JP2022152435A - 樹木処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】送材部で送出させた材の長さを非接触で計測することにより、送材部が空転した場合であっても、材の長さを精度良く測長することができ、精度の高い造材作業を行うことができる樹木処理システムを提供する。【解決手段】作業アーム１３０を有するベースマシン２００と、作業アーム１３０に取り付けられるとともに、樹木Ｗを材長方向に送出する送材部３０、送材部３０によって送出される樹木Ｗの枝払いを行う枝払い部４０、および、枝払いされた材Ｗを玉切りする切断部４５を有する、樹木処理装置１０と、樹木処理装置１０の駆動を制御する駆動制御部６１と、樹木処理装置１０によって材長方向に送出される材Ｗの画像を撮像する撮像部８０と、画像から材Ｗの長さを認識する画像認識部６２と、を有し、駆動制御部６１は、画像認識部６２の認識結果に応じて材Ｗを任意の長さで玉切りするように樹木処理装置１０の駆動を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、ベースマシンに設けられた樹木処理装置によって造材作業を行う樹木処理システムに関する。

従来、ハーベスタあるいはプロセッサ等と呼ばれる樹木処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。樹木処理装置は、油圧ショベル等のベースマシンに設けられた作業アームに取り付けられて造材作業に用いられる。樹木処理装置のうちプロセッサを用いた造材作業では、伐採された樹木の枝払い作業と、枝払いされた樹木（材）を任意の長さに切断して丸太を形成する切断作業が連続して行われる。ハーベスタを用いた造材作業では、立木の伐倒作業も行うことができる。

樹木処理装置は、主に把持部、送材部、枝払い部、および切断部を有している。把持部は、造材作業の対象となる樹木を把持する。送材部は、把持した樹木に接触させたクローラ等を駆動させることで、樹木を材長方向に送出する。枝払い部は、送材部によって勢いよく送出される樹木の枝にカッタを当接させて枝払いを行う。切断部は、枝払いされた材を任意の長さで玉切りして丸太を形成する。

樹木処理装置は、材を送出させた長さ、つまり材の長さを計測（測長）する測長機構を有している。測長機構は、例えばクローラの回転数を検知するエンコーダを有している。エンコーダによって材の長さを計測し、予め設定した長さまで材を送出したところで送材部を停止させ、切断部で材を切断することにより、所望の長さの丸太を形成する。

特開２０００-１５７０７５号公報

しかしながら、送材部によって材を材長方向に送出する際に樹木（材）に大きな負荷が加わる等により、クローラが樹木（材）の表面に対して空転する場合がある。クローラが空転すると、クローラの回転数に基づいて計測された材の長さと、実際に送出された材の長さに誤差が生じる。このため、エンコーダで測長した長さに基づいて玉切りしても、丸太の長さが所望の長さにならず、丸太の長さに誤差が生じるという問題があった。

本発明の目的は、送材部で送出させた材の長さを非接触で計測することにより、送材部が空転した場合であっても、材の長さを精度良く測長することができ、精度の高い造材作業を行うことができる樹木処理システムを提供することである。

本発明の樹木処理システムは、
作業アームを有するベースマシンと、
前記作業アームに取り付けられるとともに、樹木を材長方向に送出する送材部、前記送材部によって送出される樹木の枝払いを行う枝払い部、および、枝払いされた材を玉切りする切断部を有する、樹木処理装置と、
前記樹木処理装置の駆動を制御する駆動制御部と、
前記樹木処理装置によって材長方向に送出される材の画像を撮像する撮像部と、
前記画像から材の長さを認識する画像認識部と、を有し、
前記駆動制御部は、前記画像認識部の認識結果に応じて前記材を任意の長さで玉切りするように前記樹木処理装置の駆動を制御する。

本発明の樹木処理システムによれば、材の画像に基づいて材の長さを精度良く測長することができ、精度の高い造材作業を行うことができる。

図１は、実施形態１に係る樹木処理システムの側面図である。 図２は、樹木処理装置の正面図である。 図３は、樹木処理装置によって造材作業を行う状態を示す図である。 図４は、樹木処理装置によって造材作業を行う状態を示す図である。 図５は、樹木処理装置によって造材作業を行う状態を示す平面図である。 図６は、樹木処理システムの油圧回路の概略構成を示す図である。 図７は、樹木処理システムの制御システムを示すブロック図である。 図８は、樹木処理システムの制御システムの表示部を示す図である。 図９は、樹木処理システムの制御システムの表示部を示す図である。 図１０は、樹木処理システムによる測長計測と送材部の制御を示すフローチャートである。

本発明の一実施形態にかかる樹木処理システムは、
作業アームを有するベースマシンと、
前記作業アームに取り付けられるとともに、樹木を材長方向に送出する送材部、前記送材部によって送出される樹木の枝払いを行う枝払い部、および、枝払いされた材を玉切りする切断部を有する、樹木処理装置と、
前記樹木処理装置の駆動を制御する駆動制御部と、
前記樹木処理装置によって材長方向に送出される材の画像を撮像する撮像部と、
前記画像から材の長さを認識する画像認識部と、を有し、
前記駆動制御部は、前記画像認識部の認識結果に応じて前記材を任意の長さで玉切りするように前記樹木処理装置の駆動を制御する（第１の構成）。

上記構成によれば、樹木処理システムの駆動制御部は、画像認識部の認識結果に応じて材を任意の長さで玉切りするように樹木処理装置の駆動を制御する。
このため、送材部が空転した場合であっても、材の画像に基づいて材の長さを精度良く測長することができ、精度の高い造材作業を行うことができる。

上記第１の構成において、
前記画像認識部は、前記送材部によって送出される材の切り口から、前記切断部までの長さを認識してもよい（第２の構成）。

上記構成によれば、画像認識が比較的容易な材の切り口から切断部までの長さを認識する。
このため、材の画像に基づいて材の長さを精度良く測長することができ、精度の高い造材作業を行うことができる。

上記第１または第２の構成において、
前記撮像部は、前記ベースマシンの運転室前方側に取り付けられていてもよい（第３の構成）。

上記構成によれば、撮像部は、ベースマシンの運転室前方側に取り付けられているため、撮像部によって撮像する範囲を広くすることができる。
このため、送材部によって送出される材を撮像しやすくすることができ、材の画像に基づいて材の長さを精度良く測長することができる。

［実施形態１］
以下、図面を参照し、本発明の実施形態１に係る樹木処理システム１００を詳しく説明する。

図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。図中、矢印Ｆは前方を示し、矢印Ｂは後方を示す。矢印Ｌは左方を示し、矢印Ｒは右方を示す。矢印Ｕは上方を示し、矢印Ｄは下方を示す。

以下の説明では、立木または立木を伐倒した枝付きの木（全木材）を樹木Ｗとし、枝払いが行われた全幹材を材Ｗとし、材を玉切りしたものを丸太ＷＬとするが、これらを区別せずに樹木Ｗ、または材Ｗとして説明する場合がある。

［全体構成］
まず、樹木処理システム１００の全体構成について説明する。図１は、実施形態１に係る樹木処理システム１００の側面図である。図１に示すように、樹木処理システム１００は、ベースマシン２００、樹木処理装置１０、情報処理部６０、および撮像部８０を備えている。

ベースマシン２００は、油圧ショベルであり、下部走行体１１０、上部旋回体１２０、作業アーム１３０、および運転室１５０を備えている。なお、ベースマシンは油圧ショベルに限らない。例えばホイール式のベースマシンが用いられてもよい。

下部走行体１１０は、無限軌道装置１１２を有している。無限軌道装置１１２は、駆動輪で履帯を循環させて走行するための装置である。

上部旋回体１２０は、下部走行体１１０に対して旋回自在に支持されている。上部旋回体１２０は、油圧アクチュエータを備えた旋回装置１１４により下部走行体１１０に対して旋回駆動される。

作業アーム１３０は、上部旋回体１２０から延びて屈曲動作および伸長動作を行う多関節アームであり、先端に樹木処理装置１０が取り付けられている。作業アーム１３０は、油圧制御で動作し、樹木処理装置１０の方向や位置を変更させる。作業アーム１３０は、ブーム１３１、アーム１３３、および先端アーム１３５を有している。

ブーム１３１は、上部旋回体１２０の前側において起伏可能に支持されている。ブーム１３１は、油圧アクチュエータであるブームシリンダ１４１によって起伏可能である。

アーム１３３は、ブーム１３１の先端において上下方向に揺動可能となるように連結されている。アーム１３３は、油圧アクチュエータであるアームシリンダ１４３によって揺動可能である。

先端アーム１３５は、アーム１３３の先端において上下方向に揺動可能となるように連結されている。先端アーム１３５は、アーム１３３の先端の第１支持ピン１３６と、リンク部材１３８の一端に設けた第２支持ピン１３７とに連結されている。リンク部材１３８の他端はアーム１３３の先端に連結されている。リンク部材１３８には、バケットシリンダ１４５の先端が連結されている。

作業アーム１３０（ブーム１３１、アーム１３３、および先端アーム１３５）は、ブームシリンダ１４１、アームシリンダ１４３、およびバケットシリンダ１４５によって起伏が可能である。また、作業アーム１３０（ブーム１３１、アーム１３３、および先端アーム１３５）の旋回は、旋回装置１１４により上部旋回体１２０を旋回させることによって行われる。

運転室１５０は、上部旋回体１２０に設けられている。オペレータは、運転室１５０に搭乗して、運転室１５０内の操作機器を操作することで、下部走行体１１０の走行操作、上部旋回体１２０の旋回操作、作業アーム１３０の駆動操作、および樹木処理装置１０の操作などを行う。

樹木処理装置１０は、ハーベスタであり、立木である樹木Ｗを把持して伐倒するとともに、樹木Ｗを材長方向に送り出しながら造材作業を行う装置である。樹木処理装置１０は、樹木Ｗの枝を切断する枝払い機能や、樹木Ｗを所定長さで切断する切断機能も備えている。樹木処理装置１０の構成については、後に詳細に説明する。

情報処理部６０は、駆動制御部６１および画像認識部６２等を有している（図７参照）。情報処理部６０は、ベースマシン２００の運転室１５０に配置されている。駆動制御部６１は、樹木処理装置１０の駆動を制御する。画像認識部６２は、撮像部８０によって撮像された画像中の木材Ｗを認識する。本実施形態では、画像認識により材Ｗの長さを計測する。情報処理部６０については後に詳細に説明する。

撮像部８０は、樹木処理装置１０によって材長方向に送出される材Ｗの画像を撮像する。撮像部８０は、ベースマシン２００の運転室１５０の上部前方側に取り付けられている。撮像部８０は、深度センサであり、例えばステレオカメラを用いることができる。撮像部８０は、空間の距離測定に用いることができる深度センサであればよく、ステレオカメラの他、デプスカメラや、ＴｏＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）カメラなど、他の深度センサを用いることができる。

図２は、樹木処理装置１０の正面図である。図２に示すように、樹木処理装置１０は、樹木処理装置本体１１、把持部２０、チルト部２５、送材部３０、枝払い部４０、および切断部４５を有している。

樹木処理装置本体１１は、樹木処理装置１０の基体をなす部分である。樹木処理装置本体１１は、チルト部２５のチルトアーム２７、およびローテータ１３を介して、ベースマシン２００の先端アーム１３５に取り付けられている。

把持部２０は、複数のクローラ３１を開閉させて、樹木Ｗを把持または開放する部分である。把持部２０は、開閉機構２１を有している。開閉機構２１は、開閉用油圧シリンダ２３（図６参照）によって作動し、複数のクローラ３１を開閉させて、樹木Ｗを把持または開放する。

チルト部２５は、立木Ｗの伐倒を行うために樹木処理装置１０の姿勢を切り換える部分である。チルト部２５は、チルトアーム２７を有している。チルトアーム２７には、樹木処理装置本体１１が起倒可能に取り付けられている。チルト部２５は、チルト用油圧シリンダ２８（図４、図６参照）によって作動し、チルトアーム２７に対して樹木処理装置本体１１を起倒させ、樹木処理装置本体１１の姿勢を上下方向に向けた第１姿勢Ｐ１（図３ａ参照）と、水平方向に向けた第２姿勢Ｐ２に切り換えることができる（図２および図３ｂ参照）。

送材部３０は、把持した樹木Ｗを材長方向に送出する部分である。送材部３０は、クローラ３１、フレーム３４、および送材用駆動モータ３５を有している。クローラ３１は、チェーン型クローラで形成されており、樹木Ｗに食い込ませるための小突起が外面に列設されている。フレーム３４は、開閉機構２１に取付けられている。フレーム３４には、クローラ３１が掛け回される一対のスプロケット（図示せず）が支持されている。送材用駆動モータ３５は、油圧モータであり、スプロケットを回転駆動させることによりクローラ３１を回転させる。送材用駆動モータ３５は、駆動制御部６１から入力される制御信号に応じて正転、逆転、および停止し、クローラ３１を回転させて樹木Ｗを送出させる。

樹木Ｗは複数のクローラ３１による挟持力によって弾性的に保持されている。樹木Ｗの送出時に、樹木Ｗの径の大きさが小さくなっていく場合には、樹木Ｗの径の大きさに対応してクローラ３１の間隔が閉じていく。また、樹木Ｗの径が大きくなってクローラ３１を押し広げる力が作用した場合には、クローラ３１が開閉機構２１の油圧力に抗して外側に開くことが可能になっている。

枝払い部４０は、送材部３０によって送出される樹木Ｗの枝払いを行う部分である。枝払い部４０は、開閉体４１、およびカッタ４３を有している。開閉体４１は、把持部２０によって把持された樹木Ｗを抱持するように開閉する部分である。開閉体４１は、開閉体用油圧シリンダ４２（図６参照）によって作動する。カッタ４３は、開閉体４１の一方の側部に取り付けられている。カッタ４３は、送材部３０によって送出される樹木Ｗの表面に摺接して樹木Ｗの枝を切断する。なお、開閉体４１の動作は、駆動制御部６１から入力される制御信号に応じて開閉動作を行ってもよいが、把持部２０に連動して動作するようにしてもよい。

切断部４５は、クローラ３１で所定長さ送出された材Ｗを切断して玉切りする部分である。切断部４５は、クローラ３１に対して、枝払い部４０とは反対側の端部に設けられている。切断部４５は、カットソウ４６を有している（図４参照）。切断部４５は、駆動制御部６１から入力される制御信号に応じてカットソウ４６が駆動されて切断動作が実行される。

図３は、樹木処理装置１０によって造材作業を行う状態を示す図である。図３ａは、樹木処理装置１０によって立木Ｗを伐倒する状態を示している。図３ｂは、樹木処理装置１０によって樹木Ｗを方向Ｄ１に向けて送材しながら枝払いを行う状態を示している。

図３ａに示すように、樹木処理装置１０によって立木Ｗを伐倒する場合、チルト部２５を作動させて、樹木処理装置本体１１の姿勢を上下方向に向けた第１姿勢Ｐ１とする。第１姿勢Ｐ１では、枝払い部４０が上方となり、切断部４５が下方となる。この第１姿勢Ｐ１のまま、把持部２０を作動させてクローラ３１で立木Ｗの根元付近を把持し、その状態で切断部４５のカットソウ４６を作動させて立木Ｗの根元を切断する。

続いて図３ｂに示すように、切断した樹木Ｗを把持部２０で把持した状態のまま、チルト部２５を作動させて、樹木処理装置本体１１の姿勢を水平方向に向けた第２姿勢Ｐ２に切り換える。これにより、樹木処理装置１０によって立木Ｗを伐倒することができる。

樹木処理装置１０によって立木Ｗを伐倒した後、続いて送材部３０を作動させてクローラ３１を回転させ、樹木Ｗを方向Ｄ１に向けて送材する。このとき、枝払い部４０のカッタ４３を送材部３０によって送り出される樹木Ｗの表面に摺接させて樹木Ｗの枝を切断する。

本実施形態では、画像認識により、材Ｗの切り口ＷＰから切断部４５までの長さを認識することによって材Ｗの長さを計測（測長）する。画像認識によって材Ｗの長さを計測し、予め設定した長さまで材Ｗを送出したところで送材部３０を停止させ、切断部４５で材Ｗを切断することにより、所望の長さの丸太ＷＬを形成する。

図４は、樹木処理装置１０によって造材作業を行う状態を示す図である。図４では、切断部４５で材Ｗを切断する状態を示している。切断部４５は、カットソウ４６、カットソウ用駆動モータ４７、およびカットソウ用油圧シリンダ４８を有している。

カットソウ４６は、チェーンソウであり、ソーバー４６１およびソーチェーン４６３を有している。ソーバー４６１は、ソーチェーン４６３を案内する板状部材である。ソーバー４６１は、支持軸４６５によって揺動可能に支持されている。ソーチェーン４６３は、ソーバー４６１およびスプロケット（図示せず）に掛け回されている。スプロケットには、カットソウ用駆動モータ４７が連結されている。カットソウ用駆動モータ４７は、油圧モータである。作動油によってカットソウ用駆動モータ４７が回転することにより、ソーチェーン４６３が回転駆動されて切断動作が実行される。

カットソウ用油圧シリンダ４８は、カットソウ４６を材Ｗの径方向に進退するように揺動させるアクチュエータである。作動油によってカットソウ用油圧シリンダ４８が伸縮することにより、カットソウ４６が材Ｗの径方向に進退するように揺動されて切断動作が実行される。

図４では、切断部４５で玉切りされた丸太ＷＬが、クローラ３１で把持された材Ｗから離脱している状態を示している。クローラ３１で把持された材Ｗには、新たな切り口ＷＰが形成されている。次の丸太ＷＬを形成する場合には、送材部３０で材Ｗを送出させながら、画像認識により新たな切り口ＷＰから切断部４５（カットソウ４６）までの長さを計測（測長）する。画像認識によって材Ｗの長さを計測し、予め設定した長さまで材Ｗを送出したところで送材部３０を停止させ、切断部４５で材Ｗを切断することにより、所望の長さの丸太ＷＬを形成する。

図５は、樹木処理装置１０によって造材作業を行う状態を示す平面図である。図５では、画像認識により材Ｗの長さを計測して、長さＬＰの丸太ＷＬを形成する造材作業を示している。撮像部８０から延びる２点鎖線によって規定される範囲は、撮像部８０によって撮像される領域の一例を示している。撮像部８０で撮像される領域には、樹木処理装置１０で把持している樹木Ｗを丸太ＷＬに玉切りする範囲が含まれるようにする。

図５ａに示すように、送材部３０で材Ｗを送出させながら、画像認識により切り口ＷＰから切断部４５までの長さを認識する。材Ｗには、先に切断部４５で切断された切り口ＷＰが形成されている。画像認識によって計測した材Ｗの長さが予め設定した長さＬＰに到達したところで、送材部３０を停止させる。

図５ａに示した状態において、切断部４５で材Ｗを切断することにより、図５ｂに示すように、所望の長さの丸太ＷＬを形成することができる。新たに形成された切り口ＷＰの位置は、切断部４５のカットソウ４６の位置に一致している。続いて同じ樹木Ｗから丸太ＷＬを形成する場合には、新たに形成された切り口ＷＰを基準にして、同様の画像認識によって材長ＬＰの計測と玉切りを行うことにより、連続的に丸太ＷＬを形成することができる。

図６は、樹木処理システム１００の油圧回路５０の概略構成を示す図である。図６に示すように、油圧回路５０では、作動油タンク５１および油圧ポンプ部５２から供給される作動油によって、ローテータ１３、把持部２０、チルト部２５、送材部３０、枝払い部４０、および切断部４５の駆動が行われるように構成されている。本実施形態では、図示しない操作レバー等を操作することや、駆動制御部６１からの制御信号によって、ローテータ１３、把持部２０、チルト部２５、送材部３０、枝払い部４０、および切断部４５の駆動制御を行うことが可能になっている。

ローテータ１３は、ローテータ用駆動モータ１４を有している。作動油によってローテータ用駆動モータ１４が正転、逆転、および停止することにより、樹木処理装置１０の方向を制御することができる。

把持部２０は、開閉機構２１を作動させる開閉用油圧シリンダ２３を有している。作動油によって開閉用油圧シリンダ２３が伸縮することにより、複数のクローラ３１を開閉させて、樹木Ｗを把持または開放する。

チルト部２５は、チルト用油圧シリンダ２８を有している。作動油によってチルト用油圧シリンダ２８が伸縮することにより、チルトアーム２７に対して樹木処理装置本体１１を起倒させ、樹木処理装置本体１１の姿勢を第１姿勢Ｐ１（図３ａ参照）と第２姿勢Ｐ２に切り換えることができる（図２および図３ｂ参照）。

送材部３０は、一対の送材用駆動モータ３５を有している。作動油によって送材用駆動モータ３５が同期して回転することにより、クローラ３１が回転して樹木Ｗが送出される。また、材Ｗを所定長さ送出させた位置において材Ｗを切断部４５で玉切りできるように、送材用駆動モータ３５を駆動、減速、および停止させる駆動制御が行われる。

枝払い部４０は、開閉体４１を開閉させる開閉体用油圧シリンダ４２を有している。作動油によって開閉体用油圧シリンダ４２が伸縮することにより、開閉体４１を開閉させて、把持部２０によって把持された樹木Ｗを抱持する。

切断部４５は、カットソウ用駆動モータ４７およびカットソウ用油圧シリンダ４８を有している。作動油によってカットソウ用駆動モータ４７が回転することにより、カットソウ４６が駆動されて切断動作が実行される。また、作動油によってカットソウ用油圧シリンダ４８が伸縮することにより、カットソウ４６が材Ｗの径方向に進退するように揺動されて切断動作が実行される。

図７は、樹木処理システム１００の制御システムを示すブロック図である。図７では、材Ｗの長さを画像認識によって計測し、それに基づいて送材部３０を制御する構成についてのみ示しており、その他の樹木処理装置１０の制御に関する構成については省略している。

図７に示すように、情報処理部６０は、予め記録されたプログラムによって情報処理を行い、樹木処理システム１００の各部との間で情報通信をする装置である。情報処理部６０の構成は限定されず、中央演算処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やメモリ、外部記憶装置、情報通信手段等を備えた公知のコンピュータ装置を用いることができる。

情報処理部６０は、駆動制御部６１、画像認識部６２、材長判定部６３を有している。また、情報処理部６０には、撮像部８０および操作部９０からの出力信号が入力されるように構成されている。

駆動制御部６１は、情報処理部６０の一部として構成された部分である。駆動制御部６１は、画像認識部６２、材長判定部６３の出力に基づいて、樹木処理装置１０の送材部３０および切断部４５の駆動を制御する。具体的には、駆動制御部６１は、画像認識部６２の認識結果に応じて材Ｗを任意の長さで玉切りするように、送材部３０および切断部４５の駆動を制御する。

画像認識部６２は、撮像部８０が撮像した画像を取得し、画像から材Ｗの長さを認識する。本実施形態では、画像認識部６２は、送材部３０によって送出される材Ｗの切り口ＷＰから切断部４５（カットソウ４６）までの長さを認識（計測）する（図５参照）。

材長判定部６３は、画像認識部６２によって認識された材Ｗの長さについて、予め設定された材Ｗの長さに到達したかどうかを判定する。

操作部９０は、造材作業によって形成される丸太ＷＬについて任意の長さを設定したり、任意の長さの位置で送材を停止できるように送材部３０を正転、減速、停止、または逆転させる位置を設定するなど、樹木処理装置１０による処理内容を設定する部分である。操作部９０は、表示部９１および入力部９３を有している。

表示部９１は、樹木処理装置１０による処理内容を表示する部分であり、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いたインジケータや、液晶表示装置等のハードウェアを用いることができる。表示部９１は、入力部９３による指示情報や、樹木処理装置１０による処理の結果について表示する。

入力部９３は、オペレータが樹木処理装置１０による処理内容について指示を入力する部分であり、物理的なスイッチを操作することでの入力や、表示部９１をタッチパネルで構成して所定の画像領域への接触による入力を用いることができる。入力部９３で入力された指示は、指示情報として情報処理部６０に伝達される。

図８および図９は、樹木処理システム１００の制御システムの表示部９１を示す図である。図８および図９に示すように、タッチパネル式の表示部９１に仮想的なスイッチ画像を表示して、部分的に入力部９３としての機能をもたせている。ベースマシン２００の運転室１５０に搭乗したオペレータは、表示部９１に表示された処理内容を随時確認して樹木Ｗの造材作業を行い、必要に応じて入力部９３から指示情報の入力を行う。

図８は、表示部９１に運転画面（通常画面）が表示された状態を示している。この運転画面では、材Ｗの玉切りを行う測長設定値が「２０５ｃｍ」であることを示している。

図９は、表示部９１に減速設定画面（設定メニュー）が表示された状態を示している。本実施形態では、自動測長時において、測長設定値（図８の「２０５ｃｍ」）の手前で送材部３０の送材速度を通常速度から微速に切り替えるように設定されており、減速のパターンとして、２つの減速パターン（減速１および減速２）が設定されている。

図９では、減速１は、自動測長時に測長設定値（図８の「２０５ｃｍ」）の手前「５０ｃｍ」で送材部３０の送材速度を通常速度から微速に切り替えるように設定されている。そして、測長設定値の手前「１ｃｍ」で停止、つまり測長値が「２０５ｃｍより－１ｃｍ（２０４ｃｍ）」となった時点で送材部３０の正転出力がＯＦＦになり、測長設定値に到達して測長が完了するように設定されている。

また、材Ｗがオーバーランして測長設定値（図８の「２０５ｃｍ」）を超えた場合を考慮して、測長設定値の「＋２ｃｍ」で戻しＯＮ、つまり測長値が「２０５ｃｍより＋２ｃｍ（２０７ｃｍ）」となった時点で送材部３０の逆転出力がＯＮになって正転から逆転に切り替わるように設定され、逆転によって測長設定値の「＋１ｃｍ」で戻しＯＦＦ、つまり測長値が「２０５ｃｍより＋１ｃｍ（２０６ｃｍ）」まで戻った時点で送材部３０の逆転出力をＯＦＦにすることで測長設定値に到達し、測長が完了するように設定されている。

また、減速２は、自動測長時に測長設定値（図８の「２０５ｃｍ」）の手前「５ｃｍ」で送材部３０の送材速度を通常速度から微速に切り替えるように設定されている。そして、測長設定値の手前「１ｃｍ」で停止、つまり測長値が「２０５ｃｍより－１ｃｍ（２０４ｃｍ）」となった時点で送材部３０の正転出力がＯＦＦになるが、慣性により測長設定値で停止しきれずオーバーランしてしまい、測長設定値の「＋２ｃｍ」で戻しＯＮ、つまり測長値が「２０５ｃｍより＋２ｃｍ（２０７ｃｍ）」となった時点で送材部３０の逆転出力がＯＮになって正転から逆転に切り替わるように設定され、逆転によって測長設定値の「＋１ｃｍ」で戻しＯＦＦ、つまり測長値が「２０５ｃｍより＋１ｃｍ（２０６ｃｍ）」まで戻った時点で送材部３０の逆転出力をＯＦＦにすることで測長設定値に到達し、測長が完了するように設定されている。

なお、減速設定画面（設定メニュー）に表示された各数値は変更可能であり、タッチパネルである表示部９１の各欄の入力部９３に変更後の数値を入力することができる。

図１０は、樹木処理システム１００による測長計測と送材部３０の制御を示すフローチャートである。図１０に示すように、測長計測を開始すると、まず減速値と目標値（測長設定値）を設定する。設定は、図９に示したように、表示部９１に減速設定画面（設定メニュー）を表示させた状態で行う。以下では、減速値と目標値（測長設定値）は、図８および図９に示された値に設定されたものとして説明する。

オペレータは、減速値と目標値（測長設定値）を設定した後、切断部４５のソーバー４６１の位置（カットソウ４６の位置）に材Ｗの切り口ＷＰが位置していることを確認し、送材操作を行って送材部３０による材Ｗの送出を開始する。

材Ｗの送出が開始されると、画像認識部６２は、送材部３０によって送出される材Ｗの切り口ＷＰから切断部４５（カットソウ４６）までの距離の計測を開始する。

材長判定部６３は、画像認識部６２によって認識された材Ｗの切り口ＷＰから切断部４５（カットソウ４６）までの距離について、距離を判定し、予め設定された材Ｗの長さに到達したかどうかを判定する。具体的には、目標値（測長設定値）と測長値の差が減速値であるかどうかを判定する。減速値は、図９に示したように、減速１では、測長設定値（図８の「２０５ｃｍ」）の手前「５０ｃｍ」であり、減速２では、測長設定値（図８の「２０５ｃｍ」）の手前「５ｃｍ」である。減速値に到達している場合（ＹＥＳ）は、送材部３０の送材速度を通常速度から微速に切り替える。減速値に到達していない場合（ＮＯ）は、送材部３０の送材速度を通常速度としたまま、送材を続行する。

送材部３０の送材速度を微速にした状態においても、画像認識部６２は、送材部３０によって送出される材Ｗの切り口ＷＰから切断部４５（カットソウ４６）までの距離の計測を続行する。

そして、送材部３０の送材速度を微速にした状態において、材長判定部６３は、画像認識部６２によって認識された材Ｗの長さについて、距離を判定し、予め設定された材Ｗの長さに到達したかどうかを判定する。具体的には、目標値（測長設定値）と測長値の差が範囲内であるかどうかを判定する。この「範囲内」とは、図９に示した設定値においては、目標値（測長設定値）に対して「±１ｃｍ」である。これは、目標値（測長設定値）に対して「±１ｃｍ」の範囲で送材部３０を停止させるように設定されているためである。目標値（測長設定値）と測長値の差が範囲内に到達している場合（ＹＥＳ）は、送材部３０による送材を停止する。目標値（測長設定値）と測長値の差が範囲内に到達していない場合（ＮＯ）は、送材部３０の送材速度を微速としたまま、送材を続行する。

目標値（測長設定値）と測長値の差が範囲内に到達して、送材部３０による送材を停止した状態で、切断部４５による切断動作を実行して、測長計測を終了する。

以上説明した本実施形態に係る樹木処理システム１００によれば、駆動制御部６１は、画像認識部６２の認識結果に応じて材Ｗを任意の長さで玉切りするように樹木処理装置１０の駆動を制御する。このため、送材部３０のクローラ３１が空転した場合であっても、材Ｗの画像に基づいて材Ｗの長さを精度良く測長することができ、精度の高い造材作業を行うことができる。

画像認識部６２は、画像認識が比較的容易な材Ｗの切り口ＷＰから切断部４５までの長さを認識する。このため、材Ｗの画像に基づいて材Ｗの長さを精度良く測長することができ、精度の高い造材作業を行うことができる。

撮像部８０は、ベースマシン２００の運転室１５０前方側に取り付けられているため、撮像部８０によって撮像する範囲を広くすることができる。このため、送材部３０によって送出される材Ｗを撮像しやすくすることができ、材Ｗの画像に基づいて材Ｗの長さを精度良く測長することができる。

［変形例］
本発明に係る樹木処理システムは、上記説明した実施形態に限定されない。

本実施形態では、撮像部８０の取り付け位置は、ベースマシン２００の運転室１５０の前方側としたが、この位置に限定されない。例えば撮像部８０を作業アーム１３０や樹木処理装置１０に配置してもよい。

本実施形態では、画像認識により、材Ｗの切り口ＷＰから切断部４５までの長さを認識することによって材Ｗの長さを計測することとしたが、他の２点間の距離を認識することで材Ｗの長さを計測してもよい。

また、本発明に係る画像認識による非接触式の測長と、従来のエンコーダ等を用いた接触式の測長を併用し、両方式で補完しながら材Ｗの長さを計測するようにしてもよい。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。

本発明は、樹木処理装置を用いた樹木処理システムに利用することができる。

１００ 樹木処理システム
２００ ベースマシン
１３０ 作業アーム
１０ 樹木処理装置
３０ 送材部
４０ 枝払い部
４５ 切断部
６１ 駆動制御部
６２ 画像認識部
８０ 撮像部
Ｗ 樹木、材

Claims (3)

1. 作業アームを有するベースマシンと、
   前記作業アームに取り付けられるとともに、樹木を材長方向に送出する送材部、前記送材部によって送出される樹木の枝払いを行う枝払い部、および、枝払いされた材を玉切りする切断部を有する、樹木処理装置と、
   前記樹木処理装置の駆動を制御する駆動制御部と、
   前記樹木処理装置によって材長方向に送出される材の画像を撮像する撮像部と、
   前記画像から材の長さを認識する画像認識部と、を有し、
   前記駆動制御部は、前記画像認識部の認識結果に応じて前記材を任意の長さで玉切りするように前記樹木処理装置の駆動を制御する、
   樹木処理システム。
2. 前記画像認識部は、前記送材部によって送出される材の切り口から、前記切断部までの長さを認識する、
   請求項１に記載の樹木処理システム。
3. 前記撮像部は、前記ベースマシンの運転室前方側に取り付けられている、
   請求項１または請求項２に記載の樹木処理システム。

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