一種可調(diào)預(yù)壓力的植物葉片厚度無損測量儀及測量方法
【專利摘要】一種可調(diào)預(yù)壓力的植物葉片厚度無損測量儀及測量方法，涉及一種植物葉片厚度無損測量儀。它是為了在保證植物葉片無損的情況下對植物葉片厚度進(jìn)行精確測量。本發(fā)明設(shè)計了一種可進(jìn)行微量調(diào)節(jié)的操縱機構(gòu)控制預(yù)壓力桿的移動，在預(yù)壓力桿上安裝有壓力傳感器，傳感器傳出信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換傳給單片機，之后單片機傳給上位機，經(jīng)由上位機顯示其預(yù)壓力的大小；將預(yù)壓力桿固定后，電感式位移傳感器的探頭接觸植物葉片，并隨葉片厚度的變化進(jìn)行微量的位移變化，隨著探頭移動引起傳感器內(nèi)部電感變化，傳感器傳出的信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換傳給單片機，后經(jīng)由上位機顯示其實時的葉厚變化情況。從而進(jìn)行定預(yù)壓力下的葉片厚度測量。本發(fā)明適用于植物葉片厚度無損測量。
【專利說明】一種可調(diào)預(yù)壓力的植物葉片厚度無損測量儀及測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種植物葉片厚度無損測量儀。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在已有的植物葉片厚度測量儀基本上都是非接觸式測量，這種測量方法的測量精度較低而且容易受到外界環(huán)境條件如:溫度、震動、風(fēng)速等條件的影響。現(xiàn)在，在接觸式無損植物葉片厚度測量儀器方面國內(nèi)幾乎空白，中國計量學(xué)院設(shè)計過一款接觸式葉片厚度測量儀，但是他們的測頭是通過重力直接接觸，并不能進(jìn)行精確控制，所以不能做到無損測量，而且測量數(shù)據(jù)也受到葉片形變的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為了在保證植物葉片無損的情況下對植物葉片厚度進(jìn)行精確測量，從而提供一種可調(diào)預(yù)壓力的植物葉片厚度無損測量儀。
[0004]一種可調(diào)預(yù)壓力的植物葉片厚度無損測量儀，它包括葉片安放臺1、檢測裝置支架
2、電感式位移傳感器3、減速步進(jìn)電機4、梅花形彈性聯(lián)軸器5、預(yù)壓力提供機構(gòu)外蓋6、壓力傳感器8、蝸桿軸9、一號軸承10、齒輪11、齒輪軸12、二號軸承13、蝸輪14、預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體15、預(yù)壓力桿16、彈簧17、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機和上位機；
[0005]檢測裝置支架2的前端一體固定有葉片安放臺1，所述葉片安放臺I為半圓環(huán)形結(jié)構(gòu)；電感式位移傳感器3的主體設(shè)置在檢測裝置支架2內(nèi)部，電感式位移傳感器3的探頭伸出檢測裝置支架2，且位于葉片安放臺I的開口區(qū)域；減速步進(jìn)電機4的定子固定在電感式位移傳感器3的主體上，預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體15上相對的側(cè)面對應(yīng)開有兩個通孔，所述二號軸承13固定在其中一個通孔中；所述減速步進(jìn)電機4的輸出軸穿過另一個通孔伸入到預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體15內(nèi)部，減速步進(jìn)電機4的輸出軸通過梅花形彈性聯(lián)軸器5與蝸桿軸9的一端連接；所述蝸桿軸9的另一端與二號軸承13軸承連接；
[0006]預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體15內(nèi)安裝有蝸輪14，所述蝸輪14與蝸桿軸9嚙合；蝸輪14的中心位置與齒輪軸12的一端固定連接；所述齒輪軸12的另一端與一號軸承10軸承配合；
[0007]預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體15的底面上開有通孔，在預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體15內(nèi)部的頂面上與該通孔對應(yīng)的位置固定有彈簧限位管，彈簧17位于該彈簧限位管中，預(yù)壓力桿16的頂端伸入彈簧限位管中且與彈簧17緊密接觸；所述預(yù)壓力桿16的另一端通過預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體15底面上的通孔伸出預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體15，所述預(yù)壓力桿16的另一端位于電感式位移傳感器3的探頭的正上方；
[0008]所述預(yù)壓力桿16的主體上設(shè)置有齒條，齒輪軸12的主體上套裝并固定有齒輪11，所述齒輪11與預(yù)壓力桿16的主體上的齒條嚙合；預(yù)壓力提供機構(gòu)外蓋6將預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體15封閉；
[0009]預(yù)壓力桿16的底端安裝有壓力傳感器8，所述壓力傳感器8的信號輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸入端連接；所述A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸出端與單片機的信號輸入端連接；所述單片機的信號輸出端與上位機的信號輸入端連接。
[0010]基于上述的一種可調(diào)預(yù)壓力的植物葉片厚度無損測量儀測量植物葉片厚度的方法，它由以下步驟實現(xiàn):
[0011]步驟一、采用減速步進(jìn)電機控制蝸桿旋轉(zhuǎn)，使預(yù)壓力桿上升到與葉片安放臺相距
0.8至1.2cm的位置；
[0012]步驟二、將待測植物葉片放到葉片安放臺上，并將位移傳感器探頭接觸植物葉片下表面；
[0013]步驟三、對壓力傳感器進(jìn)行調(diào)零操作；
[0014]步驟四、采用減速步進(jìn)電機的控制預(yù)壓力桿下降；并實時檢測預(yù)壓力值，當(dāng)預(yù)壓力值到達(dá)預(yù)設(shè)值時，控制減速步進(jìn)電機停止運行；
[0015]步驟五、對位移傳感器進(jìn)行調(diào)零操作，并預(yù)設(shè)壓力下進(jìn)行葉片厚度測量。
[0016]本發(fā)明在保證植物葉片無損的情況下對植物葉片厚度進(jìn)行精確測量，從而得到植物生長周期中的形態(tài)學(xué)變化。測量精度同比現(xiàn)有技術(shù)提高了 20%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的分體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明組裝后的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]【具體實施方式】一、結(jié)合圖1和圖2說明本【具體實施方式】，一種可調(diào)預(yù)壓力的植物葉片厚度無損測量儀，它包括葉片安放臺1、檢測裝置支架2、電感式位移傳感器3、減速步進(jìn)電機4、梅花形彈性聯(lián)軸器5、預(yù)壓力提供機構(gòu)外蓋6、壓力傳感器8、蝸桿軸9、一號軸承10、齒輪11、齒輪軸12、二號軸承13、蝸輪14、預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體15、預(yù)壓力桿16、彈簧17、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機和上位機；
[0019]檢測裝置支架2的前端一體固定有葉片安放臺1，所述葉片安放臺I為半圓環(huán)形結(jié)構(gòu)；電感式位移傳感器3的主體設(shè)置在檢測裝置支架2內(nèi)部，電感式位移傳感器3的探頭伸出檢測裝置支架2，且位于葉片安放臺I的開口區(qū)域；減速步進(jìn)電機4的定子固定在電感式位移傳感器3的主體上，預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體15上相對的側(cè)面對應(yīng)開有兩個通孔，所述二號軸承13固定在其中一個通孔中；所述減速步進(jìn)電機4的輸出軸穿過另一個通孔伸入到預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體15內(nèi)部，減速步進(jìn)電機4的輸出軸通過梅花形彈性聯(lián)軸器5與蝸桿軸9的一端連接；所述蝸桿軸9的另一端與二號軸承13軸承連接；
[0020]預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體15內(nèi)安裝有蝸輪14，所述蝸輪14與蝸桿軸9嚙合；蝸輪14的中心位置與齒輪軸12的一端固定連接；所述齒輪軸12的另一端與一號軸承10軸承配合；
[0021]預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體15的底面上開有通孔，在預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體15內(nèi)部的頂面上與該通孔對應(yīng)的位置固定有彈簧限位管，彈簧17位于該彈簧限位管中，預(yù)壓力桿16的頂端伸入彈簧限位管中且與彈簧17緊密接觸；所述預(yù)壓力桿16的另一端通過預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體15底面上的通孔伸出預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體15，所述預(yù)壓力桿16的另一端位于電感式位移傳感器3的探頭的正上方；[0022]所述預(yù)壓力桿16的主體上設(shè)置有齒條，齒輪軸12的主體上套裝并固定有齒輪11，所述齒輪11與預(yù)壓力桿16的主體上的齒條嚙合；預(yù)壓力提供機構(gòu)外蓋6將預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體15封閉；
[0023]預(yù)壓力桿16的底端安裝有壓力傳感器8，所述壓力傳感器8的信號輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸入端連接；所述A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸出端與單片機的信號輸入端連接；所述單片機的信號輸出端與上位機的信號輸入端連接。
[0024]工作原理:本發(fā)明設(shè)計了一種基于電感原理的可調(diào)預(yù)壓力下的接觸式葉片厚度測量儀。在這個裝置中設(shè)計了一種可進(jìn)行微量調(diào)節(jié)的操縱機構(gòu)控制預(yù)壓力桿的移動，在預(yù)壓力桿上安裝有壓力傳感器，傳感器傳出信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換傳給單片機，之后單片機傳給上位機，經(jīng)由上位機顯示其預(yù)壓力的大小；將預(yù)壓力桿固定后，電感式位移傳感器的探頭接觸植物葉片，并隨葉片厚度的變化進(jìn)行微量的位移變化，隨著探頭移動引起傳感器內(nèi)部電感變化，傳感器傳出的信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換傳給單片機，后經(jīng)由上位機顯示其實時的葉厚變化情況。從而進(jìn)行定預(yù)壓力下的葉片厚度測量。
[0025]本發(fā)明中電感式位移傳感器3安裝于檢測裝置支架2內(nèi)；預(yù)壓力桿16安裝于預(yù)壓力提供機構(gòu)中通過彈簧17消除其安裝間隙，并使預(yù)壓力桿在彈簧力的作用下穩(wěn)定在機構(gòu)中；預(yù)壓力桿上安裝有齒條，使其與小齒輪11嚙合；小齒輪11和蝸輪14經(jīng)齒輪軸12聯(lián)接，并且進(jìn)行聯(lián)動；壓力傳感器8安裝于預(yù)壓力桿16的端部；減速電動機4通過聯(lián)軸器5與蝸桿9相聯(lián)接并控制其旋轉(zhuǎn)從而控制整個預(yù)壓力提供機構(gòu)的升降。
[0026]由于蝸輪直徑大于小齒輪直徑并且為一定比，而且小齒輪與蝸輪為同軸聯(lián)動機構(gòu)；當(dāng)渦輪帶動小齒輪轉(zhuǎn)動時，兩個齒輪線位移的比值為其直徑的反比；由于預(yù)壓力桿是通過齒條與小齒輪嚙合，從而實現(xiàn)在小齒輪的帶動下進(jìn)行升降的，所以當(dāng)電動機控制蝸輪蝸桿進(jìn)行運動時，預(yù)壓力桿在小齒輪的帶動下只會進(jìn)行小距離的移動，從而實現(xiàn)預(yù)壓力桿的微量調(diào)節(jié)。
[0027]由于預(yù)壓力可調(diào)，本發(fā)明的測量儀可使預(yù)壓力桿與植物葉片處于接觸但不施加力的狀態(tài)，從而使測量儀在這種近似理想的情況下進(jìn)行葉片厚度的無損測量。
[0028]【具體實施方式】二、本【具體實施方式】與【具體實施方式】一所述的一種可調(diào)預(yù)壓力的植物葉片厚度無損測量儀的區(qū)別在于，它還包括緊固螺栓7，所述預(yù)壓力提供機構(gòu)外蓋6通過緊固螺栓7將預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體15封閉。
[0029]【具體實施方式】三、本【具體實施方式】與【具體實施方式】一或二所述的一種可調(diào)預(yù)壓力的植物葉片厚度無損測量儀的區(qū)別在于，減速步進(jìn)電機4是PG28行星減速步進(jìn)電機。
[0030]【具體實施方式】四、本【具體實施方式】與【具體實施方式】三所述的一種可調(diào)預(yù)壓力的植物葉片厚度無損測量儀的區(qū)別在于，蝸輪14的直徑是齒輪11直徑的四倍。
[0031]【具體實施方式】五、基于【具體實施方式】一所述的一種可調(diào)預(yù)壓力的植物葉片厚度無損測量儀測量植物葉片厚度的方法，它由以下步驟實現(xiàn):
[0032]步驟一、采用減速步進(jìn)電機控制蝸桿旋轉(zhuǎn)，使預(yù)壓力桿上升到與葉片安放臺相距
0.8至1.2cm的位置；
[0033]步驟二、將待測植物葉片放到葉片安放臺上，并將位移傳感器探頭接觸植物葉片下表面；
[0034]步驟三、對壓力傳感器進(jìn)行調(diào)零操作；[0035]步驟四、采用減速步進(jìn)電機的控制預(yù)壓力桿下降；并實時檢測預(yù)壓力值，當(dāng)預(yù)壓力值到達(dá)預(yù)設(shè)值時，控制減速步進(jìn)電機停止運行；
[0036]步驟五、對位移傳感器進(jìn)行調(diào)零操作，并預(yù)設(shè)壓力下進(jìn)行葉片厚度測量。
[0037]【具體實施方式】六、根據(jù)【具體實施方式】五所述的一種可調(diào)預(yù)壓力的植物葉片厚度無損測量儀測量植物葉片厚度的方法的區(qū)別在于，步驟一中預(yù)壓力桿與葉片安放臺的距離為
1.0cm0
【權(quán)利要求】
1.一種可調(diào)預(yù)壓力的植物葉片厚度無損測量儀，其特征是:它包括葉片安放臺(I)、檢測裝置支架(2)、電感式位移傳感器(3)、減速步進(jìn)電機(4)、梅花形彈性聯(lián)軸器(5)、預(yù)壓力提供機構(gòu)外蓋(6)、壓力傳感器(8)、蝸桿軸(9)、一號軸承(10)、齒輪(11)、齒輪軸(12)、二號軸承(13)、蝸輪(14)、預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體(15)、預(yù)壓力桿(16)、彈簧(17)、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機和上位機； 檢測裝置支架(2)的前端一體固定有葉片安放臺(I )，所述葉片安放臺(I)為半圓環(huán)形結(jié)構(gòu)；電感式位移傳感器(3)的主體設(shè)置在檢測裝置支架(2)內(nèi)部，電感式位移傳感器(3)的探頭伸出檢測裝置支架(2)，且位于葉片安放臺(I)的開口區(qū)域；減速步進(jìn)電機(4)的定子固定在電感式位移傳感器(3)的主體上，預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體(15)上相對的側(cè)面對應(yīng)開有兩個通孔，所述二號軸承(13)固定在其中一個通孔中；所述減速步進(jìn)電機(4)的輸出軸穿過另一個通孔伸入到預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體(15)內(nèi)部，減速步進(jìn)電機(4)的輸出軸通過梅花形彈性聯(lián)軸器(5)與蝸桿軸(9)的一端連接；所述蝸桿軸(9)的另一端與二號軸承(13)軸承連接； 預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體(15)內(nèi)安裝有蝸輪(14)，所述蝸輪(14)與蝸桿軸(9)嚙合；蝸輪(14)的中心位置與齒輪軸(1 2)的一端固定連接；所述齒輪軸(12)的另一端與一號軸承(10)軸承配合； 預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體(15)的底面上開有通孔，在預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體(15)內(nèi)部的頂面上與該通孔對應(yīng)的位置固定有彈簧限位管，彈簧(17)位于該彈簧限位管中，預(yù)壓力桿(16)的頂端伸入彈簧限位管中且與彈簧(17)緊密接觸；所述預(yù)壓力桿(16)的另一端通過預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體(15)底面上的通孔伸出預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體(15)，所述預(yù)壓力桿(16)的另一端位于電感式位移傳感器(3)的探頭的正上方； 所述預(yù)壓力桿(16)的主體上設(shè)置有齒條，齒輪軸(12)的主體上套裝并固定有齒輪(11)，所述齒輪(11)與預(yù)壓力桿(16)的主體上的齒條嚙合；預(yù)壓力提供機構(gòu)外蓋(6)將預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體(15)封閉； 預(yù)壓力桿(16)的底端安裝有壓力傳感器(8)，所述壓力傳感器(8)的信號輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸入端連接；所述A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸出端與單片機的信號輸入端連接；所述單片機的信號輸出端與上位機的信號輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)預(yù)壓力的植物葉片厚度無損測量儀，其特征在于它還包括緊固螺栓(7)，所述預(yù)壓力提供機構(gòu)外蓋(6)通過緊固螺栓(7)將預(yù)壓力提供機構(gòu)殼體(15)封閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)預(yù)壓力的植物葉片厚度無損測量儀，其特征在于減速步進(jìn)電機(4)是PG28行星減速步進(jìn)電機。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)預(yù)壓力的植物葉片厚度無損測量儀，其特征在于蝸輪(14 )的直徑是齒輪(11)直徑的四倍。
5.基于權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)預(yù)壓力的植物葉片厚度無損測量儀測量植物葉片厚度的方法，其特征是:它由以下步驟實現(xiàn): 步驟一、采用減速步進(jìn)電機控制蝸桿旋轉(zhuǎn)，使預(yù)壓力桿上升到與葉片安放臺相距0.8至1.2cm的位置；步驟二、將待測植物葉片放到葉片安放臺上，并將位移傳感器探頭接觸植物葉片下表面； 步驟三、對壓力傳感器進(jìn)行調(diào)零操作； 步驟四、采用減速步進(jìn)電機的控制預(yù)壓力桿下降；并實時檢測預(yù)壓力值，當(dāng)預(yù)壓力值到達(dá)預(yù)設(shè)值時，控制減速步進(jìn)電機停止運行； 步驟五、對位移傳感器進(jìn)行調(diào)零操作，并預(yù)設(shè)壓力下進(jìn)行葉片厚度測量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可調(diào)預(yù)壓力的植物葉片厚度無損測量儀測量植物葉片厚度的方法，其特征在于步驟一中預(yù)`壓力桿與葉片安放臺的距離為1.0cm0
【文檔編號】G01B7/06GK103575203SQ201310585090
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】劉九慶, 朱福安, 董光輝 申請人:東北林業(yè)大學(xué)