一种树木微钻仪及树木年轮微损检测系统和方法技术方案

技术编号:23443990 阅读:18 留言:0更新日期:2020-02-28 18:43
本发明专利技术公开一种树木微钻仪及树木年轮微损检测系统和方法,其中,所述微钻仪包括:钻探单元和推进单元;所述钻探单元用于对检测树木进行微孔钻探;所述推进单元与所述钻探单元连接,所述推进单元用于提供推力给所述钻探单元,以使所述钻探单元对所述检测树木进行微孔钻探。本发明专利技术微钻仪成本低,设备便携、操作简单,同时对所述检测树木没有损害。

A tree micro drill and tree ring micro damage detection system and method

【技术实现步骤摘要】
一种树木微钻仪及树木年轮微损检测系统和方法
本专利技术涉及树木年轮检测
,特别是涉及一种树木微钻仪微钻仪及树木年轮微损检测方法。
技术介绍
我国人均林业资源占有量较少,木材利用率相对较低,为了更加合理的利用林业资源,需要深度了解生长状况,其中树木内部检测和年轮分析是一种非常有效的方法。它可以对活立木进行生长监测,对古树名木进行树龄的判别,对木制文物的进行鉴定,以及实现树木生长环境气候重建。目前对树木或木材进行内部检测和年轮分析,普遍采用传统的截取圆盘法和生长锥钻取木芯法对树木或木材进行采样,其主要缺点在于会对树木或木材造成较大损伤。常用的现代检测方法可以分为两类,以计算机断层扫描法和超声波法为代表的一类检测方法,实现了无损检测,但设备成本较高,同时存在辐射危害。而以应力波检测和振动检测为代表的另一类检测方法,其检测分辨率较低,难以实现树木年轮的精确识别。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种成本低、精准度高、操作简单、对检测树木无伤的一种树木微钻仪及树木年轮微损检测系统和方法。为实现上述目的,本专利技术提供了一种树木微钻仪,所述微钻仪包括:钻探单元和推进单元;所述钻探单元用于对检测树木进行微孔钻探;所述推进单元与所述钻探单元连接,所述推进单元用于提供推力给所述钻探单元,以使所述钻探单元对所述检测树木进行微孔钻探;所述钻探单元包括:第一电机、行星齿轮减速器、联轴器和钻针;所述第一电机与所述行星齿轮减速器的输入轴连接,所述行星齿轮减速器的输出轴通过所述联轴器和所述钻针的一端连接;所述推进单元包括:第二电机、滑动基座、电机座、传动丝杠、主导轨、后端盖和前端盖;所述电机座设置于所述滑动基座上,且所述第一电机设置在所述电机座上,所述滑动基座与所述传动丝杠的一端螺纹连接且位于所述主导轨上,所述传动丝杠的一端延伸至所述第二电机并与所述第二电机的输出轴连接,所述传动丝杠的另一端为平滑曲面,所述传动丝杠的另一端位于所述前端盖上的定位孔内,所述主导轨从所述后端盖延伸至所述前端盖,所述钻针的另一端延伸出所述前端盖,所述第二电机与所述后端盖连接且设置在所述主导轨上靠近所述后端盖的一端。优选地,所述钻探单元还包括:直线导轨、针头铜套和钻针夹;所述直线导轨固定设置在所述后端盖和所述前端盖之间,且与所述第一电机连接;所述行星齿轮减速器的输出轴依次通过所述联轴器和所述钻针夹与所述钻针的一端连接;所述钻头铜套固定设置在所述前端盖相对第一电机的另一侧,所述钻头铜套的位置与所述钻针的另一端延伸出所述前端盖的位置对应设置。优选地,所述滑动基座包括:第一滑动体、第二滑动体、第一定位轴套和第二定位轴套;所述第一定位轴套和所述第二定位轴套平行设置在所述第一滑动体和所述第二滑动体之间,所述电机座分别与所述第一滑动体和所述第二滑动体连接。优选地,所述钻针的长度为500mm,所述钻针的的针身的直径为1.5mm,所述钻针的针头为带尖端的扁平型。本专利技术还提供一种树木年轮微损检测系统,所述检测系统包括:所述微钻仪,用于根据所述推进单元提供的推力推进所述钻探单元对所述检测树木进行微孔钻探;采集单元,用于采集钻针穿过所述检测树木过程中第一电机的电流变化,得到第一电流信号;处理单元,用于对所述第一电流信号进行转换滤波处理,得到第二电流信号;计算单元,用于对所述第二电流信号进行计算分析得到所述检测树木年轮。本专利技术还提供一种树木年轮微损检测方法,所述方法包括:步骤S1,获取所述钻针穿过所述检测树木过程中所述第一电机的电流变化,得到第一电流信号;步骤S2,对所述第一电流信号进行转换滤波处理,得到第二电流信号;步骤S3,对所述第二电流信号进行计算分析得到所述检测树木年轮。优选地,所述步骤2包括:步骤S21,对所述第一电流信号进行模数转换处理,得到第一子信号;步骤S22,对所述第一子信号进行滤波处理,得到第二子信号;步骤S23,对所述第二子信号进行数模转处理,得到所述第二电流信号。优选地,所述步骤S22具体为:通过FIR滤波器对所述第一子信号进行滤波处理,得到所述第二子信号。优选地,所述步骤S3具体为:根据所述第二电流信号绘制波形图;根据所述波形图确定波峰或波谷的数量;根据所述波峰或波谷的数量确定所述检测树木年轮。优选地,所述根据所述波峰或波谷的数量确定所述检测树木年轮,具体公式为:式中,Y为所述检测树木年轮的轮数,N为波峰或波谷的数量。根据本专利技术提供的具体实施例,本专利技术公开了以下技术效果:本专利技术钻探单元作为对检测树木进行微孔钻探的执行机构,推进单元提供相应的推力给钻探单元以使钻探单元对检测树木进行微孔钻探,具有结构简单、成本低、易操作、对检测树木无损等优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术树木微钻仪的结构图;图2为本专利技术树木微钻仪的钻针的形状图;图3为本专利技术树木微钻仪的部分结构放大图;图4为本专利技术树木年轮微损检测方法流程图;图5为本专利技术滤波处理流程图;图6为本专利技术树木年轮微损检测系统结构示意图。其中:1-光电旋转编码器,2-第一电机,3-行星齿轮减速器,4-联轴器,5-钻针夹,6-钻针,7-直线导轨,8-后端盖,9-第二电机,10-第一滑动体,11-第一定位轴套,12-第二定位轴套,13-电机座,14-第二滑动基座,15-控制手柄,16-传动丝杠,17-前端盖,18-开关按键,19-主导轨,20-固定架,21-针头铜套。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种高精度、成本低、设备便携、操作简单、对检测数目无损的一种树木微钻仪及树木年轮微损检测系统和方法。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示,本专利技术树木微钻仪,包括:钻探单元和推进单元。其中,所述钻探单元用于对检测树木进行微孔钻探。所述推进单元与所述钻探单元连接,所述推进单元用于提供推力给所述钻探单元,以使所述钻探单元对所述检测树木进行微孔钻探。具体地,所述钻探单元包括:第一电机2、行星齿轮减速器、联轴器4和钻针6。本实施例中,所述钻针6的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种树木微钻仪,其特征在于,所述微钻仪包括:钻探单元和推进单元;/n所述钻探单元用于对检测树木进行微孔钻探;/n所述推进单元与所述钻探单元连接,所述推进单元用于提供推力给所述钻探单元,以使所述钻探单元对所述检测树木进行微孔钻探;/n所述钻探单元包括:第一电机、行星齿轮减速器、联轴器和钻针;/n所述第一电机与所述行星齿轮减速器的输入轴连接,所述行星齿轮减速器的输出轴通过所述联轴器和所述钻针的一端连接;/n所述推进单元包括:第二电机、滑动基座、电机座、传动丝杠、主导轨、后端盖和前端盖;/n所述电机座设置于所述滑动基座上,且所述第一电机设置在所述电机座上,所述滑动基座与所述传动丝杠的一端螺纹连接且位于所述主导轨上,所述传动丝杠的一端延伸至所述第二电机并与所述第二电机的输出轴连接,所述传动丝杠的另一端为平滑曲面,所述传动丝杠的另一端位于所述前端盖上的定位孔内,所述主导轨从所述后端盖延伸至所述前端盖,所述钻针的另一端延伸出所述前端盖,所述第二电机与所述后端盖连接且设置在所述主导轨上靠近所述后端盖的一端。/n

【技术特征摘要】
1.一种树木微钻仪,其特征在于,所述微钻仪包括:钻探单元和推进单元;
所述钻探单元用于对检测树木进行微孔钻探;
所述推进单元与所述钻探单元连接,所述推进单元用于提供推力给所述钻探单元,以使所述钻探单元对所述检测树木进行微孔钻探;
所述钻探单元包括:第一电机、行星齿轮减速器、联轴器和钻针;
所述第一电机与所述行星齿轮减速器的输入轴连接,所述行星齿轮减速器的输出轴通过所述联轴器和所述钻针的一端连接;
所述推进单元包括:第二电机、滑动基座、电机座、传动丝杠、主导轨、后端盖和前端盖;
所述电机座设置于所述滑动基座上,且所述第一电机设置在所述电机座上,所述滑动基座与所述传动丝杠的一端螺纹连接且位于所述主导轨上,所述传动丝杠的一端延伸至所述第二电机并与所述第二电机的输出轴连接,所述传动丝杠的另一端为平滑曲面,所述传动丝杠的另一端位于所述前端盖上的定位孔内,所述主导轨从所述后端盖延伸至所述前端盖,所述钻针的另一端延伸出所述前端盖,所述第二电机与所述后端盖连接且设置在所述主导轨上靠近所述后端盖的一端。


2.根据权利要求1所述的一种树木微钻仪,其特征在于,所述钻探单元还包括:直线导轨、针头铜套和钻针夹;
所述直线导轨固定设置在所述后端盖和所述前端盖之间,且与所述第一电机连接;
所述行星齿轮减速器的输出轴依次通过所述联轴器和所述钻针夹与所述钻针的一端连接;
所述钻头铜套固定设置在所述前端盖相对第一电机的另一侧,所述钻头铜套的位置与所述钻针的另一端延伸出所述前端盖的位置对应设置。


3.根据权利要求1所述的一种树木微钻仪,其特征在于,所述滑动基座包括:第一滑动体、第二滑动体、第一定位轴套和第二定位轴套;
所述第一定位轴套和所述第二定位轴套平行设置在所述第一滑动体和所述第二滑动体之间,所述电机座分别与所述第一滑动体和所述第二滑动体连接。


4.根据权利要求1所述的一种树木微钻仪,其特征在于,所述钻针的长度为500mm,所述钻针的的针身的直径为1.5mm,所述钻针的针...

【专利技术属性】
技术研发人员:卢军郑一力姚建峰潘虹胡雪杨
申请(专利权)人:中国林业科学研究院资源信息研究所北京林业大学
类型:发明
国别省市:北京;11

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