一种基于图像分析的树木年轮辅助磨削设备制造技术

本发明专利技术涉及树木年轮样本处理技术领域，尤其涉及一种基于图像分析的树木年轮辅助磨削设备，包括图像采集装置，磨削控制器，测距装置、检测装置控制器、工位切换装置，图像分析模块，自动化控制模块，自动化控制模块包括与检测装置控制器连接的用以控制检测装置控制器进行轨迹移动的第一控制单元，以及与磨削控制器连接的用以控制磨削控制器完成年轮样本观测面磨削的第二控制单元；本发明专利技术的自动化控制模块根据图像分析模块建立的树木年轮观测面图像的三维坐标系确定磨削轨迹坐标，并根据该轨迹坐标分步骤完成对年轮样本观测面的抛平、抛光工序的自动化作业，从而实现了年轮样本观测面观测前进行磨削处理的流程自动化。测面观测前进行磨削处理的流程自动化。测面观测前进行磨削处理的流程自动化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像分析的树木年轮辅助磨削设备


[0001]本专利技术涉及树木年轮样本处理
，尤其涉及一种基于图像分析的树木年轮辅助磨削设备。

技术介绍

[0002]树木年轮忠实记录了树木生长区域的自然历史，获取完整清晰年轮对树木年轮学研究极为重要，同一气候区内同树种的不同个体，在同一时期内有相似的年轮宽窄规律，获取待测树木的年轮宽度特征，因此每一个树木年轮样本又显的无比珍贵，然而在树木年轮样本采集过程中，不同质量的年轮样本严重影响树木年轮的观测效果，常见的方法为通过人工抛平抛光去除树木年轮观测面的影响观测效果的部分，然而抛平抛光的过程力道的掌握会对树木年轮样本进行不同程度的损坏，甚至造成损毁的严重后果。
[0003]中国专利公开号：CN114677365A，公开了一种高精度的树木年轮分析方法及系统，包括：搭建树木年轮图像采集装置，获取具有重叠区域的清晰年轮图像集；对年轮图像集精确拼接，得到高分辨率的完整年轮图像；基于优化的Canny边缘检测方法提取完整年轮图像的年轮边缘；由髓心引出线段与年轮边缘相交，通过亚像素级角点检测获取交点位置，分析树木年轮径向宽度特征；根据年轮径向宽度特征，得到年轮宽度指数序列，与现有年轮年表比对，确定树木年轮的生长年份。虽然该方法通过软件算法弥补硬件设备的不足，提高了年轮测量精度，为树木年轮分析及古建筑木构件、古代木制品等的年代测定提供技术支持，但是图像识别实现的年轮观测精度的提升，仍然要建立在树木年轮观测面的清晰度和光滑度的基础上。
[0004]由此可见，所述一种高精度的树木年轮分析方法及系统，存在以下问题：
[0005]通过软件算法的方式弥补树木年轮观测面不清晰问题的本质是要提高树木年轮样本观测面的上机观测质量，而该软件系统虽然提高了年轮测量的精确度，但是树木年轮样本观测面的粗糙度和清晰度仍然是影响系统判断年轮测量的精确度的重要因素。

技术实现思路

[0006]为此，本专利技术提供一种基于图像分析的树木年轮辅助磨削设备，用以克服现有技术中树木年轮观测面粗糙、不清晰导致影响观测准确率的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供一种基于图像分析的树木年轮辅助磨削设备，包括；
[0008]支架，其包括底座、设置在底座上的支撑杆和设置在支撑杆上远离底座位置且与底座平行的第一上板和第二上板；
[0009]图像采集装置，用以采集年轮样本观测面图像；
[0010]测距装置，用以获取年轮样本观测面距该测距装置的距离；
[0011]检测装置控制器，其设置在所述支架的第一上板，用以驱动图像采集装置和测距装置以预定的轨迹进行树木年轮观测面的检测；
[0012]磨削装置，其包括第一连接杆、安装在第一连接杆上的抛光头、第二连接杆和安装
在第二连接杆上的抛平头；
[0013]磨削控制器，其设置在所述支架的第二上板，用以控制磨削装置的抛平头和抛光头分别完成抛平作业和抛光作业；
[0014]打磨剂用量控制器，其设置在第二上板的顶端，打磨剂的出料端与抛光头连接，用以控制打磨剂的使用量；
[0015]样本处理工作台，其包括样本托板和设置在样本托板上的样本固定夹，用以放置并固定树木年轮样本；
[0016]工位切换装置，其设置在所述底座上，该工位切换装置包括设置在底座上的轨道驱动机构，该轨道驱动机构连接样本处理工作台，用以为样本处理工作台提供使图像采集装置采集年轮样本观测面图像的第一工位，以及用以为样本处理工作台提供使磨削装置进行抛平或抛光的第二工位，其中第一工位位于第一上板的下方，第二工位位于第二上板的下方；
[0017]图像分析模块，其与图像采集装置连接，图像分析模块用以对年轮样本观测面图像进行分析；
[0018]自动化控制模块，其与图像分析模块连接，所述自动化控制模块包括与所述检测装置控制器连接的用以控制检测装置控制器进行轨迹移动的第一控制单元，以及与所述磨削控制器连接的用以控制磨削控制器完成年轮样本观测面磨削的第二控制单元；
[0019]在对年轮样本观测面进行磨削处理时，所述图像分析模块以树木年轮观测面的中心点作为坐标原点，构建树木年轮观测面图像的三维坐标系，并通过该三维坐标系确定树木年轮观测面图像的磨削轨迹坐标Qai(xi，yi，z i)，在确定树木年轮观测面图的磨削轨迹坐标后，所述自动化控制模块控制磨削控制器分步骤完成对年轮样本观测面的抛平、抛光工序的自动化作业，设定i＝1～n。
[0020]进一步地，所述图像分析模块还连接有图像识别模块，图像识别模块包括用以识别年轮样本对应树木种类的种类识别单元，以及与种类识别单元连接的用以存储不同树木种类的年轮样本模板的模板存储单元；
[0021]所述图像分析单元在确定已获取完整的年轮样本观测面图像后，所述图像识别模块通过年轮样本观测面图像识别树木的种类，在进行树木种类识别时，所述种类识别单元将年轮样本观测面图像与所述模板存储单元存储的年轮样本模板数据进行对比，并根据图像相似度Sq确定识别到的树木种类Pj，设定j＝1～m，m为符合图像相似度的树木种类数量。
[0022]进一步地，所述自动化控制模块还包括与所述第二控制单元连接的用以存储各树木种类的年轮样本观测面的磨削参数的参数存储单元，所述参数存储单元中存储各树木种类的抛平头最大震动频次、抛平处理时长、抛光头最大转速、抛光处理时长以及打磨剂使用系数，所述第一控制单元在确定完成对树木种类识别后，根据识别到的树木种类数量确定是否人工确认，所述第二控制单元在确定完成数据种类识别时，根据识别到的树木种类确定年轮样本磨削参数，
[0023]若m＝1，所述第二控制单元通过参数存储单元获取对应树木种类为P1的年轮观测面磨削时的各磨削参数，各磨削参数包括抛平头最大震动频次VAmax、抛平处理时长VAt、抛光头最大转速VBmax、抛光处理时长VBt和打磨剂使用系数α，并根据所述抛平头最大震动频次和抛光头最大转速分别设置初始抛平头震动频次为VA和初始抛光头转速为VB，设定
[0024]若m≥1，所述第二控制单元将识别到的多个树木种类交由操作人员进行确认。
[0025]进一步地，所述自动化控制模块还包括与所述第二控制单元连接的用于输入参数信息的数据输入单元，在操作人员进行确认时，
[0026]若操作人员确定所有树木种类均不是种类识别单元识别的年轮样本的树木种类，所述第二控制单元通过所述数据输入单元获取操作人员输入的树木种类，并通过参数存储单元获取对应树木种类的磨削参数；
[0027]若操作人员选取其中一个树木种类Pj作为确定的树木种类，所述第二控制单元通过参数存储单元获取对应树木种类为Pj的磨削参数。
[0028]进一步地，所述第二控制单元在对年轮样本观测面进行磨削前，所述第二控制单元通过所述图像分析模块获取年轮样本的面积S，并通过年轮样本的面积计算打磨剂的使用量As，设定As＝Ps
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α，所述第二控制单元以VB作为抛光头的转速，以As作为打磨剂的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像分析的树木年轮辅助磨削设备，其特征在于，包括；支架，其包括底座、设置在底座上的支撑杆和设置在支撑杆上远离底座位置且与底座平行的第一上板和第二上板；图像采集装置，用以采集年轮样本观测面图像；测距装置，用以获取年轮样本观测面距该测距装置的距离；检测装置控制器，其设置在所述支架的第一上板，用以驱动图像采集装置和测距装置以预定的轨迹进行树木年轮观测面的检测；磨削装置，其包括第一连接杆、安装在第一连接杆上的抛光头、第二连接杆和安装在第二连接杆上的抛平头；磨削控制器，其设置在所述支架的第二上板，用以控制磨削装置的抛平头和抛光头分别完成抛平作业和抛光作业；打磨剂用量控制器，其设置在第二上板的顶端，打磨剂的出料端与抛光头连接，用以控制打磨剂的使用量；样本处理工作台，其包括样本托板和设置在样本托板上的样本固定夹，用以放置并固定树木年轮样本；工位切换装置，其设置在所述底座上，该工位切换装置包括设置在底座上的轨道驱动机构，该轨道驱动机构连接样本处理工作台，用以为样本处理工作台提供使图像采集装置采集年轮样本观测面图像的第一工位，以及用以为样本处理工作台提供使磨削装置进行抛平或抛光的第二工位，其中第一工位位于第一上板的下方，第二工位位于第二上板的下方；图像分析模块，其与图像采集装置连接，图像分析模块用以对年轮样本观测面图像进行分析；自动化控制模块，其与图像分析模块连接，所述自动化控制模块包括与所述检测装置控制器连接的用以控制检测装置控制器进行轨迹移动的第一控制单元，以及与所述磨削控制器连接的用以控制磨削控制器完成年轮样本观测面磨削的第二控制单元；在对年轮样本观测面进行磨削处理时，所述图像分析模块以树木年轮观测面的中心点作为坐标原点，构建树木年轮观测面图像的三维坐标系，并通过该三维坐标系确定树木年轮观测面图像的磨削轨迹坐标Qai(xi，yi，zi)，在确定树木年轮观测面图的磨削轨迹坐标后，所述自动化控制模块控制磨削控制器分步骤完成对年轮样本观测面的抛平、抛光工序的自动化作业，设定i＝1～n。2.根据权利要求1所述的基于图像分析的树木年轮辅助磨削设备，其特征在于，所述图像分析模块还连接有图像识别模块，图像识别模块包括用以识别年轮样本对应树木种类的种类识别单元，以及与种类识别单元连接的用以存储不同树木种类的年轮样本模板的模板存储单元；所述图像分析单元在确定已获取完整的年轮样本观测面图像后，所述图像识别模块通过年轮样本观测面图像识别树木的种类，在进行树木种类识别时，所述种类识别单元将年轮样本观测面图像与所述模板存储单元存储的年轮样本模板进行对比，并根据图像相似度Sq确定识别到的树木种类Pj，设定j＝1～m，m为符合图像相似度的树木种类数量。3.根据权利要求2所述的基于图像分析的树木年轮辅助磨削设备，其特征在于，所述自动化控制模块还包括与所述第二控制单元连接的用以存储各树木种类的年轮样本观测面
的磨削参数的参数存储单元，所述参数存储单元中存储各树木种类的抛平头最大震动频次、抛平处理时长、抛光头最大转速、抛光处理时长以及打磨剂使用系数，所述第一控制单元在确定完成对树木种类识别后，根据识别到的树木种类数量确定是否人工确认，所述第二控制单元在确定完成数据种类识别时，根据识别到的树木种类确定年轮样本磨削参数，若m＝1，所述第二控制单元通过参数存储单元获取对应树木种类为P1的年轮观测面磨削时的各磨削参数，各磨削参数包括抛平头最大震动频次VAmax、抛平处理时长VAt、抛光头最大转速VBmax、抛光处理时长VBt和打磨剂使用系数α，并根据所述抛平头最大震动频次和抛光头最大转速分别设置初始抛平头震动频次为VA和初始抛光头转速为VB，设定若m＞1，所述第二控制单元将识别到的各树木种类交由操作人员进行确认。4.根据权利要求3所述的基于图像分析的树木年轮辅助磨削设备，其特征在于，所述自动化控制模块还包括与所述第二控制单元连接的用于输入参数信息的数据输入单元，在操作人员进行确认时，若操作人员确定所有树木种类均不是种类识别单元识别的年轮样本的树木种类，所述第二控制单元通过所述数据输入单元获取操作人员输入的树木种类，并通过参数存储单元获取对应树木种类的磨削参数；若操作人员选取其中一个树木种类Pj作为确定的树木种类，所述第二控制单元通过参数存储单元获取对应树木种类为Pj的磨削参数。5.根据权利要求4所述的基于图像分析的树木年轮辅助磨削设备，其特征在于，所述第二控制单元在对年轮样本观测面进行磨削前，所述第二控制单元通过所述图像分析模块获取年轮样本的面积S，并通过年轮样本的面积计算打磨剂的使用量As，设定As＝Ps
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α，所述第二控制单元以VB作为抛光头的转速，以As作为打磨剂的使用量，以VBt作为加打磨剂抛光时长，以Qai(xi...

【专利技术属性】
技术研发人员：高润梅，宁鹏，高旭珍，杨晓虎，党裳霓，王冉，张斌，张敏，
申请(专利权)人：山西省中条山国有林管理局中村林场，
类型：发明
国别省市：