[發(fā)明專利]木材腐蝕度測量儀

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610214870.8
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN107238629A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王雪飛
• 申請（專利權(quán)）人: 黃山學(xué)院
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04;G01N21/84
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測量木材腐蝕度的裝置，具體來說，是一種測量木材腐蝕度的原理、技術(shù)及產(chǎn)品組成。

背景技術(shù)

目前，對于木材腐蝕度、完好度的檢測，有專業(yè)人士肉眼感測法[1]和木材物理參數(shù)對比法[2]，現(xiàn)存的木材腐蝕程度檢測大多存在測量不準(zhǔn)確、耗時費(fèi)力和破壞原有木材的完整度的問題[3]。本發(fā)明利用先進(jìn)的濕度傳感器、高清晰度攝像頭、SOC計(jì)算木材RGB像素輸出，迅速有效、準(zhǔn)確的測量木材的腐蝕度。

[1] 尹思慈.木材學(xué)[M].北京:中國林業(yè)出版社,1996.126；

[2] 陳允適等著“古建筑與木質(zhì)文物維護(hù)指南-木結(jié)構(gòu)防腐及化學(xué)加固”,中國林業(yè)出版社,1995,12,73～78；

[3] 張淵博. 基于圖像的樹木腐蝕區(qū)域分割方法研究與仿真. 計(jì)算機(jī)仿真.2012 年 1 月。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有檢測木材腐蝕度的主觀性和復(fù)雜性，本發(fā)明提供了一種木材腐蝕度測量的原理及技術(shù)，不僅能的檢測木材的腐蝕度，而且方便、快捷，大大提高了測量木材腐蝕度的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：采用先進(jìn)的濕度傳感器，清晰度高的攝像頭模塊，利用SOC系統(tǒng)像素級計(jì)算，通過在木材上選擇三到五處木材濕度值，與木材的圖像結(jié)合，計(jì)算木材腐蝕度并將測量結(jié)果顯示到LCD屏。從柱底石（地面）垂直方向計(jì)算距離（尺），以每確定距離h、使用濕度傳感器，取圓形測量點(diǎn)(3至5個)，測量待測木材的濕度，記錄、標(biāo)記并確定濕度較大的區(qū)域；使用攝像頭模塊以合適的角度，使木材大致位于圖片中間且盡可能填滿整個屏幕，拍攝該木材，并在圖中標(biāo)記出濕度較大的測量點(diǎn)為該木材的濕度閥值；使用SOC對該圖片進(jìn)行RGB像素值計(jì)算，把滿足濕度閥值標(biāo)記點(diǎn)RGB像素值的點(diǎn)數(shù)定義為Y，木材的總的RGB像素點(diǎn)數(shù)為Z，則木材的腐蝕度γ定義為：

γ=a*（Y/Z）

其中a為地理環(huán)境系數(shù)，如沙漠a(chǎn)=1，黃山a=1-0.8之間等。a與地理環(huán)境以及木材的種類相關(guān)。計(jì)算由數(shù)字電路與SOC系統(tǒng)完成，并輸出到LCD顯示。

本發(fā)明的有益效果是，可以測量出木材的腐蝕度的同時，使用了先進(jìn)的濕度傳感器、清晰度高的攝像頭以及SOC像素級計(jì)算，簡化了木材腐蝕度的測量過程，提高了測量木材腐蝕度的準(zhǔn)確度。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。如圖1是本發(fā)明的原理框圖，其中木材濕度傳感器用于測量木材的濕度信息，攝像頭模塊負(fù)責(zé)獲取該木材的特征圖片信息，LCD模塊用于顯示，按鍵模塊用于設(shè)置、控制整個系統(tǒng)完成人機(jī)交互，SOC系統(tǒng)用于協(xié)調(diào)各模塊并進(jìn)行RGB像素值計(jì)算，得出該木材的腐蝕度。

圖2所示是木材濕度傳感器的原理框圖，其中微控制器負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)控制其余元件完成信號采集并和SOC系統(tǒng)通信；材質(zhì)數(shù)據(jù)庫為各種木材的物理特征信息主要是特征地域環(huán)境下的特定木材的相對濕度數(shù)據(jù)；探頭的間距為2cm，用于插入木材、獲取其特征電阻；在設(shè)置好環(huán)境參數(shù)及木材信息后，將插針插入待測木材深度約2至5mm(根據(jù)具體情況適當(dāng)調(diào)節(jié))約0.5秒，木材的濕度信息就會傳入SOC系統(tǒng)。

如圖3為攝像頭模塊電路圖，該模塊采用的是OV系列的7670感光模塊將光學(xué)影像投影到光學(xué)傳感器CMOS上通過SCCB接口控制曝光時間、飽和度、色調(diào)等獲得我們需要的光學(xué)像素陣列數(shù)據(jù)，并該模塊使用了FIFO進(jìn)行緩存數(shù)據(jù)、FIFO的型號為AL422B。在設(shè)置好光學(xué)參數(shù)、標(biāo)記好木材的特征參數(shù)后，調(diào)整攝像頭，使木材大致位于圖片中央、盡可能填滿整個屏幕并盡可能清晰，此時便可取下該木材的特征圖片信息。

SOC系統(tǒng)由主芯片STM32F1系列芯片和輔助元件組成，如圖4所示，其作用是識別木材圖片的RGB像素值、計(jì)算圖片中腐蝕木材的RGB點(diǎn)所占整個木材的比例。

LCD模塊采用的是TFTLCD顯示屏其電路如圖5所示，主要用于顯示測量的濕度值、木材的腐蝕度以及結(jié)合按鍵模塊對整個系統(tǒng)操作完成人機(jī)交互。

圖6為本發(fā)明的工作流程簡圖。本發(fā)明多次多位置測量木材的濕度，確定其濕度閾值，例如使用濕度傳感器以垂直方向（地面）計(jì)算距離（尺），以每確定距離h，每高度以圓形取測量點(diǎn)三到五個（均勻），獲取木材濕度值，參考地理環(huán)境參數(shù)確定木材的濕度閾值點(diǎn)并標(biāo)記。

使用攝像頭模塊獲取木材的特征圖片信息，再根據(jù)木材圖像中的濕度閾值點(diǎn)，確定其濕度閥值的RGB像素值范圍，使用SOC系統(tǒng)、遍歷查詢整個木材圖像，進(jìn)一步確定腐蝕點(diǎn)的個數(shù)Y,計(jì)算木材的總RGB像素點(diǎn)數(shù)為Z。