DE102020106665A1

DE102020106665A1 - Erfassungssytem und Erfassungsverfahren

Info

Publication number: DE102020106665A1
Application number: DE102020106665.1A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Suyama; Shinpei Murakami
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2020-10-01
Also published as: US20200307978A1; US11440783B2; CN111750775A; JP2020162455A; JP7167813B2

Abstract

Ein Erfassungssystem (2) umfasst eine Mehrzahl von Stützpfosten (10), Seile (12, 14), die von den Stützpfosten (10) gehalten werden, eine Wickelvorrichtung (34), die betriebsfähig ist, das Seil zu wickeln, eine Hub- und Senkvorrichtung (36), die mit dem Seil verbunden ist und in der Luft bewegbar ist, wenn das Seil durch die Wickelvorrichtung (34) gewickelt wird, und eine Erfassungsvorrichtung (32), die an der Hub- und Senkvorrichtung (36) hängt. Die Erfassungsvorrichtung (32) ist eingerichtet, durch die Wickelvorrichtung (34) in einer Region bewegt zu werden, die durch die Stützpfosten (10) definiert wird, und durch die Hub- und Senkvorrichtung (36) abgesenkt zu werden, um Informationen bezüglich eines Objekts zu erfassen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Erfassungssystem, das Seile verwendet, und ein Erfassungsverfahren.
Beschreibung des Stands der Technik
Ein Formvermessungsverfahren für das Vermessen einer Form eines dreidimensionalen Messobjekts durch Verwendung einer Laser-Scan-Vorrichtung wird in der Offenlegungsschrift einer nicht geprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-88188 ( JP 2013-88188 A ) offenbart. Gemäß dem Formvermessungsverfahren wird jeder Punkt einer großen Anzahl an Reflektionspunkten des Laserlichts als Punkt auf einem dreidimensionalen Koordinatensystem erhalten und eine große Anzahl an Rastern wird auf einer horizontalen Ebene des Vermessungsbereichs erzeugt, wenn die Laser-Scan-Vorrichtung einen Vermessungsbereich mit Laserlicht bestrahlt. Dann werden Punkte niedriger Ebene mit dem niedrigsten Höhenwert aus vertikalen Koordinatenverteilungen einer Punktgruppe in jedem Raster extrahiert und es wird ein Geländemodell des Vermessungsbereichs unter Verwendung der in jedem Raster extrahierten Punkte niedriger Ebene erzeugt.
Kurzfassung der Erfindung
Wenn eine Erfassungsvorrichtung verwendet wird, um ein Objekt zu erfassen, wird die Erfassungsvorrichtung anfangs an eine Stelle in der Nähe des Objekts bewegt. Allerdings kann es abhängig von der Stelle schwierig sein, die Erfassungsvorrichtung an die Stelle in der Nähe des Objekts zu bewegen.
Die Erfindung schafft eine Technik, die es erleichtert, eine Erfassungsvorrichtung an eine Position zu bewegen, an der ein Objekt erfasst werden kann.
Ein Erfassungssystem gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst eine Mehrzahl von Stützpfosten, ein Seil, das von den Stützpfosten gehalten wird, eine Wickelvorrichtung, die betriebsfähig ist, ein Seil zu wickeln, eine Hub- und Senkvorrichtung, die mit dem Seil verbunden ist und in der Luft bewegbar ist, wenn das Seil durch die Wickelvorrichtung gewickelt wird, und eine Erfassungsvorrichtung, die an der Hub- und Senkvorrichtung hängt. Die Erfassungsvorrichtung ist eingerichtet, durch die Wickelvorrichtung in einer Region bewegt zu werden, die durch die Stützpfosten definiert wird, und ist eingerichtet, durch die Hub- und Senkvorrichtung abgesenkt zu werden, um Informationen bezüglich eines Objekts zu erfassen.
Ein Erfassungsverfahren, das ein Erfassungssystem verwendet, das eine Wickelvorrichtung umfasst, die betriebsfähig ist, ein Seil zu wickeln, das von Stützpfosten gehalten wird, eine Hub- und Senkvorrichtung umfasst, die mit dem Seil verbunden ist und in der Luft bewegbar ist, wenn das Seil durch die Wickelvorrichtung gewickelt wird, und eine Erfassungsvorrichtung umfasst, die an der Hub- und Senkvorrichtung hängt, ist gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildet. Das Erfassungsverfahren umfasst einen ersten Schritt, in dem die Hub- und Senkvorrichtung, die mit dem Seil verbunden ist, an einen Punkt über einem Erfassungspunkt bewegt wird, indem die Wickelvorrichtung veranlasst wird, das Seil zu wickeln, umfasst einen zweiten Schritt, in dem die Erfassungsvorrichtung durch die Hub- und Senkvorrichtung abgesenkt wird, umfasst einen dritten Schritt, in dem Informationen bezüglich eines Objekts durch die Erfassungsvorrichtung erfasst werden, und umfasst einen vierten Schritt, in dem die Erfassungsvorrichtung durch die Hub- und Senkvorrichtung angehoben wird. Die Schritte eins bis vier werden an einem anderen Erfassungspunkt wiederholt.
Erfindungsgemäß ist es möglich, die Technologie zu schaffen, die es einfach macht, die Erfassungsvorrichtung zu der Position zu bewegen, an der das Objekt erfasst werden kann.
Figurenliste
Merkmale, Vorteile und technische und gewerbliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:

1 eine Ansicht ist, die nützlich ist, um ein ein Seil verwendendes System bzw. ein Seilkransystem zu beschreiben;
2 eine Ansicht ist, die nützlich ist, um ein Erfassungssystem, welches das Seilkransystem verwendet, zu beschreiben;
3 eine Ansicht ist, die durch das Erfassungssystem erhaltene Bauminformationen zeigt;
4 eine Ansicht ist, die die Funktionskonfiguration des Erfassungssystems zeigt;
5 ein Flussdiagramm eines Prozesses zur Erfassung von Bäumen ist;
6 eine perspektivische Ansicht einer Holzerntevorrichtung in einem Zustand ist, in dem sie einen Baum greift;
7 eine Vorderansicht der Holzerntevorrichtung in dem Zustand ist, in dem sie den Baum greift;
8A eine Ansicht ist, die den Vorgangsablauf zeigt, um die Holzerntevorrichtung zu veranlassen, einen Baum zu greifen bzw. zu umgreifen;
8B eine Ansicht ist, die den Vorgangsablauf zeigt, um die Holzerntevorrichtung zu veranlassen, den Baum zu greifen;
8C eine Ansicht ist, die den Vorgangsablauf zeigt, um die Holzerntevorrichtung zu veranlassen, den Baum zu greifen;
8D eine Ansicht ist, die den Vorgangsablauf zeigt, um die Holzerntevorrichtung zu veranlassen, den Baum zu greifen;
9A eine Ansicht ist, die den Ablauf der Entastung und Abholzung zeigt, der von der Holzerntevorrichtung durchgeführt wird;
9B eine Ansicht ist, die den Ablauf der Entastung und Abholzung zeigt, der von der Holzerntevorrichtung durchgeführt wird;
9C eine Ansicht ist, die den Ablauf der Entastung und Abholzung zeigt, der von der Holzerntevorrichtung durchgeführt wird;
9D eine Ansicht ist, die den Ablauf der Entastung und Abholzung zeigt, der von der Holzerntevorrichtung durchgeführt wird;
9E eine Ansicht ist, die den Ablauf der Entastung und Abholzung zeigt, der von der Holzerntevorrichtung durchgeführt wird;
10A eine Ansicht ist, die den Vorgangsablauf zeigt, um den Baum in einem Zustand zu fördern, in dem der Baum von der Holzerntevorrichtung umgriffen wird;
10B eine Ansicht ist, die den Vorgangsablauf zeigt, um den Baum in dem Zustand zu fördern, in dem der Baum von der Holzerntevorrichtung umgriffen wird;
10C eine Ansicht ist, die den Vorgangsablauf zeigt, um den Baum in dem Zustand zu fördern, in dem der Baum von der Holzerntevorrichtung umgriffen wird;
10D eine Ansicht ist, die den Vorgangsablauf zeigt, um den Baum in dem Zustand zu fördern, in dem der Baum von der Holzerntevorrichtung umgriffen wird; und
11 eine Ansicht ist, welche die Funktionskonfiguration eines Fördersystems zeigt.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
1 ist eine Ansicht ist, die nützlich ist, um ein Seilkransystem 1 zu beschreiben. Das Seilkransystem 1 umfasst einen ersten Stützpfosten 10a, einen zweiten Stützpfosten 10b, einen dritten Stützpfosten 10c, einen vierten Stützpfosten 10d (wobei jeder als „Stützpfosten 10“ bezeichnet wird, wenn dieselben nicht voneinander unterschieden werden), ein erstes Hauptseil 12a, ein zweites Hauptseil 12b (wobei jedes als „Hauptseil 12“ bezeichnet wird, wenn dieselben nicht voneinander unterschieden werden), ein erstes Betätigungsseil 14a, ein zweites Betätigungsseil 14b, ein drittes Betätigungsseil 14c, ein viertes Betätigungsseil 14d, ein fünftes Betätigungsseil 14e, ein sechstes Betätigungsseil 14f (wobei jedes als „Betätigungsseil 14“ bezeichnet wird, wenn dieselben nicht voneinander unterschieden werden), eine erste Bewegungsvorrichtung 16a, eine zweite Bewegungsvorrichtung 16b (wobei jede als „Bewegungsvorrichtung 16“ bezeichnet wird, wenn dieselben nicht voneinander unterschieden werden), eine Haltevorrichtung 18, Führungsrollen 22 und Winden 24.
Das Seilkransystem 1 ist ein sogenanntes H-förmiges Seilkransystem und wird verwendet, um einen Baum 20, der in einem Wald gefällt wurde, mit den in der Luft hängenden Hauptseilen 12 und Betätigungsseilen 14 zu heben und den Baum 20 zu einem Sammelplatz 26 oder in seine Nähe zu fördern. Auf diese Weise ist es möglich, Bäume 20 ohne den Bau von Straßen aus dem Wald zu befördern.
Die vier Stützpfosten 10 sind an Positionen errichtet, die für die Installation geeignet sind und die basierend auf der Anordnung von stehenden Bäumen und der Position des Sammelplatzes 26 bestimmt wird. Die Größe von jedem Stützpfosten 10 wird auf etwa 5 Meter bis 10 Meter eingestellt, abhängig von, zum Beispiel, der Größe des Seilkransystems 1.
Die Hauptseile 12 und die Betätigungsseile 14 werden als Seil an den Stützpfosten 10 befestigt oder sind um Rollen der Stützpfosten 10 gewickelt. Das erste Hauptseil 12a ist an dem ersten Stützpfosten 10a und dem zweiten Stützpfosten 10b befestigt und das zweite Hauptseil 12b ist an dem dritten Stützpfosten 10c und dem vierten Stützpfosten 10d befestigt. Das erste Hauptseil 12a und das zweite Hauptseil 12b, die als Schienen in der Luft dienen, sind so installiert, dass sie sich nicht kreuzen. Die Länge jedes Hauptseils 12 beträgt etwa 300 bis 1500 Meter.
Die Betätigungsseile 14 dienen als bewegende Seile, die durch die Bewegungsvorrichtungen 16 oder Winden 24 gewickelt werden. Das erste Betätigungsseil 14a, das zweite Betätigungsseil 14b, das dritte Betätigungsseil 14c und das vierte Betätigungsseil 14d stehen mit den Winden, die auf den Stützpfosten 10 ausgebildet sind, in Eingriff, und ein Ende von jedem Betätigungsseil 14 ist mit der entsprechenden Bewegungsvorrichtung 16 verbunden, während das andere Ende mit der entsprechenden Winde 24 verbunden ist. Das erste Betätigungsseil 14a ist von der Winde 24 aus über den zweiten Stützpfosten 10b und den ersten Stützpfosten 10a mit der ersten Bewegungsvorrichtung 16a verbunden. Das zweite Betätigungsseil 14b ist von der Winde 24 aus über den zweiten Stützpfosten 10b mit der ersten Bewegungsvorrichtung 16a verbunden. Das dritte Betätigungsseil 14c ist von der Winde 24 aus über den vierten Stützpfosten 10d und den dritten Stützpfosten 10c mit der zweiten Bewegungsvorrichtung 16b verbunden. Das vierte Betätigungsseil 14d ist von der Winde 24 aus über den vierten Stützpfosten 10d mit der zweiten Bewegungsvorrichtung 16b verbunden. Das fünfte Betätigungsseil 14e und das sechste Betätigungsseil 14f sind mit den Bewegungsvorrichtungen 16 und der Haltevorrichtung 18 verbunden.
Die erste Bewegungsvorrichtung 16a und die zweite Bewegungsvorrichtung 16b werden jeweils von dem ersten Hauptseil 12a und dem zweiten Hauptseil 12b gehalten und sind entlang des ersten Hauptseils 12a und des zweiten Hauptseils 12b bewegbar. Das erste Betätigungsseil 14a, das zweite Betätigungsseil 14b und das fünfte Betätigungsseil 14e sind mit der ersten Bewegungsvorrichtung 16a verbunden und das dritte Betätigungsseil 14c, das vierte Betätigungsseil 14d und das sechste Betätigungsseil 14f sind mit der zweiten Bewegungsvorrichtung 16b verbunden. Das fünfte Betätigungsseil 14e verbindet die erste Bewegungsvorrichtung 16a mit der Haltevorrichtung 18 und das sechste Betätigungsseil 14f verbindet die zweite Bewegungsvorrichtung 16b mit der Haltevorrichtung 18. Die Bewegungsvorrichtungen 16 dienen dazu, das fünfte Betätigungsseil 14e und das sechste Betätigungsseil 14f entsprechend Befehlssignalen, die drahtlos an sie übertragen werden, zu heben und zu senken.
Die Haltevorrichtung 18 hat ein Drahtseil zum Heben und Senken und einen Haken, der an einem distalen Ende des Drahtseils zum Heben und Senken ausgebildet ist. Die Haltevorrichtung 18 greift den Baum 20 mit dem Haken. Die Haltevorrichtung 18 bewegt den Haken nach oben und nach unten, während sie das Drahtseil auf- oder abwickelt, wenn sie den Baum 20 umgreift und wenn sie den Baum 20 senkt.
Die Führungsrollen 22 ändern die Richtungen der Betätigungsseile 14, die mit den Führungsrollen 22 in Eingriff stehen. Die Winden 24 dienen dazu, jeweils die Betätigungsseile 14 zu wickeln und weisen Rollen und Antriebsquellen auf, um die jeweiligen Betätigungsseile 14 auf- oder abzuwickeln.
Es wird nun die Betätigung des Seilkransystems 1 beschrieben. Die Winden 24 wickeln das erste Betätigungsseil 14a oder das zweite Betätigungsseil 14b auf und wickeln das andere ab, um die erste Bewegungsvorrichtung 16a entlang des ersten Hauptseils 12a zu bewegen. Auch wickeln die Winden 24 das dritte Betätigungsseil 14c oder das vierte Betätigungsseil 14d auf und wickeln das andere ab, um die zweite Bewegungsvorrichtung 16b entlang des zweiten Hauptseils 12b zu bewegen. Als Folge wird die Haltevorrichtung 18 entlang der Hauptseile 12 versetzt.
Wenn die Bewegungsvorrichtungen 16 das fünfte Betätigungsseil 14e oder das sechste Betätigungsseil 14f aufwickeln und das andere abwickeln, bewegt sich die Haltevorrichtung 18 zwischen der ersten Bewegungsvorrichtung 16a und der zweiten Bewegungsvorrichtung 16b. So bewegt sich die Haltevorrichtung 18 in im Wesentlichen horizontalen Richtungen innerhalb einer Region, die von den vier Stützpfosten 10 umgeben ist, um den Baum 20, der in der Region gefällt wurde, zu befördern.
Während das Seilkransystem 1 in der Ausführungsform aus 1 verwendet wird, um Bäume abzuholzen ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, sondern die Haltevorrichtung 18 des Seilkransystems 1 kann durch eine andere Vorrichtung ersetzt werden, sodass das System 1 verschiedene Anwendungen finden kann. Zum Beispiel kann eine Erfassungsvorrichtung anstelle der Haltevorrichtung 18 ausgebildet sein, um Daten über Bäume zu erhalten. Auch kann eine Holzerntevorrichtung anstelle der Haltevorrichtung 18 ausgebildet sein, um Bäume automatisch gesteuert oder Remotegesteuert zu fällen bzw. zu ernten. Auch kann eine Tierschadensteuervorrichtung anstelle der Haltevorrichtung 18 ausgebildet sein, um schädliche Tiere zu vertreiben.
Erfassungssystem für die Erfassung von Bäumen
2 ist eine nützliche Ansicht für die Beschreibung eines Erfassungssystems, welches das Seilkransystem 1 verwendet. Das in 2 gezeigte Erfassungssystem unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten Seilkransystem 1 darin, dass das System eine Erfassungsvorrichtung 32 und eine Hub- und Senkvorrichtung 36 anstelle der Haltevorrichtung 18 aufweist. Das Erfassungssystem aus 2 erfasst Bäume, um Bauminformationen eines Waldes zu erzeugen. Die Bauminformationen werden für die Auswahl von Bäumen verwendet, die einer Durchforstung unterzogen werden, und für ein Ressourcenmanagement.
Die Hub- und Senkvorrichtung 36 ist mit einem Paar Betätigungsseilen 14 verbunden und befindet sich zwischen einem Paar Hauptseilen 12, um die Erfassungsvorrichtung 32 aufzuhängen. Die Erfassungsvorrichtung 32 bewegt sich entlang der Hub- und Senkvorrichtung 36 innerhalb einer Region, die durch eine Mehrzahl von Stützpfosten 10 definiert wird, und erhält Erfassungsdaten, indem Bäume, die in der Region vorhanden sind, mit Laserlicht bestrahlt werden oder indem Bilder von den Bäumen aufgenommen werden. Die Bäume, die in den Erfassungsdaten umfasst sind, werden analytischer Verarbeitung unterzogen, sodass Bauminformationen erzeugt und aufgezeichnet werden.
Während das Seilkransystem 1 in dem Beispiel aus 2 vier Stützpfosten 10 aufweist, ist das System 1 nicht auf diese Anordnung begrenzt, sondern die Anzahl der Stützpfosten 10 kann zum Beispiel zwei oder drei betragen. Auch ist die Form des Systems 1 nicht auf die H-Form beschränkt, auch wenn in 2 das H-förmige Seilkransystem 1 dargestellt ist. Wenn das Seilkransystem 1 zwei Stützpfosten 10 aufweist, weist eine durch die Stützpfosten 10 definierte Region die Form einer geraden Linie auf.
3 zeigt durch das Erfassungssystem erhaltene Bauminformationen. Die Bauminformationen umfassen eine Baum-ID, Positionsinformationen, Durchmesserinformationen, Baumhöhe und Krümmungsinformationen bezüglich jedes Baums. Die Positionsinformationen werden basierend auf der Erfassungsposition der Erfassungsvorrichtung 32 bezogen und der Positionsbeziehung zwischen der Erfassungsvorrichtung 32 und dem betroffenen Baum. Die Durchmesserinformationen geben Durchmesser des Baums an unterschiedlichen Ebenen von den Wurzeln bis in die Nähe der Baumspitze an und die Dünne des Baumes kann aus den Durchmesserinformationen bezogen werden. Die Krümmungsinformationen geben den Krümmungsgrad des Baums an.
Die Positionsbeziehung zwischen Bäumen wird aus den Positionsinformationen der Bauminformationen bezogen und das Volumen von jedem Baum wird aus den Durchmesserinformationen und der Baumhöhe bezogen. Die Positionsbeziehung zwischen den Bäumen wird für die Auswahl von Bäumen verwendet, die einer Durchforstung unterzogen werden. Das Volumen und die Krümmungsinformationen von jedem Baum können für eine Berechnung verwendet werden, um zu bestimmen, welche Art von Holz aus dem Baum gewonnen werden kann und kann für das Ressourcenmanagement und die Auswahl von zu fällenden Bäumen verwendet werden. Mit den bereitgestellten Bauminformationen eines Waldes ist es möglich, Holz zu greifen, das von dem Wald produziert werden kann, und auf einfache Weise Bäume zu bestimmen, die abgeholzt werden, wenn ein Holzauftrag erhalten wird.
Die Durchmesserinformationen und die Krümmungsinformationen können nicht aus Baumdaten abgeleitet werden, die über den Bäumen erfasst werden, da die Stämme der Bäume aufgrund von vorhandenen Ästen und Laub der Bäume nicht erfasst werden können. Daher wird die Erfassungsvorrichtung 32 zwischen den Bäumen abgesenkt und erfasst die Bäume auf der Wurzelseite.
4 zeigt die Funktionskonfiguration des Erfassungssystems 2. Das Erfassungssystem 2 umfasst eine Verarbeitungsvorrichtung 30, eine Erfassungsvorrichtung 32, eine Wickelvorrichtung 34 und eine Hub- und Senkvorrichtung 36. Die Verarbeitungsvorrichtung 30 ist drahtlos mit der Erfassungsvorrichtung 32, der Wickelvorrichtung 34 und der Hub- und Senkvorrichtung 36 verbunden und ist fähig, jede dieser Vorrichtungen zu steuern.
Die Erfassungsvorrichtung 32 weist eine Erfassungseinrichtung 54, eine Positionserfassungseinrichtung 56 und einen Lagesensor 57 auf. Die Erfassungseinrichtung 54, die ein dreidimensionaler Laserscanner und/oder eine Bilderfassungskamera ist, erfasst Informationen über einen Baum oder Bäume und erhält die Erfassungszeit derselben. Der dreidimensionale Laserscanner und Bilderfassungskamera kann aus zwei oder mehr Sensoren bestehen, sodass Bäume, die in allen Richtungen vorhanden sind, von der Erfassungsvorrichtung 32 erfasst werden können. Zum Beispiel ist die Bilderfassungskamera fähig, Bilder in drei unterschiedlichen Richtungen gleichzeitig aufzunehmen, die um 120 Grad variieren, und die in den drei Richtungen aufgenommenen Bilder werden kombiniert, sodass Bäume in allen Richtungen erfasst werden können.
Die Positionserfassungseinrichtung 56 erfasst Positionsinformationen und Erfassungszeit unter Verwendung des globalen Positionsbestimmungssystems (GPS). Die Erfassungsergebnisse der Erfassungseinrichtung 54 und die Positionsinformationen der Positionserfassungseinrichtung 56 werden miteinander über die Erfassungszeit assoziiert. Die Position von jedem Baum wird durch die Positionsinformationen spezifiziert. Die Erfassungsvorrichtung 32 kann an seinem unteren Ende mit einem Beinabschnitt ausgebildet sein, der zur Erfassungszeit mit dem Boden in Kontakt gebracht wird. Der Beinabschnitt kann ein stangenartiges Bein oder zwei oder mehr stangenartige Beine aufweisen und steht von der Erfassungsvorrichtung 32 nach unten hervor. Mit dem so ausgebildeten Beinabschnitt kann die Lage der Erfassungsvorrichtung 32 stabilisiert werden. Auch kann der Beinabschnitt mit einem Drucksensor ausgebildet sein, der verwendet wird, um zu bestimmen, ob die Erfassungsvorrichtung 32 auf den Boden aufgesetzt wurde. Die Hub- und Senkvorrichtung 36 kann aufhören, die Erfassungsvorrichtung 32 zu senken, indem sie das Erfassungsergebnis eines Aufsetzens auf den Boden durch den Drucksensor als Auslöser verwendet.
Der Lagesensor 57 umfasst einen Beschleunigungssensor und einen Gyroskopsensor und erfasst die Lage der Erfassungsvorrichtung 32. Das Ergebnis der Erfassung des Lagesensors 57 wird verwendet, um das Erfassungsergebnis der Erfassungseinrichtung 54 zu korrigieren, wenn die Erfassungsvorrichtung 32 pendelt. Auch kann die Erfassungseinrichtung 54 aufhören, zu messen, während der Lagesensor 57 registriert, dass die Erfassungsvorrichtung 32 mit einer Schwingungsweite eines vorbestimmten Wertes oder mehr pendelt.
Die Wickelvorrichtung 34 weist die in 1 gezeigten Winden 24 und Bewegungsvorrichtungen 16 auf. Die Wickelvorrichtung 34 wickelt die Betätigungsseile 14 auf, sodass die Erfassungsvorrichtung 32 und die Hub- und Senkvorrichtung 36 in im Wesentlichen horizontalen Richtungen bewegbar gemacht werden. In der Anordnung des Seilkransystems 1, gezeigt in 1, sind die Bewegungsvorrichtungen 16, die das fünfte Betätigungsseil 14e und das sechste Betätigungsseil 14f wickeln, mit den Hauptseilen 12 verbunden; allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt, sondern das fünfte Betätigungsseil 14e und das sechste Betätigungsseil 14f können sich zu der Position der Winden 24 erstrecken, sodass die Wicklungsfunktion der Bewegungsvorrichtungen 16 mit jenen der Winden 24 integriert werden kann. So kann die Wickelvorrichtung 34 eine integrale Struktur aufweisen oder kann aus separaten Körpern bestehen.
Die Hub- und Senkvorrichtung 36 erhält drahtlos ein Befehlssignal von der Verarbeitungsvorrichtung 30 und hebt und senkt die Erfassungsvorrichtung 32, die von der Hub- und Senkvorrichtung 36 an einem Hubdrahtseil hängt. Die Hub- und Senkvorrichtung 36 kann eine Kamera aufweisen, um Bedingungen oder Zustände der Erfassungsvorrichtung 32 zu überwachen.
Die Verarbeitungsvorrichtung 30 weist eine Datenerhaltungseinheit 40 auf, einen Prozessor 42, eine Bauminformationsspeichereinheit 46, eine Erfassungspunktbestimmungseinheit 48, eine Positionserhaltungseinheit 50 und einen Controller 52. Die Datenerhaltungseinheit 40 erhält Erfassungsdaten der Erfassungseinrichtung 54, insbesondere Messergebnisse des Laserscanners und/oder aufgenommene Bilder. Die Positionserhaltungseinheit 50 erhält die Positionsinformationen, die von der Positionserfassungseinrichtung 56 erfasst wurden, und die Erfassungszeit derselben.
Der Prozessor 42 führt eine analytische Verarbeitung an den Erfassungsdaten durch, die durch die Datenerhaltungseinheit 40 erhalten wurden. Der Prozessor 42 führt einen Positionsableitungsprozess durch, um Positionen von Bäumen abzuleiten, die in der Region vorhanden sind, die durch die Stützpfosten 10 definiert wird, und einen Baumanalyseprozess, um Bauminformationen zu erzeugen.
In dem Positionsableitungsprozess werden Erfassungsdaten der Erfassungseinrichtung 54, die Informationen bezüglich Bäumen in einem Zustand erfasst, in dem die Erfassungsvorrichtung 32 über die Bäume gehoben wird, sowie Positionsinformationen der Erfassungseinrichtung 32 zur Zeit der Erfassung verwendet. In einem großdimensionierten Seilkransystem 1, in dem die Länge der Hauptseile 12 etwa 1500 Meter beträgt, kann die Erfassungsvorrichtung 32 mehrmals Erfassungsdaten erhalten, während sie ihre Position verändert. Es ist auch möglich, Informationen bezüglich Bäumen außer mit der Erfassungsvorrichtung 32 von der Luft aus unter Verwendung einer Erfassungsvorrichtung, die auf einem unbemannten Fluggerät installiert ist, zu erfassen und die Erfassungsdaten in dem Positionsableitungsprozess zu verwenden. Der Prozessor 42 leitet die Wipfelpositionen der Bäume ab, die in den Erfassungsdaten der Erfassungseinrichtung 54 umfasst sind, und die Positionsbeziehung der Erfassungsvorrichtung 32 zu den Bäumen basierend auf den Erfassungsdaten und den Positionsinformationen zur Zeit der Erfassung und leitet Positionsinformationen einer Mehrzahl von Bäumen ab.
Die Erfassungspunktbestimmungseinheit 48 bestimmt Erfassungspunkte, an denen die Erfassungsvorrichtung 32 auf die Wurzelseite von Bäumen abgesenkt wird, basierend auf den Positionsinformationen der Bäume, die von dem Prozessor 42 ermittelt werden. Jeder Erfassungspunkt wird so bestimmt, dass er ein offener Platz zwischen benachbarten Bäumen ist, an dem sich keine Baumwipfel befinden, und derart bestimmt, dass er eine Stelle ist, an dem sich die Erfassungsvorrichtung 32 weniger wahrscheinlich oder unwahrscheinlich in Ästen und Laub verfängt, und die Erfassungspunktbestimmungseinheit 48 Erfassungspunktinformationen als eine Mehrzahl von Positionsinformationen erzeugt. Die Erfassungspunktinformationen können die gleichen Koordinateninformationen wie die Positionsinformationen sein, die von der Hub- und Senkvorrichtung 36 erhalten wurden. So ist es möglich, durch Erfassung der Baumwipfel von oberhalb der Bäume und Setzen von Positionen zwischen den Bäumen als Erfassungspunkte die Möglichkeit zu reduzieren, dass sich die Erfassungsvorrichtung 32 in Ästen und Laub verfängt, wenn sie an den Erfassungspunkten abgesenkt wird.
Der Controller 52 steuert die Wickelvorrichtung 34 und die Hub- und Senkvorrichtung 36 derart, dass die Erfassungsvorrichtung 32 einen Baum oder Bäume an jedem Erfassungspunkt erfassen kann, der durch die Erfassungspunktbestimmungseinheit 48 bestimmt wird. Der Controller 52 steuert ein Antreiben der Wickelvorrichtung 34, während die Positionsinformationen der Erfassungsvorrichtung 32 überwacht werden, basierend auf den Erfassungspunktinformationen, die durch die Erfassungspunktbestimmungseinheit 48 bestimmt werden, um die Erfassungsvorrichtung 32 und die Hub- und Senkvorrichtung 36 in im Wesentlichen horizontalen Richtungen zu bewegen und die Wickelvorrichtung 34 an dem Erfassungspunkt anzuhalten. Dann steuert der Controller 52 das Antreiben der Hub- und Senkvorrichtung 36 an dem Erfassungspunkt, um die Erfassungsvorrichtung 32 auf die Wurzelseite des Baumes zu senken. Dann treibt der Controller 52 die Erfassungseinrichtung 54 an, um Informationen bezüglich des Baumes zu erfassen. Sobald die Erfassungseinrichtung 54 das Erhalten von Erfassungsdaten abgeschlossen hat, steuert der Controller 52 das Antreiben der Hub- und Senkvorrichtung 36, um die Erfassungsvorrichtung 32 auf eine höhere Position als die Bäume anzuheben, und schließt eine Erfassungssteuerung an einem Punkt ab.
Dann steuert der Controller 52 das Antreiben der Wickelvorrichtung 34 und bewegt die Erfassungsvorrichtung 32 an einen anderen Erfassungspunkt zum Erfassen an dem Erfassungspunkt. Der Controller 52 bewegt wiederholt die Erfassungsvorrichtung 32 in im Wesentlichen horizontalen Richtungen und senkt und hebt die Erfassungsvorrichtung 32, um eine Erfassungssteuerung an allen jenen Erfassungspunkten durchzuführen, die von der Erfassungspunktbestimmungseinheit 48 bestimmt wurden. So ist es möglich, die Möglichkeit zu reduzieren, dass sich die Erfassungsvorrichtung 32 in Ästen und Laub der Bäume verfängt, wenn die Erfassungsvorrichtung 32 in im Wesentlichen horizontalen Richtungen bewegt wird.
Der Controller 52 kann die Hub- und Senkvorrichtung 36 derart steuern, dass die Erfassungsvorrichtung 32 unter Vermeidung von Ästen und Laub von Bäumen basierend auf aufgenommenen Bildern der Erfassungseinrichtung 54 abgesenkt wird, nachdem die Erfassungsvorrichtung 32 jeden Erfassungspunkt erreicht hat. Auch kann die Position, an der die Erfassungsvorrichtung 32 abgesenkt wird, durch Betätigung der Wickelvorrichtung 34 durch den Bediener angepasst werden.
Auch kann der Controller 52 eine Bewegung der Erfassungsvorrichtung 32 basierend auf dem Erfassungsergebnis des Lagesensors 57 überwachen und kann eine Erfassung mit der Erfassungseinrichtung 54 anhalten, wenn das Bewegungsmaß der Erfassungsvorrichtung 32 größer gleich einem vorbestimmten Wert ist.
Zurück zu der Verarbeitung des Prozessors 42: Erfassungsdaten, die von der Erfassungseinrichtung 54 als Informationen bezüglich der Wurzelseite von jedem Baum erhalten werden, werden in dem Baumanalyseprozess verwendet. Zwei oder mehr Erfassungsdaten, die von der Erfassungseinrichtung 54 in unterschiedlichen Ebenen erfasst werden, können als Erfassungsdaten verwendet werden.
Der Prozessor 42 leitet die Durchmesserinformationen, Baumhöhe und Krümmungsinformationen basierend auf den Erfassungsdaten ab. Der Prozessor 42 leitet auch die Positionsbeziehung zwischen der Erfassungseinrichtung 54 und dem betroffenen Baum basierend auf den Erfassungsdaten der Erfassungseinrichtung 54 ab und leitet die Positionsinformationen des Baums basierend auf den Erfassungsdaten der Erfassungseinrichtung 54 und den Positionsinformationen zur Zeit der Erfassung ab. Der Prozessor 42 kann Messdaten des Laserscanners basierend auf dem Erfassungsergebnis des Lagesensors 57 korrigieren. Der Prozessor 42 erzeugt in 3 gezeigte Bauminformationen basierend auf dem Analyseergebnis und speichert die Bauminformationen in der Bauminformationsspeichereinheit 46.
5 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses zur Erfassung von Bäumen. Die Erfassungseinrichtung 54 erfasst Informationen bezüglich Bäumen, die in einer Region vorhanden sind, welche durch eine Mehrzahl von Stützpfosten 10 aus Sicht von oberhalb der Bäume definiert wird (S10). Die Datenerhaltungseinheit 40 erhält Erfassungsdaten aus der Luft oberhalb der Bäume von der Erfassungsvorrichtung 32. Der Prozessor 42 leitet Wipfelpositionen der Bäume basierend auf den Erfassungsdaten und den Positionsinformationen der Erfassungseinrichtung 54 zur Zeit der Erfassung ab und die Erfassungspunktbestimmungseinheit 48 bestimmt Erfassungspunkte an Positionen zwischen den Bäumen (S12).
Der Controller 52 steuert das Antreiben der Wickelvorrichtung 34 basierend auf einem der so bestimmten Erfassungspunkte und bewegt die Erfassungsvorrichtung 32 und die Hub- und Senkvorrichtung 36 zu dem Erfassungspunkt (S14). Der Controller 52 steuert das Antreiben der Hub- und Senkvorrichtung 36 an dem Erfassungspunkt, um die Erfassungsvorrichtung 32 auf die Wurzelseite des Baumes zu senken (S16).
Die Erfassungseinrichtung 54 erfasst Informationen bezüglich des Baums einschließlich der Wurzel des Baumes basierend auf einem Befehlssignal von dem Controller 52 (S18). Die Erfassungsvorrichtung 32 kann auch Informationen erfassen, während sie von der Hub- und Senkvorrichtung 36 angehoben oder abgesenkt wird. Der Controller 52 steuert ein Antreiben der Hub- und Senkvorrichtung 36 und hebt die Erfassungsvorrichtung 32 über die Bäume (S20).
Der Controller 52 bestimmt, ob eine Erfassung der Bäume an allen Erfassungspunkten abgeschlossen ist (S22). Wenn eine Erfassung der Bäume nicht an allen Erfassungspunkten abgeschlossen ist (NEIN in S22), wiederholt der Controller 52 die Steuerung der Schritte S14 bis S20. Wenn eine Erfassung der Bäume an allen Erfassungspunkten abgeschlossen ist (JA in S22), beendet der Controller 52 diesen Prozess. Nachdem die Erfassungsdaten der Bäume erfasst wurden, führt die Verarbeitungsvorrichtung 30 einen Prozess durch, um die Bauminformationen zu erzeugen.
Das Erfassungssystem 2 kann für einen anderen Zweck als die Erfassung von Bäumen verwendet werden, zum Beispiel kann sie bei einer biologischen Erhebung von Tieren in einem Wald verwendet werden. In diesem Fall sind zu erfassende Objekte Tiere und Nester oder Tierbaue, und das Erfassungssystem 2 kann sich umherbewegen und Nester oder Tierbaue erfassen, die in einer Mehrzahl von Bäumen ausgebildet sind.
Holzerntesystem zur Ernte von Bäumen
Das Seilkransystem 1 kann als Holzemtesystem zur Ernte bzw. zum Fällen von Bäumen verwendet werden. Bei dem Holzemtesystem ist eine Holzerntevorrichtung, die fähig ist, einen Baum zu greifen, anstelle der in 2 gezeigten Erfassungsvorrichtung 32 befestigt, sodass sie sowohl das Ernten als auch die Förderung des Baums erzielt.
6 ist eine perspektivische Ansicht einer Holzerntevorrichtung 64 in einem Zustand, in dem sie einen Baum 99 greift. 7 ist eine Vorderansicht der Holzerntevorrichtung 64 in einem Zustand, in dem sie den Baum 99 greift. Die Holzerntevorrichtung 64 ist in einem Zustand befestigt, in dem sie von der in 2 gezeigten Hub- und Senkvorrichtung 36 hängt, und kann drahtlos ein Befehlssignal empfangen. Die Holzemtevorrichtung 64 hängt von der Hub- und Senkvorrichtung 36 mit einem Hubdrahtseil 15 und bewegt sich nach oben und nach unten, wenn die Hub- und Senkvorrichtung 36 das Hubdrahtseil 15 auf- und abwickelt. Die Holzerntevorrichtung 64 weist einen Greifabschnitt 80, einen Manipulator 82, einen Entastungsabschnitt 84, einen Schneidabschnitt 86, einen Vorschubabschnitt 88 und eine Kamera 89 auf.
Der Greifabschnitt 80 ist fähig, einen Baum zu umgreifen und weist ein Paar Greifkörper 80a, 80b auf. Die Greifkörper 80a, 80b sind im Allgemeinen, in einer Ebene rechtwinklig zu der Längsrichtung des Baumes 99 betrachtet, bogenförmig gebildet und schwenkbar befestigt. Der Greifabschnitt 80 umgreift den Baum 99, wenn die Greifkörper 80a, 80b derart rotiert werden, dass sich ihre distalen Enden aneinander annähern, und löst den Griff, wenn die Greifkörper 80a, 80b derart rotiert werden, dass sich ihre distalen Enden voneinander entfernen. Die Greifkörper 80a, 80b können Rollen 85 an ihren Abschnitten aufweisen, die den Baum 99 berühren, nämlich aus Sicht der obigen Ebene auf der radial inneren Seite der Greifkörper 80a, 80b. Die Rolle 85 weist eine Rotationsachse auf, die sich in einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des Baumes 99 erstreckt, und ist fähig, zu rotieren, wenn sich der Baum 99 in Längsrichtung bewegt, sodass es dem Baum 99 ermöglicht wird, sich in Längsrichtung zu bewegen, während der Greifabschnitt 80 den Baum 99 umgreift. Der Greifabschnitt 80 kann den Baum 99 mit der Kraft von einem oder zwei unterschiedlichen Stufen greifen, d. h. einem schwachen Greifzustand und einem starken Greifzustand. Die Rolle 85 ist fähig, in dem schwachen Greifzustand zu rotieren und kann in dem starken Greifzustand an einem Rotieren gehindert werden.
Der Vorschubabschnitt 88 ist auf jedem der Greifkörper 80a, 80b ausgebildet und fähig, wie ein Förderband zur Rotation angetrieben zu werden. Der Vorschubabschnitt 88 wird gegen eine Oberfläche des Baumes 99 gepresst, wenn er schwach umgriffen wird, und schiebt, wenn er angetrieben wird, den Baum 99 in Längsrichtung vor. Mit dem so ausgebildeten Vorschubabschnitt 88 kann die Holzerntevorrichtung 64, welche den Baum 99 umgreift, entlang des Baumes 99 bewegt werden. Der Vorschubabschnitt 88 kann einen Stopper aufweisen und kann angeordnet sein, nicht zu rotieren, wenn der Baum 99 umgriffen und gefördert wird.
Der Entastungsabschnitt 84 hat zwei oder mehr Schneideinrichtungen 84a, 84b, die jeweils an den Greifkörpern 80a, 80b ausgebildet sind, und ist fähig, den Baum 99 zu entasten. Die Schneideinrichtungen 84a, 84b sind derart positioniert, dass sie den Baum 99 umgeben und sind gegen die Oberfläche des Baums 99 gepresst, wenn der Baum 99 in einem umgriffenen Zustand ist. Wenn die Vorschubabschnitte 88 angetrieben werden, um die Holzerntevorrichtung 64 entlang des Baumes 99 zu bewegen, schneiden oder kratzen die Schneideinrichtungen 84a, 84b die Rinde und Äste des Baumes ab.
Der Schneidabschnitt 86 ist auf einer Seitenfläche des Greifabschnitts 80 ausgebildet und betriebsfähig, den Baum 99 zu schneiden, wenn dieser in einem umgriffenen Zustand ist. Der Schneidabschnitt 86 dient als Kettensäge und schneidet bzw. sägt den Baum 99 ab, wenn sein Schneidteil in Richtung des Baumes 99 rotiert. Der Schneidabschnitt 86 befindet sich auf der unteren Seite der Holzerntevorrichtung 64, wenn der Baum 99 in dem umgriffenen Zustand ist.
Der Manipulator 82 hat eine Funktion, um den Baum 99 festzuhalten und die Holzemtevorrichtung 64 näher an den Baum 99 zu rücken, und eine Funktion, um das Hubdrahtseil 15 an dem oberen Teil des Baumes 99 halten. Der Manipulator 82 hat einen Armabschnitt 90, einen Hakenabschnitt 92, einen abnehmbaren Abschnitt 94, einen Ringabschnitt 96 und ein Verbindungsdrahtseil 98.
Der Armabschnitt 90 wird wie ein Roboterarmt angetrieben und rückt den Hakenabschnitt 92 näher an den Baum 99 heran, wenn dieser ausfährt. Der Hakenabschnitt 92 kann rotieren, sodass er geöffnet wird, und ist fähig, den Baum 99 festzuhalten, wenn er sich wie eine menschliche Hand bewegt.
Der abnehmbare Abschnitt 94 kann an den Armabschnitt 90 angebracht und von diesem abgenommen werden, und wird ansprechend auf ein Steuersignal von dem Armabschnitt 90 abgenommen, um den Hakenabschnitt 92 von dem Armabschnitt 90 zu trennen. Der Ringabschnitt 96, durch den das Hubdrahtseil 15 eingeführt wird, kann sich entlang des Hubdrahtseils 15 bewegen, während er mit dem Hubdrahtseil 15 in Eingriff steht. Das Verbindungsdrahtseil 98 verbindet den Hakenabschnitt 92 mit dem Hubdrahtseil 15 über den Ringabschnitt 96.
8A bis 8D zeigen den Vorgangsablauf, um den Baum von der Holzemtevorrichtung 64 umgreifen zu lassen. Wie in 8A dargestellt, bewegen sich die Hubund Senkvorrichtung 36 und die Holzerntevorrichtung 64 zu einem Punkt oberhalb des Baumes 99, dessen Abholzung geplant ist, durch Wickeln der Betätigungsseile 14 durch die Wickelvorrichtung 34. Die Holzerntevorrichtung 64 hängt von der Hub- und Senkvorrichtung 36 mit einem Hubdrahtseil 15.
In 8B wickelt die Hub- und Senkvorrichtung 36 das Hubdrahtseil 15 ab, und senkt die Holzerntevorrichtung 64 nach unten in die Nähe der Wurzel des Baumes 99. Als Ergebnis befindet sich die Holzerntevorrichtung 64 um einen Abschnitt des Baums 99 herum, der keine Äste aufweist. Der Manipulator 82 erstreckt den Armabschnitt 90 und veranlasst den Hakenabschnitt 92, den Stamm des Baumes 99 wie in 8C gezeigt festzuhalten. Zu dieser Zeit kann die Position des Stamms mit der Kamera 89 überprüft werden und der Armabschnitt 90 kann betätigt werden.
Nachdem der Hakenabschnitt 92 des Manipulators 82 den Baum 99 festhält, wird der Armabschnitt 90 verkürzt, sodass die Holzerntevorrichtung 64 nahe an den Stamm des Baumes 99 heranrückt, und der Greifabschnitt 80 der Holzerntevorrichtung 64 umgreift den Baum 99 wie in 8D gezeigt. Während sich die Holzerntevorrichtung 64 in einem instabilem Zustand befindet, in dem sie von der Hub- und Senkvorrichtung 36 hängt, ermöglicht es der Manipulator 82 der Holzerntevorrichtung 64, näher an den Baum 99 zu rücken, sodass der Baum 99 auf einfache Weise umgriffen werden kann.
9A bis 9E zeigen den Vorgangsablauf, um den Baum mit der Holzerntevorrichtung 64 zu entasten und zu fällen. Nachdem der Greifabschnitt 80 der Holzerntevorrichtung 64 den Stamm des Baumes 99 umgriffen hat, wird der Greifabschnitt 80 in einen schwachen Greifzustand gebracht und die Vorschubabschnitte 88 werden angetrieben, sodass die Holzerntevorrichtung 64 entlang des Baumes 99 nach oben bewegt wird, während der Baum 99 entastet wird, wie in 9A gezeigt. In 9B wird die Holzerntevorrichtung 64 zu dem oberen Teil des Baumes 99 hinbewegt und der Entastungsvorgang wird abgeschlossen.
Wie in 9C gezeigt, hält der Hakenabschnitt 92 des Manipulators 82 den oberen Teil des Baumes 99 fest und der abnehmbare Abschnitt 94 wird von dem Armabschnitt 90 abgenommen, sodass der Hakenabschnitt 92 an dem oberen Teil des Baumes 99 befestigt ist, während er mit dem Hubdrahtseil 15 über den Ringabschnitt 96 verbunden ist. Der Hakenabschnitt 92 und der Ringabschnitt 96, durch den der Hubdrahtseil 15 eingeführt wird, dient als befestigtes Element 91, das an dem oberen Teil des Baumes 99 befestigt ist. Das befestigte Element 91 ist an dem oberen Teil des Baumes 99 befestigt, wenn die Vorschubabschnitte 88 die Holzerntevorrichtung 64 in Richtung des oberen Teils des Baumes 99 bewegen.
In 9D werden die Vorschubabschnitte 88 derart angetrieben, dass sie die Holzemtevorrichtung 64 nach unten bewegen. In 9E befindet sich die Holzerntevorrichtung 64 an dem unteren Teil des Baumes 99 und der Greifabschnitt 80 wird in den festen Greifzustand gebracht. In diesem Zustand wird der Schneidabschnitt 86 so angetrieben, dass er den Baum abschneidet 99. Zu dieser Zeit wird der Baum 99 an zwei Stellen mit dem befestigten Element 91 und der Holzerntevorrichtung 64 gehalten.
10A bis 10D zeigen den Vorgangsablauf, um den Baum 99 in einem Zustand zu fördern, in dem dieser mit der Holzerntevorrichtung 64 umgriffen ist. In 10A wird der Baum 99 an zwei Stellen durch das befestigte Element 91 und den Greifabschnitt 80 gehalten; daher fällt der Baum 99 nicht um, selbst wenn er abgeschnitten wird. Im Allgemeinen muss der Baum 99 derart abgeschnitten werden, dass er in eine vorbestimmte Richtung entsprechend der Positionsbeziehung zu benachbarten Bäumen fällt; in dieser Ausführungsform allerdings wird der Baum 99 von dem befestigten Element 91 und dem Greifabschnitt 80 gehalten und daher muss er nicht in die vorbestimmte Richtung abgeschnitten bzw. gefällt werden. So muss die Fallrichtung nicht bestimmt werden und die Richtung, in der der Greifabschnitt 80 den Baum 99 umgreift, muss nicht bestimmt werden. Auch kann eine Last, die an den Betätigungsseilen 14 angelegt wird, wesentlich reduziert werden im Vergleich zu dem Fall, in dem der Baum 99 gefällt wird. Auch ist es weniger wahrscheinlich oder unwahrscheinlich, dass der Baum 99 aufgrund einer Kollision mit anderen Bäumen beschädigt wird. Auch ist es unnötig, im Voraus andere Bäume zu fällen, die sich in der Fallrichtung befinden.
In 10B wickelt die Hub- und Senkvorrichtung 36 den Hubdrahtseil 15 auf, sodass der Baum 99, der von dem Greifabschnitt 80 umgriffen wird, in die Luft gehoben wird. In 10C wickelt die Wickelvorrichtung 34 die Betätigungsseile 14 auf, sodass sie den gefällten Baum 99 über dem Wald befördert.
In 10D, wenn der Baum 99 zu einem vorgegebenen Punkt befördert wird, wickelt die Hub- und Senkvorrichtung 36 das Hubdrahtseil 15 ab, sodass der Baum 99 entlang dem Greifabschnitt 80 abgesenkt wird. Dann wird der Greifabschnitt 80 von dem Greifzustand gelöst und das befestigte Element 91 wird von dem Baum 99 abgenommen, sodass die Beförderung des Baums 99 abgeschlossen ist. Wie in den 8A bis 8D, 9A bis 9D und den 10A bis 10D gezeigt, ist es möglich, den Baum 99 zu fällen und zu befördern, ohne dass es erforderlich ist, dass der Bediener zu der Stelle des Baumes 99 geht, was zu einer Reduzierung der Belastung des Bedieners führt.
11 zeigt die Funktionskonfiguration des Fördersystems 4. Das Fördersystem 4 umfasst eine Mehrzahl von Stützpfosten 10, Drahtseile der Hauptseile 12 und Betätigungsseile 14, Wickelvorrichtung 34, Hub- und Senkvorrichtung 36, Steuergerät 60 und Holzerntevorrichtung 64. Die Hub- und Senkvorrichtung 36 weist eine Positionserfassungseinrichtung 74 auf, eine Bilderfassungseinheit 76 und eine Hub- und Senkeinheit 78. Die Steuervorrichtung 60 weist eine Positionserhaltungseinheit 66, eine Bilderhaltungseinheit 68, eine Anzeigeeinheit 69, einen Prozessor 70, eine Zulassungseinheit 71 und einen Controller 72 auf. Die Steuervorrichtung 60 ist drahtlos mit der Wickelvorrichtung 34, der Hub- und Senkvorrichtung 36 und der Holzerntevorrichtung 64 verbunden.
Die Positionserfassungseinrichtung 74 der Hub- und Senkvorrichtung 36 sendet Positionsinformationen der Hub- und Senkvorrichtung 36 an die Positionserhaltungseinheit 66. Die Bilderfassungseinheit 76 nimmt Bilder unterhalb der Hub- und Senkvorrichtung 36 auf, nimmt Bilder des Baums 99 und der Holzerntevorrichtung 64 auf und sendet die aufgenommenen Bilder an die Bilderhaltungseinheit 68. Die Hub- und Senkeinheit 78 wickelt das Hubdrahtseil 15 auf und ab, um die Holzerntevorrichtung 64 nach oben und nach unten zu bewegen.
Die Positionserhaltungseinheit 66 der Steuervorrichtung 60 erhält die Positionsinformationen der Hub- und Senkvorrichtung 36 und sendet sie an den Prozessor 70. Die Bilderhaltungseinheit 68 erhält die Bilder, die durch die Bilderfassungseinheit 76 aufgenommen wurden, und sendet sie an den Prozessor 70. Auch erhält die Bilderhaltungseinheit 68 Bilder, die von der Kamera 89 der Holzerntevorrichtung 64 aufgenommen wurden, von der Kamera 89 und sendet sie an den Prozessor 70.
Die Zulassungseinheit 71 lässt eine Eingabe des Bedieners zu. Zum Beispiel steuert der Bediener eine Bewegung des Armabschnitts 90 des Manipulators 82 und eine Greifbewegung des Hakenabschnitts 92. Auch kann der Bediener durch Betätigung der Wickelvorrichtung 34 und der Hub- und Senkvorrichtung 36 die Position der Holzerntevorrichtung 64 anpassen.
Der Prozessor 70 sendet die Bilder, die von der Bilderfassungseinheit 76 aufgenommen wurden, und die von der Kamera 89 aufgenommenen Bilder an die Anzeigeeinheit 69 und veranlasst die Anzeigeeinheit 69, die Bilder anzuzeigen. Der Bediener kann die Holzerntevorrichtung 64 und die Wickelvorrichtung 34 basierend auf den Bildern, die von der Hub- und Senkvorrichtung 36 übertragen werden, und den Bilder, die von der Holzerntevorrichtung 64 übertragen werden, welche auf der Anzeigeeinheit 69 angezeigt werden, betätigen bzw. bedienen.
Der Prozessor 70 trifft eine Entscheidung, mit jeder der Betätigungsprozesse, die in den 8A bis 8D, 9A bis 9D und den 10A bis 10D gezeigt werden, basierend auf den Positionsinformationen der Hub- und Senkvorrichtung 36, von der Bilderfassungseinheit 76 aufgenommenen Bildern, von der Kamera 89 der Holzerntevorrichtung 64 aufgenommenen Bilder usw. fortzusetzen. Der Controller 72 steuert die Wickelvorrichtung 34, die Hub- und Senkvorrichtung 36 und die Holzerntevorrichtung 64, um den von dem Prozessor 70 bestimmten Betriebsprozess auszuführen.
Der Prozessor 70 bestimmt eine Ausführung des Prozessschrittes, bei dem die Hub- und Senkvorrichtung 36 und die Holzerntevorrichtung 64 zu einem Punkt über dem Baum 99, der gefällt werden soll, bewegt wird, basierend auf den Positionsinformationen der Hub- und Senkvorrichtung 36 und den von der Bilderfassungseinheit 76 aufgenommenen Bilder. Der Prozessor 70 erhält die Positionsinformationen des Baums 99, die im Voraus eingestellt wurden, und bestimmt die Bewegung der Hub- und Senkvorrichtung 36. Der Controller 72 treibt die Wickelvorrichtung 34 an und bewegt die Hub- und Senkvorrichtung 36 und die Holzerntevorrichtung 64.
Eine in dem Fördersystem 4 durchgeführte Verarbeitung umfasst eine Verarbeitung, die automatisch durch die Steuervorrichtung 60 durchgeführt wird, und eine Verarbeitung, die durch eine Betätigung des Bedieners durchgeführt wird. Zum Beispiel kann der Bediener eine Betätigung durchführen, um den Baum 99 mit dem Greifabschnitt 80 zu umgreifen, wie in den 8B bis 8D gezeigt, und die Steuervorrichtung 60 kann automatisch andere Betätigungen durchführen.
Der Prozessor 70 bestimmt eine Ausführung des in den 9A und 9B gezeigten Entastungsschritts, wenn der Greifabschnitt 80 den Baum 99 umgreift. Der Controller 72 treibt die Vorschubabschnitte 88 an, um die Holzerntevorrichtung 64 nach oben zu bewegen.
Dann bestimmt der Prozessor 70 eine Ausführung des Prozessschritts, bei dem der Hakenabschnitt 92 an dem oberen Teil des Baums 99 mit dem Manipulator 82 befestigt wird, wie in 9C gezeigt. Der Controller 72 treibt den Armabschnitt 90 und den Hakenabschnitt 92 an, um diese Abschnitte 90, 92 zu veranlassen, den oberen Teil des Baumes 99 festzuhalten, und nimmt den abnehmbaren Abschnitt 94 von dem Armabschnitt 90 ab. Folglich wird das befestigte Element 91, durch das der Hubdrahtseil 15 eingeführt wird, an dem oberen Teil des Baumes 99 befestigt. Unterdessen kann der Bediener diese Betätigung steuern.
Dann bestimmt der Prozessor 70 eine Ausführung des Prozessschritts, bei dem der untere Teil des Baumes 99, wie in den 9D und 9E gezeigt, abgeschnitten wird. Der Controller 72 treibt die Vorschubabschnitte 88 an, um die Holzerntevorrichtung 64 zu dem unteren Teil des Baumes 99 hin zu bewegen und treibt den Schneidabschnitt 86 an, um den unteren Teil des Baumes 99 abzuschneiden.
Dann bestimmt der Prozessor 70 eine Ausführung des Betätigungsprozesses, um den Baum 99 wie in den 10A bis 10D gezeigt zu befördern. Der Controller 72 treibt die Hub- und Senkeinheit 78 an, um die Holzerntevorrichtung 64 und den Baum 99 in die Luft zu heben, und treibt die Wickelvorrichtung 34 an, um den Baum 99 zu einer gegebenen Position zu fördern. Dann treibt der Controller 72 die Hub- und Senkeinheit 78 an, um den Baum 99 abzusenken und treibt den Greifabschnitt 80 an, um den Griff zu lösen.
Auf die obige Art und Weise kann das Fördersystem 4 Abholzung und Beförderung des Baumes 99 vornehmen, während die Belastung des Bedieners reduziert wird, der sich andernfalls zu der Stelle des Baumes 99 bewegen würde. Auch kann das Fördersystem 4 den Baum 99 daran hindern, umzufallen, wenn er gefällt wird, da der Baum 99 an zwei Stellen durch das befestigte Element 91 und die Holzerntevorrichtung 64 gehalten wird, wenn er abgeschnitten wird.
Tierschadensteuersystem
Das Seilkransystem 1 kann als Tierschadensteuersystem verwendet werden, das Bäume gegen schädliche Tiere schützt. In dem Tierschadensteuersystem ist eine Schallwellenerzeugungsvorrichtung, die schädliche Tiere vertreibt, anstelle der in 2 gezeigten Erfassungsvorrichtung 32 installiert. Die Schallwellenerzeugungsvorrichtung weist einen Lautsprecher auf, der eine Ultraschallwelle erzeugt, einen Summer, der einen Alarmton abgibt, und eine Kamera. Wenn die Steuervorrichtung ein von der Kamera aufgenommenes Bild analysiert und ein schädliches Tier in dem Bild erfasst, wird die Schallwellenerzeugungsvorrichtung in die Nähe des schädlichen Tiers bewegt und der Lautsprecher und der Summer werden aktiviert, um das schädliche Tier zu vertreiben.
So kann das Seilkransystem 1 eine Mehrzahl von Funktionen zusätzlich zu dem Sammeln von Bäumen implementieren, indem die an der Hub- und Senkvorrichtung 36 hängende Vorrichtung durch andere Vorrichtungen ersetzt wird. Folglich wird die Bequemlichkeit des Seilkransystems 1 verbessert und die Stützpfosten 10 und Seile können effizient genutzt werden. Ein Befestigungsteil zum Ersetzen jeder Vorrichtung ist an einem unteren Ende des Hubdrahtseils 15 ausgebildet und jede Vorrichtung kann daran befestigt oder von dem Befestigungsteil entfernt werden.
Die Erfindung wurde auf Grundlage der Ausführungsformen beschrieben. Für den Fachmann versteht es sich, dass die Ausführungsformen nur beispielhaft sind, dass es von den Ausführungsformen abgewandelte Beispiele geben kann mit verschiedenen Kombinationen von Komponenten und Betriebsprozessen, und dass diese abgewandelten Beispiele ebenfalls im Rahmen der Erfindung umfasst sind.
Während die Erfassungsvorrichtung 32 in der dargestellten Ausführungsform mit der Positionserfassungseinrichtung 56 ausgebildet ist, ist die Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt, sondern die Hub- und Senkvorrichtung 36 kann mit einer Positionserfassungseinrichtung ausgebildet sein.
Während das befestigte Element 91 in der dargestellten Ausführungsform an dem Baum 99 derart befestigt ist, dass der Baum 99 von dem Hakenabschnitt 92 festgehalten wird, ist die Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt. Zum Beispiel kann der Hakenabschnitt 92 durch ein Keilelement ersetzt werden, das in den Baum 99 getrieben wird. Auch kann das Keilelement des abgewandelten Beispiels an der Holzerntevorrichtung 64 separat von dem Manipulator 82 ausgebildet sein. In jedem Fall ist das befestigte Element 91 an dem Baum 99 befestigt und das Hubdrahtseil 15 wird durch den Ringabschnitt 96 eingeführt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013088188 [0002]
JP 2013088188 A [0002]

Claims

Erfassungssystem (2) aufweisend: eine Mehrzahl von Stützpfosten (10); ein Seil (12, 14), das von den Stützpfosten (10) gehalten wird; eine Wickelvorrichtung (34), die betriebsfähig ist, das Seil zu wickeln; eine Hub- und Senkvorrichtung (36), die mit dem Seil verbunden ist und in Luft bewegbar ist, wenn das Seil durch die Wickelvorrichtung (34) gewickelt wird; und eine Erfassungsvorrichtung (32), die an der Hub- und Senkvorrichtung (36) hängt, wobei die Erfassungsvorrichtung (32) eingerichtet ist, durch die Wickelvorrichtung (34) in einer Region bewegt zu werden, die durch die Stützpfosten (10) definiert wird, und eingerichtet ist, durch die Hub- und Senkvorrichtung (36) abgesenkt zu werden, um Informationen bezüglich eines Objekts zu erfassen.
Erfassungssystem (2) nach Anspruch 1, wobei die Erfassungsvorrichtung (32) durch die Hub- und Senkvorrichtung (36) abgesenkt wird und Informationen bezüglich einer Wurzelseite eines Baumes in einem Wald erfasst.
Erfassungssystem (2) nach Anspruch 2, ferner aufweisend eine Verarbeitungsvorrichtung, die eingerichtet ist, Daten zu analysieren, die erhalten werden, indem eine Mehrzahl von Bäumen von der Luft aus erfasst wird, die in der Region, welche durch die Stützpfosten (10) definiert wird, vorhanden sind, und eine Position zwischen den Bäumen als Erfassungspunkt zu bestimmen, an der die Erfassungsvorrichtung (32) abgesenkt wird.
Erfassungsverfahren aufweisend: einen ersten Schritt, in dem eine Hub- und Senkvorrichtung (36) zu einem Punkt über einem Erfassungspunkt bewegt wird, indem ein Seil durch eine Wickelvorrichtung (34) gewickelt wird, die betriebsfähig ist, das Seil, das durch die Stützpfosten (10) gehalten wird, zu wickeln, wobei die Hub- und Senkvorrichtung (36) mit dem Seil verbunden ist und in der Luft bewegbar ist, wenn das Seil durch die Wickelvorrichtung (34) gewickelt wird; einen zweiten Schritt, in dem eine Erfassungsvorrichtung (32) durch die Hub- und Senkvorrichtung (36) abgesenkt wird, wobei die Erfassungsvorrichtung von der Hub- und Senkvorrichtung (36) hängt; einen dritten Schritt, in dem Informationen bezüglich eines Objekts durch die Erfassungsvorrichtung (32) erfasst werden; und einen vierten Schritt, in dem die Erfassungsvorrichtung (32) durch die Hub- und Senkvorrichtung (36) angehoben wird, wobei die Schritte eins bis vier an einem anderen Erfassungspunkt wiederholt werden.