CN110132207A - 一种基于角度变化的单木直径测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于角度变化的单木直径测量方法，角度传感器用护套钢丝绕被测树干一周，通过拉伸方向围裹住树干，当树干直径变大时，将带动护套钢丝沿拉伸方向拉伸，进而带动卷绕护套钢丝的转轴转动，进一步驱动角度传感器转动，根据转动角度α和转轴半径R便可计算出树干周长变大的数值，即：Δl＝R·α。本发明结构设计合理，使用方便可靠，能够利用缠绕树干的护套钢丝牵引角度传感器转轴转动，进而产生角度的变化，通过测量角度变化对树干周长变化情况进行测量，进而间接测量树干直径。

Description

一种基于角度变化的单木直径测量方法

技术领域

本发明涉及的是基于角度传感的测量装置技术领域，具体涉及一种基于角度变化的单木直径测量方法。

背景技术

目前，测定直径的常用工具有轮尺、围尺、激光测径仪；

(1)轮尺：又称卡尺，有木制和铝制。可分为固定脚、滑动脚和尺身。测径时，尺身与两脚同时与所测树木断面接触、读数。其缺点是：滑动脚与尺身接触过紧，不好滑动，过松则导致经常与固定脚不平行，量不准，且受湿度、晴雨天影响大，不便携带(滑动脚容易掉落)。

(2)直径卷尺：又称围尺，有布围尺、钢围尺与篾围尺。围尺一面的上下刻划圆周长、圆周长相对应的直径读数。测量时，围尺要拉紧绕树干一周，双手不可避免地与树干接触，如果施力有限，则难以拉紧；树木旁有沟、坑，树干上有蜂巢、刺(杉木、刺楸)或过敏性树种(漆树)，就不方便测定，树干测定部位如有凹陷，则尺子不能围紧树干，精度不高。

(3)CCD测径仪和激光扫描测径仪，利用光学几何原理。将线阵CCD置于平行光路，被测物放于CCD前方光路中，射向CCD的光就被物体挡住一部分，因此CCD输出的信号就有一个凹口，通过凹口的宽度与物体的尺寸的对应关系得到被测对象直径，但大尺寸的CCD特别昂贵。

激光扫描测量：高速扫描置于测量区域的物件，投射到光电接收器上的光线在光束扫描物件时被遮断，通过分析光电接受器输出的信号，可获得与物件直径有关系的数据。

这两种光学产品，结构复杂、成本高、测定直径范围受限，对测定对象的操作环境要求高，携带、测定不方便。不适合大范围的林区、山地、野外复杂多变的森林环境应用推广。

综上所述，本发明设计了一种能够有效对单木直径变化进行测量的基于角度变化的单木直径测量方法。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种基于角度变化的单木直径测量方法，结构设计合理，使用方便可靠，能够利用缠绕树干的护套钢丝牵引角度传感器转轴转动，进而产生角度的变化，通过测量角度变化对树干周长变化情况进行测量，进而间接测量树干直径。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种基于角度变化的单木直径测量方法如下：角度传感器用护套钢丝绕被测树干一周，通过拉伸方向围裹住树干，当树干直径变大时，将带动护套钢丝沿拉伸方向拉伸，进而带动卷绕护套钢丝的转轴转动，进一步驱动角度传感器转动，根据转动角度α和转轴半径R便可计算出树干周长变大的数值，即：

Δl＝R·α。

本发明的有益效果：本发明能够更好地测量树干直径变化，利用缠绕树干的护套钢丝牵引角度传感器转轴转动，进而产生角度的变化，通过测量角度变化对树干周长变化情况进行测量，进而间接测量树干直径；测量精度高，效果好。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的单木直径测量传感器构成及位置关系示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参照图1-2，本具体实施方式采用以下技术方案：一种基于角度变化的单木直径测量装置，包括电路板13、转轴11和钢丝护套10，所述的电路板13上设置有单片机1、碱性电池2、复位电路3、实时钟4、存储器5、串行接口6、电源管理模块7、角度传感器8、张紧电机9，护套钢丝10一端缠绕在转轴11上，另一端绕被测树干一周，转轴11与张紧电机9相连，转轴11一端设置有永磁体12，永磁体12上方设置有角度传感器8，角度传感器8固定在电路板13上，角度传感器8还与电源管理模块7、单片机1相连，单片机1还与张紧电机9相连，电源管理模块7还通过碱性电池2连接至单片机1，单片机1分别与复位电路3、实时钟4、存储器5、串行接口6相连。所述的单片机1采用型号STM32L476RBT6的单片机。所述的角度传感器8采用14位磁角度传感器AS5048A。所述的实时钟4型号为DS3231。所述的张紧电机9采用A O3400。所述的角度传感器8采用传感器电源TPS61016DGSR。

一种基于角度变化的单木直径测量方法如下：角度传感器用护套钢丝绕被测树干一周，通过拉伸方向围裹住树干，当树干直径变大时，将带动护套钢丝沿拉伸方向拉伸，进而带动卷绕护套钢丝的转轴转动，进一步驱动角度传感器转动，根据转动角度α和转轴半径R便可计算出树干周长变大的数值，即：

Δl＝R·α。

本具体实施方式角度传感器采用14位高精度磁角度传感器，通过感应贴在转轴端部的永磁体的磁场角度直接测量转轴转动角度，与国外同类传感器相比，没有旋转角度转换成直线位移的机械结构，不仅结构简单，避免了采用齿轮齿条等机构的间隙造成的测量误差。

角度传感器测量角度变化是通过测量相对变化，基本不受温度变化影响。另外，本方案采用的角度传感器采用汽车应用的高精度角度传感器，内部已经具有了温度补偿功能，能够在-40-150℃的温度范围内正常工作，且保证精度不变。

实施例1：依据角度传感器测量精度便可推算出周长测量精度，本实施例中，使用直径50mm转轴绕直径2mm护套钢丝，传感器采用14位高精度磁角度位置传感器，对应树干周长变化最小分辨率为10μm。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种基于角度变化的单木直径测量方法，其特征在于，具体如下：角度传感器用护套钢丝绕被测树干一周，通过拉伸方向围裹住树干，当树干直径变大时，将带动护套钢丝沿拉伸方向拉伸，进而带动卷绕护套钢丝的转轴转动，进一步驱动角度传感器转动，根据转动角度α和转轴半径R便可计算出树干周长变大的数值，即：

Δl＝R·α。