【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及樹(shù)木胸徑快速測(cè)量，尤其涉及一種樹(shù)木胸徑快速測(cè)量裝置和方法。
技術(shù)介紹
1、樹(shù)木胸徑快速測(cè)量在林業(yè)中有著關(guān)鍵作用。能夠快速準(zhǔn)確地獲取大量樹(shù)木胸徑數(shù)據(jù)，為森林資源清查提供基礎(chǔ)信息。通過(guò)對(duì)不同區(qū)域樹(shù)木胸徑的測(cè)量，可以了解森林的樹(shù)種組成、林木生長(zhǎng)狀況以及森林的結(jié)構(gòu)特征等，進(jìn)而評(píng)估森林資源的數(shù)量和質(zhì)量。有助于確定森林的木材蓄積量，根據(jù)胸徑數(shù)據(jù)和相應(yīng)的材積公式，可以估算出樹(shù)木的材積。對(duì)于森林的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)至關(guān)重要。通過(guò)定期測(cè)量樹(shù)木胸徑，可以監(jiān)測(cè)樹(shù)木的生長(zhǎng)速度和健康狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)異常的樹(shù)木，以便采取相應(yīng)的撫育措施，如施肥、修剪或病蟲(chóng)害防治等。
2、長(zhǎng)期以來(lái)，林業(yè)工作者主要使用卡尺、卷尺等簡(jiǎn)單工具進(jìn)行樹(shù)木胸徑測(cè)量。這些方法不僅操作繁瑣，而且測(cè)量精度容易受到人為因素的影響。在大規(guī)模的森林資源調(diào)查中，傳統(tǒng)方法效率低下，難以滿足快速獲取大量數(shù)據(jù)的需求。而快速測(cè)量裝置和方法的應(yīng)用，可以大大縮短測(cè)量時(shí)間，提高工作效率，使林業(yè)工作者能夠在有限的時(shí)間內(nèi)完成更多的測(cè)量任務(wù)。隨著科技的不斷進(jìn)步，電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和信息技術(shù)在林業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸拓展。電子測(cè)量?jī)x器的出現(xiàn)，為樹(shù)木胸徑的快速測(cè)量提供了可能。例如，激光測(cè)距儀、電子卡尺等設(shè)備的應(yīng)用，提高了測(cè)量的精度和速度。同時(shí)，無(wú)線通信技術(shù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，使得測(cè)量數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)傳輸和存儲(chǔ)，方便后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和管理，目前使用新興技術(shù)進(jìn)行樹(shù)木胸徑快速測(cè)量主要采用激光掃描儀，需要對(duì)樹(shù)木進(jìn)行3d掃描，建立三維模型，配合后期內(nèi)業(yè)處理得到數(shù)據(jù)，此方法仍需要進(jìn)行后期人員處理，且需要進(jìn)行三維建模，因此需要
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，研制一種樹(shù)木胸徑快速測(cè)量裝置和方法，可以通過(guò)激光測(cè)距儀一次掃描即可獲得胸徑數(shù)據(jù)，且不需要進(jìn)行三維建模和后期數(shù)據(jù)處理，提高了測(cè)量效率和便捷性。
2、本專利技術(shù)解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案為：一種樹(shù)木胸徑快速測(cè)量裝置，包括三腳架、調(diào)平機(jī)構(gòu)、第一激光測(cè)距儀和控制器，所述三腳架底部鉸接有底座，所述三腳架頂部設(shè)置有基座，所述調(diào)平機(jī)構(gòu)上設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)，所述控制器連接在轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)上，所述第一激光測(cè)距儀可拆卸連接在控制器上，所述控制器上連接有水平儀，所述轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)由動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)，所述第一激光測(cè)距儀和動(dòng)力裝置均與控制器電連接。
3、作為優(yōu)選，所述基座遠(yuǎn)離調(diào)平機(jī)構(gòu)的一側(cè)連接有第二激光測(cè)距儀，所述基座上設(shè)置有顯示器，所述第二激光測(cè)距儀和顯示器電連接。
4、作為優(yōu)選，所述調(diào)平機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)座、調(diào)節(jié)螺母和螺栓，所述螺栓螺紋傳動(dòng)連接在基座上，所述螺栓在基座上圓形陣列設(shè)置，所述調(diào)節(jié)螺母一端與螺栓連接，一端與調(diào)節(jié)座轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
5、作為優(yōu)選，所述動(dòng)力裝置為伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)通過(guò)法蘭連接在調(diào)節(jié)座上，所述轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)與伺服電機(jī)的輸出端連接。
6、作為優(yōu)選，所述三腳架的支腿為伸縮桿，所述伸縮桿上設(shè)置有限位螺栓。
7、一種樹(shù)木胸徑快速測(cè)量方法，使用所述的一種樹(shù)木胸徑快速測(cè)量方法對(duì)樹(shù)木胸徑進(jìn)行快速測(cè)量，包括以下步驟：
8、步驟1：打開(kāi)三腳架，支撐穩(wěn)定，進(jìn)行初步調(diào)平；
9、步驟2：打開(kāi)第二激光測(cè)距儀，顯示器根據(jù)第二激光測(cè)距儀測(cè)得的高度數(shù)據(jù)，加第一激光測(cè)距儀與第二激光測(cè)距儀的垂直距離，顯示第一激光測(cè)距儀的高度，根據(jù)顯示器上顯示的高度將第一激光測(cè)距儀調(diào)整到1.3m；
10、步驟3：操作調(diào)平機(jī)構(gòu)，配合水準(zhǔn)儀將控制器和第一激光測(cè)試儀調(diào)整至水平；
11、步驟4：?jiǎn)?dòng)第一激光測(cè)距儀，選擇初始方向，并將方向數(shù)據(jù)輸入控制器，同時(shí)控制器記錄第一激光測(cè)距儀初始點(diǎn)位數(shù)據(jù)，初始點(diǎn)位作為平面位置坐標(biāo)原點(diǎn)，初始方向作為y軸，水平方向上與初始方向垂直的方向作為x軸；
12、步驟5：控制器控制伺服電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，激光測(cè)距儀開(kāi)始掃描附近樹(shù)木，掃描過(guò)程中會(huì)記錄三個(gè)數(shù)據(jù)，即激光接觸樹(shù)木時(shí)第一激光測(cè)距儀到樹(shù)木的距離數(shù)據(jù)d1、第一激光測(cè)距儀到樹(shù)木距離的最小值d2和激光離開(kāi)樹(shù)木時(shí)第一激光測(cè)距儀到樹(shù)木的距離數(shù)據(jù)d3，同時(shí)記錄d2的方向數(shù)據(jù)；
13、步驟6：根據(jù)d2和d2與初始方向的夾角α，計(jì)算該樹(shù)木的平面位置坐標(biāo)并記錄在控制器中；
14、步驟7：根據(jù)d1、d2和d3計(jì)算得出樹(shù)木胸徑r，并將胸徑信息同步到平面位置坐標(biāo)中該樹(shù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。
15、所述步驟3中的調(diào)平操作為旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺母，觀察水平儀的氣泡，直至調(diào)整到氣泡位于水平儀正中間。
16、所述步驟5中記錄的三個(gè)數(shù)據(jù)，根據(jù)樹(shù)木胸徑范圍，在控制器中輸入一個(gè)閾值，處于閾值范圍內(nèi)的三個(gè)數(shù)據(jù)能夠被記錄，在閾值之外的數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)清除。
17、所述步驟6中計(jì)算平面坐標(biāo)的方法為，根據(jù)d2和夾角α，得到平面位置坐標(biāo)（x，y）=（d2*sinα，d2*cosα），所述夾角α是指從初始方向開(kāi)始，在平面位置坐標(biāo)系中沿著同一方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)所形成的夾角。
18、所述步驟7中胸徑r的計(jì)算方法為r=（d12+d32-2d22）/2d2。
19、
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
中提供的效果僅僅是實(shí)施例的效果，而不是專利技術(shù)所有的全部效果，上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：
20、1.三腳架的設(shè)計(jì)便于快速展開(kāi)和支撐穩(wěn)定，三腳架的支腿為伸縮桿，并設(shè)置有限位螺栓，能夠根據(jù)不同的測(cè)量環(huán)境和需求，快速調(diào)整三腳架的高度，適應(yīng)各種地形和測(cè)量條件，提高了裝置的靈活性和適應(yīng)性，通過(guò)初步調(diào)平結(jié)合調(diào)平機(jī)構(gòu)及水平儀，能夠在短時(shí)間內(nèi)將測(cè)量裝置調(diào)整至水平狀態(tài)，大大減少了測(cè)量前的準(zhǔn)備時(shí)間；第二激光測(cè)距儀與顯示器的配合，能夠快速準(zhǔn)確地確定第一激光測(cè)距儀的高度，無(wú)需額外的測(cè)量工具和復(fù)雜的計(jì)算，進(jìn)一步提高了測(cè)量裝置的定位速度；
21、2.伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)，使得第一激光測(cè)距儀能夠快速掃描附近樹(shù)木，在短時(shí)間內(nèi)記錄大量樹(shù)木的數(shù)據(jù)。并且通過(guò)控制器設(shè)置閾值，能夠自動(dòng)篩選有效數(shù)據(jù)，快速清除無(wú)效數(shù)據(jù)，極大地提高了數(shù)據(jù)采集的效率；控制器能夠自動(dòng)根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，如快速計(jì)算樹(shù)木的平面位置坐標(biāo)和胸徑，無(wú)需人工進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算過(guò)程，大大縮短了從數(shù)據(jù)采集到得出結(jié)果的時(shí)間；
22、3.對(duì)于樹(shù)木胸徑的計(jì)算，采用特定的公式r=（d12+d32-2d22）/2d2，該公式基于激光測(cè)距儀采集到的多個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，能過(guò)在兩個(gè)方向分別得到兩個(gè)半徑信息，這樣求得的胸徑更加準(zhǔn)確，誤差小；
23、4.對(duì)于樹(shù)木平面位置坐標(biāo)的計(jì)算，根據(jù)和夾角，采用（x，y）=（d2*sinα，d2*cosα）的公式，能夠準(zhǔn)確地確定樹(shù)木在平面位置坐標(biāo)系中的位置，對(duì)于胸徑不符合要求的樹(shù)木，能夠快速進(jìn)行定位，提高了林業(yè)調(diào)查效率；
24、5.本專利技術(shù)采用控制器能夠自動(dòng)記錄測(cè)量過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)，包括激光測(cè)距儀到樹(shù)木的距離數(shù)據(jù)、方向數(shù)據(jù)、平面位置坐標(biāo)等，并且可以將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器中，方便后續(xù)的數(shù)據(jù)查詢和分析；數(shù)據(jù)的自動(dòng)記錄和存儲(chǔ)功能，避免了人工記錄數(shù)據(jù)的繁瑣和錯(cuò)誤，提高了數(shù)據(jù)的可靠性和可追溯性。
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1.一種樹(shù)木胸徑快速測(cè)量裝置，其特征在于：包括三腳架（1）、調(diào)平機(jī)構(gòu)、第一激光測(cè)距儀（3）和控制器（33），所述三腳架（1）底部鉸接有底座（101），所述三腳架（1）頂部設(shè)置有基座（102），所述調(diào)平機(jī)構(gòu)上設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)，所述控制器（33）連接在轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)上，所述第一激光測(cè)距儀（3）可拆卸連接在控制器（33）上，所述控制器（33）上連接有水平儀（32），所述轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)由動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)，所述第一激光測(cè)距儀（3）和動(dòng)力裝置均與控制器（33）電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種樹(shù)木胸徑快速測(cè)量裝置，其特征在于，所述基座（102）遠(yuǎn)離調(diào)平機(jī)構(gòu)的一側(cè)連接有第二激光測(cè)距儀（4），所述基座（102）上設(shè)置有顯示器（41），所述第二激光測(cè)距儀（4）和顯示器（41）電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種樹(shù)木胸徑快速測(cè)量裝置，其特征在于，所述調(diào)平機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)座（2）、調(diào)節(jié)螺母（21）和螺栓（22），所述螺栓（22）螺紋傳動(dòng)連接在基座（102）上，所述螺栓（22）在基座（102）上圓形陣列設(shè)置，所述調(diào)節(jié)螺母（21）一端與螺栓（22）連接，一端與調(diào)節(jié)座（2）轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
4.根據(jù)
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種樹(shù)木胸徑快速測(cè)量裝置，其特征在于，所述三腳架（1）的支腿為伸縮桿，所述伸縮桿上設(shè)置有限位螺栓（103）。
6.一種樹(shù)木胸徑快速測(cè)量方法，其特征在于：使用權(quán)利要求4所述的一種樹(shù)木胸徑快速測(cè)量方法對(duì)樹(shù)木胸徑進(jìn)行快速測(cè)量，包括以下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的樹(shù)木胸徑快速測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟3中的調(diào)平操作為旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺母（21），觀察水平儀（32）的氣泡，直至調(diào)整到氣泡位于水平儀（32）正中間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的樹(shù)木胸徑快速測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟5中記錄的三個(gè)數(shù)據(jù)，根據(jù)樹(shù)木胸徑范圍，在控制器（33）中輸入一個(gè)閾值，處于閾值范圍內(nèi)的三個(gè)數(shù)據(jù)能夠被記錄，在閾值之外的數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)清除。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的樹(shù)木胸徑快速測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟6中計(jì)算平面坐標(biāo)的方法為，根據(jù)d2和夾角α，得到平面位置坐標(biāo)（x，y）=（d2*sinα，d2*cosα），所述夾角α是指從初始方向開(kāi)始，在平面位置坐標(biāo)系中沿著同一方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)所形成的夾角。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的樹(shù)木胸徑快速測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟7中胸徑R的計(jì)算方法為R=（d12+d32-2d22）/2d2。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種樹(shù)木胸徑快速測(cè)量裝置，其特征在于：包括三腳架（1）、調(diào)平機(jī)構(gòu)、第一激光測(cè)距儀（3）和控制器（33），所述三腳架（1）底部鉸接有底座（101），所述三腳架（1）頂部設(shè)置有基座（102），所述調(diào)平機(jī)構(gòu)上設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)，所述控制器（33）連接在轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)上，所述第一激光測(cè)距儀（3）可拆卸連接在控制器（33）上，所述控制器（33）上連接有水平儀（32），所述轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)由動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)，所述第一激光測(cè)距儀（3）和動(dòng)力裝置均與控制器（33）電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種樹(shù)木胸徑快速測(cè)量裝置，其特征在于，所述基座（102）遠(yuǎn)離調(diào)平機(jī)構(gòu)的一側(cè)連接有第二激光測(cè)距儀（4），所述基座（102）上設(shè)置有顯示器（41），所述第二激光測(cè)距儀（4）和顯示器（41）電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種樹(shù)木胸徑快速測(cè)量裝置，其特征在于，所述調(diào)平機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)座（2）、調(diào)節(jié)螺母（21）和螺栓（22），所述螺栓（22）螺紋傳動(dòng)連接在基座（102）上，所述螺栓（22）在基座（102）上圓形陣列設(shè)置，所述調(diào)節(jié)螺母（21）一端與螺栓（22）連接，一端與調(diào)節(jié)座（2）轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種樹(shù)木胸徑快速測(cè)量裝置，其特征在于，所述動(dòng)力裝置為伺服電機(jī)（31），所述伺服電機(jī)（31）通過(guò)法蘭連接在調(diào)節(jié)座（2）上，所述轉(zhuǎn)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：喬繼鳳，馬翔宇，劉文文，李夢(mèng)林，周雨，劉澤元，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：山東翔林規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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