(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210975854.6 (22)申请日 2022.08.15 (71)申请人 中国水利水电科 学研究院 地址 100048 北京市海淀区车公庄西路20 号 (72)发明人 翟家齐　孙萌　赵勇　刘宽　 张万清　汪勇　王庆明　肖伟华　 李星　韩淑颖　曹继鹏　张鹏程　 钤会冉　 (74)专利代理 机构 北京国林贸知识产权代理有 限公司 1 1001 专利代理师 袁建水 (51)Int.Cl. G01B 11/24(2006.01) G01B 11/08(2006.01)G01B 17/02(2006.01) G01B 17/00(2006.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种精确获取活立木边材面积的无损检测 装置和方法 (57)摘要 本发明涉及一种精确获取活立木边材面积 的无损检测装置和方法， 包括： 检测架， 检测架包 括内圈， 内圈， 外圈上设置 水平直导轨， 水平直导 轨上设有滑块， 滑块上设有激光测量设施； 外圈 上在相差180度的位置相对设置两个拉杆， 两个 拉杆能够沿穿过内圈中心的径向线前后移动， 拉 杆上设置超声波收发器。 本发明利用测量架使激 光测量设施和超声波测量设施在测量过程中有 机的结合在一起， 并使用数据处理和图像处理的 方式将测量的数据处理为三维立体图像， 即能够 精确获得数据， 又能够直观观察， 为树木的生长 和液流的计算提供了科学的依据。 本发明是无损 测量， 不会对树木产生任何伤害， 测量过程是环 境友好的， 不会 对环境产生任何影响。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 115451861 A 2022.12.09 CN 115451861 A 1.一种精确获取活立木边材面积的无损检测装置， 其特征在于， 包括： 能够围绕固定在 树干上并能够适应不同树木胸径的检测架， 所述检测架包括能够围绕并束紧在树干上的内 圈， 所述的内圈通过连接件与围绕内圈并与内圈保持间距的外圈连接， 所述的外圈上设置 至少一条与外圈径向平行的水平直导轨， 所述的水平直导轨上设有能够沿水平导轨移动的 滑块， 所述的滑块上设有激光测量设施； 所述的外圈上在相差18 0度的位置相对设置两个拉 杆， 两个所述的拉杆能够沿穿过内圈中心的径向线前后移动， 两个所述拉杆上相对设置超 声波收发器， 所述的超声波收发器与超声波探测设施连接， 所述的超声波探测设施和激光 测量设施与数据采集器连接， 所述的数据采集器与数据处理、 图像处理、 人机界面依次连 接。 2.根据权利要求1所述的装置， 其特征在于， 所述的内圈是由能够快速拆装的多段柔性 非金属材 料， 或带有柔 性内衬并能够快速拆装柔 性连接的金属材 料构成。 3.根据权利要求2所述的装置， 其特征在于， 所述的外圈是由能够刚性连接并能够方便 拆装的多段 金属或硬质非金属材 料构成。 4.根据权利要求3所述的装置， 其特征在于， 所述的连接件与内、 外圈之间或固定或通 过快速拆装 件连接。 5.根据权利要求4所述的装置， 其特征在于， 所述的外圈通过快速拆装件与 水平导轨连 接。 6.根据权利要求5所述的装置， 其特征在于， 所述的水平直导轨上设有带动滑块移动的 电机以及同步齿形 带或齿轮齿条传动设施。 7.根据权利要求6所述的装置， 其特征在于， 所述的滑块与激光测量设施之间通过云台 连接。 8.根据权利要求7所述的装置， 其特征在于， 所述的拉杆与外圈之间通过能够滑动的快 速拆装件连接， 所述的拉杆 上还设有刻度。 9.根据权利要求8所述的装置， 其特征在于， 所述的超声波收发器通过快速拆装件与 所 述的拉杆 连接。 10.一种使用权利要求9所述装置的精确获取活立木边材面积的无损检测方法， 其特征 在于， 所述方法的步骤如下： 步骤1， 选 定测量高度： 确定被测树木的胸径测量处为初次测量高度； 步骤2， 紧固内圈： 挑选与被测树木胸径相适应的内圈散件， 将处于拆散状态的内圈在 选定高度围绕被测树干连接并收紧， 使内圈围绕并固定在被测树干上； 步骤3， 安装外圈： 挑选与内圈相适应的外圈散件以及相应的连接件， 通过各个快速拆 装件连接在一起， 并通过连接件与固定在被测 树干上的内圈连接固定， 形成稳固的内外圈 结构； 步骤4， 安装激光测量设施： 通过快速拆装件安装水平直导轨， 使水平直导轨处于被测 树干胸径当量圆形切线平行线的位置； 在所述的滑块上通过云台连接激光测 量设施， 将激 光测量设施对准被测树干； 步骤5， 安装超声波收发器： 在外圈上相差180度的位置使用快速拆装件分别安装两个 拉杆， 在拉杆靠近被测树干一端安装超声波收发器， 并利用拉杆将超声波收发器顶在被测 树干上， 并使两个超声 波收发器在一条直线上， 形成能够相互收发超声 波信号的状态；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115451861 A 2步骤6， 树干外部测量： 在外圈上围绕被测树干的多个位置， 多次固定水平直导轨， 用激 光测量设施对树干 外围进行至少两次扫描， 得到被测树干 外缘面的形状和尺寸； 步骤7， 树干内部测量： 在外圈上围绕被测树干的多个位置， 多次固定拉杆并始终维持 两个相对的超声波收发器的相对位置， 对被测 树干进行超声波探测， 获取被测树干内部边 材与木质部的形状和尺寸； 步骤8， 更换测量 高度： 松开 内圈， 调整内圈在被测树干上的高度， 重 复步骤6、 7， 获取被 测树干各个高度上的外缘 面的形状和尺寸， 以及被测树干内部边材与心材的形状和尺寸； 步骤9， 数据处理： 将多次测量的被测树干内部和外部的数据进行拟合， 形成被测树干 不同高度的外缘包络线和边材与心材界线的包络线； 步骤10， 显示： 通过计算机成像技术， 将经过处理的被测树干数据拟合为三维立体形状 的虚拟树干内、 外 部图像， 在人机界面的显示屏上显示。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115451861 A 3