一種檢測樹木徑切面上缺陷位置的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種檢測樹木缺陷位置的方法，具體是涉及一種檢測樹木徑切面上缺 陷位置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 應(yīng)力波是指物體受到?jīng)_擊之后，因應(yīng)力作用而產(chǎn)生的可在其內(nèi)部傳播的彈性機(jī)械 波。在我國，應(yīng)力波技術(shù)首先應(yīng)用在混凝土、巖土、基粧和油氣管道的性能和缺陷的檢測當(dāng) 中，之后才漸漸引起林業(yè)科技人員的重視，將這種技術(shù)應(yīng)用到了木材無損檢測領(lǐng)域，對(duì)應(yīng)力 波的傳播機(jī)理、獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的手段、數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，不同樹種之間的差異以及定性和 定量識(shí)別等方面進(jìn)行了深入研究，取得了大量的研究成果。
[0003] 目前，國內(nèi)外對(duì)樹木內(nèi)部缺陷的檢測及二維成像已經(jīng)進(jìn)行了較廣泛的研究，但是 涉及樹木縱截面上缺陷的位置檢測研究相對(duì)較少，傳統(tǒng)的方法大多只能檢測樹木橫截面上 的缺陷位置，難以對(duì)縱向的情況作出準(zhǔn)確的判斷。
[0004] 因此，尋求一種檢測樹木徑切面上缺陷位置的方法具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種檢測樹木徑切面 上缺陷位置的方法，能快速準(zhǔn)確地對(duì)樹木徑切面上的缺陷進(jìn)行定位。
[0006] 技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的檢測樹木徑切面上缺陷位置的方法，包括以 下步驟：
[0007] S1在被測樹木表面分別進(jìn)行4次固定傳感器工作，每次固定傳感器工作中傳感器 包括1個(gè)應(yīng)力波信號(hào)發(fā)射傳感器和η個(gè)應(yīng)力波信號(hào)接收傳感器；
[0008] S2每次固定傳感器工作結(jié)束后，將固定好的各傳感器分別與應(yīng)力波檢測儀連接， 并將應(yīng)力波檢測儀與PC機(jī)連接，然后使用脈沖錘敲擊應(yīng)力波信號(hào)發(fā)射傳感器，并通過PC機(jī) 采集該應(yīng)力波信號(hào)發(fā)射傳感器到η個(gè)應(yīng)力波信號(hào)接收傳感器的應(yīng)力波傳播時(shí)間數(shù)據(jù)，接著 計(jì)算該應(yīng)力波信號(hào)發(fā)射傳感器到各應(yīng)力波信號(hào)接收傳感器的應(yīng)力波傳播速度數(shù)據(jù)，得到一 組應(yīng)力波傳播速度數(shù)據(jù)模型，該應(yīng)力波傳播速度數(shù)據(jù)模型包括η個(gè)應(yīng)力波傳播速度數(shù)據(jù)，應(yīng) 力波傳播速度數(shù)據(jù)通過公式(1)計(jì)算得到，
[0009]
[0010] 其中，d是指應(yīng)力波信號(hào)發(fā)射傳感器到應(yīng)力波信號(hào)接收傳感器的距離，t是指應(yīng)力 波信號(hào)發(fā)射傳感器到應(yīng)力波信號(hào)接收傳感器的應(yīng)力波傳播時(shí)間數(shù)據(jù)；
[0011] S3通過上述步驟得到4組應(yīng)力波傳播速度數(shù)據(jù)模型，共包括4*n個(gè)應(yīng)力波傳播速度 數(shù)據(jù)，將4*n個(gè)應(yīng)力波傳播速度數(shù)據(jù)分別與該被測樹木健康參考值比較，當(dāng)滿足公式(2)時(shí)， 認(rèn)為該應(yīng)力波傳播速度數(shù)據(jù)為異常數(shù)據(jù)，反之為正常數(shù)據(jù)；
[0012]
[0013] 其中，ν'是指被測樹木健康參考值，v是指應(yīng)力波傳播速度數(shù)據(jù)；
[0014] S4繪制應(yīng)力波信號(hào)傳播路線圖，并將各應(yīng)力波信號(hào)傳播路線經(jīng)過二次處理，得到 的應(yīng)力波信號(hào)傳播路線圖可表示樹木徑切面上缺陷位置。
[0015] 進(jìn)一步地，所述被測樹木健康參考值由公式(3)計(jì)算得到：
[0016]
[0017]其中，Θ為應(yīng)力波信號(hào)傳播路徑與徑向之間的夾角，ν(θ)表示方向角為Θ的應(yīng)力波 信號(hào)傳播速度，VI表不縱向應(yīng)力波信號(hào)傳播速度，Vr表不徑向應(yīng)力波信號(hào)傳播速度。
[0018] 進(jìn)一步地，步驟S1具體包括以下步驟：
[0019] S11以被測徑切面上四個(gè)頂點(diǎn)所在位置相應(yīng)作為4次固定傳感器工作時(shí)應(yīng)力波信 號(hào)發(fā)射傳感器所在位置；
[0020] S12每次固定傳感器工作中，應(yīng)力波信號(hào)發(fā)射傳感器在被測樹木側(cè)面一端固定好 后，在被測樹木側(cè)面另一端與該應(yīng)力波信號(hào)發(fā)射傳感器同樣高度位置處固定第一個(gè)應(yīng)力波 信號(hào)接收傳感器，然后沿著被測樹木縱向每隔10°布置其它應(yīng)力波信號(hào)接收傳感器，相應(yīng)完 成4次固定傳感器工作。
[0021] 進(jìn)一步地，步驟S4包括以下步驟：
[0022] S41將應(yīng)力波信號(hào)發(fā)射傳感器到各應(yīng)力波信號(hào)接收傳感器的應(yīng)力波信號(hào)傳播路線 映射到初始應(yīng)力波信號(hào)傳播路線圖中，初始應(yīng)力波信號(hào)傳播路線圖包括4*n條應(yīng)力波信號(hào) 傳播路線；
[0023] S42對(duì)初始應(yīng)力波信號(hào)傳播路線圖進(jìn)行一次處理：
[0024]當(dāng)應(yīng)力波信號(hào)發(fā)射傳感器到應(yīng)力波信號(hào)接收傳感器的應(yīng)力波傳播速度數(shù)據(jù)為異 常數(shù)據(jù)時(shí)，將應(yīng)力波信號(hào)傳播路線圖中對(duì)應(yīng)的應(yīng)力波信號(hào)傳播路線用異常數(shù)據(jù)分辨線表 示；當(dāng)應(yīng)力波信號(hào)發(fā)射傳感器到應(yīng)力波信號(hào)接收傳感器的應(yīng)力波傳播速度數(shù)據(jù)為正常數(shù)據(jù) 時(shí)，將應(yīng)力波信號(hào)傳播路線圖中對(duì)應(yīng)的應(yīng)力波信號(hào)傳播路線用正常數(shù)據(jù)分辨線表示，將4組 路線圖疊加在一起得到一次處理應(yīng)力波信號(hào)傳播路線圖；
[0025] S43對(duì)一次處理的應(yīng)力波信號(hào)傳播路線圖進(jìn)行二次處理：
[0026] 當(dāng)用異常數(shù)據(jù)分辨線表示的應(yīng)力波信號(hào)傳播路線被其它信號(hào)傳播路線分割成若 干條線段時(shí)，當(dāng)線段全經(jīng)過正常數(shù)據(jù)分辨線表示的應(yīng)力波信號(hào)傳播路線時(shí)，則認(rèn)為該線段 處在健康區(qū)域，用正常數(shù)據(jù)分辨線重新表示該線段；
[0027] 當(dāng)線段經(jīng)過分別1條異常數(shù)據(jù)分辨線表示的應(yīng)力波信號(hào)傳播路線和1條正常數(shù)據(jù) 分辨線表示的應(yīng)力波信號(hào)傳播路線時(shí)，則認(rèn)為該線段處在過渡區(qū)域，用過渡區(qū)域分辨線重 新表示該線段；
[0028] 當(dāng)線段全經(jīng)過異常數(shù)據(jù)分辨線表示的應(yīng)力波信號(hào)傳播路線時(shí)，則認(rèn)為該線段處在 缺陷區(qū)域，用異常數(shù)據(jù)分辨線表示該線段；
[0029]對(duì)所有用異常數(shù)據(jù)分辨線表示的應(yīng)力波信號(hào)傳播路線進(jìn)行上述二次處理后，得到 二次處理應(yīng)力波信號(hào)傳播路線圖；
[0030] S44將二次處理應(yīng)力波信號(hào)傳播路線圖中異常數(shù)據(jù)分辨線表示的應(yīng)力波信號(hào)傳播 路線區(qū)域中各路線邊緣的交點(diǎn)依次連接形成一區(qū)域，該區(qū)域即為樹木徑切面上缺陷區(qū)域位 置。
[0031] 進(jìn)一步地，將應(yīng)力波信號(hào)傳播路線圖中的缺陷區(qū)域進(jìn)行填充和邊緣圓滑處理，得 到樹木徑切面上缺陷區(qū)域位置。
[0032] 進(jìn)一步地，所述徑切面是指選取被測樹木側(cè)面上任意一點(diǎn)0,該點(diǎn)0沿被測樹木的 徑向、縱向和切向分別表示為R、L、T，RL平面即為被測樹木的徑切面，被測徑切面范圍是一 個(gè)長為1寬為d的矩形面，矩形面的四個(gè)頂點(diǎn)所在位置為4次固定傳感器工作時(shí)應(yīng)力波信號(hào) 發(fā)射傳感器所在位置，其中d為被測樹木的直徑，1由公式(4)計(jì)算得到：
[0033] 1 = d*tan[ (n_l)*10。]公式（4)。
[0034] 有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有的優(yōu)點(diǎn)是:能夠快速準(zhǔn)確地對(duì)樹木徑切面 上缺陷位置進(jìn)行檢測，實(shí)驗(yàn)操作方便，對(duì)于樹木內(nèi)部缺陷檢測具有很好的指導(dǎo)作用。
【附圖說明】
[0035] 圖1是本發(fā)明方法中所用徑切面坐標(biāo)示意圖。
[0036]圖2是本發(fā)明中一次處理應(yīng)力波信號(hào)傳播路線圖。
[0037]圖3是本發(fā)明中二次處理應(yīng)力波信號(hào)傳播路線圖。
[0038]圖4是本發(fā)明方法中實(shí)驗(yàn)展示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0040] 請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明方法是用來檢測樹木徑切面上缺陷位置，所述徑切面是 指，假設(shè)某段理想的樹干為圓柱，建立如圖1所示的以〇點(diǎn)為原點(diǎn)的三維坐標(biāo)系，點(diǎn)〇為被測 樹木側(cè)面上任意一點(diǎn)0,該點(diǎn)0沿被測樹木的徑向、縱向和切向分別表示為R、L、T，所述徑切 面是指選取被測樹木側(cè)面上任意一點(diǎn)〇,該點(diǎn)〇沿被測樹木的徑向、縱向和切向分別表示為 R、L、T，RL平面即為被測樹木的徑切面，被測徑切面范圍是一個(gè)長為1寬為d的矩形面，矩形 面的四個(gè)頂點(diǎn)所在位置為4次固定傳感器工作時(shí)應(yīng)力波信號(hào)發(fā)射傳感器所在位置，其中d為 被測樹木的直徑，1由公式(4)計(jì)算得到：
[0041] 1 = d*tan[ (n_l)*