專利名稱：一種木料密度快速測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種木料密度快速測量系統(tǒng)，具體說是一種涉及了激光測距，電 子秤，嵌入式以及通訊技術(shù)的木料密度測量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近幾年，隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在中國的興起，用來制作風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的輕木夾層 材料的需求量也在日益增加。除此之外，輕木夾層材料也是許多復(fù)合材料的必須物品，目前 生產(chǎn)輕木夾層材料的原料多是從國外進(jìn)口來的規(guī)則木料，多為長方體，但是木料的密度卻 是參差不齊，許多木料的密度都不能夠滿足生產(chǎn)輕木夾層材料，因此每當(dāng)進(jìn)來一批木料時， 都需要對每根木料的密度進(jìn)行測量，并加以篩選。目前市場上的密度儀多為測量一些化學(xué)物品的密度而量身訂做的，根本無法去測 量木料的密度，然而現(xiàn)有的幾種木料密度的測量儀，也多為實驗室用品，需要使用木料的切 片，而且測量時間較長，并會對其特性造成破壞，如需要浸泡或添加化學(xué)物質(zhì)，不能繼續(xù)使 用。所以這種測量方式完全不能應(yīng)用于工廠中去測量木料密度，因為工廠必須保證木料的 完整性，還有測量的速度，以及簡易的操作。所以現(xiàn)在生產(chǎn)這種輕木夾層材料的廠家都需要 大量的人手，進(jìn)行手工測量木料的長寬高，以及質(zhì)量，每根木料大約需要5個人共同工作才 能完成，而且人工測量的速度比較緩慢，因此這樣不僅增加了生產(chǎn)商的開發(fā)成本，同時也很 難提升自身的生產(chǎn)速度，嚴(yán)重制約了我國風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的生產(chǎn)速度，以及一些復(fù)合材料 的生產(chǎn)速度。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供一種方便、快捷的木料密 度測量儀。本實用新型的一種木料密度快速測量儀，所述測量儀包括體積測量模塊、質(zhì)量測 量模塊、中央處理模塊、顯示器與輸入模塊四個部分；所述體積測量模塊與中央處理模塊電性連接，采集木料的長、寬、高信號，將信號 輸入中央處理模塊；質(zhì)量測量模塊與中央處理模塊電性連接，采集木料的質(zhì)量信號，將信號輸入中央 處理模塊；中央處理模塊分別與體積測量模塊、質(zhì)量測量模塊和顯示器與輸入模塊電性連 接，將體積測量模塊和質(zhì)量測量模塊輸入的信號進(jìn)行處理計算，得到所測木料密度，并將數(shù) 據(jù)輸出到顯示器與輸入模塊；顯示器與輸入模塊與中央處理模塊電性連接，對中央處理模塊輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯 示，同時可對中央處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，實現(xiàn)人機(jī)交換。在本實用新型一個優(yōu)選實施例中，所述體積測量模塊包括三個非接觸測距傳感 器，分別采集木料的長、寬、高信息。[0011]在本實用新型一個優(yōu)選實施例中，所述非接觸測距傳感器為激光測距傳感器。在本實用新型一個優(yōu)選實施例中，所述三個激光測距傳感器采用485總線并聯(lián)方 式，經(jīng)RS485轉(zhuǎn)RS232接口進(jìn)行信號轉(zhuǎn)化。在本實用新型一個優(yōu)選實施例中，所述質(zhì)量測量模塊由壓力傳感器，支架以及電 子秤盤構(gòu)成，所述電子秤盤放置于支架上，所述支架再放置于壓力傳感器之上，所述壓力傳 感器與所述中央處理模塊電性連接。在本實用新型一個優(yōu)選實施例中，所述電子秤盤其秤盤面、側(cè)面和背面形成一個 精確的相互垂直的頂點，作為長寬高測量的基準(zhǔn)點。在本實用新型一個優(yōu)選實施例中，所述中央處理模塊包括單片機(jī)、蜂鳴器、AD轉(zhuǎn)換 芯片、存儲芯片及外圍電路。在本實用新型一個優(yōu)選實施例中，所述單片機(jī)中包括測量數(shù)據(jù)的補(bǔ)償功能模塊， 測距校正功能模塊，電子稱校零功能模塊，電子稱與密度儀切換功能模塊，長度、高度、寬度 的顯示功能模塊。在本實用新型一個優(yōu)選實施例中，顯示與輸入模塊包括6個數(shù)碼管構(gòu)成的顯示器 以及4個按鍵。本實用新型的優(yōu)點在于(1)、四大模塊的工作順序有著合理的分配，當(dāng)該儀器上面沒有物體時，中央處理 器將不會采集體積測量模塊上的數(shù)據(jù)，只有當(dāng)質(zhì)量測量模塊上有物體時，中央處理器才會 向體積測量模塊發(fā)送讀數(shù)據(jù)指令，如果此時木料的長寬高三個數(shù)據(jù)中某一個量沒有被采集 到，中央處理模塊則會自動進(jìn)行報警，提示工作人員放好木料；O)、同時，為了防止由于長期使用密度儀而發(fā)生的形變，以及質(zhì)量測量模塊由于 質(zhì)量的增加或者磨損導(dǎo)致的測量偏差，該密度測量儀增加了校準(zhǔn)與補(bǔ)償功能模塊，保證了 測量的精準(zhǔn)度；(3)、采用了高精度的工業(yè)激光測距傳感器，以及高靈敏度的壓力傳感器，大大的 減小了測量誤差；(4)、采用了一系列的數(shù)據(jù)處理策略，大大的提高了測量值的穩(wěn)定速度；(5)、采用了單片機(jī)技術(shù)，使得本木料密度快速測量儀擁有軟件的升級空間，可以 提供更多的應(yīng)用支持。綜上所述，本實用新型的木料密度快速測量儀采用非接觸方式測量并結(jié)合了嵌入 式的單片機(jī)開發(fā)技術(shù)，方便、快捷、測量精度高。

圖1為本實用新型一種實施例的功能框圖；圖2為本實用新型一種實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型一種實施例的體積測量模塊的電路圖；圖4為本實用新型一種實施例的中央處理模塊的單片機(jī)部分的電路圖；圖5為本實用新型一種實施例的顯示與輸入模塊的數(shù)碼管和按鍵部分的電路圖。圖中11為測量長度的激光測距傳感器；12為測量寬度的激光測距傳感器；13為 測量高度的激光測距傳感器；2為電子秤；3為中央處理模塊；4為顯示器與輸入模塊；41為顯示器；42為按鍵；5為支撐臺；6為擋板；7為安裝柱。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的較佳實施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本實用新型的優(yōu) 點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本實用新型的保護(hù)范圍做出更為清楚明 確的界定。如圖1所示，本實用新型的一種木料密度快速測量儀包含了四個模塊體積測量 模塊，質(zhì)量測量模塊，中央處理模塊，顯示與輸入模塊，所述體積測量模塊與中央處理模塊 電性連接，采集木料的長、寬、高信號，將信號輸入中央處理模塊；質(zhì)量測量模塊與中央處理 模塊電性連接，采集木料的質(zhì)量信號，將信號輸入中央處理模塊；中央處理模塊分別與體積 測量模塊、質(zhì)量測量模塊和顯示器與輸入模塊電性連接，將體積測量模塊和質(zhì)量測量模塊 輸入的信號進(jìn)行處理計算，得到所測木料密度，并將數(shù)據(jù)輸出到顯示器與輸入模塊；顯示器 與輸入模塊與中央處理模塊電性連接，對中央處理模塊輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，同時可對中 央處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，實現(xiàn)人機(jī)交換。如圖2所示，本實施例的木料密度快速測量儀包括測量長度的激光測距傳感器 11，測量寬度的激光測距傳感器12，兩個傳感器安裝固定在測量儀的支撐臺5上，分別位于 電子秤2的一側(cè)和前端，用于測量放于電子秤2上木料的長度和寬度；測量高度的激光測 距傳感器13安裝固定于安裝柱7上，用于測量木料的高度；顯示器與輸入模塊4固定在安 裝柱7上，包括顯示器41和四個按鍵42 ；中央處理模塊3集成于顯示器與輸入模塊4的背 部；電子秤2的背面和側(cè)面分別有兩塊擋板6，與電子秤2的盤面形成一個精確的相互垂直 的頂點，作為長寬高測量的基準(zhǔn)點。如圖2結(jié)合圖3所示，所述體積測量模塊由三個激光測距傳感器構(gòu)成，三個激光測 距傳感器采用485總線并聯(lián)的方式接到一個RS485轉(zhuǎn)RS232的轉(zhuǎn)換接口上，分別用來采集 木料的長度，寬度，高度信息。三個激光測距傳感器為完全被動設(shè)備，中央處理器通過RS232 向485總線上發(fā)送讀信息指令后，相應(yīng)的傳感器才會將測量到的數(shù)據(jù)也通過485總線，然后 經(jīng)RS485轉(zhuǎn)RS232接口發(fā)送至中央處理模塊。質(zhì)量測量模塊由電子秤2構(gòu)成，包括高靈敏度的壓力傳感器，該傳感器主要利用 其壓力與電壓成線性關(guān)系來采集電壓信號，然后通過數(shù)據(jù)線傳輸至中央處理模塊的AD轉(zhuǎn) 換芯片，將模擬信號量化為數(shù)字信號，然后交給單片機(jī)進(jìn)行處理。如圖4所示，中央處理模塊的單片機(jī)的接口 1、2和存儲芯片相應(yīng)接口連接，接口 10、11和RS232相應(yīng)接口連接，接口 13、14、15、16、17與相應(yīng)AD轉(zhuǎn)換芯片接口連接，接口 23、 24,25與顯示器與輸入模塊的相應(yīng)接口連接。中央處理模塊主要包括51系列的單片機(jī)、蜂鳴器、AD轉(zhuǎn)換芯片、存儲芯片及外圍 電路，負(fù)責(zé)采集AD轉(zhuǎn)換后的壓力傳感器的數(shù)據(jù)，并對該數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，轉(zhuǎn)化換算等處理，然 后根據(jù)線性關(guān)系的比例系數(shù)得出木料的質(zhì)量m;該模塊還負(fù)責(zé)指揮激光測距傳感器有序的 傳輸數(shù)據(jù)至本模塊，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后計算出木料的長度L，寬度W，高度H，以及其體積 V，通過采集到得V，與m利用密度公式P =m/v，計算出物體密度，然后通過排線傳給顯示 與輸入模塊。除此之外，中央處理模塊還擁有一些其他的處理功能，其可以根據(jù)顯示與輸入 模塊的按鍵的輸入信息進(jìn)行相應(yīng)的密度儀與電子稱功能之間的切換，單獨的顯示木料的長度，寬度，高度信息；以及各種測量數(shù)據(jù)的補(bǔ)償功能，測距校正功能，電子稱校零功能。優(yōu)選地，所述單片機(jī)中還可包括測量數(shù)據(jù)的補(bǔ)償功能模塊，測距校正功能模塊，電 子稱校零功能模塊，電子稱與密度儀切換功能模塊，長度、高度、寬度的顯示功能模塊。如圖5所示，顯示與輸入模塊包括6個數(shù)碼管及4個按鍵，該模塊主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的 顯示，以及其他功能的操作，是操作人員與木料密度快速測量儀之間的一個人機(jī)交互的平 臺。本實施例的木料密度快速測量儀是這樣工作的開機(jī)時，通過顯示器和輸入模塊 上的按鍵可以進(jìn)入設(shè)置菜單，并可以進(jìn)行各種測量進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償。進(jìn)入工作模式時，該儀 器首先進(jìn)行校零操作，完成校零后，中央處理模塊不斷的訪問AD轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù) 進(jìn)行濾波，轉(zhuǎn)化等處理，判斷電子秤盤上是否有物體，當(dāng)電子秤盤上有物體時，中央處理模 塊記錄物體的質(zhì)量，然后向RS485轉(zhuǎn)RS232接口上發(fā)送指令，激光測距傳感器接收到指令 后，則將所測量到的數(shù)據(jù)，按照原路傳送給單片機(jī)，單片機(jī)解析其中的數(shù)據(jù)并檢測數(shù)據(jù)的有 效性，如果無效，則進(jìn)行報警，有效的話，則通過公式P =m/v計算出物體的密度，并將數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)化后通過顯示與輸入接口傳送給顯示模塊，除此之外，顯示與輸入模塊的輸入按鍵信息 也會通過該接口將輸入數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，單片機(jī)則解析按鍵編號，按照程序中的預(yù)置的 操作給出相應(yīng)的回復(fù)與顯示。以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式
，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限 于此，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可不經(jīng)過創(chuàng)造性勞 動想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護(hù) 范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種木料密度快速測量儀，其特征在于，所述測量儀包括體積測量模塊、質(zhì)量測量模 塊、中央處理模塊、顯示器與輸入模塊四個部分；所述體積測量模塊與中央處理模塊電性連接，采集木料的長、寬、高信號，將信號輸入 中央處理模塊；質(zhì)量測量模塊與中央處理模塊電性連接，采集木料的質(zhì)量信號，將信號輸入中央處理 模塊；中央處理模塊分別與體積測量模塊、質(zhì)量測量模塊和顯示器與輸入模塊電性連接，將 體積測量模塊和質(zhì)量測量模塊輸入的信號進(jìn)行處理計算，得到所測木料密度，并將數(shù)據(jù)輸 出到顯示器與輸入模塊；顯示器與輸入模塊與中央處理模塊電性連接，對中央處理模塊輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示， 同時可對中央處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，實現(xiàn)人機(jī)交換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木料密度快速測量儀，其特征在于，所述體積測量模塊 包括三個非接觸測距傳感器，分別采集木料的長、寬、高信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種木料密度快速測量儀，其特征在于，所述非接觸測距傳 感器為激光測距傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種木料密度快速測量儀，其特征在于，所述三個激光測距 傳感器采用485總線并聯(lián)方式，經(jīng)RS485轉(zhuǎn)RS232接口進(jìn)行信號轉(zhuǎn)化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木料密度快速測量儀，其特征在于，所述質(zhì)量測量模塊 由壓力傳感器，支架以及電子秤盤構(gòu)成，所述電子秤盤放置于支架上，所述支架再放置于壓 力傳感器之上，所述壓力傳感器與所述中央處理模塊電性連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種木料密度快速測量儀，其特征在于所述電子秤盤其秤 盤面、側(cè)面和背面形成一個精確的相互垂直的頂點，作為長寬高測量的基準(zhǔn)點。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木料密度快速測量儀，其特征在于，所述中央處理模塊 包括單片機(jī)、蜂鳴器、AD轉(zhuǎn)換芯片、存儲芯片及外圍電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種木料密度快速測量儀，其特征在于所述單片機(jī)中包括 測量數(shù)據(jù)的補(bǔ)償功能模塊，測距校正功能模塊，電子稱校零功能模塊，電子稱與密度儀切換 功能模塊，長度、高度、寬度的顯示功能模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木料密度快速測量儀，其特征在于顯示與輸入模塊包 括6個數(shù)碼管構(gòu)成的顯示器以及4個按鍵。
專利摘要本實用新型公開了一種木料密度快速測量儀，所述測量儀包括體積測量模塊、質(zhì)量測量模塊、中央處理模塊、顯示器與輸入模塊四個部分；四大模塊的工作順序有著合理的分配，當(dāng)該儀器上面沒有物體時，中央處理器將不會采集體積測量模塊上的數(shù)據(jù)，只有當(dāng)質(zhì)量測量模塊上有物體時，中央處理器才會向體積測量模塊發(fā)送讀數(shù)據(jù)指令，如果此時木料的長寬高三個數(shù)據(jù)中某一個量沒有被采集到，中央處理模塊則會自動進(jìn)行報警，提示工作人員放好木料。本實用新型的木料密度快速測量儀采用非接觸方式測量并結(jié)合了嵌入式的單片機(jī)開發(fā)技術(shù)，方便、快捷、測量精度高。
文檔編號G01N9/02GK201852762SQ201020570438
公開日2011年6月1日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者徐本連, 王小英, 王建, 王輝, 陳英革 申請人:常熟理工學(xué)院