基于包络原理的原木材积检测技术的研究

摘要

在木材加工中，原木的外围几何形状是制约下锯及计算材积的关键性因素，对原木形状的精确识别已成为木材加工业的首要问题。长期以来使用的人工检尺方法，受人为因素影响较大且工作效率低，无法适应现代化木材加工的发展趋势。因此，提高原木外形识别的准确性，实现原木形状检测与识别过程的数控化和智能化，是我国制材行业迫切需要解决的关键问题。
　　本文详细阐述对原木材积检测系统进行的研究与开发。设计了基于包络原理的激光检测机构的机械部分;应用无线数据采集模块，实现数据的无线传输;应用计算机软件平台实现对检测数据的计算分析得出原木形状参数及材积，并通过程序编译完成对原木截面形状的二维和原木三维图形的模拟再现及图形处理。
　　根据实验室现有的设备条件，实验研究过程中主要致力于实现原木截面的二维几何数据的计算机实时采集，原木形状的计算机模拟再现过程的处理，其中数据的采集及再现方法的选择是关键问题，并且应用具体的数学模型和描述理论对原木截面径级等形状参数进行分析计算，利用计算机软件来实现其过程。考虑到本文所涉及的实验及理论是建立在原木表面形态包络原理再现的基础上，再结合原木形状识别系统的硬件结构特点，因此本论文采用MATLAB程序设计及图形处理软件，以模块化设计方法进行原木材积检测系统的设计，通过样本原木的实际检测，达到一定的识别要求，为原木形状识别的工业化推广提供良好的理论和应用基础。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 国内外原木形状识别理论的研究概况

1．1．2 国内外原木检测技术的发展现状和分析

1．1．3 我国原木形状尺寸识别技术的发展和趋势

1．2 本论文研究的目的和意义

2 原木材积检测系统的建立

2．1 原木形状识别系统的工作原理与工艺流程

2．2 系统总体结构的设计

2．2．1 系统设计要求

2．2．2 系统总体设计

2．2．3 机械系统总体结构设计

2．2．4 系统无线数据采集模块

2．2．5 系统软件的确定

2．3 本章小结

3 原木形状数据的采集方法研究与实现

3．1 原木截面样点的采集原理

3．2 数据采集硬件的选择与设置

3．2．1 RF无线数据采集模块

3．2．2 nRF9E5结构特点

3．2．3 nRF9E5功能介绍

3．3 无线数据传输系统

3．3．1 系统组成

3．3．2 通信协议

3．4 无线数据传输系统的实现

3．4．1 系统硬件

3．4．2 系统软件

3．5 MATLAB串口通信的实现

3．5．1 实时数据采集

3．5．2 实时数据采集实现方法

3．6 本章小结

4 原木形状参数计算方法的研究

4．1 检测点坐标确定

4．1．1 激光发射器在坐标系下坐标值的确定

4．1．2 光电接收器坐标点的确定

4．2 原木截面包络曲线坐标的确定

4．3 原木截面面积的计算原理

4．4 原木材积计算方法的研究

4．4．1 国家标准规定原木材积的计算方法

4．4．2 理想原木材积计算通式

4．5 原木形状材积计算结果及误差分析

4．5．1 材积计算的结果

4．5．2 结果误差分析

4．6 本章小结

5 原木形状计算机模拟再现的研究

5．1 系统软件介绍

5．1．1 原木截面包络曲线确定

5．1．2 原木截面包络曲线坐标的确定

5．1．3 原木截面拟合

5．2 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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