RU2642481C1 - Device for determining complex of geometric parameters of cross section of objects of quasi-cylindrical forms - Google Patents
Device for determining complex of geometric parameters of cross section of objects of quasi-cylindrical forms Download PDFInfo
- Publication number
- RU2642481C1 RU2642481C1 RU2016130511A RU2016130511A RU2642481C1 RU 2642481 C1 RU2642481 C1 RU 2642481C1 RU 2016130511 A RU2016130511 A RU 2016130511A RU 2016130511 A RU2016130511 A RU 2016130511A RU 2642481 C1 RU2642481 C1 RU 2642481C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- section
- output
- input
- cross
- microcontroller
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
Abstract
Description
Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, а именно к средствам определения геометрических параметров поперечного сечения тел квазицилиндрической формы, преимущественно штамбов (для справки, штамб - это надземная часть растения между корнем и первой ветвью) саженцев и укорененных черенков садовых культур для оценки их качества.The invention relates to the field of instrumentation, in particular, to means for determining the geometric parameters of the cross section of bodies of a quasi-cylindrical shape, mainly shtamb (for reference, shtam is the aerial part of the plant between the root and the first branch) of seedlings and rooted cuttings of garden crops to assess their quality .
При выполнении селекционных, научно-исследовательских и агротехнических работ в процессах промышленного возделывания садовых культур необходим инструментальный контроль качества готового продукта (черенков, саженцев). Одними из показателей развитости и качества растений являются геометрические параметры поперечного сечения штамба: поперечные размеры, длина контура, площадь, индекс формы (отношение максимального и минимального ортогональных поперечных размеров).When performing selection, research and agricultural work in the industrial cultivation of garden crops, instrumental quality control of the finished product (cuttings, seedlings) is necessary. One of the indicators of plant development and quality is the geometric parameters of the cross section of the stem: transverse dimensions, contour length, area, shape index (ratio of the maximum and minimum orthogonal transverse dimensions).
Для измерений поперечных размеров сечения штамба известны механические контактные устройства с механической или электронной шкалой, такие как штангенциркули и микрометры [ГОСТ Р 53135-2008. Посадочный материал плодовых, ягодных, субтропических, орехоплодных, цитрусовых культур и чая. Технические условия. - С. 38]. Процедура измерений контактными средствами характеризуется высокой трудоемкостью и низкой производительностью, связанными с ручной установкой измерительных губок и плоскостей до контакта с объектом контроля. Чтобы получить данные для определения площади поперечного сечения, необходимо измерить множество поперечных размеров сечения в разных направлениях. Кроме того, контакт с поверхностью контролируемых садовых культур осуществляют с определенным измерительным усилием, что приводит к деформации мягких тканей контролируемых объектов и, как следствие, к погрешностям измерений из-за изменения размеров объекта.For measuring the transverse dimensions of the cross-section of the stem, mechanical contact devices with a mechanical or electronic scale are known, such as calipers and micrometers [GOST R 53135-2008. Planting material of fruit, berry, subtropical, nut, citrus crops and tea. Technical conditions - S. 38]. The measurement procedure by contact means is characterized by high complexity and low productivity associated with the manual installation of measuring jaws and planes before contact with the object of control. In order to obtain data for determining the cross-sectional area, it is necessary to measure the many transverse dimensions of the cross-section in different directions. In addition, contact with the surface of controlled garden crops is carried out with a certain measuring force, which leads to deformation of the soft tissues of the controlled objects and, as a result, to measurement errors due to changes in the size of the object.
Известно устройство для определения параметров поперечного сечения тела, не вызывающее деформацию контролируемых растений и основанное на измерении объема участка штамба путем измерения электронными весами выталкивающей силы, возникающей в соответствии с законом Архимеда, и последующем вычислении диаметра и площади сечения цилиндра, эквивалентного по объему и высоте контролируемому участку штамба [патент РФ №2547439, МПК A01G 7/00, A01G 1/00. Устройство для определения геометрических параметров растений / В.В. Минеев, В.А. Золотарев, А.Ф. Алейников, В.Б. Морозов, А.С. Тихонов, О.В. Елкин, В.М. Фурзиков. - Заявка №2013122381/13, заявл. 14.05.2013, опубл. 10.04.2015, бюл. №10]. Устройство содержит горизонтальную платформу с установленными на ней электронными весами и вертикальным штативом, снабженным приспособлением для подвеса растений, сосуд с жидкостью, установленный на весах, датчик линейных перемещений приспособления для подвеса растений, которое выполнено в виде стрелы, жестко закрепленной в каретке, перемещающейся по направляющей вдоль штатива с помощью механического привода, и снабжено зажимом для закрепления растений, а также микропроцессорный измеритель геометрических параметров растений.A device for determining the parameters of the cross section of the body that does not cause deformation of the controlled plants and is based on measuring the volume of the plot of the stem by measuring the buoyancy force by electronic weights arising in accordance with the law of Archimedes, and then calculating the diameter and cross-sectional area of the cylinder, equivalent in volume and height to the controlled the site of the stem [RF patent No. 2547439, IPC A01G 7/00, A01G 1/00. Device for determining the geometric parameters of plants / V.V. Mineev, V.A. Zolotarev, A.F. Aleinikov, V.B. Morozov, A.S. Tikhonov, O.V. Elkin, V.M. Furzikov. - Application No. 2013122381/13, declared 05/14/2013, publ. 04/10/2015, bull. No. 10]. The device comprises a horizontal platform with electronic scales mounted on it and a vertical tripod equipped with a device for hanging plants, a vessel with liquid mounted on the scales, a linear displacement sensor of the device for hanging plants, which is made in the form of an arrow, rigidly fixed in a carriage moving along a guide along a tripod using a mechanical drive, and is equipped with a clip for fixing plants, as well as a microprocessor meter for geometric parameters of plants.
Достоинством устройства является расширение функциональных возможностей за счет дополнительного определения, кроме объема корней, также показателей развитости надземной части растений - площади поперечного сечения и диаметра штамба.The advantage of the device is the expansion of functionality due to the additional determination, in addition to the volume of roots, also indicators of development of the aerial parts of plants - the cross-sectional area and diameter of the stem.
Недостатком устройства является наличие погрешности измерений объема участка штамба из-за всасывания жидкости пористыми тканями штамба.The disadvantage of this device is the error in measuring the volume of the site of the stem due to the absorption of fluid by the porous tissues of the stem.
Поэтому для контроля геометрических параметров садовых культур более предпочтительны бесконтактные средства, среди которых известно оптическое устройство для измерения диаметра поперечного сечения тела, основанное на теневом способе [патент РФ №2555497, МПК G01B 11/08. Устройство для измерения диаметра / В.В. Минеев, В.А. Золотарев, А.Ф. Алейников, В.Б. Морозов, В.М. Фурзиков. - Заявка №2014105249/28, заявл. 11.02.2014, опубл. 10.07.2015, бюл. №19]. Устройство содержит оптический датчик, состоящий из двух блоков - излучателя и приемника. Излучение полупроводникового лазера или светодиода коллимируется объективом. При размещении объекта контроля в области коллимированного пучка его теневое изображение сканируется линейкой ПЗС-фотоприемников или формируется телецентрической оптической системой на линейке ПЗС-фотоприемников. По положению теневых границ процессор рассчитывает диаметр объекта.Therefore, to control the geometric parameters of garden crops, non-contact means are more preferable, among which there is an optical device for measuring the cross-sectional diameter of the body, based on the shadow method [RF patent No. 2555497, IPC G01B 11/08. Device for measuring diameter / V.V. Mineev, V.A. Zolotarev, A.F. Aleinikov, V.B. Morozov, V.M. Furzikov. - Application No. 2014105249/28, declared 02/11/2014, publ. 07/10/2015, bull. No. 19]. The device contains an optical sensor, consisting of two blocks - the emitter and receiver. Radiation from a semiconductor laser or LED is collimated by the lens. When placing the object of control in the collimated beam region, its shadow image is scanned by a line of CCD photodetectors or formed by a telecentric optical system on a line of CCD photodetectors. Based on the position of the shadow boundaries, the processor calculates the diameter of the object.
Недостатками устройства являются невозможность его применения для контроля поперечных размеров сечений, имеющих вогнутые участки, и то, что определяется только один параметр сечения тела - диаметр.The disadvantages of the device are the impossibility of its use to control the transverse dimensions of sections having concave sections, and the fact that only one parameter of the section of the body is determined is the diameter.
Наиболее близким аналогом изобретения (прототипом) по технической сущности является устройство с применением лазерных триангуляционных датчиков расстояний для определения комплекса геометрических параметров поперечного сечения тел квазицилиндрической формы, преимущественно саженцев и укорененных черенков садовых культур [патент РФ №2551264, МПК G01B 11/08. Способ определения геометрических параметров сечения тела и устройство для его осуществления / В.В. Минеев, В.А. Золотарев, А.Ф. Алейников, В.Б. Морозов. - Заявка №2013144512/28, заявл. 03.10.2013, опубл. 20.05.2015, бюл. №14].The closest analogue of the invention (prototype) in technical essence is a device using laser triangulation distance sensors to determine the complex of geometric parameters of the cross section of quasi-cylindrical bodies, mainly seedlings and rooted cuttings of garden crops [RF patent No. 2551264, IPC G01B 11/08. The method of determining the geometric parameters of the body section and device for its implementation / V.V. Mineev, V.A. Zolotarev, A.F. Aleinikov, V.B. Morozov. - Application No. 2013144512/28, declared 10/03/2013, publ. 05/20/2015, bull. No. 14].
Устройство (прототип) содержит два лазерных триангуляционных датчика расстояния, снабженных входами для внешнего запуска измерений и установленных на корпусе, имеющем форму скобы, на заданном расстоянии друг от друга таким образом, что их векторы измерений лежат на одной линии и направлены встречно, а также элемент, контролирующий перпендикулярность перемещения устройства относительно линии векторов измерений датчиков расстояний, датчик путевых синхроимпульсов, запускающий измерения датчиков расстояний, микропроцессорный измерительно-вычислительный блок и выполнено с возможностью перемещения относительно контролируемого тела так, чтобы линия векторов измерений находилась в плоскости контролируемого сечения и пересекала контур сечения в двух контрольных точках.The device (prototype) contains two laser triangulation distance sensors equipped with inputs for external start of measurements and mounted on a bracket-shaped housing at a predetermined distance from each other so that their measurement vectors lie on the same line and are directed in the opposite direction, as well as an element controlling the perpendicularity of the movement of the device relative to the line of measurement vectors of distance sensors, the sensor of the traveling clock, triggering the measurement of distance sensors, a microprocessor meter The computational unit is made with the possibility of moving relative to the controlled body so that the line of measurement vectors is in the plane of the controlled section and intersects the section contour at two control points.
Достоинствами прототипа являются: высокие точность, быстродействие и разрешающая способность; тонкий видимый луч и небольшие размеры его измерительного пятна на объекте контроля; работа в сложных условиях эксплуатации; возможность работы с объектами различного цвета со сложной структурой поверхности.The advantages of the prototype are: high accuracy, speed and resolution; thin visible beam and small dimensions of its measuring spot at the test object; work in difficult operating conditions; the ability to work with objects of various colors with a complex surface structure.
Недостатком прототипа является необходимость применения двух лазерных триангуляционных датчиков для измерений расстояний до контрольных точек, что усложняет устройство и повышает его стоимость.The disadvantage of the prototype is the need to use two laser triangulation sensors for measuring distances to control points, which complicates the device and increases its cost.
Техническим результатом изобретения является упрощение устройства для определения комплекса геометрических параметров поперечного сечения тел квазицилиндрической формы за счет выполнения измерений расстояний до контрольных точек на контуре сечения с помощью одного лазерного триангуляционного датчика.The technical result of the invention is the simplification of the device for determining the complex of geometric parameters of the cross section of quasi-cylindrical bodies by performing measurements of distances to control points on the cross section using a single laser triangulation sensor.
Технический результат в изобретении достигается тем, что в устройство для определения комплекса геометрических параметров поперечного сечения тел квазицилиндрической формы, содержащее лазерный триангуляционный датчик расстояний, снабженный входом для внешнего запуска измерений и установленный вблизи поверхности тела так, чтобы его лазерный луч находился в плоскости контролируемого сечения и пересекал контур сечения в контрольных точках, и микропроцессорный измерительно-вычислительный блок, состоящий из микроконтроллера, модуля памяти, шифратора, кнопок управления, буквенно-цифрового жидкокристаллического индикатора и адаптера подключения к персональному компьютеру, при этом первый вход микроконтроллера подключен к модулю памяти, а второй вход соединен с выходом шифратора, входы которого соединены с кнопками управления, первый выход подключен к буквенно-цифровому жидкокристаллическому индикатору, а второй выход соединен с адаптером подключения к персональному компьютеру, введены приспособление для поворота контролируемого тела вокруг оси вращения, проходящей через центральную точку, находящуюся в пределах контролируемого поперечного сечения, перпендикулярно плоскости этого сечения, начиная от начального углового положения через каждые одинаковые угловые интервалы так, чтобы в пределах одного оборота их число было целым, преобразователь сигнала лазерного триангуляционного датчика расстояний в код, выход которого подключен к третьему входу микроконтроллера, вход запуска преобразования - к третьему выходу микроконтроллера, а измерительный вход - к выходу лазерного триангуляционного датчика расстояний, вход для внешнего запуска измерений которого соединен с четвертым выходом микроконтроллера, и персональный компьютер, вход которого подключен к выходу адаптера. Приспособление для поворота контролируемого тела состоит из шагового двигателя, установленного на горизонтальной платформе так, что на его валу, направленном вертикально вверх, одним концом закреплен П-образный держатель контролируемого тела, второй конец которого снабжен зажимом типа «прищепка» с полукруглыми губками для обхвата и удержания контролируемого тела в вертикальном положении, а также драйвера управления шаговым двигателем, при этом ось вращения шагового двигателя проходит между губками и совпадает с осью вращения контролируемого тела, вход драйвера подключен к пятому выходу микроконтроллера, а выход драйвера соединен с управляющим входом шагового двигателя. Лазерный триангуляционный датчик расстояний установлен на горизонтальной платформе на заданном регулируемом расстоянии от оси вращения контролируемого тела так, чтобы его лазерный луч попадал на контур контролируемого поперечного сечения тела выше губок зажима.The technical result in the invention is achieved by the fact that in the device for determining the complex of geometric parameters of the cross section of the bodies of quasi-cylindrical shape, containing a laser triangulation distance sensor, equipped with an input for external start of measurements and installed near the surface of the body so that its laser beam is in the plane of the controlled section and crossed the section contour at control points, and a microprocessor measuring and computing unit, consisting of a microcontroller, module p memory, encoder, control buttons, alphanumeric liquid crystal indicator and adapter for connecting to a personal computer, while the first input of the microcontroller is connected to the memory module, and the second input is connected to the output of the encoder, the inputs of which are connected to the control buttons, the first output is connected to alphanumeric digital liquid crystal display, and the second output is connected to an adapter for connecting to a personal computer, a device has been introduced to rotate the controlled body around the axis of rotation, passing to it through a central point within the controlled cross section perpendicular to the plane of this section, starting from the initial angular position every equal angular intervals so that within one revolution their number is integer, the signal transducer of the laser triangulation distance sensor into a code, the output of which connected to the third input of the microcontroller, the input of the conversion start to the third output of the microcontroller, and the measuring input to the output of the laser triangulation dates distance meter, an input for external start of measurements of which is connected to the fourth output of the microcontroller, and a personal computer, the input of which is connected to the output of the adapter. The device for turning the controlled body consists of a stepper motor mounted on a horizontal platform so that on its shaft directed vertically upwards, a U-shaped holder of the controlled body is fixed at one end, the second end of which is equipped with a clip-type clip with semicircular lips for girth and holding the controlled body in an upright position, as well as the stepper motor control driver, while the axis of rotation of the stepper motor passes between the jaws and coincides with the axis of rotation of the control iruemogo body input driver connected to a fifth output of the microcontroller, and the driver output is connected to a control input of the stepper motor. The laser triangulation distance sensor is mounted on a horizontal platform at a predetermined adjustable distance from the axis of rotation of the controlled body so that its laser beam hits the contour of the controlled cross section of the body above the jaws of the clamp.
Такая совокупность названных признаков предлагаемого технического решения устройства позволяет, как и в прототипе, получить координаты множества контрольных точек на контуре поперечного сечения, но с использованием только одного лазерного триангуляционного датчика расстояний, и, соответственно, с помощью известных геометрических соотношений определить необходимый комплекс геометрических параметров поперечного сечения. То есть за счет того, что в предлагаемом устройстве осуществляется поворот квазицилиндрического тела и его поперечного сечения вокруг оси вращения, находящейся на заданном расстоянии от датчика расстояний и проходящей через центральную точку, находящуюся в пределах поперечного сечения, перпендикулярно плоскости этого сечения, обеспечивается возможность определения длин множества лучей, исходящих из этой центральной точки до точек пересечения (контрольных точек) с линией контура поперечного сечения, с использованием одного лазерного триангуляционного датчика расстояний, измеряющего расстояния до контрольных точек в направлениях, совпадающих с направлениями лучей, исходящих из центральной точки. А также, благодаря одинаковому заданному углу между лучами и их целому числу в пределах одного оборота, реализуется возможность представления координат контрольных точек в прямоугольной системе координат, приняв направление первого луча, исходящего из центральной точки, совпадающим с осью абсцисс, и дальнейшего вычисления геометрических параметров сечения тела измерительно-вычислительным блоком.Such a combination of the above-mentioned features of the proposed technical solution of the device allows, as in the prototype, to obtain the coordinates of the set of control points on the cross-sectional contour, but using only one laser triangulation distance sensor, and, accordingly, using the known geometric relations to determine the necessary complex of geometric parameters of the transverse sections. That is, due to the fact that the proposed device rotates a quasi-cylindrical body and its cross section around a rotation axis located at a predetermined distance from the distance sensor and passing through a central point located within the cross section perpendicular to the plane of this section, it is possible to determine the lengths the set of rays emanating from this center point to the intersection points (control points) with the contour line of the cross section, using one laser a triangulation distance sensor that measures distances to control points in directions that coincide with the directions of the rays emanating from the center point. And also, due to the same specified angle between the rays and their integer within one revolution, it is possible to represent the coordinates of the control points in a rectangular coordinate system, taking the direction of the first ray coming from the center point coinciding with the abscissa axis, and further calculating the geometric parameters of the section body measuring and computing unit.
На фиг. 1 изображен рисунок, поясняющий конструкцию устройства для определения комплекса геометрических параметров поперечного сечения тела квазицилиндрической формы на примере саженца, на фиг. 2 - структурная схема устройства для определения комплекса геометрических параметров поперечного сечения тел квазицилиндрической формы.In FIG. 1 is a drawing explaining the design of a device for determining a complex of geometric parameters of a cross section of a quasi-cylindrical body using the example of a seedling, FIG. 2 is a structural diagram of a device for determining a complex of geometric parameters of the cross section of bodies of a quasi-cylindrical shape.
Устройство для определения комплекса геометрических параметров поперечного сечения тела квазицилиндрической формы, например, штамба 1 саженца 2 садовой культуры содержит горизонтальную платформу 3, на которой установлен шаговый двигатель 4, лазерный триангуляционный датчик 5 расстояний (далее по тексту - датчик 5 расстояний) и электронный блок 6, состоящий из микропроцессорного измерительно-вычислительного блока 7, преобразователя 8 сигнала (например, напряжения) датчика 5 расстояний в код (например, числоимпульсный) (далее по тексту - преобразователь 8 напряжения в код) и драйвера 9 управления шаговым двигателем 4 (далее по тексту - драйвера 9). На валу 10 шагового двигателя 4, направленном вертикально вверх, закреплен конец 11 П-образного держателя 12 штамба 1 саженца 2 садовой культуры. На втором конце 13 П-образного держателя 12 закреплен зажим 14 типа «прищепка» с хвостовиками 15 и полукруглыми губками 16 для обхвата и удержания штамба 1 саженца 2 садовой культуры в вертикальном положении. Для более устойчивого и надежного удержания штамба 1 саженца 2 зажим 14 выполнен двойным, губки 16 которого снабжены приклеенными изнутри тонкими прокладками из мягкого материала (не показаны). Расстояние между концами 11 и 13 П-образного держателя 12 выбрано так, чтобы между ними свободно размещались корни саженца 2. Для уменьшения изгибающих усилий на вал 10 шагового двигателя 4 П-образный держатель 12 снабжен противовесами (не показаны). Ось 17 вращения вала 10 шагового двигателя 4 проходит между губками 16 и, при установленном в зажиме 14 саженце 2, совпадает с осью 18 вращения штамба 1 саженца 2. Датчик 5 расстояний установлен на такой высоте относительно горизонтальной платформы 3, чтобы его лазерный луч 19 попадал на контур 20 контролируемого поперечного сечения штамба 1 выше зажима 14 перпендикулярно оси 18 вращения штамба 1 и образовывал на нем измерительные пятна 21, являющиеся контрольными точками, а его воображаемое продолжение пересекало эту ось 18 в точке, являющейся центральной точкой контролируемого поперечного сечения. Микропроцессорный измерительно-вычислительный блок 7 с целью определения длин множества лучей, исходящих из центральной точки до измерительных пятен 21 (контрольных точек), и далее координат контрольных точек и геометрических параметров сечения штамба (длины контура, площади, максимального и минимального размеров в двух ортогональных направлениях и их отношения - индекса формы) состоит из микроконтроллера 22, модуля памяти 23, шифратора 24, кнопок управления 25, буквенно-цифрового жидкокристаллического индикатора 26 (далее по тексту - буквенно-цифрового ЖКИ 26) и адаптера 27 подключения к персональному компьютеру 28 (далее по тексту - адаптера 27 и ПК 28). Первый вход микроконтроллера 22 подключен к модулю памяти 23, а второй вход соединен с выходом шифратора 24, входы которого соединены с кнопками управления 25, первый выход подключен к буквенно-цифровому ЖКИ 26, а второй выход соединен с адаптером 27. Выход преобразователя 8 напряжения в код подключен к третьему входу микроконтроллера 22, вход запуска преобразования - к третьему выходу микроконтроллера 22, а измерительный вход - к выходу датчика 5 расстояний, вход для внешнего запуска измерений которого соединен с четвертым выходом микроконтроллера 22. Вход ПК 28 подключен к выходу адаптера 27. Вход драйвера 9 подключен к пятому выходу микроконтроллера 22, а выход драйвера 9 соединен с управляющим входом шагового двигателя 4.A device for determining the complex of geometric parameters of the cross section of a quasi-cylindrical body, for example, a
Устройство для определения комплекса геометрических параметров поперечного сечения штамба 1 саженца 2 садовой культуры работает следующим образом. Перед началом измерений с помощью регулировок (не показаны) устанавливается расстояние между датчиком 5 расстояний и центральной точкой (или, что то же самое, расстояние между датчиком 5 расстояний и осью 18 вращения штамба 1 саженца 2), исходя из размеров контролируемого тела, а кнопкой управления 25 «ВКЛ» посредством шифратора 24, драйвера 9 и под управлением программы микроконтроллера 22 устройство включается и переводится в исходное состояние, при этом шаговый двигатель 4 устанавливается в начальное угловое положение, а на экране ПК 28 появляется запрос для ввода атрибутов объекта и режима измерений в модуль памяти 23: даты, порядкового номера и наименования саженца 2, значения расстояния между датчиком 5 расстояний и центральной точкой, шага углового интервала 1,8 или 3,6 градуса. После ввода атрибутов объекта и режима измерений кнопкой управления 25 «ПУСК» устройство переводится в режим «Работа». В этом режиме с четвертого выхода микроконтроллера 22 на вход для внешнего запуска измерений датчика 5 расстояний поступает команда на выполнение измерения расстояния до поверхности штамба 1 саженца 2 (до первого измерительного пятна 21) и с некоторой временной задержкой - команда на выполнение преобразования электрического напряжения датчика 5 расстояний в числоимпульсный код с третьего выхода микроконтроллера 22 на вход запуска преобразователя 8 напряжения в код. Далее числоимпульсный код с выхода преобразователя 8, несущий информацию об измеренном расстоянии, поступает на третий вход микроконтроллера 22, где под управлением программы последнего он преобразуется в двоично-десятичный код, на основании которого рассчитывается расстояние от центральной точки до первой контрольной точки, как разность между расстоянием от датчика 5 расстояний до центральной точки и измеренным расстоянием от датчика 5 расстояний до первой контрольной точки. Полученное числовое значение расстояния от центральной точки до первой контрольной точки отображается на экране буквенно-цифрового ЖКИ 26 и через адаптер 27 передается в ПК 28 для вычисления координат первой контрольной точки. После окончания первого измерения с пятого выхода микроконтроллера 22 на вход драйвера 9 управления шаговым двигателем 4 поступает команда на поворот вала на один шаг в соответствии с выбранным значением углового интервала 1,8 или 3,6 градуса. Далее с четвертого выхода микроконтроллера 22 на вход для внешнего запуска измерений датчика 5 расстояний поступает команда на выполнение следующего измерения расстояния до поверхности штамба 1 саженца 2 (до следующего измерительного пятна 21), и описанный выше цикл повторяется до тех пор, пока количество циклов не будет равно 200 или 100 соответственно выбранным угловым интервалам 1,8 или 3,6 градуса, а на экране буквенно-цифрового ЖКИ 26 не появится сообщение об окончании измерений и вычислений исходных параметров, при этом также включается специальный световой или звуковой индикатор (не показаны). После нажатия кнопки управления 25 «СТОП» устройство переводится в режим «Обработка», и на основе полученных исходных параметров программой ПК 28 рассчитываются координаты контрольных точек и геометрические параметры поперечного сечения штамба 1 саженца 2: длина контура, площадь, индекс формы (отношение максимального и минимального ортогональных поперечных размеров).A device for determining the complex of geometric parameters of the cross section of the
Координаты контрольных точек рассчитываются следующим образом.The coordinates of the control points are calculated as follows.
Центральную точку принимают за начало прямоугольной системы координат, полученное числовое значение расстояния от центральной точки до первой контрольной точки откладывают от начала системы координат на оси абсцисс и координаты конца отрезка принимают за координаты первой контрольной точки, координаты остальных контрольных точек получают аналогично путем откладывания числовых значений расстояний от центральной точки до соответствующих контрольных точек на лучах, исходящих из начала координат под соответствующими углами относительно оси абсцисс, кратными выбранному шагу углового интервала 1,8 или 3,6 градуса. Длина контура 20 поперечного сечения определяется по формулам аналитической геометрии как сумма длин прямых линий между всеми соседними контрольными точками. Площадь поперечного сечения определяется как сумма всех элементарных площадей секторов круга, центральный угол которых равен выбранному шагу углового интервала 1,8 или 3,6 градуса, и радиусы R каждого из которых равны среднему арифметическому значению двух расстояний от центральной точки до каждой из двух соседних контрольных точек. Площадь сектора круга S вычисляется по известному геометрическому соотношению площади S и радиуса R сектора круга:The central point is taken as the beginning of a rectangular coordinate system, the numerical value of the distance from the central point to the first control point is postponed from the coordinate system on the abscissa axis and the coordinates of the end of the segment are taken as the coordinates of the first control point, the coordinates of the remaining control points are obtained similarly by deferring the numerical values of the distances from the center point to the corresponding control points on the rays emanating from the origin at the corresponding angles no abscissa multiples of the angular interval selected step 1.8 or 3.6 degrees. The length of the
S=πR2/N,S = πR 2 / N,
гдеWhere
S - площадь единичного сектора круга;S is the area of the unit sector of the circle;
π - число, равное 3,14;π is a number equal to 3.14;
R - радиус единичного сектора круга;R is the radius of the unit sector of the circle;
N - количество секторов в круге 200 или 100 при выбранном шаге углового интервала 1,8 или 3,6 градуса соответственно.N is the number of sectors in a circle of 200 or 100 with a selected step of the angular interval of 1.8 or 3.6 degrees, respectively.
Для вычисления индекса формы за максимальный размер принимается длина наибольшего отрезка из множества отрезков между всеми возможными парами контрольных точек, за минимальный - сумма максимального расстояния от этого наибольшего отрезка до контрольных точек, лежащих по одну сторону от него, и максимального расстояния от этого наибольшего отрезка до контрольных точек, лежащих по другую сторону от него.To calculate the shape index, the maximum size is the length of the largest segment from the set of segments between all possible pairs of control points, the minimum is the sum of the maximum distance from this largest segment to control points lying on one side of it and the maximum distance from this largest segment to control points lying on the other side of it.
Полученные геометрические параметры поперечного сечения штамба 1 саженца 2 с его атрибутами отображаются на экране персонального компьютера 28 и сохраняются в файле его памяти (например, жестком диске).The obtained geometric parameters of the cross section of the
Для осуществления изобретения могут быть использованы следующие компоненты:The following components can be used to carry out the invention:
датчик LS5 НПП «ПРИЗМА» [URL:http://www.prizmasensors.ru] - в качестве лазерного триангуляционного датчика 5 расстояний;LS5 sensor NPP PRIZMA [URL: http: //www.prizmasensors.ru] - as a
шаговый двигатель 4 PL42H34-D5 [URL:http://www.purelogic.ru];
драйвер 9 управления шаговым двигателем PLD230 [URL:http://www.purelogic.ru];driver 9 control the stepping motor PLD230 [URL: http: //www.purelogic.ru];
микросхема PIC16F876 [URL:http://www.rudatasheet.ru] - для микроконтроллера 22;PIC16F876 chip [URL: http: //www.rudatasheet.ru] - for
микросхема AD654 [URL:http://www.datasheet4u.com] - для преобразователя 8 сигнала напряжения датчика 5 расстояний в числоимпульсный код;microcircuit AD654 [URL: http: //www.datasheet4u.com] - for the
микросхема 74НС148 [URL:http://www.alldatasheet.com] - для шифратора 24;microcircuit 74НS148 [URL: http: //www.alldatasheet.com] - for the
микросхема FM24C64 [URL:http://www.alldatasheet.com] - для модуля памяти 23;FM24C64 chip [URL: http: //www.alldatasheet.com] - for
микросхема MAX232N [URL:http://www.alldatasheet.com] - для адаптера 27 подключения к ПК 28;microcircuit MAX232N [URL: http: //www.alldatasheet.com] - for
индикатор FECC1602D-FLYYBW-65SR [URL:http://www.di-em.ru] - для буквенно-цифрового ЖКИ 26.indicator FECC1602D-FLYYBW-65SR [URL: http: //www.di-em.ru] - for the
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016130511A RU2642481C1 (en) | 2016-07-25 | 2016-07-25 | Device for determining complex of geometric parameters of cross section of objects of quasi-cylindrical forms |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016130511A RU2642481C1 (en) | 2016-07-25 | 2016-07-25 | Device for determining complex of geometric parameters of cross section of objects of quasi-cylindrical forms |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2642481C1 true RU2642481C1 (en) | 2018-01-25 |
Family
ID=61023959
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016130511A RU2642481C1 (en) | 2016-07-25 | 2016-07-25 | Device for determining complex of geometric parameters of cross section of objects of quasi-cylindrical forms |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2642481C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4015366A (en) * | 1975-04-11 | 1977-04-05 | Advanced Decision Handling, Inc. | Highly automated agricultural production system |
US6404506B1 (en) * | 1998-03-09 | 2002-06-11 | The Regents Of The University Of California | Non-intrusive laser-based system for detecting objects moving across a planar surface |
RU2243503C2 (en) * | 2001-06-19 | 2004-12-27 | Галиулин Равиль Масгутович | Method and device for measuring geometric parameters objects with profiled surfaces |
RU2301968C1 (en) * | 2005-10-20 | 2007-06-27 | Государственное унитарное предприятие Нижегородское отделение-дочернее предприятие Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта Министерства путей сообщения Российской Федерации | Method of measuring part diameters |
RU2551264C2 (en) * | 2013-10-03 | 2015-05-20 | ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СИБИРСКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ АГРАРНЫХ ПРОБЛЕМ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК (ГНУ СибФТИ Россельхозакадемии) | Method of determination of geometrical parameters of body cross section and device for its implementation |
-
2016
- 2016-07-25 RU RU2016130511A patent/RU2642481C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4015366A (en) * | 1975-04-11 | 1977-04-05 | Advanced Decision Handling, Inc. | Highly automated agricultural production system |
US6404506B1 (en) * | 1998-03-09 | 2002-06-11 | The Regents Of The University Of California | Non-intrusive laser-based system for detecting objects moving across a planar surface |
RU2243503C2 (en) * | 2001-06-19 | 2004-12-27 | Галиулин Равиль Масгутович | Method and device for measuring geometric parameters objects with profiled surfaces |
RU2301968C1 (en) * | 2005-10-20 | 2007-06-27 | Государственное унитарное предприятие Нижегородское отделение-дочернее предприятие Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта Министерства путей сообщения Российской Федерации | Method of measuring part diameters |
RU2551264C2 (en) * | 2013-10-03 | 2015-05-20 | ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СИБИРСКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ АГРАРНЫХ ПРОБЛЕМ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК (ГНУ СибФТИ Россельхозакадемии) | Method of determination of geometrical parameters of body cross section and device for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107588742B (en) | A kind of cylindrical gear profile bias measurement method based on line-structured light | |
JP5425267B2 (en) | Coordinate measuring device | |
CN108050946A (en) | A kind of gear tooth thickness measuring method based on line-structured light | |
EP3346228B1 (en) | Shape measurement device | |
CN108317985A (en) | The measuring device and measurement method of high-precision industrial robot repetitive positioning accuracy | |
CN103217252A (en) | Movable container type high-precision micro-pressure detection device | |
CN103541725A (en) | Method for obtaining holding rate of horizontal well through interfacial level | |
CN106225879B (en) | High-precision non-contact transparent liquid level measuring device and measuring method | |
CN105115407A (en) | Portable multifunctional planeness detection device and application method therefor | |
RU2642481C1 (en) | Device for determining complex of geometric parameters of cross section of objects of quasi-cylindrical forms | |
CN107588737B (en) | A kind of roller gear circular pitch deviation measurement method based on line-structured light | |
CN108827190A (en) | High precision angle-measuring error detecting apparatus and its detection method based on double autocollimators | |
RU2551264C2 (en) | Method of determination of geometrical parameters of body cross section and device for its implementation | |
RU2645002C2 (en) | Method for determining complex of parameters of cross section of objects of quasi-cylindrical form | |
CN205642396U (en) | High accuracy level bar calibrating installation based on sine | |
RU2521220C2 (en) | Method to measure object linear displacement | |
CN103278107B (en) | The device and method of laser scanning grating compensating measure gear pattern | |
EP0414559A2 (en) | Optical angle measuring apparatus | |
CN107677259B (en) | A kind of measuring device and its measurement method of herbaceous community species distribution pattern | |
CN208269868U (en) | The measuring device of high-precision industrial robot repetitive positioning accuracy | |
CN103134453B (en) | Measuring head calibration method of thread combined function dimensional measurement instrument | |
CN202154681U (en) | Joint angle measuring device | |
CN108398090A (en) | Parallel institution formula coordinate measuring apparatus | |
CN202154678U (en) | Joint angle measuring device | |
CN106214153A (en) | A kind of infrared ray upper-arm circumference measuring instrument |