專(zhuān)利名稱(chēng)：一種木料密度快速測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種木料密度快速測(cè)量系統(tǒng)，具體說(shuō)是一種涉及了激光測(cè)距，電 子秤，嵌入式以及通訊技術(shù)的木料密度測(cè)量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近幾年，隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在中國(guó)的興起，用來(lái)制作風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的輕木夾層 材料的需求量也在日益增加。除此之外，輕木夾層材料也是許多復(fù)合材料的必須物品，目前 生產(chǎn)輕木夾層材料的原料多是從國(guó)外進(jìn)口來(lái)的規(guī)則木料，多為長(zhǎng)方體，但是木料的密度卻 是參差不齊，許多木料的密度都不能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)輕木夾層材料，因此每當(dāng)進(jìn)來(lái)一批木料時(shí)， 都需要對(duì)每根木料的密度進(jìn)行測(cè)量，并加以篩選。目前市場(chǎng)上的密度儀多為測(cè)量一些化學(xué)物品的密度而量身訂做的，根本無(wú)法去測(cè) 量木料的密度，然而現(xiàn)有的幾種木料密度的測(cè)量?jī)x，也多為實(shí)驗(yàn)室用品，需要使用木料的切 片，而且測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)，并會(huì)對(duì)其特性造成破壞，如需要浸泡或添加化學(xué)物質(zhì)，不能繼續(xù)使 用。所以這種測(cè)量方式完全不能應(yīng)用于工廠(chǎng)中去測(cè)量木料密度，因?yàn)楣S(chǎng)必須保證木料的 完整性，還有測(cè)量的速度，以及簡(jiǎn)易的操作。所以現(xiàn)在生產(chǎn)這種輕木夾層材料的廠(chǎng)家都需要 大量的人手，進(jìn)行手工測(cè)量木料的長(zhǎng)寬高，以及質(zhì)量，每根木料大約需要5個(gè)人共同工作才 能完成，而且人工測(cè)量的速度比較緩慢，因此這樣不僅增加了生產(chǎn)商的開(kāi)發(fā)成本，同時(shí)也很 難提升自身的生產(chǎn)速度，嚴(yán)重制約了我國(guó)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的生產(chǎn)速度，以及一些復(fù)合材料 的生產(chǎn)速度。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種方便、快捷的木料密 度測(cè)量?jī)x。本實(shí)用新型的一種木料密度快速測(cè)量?jī)x，所述測(cè)量?jī)x包括體積測(cè)量模塊、質(zhì)量測(cè) 量模塊、中央處理模塊、顯示器與輸入模塊四個(gè)部分；所述體積測(cè)量模塊與中央處理模塊電性連接，采集木料的長(zhǎng)、寬、高信號(hào)，將信號(hào) 輸入中央處理模塊；質(zhì)量測(cè)量模塊與中央處理模塊電性連接，采集木料的質(zhì)量信號(hào)，將信號(hào)輸入中央 處理模塊；中央處理模塊分別與體積測(cè)量模塊、質(zhì)量測(cè)量模塊和顯示器與輸入模塊電性連 接，將體積測(cè)量模塊和質(zhì)量測(cè)量模塊輸入的信號(hào)進(jìn)行處理計(jì)算，得到所測(cè)木料密度，并將數(shù) 據(jù)輸出到顯示器與輸入模塊；顯示器與輸入模塊與中央處理模塊電性連接，對(duì)中央處理模塊輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯 示，同時(shí)可對(duì)中央處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交換。在本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述體積測(cè)量模塊包括三個(gè)非接觸測(cè)距傳感 器，分別采集木料的長(zhǎng)、寬、高信息。[0011]在本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述非接觸測(cè)距傳感器為激光測(cè)距傳感器。在本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述三個(gè)激光測(cè)距傳感器采用485總線(xiàn)并聯(lián)方 式，經(jīng)RS485轉(zhuǎn)RS232接口進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)化。在本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述質(zhì)量測(cè)量模塊由壓力傳感器，支架以及電 子秤盤(pán)構(gòu)成，所述電子秤盤(pán)放置于支架上，所述支架再放置于壓力傳感器之上，所述壓力傳 感器與所述中央處理模塊電性連接。在本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述電子秤盤(pán)其秤盤(pán)面、側(cè)面和背面形成一個(gè) 精確的相互垂直的頂點(diǎn)，作為長(zhǎng)寬高測(cè)量的基準(zhǔn)點(diǎn)。在本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述中央處理模塊包括單片機(jī)、蜂鳴器、AD轉(zhuǎn)換 芯片、存儲(chǔ)芯片及外圍電路。在本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述單片機(jī)中包括測(cè)量數(shù)據(jù)的補(bǔ)償功能模塊， 測(cè)距校正功能模塊，電子稱(chēng)校零功能模塊，電子稱(chēng)與密度儀切換功能模塊，長(zhǎng)度、高度、寬度 的顯示功能模塊。在本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，顯示與輸入模塊包括6個(gè)數(shù)碼管構(gòu)成的顯示器 以及4個(gè)按鍵。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于(1)、四大模塊的工作順序有著合理的分配，當(dāng)該儀器上面沒(méi)有物體時(shí)，中央處理 器將不會(huì)采集體積測(cè)量模塊上的數(shù)據(jù)，只有當(dāng)質(zhì)量測(cè)量模塊上有物體時(shí)，中央處理器才會(huì) 向體積測(cè)量模塊發(fā)送讀數(shù)據(jù)指令，如果此時(shí)木料的長(zhǎng)寬高三個(gè)數(shù)據(jù)中某一個(gè)量沒(méi)有被采集 到，中央處理模塊則會(huì)自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警，提示工作人員放好木料；O)、同時(shí)，為了防止由于長(zhǎng)期使用密度儀而發(fā)生的形變，以及質(zhì)量測(cè)量模塊由于 質(zhì)量的增加或者磨損導(dǎo)致的測(cè)量偏差，該密度測(cè)量?jī)x增加了校準(zhǔn)與補(bǔ)償功能模塊，保證了 測(cè)量的精準(zhǔn)度；(3)、采用了高精度的工業(yè)激光測(cè)距傳感器，以及高靈敏度的壓力傳感器，大大的 減小了測(cè)量誤差；(4)、采用了一系列的數(shù)據(jù)處理策略，大大的提高了測(cè)量值的穩(wěn)定速度；(5)、采用了單片機(jī)技術(shù)，使得本木料密度快速測(cè)量?jī)x擁有軟件的升級(jí)空間，可以 提供更多的應(yīng)用支持。綜上所述，本實(shí)用新型的木料密度快速測(cè)量?jī)x采用非接觸方式測(cè)量并結(jié)合了嵌入 式的單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)，方便、快捷、測(cè)量精度高。

圖1為本實(shí)用新型一種實(shí)施例的功能框圖；圖2為本實(shí)用新型一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型一種實(shí)施例的體積測(cè)量模塊的電路圖；圖4為本實(shí)用新型一種實(shí)施例的中央處理模塊的單片機(jī)部分的電路圖；圖5為本實(shí)用新型一種實(shí)施例的顯示與輸入模塊的數(shù)碼管和按鍵部分的電路圖。圖中11為測(cè)量長(zhǎng)度的激光測(cè)距傳感器；12為測(cè)量寬度的激光測(cè)距傳感器；13為 測(cè)量高度的激光測(cè)距傳感器；2為電子秤；3為中央處理模塊；4為顯示器與輸入模塊；41為顯示器；42為按鍵；5為支撐臺(tái)；6為擋板；7為安裝柱。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本實(shí)用新型的優(yōu) 點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍做出更為清楚明 確的界定。如圖1所示，本實(shí)用新型的一種木料密度快速測(cè)量?jī)x包含了四個(gè)模塊體積測(cè)量 模塊，質(zhì)量測(cè)量模塊，中央處理模塊，顯示與輸入模塊，所述體積測(cè)量模塊與中央處理模塊 電性連接，采集木料的長(zhǎng)、寬、高信號(hào)，將信號(hào)輸入中央處理模塊；質(zhì)量測(cè)量模塊與中央處理 模塊電性連接，采集木料的質(zhì)量信號(hào)，將信號(hào)輸入中央處理模塊；中央處理模塊分別與體積 測(cè)量模塊、質(zhì)量測(cè)量模塊和顯示器與輸入模塊電性連接，將體積測(cè)量模塊和質(zhì)量測(cè)量模塊 輸入的信號(hào)進(jìn)行處理計(jì)算，得到所測(cè)木料密度，并將數(shù)據(jù)輸出到顯示器與輸入模塊；顯示器 與輸入模塊與中央處理模塊電性連接，對(duì)中央處理模塊輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，同時(shí)可對(duì)中 央處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交換。如圖2所示，本實(shí)施例的木料密度快速測(cè)量?jī)x包括測(cè)量長(zhǎng)度的激光測(cè)距傳感器 11，測(cè)量寬度的激光測(cè)距傳感器12，兩個(gè)傳感器安裝固定在測(cè)量?jī)x的支撐臺(tái)5上，分別位于 電子秤2的一側(cè)和前端，用于測(cè)量放于電子秤2上木料的長(zhǎng)度和寬度；測(cè)量高度的激光測(cè) 距傳感器13安裝固定于安裝柱7上，用于測(cè)量木料的高度；顯示器與輸入模塊4固定在安 裝柱7上，包括顯示器41和四個(gè)按鍵42 ；中央處理模塊3集成于顯示器與輸入模塊4的背 部；電子秤2的背面和側(cè)面分別有兩塊擋板6，與電子秤2的盤(pán)面形成一個(gè)精確的相互垂直 的頂點(diǎn)，作為長(zhǎng)寬高測(cè)量的基準(zhǔn)點(diǎn)。如圖2結(jié)合圖3所示，所述體積測(cè)量模塊由三個(gè)激光測(cè)距傳感器構(gòu)成，三個(gè)激光測(cè) 距傳感器采用485總線(xiàn)并聯(lián)的方式接到一個(gè)RS485轉(zhuǎn)RS232的轉(zhuǎn)換接口上，分別用來(lái)采集 木料的長(zhǎng)度，寬度，高度信息。三個(gè)激光測(cè)距傳感器為完全被動(dòng)設(shè)備，中央處理器通過(guò)RS232 向485總線(xiàn)上發(fā)送讀信息指令后，相應(yīng)的傳感器才會(huì)將測(cè)量到的數(shù)據(jù)也通過(guò)485總線(xiàn)，然后 經(jīng)RS485轉(zhuǎn)RS232接口發(fā)送至中央處理模塊。質(zhì)量測(cè)量模塊由電子秤2構(gòu)成，包括高靈敏度的壓力傳感器，該傳感器主要利用 其壓力與電壓成線(xiàn)性關(guān)系來(lái)采集電壓信號(hào)，然后通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)傳輸至中央處理模塊的AD轉(zhuǎn) 換芯片，將模擬信號(hào)量化為數(shù)字信號(hào)，然后交給單片機(jī)進(jìn)行處理。如圖4所示，中央處理模塊的單片機(jī)的接口 1、2和存儲(chǔ)芯片相應(yīng)接口連接，接口 10、11和RS232相應(yīng)接口連接，接口 13、14、15、16、17與相應(yīng)AD轉(zhuǎn)換芯片接口連接，接口 23、 24,25與顯示器與輸入模塊的相應(yīng)接口連接。中央處理模塊主要包括51系列的單片機(jī)、蜂鳴器、AD轉(zhuǎn)換芯片、存儲(chǔ)芯片及外圍 電路，負(fù)責(zé)采集AD轉(zhuǎn)換后的壓力傳感器的數(shù)據(jù)，并對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，轉(zhuǎn)化換算等處理，然 后根據(jù)線(xiàn)性關(guān)系的比例系數(shù)得出木料的質(zhì)量m;該模塊還負(fù)責(zé)指揮激光測(cè)距傳感器有序的 傳輸數(shù)據(jù)至本模塊，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后計(jì)算出木料的長(zhǎng)度L，寬度W，高度H，以及其體積 V，通過(guò)采集到得V，與m利用密度公式P =m/v，計(jì)算出物體密度，然后通過(guò)排線(xiàn)傳給顯示 與輸入模塊。除此之外，中央處理模塊還擁有一些其他的處理功能，其可以根據(jù)顯示與輸入 模塊的按鍵的輸入信息進(jìn)行相應(yīng)的密度儀與電子稱(chēng)功能之間的切換，單獨(dú)的顯示木料的長(zhǎng)度，寬度，高度信息；以及各種測(cè)量數(shù)據(jù)的補(bǔ)償功能，測(cè)距校正功能，電子稱(chēng)校零功能。優(yōu)選地，所述單片機(jī)中還可包括測(cè)量數(shù)據(jù)的補(bǔ)償功能模塊，測(cè)距校正功能模塊，電 子稱(chēng)校零功能模塊，電子稱(chēng)與密度儀切換功能模塊，長(zhǎng)度、高度、寬度的顯示功能模塊。如圖5所示，顯示與輸入模塊包括6個(gè)數(shù)碼管及4個(gè)按鍵，該模塊主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的 顯示，以及其他功能的操作，是操作人員與木料密度快速測(cè)量?jī)x之間的一個(gè)人機(jī)交互的平 臺(tái)。本實(shí)施例的木料密度快速測(cè)量?jī)x是這樣工作的開(kāi)機(jī)時(shí)，通過(guò)顯示器和輸入模塊 上的按鍵可以進(jìn)入設(shè)置菜單，并可以進(jìn)行各種測(cè)量進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償。進(jìn)入工作模式時(shí)，該儀 器首先進(jìn)行校零操作，完成校零后，中央處理模塊不斷的訪(fǎng)問(wèn)AD轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù) 進(jìn)行濾波，轉(zhuǎn)化等處理，判斷電子秤盤(pán)上是否有物體，當(dāng)電子秤盤(pán)上有物體時(shí)，中央處理模 塊記錄物體的質(zhì)量，然后向RS485轉(zhuǎn)RS232接口上發(fā)送指令，激光測(cè)距傳感器接收到指令 后，則將所測(cè)量到的數(shù)據(jù)，按照原路傳送給單片機(jī)，單片機(jī)解析其中的數(shù)據(jù)并檢測(cè)數(shù)據(jù)的有 效性，如果無(wú)效，則進(jìn)行報(bào)警，有效的話(huà)，則通過(guò)公式P =m/v計(jì)算出物體的密度，并將數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)化后通過(guò)顯示與輸入接口傳送給顯示模塊，除此之外，顯示與輸入模塊的輸入按鍵信息 也會(huì)通過(guò)該接口將輸入數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，單片機(jī)則解析按鍵編號(hào)，按照程序中的預(yù)置的 操作給出相應(yīng)的回復(fù)與顯示。以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限 于此，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞 動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù) 范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種木料密度快速測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述測(cè)量?jī)x包括體積測(cè)量模塊、質(zhì)量測(cè)量模 塊、中央處理模塊、顯示器與輸入模塊四個(gè)部分；所述體積測(cè)量模塊與中央處理模塊電性連接，采集木料的長(zhǎng)、寬、高信號(hào)，將信號(hào)輸入 中央處理模塊；質(zhì)量測(cè)量模塊與中央處理模塊電性連接，采集木料的質(zhì)量信號(hào)，將信號(hào)輸入中央處理 模塊；中央處理模塊分別與體積測(cè)量模塊、質(zhì)量測(cè)量模塊和顯示器與輸入模塊電性連接，將 體積測(cè)量模塊和質(zhì)量測(cè)量模塊輸入的信號(hào)進(jìn)行處理計(jì)算，得到所測(cè)木料密度，并將數(shù)據(jù)輸 出到顯示器與輸入模塊；顯示器與輸入模塊與中央處理模塊電性連接，對(duì)中央處理模塊輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示， 同時(shí)可對(duì)中央處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木料密度快速測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述體積測(cè)量模塊 包括三個(gè)非接觸測(cè)距傳感器，分別采集木料的長(zhǎng)、寬、高信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種木料密度快速測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述非接觸測(cè)距傳 感器為激光測(cè)距傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種木料密度快速測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述三個(gè)激光測(cè)距 傳感器采用485總線(xiàn)并聯(lián)方式，經(jīng)RS485轉(zhuǎn)RS232接口進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木料密度快速測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述質(zhì)量測(cè)量模塊 由壓力傳感器，支架以及電子秤盤(pán)構(gòu)成，所述電子秤盤(pán)放置于支架上，所述支架再放置于壓 力傳感器之上，所述壓力傳感器與所述中央處理模塊電性連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種木料密度快速測(cè)量?jī)x，其特征在于所述電子秤盤(pán)其秤 盤(pán)面、側(cè)面和背面形成一個(gè)精確的相互垂直的頂點(diǎn)，作為長(zhǎng)寬高測(cè)量的基準(zhǔn)點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木料密度快速測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述中央處理模塊 包括單片機(jī)、蜂鳴器、AD轉(zhuǎn)換芯片、存儲(chǔ)芯片及外圍電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種木料密度快速測(cè)量?jī)x，其特征在于所述單片機(jī)中包括 測(cè)量數(shù)據(jù)的補(bǔ)償功能模塊，測(cè)距校正功能模塊，電子稱(chēng)校零功能模塊，電子稱(chēng)與密度儀切換 功能模塊，長(zhǎng)度、高度、寬度的顯示功能模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木料密度快速測(cè)量?jī)x，其特征在于顯示與輸入模塊包 括6個(gè)數(shù)碼管構(gòu)成的顯示器以及4個(gè)按鍵。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種木料密度快速測(cè)量?jī)x，所述測(cè)量?jī)x包括體積測(cè)量模塊、質(zhì)量測(cè)量模塊、中央處理模塊、顯示器與輸入模塊四個(gè)部分；四大模塊的工作順序有著合理的分配，當(dāng)該儀器上面沒(méi)有物體時(shí)，中央處理器將不會(huì)采集體積測(cè)量模塊上的數(shù)據(jù)，只有當(dāng)質(zhì)量測(cè)量模塊上有物體時(shí)，中央處理器才會(huì)向體積測(cè)量模塊發(fā)送讀數(shù)據(jù)指令，如果此時(shí)木料的長(zhǎng)寬高三個(gè)數(shù)據(jù)中某一個(gè)量沒(méi)有被采集到，中央處理模塊則會(huì)自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警，提示工作人員放好木料。本實(shí)用新型的木料密度快速測(cè)量?jī)x采用非接觸方式測(cè)量并結(jié)合了嵌入式的單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)，方便、快捷、測(cè)量精度高。
文檔編號(hào)G01N9/02GK201852762SQ201020570438
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者徐本連, 王小英, 王建, 王輝, 陳英革 申請(qǐng)人:常熟理工學(xué)院