一种树径测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种树径测量装置，包括壳体、拉线以及设置所述壳体内的线轮、第一齿轮、第二齿轮和编码器，拉线绕设在线轮上，线轮与第一齿轮相连并同轴设置，第一齿轮与第二齿轮啮合，第二齿轮的转轴与编码器的转轴相连，壳体设有拉线出口，拉线经拉线出口由壳体内拉出至壳体外，拉动拉线带动线轮和第一齿轮沿固定的转轴转动，线轮设有用于将拉线拉紧的收紧机构。本实用新型专利技术用于长周期树径测量，应用过程中，本实用新型专利技术安装固定在待测的树木的树干上，将拉线经拉线出口壳体内拉出至壳体外绕过树干后将拉线拉出的一端进行固定，然后使用收紧机构将拉线收紧。本实用新型专利技术安装使用方便、设备寿命长、成本低、监测过程无需进行调整。监测过程无需进行调整。监测过程无需进行调整。

【技术实现步骤摘要】
一种树径测量装置


[0001]本技术属于物联网测量器械和仪器领域，具体涉及一种树径测量装置。

技术介绍

[0002]树木直径是重要的基本测树因子。目前获取树木直径测量的常规方法是采用围尺绕测或是卡尺测量，新方法研究主要集中于使用位移、超声波、激光、图像识别等树径测量装置和测量方法，将树径生长的模拟信号转换为数字信号，通过单片机或计算机进行计算、存储，实现树木直径生长的实时监测。
[0003]目前市场较为成熟的产品是德国Ecomatik公司设计和生产的DC2植物测径仪，同其原理类似的专利有《一种树径生长量的自动测量装置》(专利公开号： CN102426005A)和《一种树径自动测量装置》(专利公开号：CN102494602A)，均是将树径对拉线的压力转换为直线位移进行测量。陈金星等将拉线树径测量装置接入带USB接口的单片机，类似专利《活立木树木直径生长量实时自动测量的方法及装置》(专利公开号：CN101226054A)，读取绕树径后树径测量装置输出数据测量树径实时生长。
[0004]但是上述技术存在如下缺陷：一是难以长期监测，由于直线或拉伸树径测量装置均是通过位移带动增量编码器输出的脉冲数量来测算距离，均需在连续供电的情况下才能实现不间断测量，一旦断电需要重新拉伸后才能获得测量值，故设备功耗较高，难以实现长期监测。二是测量过程需不断调试，由于直线位移树径测量装置量程仅为5
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7cm，对于速生树种年年生长量即可达到10cm，需要不断重新布设调整，无法实现长周期固定树径测量。三是使用不便寿命低，测量传感器和单片机通过简单连接后使用，设备体积较大，没有进行密封，在森林潮湿恶劣环境中寿命极低，故上述技术和设备难以大规模应用和推广。
[0005]综上所述，亟需提供一种安装使用方便、设备寿命长、成本低、监测过程无需进行调整的树径测量装置。

技术实现思路

[0006]本技术的目的是提供一种安装使用方便、设备寿命长、成本低、监测过程无需进行调整的树径测量装置。
[0007]上述目的是通过如下技术方案实现：一种树径测量装置，包括壳体、拉线以及设置所述壳体内的线轮、第一齿轮、第二齿轮和编码器，所述拉线绕设在所述线轮上，所述线轮与所述第一齿轮相连并同轴设置，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，所述第二齿轮的转轴与所述编码器的转轴相连，所述壳体设有拉线出口，所述拉线经所述拉线出口由所述壳体内拉出至所述壳体外，拉动所述拉线带动所述线轮和第一齿轮沿固定的转轴转动，所述线轮设有用于将所述拉线拉紧的收紧机构。
[0008]本技术用于长周期树径测量，应用过程中，本技术安装固定在待测的树木的树干上，将拉线经拉线出口壳体内拉出至壳体外，绕过树干后将拉线拉出的一端进行固定，然后使用收紧机构将拉线收紧，保证测量的准确性，树木生长过程，树径逐渐变大，拉
线从线轮上拉出，带动线轮转动，当拉线带动线轮转动的同时第一齿轮同步转动，进而带动第二齿轮转动，进而驱动编码器转轴转动，通过检测编码器旋转的角度，从而可计算出拉线拉出的长度，进一步通过几何关系可测量出树径。
[0009]进一步的技术方案是，所述收紧机构包括发条弹簧，所述线轮与所述第一齿轮通过连接轴连接成整体结构，所述线轮与所述第一齿轮可沿所述连接轴转动，所述线轮设有安装凹槽，所述连接轴设有中轴缝，所述发条弹簧一端切入所述中轴缝中，另一端固定于所述线轮的发条安装凹槽中。如此设置，优选，所述连接轴为内六角螺轴，所述六角螺轴设有内六角螺帽，通过旋转内六角螺帽进而旋紧发条弹簧，带动线轮运动将拉线拉紧。具体，第一齿轮通过螺丝穿过第一齿轮的螺丝孔与线轮固定连接，内六角螺轴穿过第一齿轮和线轮固定于壳体的凹槽中。
[0010]进一步的技术方案是，所述壳体设有用于固定拉线的拉线固定件，所述拉线固定件设有拉线固定口。如此，拉出拉线绕过树干后将拉线拉出的一端穿过拉线固定口通过拉线固定件扣紧行固定，防止拉线受力缩回。
[0011]进一步的技术方案是，所述树径测量装置还包括电路板和电源，所述电路板上设有微控制单元、编码器接口和电源处理接入口，所述编码器和电源分别通过编码器接口和电源处理接入口与电路板相连，所述编码器将其测量数据传输至微控制单元，所述微控制单元用于测量数据的计算、存储和控制。
[0012]优选，电路板为PCB电路板，PCB电路板上还包括WIFI/蓝牙/LORA等无线通信接口、调试接口、唤醒按钮开关和指示灯，其中微控制单元内含内存、计数器、A/D转换等，完成树径测量装置数据测量的计算、存储和控制；编码器接口计入编码器测量结果，计入微型控制单元；WIFI/蓝牙/LORA等无线通信接口将微控制单元计算结果或传入控制信息进行交换；电源为锂亚电池，锂亚电池通过电源处理为微控制单元等提供电源；调试接口用于开发、测试或现场问题处理使用；唤醒按钮开关用于将设备唤醒，并立即执行进入工作状态；指示灯用于标识树径测量装置处于工作状态还是睡眠状态，其中指示灯亮，表示树径测量装置处于工作状态，指示灯灭，表示树径测量装置处于睡眠状态。按钮开关固定在壳体的下端内侧，连接PCB电路板，控制电源启动和电路唤醒。
[0013]进一步的技术方案是，所述编码器包括电位器、电压采集电路和模数转换器，所述第二齿轮的转轴与所述电位器的转轴相连，所述电压采集电路的输入端与所述电位器的输出端电连，所述电压采集电路输出端通过所述模数转换器与微处理单元电连。如此，第二齿轮转动带动电位器的转轴转动产生电压信号，电压采集电路用于将电位器的电阻阻值变化转化为电平信号，所述模数转换器用于将所述电压信号转化为所述微处理单元的输入信号并输入至所述微控制单元的I/O模块。
[0014]编码器使用单圈绝对值编码器，通过使用成熟的单圈绝对编码器过零处理算法，在软件设计中模拟实现多圈绝对值编码。由于采用绝对值编码器方式就可以采用“固定时间唤醒工作，其余时间休眠”的工作模式，加之工作状态数据采集时间仅仅需1秒钟左右，故能实现低功耗的长期监测。由于使用拉线方式，测量范围与拉线长度相关，拉线的长度可以达到3
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5m，完全满足树径测量需要。
[0015]进一步的技术方案是，所述电位器包括360度可调电阻。本技术中电位器使用360度电阻，通过测量电阻值能准确的算出实际旋转的角度，从而计算出拉线拉出的长度，
故可以采用固定时间唤醒工作，其余时间休眠的工作模式，并且处于工作状态数据采集仅仅需1秒钟左右，故能实现低功耗的长期监测。由于使用拉线方式，测量范围与拉线长度相关，拉线的长度可以达到3
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5m，完全满足树径测量需要。
[0016]进一步的技术方案是，所述壳体内设有用于将所述壳体内的电子设备与外界环境进行隔离的橡胶隔膜。制备过程中可橡胶隔膜完全密闭紧贴壳体内壁，如此保证隔离效果。
[0017]进一步的技术方案是，所述壳体内设有支撑架，所述支撑架与所述壳体固定连接，所述第二齿轮固定在所述支撑架上，所述编码器固定在所述支撑架的下方，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种树径测量装置，其特征在于，包括壳体、拉线以及设置所述壳体内的线轮、第一齿轮、第二齿轮和编码器，所述拉线绕设在所述线轮上，所述线轮与所述第一齿轮相连并同轴设置，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，所述第二齿轮的转轴与所述编码器的转轴相连，所述壳体设有拉线出口，所述拉线经所述拉线出口由所述壳体内拉出至所述壳体外，拉动所述拉线带动所述线轮和第一齿轮沿固定的转轴转动，所述线轮设有用于将所述拉线拉紧的收紧机构。2.根据权利要求1所述的树径测量装置，其特征在于，所述收紧机构包括发条弹簧，所述线轮与所述第一齿轮通过连接轴连接成整体结构，所述线轮与所述第一齿轮可沿所述连接轴转动，所述线轮设有安装凹槽，所述连接轴设有中轴缝，所述发条弹簧一端切入所述中轴缝中，另一端固定于所述线轮的发条安装凹槽中。3.根据权利要求1所述的树径测量装置，其特征在于，所述壳体设有用于固定拉线的拉线固定件，所述拉线固定件设有拉线固定口。4.根据权利要求1～3任意一项所述的树径测量装置，其特征在于，所述树径测量装置还包括电路板和电源，所述电路板上设有微控制单元、编码器接口和电源处理接入口，所述编码器和电源分别通过编码器接口和电源处理接入口与电路板相连，所述编码器将其测量数据传输至微控制单元，所述微...

【专利技术属性】
技术研发人员：高飞，李娜娜，
申请(专利权)人：四川省林业和草原调查规划院四川省林业和草原生态环境监测中心，
类型：新型
国别省市：