一种基于激光测距传感器的树干轮廓测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于激光测距传感器的树干轮廓测量方法，其特征在于：包括以下步骤：首先在树干轮廓周围建立一个等边三角形ΔABC，树干轮廓位于该等边三角形ΔABC内，设该等边三角形ΔABC的边长为L；通过所述等边三角形ΔABC的三条中线将树干轮廓分成三段弧线，三段弧线分别表示为A'B'、B'C'和C'A'；建立直角坐标系xOy，分别测量A'B'段轮廓、B'C'段轮廓和C'A'段轮廓在该直角坐标系xOy中的坐标；将测量得到的树干轮廓上各点坐标值传送至PC机，PC机采用画图软件得到该树干轮廓图像；通过本发明专利技术提出的树干轮廓测量系统以及树干轮廓测量方法，可以准确有效地测量树干轮廓，树干轮廓得到准确地估算；测量效率高、测量效果佳。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于树干轮廓测量
，具体是涉及一种基于激光测距传感器的树干轮廓测量方法。
技术介绍
木材声学断层成像技术使得林业生产研究人员可以在不破坏木材结构的前提下准确获取木材内部的各种信息，从而对活立木、原木的内部力学性能分布和腐朽程度进行准确有效的评估。目前，木材声学断层成像技术已经获得了广泛的关注，并成功应用于木材内部缺陷检测、原木锯切决策、名木古树保护等领域。在利用声波传播速度构建木材断层图像的时候，准确获取树干的横截面形状非常重要，虽然目前已经有各种不同的木材声学断层成像方法，也取得了较好的应用效果。但是在这些方法中，都假设树干的横截面为圆形。事实上，树木生长过程非常复杂，受周围的环境、光照、气候等因素影响较大，所以很多树干都不是圆形的，特别是名木古树，导致生成的木材声学断层图像与实际情况有较大的偏差。准确测量树干的轮廓，有助于提高木材声学断层成像的精度，对木材无损检测技术的发展、名木古树以及木质古建筑的保护都具有非常重要的意义。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于激光测距传感器的树干轮廓测量方法，该方法可以准确有效地测量树干轮廓，树干轮廓得到准确地估算。技术方案：为实现上述目的，本专利技术的一种基于激光测距传感器的树干轮廓测量方法，包括以下步骤：S1首先在树干轮廓周围建立一个等边三角形ΔABC，树干轮廓位于该等边三角形ΔABC内，设该等边三角形ΔABC的边长为L；S2通过所述等边三角形ΔABC的三条中线将树干轮廓分成三段弧线，三段弧线分别表示为A'B'、B'C'和C'A'，进入S3；S3建立直角坐标系xOy，分别测量A'B'段轮廓、B'C'段轮廓和C'A'段轮廓在该直角坐标系xOy中的坐标，进入S4；S4将测量得到的树干轮廓上各点坐标传送至PC机，PC机采用画图软件得到该树干轮廓。进一步地，所述步骤S3包括以下步骤：S31将三段弧线A'B'、B'C'、C'A'中任意一段弧线对应的等边三角形ΔABC的边作为x轴，以该边的一个顶点作垂直于x轴的y轴，设该顶点为点O，得到直角坐标系xOy，设A'B'段轮廓对应的等边三角形ΔABC的边为AB，B'C'段轮廓对应的等边三角形ΔABC的边为BC，C'A'段轮廓对应的等边三角形ΔABC的边为CA，设A'B'段轮廓对应的边AB为x轴，以点A作垂直于x轴的y轴，设点A为点O，得到直角坐标系xOy；S32测量A'B'段轮廓上任意一点D'在所述直角坐标系xOy中的坐标(xD',yD')：利用步进电机驱动激光测距传感器从A点运动至点D'在x轴上的投影点D点，利用固定在步进电机上的光电编码器以及该步进电机的步距角计算得到A点与D点之间的距离AD，则xD'＝AD；利用激光测距传感器测量得到D点与D'点之间的距离DD'，则yD'＝DD'；则确定D'在直角坐标系xOy中的坐标(xD',yD')满足公式(1)：激光测距传感器在步进电机的作用下从A'B'段轮廓上点A'扫描至点B'，从而测量得到A'B'段轮廓上任意一点D'在所述直角坐标系xOy中的坐标(xD',yD')；S33测量B'C'段轮廓上任意一点E'在所述直角坐标系xOy中的坐标(xE',yE')：以B'C'段轮廓对应的等边三角形ΔABC的边BC为x'轴，以点B作垂直于x'轴的y'轴，得到直角坐标系x'By'；首先测量B'C'段轮廓上任意一点E'在直角坐标系x'By'中的坐标(x'E',y'E')：利用步进电机驱动激光测距传感器从B点运动至点E'在x'轴上的投影点E点，利用固定在步进电机上的光电编码器以及该步进电机的步距角计算得到B点与E点之间的距离BE，则x'E'＝BE；利用激光测距传感器测量得到E点与E'点之间的距离EE'，则y'E'＝EE'；则确定B'C'段轮廓上任意一点E'在直角坐标系x'By'中的坐标(x'E',y'E')满足公式(2)：根据公式(3)换算得到B'C'段轮廓上任意一点E'在所述直角坐标系xOy中的坐标(xE',yE')：激光测距传感器在步进电机的作用下从B'C'段轮廓上点B'扫描至点C'，并计算得到B'C'段轮廓上任意一点E'在所述直角坐标系xOy中的坐标(xE',yE')；S34测量C'A'段轮廓上任意一点F'在所述直角坐标系xOy中的坐标(xF',yF')：以C'A'段轮廓对应的等边三角形ΔABC的边CA为m'轴，以点C作垂直于m'轴的n'轴，得到直角坐标系m'En'；首先测量C'A'段轮廓上任意一点F'在直角坐标系m'En'中的坐标(m'E',n'E')：利用步进电机驱动激光测距传感器从C点运动至点F'在m'轴上的投影点F点，利用固定在步进电机上的光电编码器以及该步进电机的步距角计算得到C点与F点之间的距离CF，则m'E'＝CF；利用激光测距传感器测量得到F'点与F点之间的距离FF'，则n'E'＝FF'；则确定C'A'段轮廓上任意一点F'在直角坐标系m'En'中的坐标(m'E',n'E')满足公式(4)：根据公式(5)换算得到C'A'段轮廓上任意一点F'在所述直角坐标系xOy中的坐标(xF',yF')：激光测距传感器在步进电机的作用下从C'A'段轮廓上点C'扫描至点A'，并计算得到C'A'段轮廓上任意一点F'在直角坐标系xOy中的坐标(xF',yF')。有益效果：本专利技术与现有技术比较，具有的优点是：通过本专利技术提出的树干轮廓测量系统以及树干轮廓测量方法，可以准确有效地测量树干轮廓，树干轮廓得到准确地估算；测量效率高、测量效果佳。附图说明图1是测量树干轮廓需要建立的直角坐标系xOy。图2是测量B'C'段轮廓需要建立的两个辅助坐标系的示意图。图3是测量C'A'段轮廓需要建立的两个辅助坐标系的示意图。图4是树干轮廓测量系统示意图。图5是控制系统结构框图。图6是控制系统主程序流程图。图7是距离测量子程序流程图。图8是实施例一中的样本实物图。图9是实施例一的树干轮廓测量结果。图10是实施例二中的样本实物图。图11是实施例二的树干轮廓测量结果。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。本专利技术提出一种基于激光测距传感器的树干轮廓测量方法，该思想是在树干轮廓周围建立一个直角坐标系，如果能求出树干轮廓上各点在该直角坐标系中的坐标值，就可以很容易画出该树干轮廓图像。为了实现这一目的，现在树干轮廓周围建立一个等边三角形ΔABC，设该等边三角形ΔABC的边长为L，树干轮廓正好均匀位于该等边三角形ΔABC内，借助于该等边三角形ΔABC的三条中线将树干轮廓分成三段弧线，三段弧线分别表示为A'B'、B'C'和C'A'，然后通过建立直角坐标系xOy，主要是将三段弧线A'B'、B'C'、C'A'中任意一段弧线对应的等边三角形ΔABC的边作为x轴，以该边的一个顶点作垂直于x轴的y轴，设该顶点为点O，得到直角坐标系xOy，分别测量A'B'段轮廓、B'C'段轮廓和C'A'段轮廓在该直角坐标系xOy中的坐标，最后将测量得到的树干轮廓上各点坐标值传送至PC机，PC机采用画图软件得到该树干轮廓图像；参照图1，设A'B'段轮廓对应的等边三角形ΔABC的边为AB，B'C'段轮廓对应的等边三角形ΔABC的边为BC，C'A'段轮廓对应的等边三角形ΔABC的边为CA，设A'B'段轮廓对应的边本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光测距传感器的树干轮廓测量方法，其特征在于：包括以下步骤：S1首先在树干轮廓周围建立一个等边三角形ΔABC，树干轮廓位于该等边三角形ΔABC内，设该等边三角形ΔABC的边长为L；S2通过所述等边三角形ΔABC的三条中线将树干轮廓分成三段弧线，三段弧线分别表示为A'B'、B'C'和C'A'，进入S3；S3建立直角坐标系xOy，分别测量A'B'段轮廓、B'C'段轮廓和C'A'段轮廓在该直角坐标系xOy中的坐标，进入S4；S4将测量得到的树干轮廓上各点坐标值传送至PC机，PC机采用画图软件得到该树干轮廓图像。

【技术特征摘要】
1.一种基于激光测距传感器的树干轮廓测量方法，其特征在于：包括以下步骤：S1首先在树干轮廓周围建立一个等边三角形ΔABC，树干轮廓位于该等边三角形ΔABC内，设该等边三角形ΔABC的边长为L；S2通过所述等边三角形ΔABC的三条中线将树干轮廓分成三段弧线，三段弧线分别表示为A'B'、B'C'和C'A'，进入S3；S3建立直角坐标系xOy，分别测量A'B'段轮廓、B'C'段轮廓和C'A'段轮廓在该直角坐标系xOy中的坐标，进入S4；S4将测量得到的树干轮廓上各点坐标值传送至PC机，PC机采用画图软件得到该树干轮廓图像。2.根据权利要求1所述的基于激光测距传感器的树干轮廓测量方法，其特征在于：所述步骤S3包括以下步骤：S31将三段弧线A'B'、B'C'、C'A'中任意一段弧线对应的等边三角形ΔABC的边作为x轴，以该边的一个顶点作垂直于x轴的y轴，设该顶点为点O，得到直角坐标系xOy，设A'B'段轮廓对应的等边三角形ΔABC的边为AB，B'C'段轮廓对应的等边三角形ΔABC的边为BC，C'A'段轮廓对应的等边三角形ΔABC的边为CA，设A'B'段轮廓对应的边AB为x轴，以点A作垂直于x轴的y轴，设点A为点O，得到直角坐标系xOy；S32测量A'B'段轮廓上任意一点D'在所述直角坐标系xOy中的坐标(xD',yD')：利用步进电机驱动激光测距传感器从A点运动至点D'在x轴上的投影点D点，利用固定在步进电机上的光电编码器以及该步进电机的步距角计算得到A点与D点之间的距离AD，则xD'＝AD；利用激光测距传感器测量得到D点与D'点之间的距离DD'，则yD'＝DD'；则确定D'在直角坐标系xOy中的坐标(xD',yD')满足公式(1)：激光测距传感器在步进电机的作用下从A'B'段轮廓上点A'扫描至点B'，从而测量得到A'B'段轮廓上任意一点D'在所述直角坐标系xOy中的坐标(xD',yD')；S33测量上任意一点E'在所述直角坐标系xOy中的坐标(xE',yE')：以B'C'段轮廓对...

【专利技术属性】
技术研发人员：方益明，王泽润，冯海林，李剑，李光辉，
申请(专利权)人：浙江农林大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33