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

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 (10)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。
6. 【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。
7. 【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。
8. 【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。
9. 【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。
10. 【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。