quelle: Nordbayrischer Kurier 08/2017 Realistische Fehlergrenzen in Bezug zu konkreten Prüfverfahren Entwurf zur Diskussion: PTB-Anforderungen für Holzmessgeräte in Holzvollerntern Vollversammlung für das Mess- und Eichwesen Aktuelle Entwicklungen bei der Holzvermessung - R. Schödel

8 Innovative Verfahren: Fotooptische Poltervermessung Fotooptische Poltervermessung (Arbeitskreis 3 der PG Holzvermessung des REA) Sektionsraummaß Foto: Norbert Riehl, BMEL Messgröße: Fläche der Polterstirn Wie genau? Quelle: youtube.com Realistische Fehlergrenzen in Bezug zu konkreten Prüfverfahren Entwurf zur Diskussion: PTB-Anforderungen an Fotooptische Messsysteme zur Flächenmessung an Holzpoltern Vollversammlung für das Mess- und Eichwesen Aktuelle Entwicklungen bei der Holzvermessung - R. Schödel

9 Innovative Verfahren: Rundholzvermessungsanlagen Rundholzvermessungsanlagen (Arbeitskreis 2 der PG Holzvermessung des REA) alt: fester Winkel neu (zusätzlich): variabler Winkel Wie genau? Messgrößen: Durchmesser, Länge Realistische Fehlergrenzen zu konkreten Prüfverfahren Entwurf zur Diskussion: PTB-Anforderungen an Rundholzvermessungsanlagen Vollversammlung für das Mess- und Eichwesen Aktuelle Entwicklungen bei der Holzvermessung - R. Schödel

10 Warum ist (noch) nicht das Volumen die Messgröße Rundholz ist nicht wirklich rund! Die Querschnittsfläche eines Körpers ist aber wohl definiert: Beispiel Zylinder: V l 0 A z dz Beispiel Kegelstumpf: l 0 2 dz V A z l R Für unregelmäßige Körper stehen gemessene Durchmesser i. A. in keinem genauen Zusammenhang mit der Querschnittsfläche!! Vollversammlung für das Mess- und Eichwesen Aktuelle Entwicklungen bei der Holzvermessung - R. Schödel

11 Was bringt die Messung von Durchmessern Im Gegensatz zu einem unter beliebigen Winkel gemessenen Durchmesser können beim variablen Winkel reproduzierbare Durchmesser gemessen werden Vollversammlung für das Mess- und Eichwesen Aktuelle Entwicklungen bei der Holzvermessung - R. Schödel

12 Was bringt die Messung von Durchmessern Abweichung beliebiger Winkel +10 % (max) +4,7% (im Mittel) Winkel, wo +3,1 % Winkel, wo +0,6 % Vollversammlung für das Mess- und Eichwesen Aktuelle Entwicklungen bei der Holzvermessung - R. Schödel

13 Zwischenfazit Rohholz ist naturbedingt unregelmäßig. Die Messung eines Durchmessers (Kluppen) hängt von der Position entlang des Stammes und vom Winkel ab. Messungen von Durchmessern unter variablem Winkel (0 bis 180 ) erlauben die Ermittlung reproduzierbarer Werte. Die exakte Bestimmung eines Volumens erfordert die Messung der tatsächlichen Gestalt (Koordinaten) der Oberfläche. Vollversammlung für das Mess- und Eichwesen Aktuelle Entwicklungen bei der Holzvermessung - R. Schödel

14 Die Referenzanlage der PTB Streifenprojektion vom Feinsten 450 mm Linke Kamera Projektor 1280 mm Rechte Kamera 750 mm 750 mm 1000 mm Laterale Auflösung 0,33 mm Längenmessabweichung 0,1 mm System: Atos III Triple Scan (GOM) Vollversammlung für das Mess- und Eichwesen Aktuelle Entwicklungen bei der Holzvermessung - R. Schödel

15 Die Referenzanlage der PTB das Messprinzip Streifenprojektion und stereoskopische Aufnahme aus verschiedenen Raumwinkeln triangulierte Punktwolke Vollversammlung für das Mess- und Eichwesen Aktuelle Entwicklungen bei der Holzvermessung - R. Schödel

16 Die Referenzanlage der PTB der Macher Christian Keck bei der Bildaufnahme Vollversammlung für das Mess- und Eichwesen Aktuelle Entwicklungen bei der Holzvermessung - R. Schödel

17 Die Referenzanlage der PTB maßgeschneiderte Auswertung Vollversammlung für das Mess- und Eichwesen Aktuelle Entwicklungen bei der Holzvermessung - R. Schödel

18 Die Referenzanlage der PTB Holzvermessung in Schritten 1 3 Festlegung Koordinatensystem 5 2 Identifikation der Stirnflächen und Zuordnung von Ausgleichsebenen Schnittpunkte der Längsachse mit den Ausgleichsebenen ergeben die Länge 4 Vorgabe eines Suchbereichs um die Mitte des Stammes Bestimmung des kleinsten einschließenden Rechtecks innerhalb des Suchbereichs Vollversammlung für das Mess- und Eichwesen Aktuelle Entwicklungen bei der Holzvermessung - R. Schödel

19 Die Referenzanlage der PTB Transfernormale Abbild eines digitalisierten Rundholzes (3D-Druck), matt lackiert Unterschied der Maße des Abbildes zu den Originaldaten Vollversammlung für das Mess- und Eichwesen Aktuelle Entwicklungen bei der Holzvermessung - R. Schödel

20 Schlussbemerkungen Die Vermessung von Rohholz ist von enormer wirtschaftlicher Bedeutung. Neben den traditionellen (manuellen) Verfahren zur Holvermessung bieten sich heutzutage innovative, deutlich produktivere Messverfahren an. Das neue MessEG ermöglicht es, dass die Messtechnik im gesetzlich geregelten Bereich dem technischen Fortschritt zeitnah folgen kann. Um dem für die Holzvermessung gerecht zu werden hat der REA die PG-Holzvermessung einberufen. Die PG-Holzvermessung hat bereits PTB-Anforderungen für die verschiedenen Messverfahren erarbeitet. Die Marktpartner Forstwirtschaft <-> Holzindustrie haben sich hierzu noch nicht geeinigt wurde an der PTB eine Referenzanlage aufgebaut 1) Voraussetzung geschaffen für eine wirkliche Volumenmessung 2) genaue Rückführung und Bewertung von Längen und Durchmessern ermöglicht Die PTB bietet Hilfe und Beratung für die Eichbehörden an (z.b. Auswahl geeigneter Transfernormale und deren Kalibrierung mittels Referenzanlage) Vollversammlung für das Mess- und Eichwesen Aktuelle Entwicklungen bei der Holzvermessung - R. Schödel

21 Dr. René Schödel Vorsitzender der REA-Projektgruppe Holzvermessung Leiter des Fachbereichs Interferometrie an Maßverkörperungen Physikalisch-Technische Bundesanstalt Braunschweig und Berlin Bundesallee Braunschweig