本發(fā)明涉及測(cè)距裝置領(lǐng)域，具體為一種激光卡尺及其測(cè)量樹徑的方法。

背景技術(shù)：

在林業(yè)工作中，經(jīng)常需要測(cè)量樹徑等數(shù)據(jù)，現(xiàn)在主要是依靠工作人員使用直尺等工具測(cè)量，在大范圍的測(cè)量中，這種方法效率太低，因此研制方便安裝和測(cè)量、操作簡單、精度高的樹徑測(cè)量裝置具有十分重要的意義和研究的價(jià)值。

中國專利庫中一種樹徑生長量的自動(dòng)測(cè)量裝置(CN201110365933.7)，通過無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)樹徑的實(shí)時(shí)生長量和生長狀態(tài)；包括裝置固定模塊和測(cè)量模塊；裝置固定模塊將測(cè)量模塊固定于樹干上需要測(cè)量樹徑變化量的位置上；測(cè)量模塊包括帶有彈簧的直線位移傳感器、測(cè)頭端滑輪、轉(zhuǎn)向滑輪、導(dǎo)向滑輪、無彈性細(xì)鋼絲繩、卡頭和測(cè)頭端滑輪與帶有彈簧的直線位移傳感器的連接部分；無彈性細(xì)鋼絲繩通過轉(zhuǎn)向滑輪、導(dǎo)向滑輪和測(cè)頭端滑輪后，無彈性細(xì)鋼絲繩環(huán)抱于需要測(cè)量樹徑的位置上，通過卡頭將無彈性細(xì)鋼絲繩兩端卡緊；根據(jù)帶有彈簧的直線位移傳感器的位移量來確定樹徑生長的變化量。

中國專利庫中公開了一種折疊式樹徑生長量實(shí)時(shí)精密測(cè)量儀(CN201410551262.7)，該裝置能夠?qū)崟r(shí)精確地測(cè)量樹木直徑，且體積小巧可折疊，方便攜帶。測(cè)量裝置包括支架、柵類尺、傳感器夾具、微米級(jí)位移傳感器傳感器和信號(hào)傳輸處理電路。裝置采用多點(diǎn)定位、三點(diǎn)測(cè)量直徑的方式，由兩個(gè)部分組裝成夾角為90°至150°間的V型體，結(jié)合安裝在與V型角的對(duì)角線重合處的微位移傳感器，實(shí)現(xiàn)樹徑的測(cè)量。微米級(jí)位移傳感器及磁柵尺通過信號(hào)傳輸處理電路與上位機(jī)間進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明能夠穩(wěn)定實(shí)時(shí)地同時(shí)測(cè)量樹徑及其微變化量，減少測(cè)量誤差。該裝置采用可折疊式方便攜帶，而且使用方便并且質(zhì)量輕體積小，夾具對(duì)樹干傷害小。

現(xiàn)有的測(cè)樹徑工具存在一些問題，測(cè)量不精準(zhǔn)、體積大、使用不方便等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種激光卡尺及其測(cè)量樹徑的方法，將激光卡尺上的可移動(dòng)激光點(diǎn)對(duì)應(yīng)物體照射，當(dāng)激光點(diǎn)移動(dòng)到物體邊緣時(shí)激光度數(shù)超過設(shè)定閾值，通過測(cè)量激光點(diǎn)在卡尺上的移動(dòng)量得出物體的厚度，激光卡尺可應(yīng)用到測(cè)量物體的厚度、圓柱體的直徑等方面，特別是應(yīng)用到測(cè)量樹徑方面。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下方案

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種激光卡尺，其包括，卡尺支架1、尖端2、豎軌3、橫軌4、測(cè)距盒5、步進(jìn)電機(jī)6、激光器7、顯示屏8、按鍵區(qū)9、水平儀10、電源11、處理器12、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊13、發(fā)電模塊14。

所述卡尺支架1下部設(shè)置有尖端2，所述卡尺支架1上部外表面設(shè)置有顯示屏8、按鍵區(qū)9，所述卡尺支架1頂部設(shè)置有水平儀10，所述卡尺支架1外部設(shè)置有發(fā)電模塊14，所述卡尺支架1內(nèi)部設(shè)置有電源11、處理器12、信息收發(fā)模塊13，所述卡尺支架1與豎軌3固定連接，所述豎軌3與橫軌4固定連接，所述橫軌4與測(cè)距盒5滑動(dòng)連接，所述測(cè)距盒5內(nèi)部設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)6，所述測(cè)距盒5上部設(shè)置有激光器7，所述電源11分別與步進(jìn)電機(jī)6、激光器7、顯示屏8、按鍵區(qū)9、處理器12、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊13、發(fā)電模塊14連接，所述處理器12分別與步進(jìn)電機(jī)6、激光器7、顯示屏8、按鍵區(qū)9、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊13連接，所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊13與單獨(dú)設(shè)置的移動(dòng)終端無線連接。

優(yōu)選地，所述卡尺支架1的高度為1.0-1.5m。

優(yōu)選地，所述豎軌3與橫軌4連接處設(shè)置有固定裝置。

優(yōu)選地，所述按鍵區(qū)9包括電源鍵、測(cè)量鍵、確定鍵、調(diào)節(jié)鍵。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊13為Wi-Fi模塊，移動(dòng)終端作為共享熱點(diǎn)，所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊13與移動(dòng)終端通過wifi連接。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊13與移動(dòng)終端采用衛(wèi)星通信。

優(yōu)選地，所述發(fā)電模塊14為太陽能發(fā)電裝置，依靠太陽光照射發(fā)電，為電源11補(bǔ)充電能。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種利用激光卡尺測(cè)量樹徑的方法，包括以下步驟：

(1)將卡尺支架1下部的尖端2插入待測(cè)量樹附近的地面，根據(jù)水平儀10來調(diào)節(jié)水平一致，卡尺支架1的位置盡量靠近待測(cè)量的樹；

(2)打開按鍵區(qū)9中的電源鍵，根據(jù)預(yù)測(cè)的最大樹徑來設(shè)置激光器7的測(cè)量閾值，一般情況下設(shè)置閾值比最大樹徑大10cm；

(3)按動(dòng)按鍵區(qū)9中的測(cè)量鍵，測(cè)距盒5在橫軌4上水平移動(dòng)，完成測(cè)量樹徑并將數(shù)據(jù)顯示在顯示屏8上；

(4)工作人員確定無誤后按動(dòng)按鍵區(qū)9中的確定鍵，樹徑數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)收發(fā)模塊13上傳到移動(dòng)終端；

(5)工作人員在移動(dòng)終端上確定后數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳到云端，移動(dòng)終端數(shù)據(jù)和云端數(shù)據(jù)自動(dòng)同步更新。

優(yōu)選地，

工作原理

按動(dòng)按鍵區(qū)9中的測(cè)量鍵，測(cè)距盒5在橫軌4上移動(dòng)，激光器7測(cè)量距離并將數(shù)據(jù)上傳到處理器12，當(dāng)激光器7測(cè)量的數(shù)據(jù)大于閾值時(shí)，可認(rèn)定激光器對(duì)應(yīng)樹的邊緣，處理器12控制步進(jìn)電機(jī)6反轉(zhuǎn)，激光器7反方向水平移動(dòng)，當(dāng)激光器7測(cè)量的數(shù)據(jù)再次大于閾值時(shí)，可認(rèn)定激光器對(duì)應(yīng)樹的另一邊緣，兩個(gè)邊緣之間的距離就是樹干橫截面的直徑，兩個(gè)邊緣之間的距離等于測(cè)量值在兩個(gè)閾值之間的過程中激光器7移動(dòng)的距離，設(shè)定步進(jìn)電機(jī)6的步距角為T，細(xì)分倍數(shù)為x，電機(jī)軸的周長為L，步進(jìn)電機(jī)6的步距角T、細(xì)分倍數(shù)x、電機(jī)軸的周長L都是已知確定的，一個(gè)脈沖的線位移等于L÷[(360÷t)×x],處理器12獲取到測(cè)量過程中步進(jìn)電機(jī)6轉(zhuǎn)動(dòng)的脈沖數(shù)n,由此樹的直徑的計(jì)算公式：d＝n×L÷[(360÷t)×x]。

本發(fā)明的有益效果是：該裝置結(jié)構(gòu)合理，可靠性高，測(cè)量精度高；操作簡易方便，測(cè)量樹徑時(shí)單人操作，按下測(cè)量按鍵就可自動(dòng)測(cè)量、液晶屏實(shí)時(shí)顯示并自動(dòng)記錄；設(shè)備成本低廉，可大范圍推廣；該裝置也可以運(yùn)用于其他領(lǐng)域的測(cè)量工作；測(cè)量樹徑時(shí)，數(shù)據(jù)同時(shí)保存在云端，既做了數(shù)據(jù)備份又方便遠(yuǎn)端的人員查看；移動(dòng)終端數(shù)據(jù)和云端數(shù)據(jù)自動(dòng)同步更新，保證數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明測(cè)樹徑的原理框圖。

圖1中，1-卡尺支架、2-尖端、3-豎軌、4-橫軌、5-測(cè)距盒、6-步進(jìn)電機(jī)、7-激光器、8-顯示屏、9-按鍵區(qū)、10-水平儀、11-電源、12-處理器、13-數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、14-發(fā)電模塊。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好的理解本申請(qǐng)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖、實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)的一部分實(shí)施例，基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。

如圖1所示，所述卡尺支架1下部設(shè)置有尖端2，所述卡尺支架1上部外表面設(shè)置有顯示屏8、按鍵區(qū)9，所述卡尺支架1頂部設(shè)置有水平儀10，所述卡尺支架1外部設(shè)置有發(fā)電模塊14，所述卡尺支架1內(nèi)部設(shè)置有電源11、處理器12、信息收發(fā)模塊13，所述卡尺支架1與豎軌3固定連接，所述豎軌3與橫軌4固定連接，所述橫軌4與測(cè)距盒5滑動(dòng)連接，所述測(cè)距盒5內(nèi)部設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)6，所述測(cè)距盒5上部設(shè)置有激光器7，所述電源11分別與步進(jìn)電機(jī)6、激光器7、顯示屏8、按鍵區(qū)9、處理器12、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊13、發(fā)電模塊14連接，所述處理器12分別與步進(jìn)電機(jī)6、激光器7、顯示屏8、按鍵區(qū)9、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊13連接，所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊13與單獨(dú)設(shè)置的移動(dòng)終端無線連接。

如圖2所示，測(cè)量樹徑時(shí)，包括若干個(gè)測(cè)徑激光卡尺、移動(dòng)終端，移動(dòng)終端可以是手機(jī)或平板電腦，一臺(tái)移動(dòng)終端可配合多個(gè)測(cè)徑激光卡尺使用，當(dāng)測(cè)徑激光卡尺測(cè)出數(shù)據(jù)后，通過無線網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)上傳到移動(dòng)終端，移動(dòng)終端進(jìn)行初步整理后自動(dòng)上傳到云端備份，移動(dòng)終端數(shù)據(jù)和云端數(shù)據(jù)自動(dòng)同步更新。

實(shí)施例1

林區(qū)為速生林，預(yù)估最大樹徑為50cm，設(shè)置激光器7的閾值為60cm，步進(jìn)電機(jī)6的步距角T為1.8，細(xì)分倍數(shù)x為1，電機(jī)軸的周長L為1.8cm，轉(zhuǎn)動(dòng)的脈沖數(shù)n為5000，樹的直徑d＝n×L÷[(360÷t)×x]＝45cm。

實(shí)施例2

林區(qū)為速生林，預(yù)估最大樹徑為50cm，設(shè)置激光器7的閾值為60cm，步進(jìn)電機(jī)6的步距角T為0.9，細(xì)分倍數(shù)x為2，電機(jī)軸的周長L為1.8cm，轉(zhuǎn)動(dòng)的脈沖數(shù)n為184000，樹的直徑d＝n×L÷[(360÷t)×x]＝41.4cm。

實(shí)施例3

使用測(cè)徑激光卡尺測(cè)量樹徑的方法，包括以下步驟：

(1)將卡尺支架1下部的尖端2插入待測(cè)量樹附近的地面，根據(jù)水平儀10來調(diào)節(jié)水平一致，卡尺支架1的位置盡量靠近待測(cè)量的樹；

(2)打開按鍵區(qū)9中的電源鍵，根據(jù)預(yù)測(cè)的最大樹徑來設(shè)置激光器7的測(cè)量閾值，一般情況下設(shè)置閾值比最大樹徑大10cm；

(3)按動(dòng)按鍵區(qū)9中的測(cè)量鍵，測(cè)距盒5在橫軌4上水平移動(dòng)，完成測(cè)量樹徑并將數(shù)據(jù)顯示在顯示屏8上；

(4)工作人員確定無誤后按動(dòng)按鍵區(qū)9中的確定鍵，樹徑數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)收發(fā)模塊13上傳到移動(dòng)終端；

(5)工作人員在移動(dòng)終端上確定后數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳到云端，移動(dòng)終端數(shù)據(jù)和云端數(shù)據(jù)自動(dòng)同步更新。

測(cè)樹徑的工作原理

按動(dòng)按鍵區(qū)9中的測(cè)量鍵，測(cè)距盒5在橫軌4上移動(dòng)，激光器7測(cè)量距離并將數(shù)據(jù)上傳到處理器12，當(dāng)激光器7測(cè)量的數(shù)據(jù)大于閾值時(shí)，可認(rèn)定激光器對(duì)應(yīng)樹的邊緣，處理器12控制步進(jìn)電機(jī)6反轉(zhuǎn)，激光器7反方向水平移動(dòng)，同時(shí)處理器12開始計(jì)時(shí)，當(dāng)激光器7測(cè)量的數(shù)據(jù)再次大于閾值時(shí)，可認(rèn)定激光器對(duì)應(yīng)樹的另一邊緣，處理器12停止計(jì)時(shí)，兩個(gè)邊緣之間的距離就是樹干橫截面的直徑，兩個(gè)邊緣之間的距離等于測(cè)量值在兩個(gè)閾值之間的過程中激光器7移動(dòng)的距離，設(shè)定步進(jìn)電機(jī)6的步距角為T，細(xì)分倍數(shù)為x，電機(jī)軸的周長為L，步進(jìn)電機(jī)6的步距角T、細(xì)分倍數(shù)x、電機(jī)軸的周長L都是已知確定的，一個(gè)脈沖的線位移等于L÷[(360÷t)×x],處理器12獲取到測(cè)量過程中步進(jìn)電機(jī)6轉(zhuǎn)動(dòng)的脈沖數(shù)n,由此樹的直徑的計(jì)算公式：d＝n×L÷[(360÷t)×x]。

最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。