JP2003294402A - 外径測定装置及び材積測定装置 - Google Patents

外径測定装置及び材積測定装置

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JP2003294402A
JP2003294402A JP2002095850A JP2002095850A JP2003294402A JP 2003294402 A JP2003294402 A JP 2003294402A JP 2002095850 A JP2002095850 A JP 2002095850A JP 2002095850 A JP2002095850 A JP 2002095850A JP 2003294402 A JP2003294402 A JP 2003294402A
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Masahiko Chishina
Tatsuya Sasaki
竜弥 佐々木
雅彦 千品
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Masahiko Chishina
雅彦 千品
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で測定精度のよい外径測定装置を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 円形断面を有する柱状体の被測定物1に
当接させるための接点10が設けられた測定腕部2と、
被測定物1に当接させるための接点11,12が距離を
おいて設けられた測定腕部3と、測定腕部2,3を展開
可能に連結させる可動連結部4と、測定腕部2,3のな
す角度を測定する角度測定部28と、角度測定部28の
測定信号に基づいて演算処理を行う演算処理部31,3
3を備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、外径測定装置及び
材積測定装置に係り、さらに詳しくは、円形断面を有す
る柱状体の被測定物に当接させ、その外径を測定するた
めの外径測定装置(特に立木や伐採木の外径測定に適し
た装置)及びこの外径測定装置を用いて立木などの材積
を測定する材積測定装置に関する。 【0002】 【従来の技術】例えば、植林された樹木は、山林業者に
よって長年にわたり育成管理され、材木等への加工に適
した立木にまで成長すれば、山林単位でまとめて製材業
者へ販売される。山林を購入した製材業者は、山林中の
立木を伐採して製材加工し、木材として販売している。 【0003】この様にして山林が売買される際、山林業
者は、多数の立木からなる山林の経済的価値を見積もっ
て、山林の販売時期や販売価格を決定する必要がある。
山林の経済的価値は、その山林に含まれる多数の立木の
経済的価値の総和として与えられるため、山林の経済的
価値を見積もるには、山林中の全ての立木について経済
的価値を見積もる必要があった。 【0004】立木の経済的価値の算定は、立木を伐採す
ることなく行う必要があり、立木ごとの樹種、材積、品
質を調査し、これらの調査結果に基づいて算定される。
ここで、樹種とは杉・檜などの樹木の種類であり、材積
とは木材として利用可能な部分の体積であり、品質とは
優・良・可などの木材としての品質評価である。これら
の調査は実際の山林において行われ、このうち、樹種及
び品質についてのデータは目視によって収集される。 【0005】一方、立木の材積は、胸高径、末口径、高
さに基づいて、末口2乗法などの演算によって求められ
る。胸高径とは、測定者が容易に測定可能な部分におけ
る立木の外径であり、通常は測定者の胸部付近の直径を
指す。末口径とは、木材として利用可能な部分の最も高
い位置における直径である。高さは、末口までの高さ、
つまり、木材として利用可能な長さを指す。 【0006】立木は高い位置になるほど直径が小さくな
り、木材として利用できる部分はおおむね円錐台の形状
となる。このため、胸高径、末口径及び高さのデータが
収集できれば、その材積を求めることができる。胸高径
は、実際に立木径を測定して収集され、高さは、専門家
による目視によって収集される。立木の場合、末口径は
容易に測定できないが、胸高径に対する末口径の比率は
落ち率と呼ばれ、樹種、立地、胸高径及び高さに基づい
て推定することができ、推定された落ち率からおおよそ
の末口径を求めることができる。なお、立地とは、例え
ば、丘、口、耳(頂上、中腹、麓)などのような観念的
な位置情報であり、人によって知覚し判断されるもので
ある。 【0007】図14は、胸高径を測定するために、従来
から広く使用されてきた立木径の測定装置の一例を示し
た図である。この測定装置は、いわゆるノギスであり、
例えば実願昭61−67164号(実開昭62−178
306号)に記載されたものである。この測定装置は、
互いに平行な2つの測定腕部を備え、一方の測定腕部を
平行移動させて測定腕部間に立木を挟み込み、測定腕部
間の距離を測定することにより立木径を求めている。 【0008】また、図15は、従来から提案されている
立木径の測定装置の一例を示した図である。この測定装
置は、特開平6−66550号公報において開示された
ものであり、扇状に展開可能な2つの測定子と、測定子
の回転中心から立木までの距離を固定化するV字型スト
ッパーとを備え、測定腕部のなす角度から立木径を求め
ている。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】図14に示したノギス
のような立木径の測定装置は、簡単な構成によって立木
径を精度よく測定することができる反面、測定対象とな
る最大の立木径よりも長い測定装置とならざるを得ない
ため、測定装置の持ち運びや、測定に不便であるという
問題があった。 【0010】植林地に選定される土地は、一般に他の用
途には適さない条件の場所、例えば急な傾斜地からなる
険しい山中である場合が多く、また、山林内部や山林ま
での道程は人の通行に配慮して整備されているわけでは
ない。このため、測定作業の効率化には、測定装置の小
型化、軽量化を図る必要があった。 【0011】一方、図15に示した立木径の測定装置
は、測定子のなす角度に基づいて立木径を求めているた
め、図14の測定装置に比べて測定子を短くすることが
でき、小型化、軽量化を図ることができる。 【0012】しかしながら、直線上の測定子を扇状に展
開して立木に当接させ、測定子のなす角度から立木径を
求める場合、測定子のどの位置が立木に当接するのかに
よって測定精度が大きく異なるが、図15の測定装置で
は、測定子の回転軸から立木までの距離がストッパーに
より規定されているため、広い立木径の範囲で精度よく
測定することは出来ないという問題があった。 【0013】また、測定子を短くするほど、各測定子の
接点が、立木の中心に関してなす角度は小さくなり、測
定精度が著しく低下するという問題があった。この様な
場合、更に、立木の表面に形成されている不均一な凹凸
の影響を大きく受けるようになるため、測定誤差は更に
増大することになる。 【0014】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであり、小型で測定精度のよい外径測定装置を提供す
ることを目的とする。また、測定時の操作性に優れた外
径測定装置を提供することを目的とする。また、耐久性
に優れた外径測定装置を提供することを目的とする。 【0015】さらに、本発明は、小型で測定精度のよい
材積測定装置を提供することを目的とする。また、測定
時の操作性に優れた材積測定装置を提供することを目的
とする。また、耐久性に優れた材積測定装置を提供する
ことを目的とする。 【0016】 【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明
による外径測定装置は、円形断面を有する柱状体の被測
定物に当接させるための第1の接点が設けられた第1の
測定腕部と、被測定物に当接させるための第2及び第3
の接点が距離をおいて設けられた第2の測定腕部と、第
1及び第2の測定腕部を展開可能に連結させる可動連結
部と、第1及び第2の測定腕部のなす角度を測定する角
度測定部と、角度測定部の測定信号に基づいて演算処理
を行う演算処理部を備えて構成される。 【0017】請求項2に記載の本発明による外径測定装
置は、可動連結部が、第1及び第2の測定腕部の一端を
回転軸を中心にして展開可能に連結し、第1の測定腕部
は、他端側において被測定物側へ突出させた先端部に第
1の接点が設けられ、第2の測定腕部は、他端側に第2
の接点が設けられるとともに、被測定物側から後退させ
た腕部の一部を挟んで第3の接点が設けられる。 【0018】請求項3に記載の本発明による外径測定装
置は、可動連結部が、第1及び第2の測定腕部を回転軸
を中心に展開可能に連結し、回転軸から第1の接点まで
の距離が、回転軸から第2の接点までの距離よりも短
く、回転軸から第3の接点までの距離よりも長くなるよ
うに構成される。 【0019】請求項4に記載の本発明による外径測定装
置は、可動連結部が、第1及び第2の測定腕部を回転軸
を中心に展開可能に連結し、第2の接点は、回転軸及び
第3の接点を結ぶ直線よりも内側に配置される。 【0020】請求項5に記載の本発明による外径測定装
置は、第1の接点が、被測定物への当接を検出するため
の当接検出部からなり、演算処理部が、当接検出部によ
る被測定物への当接検出結果に基づいて演算処理を行う
ように構成される。 【0021】請求項6に記載の本発明による外径測定装
置は、当接検出部が、第1及び第2の測定腕部を閉じた
ときに第2の測定腕部に当接し、演算処理部が、当接検
出部による第2の測定腕部への当接検出結果に基づい
て、角度測定部による測定角度を補償するように構成さ
れる。 【0022】請求項7に記載の本発明による外径測定装
置は、角度測定部及び演算処理部が、第1の測定腕部に
設けられる。 【0023】請求項8に記載の本発明による材積測定装
置は、立木に当接させるための第1の接点が設けられた
第1の測定腕部と、立木に当接させるための第2及び第
3の接点が距離をおいて設けられた第2の測定腕部と、
第1及び第2の測定腕部を展開可能に連結させる可動連
結部と、第1及び第2の測定腕部のなす角度を測定する
角度測定部と、角度測定部の測定結果に基づいて材積デ
ータを求める材積演算部を備えて構成される。 【0024】請求項9に記載の本発明による材積測定装
置は、2以上の材積データを記憶することができるデー
タ記憶部を備え、第1の接点が、被測定物への当接を検
出するための当接検出部からなり、当接検出部による被
測定物への当接検出結果に基づいて、材積演算部が材積
データを求めるとともに、データ記憶部が前回の当接検
出結果に基づいて求められた材積データを記憶するよう
に構成される。 【0025】請求項10に記載の本発明による材積測定
装置は、ユーザが材積演算のためのデータを入力する操
作入力部と、材積演算部により求められた材積データを
表示する表示部を備え、材積演算部が連続して材積デー
タを求める際、前回の材積演算に用いられた入力データ
に基づいて材積データを求め、求められた材積データが
表示部に表示されるように構成される。 【0026】 【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は、本発明の
実施の形態1による外径測定装置の一構成例を示した概
略図である。図中の1は被測定物、2は計測アーム、3
はグリップアーム、4は可動連結部、5は回転軸、6は
制御ボックス、10〜12は接点、13及び14は操作
グリップである。 【0027】被測定物1は、外径測定装置によって被測
定物1の円形断面の外径寸法(直径又は半径)が測定さ
れる立木、伐採木などである。この被測定物1は、円形
(多少の扁平や凹凸を有する略円形なども含まれる)の
断面を有する柱状体からなり、円柱体(円筒体を含む)
のほか、円錐体や円錐台などであってもよい。さらに、
測定対象となる部分の断面が円形であれば、それ以外の
部分の断面は必ずしも円形でなくてもよい。 【0028】この外径測定装置は、計測アーム2、グリ
ップアーム3及び可動連結部4からなる。計測アーム2
及びグリップアーム3は、被測定物1に対して互いに反
対方向側から当接させて被測定物1を挟み込むための部
材である。これらの部材はその一端において可動連結部
4により連結されている。 【0029】計測アーム2には、被測定物1に当接させ
るための1つの接点10が設けらている。また、外側
(被測定物1とは反対側)にユーザが握るための操作グ
リップ13が設けられている。この計測アーム2は、棒
状かつ中空形状の金属部材を可動連結部4とは反対側に
おいて被測定物1側に屈曲させた腕部であり、その先端
部に接点10が設けられている。 【0030】屈曲部の先端に接点10を設けることによ
り、計測アーム2の中央部を被測定物1に当接させるこ
となく接点10を被測定物1に当接させることができ
る。すなわち、計測アーム2は、少なくとも、その内側
(被測定物1側)形状が回転軸5とは反対側の端部又は
その周辺部において内側に突出させた形状からなり、こ
の突出部の先端部に設けられた接点10を被測定物1へ
当接させて、当該被測定物1を挟み込むことができるよ
うに構成されている。 【0031】従来の外径測定装置では、被測定物1に当
接するアーム上の接点の位置が決まっておらず、被測定
物1の大きさによって接点の位置が変化し、測定精度が
劣化していた。これに対し、この外径測定装置は、計測
アーム2上で接点10の位置が変化することはないた
め、計測アーム2の長さに応じた測定精度が得られ、所
定の測定精度をより短いアームで実現することができ
る。 【0032】グリップアーム3は、被測定物1に当接さ
せるための2つの接点11,12が設けられている。ま
た、外側にユーザが握るための操作グリップ14が設け
られている。このグリップアーム3は、棒状かつ中空形
状の金属部材であり、可動連結部4とは反対側の端部又
はその周辺部に接点11が設けられるとともに、接点1
1から所定距離をおいて中央部よりに接点12が設けら
れている。なお、図1には、接点11,12及び回転軸
5がほぼ同一の直線上に配置された外径測定装置の例が
示されている。 【0033】また、グリップアーム3は、両接点11,
12間において被測定物1側からみて後退するように屈
曲させて形成された腕部であり、接点11,12は屈曲
部の両端に位置している。このため、これらの接点1
1,12は外径測定時にともに被測定物1に当接させる
ことができる。すなわち、グリップアーム3は、少なく
とも、その内側(被測定物1側)形状が両接点11,1
2間で外側に後退させた形状からなり、この後退部の両
端に設けられた接点11,12を同時に被測定物1へ当
接させて、当該被測定物1を挟み込むことができるよう
に構成されている。 【0034】計測アーム2の場合と同様、この外径測定
装置を用いれば、被測定物1の大きさによらず、グリッ
プアーム3上で接点11,12の位置は変化しないた
め、グリップアーム3の長さに応じた測定精度が得ら
れ、所定の測定精度をより短いアームで実現することが
できる。 【0035】可動連結部4は、計測アーム2及びグリッ
プアーム3を回転可能に連結するヒンジ部であり、両ア
ーム2,3は、回転軸5を中心として相対的に回転させ
て扇状に展開させ、あるいは閉じることができる。ま
た、可動連結部4には、角度センサが設けられ、両アー
ム2,3のなす角度を測定し、制御ボックス6へ測定信
号を出力している。 【0036】制御ボックス6は、内部にマイクロコンピ
ュータからなる演算処理部等を備えるとともに、外径測
定時にユーザが使用する操作入力部及び表示部が設けら
れている。なお、図1では、制御ボックス6が、計測ア
ーム2の操作グリップ13の一部として取り付けられて
いる。 【0037】操作入力部のボタン操作などの利便性か
ら、制御ボックス6は、外径測定時の右側のアームに取
り付けられることが望ましい。例えば、立木の胸高径を
計測する場合であれば、回転軸5を手前にして両アーム
2,3を水平にした状態で右側のアームに制御ボックス
6が取り付けられる。また、このとき、制御ボックス6
の上側に操作入力部及び表示部を設けることで、操作性
及び視認性を向上させることができる。 【0038】さらに、被測定物1を2つのアームで挟み
込む場合、まずグリップアーム3の接点11,12を被
測定物1に対して当接させた後、計測アーム2の接点1
0を被測定物1に当接させる方が操作性がよい。このた
め、右側のアームが計測アーム2であることが望まし
く、制御ボックス6は計測アーム2に設けられているこ
とが望ましい。 【0039】図2及び図3は、図1の可動連結部4の詳
細構成を示した図である。図2は、可動連結部4のカバ
ー内部の外観を示した図であり、図3は、図2のA方向
から見たときの内部構造を示した図である。 【0040】図中の20は大型ギア、21は遊星ギア、
22は平行ピン、23はシャフト、24及び27はワッ
シャー、25及び26はスラストベアリング、28は角
度センサ、40及び41はラジアルドライベアリングで
ある。大型ギア20、シャフト23並びにワッシャー2
4及び27は、グリップアーム3と連動し、遊星ギア2
1及び角度センサ28は計測アーム2と連動する。 【0041】シャフト23は、計測アーム2及びグリッ
プアーム3を貫通し、その両側からワッシャー24,2
7により脱落しないように固定されている。計測アーム
2及びグリップアーム3が円滑に回転することができる
ように、計測アーム2と、ワッシャー24及びグリップ
アーム3との間にはスラストベアリング25,26が設
けられ、シャフト23と、計測アーム2及びグリップア
ーム3との間にはラジアルドライベアリング40,41
を設けられている。また、大型ギア20は平行ピン22
によりシャフト23に固定されている。すなわち、大型
ギア20は、平行ピン22及びシャフト23を介してグ
リップアーム3に取り付けられており、グリップアーム
3とともに回転する。 【0042】遊星ギア21及び角度センサ28は、計測
アーム2に取り付けられている。遊星ギア21は、大型
ギア20に噛合され、回転軸5に関するアーム2,3の
相対的な回転運動にともなって自転する。 【0043】角度センサ28は、遊星ギアの回転を計測
する光学式ロータリーエンコーダなどのセンサであり、
その測定信号は、信号線を介して制御ボックス6へ出力
される。ここでは角度センサ28及び制御ボックス6が
計測アーム2に設けられているため、角度センサ28及
び制御ボックス6間の信号線は、計測アーム2内に配線
される。この信号線がアーム2,3間にまたがって配線
されると、アームの開閉動作により信号線が劣化して耐
久性が低下し、また、組み立て作業が複雑となる。この
ため、角度センサ28は、制御ボックス6が設けられた
アームと同じアーム側に取り付けられることが望まし
い。 【0044】図4は、図1の制御ボックス6の一構成例
を示したブロック図である。図中の31は角度演算部、
32は操作入力部、33は外径演算部、34は表示部、
35は外径変換テーブル、36は測定データ記憶部であ
る。これらの各ブロックは、マイクロコンピュータ及び
その周辺回路又は周辺装置により実現することができ
る。 【0045】角度演算部31は、角度センサ28からの
測定信号に基づいてアーム2,3間の角度を求める。例
えば、回転軸5の回転によって角度センサ28から出力
されるパルスを回転方向を考慮して計数してアーム角度
を求める。 【0046】操作入力部32は、制御ボックスの各ブロ
ック31〜36に対する制御信号又はデータを入力する
ためのものであり、制御ボックス6に設けられた押ボタ
ンスイッチ等の操作手段からなる。ユーザは、操作入力
部32を操作して制御ボックス6の各ブロックを制御
し、あるいは、各ブロックにデータを入力する。 【0047】外径演算部33は、角度演算部31で求め
られた角度に基づいて被測定物の外径を求める。外径演
算は、外径変換テーブル35を用いて行われる。外径変
換テーブル35は、被測定物の外径を測定角度に対応づ
けた変換テーブルであり、記憶装置に予め記憶されてい
る。外径演算部33は、この外径変換テーブル35を用
いて測定角度から外径データを求めることができる。 【0048】表示部34は、制御ボックス6に設けられ
たLCD、LED等からなる表示装置であり、外径演算
部33で求められた外径データや、角度演算部31で求
められた角度データを表示する。測定データ記憶部36
は、外径演算部33で求められた外径データや、角度演
算部31で求められた角度データを記憶する。例えば、
ユーザが操作入力部32のボタンを操作して、データ取
り込みを指示した場合に記憶される。 【0049】図5は、図1の外径測定装置による測定原
理を説明するための説明図である。図中のAは計測アー
ム2の接点10の当接位置、B,Cはグリップアーム3
の接点11,12の当接位置、Dは回転軸5の中心、E
は被測定物1の外周上の任意の点、Fは被測定物1の中
心、GはABの中点である。 【0050】計測アーム2及びグリップアーム3により
被測定物1を挟み込むと、点A,B,Cの相対的な位置
関係が決まる。これらの位置関係は、角度∠ADCと1
対1で対応しているため、∠ADCが決まれば、点A,
B,Cが接する円の直径2×AFも求めることができ
る。 【0051】例えば、∠ACD=θとすれば、円に内接
する四角形ACBEの対角の和は常に180°となること
から∠AEB=θとなる。また、中心角は円周角の2倍
であることから∠AFB=2θとなり、AFBが二等辺
三角形であることから∠AFG=θとなる。従って、直
径Lは、 2×AF=2×AG/sinθ=AB/sinθ と表すことができる。なお、θ及びABは、接点10〜
12のアーム2,3における取付位置及びアーム角度∠
ADCにより決まる値である。 【0052】外径変換テーブル35として、アーム角度
∠ADCに対するθ及びABが予め記憶されていれば、
外径演算部33は上式に基づいて外径を演算することが
できる。また、これらの演算を予め行って、アーム角度
∠ADCに対する外径データを外径変換テーブル34と
して記憶しておけば、外径演算部33は、測定角度に基
づいて変換テーブルを参照することにより、外径データ
を求めることができる。 【0053】本実施の形態による外径測定装置は、接点
10が設けられた計測アーム2と、接点11,12が設
けられたグリップアーム3を展開可能に連結し、計測ア
ーム2及びグリップアーム3のなす角度を測定してい
る。このため、外径測定を複雑な機構部を用いることな
く、被測定物に3点を当接させて外径測定を行うことが
できる。また、故障しにくい信頼性の高い外径測定装置
を提供することができる。また、小型化、軽量化するこ
とができるので、携帯型の外径測定装置、例えば、立木
の外径測定装置に好適である。 【0054】また、本実施の形態による外径測定装置
は、計測アーム2が、回転軸5とは反対側において被測
定物1側へ突出させた先端部に接点10が設けられ、グ
リップアーム3が、回転軸5とは反対側において接点1
1が設けられるとともに、被測定物1側から後退させた
アーム部分を挟んで接点12が設けられている。このた
め、接点の位置を予め決定することができ、アームの長
さに応じた測定精度が得られ、所定の測定精度をより短
いアームで実現することができる。 【0055】実施の形態2.実施の形態1では、回転軸
5、接点11及び12が同一直線上に並ぶ外径測定装置
の例について説明したが、本実施の形態では、3つの接
点10〜12のより望ましい関係について説明する。 【0056】図6は本発明の実施の形態2による外径測
定装置の一構成例を示した図である。図1中に示された
構成部分に相当する構成部分については同一の符号を付
して説明を省略する。この外径測定装置は、グリップア
ーム3の接点11,12と回転軸5の位置関係が実施の
形態1の場合とは異なっている。つまり、先端側の接点
11が、回転軸5と接点12の延長線上よりも、内側
(被測定物1側)に配置されている。その他の構成は、
実施の形態1の場合と同様である。 【0057】接点10〜12を被測定物1に当接させ、
これら3点の相対的な位置関係から被測定物1の直径を
求める場合、測定精度は、3点相互間の距離のうち最も
短い距離によって決まる。ここでは、接点11,12間
の距離が予め定められているため、接点11,12から
接点10までの距離の短い方が、長くなるほど測定精度
が高くなる。 【0058】このため、接点11,12の中点を通り、
接点11,12を結ぶ直線に直交する直線上に接点10
があるときに最も精度よく測定することができる。この
直線から離れるほど測定精度が低下する。つまり、接点
11を回転軸5及び接点12を結ぶ直線よりも内側に配
置することによって、計測アーム2を短くしても、精度
よく外径計測を行うことができる。 【0059】図7は、測定精度とアームの長さとの関係
について説明するための説明図であり、実施の形態1の
場合と実施の形態2の場合とが比較して示されている。
なお、図5中に示された構成部分に相当する構成部分に
ついては同一の符号を付して説明を省略する。 【0060】図中の(a)が実施の形態1の場合であ
り、(b)が本実施の形態の場合である。(a),
(b)は回転軸5及び接点11,12が同一直線上にあ
るか否かという点を除き、全て同一条件になっている。
すなわち、AD、BC、CDの長さ及び被測定物1の外
径は同じである。 【0061】直線Hは、BCの中点及び被測定物1の中
心Fを通る直線であり、直線BCと直角に交わってい
る。点Jは、直線Hが、グリップアームの接点B,Cと
は反対側で被測定物1の外周と交差する点である。ま
た、h1,h2は、計測アームの接点Aから直線Hまで
の距離である。計測アームの接点Aが、点Jに来たとき
に最も測定精度がよくなり、接点B,Cから見て接点A
が中心Fよりも遠い場合には、距離h1,h2が長くな
るほど測定精度が低下する。 【0062】(a)と(b)を比較すれば、アームの長
さが同じであるが、(b)では、接点Bが直線CDの延
長上よりも内側にあるために、直線Hが点D(回転軸
5)側に傾き、h2はh1よりも短くなる。このため、
(b)の外径測定装置を用いた場合には、(a)の外径
測定装置を用いた場合よりも測定精度を向上させること
ができる。また、同じ測定精度を確保したい場合には、
(a)の外径測定装置よりも(b)の外径測定装置の方
が計測アーム2を短くすることができる。 【0063】次に、ADの長さについて説明する。AD
がCDよりも短い場合、外径の小さい被測定物を測定で
きなくなり、外径が大きな被測定物も精度よく測定する
ことはできない。このため、ADはCDよりも長くなっ
ていることが望ましい。また、ADがBDよりも長い場
合、外径の大きな被測定物については精度よく測定する
ことができるが、小さい被測定物は測定できないか、あ
るいは精度よく測定することはできなくなる。このた
め、ADはBDよりも短くなっていることが望ましい。 【0064】本実施の形態による外径測定装置は、グリ
ップアーム3の接点12を、グリップアームの接点11
及び回転軸5を結ぶ直線よりも被測定物側となるように
配置して構成される。このため、計測アーム2の長さに
比べて、精度よく測定を行うことができる。 【0065】なお、制御ボックス6に信号入出力部を設
ければ、ユーザによる押ボタン入力や表示部での表示出
力だけでなく、入出力端子に接続された外部端末装置、
例えばパーソナルコンピュータや携帯電話等と制御ボッ
クス6内の各ブロックとの間でデータ入出力を行わせる
ことができる。例えば、外径変換テーブル35を外部端
末装置から入力し、測定データ記憶部36に記憶された
複数の測定データを外部端末装置に出力することができ
る。 【0066】実施の形態3.図8は、本発明の実施の形
態3による外径測定装置の要部の一構成例を示した図で
あり、計測アーム2が示されている。図中の29は当接
センサである。なお、図1,3中に示された構成部分に
相当する構成部分については同一の符号を付して説明を
省略する。 【0067】この外径測定装置は、計測アーム2の接点
10が当接センサ29により構成される。当接センサ2
9は、被測定物1への当接を検出するためのセンサであ
り、リミットスイッチなどが用いられる。当接センサ2
9は、当接を検出すると制御ボックス6に対し検出信号
を出力する。 【0068】この外径測定装置は、制御ボックス6、角
度センサ28及び当接センサ29が、計測アーム2に設
けられており、角度センサ28の測定信号は、計測アー
ム2内部を通って制御ボックス6に伝達される。同様に
して、検出センサ29からの検出信号も、計測アーム2
内部を通って制御ボックス6に伝達される。 【0069】制御ボックス6では、角度演算部31が、
当接センサ29の検出信号に基づいて、角度センサ28
の測定信号を取り込み、アームの測定角度を求める。ま
た、外径演算部33が、当接センサ29の検出信号に基
づいて、アーム角度から被測定物1の外径を求め、測定
角度や外径が表示部34に表示され、測定データ記憶部
36に記憶される。このため、外径測定装置のアーム
2,3により、被測定物1を挟み込むだけで、操作入力
部のボタンを操作しなくても、測定データの演算、表示
及び記憶を行うことができる。 【0070】図9は、実施の形態3による外径測定装置
のアームを閉じた状態を示した図である。回転軸5から
当接センサ29までの長さは、接点11までの長さより
も短く、接点12までの長さよりも長くなっている。こ
のため、アームを閉じると、計測アーム2の突出部が、
グリップアーム3の接点11,12間の後退部に入り、
当接センサ29が、グリップアーム3に当接して止ま
る。このときアーム角度は、最も小さくなっている。 【0071】制御ボックス6の角度演算部31は、当接
センサ29からの検出信号に基づいて、角度センサ28
からの測定信号を取り込む。このときのアーム角度は、
アーム形状によって決まる値であるため予め求められて
いる。角度演算部31は、この測定値に基づいて、測定
角度の補償、いわゆるゼロ点補償を行う。すなわち、ア
ーム2,3を閉じるだけで、角度演算部31により求め
られるアーム角度の絶対値のずれを補償することがで
き、操作入力部のボタンを操作する必要がない。 【0072】測定されたアーム角度が、外径測定装置に
よって測定可能な最小径に相当するアーム角度以下であ
る場合には、アーム2,3を閉じたことにより当接セン
サ29から検出信号が出力されたと判定することができ
る。このため、角度演算部31は、所定の閾値が予め与
えられており、測定角度をこの閾値と比較し、閾値以下
である場合には自動的にゼロ点補正を行う。 【0073】また、電源投入時に自動的にゼロ点補正が
行われるようにすれば、アーム2,3を閉じた状態で電
源投入することにより、操作入力部のボタンを操作する
ことなく、ゼロ点補正を行うことができる。 【0074】実施の形態4.実施の形態1〜3では、外
径測定装置について説明したが、本実施の形態では、同
様の外径測定装置に材積演算機能を加え、外径を測定し
て材積を求める材積測定装置について説明する。つま
り、実施の形態1〜3で説明した外径測定装置の制御ボ
ックス6に材積演算部を備え、材積測定装置として用い
る場合について説明する。 【0075】図10は、本発明による材積測定装置の要
部の一構成例を示した図であり、図9の制御ボックス6
の詳細な構成例が示されている。図中の37は材積演算
部、38は落ち率テーブル、39は位置測定部である。
なお、図4中に示された構成部分に相当する構成部分に
ついては同一の符号を付して説明を省略する。 【0076】材積演算部37は、立木の胸高径、高さ、
品質評価、樹種及び立地に基づいて、立木の材積を求め
る。胸高径は、角度センサ28の検出信号に基づいて外
径演算部33により求められる。高さ、品質評価、樹種
及び立地は、ユーザが制御ボックス6の操作入力部32
の押ボタンスイッチなどを操作して入力される。 【0077】落ち率テーブル38は、落ち率を樹種、立
地、高さ及び胸高径に対応づけたデータテーブルであ
り、記憶装置に予め記憶されている。材積演算部37
は、この落ち率テーブル38を参照することにより、立
木の樹種、立地、高さ及び胸高径に基づいて落ち率を推
定する。そして、その落ち率を胸高径に乗ずることによ
り末口径が求められる。この様にして、胸高径、末口径
及び高さが得られれば、末口2乗法などによって、その
立木の材積を演算により求めることができる。なお、材
積データは、末口2乗法などの演算結果に、さらに品質
評価に基づく係数を乗じて求めてもよい。 【0078】図11は、落ち率テーブル38の一例を示
した図である。縦項目に胸高径をとり、横項目に高さを
とり、縦横の各項目の組み合わせごとに落ち率が予め定
められている。このようなデータテーブルが、樹種及び
立地ごとに予め用意されている。各項目は胸高径又は高
さを所定値ごとに区切った範囲として与えられ、落ち率
テーブル38から得られた落ち率を胸高径と乗算するこ
とにより末口径が求められる。なお、落ち率テーブル3
8は、制御ボックス6の信号端子(不図示)に接続され
た外部端末装置から信号線を介して入力され、制御ボッ
クス6内の記憶装置に予め保持されている。 【0079】位置測定部39は、GPS(Global Posit
ioning System)を用いた位置測定装置からなり、外径
測定時における材積測定装置の位置、例えば緯度及び経
度を求めている。なお、GPSの測定精度を補完するた
めのジャイロなどを備え、GPSよりも高精度の位置測
定を行わせることが望ましい。 【0080】材積演算部37によって求められた材積
は、立木の胸高径、高さ、品質評価、樹種、立地、位置
データなどとともに、表示部34に表示され、測定デー
タ記憶部36に記憶される。 【0081】図12及び図13は、本発明による材積測
定装置を用いて多数の立木の材積を連続して測定する場
合の動作の一例を示したフローチャートである。図12
のステップS100〜S105には、電源投入後の1回
目の材積測定時の動作が示されている。 【0082】まず、電源投入により、角度演算部31に
よって自動的にゼロ点補正が行われる(ステップS10
0)。なお、ゼロ点補正は、アーム2,3を閉じること
によっても随時行われる。その後、当接センサ29の検
出信号に基づいて、胸高径の測定が行われる(ステップ
S101)。このとき、位置測定部39によって位置測
定も行われる(ステップS102)。1回目の測定時に
は、ユーザが操作入力部32から樹種、高さ、品質評
価、立地などを入力する(ステップS103)。その
後、材積演算部37により材積が求められ、入力データ
や測定データ(材積データを含む)が表示部34に表示
される(ステップS104,S105)。 【0083】図13のステップS200〜S205に
は、図12に引き続いて行われる2回目以降の材積測定
時の動作が示されている。まず、当接センサ29の検出
信号に基づいて、胸高径の測定が行われる(ステップS
200)。このとき、前回の入力データや測定データな
どが測定データ記憶部36に記憶され、位置測定部39
によって位置測定が行われる(ステップS201,S2
02)。 【0084】その後、材積演算部37により材積が求め
られ、入力データや測定データが表示部34に表示され
る(ステップS203,S204)。このとき、高さ、
樹種、品質評価、立地などのユーザ入力データは、前回
測定時に使用されたデータがデフォルト値として、その
まま用いられる。つまり、これらの入力データには変化
がないと仮定して材積計算が行われ表示される。 【0085】通常、近接して植林されている立木を順次
に測定する場合、測定対象となる立木の樹種や立地は同
じである。また、育成環境もほぼ同じであるため、高
さ、品質評価なども同じである場合が多い。このため、
測定の度にユーザがデータ入力を行わなくても、これら
の入力データは自動的に同じデータが採用される。 【0086】樹種、高さ、品質評価、立地などの入力デ
ータを変更する必要がある場合には、必要なデータのみ
を操作入力部32からユーザが入力する(ステップS2
05,S206)。データ入力(入力データの変更)を
行った場合には、その後、新たな入力データに基づい
て、再度、材積計算が行われ表示される。 【0087】その後、次の立木について胸高径の測定
(3回目)を行えば、2回目の入力データ及び材積デー
タが、測定データ記憶部36に記憶される。この様にし
て材積測定を行えば、樹種、高さ、品質評価、立地など
の入力データを変更する必要がある場合を除き、操作入
力部32のボタン操作を行うことなく、多数の立木につ
いて連続して材積測定を行うことができる。従って、熟
練者でなくても多数の立木について迅速に材積を測定す
ることができる。 【0088】 【発明の効果】本発明による外径測定装置は、第1の測
定腕部に設けられた第1の接点を被測定物に当接させる
とともに、第2の測定腕部に距離をおいて設けられた第
2及び第3の接点を被測定物に当接させ、角度測定部
が、第1及び第2の測定腕部のなす角度を測定し、演算
処理部がこの測定信号に基づいて演算処理を行ってい
る。このため、小型で測定精度の高い外径測定装置を提
供することができる。 【0089】また、本発明による材積測定装置は、第1
の測定腕部に設けられた第1の接点を被測定物に当接さ
せるとともに、第2の測定腕部に距離をおいて設けられ
た第2及び第3の接点を被測定物に当接させ、角度測定
部が、第1及び第2の測定腕部のなす角度を測定し、材
積演算部がこの測定信号に基づいて材積データを求めて
いる。このため、携帯性や作業性に優れ、測定精度の高
い外径測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明の実施の形態1による外径測定装置の
一構成例を示した概略図である。 【図2】 図1の可動連結部4のカバー内部の外観を示
した図である。 【図3】 図2のA方向から見たときの内部構造を示し
た図である。 【図4】 図1の制御ボックス6の一構成例を示したブ
ロック図である。 【図5】 図1の外径測定装置による測定原理を説明す
るための説明図である。 【図6】 本発明の実施の形態2による外径測定装置の
一構成例を示した図である。 【図7】 測定精度とアームの長さとの関係について説
明するための説明図であり、実施の形態1の場合と実施
の形態2の場合とが比較して示されている。 【図8】 本発明の実施の形態3による外径測定装置の
要部の一構成例を示した図であり、計測アーム2が示さ
れている。 【図9】 実施の形態3による外径測定装置のアームを
閉じた状態を示した図である。 【図10】 本発明による材積測定装置の要部の一構成
例を示した図であり、図9の制御ボックス6の詳細な構
成例が示されている。 【図11】 図10の落ち率テーブル38の一例を示し
た図である。 【図12】 立木の材積測定時の動作の一例を示したフ
ローチャートであり、電源投入後、1回目の測定時の動
作が示されている。 【図13】 立木の材積測定時の動作の一例を示したフ
ローチャートであり、2回目以降の測定時の動作が示さ
れている。 【図14】 胸高径を測定するために、従来から広く使
用されてきた立木径の測定装置の一例を示した図であ
る。 【図15】 従来から提案されている立木径の測定装置
の一例を示した図である。 【符号の説明】 1 被測定物 2,3 測定腕部 4 可動連結部 5 回転軸 6 制御ボックス 10〜12 接点 28 角度検出部 29 当接検出部 31 角度演算部 32 操作入力部 33 外径演算部 34 外径変換テーブル 34 表示部 35 外径変換テーブル 36 測定データ記憶部 37 材積演算部 38 落ち率テーブル 39 位置測定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F062 AA32 AA71 AA90 BB03 BC80 CC26 EE03 EE51 EE64 FF03 FF07 GG44 HH21 LL07 MM06

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 円形断面を有する柱状体の被測定物に当
    接させるための第1の接点が設けられた第1の測定腕部
    と、被測定物に当接させるための第2及び第3の接点が
    距離をおいて設けられた第2の測定腕部と、第1及び第
    2の測定腕部を展開可能に連結させる可動連結部と、第
    1及び第2の測定腕部のなす角度を測定する角度測定部
    と、角度測定部の測定信号に基づいて演算処理を行う演
    算処理部を備えたことを特徴とする外径測定装置。 【請求項2】 可動連結部は、第1及び第2の測定腕部
    の一端を回転軸を中心にして展開可能に連結し、第1の
    測定腕部は、他端側において被測定物側へ突出させた先
    端部に第1の接点が設けられ、第2の測定腕部は、他端
    側に第2の接点が設けられるとともに、被測定物側から
    後退させた腕部の一部を挟んで第3の接点が設けられた
    ことを特徴とする請求項1に記載の外径測定装置。 【請求項3】 可動連結部は、第1及び第2の測定腕部
    を回転軸を中心に展開可能に連結し、回転軸から第1の
    接点までの距離が、回転軸から第2の接点までの距離よ
    りも短く、回転軸から第3の接点までの距離よりも長い
    ことを特徴とする請求項1に記載の外径測定装置。 【請求項4】 可動連結部は、第1及び第2の測定腕部
    を回転軸を中心に展開可能に連結し、第2の接点は、回
    転軸及び第3の接点を結ぶ直線よりも内側に配置される
    ことを特徴とする請求項1に記載の外径測定装置。 【請求項5】 第1の接点が、被測定物への当接を検出
    するための当接検出部からなり、演算処理部が、当接検
    出部による被測定物への当接検出結果に基づいて演算処
    理を行うことを特徴とする請求項1に記載の外径測定装
    置。 【請求項6】 当接検出部が、第1及び第2の測定腕部
    を閉じたときに第2の測定腕部に当接し、演算処理部
    が、当接検出部による第2の測定腕部への当接検出結果
    に基づいて、角度測定部による測定角度を補償すること
    を特徴とする請求項5に記載の外径測定装置。 【請求項7】 角度測定部及び演算処理部が、第1の測
    定腕部に設けられたことを特徴とする請求項5に記載の
    外径測定装置。 【請求項8】 立木に当接させるための第1の接点が設
    けられた第1の測定腕部と、立木に当接させるための第
    2及び第3の接点が距離をおいて設けられた第2の測定
    腕部と、第1及び第2の測定腕部を展開可能に連結させ
    る可動連結部と、第1及び第2の測定腕部のなす角度を
    測定する角度測定部と、角度測定部の測定結果に基づい
    て材積データを求める材積演算部を備えたことを特徴と
    する材積測定装置。 【請求項9】 2以上の材積データを記憶することがで
    きるデータ記憶部を備え、第1の接点が、被測定物への
    当接を検出するための当接検出部からなり、当接検出部
    による被測定物への当接検出結果に基づいて、材積演算
    部が材積データを求めるとともに、データ記憶部が前回
    の当接検出結果に基づいて求められた材積データを記憶
    することを特徴とする請求項8に記載の外径測定装置。 【請求項10】 ユーザが材積演算のためのデータを入
    力する操作入力部と、材積演算部により求められた材積
    データを表示する表示部を備え、材積演算部が連続して
    材積データを求める際、前回の材積演算に用いられた入
    力データに基づいて材積データを求め、求められた材積
    データが表示部に表示されることを特徴とする請求項9
    に記載の材積測定装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009503538A (ja) * 2005-08-04 2009-01-29 ヘキサゴン メトロロジー エービー 測定システムに用いる測定方法及び測定装置
KR101277584B1 (ko) 2011-11-29 2013-06-21 현대제철 주식회사 롤러용 계측장치
KR200469823Y1 (ko) * 2011-11-11 2013-11-14 박태산 전자 윤척

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