基于激光测距传感器的树干横截面轮廓检测

利用声波的传播速度构建声学断层图像,已成为一种有效的木材无损检测方法。在实践中发现,树干横截面形状对林木声学断层成像的精度有显著影响。然而,现有研究都是假设树干为圆形的,导致生成的声学断层图像与实际情况不符。为了精确检测原木、活立木的树干横截面形状,研制了一种基于激光测距传感器的树干横截面轮廓检测仪器。采用滚珠丝杆在树干周围建立等边三角形,并利用步进电机驱动激光测距传感器沿滚珠丝杆移动,检测不同位置上树干表面的样本点与滚珠丝杆间的垂直距离,然后通过坐标平移、坐标旋转等坐标转换方法将样本点的测量数据转换到同一个坐标系,最后利用3次样条插值算法对所有样本点进行曲线拟合,可以方便地绘制出待测树干的轮廓。详细介绍了检测仪器的机械系统、电路系统、软件系统的设计方法,并分别采用近似圆形和不规则形状的原木样本进行了实验。实验结果表明,该仪器绘制的树干轮廓与真实情况基本一致,生成的轮廓曲线长度与树干周长之间的相对误差为0.83%。