[發明專利]一種圓竹分級方法

有效

• 申請號: 201710656794.0
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN107486410B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 劉煥榮;孫正軍;江澤慧;方長華;張秀標;楊曉夢;楊利梅;孫玉慧;刁倩倩
• 申請（專利權）人: 國際竹藤中心
• 主分類號: B07C5/14
• 分類號: B07C5/14;B07C5/34
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君;王文紅

本發明提供一種圓竹分級方法，包括：測量多個圓竹試樣的胸徑和基本密度；根據多個圓竹試樣的胸徑和基本密度，采用K?均值聚類分析算法，對圓竹進行徑級分級和密度分級。本發明提供的圓竹分級方法，對圓竹進行徑級和密度分級，根據不同的徑級等級尺寸和密度確定圓竹的加工方案和用途，密度低、徑級小的圓竹可以用作制備地板用、家具用和裝飾用等非結構材料，而強度高的圓竹可以制備橋梁和建筑構件用的結構材料。選擇相同密度等級的圓竹作為原材料制備的板材或結構材，實現材料的可設計和性能均勻，從而研發出質量穩定的圓竹產品。同時，也通過不同徑級等級的圓竹確定出合理的加工方案，將毛竹利用率提高5％，實現圓竹應用價值的最大化。

技術領域

本發明涉及竹類應用領域，特別涉及一種圓竹分級方法。

背景技術

我國是世界竹類起源的中心，無論是竹子的種類、面積、蓄積量，還是年采伐量均居世界之首，而毛竹產量占我國竹材總產量的2/3以上。竹子具有很強的更新能力，可在2-4個月內完成高生長，且竹材一次造林可持續利用，圓竹的強度高、韌性好、硬度大，具有較好的強重比，能夠替代木材在建筑、家居等領域被廣泛應用。

在竹產業快速發展的今天，利用不同尺寸的圓竹單元制備了竹篾層積材、竹集成材、重組竹等產品。然而，中國毛竹分布區域廣泛，有研究認為不同立地條件如土壤、立竹度、坡度、坡向、坡位、郁閉度、水分、光照、海拔等因素，對圓竹稈形、壁厚、密度、材性均有一定的影響。

目前，還沒有關于圓竹分級的相關報道。在國內外圓竹加工產業中，根據不同的用途，竹桿都是通過經驗或者目測觀察進行比較粗放的挑選，沒有專業上的分級研究和技術支撐；由于圓竹形狀尺寸和性能的變異性，毛竹圓竹胸徑等級分布范圍6-15cm，不進行科學分級，會導致圓竹加工的出材率低、優質圓竹不能優化利用；以及密度和性能不均一的圓竹單元混用帶來的圓竹產品性能不穩定和整體強度下降，以至于使用過程中產品開裂和減少使用壽命等問題。

發明內容

本發明為解決現有技術出現的圓竹利用不夠科學、原材料利用率低，產品性能不均一的缺陷，提供一種圓竹分級方法，包括：

測量多個圓竹試樣的胸徑和基本密度；

根據所述多個圓竹試樣的胸徑和基本密度，采用K-均值聚類分析算法，對圓竹進行徑級分級和密度分級。

其中，所述徑級分級包括：

測量多個圓竹試樣的胸徑，將所述多個圓竹試樣的胸徑作為樣本進行初始化分組，指定類別數的初始聚類中心，將樣本分配給距離其最近的中心數值，樣本從而形成不相交的聚類，然后經過15-20次的迭代和聚類，對樣本進行重復的分組和確定中心，得到最終胸徑的分級水平和等級結果。

其中，所述采用K-均值聚類分析算法，對圓竹進行徑級分級具體包括：

從圓竹胸徑的數據集中任意選取k個賦給初始的聚類中心d₁，d₂，……，d_k；

式中：——代表圓竹胸徑的數據集，共有N個樣本數；D為胸徑，mm；D_n為第n個圓竹胸徑值；K為選擇的初始聚類中心的數量；d₁，d₂，……，d_k為聚類中心的胸徑的數值；

對胸徑數據集中的每個竹子的胸徑樣本點D_i，計算其與各個初始聚類中心d_j的歐式距離d_ij計算公式如下：

第i個樣本胸徑與初始的聚類中心點d_j的歐式距離為：

并獲取其類別的標號：label(i)＝arg_jmin||D_i-d_j||²，i＝1，2，……，N；j＝1，2，……，k；