本实用新型涉及一种树干轮廓测量装置，具体是涉及一种基于激光测距传感器的树干轮廓测量装置。
背景技术：
木材声学断层成像技术使得林业生产研究人员可以在不破坏木材结构的前提下准确获取木材内部的各种信息，从而对活立木、原木的内部力学性能分布和腐朽程度进行准确有效的评估。目前，木材声学断层成像技术已经获得了广泛的关注，并成功应用于木材内部缺陷检测、原木锯切决策、名木古树保护等领域。
在利用声波传播速度构建木材断层图像的时候，准确获取树干的横截面形状非常重要，虽然目前已经有各种不同的木材声学断层成像方法，也取得了较好的应用效果。但是在这些方法中，都假设树干的横截面为圆形。事实上，树木生长过程非常复杂，受周围的环境、光照、气候等因素影响较大，所以很多树干都不是圆形的，特别是名木古树，导致生成的木材声学断层图像与实际情况有较大的偏差。准确测量树干的轮廓，有助于提高木材声学断层成像的精度，对木材无损检测技术的发展、名木古树以及木质古建筑的保护都具有非常重要的意义。
技术实现要素：
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种基于激光测距传感器的树干轮廓测量装置，一方面，方便拆卸和组装，另一方面，可以准确有效地测量树干轮廓，树干轮廓得到准确地估算。
技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型的一种基于激光测距传感器的树干轮廓测量装置，包括三根可伸缩支撑杆、激光测距传感器、滚珠丝杆、光杆、内置有光电编码器的步进电机以及控制系统，分别以所述三根支撑杆的位置为顶点，将三个顶点连接后可形成等边三角形，所述支撑杆之间通过固定杆固定连接，所述滚珠丝杆一端通过底座一与其中一根支撑杆顶端连接，所述滚珠丝杆另一端通过底座二与另一根支撑杆顶端连接，所述光杆一端与所述底座一连接，所述光杆另一端与所述底座二连接，所述光杆与所述滚珠丝杆互相平行，所述激光测距传感器通过固定滑台与所述滚珠丝杆滑动连接，所述内置有光电编码器的步进电机置于所述底座一或底座二上方，所述内置有光电编码器的步进电机位于所述滚珠丝杆一侧，所述激光测距传感器和内置有光电编码器的步进电机分别通过电线与所述控制系统连接。
进一步地，所述控制系统包括主控制器以及分别与所述主控制器连接的电平转换芯片、光电耦合器、细分驱动芯片、按键器、液晶显示器和JTAG接口，所述电平转换芯片与所述激光测距传感器连接，所述光电耦合器与所述光电编码器连接，所述细分驱动芯片与所述步进电机连接。
进一步地，所述控制系统包括RS232接口，测量过程中，所述电平转换芯片通过所述RS232接口连接至所述激光测距传感器，测量结束后，所述控制系统通过所述RS232接口连接至PC机。
进一步地，所述主控制器采用STM32F103ZET6芯片。
进一步地，所述控制系统包括铅酸电池。
进一步地，所述激光测距传感器的测量范围为1cm～150cm，测量精度为±1mm。
有益效果：本实用新型与现有技术比较，具有的优点是：本实用新型装置构成一个方便拆卸的一维扫描系统，方便拆卸和组装，方便携带；本实用新型装置可以准确有效地测量树干轮廓，树干轮廓得到准确地估算；本实用新型装置测量效率高、测量效果佳。
附图说明
图1是本实用新型装置的结构示意图。
图2是控制系统结构示意图。
图3是步进电机细分驱动芯片电路图。
图4是电平转换芯片电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
参照图1，本实用新型提供的一种基于激光测距传感器的树干轮廓测量装置，包括三根可伸缩支撑杆101、激光测距传感器103、滚珠丝杆104、光杆105、内置有光电编码器109的步进电机106以及控制系统107，分别以所述三根支撑杆101的位置为顶点，将三个顶点连接后可形成等边三角形，三根支撑杆101用途是支撑整个测量装置，三根支撑杆的长度可调，以便很据需求调整激光测距传感器103的高度，所述支撑杆101之间通过固定杆102固定连接，所述滚珠丝杆104一端通过底座一110与其中一根支撑杆101顶端连接，所述滚珠丝杆104另一端通过底座二111与另一根支撑杆101顶端连接，所述光杆105一端与所述底座一110连接，所述光杆105另一端与所述底座二111连接，所述光杆105与所述滚珠丝杆104互相平行，所述激光测距传感器103通过固定滑台108与所述滚珠丝杆104滑动连接，所述激光测距传感器103通过所述固定滑台108在所述滚珠丝杆104上可滑动，激光测距传感器103用途是用于测量树干轮廓至滚珠丝杆104垂直距离，激光测距传感器103的测量范围为1cm～150cm，测量精度为±1mm，所述内置有光电编码器109的步进电机106置于所述底座一110或底座二111上方，所述内置有光电编码器109的步进电机106位于所述滚珠丝杆104一侧，在步进电机106的驱动下，激光测距传感器103可沿滚珠丝杆104移动，激光测距传感器103在不同的位置上进行测量，测量得到树干轮廓至滚珠丝杆104的垂直距离，光电编码器109输出的脉冲用于计算激光测距传感器103的移动距离，所述激光测距传感器103和内置有光电编码器109的步进电机106分别通过电线与所述控制系统107连接，激光测距传感器103、滚珠丝杆104、光杆105、内置有光电编码器109的步进电机106构成一个方便拆卸和组装的一维扫描系统，将该一维扫描系统置于支撑杆101上，将该一维扫描系统与控制系统107相连接，由控制系统控制完成对树干轮廓进行测量；
参照图2，所述控制系统107包括主控制器112以及分别与所述主控制器112连接的电平转换芯片113、光电耦合器114、细分驱动芯片115、按键器116、液晶显示器117和JTAG接口118，所述电平转换芯片113与所述激光测距传感器103连接，所述电平转换芯片113通过所述RS232接口119连接至所述激光测距传感器103，测量结束后，所述控制系统107通过所述RS232接口119连接至PC机，采用RS232接口将激光测距传感器103的检测数据输出到控制系统中，能降低系统复杂度，为了减小体积，降低成本，设计的控制系统只包括一个RS232接口，测量时，RS232接口与激光测距传感器相连，在测量结束后，控制系统通过RS232接口与PC机相连，将激光测距传感器103的测量数据和激光测距传感器103的移动距离传送至PC机，用户进行不同的连接后，通过按键器设置RS232的工作模式，所述光电耦合器114与所述光电编码器109连接，所述细分驱动芯片113与所述步进电机106连接，测量过程中，控制系统107为树干轮廓测量系统的控制核心，通过电线与激光测距传感器103、步进电机106、光电编码器109连接，实现整个系统的协调运行；
在本实用新型实时例中，主控制器112采用高性能、低功耗的STM32F103ZET6芯片；与步进电机连接的细分驱动芯片113采用高细分两相混合式步进电机专用驱动芯片THB7128，细分数最高可达128，使得设计的控制系统具有步进电机过流保护、短路保护等功能，读取光电编码器的信号时，采用光电耦合器PC817进行电气隔离，与激光测距传感器、PC机进行通讯时，采用电平转换芯片MAX3232进行电平转换，整个系统采用铅酸电池116供电，细分驱动芯片THB7128电路图如图3所示，电平转换芯片MAX3232电路图如图4所示；
工作原理：
在待测树干周围固定好支撑杆和固定杆，以三根支撑杆的位置为三个顶点构成等边三角形，三根支撑杆分别表示为支撑杆A、支撑杆B和支撑杆C，构成等边三角形为ΔABC，该一维扫描系统置于支撑杆101上，激光测距传感器103、滚珠丝杆104、光杆105、内置有光电编码器109的步进电机106构成一个方便拆卸和组装的一维扫描系统，将该一维扫描系统置于支撑杆101上，将该一维扫描系统与控制系统107相连接，由控制系统控制完成对树干轮廓进行测量，主控制器首先发送脉冲给步进电机的细分驱动芯片，控制步进电机转动，从而控制激光测距传感器在滚珠丝杆上滑动，激光测距传感器在运动过程中检测得到树干轮廓至滚珠丝杆的垂直距离即树干轮廓的纵轴坐标值，与此同时，根据光电编码器输出的脉冲得到激光测距传感器的移动距离即树干轮廓的横轴坐标值，以撑杆A和支撑杆B的位置为顶点连线形成x轴，以A点为起点垂直于x轴的线定义为y轴，置于等边三角形内的树干轮廓上各点通过坐标值来描述，将树干轮廓的坐标值通过RS232接口传输至PC机，PC机根据得到的数据即树干轮廓的坐标值可以通过软件画出树干轮廓，准确度高。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。