树木自动测径系统设计开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

在现代林业研究的过程中,树木的直径是非常重要的一项数据,其测量工具主要是轮尺与围尺。在研究过程中得到精准的树木直径对研究来说有非凡的意义。在树轮气候学中, 需要了解历史时期的气候变化, 理解气候对树木径向生长的响应机理。目前, 市场上也出现了一些测量树木胸高直径的电子类产品, 如树木直径记录仪、测树超站仪、蓝色测径仪、数码测树尺和果茎生长测量尺等。用于树干与木材直径的测量工具种类很多, 结构繁简差别很大。

对于现有的测量仪器,我们很容易发现, 尺的携带与读数都不方便, 测定值不稳定;围尺虽工具简单, 但测量者双手须接触树干, 当所测树木树干带有尖刺或是有大量分泌物时, 测量工作就会无法很好完成。

可以说, 目前林木直径测量并未取到实质性的突破, 森林计测工具的滞后与数字林业的发展相悖。因此本次毕业设计将致力于设计出一个携带方便、计算准确的树木自动测径系统。

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2. 国内外研究现状分析

在我国国内, 一些学者对于数字式自动测径仪的研究也做出了一定的贡献, 如开合角尺、测径靠尺和智能测径仪等, 这些仪器大部分理论支撑都与直线位移传感器相关或者使用的是相切原理, 甚至有一些还停留于理论设计阶段, 并未投入生产,还有一部分因为结构不完整、性能不足, 操作过于复杂等原因而未能在林业检测上得以广泛应用。可以说, 目前木材直径测量技术并未出现实质性的突破, 森林计测工具的发展速度无法满足数字化林业的相关要求。

虽然能通过芬兰抛物线弯轮尺、特莫尔测杖、毕特里希叉形轮尺等非触式工具进行测量, 但由于这些器材体积较大,携带与操作不便, 因此很少被运用到实际的测量工作中。标准测量, 往往需一名测量者与一名记录者共同协作完成, 然后再进行冗杂的统计计算工作, 最后才能对确定好的标准木进行解析, 这个过程不仅费时费力,更是有一定的误差在其中。为了能同时完成每木检尺和数据统计两项工作,国外最先研究有瑞典自记尺、苏联自记轮尺、自记纸带轮尺、SMR计算化轮尺等,这些采用编码器或采用电子机械轮尺方法再配具有键盘的数据记录器 (终端) 之类的改进,工具电子化技术比较原始, 体积都比较庞大。

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3. 研究的基本内容与计划

运用三切点法,以相关几何计算公式为计算原理,采用单片机STC89C52作为主控芯片控制整个操作系统,同时由ADC0804完成AD转换工作,将角位移传感器得到的数据进行转换,把模拟信号转换成一串二进制数字信号, 再由单片机读取这组数据, 并将它代入其C语言所编程的测量计算公式(前文中所得到的计算公式), 得出一个数据后,直接在LCD显示屏上显示十进制的结果数字亦即林木的直径测量结果。

总体安排和计划进度(包括阶段性工作内容及完成时间):

2019年1月10日-2019年2月19日 查阅相关资料,拟定初步设计方案;

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4. 研究创新点

主要创新点:

1.摒弃了传统的卡尺作为测量张角的测径仪,采用切点法进行直径计算,极大的提高了测径系统的便携性。

2.利用三切点法运用简单的几何运算,制作过程较为简单,相比于国外的测径仪在价格上更加有优势,有利于提高利用率。

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