本發(fā)明涉及測距裝置領(lǐng)域，具體為測徑彈簧尺及其測量樹徑的方法。

背景技術(shù)：

在林業(yè)工作中，樹徑作為一個衡量樹木質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常用到，現(xiàn)在的測量工作主要人工使用直尺來做，速度慢，效率很低，無法實(shí)現(xiàn)大范圍的測量，因此研制方便安裝和測量、操作簡單、精度高的樹徑測量裝置具有十分重要的意義和研究的價值。

中國專利庫中一種樹徑生長量的自動測量裝置(CN201110365933.7)，通過無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)測裝置實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)測樹徑的實(shí)時生長量和生長狀態(tài)；包括裝置固定模塊和測量模塊；裝置固定模塊將測量模塊固定于樹干上需要測量樹徑變化量的位置上；測量模塊包括帶有彈簧的直線位移傳感器、測頭端滑輪、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)向滑輪和測頭端滑輪后，無彈性細(xì)鋼絲繩環(huán)抱于需要測量樹徑的位置上，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)時精密測量儀(CN201410551262.7)，該裝置能夠?qū)崟r精確地測量樹木直徑，且體積小巧可折疊，方便攜帶。測量裝置包括支架、柵類尺、傳感器夾具、微米級位移傳感器傳感器和信號傳輸處理電路。裝置采用多點(diǎn)定位、三點(diǎn)測量直徑的方式，由兩個部分組裝成夾角為90°至150°間的V型體，結(jié)合安裝在與V型角的對角線重合處的微位移傳感器，實(shí)現(xiàn)樹徑的測量。微米級位移傳感器及磁柵尺通過信號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)時地同時測量樹徑及其微變化量，減少測量誤差。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，夾具對樹干傷害小。

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

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供測徑彈簧尺及其測量樹徑的方法，在彈簧尺上設(shè)置一個固定的接觸塊和一個可移動的接觸塊，當(dāng)兩個接觸塊均與樹干接觸時，通過可移動的接觸塊在彈簧尺上的移動量可推算出樹干胸徑，胸徑數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)自動上傳到移動終端，工作人員在移動終端上初步處理后自動上傳到云端備份，移動終端數(shù)據(jù)和云端數(shù)據(jù)自動同步更新。

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，測徑彈簧尺，其包括，本體1、手柄2、電源鍵3、電機(jī)控制鍵4、確認(rèn)鍵5、發(fā)聲器6、顯示屏7、電源8、處理器9、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊10、步進(jìn)電機(jī)11、鏈條12、指示燈13、第一支撐桿14、第一接觸塊15、第二支撐桿16、第二接觸塊17、發(fā)電裝置18、第一壓力開關(guān)19、第二壓力開關(guān)20、主動輪21、從動輪22。

所述本體1一側(cè)設(shè)置有手柄2、發(fā)聲器6、顯示屏7、指示燈13，所述本體1另一側(cè)設(shè)置有第一支撐桿14、第二支撐桿16，所述本體1上部設(shè)置有鏈條12、發(fā)電裝置18、主動輪21、從動輪22，所述本體1內(nèi)部設(shè)置有電源8、處理器9、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊10、步進(jìn)電機(jī)11，所述手柄2上設(shè)置有電源鍵3、電機(jī)控制鍵4、確認(rèn)鍵5，所述步進(jìn)電機(jī)11的輸出軸穿出本體1與主動輪20中心點(diǎn)固定連接，所述從動輪21的轉(zhuǎn)軸與本體1固定連接，所述鏈條12一端與主動輪20連接，所述鏈條12另一端與從動輪21連接，所述鏈條12圍繞主動輪20、從動輪21轉(zhuǎn)動，所述第一支撐桿14一端與本體1固定連接，所述第一支撐桿14另一端設(shè)置有第一接觸塊15，所述第一接觸塊15內(nèi)部設(shè)置有第一壓力開關(guān)19，所述第二支撐桿16一端與鏈條12固定連接，所述第二支撐桿16另一端設(shè)置有第二接觸塊17，所述第二接觸塊17內(nèi)部設(shè)置有第二壓力開關(guān)20，所述電源8分別與電源鍵3、發(fā)聲器6、顯示屏7、處理器9、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊10、步進(jìn)電機(jī)11、指示燈13、第一壓力開關(guān)19、第二壓力開關(guān)20連接，所述處理器9分別與電機(jī)控制鍵4、確認(rèn)鍵5、發(fā)聲器6、顯示屏7、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊10、步進(jìn)電機(jī)11、指示燈13、第一壓力開關(guān)19、第二壓力開關(guān)20連接。

優(yōu)選地，所述本體1上還設(shè)置有照明裝置，所述照明裝置與電源8連接。

優(yōu)選地，所述手柄2外緣設(shè)置有防滑裝置。

優(yōu)選地，所述電機(jī)控制鍵4包括電機(jī)啟動鍵、反向啟動鍵。

優(yōu)選地，所述顯示屏7為液晶顯示屏。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊10為網(wǎng)絡(luò)模塊，所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊10與移動終端通過移動網(wǎng)絡(luò)連接，包括2G、3G和4G。

優(yōu)選地，第一支撐桿14、第二支撐桿16均為多節(jié)設(shè)置，可手動調(diào)節(jié)長度。

優(yōu)選地，所述發(fā)電模塊18為動能發(fā)電裝置，依靠震動或晃動產(chǎn)生的動能發(fā)電，為電源8補(bǔ)充電能。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種使用測徑彈簧尺測量樹徑的方法，包括以下步驟：

(1)按動電源鍵3，準(zhǔn)備開始測量，按動電機(jī)控制鍵4，啟動步進(jìn)電機(jī)11，步進(jìn)電機(jī)11帶動鏈條12和其上的第二支撐桿16運(yùn)動；

(2)操作本體1，使樹干與第一支撐桿14上的第一接觸塊15、第二支撐桿16上的第二接觸塊17接觸，當(dāng)?shù)谝唤佑|塊15、第二接觸塊17受到壓力時第一壓力開關(guān)19、第二壓力開關(guān)20關(guān)閉同時將信息上報處理器9；

(3)當(dāng)?shù)谝粔毫﹂_關(guān)19、第二壓力開關(guān)20同時上報壓力信息時，處理器9分別向步進(jìn)電機(jī)11、指示燈13發(fā)出指令，步進(jìn)電機(jī)11停止運(yùn)動，指示燈13被點(diǎn)亮，處理器9根據(jù)步進(jìn)電機(jī)11的行進(jìn)過程中的脈沖數(shù)計算出樹干直徑并在顯示屏7上顯示出來；

(4)待顯示屏7上顯示的直徑數(shù)值不再變化時按動確認(rèn)鍵5，發(fā)聲器6讀出數(shù)據(jù)同時處理器9將樹徑數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)收發(fā)模塊10自動上傳到移動終端；

(5)工作人員在移動終端上確定后樹徑數(shù)據(jù)自動上傳到云端，移動終端數(shù)據(jù)和云端數(shù)據(jù)自動同步更新；

(6)按動電機(jī)控制鍵4，使步進(jìn)電機(jī)11反向轉(zhuǎn)動，步進(jìn)電機(jī)11帶動鏈條12和其上的第二支撐桿16向第一支撐桿14的反方向運(yùn)動，直到第二支撐桿16運(yùn)動到本體1的另一端，之后即可以進(jìn)行下一次測量。

工作原理

設(shè)定步進(jìn)電機(jī)11的步距角為t，細(xì)分倍數(shù)為x，電機(jī)軸的周長為L，本體1長度為l，第一支撐桿14與第一接觸塊15之間的距離為L2，第二支撐桿16移動的距離為L3，測量時第一接觸塊15與第二接觸塊17之間的距離為L1，樹干的半徑為R，樹干的直徑為D，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、第一支撐桿14與第一接觸塊15之間的距離為L2都是已知確定的，一個脈沖的線位移等于L÷[(360÷t)×x],處理器9獲取到測量過程中步進(jìn)電機(jī)11轉(zhuǎn)動的脈沖數(shù)n,第二支撐桿16移動的距離為L3的計算公式：L3＝n×l÷[(360÷t)×x]，由于第一接觸塊15與樹干的切線與半徑垂直，其延長線與平行線的夾角為30度，同理，第二接觸塊17與樹干的切線與半徑垂直，其延長線與平行線的夾角為30度，這兩條延長線之間的夾角為180-30-30＝120度，這兩條延長線與L1之間構(gòu)成了等腰三角形且頂角為120度，底角為30度，兩條半徑R與L1構(gòu)成三角形，其中R與L1的夾角為90-30＝60度，由此可推算出，兩條半徑R與L1構(gòu)成三角形的三角形為等邊三角形，L1＝R，D＝2×R＝2×L1，而L1＝L-2×L2-L3，所以D＝2×{L-2×L2-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，測量精度高；操作簡易方便，測量樹徑時單人操作，按下測量按鍵就可自動測量、液晶屏實(shí)時顯示并自動記錄；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)域的測量工作；測量樹徑時，數(shù)據(jù)同時保存在云端，既做了數(shù)據(jù)備份又方便遠(yuǎn)端的人員查看；移動終端數(shù)據(jù)和云端數(shù)據(jù)自動同步更新，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)明的外觀示意圖；

圖3為本發(fā)明中接觸塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的測量原理圖；

圖5為本發(fā)明測樹徑的原理框圖。

圖1、圖2、圖3中，1-本體、2-手柄、3-電源鍵、4-電機(jī)控制鍵、5-確認(rèn)鍵、6-發(fā)聲器、7-顯示屏、8-電源、9-處理器、10-數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、11-步進(jìn)電機(jī)、12-鏈條、13-指示燈、14-第一支撐桿、15-第一接觸塊、16-第二支撐桿、17-第二接觸塊、18-發(fā)電裝置、19-第一壓力開關(guān)、20-第二壓力開關(guān)、21-主動輪、22-從動輪。

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中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖、實(shí)施例來對本發(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)施例僅僅是本申請的一部分實(shí)施例，基于本申請中的實(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)屬于本申請保護(hù)的范圍。

如圖1所示，所述本體1一側(cè)設(shè)置有手柄2、發(fā)聲器6、顯示屏7、指示燈13，所述本體1另一側(cè)設(shè)置有第一支撐桿14、第二支撐桿16，所述本體1上部設(shè)置有鏈條12、發(fā)電裝置18、主動輪21、從動輪22，所述本體1內(nèi)部設(shè)置有電源8、處理器9、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊10、步進(jìn)電機(jī)11，所述手柄2上設(shè)置有電源鍵3、電機(jī)控制鍵4、確認(rèn)鍵5，所述步進(jìn)電機(jī)11的輸出軸穿出本體1與主動輪20中心點(diǎn)固定連接，所述從動輪21的轉(zhuǎn)軸與本體1固定連接，所述鏈條12一端與主動輪20連接，所述鏈條12另一端與從動輪21連接，所述鏈條12圍繞主動輪20、從動輪21轉(zhuǎn)動，所述第一支撐桿14一端與本體1固定連接，所述第一支撐桿14另一端設(shè)置有第一接觸塊15，所述第一接觸塊15內(nèi)部設(shè)置有第一壓力開關(guān)19，所述第二支撐桿16一端與鏈條12固定連接，所述第二支撐桿16另一端設(shè)置有第二接觸塊17，所述第二接觸塊17內(nèi)部設(shè)置有第二壓力開關(guān)20，所述電源8分別與電源鍵3、發(fā)聲器6、顯示屏7、處理器9、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊10、步進(jìn)電機(jī)11、指示燈13、第一壓力開關(guān)19、第二壓力開關(guān)20連接，所述處理器9分別與電機(jī)控制鍵4、確認(rèn)鍵5、發(fā)聲器6、顯示屏7、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊10、步進(jìn)電機(jī)11、指示燈13、第一壓力開關(guān)19、第二壓力開關(guān)20連接。

如圖2所示，所述本體1一側(cè)設(shè)置有手柄2、發(fā)聲器6、顯示屏7、指示燈13，所述本體1另一側(cè)設(shè)置有第一支撐桿14、第二支撐桿16，所述本體1上部設(shè)置有鏈條12、發(fā)電裝置18、主動輪21、從動輪22，所述手柄2上設(shè)置有電源鍵3、電機(jī)控制鍵4、確認(rèn)鍵5，所述步進(jìn)電機(jī)11的輸出軸穿出本體1與主動輪20中心點(diǎn)固定連接，所述從動輪21的轉(zhuǎn)軸與本體1固定連接，所述鏈條12一端與主動輪20連接，所述鏈條12另一端與從動輪21連接，所述鏈條12圍繞主動輪20、從動輪21轉(zhuǎn)動，所述第一支撐桿14一端與本體1固定連接，所述第一支撐桿14另一端設(shè)置有第一接觸塊15，所述第二支撐桿16一端與鏈條12固定連接，所述第二支撐桿16另一端設(shè)置有第二接觸塊17。

如圖3所示，第一接觸塊15與樹干的切線與半徑垂直，其延長線與平行線的夾角為30度，同理，第二接觸塊17與樹干的切線與半徑垂直，其延長線與平行線的夾角為30度，第一支撐桿14與第一支撐桿14與第一接觸塊15之間的距離為L2。

如圖4所示，第一接觸塊15與樹干的切線與半徑垂直，其延長線與平行線的夾角為30度，同理，第二接觸塊17與樹干的切線與半徑垂直，其延長線與平行線的夾角為30度，這兩條延長線之間的夾角為180-30-30＝120度，這兩條延長線與L1之間構(gòu)成了等腰三角形且頂角為120度，底角為30度，兩條半徑R與L1構(gòu)成三角形，其中R與L1的夾角為90-30＝60度，由此可推算出，兩條半徑R與L1構(gòu)成三角形的三角形為等邊三角形，L1＝R，D＝2×R＝2×L1，而L1＝L-2×L2-L3。

如圖5所示，測量樹徑時，包括若干個測量工具、移動終端，移動終端可以是手機(jī)或平板電腦，一臺移動終端可配合多個測徑激光卡尺使用，當(dāng)測徑激光卡尺測出數(shù)據(jù)后，通過無線網(wǎng)絡(luò)自動上傳到移動終端，移動終端進(jìn)行初步整理后自動上傳到云端備份，移動終端數(shù)據(jù)和云端數(shù)據(jù)自動同步更新。

電源鍵3與電源8連接，啟動或關(guān)閉電源8；電機(jī)控制鍵4、確認(rèn)鍵5都與處理器9連接，按動電機(jī)控制器4，控制信號上傳至處理器9，處理器9向步進(jìn)電機(jī)11下發(fā)指令，控制步進(jìn)電機(jī)11啟動、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)；按動確認(rèn)鍵5，控制信號上傳至處理器9，處理器9分別向發(fā)聲器6、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊10下發(fā)指令，發(fā)聲器6播報處理器9計算出的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)收發(fā)模塊10將數(shù)據(jù)傳輸至移動終端；第一壓力開關(guān)19、第二壓力開關(guān)20都與處理器9連接，第一壓力開關(guān)19、第二壓力開關(guān)20平時處于斷開狀態(tài)，受壓時接通將感應(yīng)信號上傳至處理器9，處理器9進(jìn)行分析判斷并向顯示屏7、指示燈13下發(fā)指令，顯示屏7顯示處理器9的計算結(jié)果，指示燈13顯示測量完成與否；電源8為所有用電部件供電。

實(shí)施例1

林區(qū)為速生林，L為60cm，L2為2cm，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)動的脈沖數(shù)n為3000，L3＝n×l÷[(360÷t)×x]＝27cm，L1＝L-2×L2-L3＝29cm，D＝2×R＝2×L1＝58cm。

實(shí)施例2

林區(qū)為速生林，L為50cm，L2為2cm，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)動的脈沖數(shù)n為3600，L3＝n×l÷[(360÷t)×x]＝32.4cm，L1＝L-2×L2-L3＝13.6，D＝2×R＝2×L1＝27cm。

實(shí)施例3

(1)按動電源鍵3，準(zhǔn)備開始測量，按動電機(jī)控制鍵4，啟動步進(jìn)電機(jī)11，步進(jìn)電機(jī)11帶動鏈條12和其上的第二支撐桿16運(yùn)動；

(2)操作本體1，使樹干與第一支撐桿14上的第一接觸塊15、第二支撐桿16上的第二接觸塊17接觸，當(dāng)?shù)谝唤佑|塊15、第二接觸塊17受到壓力時第一壓力開關(guān)19、第二壓力開關(guān)20關(guān)閉同時將信息上報處理器9；

(3)當(dāng)?shù)谝粔毫﹂_關(guān)19、第二壓力開關(guān)20同時上報壓力信息時，處理器9分別向步進(jìn)電機(jī)11、指示燈13發(fā)出指令，步進(jìn)電機(jī)11停止運(yùn)動，指示燈13被點(diǎn)亮，處理器9根據(jù)步進(jìn)電機(jī)11的行進(jìn)過程中的脈沖數(shù)計算出樹干直徑并在顯示屏7上顯示出來；

(4)待顯示屏7上顯示的直徑數(shù)值不再變化時按動確認(rèn)鍵5，發(fā)聲器6讀出數(shù)據(jù)同時處理器9將樹徑數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)收發(fā)模塊10自動上傳到移動終端；

(5)工作人員在移動終端上確定后樹徑數(shù)據(jù)自動上傳到云端，移動終端數(shù)據(jù)和云端數(shù)據(jù)自動同步更新；

(6)按動電機(jī)控制鍵4，使步進(jìn)電機(jī)11反向轉(zhuǎn)動，步進(jìn)電機(jī)11帶動鏈條12和其上的第二支撐桿16向第一支撐桿14的反方向運(yùn)動，直到第二支撐桿16運(yùn)動到本體1的另一端，之后即可以進(jìn)行下一次測量。

工作原理

設(shè)定步進(jìn)電機(jī)11的步距角為t，細(xì)分倍數(shù)為x，電機(jī)軸的周長為L，本體1長度為l，第一支撐桿14與第一接觸塊15之間的距離為L2，第二支撐桿16移動的距離為L3，測量時第一接觸塊15與第二接觸塊17之間的距離為L1，樹干的半徑為R，樹干的直徑為D，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、第一支撐桿14與第一接觸塊15之間的距離為L2都是已知確定的，一個脈沖的線位移等于L÷[(360÷t)×x],處理器9獲取到測量過程中步進(jìn)電機(jī)11轉(zhuǎn)動的脈沖數(shù)n,第二支撐桿16移動的距離為L3的計算公式：L3＝n×l÷[(360÷t)×x]，由于第一接觸塊15與樹干的切線與半徑垂直，其延長線與平行線的夾角為30度，同理，第二接觸塊17與樹干的切線與半徑垂直，其延長線與平行線的夾角為30度，這兩條延長線之間的夾角為180-30-30＝120度，這兩條延長線與L1之間構(gòu)成了等腰三角形且頂角為120度，底角為30度，兩條半徑R與L1構(gòu)成三角形，其中R與L1的夾角為90-30＝60度，由此可推算出，兩條半徑R與L1構(gòu)成三角形的三角形為等邊三角形，L1＝R，D＝2×R＝2×L1，而L1＝L-2×L2-L3，所以D＝2×{L-2×L2-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。