一种电动抱紧式树木年轮微损检测设备和方法技术

本发明专利技术公开了一种电动抱紧式树木年轮微损检测设备，涉及树木年轮检测技术领域，包括电动抱紧机构和微损检测主体机构，电动抱紧机构包括外壳，外壳上设置有抱紧电机，抱紧电机连接有双向丝杆，双向丝杆上锁合有左卡爪结构和右卡爪结构，左卡爪结构和右卡爪结构卡设在两条第一导轨之间，微损检测主体机构包括安装舱，安装舱内设置有推进电机和传动丝杆，传动丝杆上锁合有电机滑座，电机滑座顶部设置有旋转电机，旋转电机连接有光电编码器，旋转电机连接有微型钻针，微型钻针穿通多片U型支撑挡片，U型支撑挡片卡设在两条第二导轨之间；还公开了电动抱紧式树木年轮微损检测方法。本发明专利技术具有自动化程度高、检测精度高和稳定可靠的优点。点。点。

An electric holding type tree ring micro damage detection device and method

【技术实现步骤摘要】
一种电动抱紧式树木年轮微损检测设备和方法


[0001]本专利技术涉及树木年轮检测
，具体涉及一种电动抱紧式树木年轮微损检测设备和方法。

技术介绍

[0002]树木年轮是树干截面上的同心圆轮纹，是由于季节性气候变化导致形成的。春季和夏季树木生长的速度较快，对应生长出的年轮颜色较浅、密度较小，称为早材。秋季和冬季树木生长速度较慢，对应生长出的年轮颜色较深，密度较大，称为晚材。树木年轮检测不仅是获取树木年轮生长和树龄的主要途径，还是获取气候和环境变换信息的有效手段，广泛应用于林学、气候学、环境学等领域。
[0003]目前，以微损或无损手段进行树木年轮检测的现代技术逐渐推广。其中以微钻阻力法为代表的年轮检测技术具有检测精确度高，对树木损伤小的优点。基于微钻阻力法原理研制的年轮微损检测设备普遍采用手持的作业形式，作业人员通过设备上的握持手柄将年轮微损检测仪对准树木检测点，然后通过手柄上的按钮控制微型钻针钻入树木内部，当微型钻针从树木的另一侧钻出后完成年轮检测数据的采集，然后再通过人工控制手柄操作微型钻针从钻探路径上原路退出，完成整个检测过程。在整个检测过程中，需要作业人员始终手持设备并保持与树木被测部位固定，不发生位移。同时需要观察微型钻针是否从树干另一端钻出，即使通过控制手柄停止钻探并切换至钻针退出模式。该类设备虽然实现了树木年轮的微损检测，但在设备的自动化程度，使用效率方面仍然需要进一步提升。同时，现有的微钻阻力法设备普遍采用设置采样电阻，通过模拟/数字转换器实现对微型钻针阻力变化的检测。由于该种方法以模拟信号进行检测和传输，其信号质量差，存在高频噪声和线路串扰的问题，导致检测准确度低，仍需要对检测信号的获取方法进行改进，提升检测信号的质量。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种电动抱紧式树木年轮微损检测设备，提升检测过程的自动化程度，通过电动抱紧机构，实现无需手持作业的树木年轮微损检测。同时还提供一种电动抱紧式树木年轮微损检测方法，提高检测的准确度和信号质量。
[0005]一种电动抱紧式树木年轮微损检测设备，包括电动抱紧机构和微损检测主体机构；其中，所述电动抱紧机构包括外壳，所述外壳上设置有抱紧电机，所述抱紧电机连接有穿设在外壳内部双向丝杆，所述双向丝杆上制出两段旋向不同左螺纹和右螺纹，所述左螺纹上锁合有左卡爪结构，所述右螺纹上锁合有右卡爪结构，所述左卡爪结构和所述右卡爪结构卡设在两条固定在外壳内部的第一导轨之间，所述左卡爪结构和所述右卡爪结构之间形成有抱紧区域；所述微损检测主体机构包括固定在外壳上的安装舱，所述安装舱内设置有推进电机和连接推进电机的传动丝杆，所述传动丝杆上锁合有电机滑座，所述电机滑座顶部设置有旋转电机，所述旋转电机连接有光电编码器，所述旋转电机连接有微型钻针，所
述微型钻针穿通设置在安装舱内的多片U型支撑挡片，所述U型支撑挡片卡设在两条固定在安装舱内的第二导轨之间，所述微型钻针端部依次穿出安装舱和外壳并且延伸至抱紧区域中。整个检测设备中，主要包括电动抱紧机构和微损检测主体机构两部分；其中，电动抱紧机构中，抱紧电机带动双向丝杠旋转，左卡爪结构和右卡爪结构在螺纹副的作用下，实现趋近或分离并进行闭合或张开，也就是抱紧区域的扩大或缩小，当抱紧区域内部设置待检测树木时，左卡爪结构和右卡爪结构接触待检测树木即可开始启动微损检测主体机构，微损检测主体机构中，推进电机带动传动丝杠旋转，使得旋在其上的电机滑座向前运动，同时，电机滑座上固定的旋转电机启动后带动微型钻针高速旋转，在向前运动的同时逐渐旋转钻入树木内部，当微型钻针端部钻入树木内部时，微型钻针会交替接触到年轮早材和晚材，由于早晚材之间密度的差异，导致微型钻针所受到阻力也在交替变化，通过检测微型钻针所受阻力的变化，实现对树木年轮的检测。
[0006]优选地，还包括控制按钮板，所述控制按钮板包括电性连接抱紧电机的第一控制按钮、电性连接抱紧电机的第二控制按钮、电性连接微损检测主体机构的第三控制按钮以及第四控制按钮；其中，所述第一控制按钮用于在按下后控制抱紧电机正转，以使左卡爪结构和右卡爪结构相互靠近；所述第二控制按钮用于在按下后控制抱紧电机反转，以使左卡爪结构和右卡爪结构相互远离；所述第三控制按钮用于在按下后控制微损检测主体机构开始工作；所述第四控制按钮用于在按下后急停电动抱紧机构和微损检测主体机构。
[0007]优选地，左卡爪结构包括锁合在左螺纹上的左滑动基座和固定在左滑动基座上的左抱爪，所述左滑动基座卡设在两条第一导轨之间；所述右卡爪结构包括锁合在右螺纹上的右滑动基座和固定在右滑动基座上的右抱爪，所述右滑动基座卡设在两条第一导轨之间。双向丝杆转动后，在左螺纹的旋转作用下，以及两条导轨的限位下，左滑动基座开始发生平移，带动左抱爪开始移动，同样的，在右螺纹的旋转作用下，以及两条导轨的限位下，右滑动基座开始发生平移，带动右抱爪开始移动，以使左抱爪和右抱爪之间的抱紧区域开始扩大或缩小。
[0008]优选地，外壳由设置在后侧的底壳、设置在前侧的上盖、设置在左侧的电机盖板和设置在右侧的侧盖组成。外壳上的底壳开设有圆形开孔用于微型钻针的伸出。
[0009]优选地，右卡爪结构上端固定有光电开关触发片，所述底壳上端设置有两个槽型光电开关。在电动抱紧机构底壳上固定有两个槽型光电开关，当左抱爪和右抱爪张开到最大开度或闭合到最小间距时，槽型光电开关触发片会触发光电开关触发片，使得抱紧电机停止运动。
[0010]优选地，安装舱由设置在左侧、底面和右侧的金属外壳、设置在前侧的前端盖以及设置在后侧的后端盖组成；所述前端盖连接固定所述外壳，所述微型钻针穿出所述前端盖。通过金属外壳保护安装舱内部部件不受到外界环境的影响。
[0011]优选地，抱紧电机与双向丝杆之间设置有联轴器。联轴器用来带动双向丝杆转动。
[0012]优选地，微型钻针与旋转电机之间设置有钻针夹。钻针夹保证微型钻针在旋转过程中的可靠固定。
[0013]一种电动抱紧式树木年轮微损检测方法，包括：S1：将被测树干置于左抱爪和右抱爪之间，按下第一控制按钮，左抱爪和右抱爪逐渐趋近闭合，当左抱爪和右抱爪接触树木后松开第一控制按钮；S2：按下第三控制按钮，微损检测主体机构进入钻探检测状态，推进电
机缓慢前进，推动高速旋转的微型钻针进行钻探检测，通过数字型微损阻力检测方法获取检测阻力数据，再将获取的检测阻力数据通过蓝牙无线传输的方式发送至客户端软件进行实时显示；S3：当微型钻针从树干另一端钻出后，获取的检测阻力数据显著降低，此时完成检测数据的发送并反转推进电机和旋转电机的转向，使得微型钻针从被测树木中按原路退出；S4：当微型钻针从树木中退出后，微损检测主体机构停止工作，按下第三控制按钮使得左抱爪和右抱爪远离张开，取下电动抱紧机构，完成单次检测。
[0014]优选地，数字型微损阻力检测方法包括：S01：通过编码器获取旋转电机的转速；S02：根据当前转速与目标转速计算出转速误差；S03：将转速误差通过PID闭环控制算法计算获取PWM开通时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动抱紧式树木年轮微损检测设备，其特征在于，包括电动抱紧机构和微损检测主体机构；其中，所述电动抱紧机构包括外壳，所述外壳上设置有抱紧电机，所述抱紧电机连接有穿设在外壳内部双向丝杆，所述双向丝杆上制出两段旋向不同左螺纹和右螺纹，所述左螺纹上锁合有左卡爪结构，所述右螺纹上锁合有右卡爪结构，所述左卡爪结构和所述右卡爪结构卡设在两条固定在外壳内部的第一导轨之间，所述左卡爪结构和所述右卡爪结构之间形成有抱紧区域；所述微损检测主体机构包括固定在外壳上的安装舱，所述安装舱内设置有推进电机和连接推进电机的传动丝杆，所述传动丝杆上锁合有电机滑座，所述电机滑座顶部设置有旋转电机，所述旋转电机连接有光电编码器，所述旋转电机连接有微型钻针，所述微型钻针穿通设置在安装舱内的多片U型支撑挡片，所述U型支撑挡片卡设在两条固定在安装舱内的第二导轨之间，所述微型钻针端部依次穿出安装舱和外壳并且延伸至抱紧区域中。2.根据权利要求1所述的电动抱紧式树木年轮微损检测设备，其特征在于，还包括控制按钮板，所述控制按钮板包括电性连接抱紧电机的第一控制按钮、电性连接抱紧电机的第二控制按钮、电性连接微损检测主体机构的第三控制按钮以及第四控制按钮；其中，所述第一控制按钮用于在按下后控制抱紧电机正转，以使左卡爪结构和右卡爪结构相互靠近；所述第二控制按钮用于在按下后控制抱紧电机反转，以使左卡爪结构和右卡爪结构相互远离；所述第三控制按钮用于在按下后控制微损检测主体机构开始工作；所述第四控制按钮用于在按下后急停电动抱紧机构和微损检测主体机构。3.根据权利要求2所述的电动抱紧式树木年轮微损检测设备，其特征在于，所述左卡爪结构包括锁合在左螺纹上的左滑动基座和固定在左滑动基座上的左抱爪，所述左滑动基座卡设在两条第一导轨之间；所述右卡爪结构包括锁合在右螺纹上的右滑动基座和固定在右滑动基座上的右抱爪，所述右滑动基座卡设在两条第一导轨之间。4.根据权利要求1所述的电动抱紧式树木年轮微损检测设备，其特征在于，所述外壳由设置在后侧的底壳、设置在前侧的上盖、设...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑一力，胡雪杨，刘卫平，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：