SE523770C2

SE523770C2 - System och metod för att fastställa information för avverkning av träd

Info

Publication number: SE523770C2
Application number: SE0100390A
Authority: SE
Inventors: L Gregory Alster
Original assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2001-02-08
Publication date: 2004-05-18
Also published as: SE0100390D0; SE0100390L; US6460260B1; CA2330828A1; US20020092184A1

Description

25 30 770 E"= '5 ="=ï- 2001-03-30 \\cUnnEN'r\ns\PußL1c\noc\P\1697-073.dec Hbg ¿ . . ..' .. 2 : ': :-~;~~ _- ~--- ~ ' 2 värt att automatisera informationssamlingsprocesserna vid kryssning för att öka tillförlitligheten och noggrannheten hos den insamlade datan. Det är vidare önskvärt att åstad- komma en rörlig maskin som är anpassad till att genomkorsa skogsbruksomràdet pà ett effektivt sätt, vilket sålunda medger en operatör att insamla information för skogsbruks- ändamål med minimal tid och arbete.

Den föreliggande uppfinningen inriktas mot att eliminera ett eller flera av de problem som beskrivits OVan .

Beskrivning av uppfinningen Ett ändamàl med föreliggande uppfinning är att beskriva en rörlig maskin för bestämning av information i ett skogsbruksomràde. Den rörliga maskinen innefattar ett kardanunderrede, som är monterat pà den rörliga maskinen; en omràdesdetektor med roterande laserstrále, vilken är monterad pà kardanunderredet så att den roterande laser- stràlen bibehåller ett horisontalplan; ett lägesbestäm- ningssystem, som är monterat pà den rörliga maskinen; och ett lutningsbestämningssystem, vilket är placerat pà den rörliga maskinen och vilket är elektriskt anslutet till ett set av balansringar pà kardanunderredet, varvid balansring- arna är anpassade att känna av lutningen hos den rörliga maskinen.

Kort beskrivning av ritningarna FIG. l är en schematisk vy av en rörlig fordons- maskin, som är lämplig att användas i den föreliggande uppfinningen; FIG. 2 är en schematisk vy av den rörliga fordonsma- skinen enligt FIG. 1 pà en lutande yta; FIG. 3 är en schematisk toppvy av en rörlig fordons- maskin som framställer vinkelräta, horisontella axlar; 10 15 20 25 30 35 1001-03-30 \wtmaauiwns\Puß1.1c\l>oc\1=\1sa7~ova . dec Hbg 523 _ "."ﬁliclnnl 3 FIG. 4 är en schematisk vy av en del av en rörlig fordonsmaskin, vilken möjliggör framdrivning; och FIG. 5 är en schematisk toppvy av en rörlig fordons- maskin, som scannar ett träd med en roterande laserstràle.

Beskrivning av en föredragen utföringsform Med hänvisning till ritningarna och de bifogade kra- ven beskrives en apparat 100, som är lämplig för användning vid bestämning av information för avverkning av träd i ett skogsbruksomràde 106. Med särskild hänvisning till FIG. 1 och 2 är apparaten 100 utförd som en rörlig maskin 102.

Särskilt är den rörliga maskinen 102 en rörlig fordons- maskin 104, vilken är anpassad att effektivt och tillför- litligt genomkorsa skogsbruksomràdet 106. Fastän den rör- liga fordonsmaskinen 104 enligt FIG. 1 och 2 visas pà ett särskilt sätt inses att mànga variationer i utformningen och konstruktionen av den rörliga fordonsmaskinen 104 kan användas, utan avvikelse fràn tanken med och omfånget för den föreliggande uppfinningen.

I den föredragna utföringsformen har den rörliga for- donsmaskinen 104 en smal bredd och en làg höjd samt är an- passad för en operatör. Den làga och smala profilen hos den rörliga fordonsmaskinen 104 medger genomkorsning av ett skogsbruksomràde 106, vilket är alltför tätt och kuperat för genomkorsning av andra fordon. Utformningen av den rör- liga fordonsmaskinen 104, såsom beskrives nedan, medger förflyttning över kuperad terräng.

Med hänvisning till FIG. 4 innefattar den rörliga fordonsmaskinen 104 en primär kraftkälla 402, företrädesvis en motor 404; ett set av markingripande delar 406, vilka är drivbart anslutna till den primära kraftkällan 402; och styrorgan 410 för den rörliga fordonsmaskinen 104.

I den föredragna utföringsformen enligt FIG. 1 och 2 är setet av markingripande delar 406 ett set av larvfötter 408. Setet av larvfötter 408 medger fördelarna med utmärkt 10 U 20 25 30 35 523 770 ÉÜÜë!fw§f¶. - » . . .o 2001-03-30 \\CURRENT\DB\PUBL1c\noc\1>\1ss7-073.dec Hbg : : I ._.' Z I Z 'I 2"I" 3.32' 4 dragkraft och minskad sammanpressning av terrängen. Den föreliggande uppfinningen kan emellertid arbeta med andra typer av markingripande delar 406, såsom däck.

Företrädesvis är styrorganet 410 för den rörliga for- donsmaskinen 104 ett differentialstyrsystem 412, vilket vanligen används med bandmaskiner. Ett differentialstyr- system 412 driver typiskt genom att kontrollera hastigheten hos rotationen för varje separat larvband, vilket sålunda styr maskinen. Alternativt kan organen 410 för styrning använda andra typer av styrning som typiskt används för rörliga maskiner, såsom kopplingsbroms, kuggstàngsväxel och liknande.

Med hänvisning till FIG. 1 och 2 innefattar ett kar- danunderrede 108, som är monterat på den rörliga fordons- maskinen 104, ett set av balansringar 118. Balansringarna 118 är anpassade att upprätthålla en konstant orientering med hänsyn till ett horisontalplan då den rörliga fordons- maskinen 104 genomkorsar skogsvårdsomràdet 106. Dessutom är balansringarna 118 anpassade att känna en lutning hos det rörliga maskinfordonet 104, varvid lutningen för den rör- liga fordonsmaskinen 104 bestämmer lutningen hos terrängen i skogsvárdsområdet 106. Ett set av lutningsvärdessignaler, som genereras med balansringarna 118, levereras till ett lutningsbestämningssystem för att bestämma lutningen hos terrängen då den rörliga fordonsmaskinen 104 genomkorsar skogsvàrdsomràdet 106.

I den föredragna utföringsformen, enligt FIG. 3, är balansringarna 118 anordnade att känna en lutning på orto- gonala, horisontella axlar 302, 304. I denna konfiguration fungerar balansringarna 118 som en tväaxelklinometer, som sålunda ger en verklig indikation för lutningen hos ter- rängen, oavsett kursen och orienteringen av den rörliga fordonsmaskinen 104.

En omràdesdetektor med roterande laserstràle 110 är monterad på kardanunderredet 108 så att den roterande 10 15 20 25 30 35 523 770 ï§;y 2001-03-30 \\CURRENT\DB\PUBL1c\noc\P\1ssv-073.dec Hbg 2 ; g f' ~__ï _§_ ' 3__I"'.' * .' ”' 5 lasersträlen 112 upprätthåller ett horisontalplan. FIG. 1 framställer den rörliga fordonsmaskinen 104 på en markyta.

FIG. 2 visar emellertid den rörliga fordonsmaskinen 104 på en lutande yta. Kardanunderredet 108 pivoterar för att upp- rätthålla omràdesdetektorn med roterande laserstràle 110 i ett horisontellt läge. Sålunda upprätthåller den roterande laserstrålen 112 ett horisontalplan, fastän det rörliga maskinfordonet 104 är i en vinkel av 6 grader.

Med hänvisning till Fig. 5 är omràdesdetektorn med roterande laserstràle 110 anpassad att transmittera en roterande laserstràle 112, antingen i en fullständig cirkel eller över en båge, för att scanna ett önskat fält. Den roterande laserstrålen 112 scannar bredden av stammen hos ett träd 502, såsom Fig. 5 visar. Områdesdetektorn med ro- terande laserstràle 110 är anpassad att bestämma avståndet från den rörliga fordonsmaskinen 104 till trädet 502. Dess- utom är omràdesdetektorn med roterande laserstràle 110 an- passad att bestämma diametern för stammen hos trädet 502 vid höjden som scannas, genom att använda välkända beräk- ningar baserade på området och scanningsvinkeln. Diametern för stammen hos trädet 502 indikerar storleken av trädet 502.

Ett lägesbestämningssystem 114, vilket är monterat på den rörliga fordonsmaskinen 104, är anpassat att bestämma läget i geografiska koordinater för den rörliga fordons- maskinen 104 i skogsvårdsområdet 106. Genom att använda denna information och informationen från omràdesdetektorn med roterande laserstràle 110, kan de geografiska koordi- naterna för varje träd av intresse bestämmas.

Ett datalagringssystem 120, som är beläget på den rörliga fordonsmaskinen 104, är anpassat att lagra den in- samlade informationen då den rörliga fordonsmaskinen 104 genomkorsar skogsvårdsområdet 106. Exempel på information som insamlas innefattar men begränsas inte av lutningen hos storlekar, placeringar, arter och terrängen, antalet, 10 15 20 25 30 35 I a man n 1 un g .a 4 ,, . - 4 . . n u n q ., , . _ , __ o ~ 1 . u - . - < « - 1 . ._ "' ﬂ" ' ~ * e ~ n w v. .4-4 u e nu.. » . »a ~ . . , _ _ 1 . » nn . . 2001-03-30 \\CURRENT\DB\PUBLIC\DOC\P\l687-073 .doC Hbg trädens tillstånd, samt information avseende hinder, vattenkroppar och andra särdrag i skogsvårdsområdet 106, vilka kan påverka avverkningsoperationerna. Information kan insamlas automatiskt med avkänningsutrustning, såsom be- skrivits i ovannämnda exempel, eller kan observeras och läggas in manuellt av operatören för den rörliga fordons- maskinen 104. I den föredragna utföringsformen insamlas informationen med hänsyn till en terrängkarta, vilken finns såsom mjukvara i datalagringssystemet 120.

Ett organ 122 för kommunikation, vilket är beläget på den rörliga fordonsmaskinen 104, är anpassat att kommunice- ra den lagrade informationen i datalagringssystemet 120 till ett önskvärt ställe, såsom ett kontor (inte visat).

Organet 122 för kommunikation kan använda vilken som helst av olika teknologier. Exempelvis kan organet 122 för kommu- nikation vara ett kommunikationssystem 124, som gestaltas som en trådlös kommunikationslänk. Alternativt kan organet 122 för kommunikation vara ett dataöverföringsmedium, såsom en CD, en diskett eller en trådlös datalänk för direkt överföring av informationen.

Industriell tillämpbarhet Som en tillämpning av den föreliggande uppfinningen anpassas den rörliga fordonsmaskinen 104 till att genom- korsa den kuperade och täta terrängen i ett skogsbruks- område 106, och att insamla information för efterföljande avverkning av träd. Den rörliga fordonsmaskinen 104 är företrädesvis liten och smalt profilerad, varvid den sålun- da är tillräckligt stor för att rymma en operatör. Den rör- liga fordonsmaskinen 104 inbegriper utrustning för insam- ling och lagring av informationen, vilken innefattar någon information som är manuellt bestämd av operatören. Exempel på informationsinsamlingsutrustning innefattar men begrän- sas inte av områdes-, storleks- och lägesbestämningsutrust- ning, datalagringsutrustning och kommunikationsutrustning_ a close: u 523 770 .. . n - - 1 . . . v u. . . . . . . 2001-03-30 \\CURRENT\DB\PUBLIC\DOC\P\l6B7ß073.doC Hbg :“' :.," '_ _' j f j ,: 21,2, , _' 2,2, . .. . .. - . . . . . . . - - . a n .u . -. , . 7 Operatören är ansvarig för att effektivt och fullständigt genomkorsa skogsbruksomràdet 106.

Andra syften, ändamål och särdrag hos den föreliggan- de uppfinningen kan erhàllas fràn ritningarna, beskrivning- en och de bifogade kraven.

Claims

10 15 20 25 30 35 523 770 040224 NS \\CLTRRENT\DB\P\l687 CaterpillBr\P\073\Se\P1687-073_new CLAIMSJDOC PATENTKRAV

1. System för att fastställa information för avverkning av träd i ett skogsbruksomràde (106), innefattande: en rörlig maskin (102); kännetecknad av; ett kardanunderrede (108), vilket är monterat pà den (102); en omràdesdetektor (110), som är monterad pá rörliga maskinen kardanunderredet (108) och som är anpassad att generera en roterande laserstràle (112); ett lägesbestämningssystem (114), vilket är monterat pà den rörliga maskinen (102); och ett lutningsbestämnings-system (116), som är beläget pà den rörliga maskinen (102) och som är elektriskt anslutet till ett set av balansringar (118) pà kardan- underredet (108), varvid balansringarna (118) är anpassade att avkänna en lutning hos den rörliga maskinen (102); varvid balansringarna (118) är anpassade att upprätthålla den roterande laserstràlen (112) pä ett horisontalplan när den rörliga maskinen (102) genomkorsar skogsbruksomràdet.

2. System enligt krav 1, varvid balansringarna (118) är anpassade att avkänna en lutning pà tvà ortogonala, horisontella axlar.

3. System enligt krav 1, varvid omràdesdetektorn (110) trädstam hos varje önskvärt träd, varvid diametern för är anpassad att fastställa en diameter för en stammen indikerar trädets storlek, och läges- bestämningssystemet (114) är anpassat att fasställa läget för varje önskvärt träd i geografiska koordinater. 10 15 20 25 30 35 523 770 040224 NS \\CURREN'T\DB\P\IL6B7 Caterpí11ar\P\073\Se\P1687-073_new CLAIMS.DOC “I

4. System enligt krav 1, vidare innefattande; ett datalagringssystem (120) för lagring av information, som är fastställd i skogsbruksomrádet (lO6); och (122) organ för att kommunicera informationen till en önskvärd plats.

5. System enligt krav 5, varvid organet för att kommunicera (122) är en trådlös kommunikationslänk eller ett dataöverföringsmedium.

6. System enligt krav 1, varvid den rörliga maskinen (102) är en rörlig fordonsmaskin (104) som är anpassad i storlek att rymma en mänsklig operatör.

7. System enligt krav 6, varvid den rörliga fordons- (104) en primär kraftkälla maskinen innefattar; (402) framdrivning och för att driva den rörliga fordonsmaskinen (104); ett set av markingripande delar för att ge kraft för (406), som är drivbart anslutna till den primära kraftkällan (402); och (410) organ för styrning av den rörliga fordonsmaskinen (104).

8. System enligt krav 7, varvid den primära kraftkällan (402) (404), markingripande delar är ett set av larvfötter (408) är en motor setet av (406) och organet för styrning (410) av den rörliga fordonsmaskinen (104) är ett differentialstyrsystem (412), som är anslutet till setet av larvfötter (408).

9. Metod att fastställa information vid ett skogsbruksomràde (106) med en rörlig maskin (102) med ett 10 15 20 25 523 770 040224 NS \\C'URRENT\DB\P\l687 Caterpillar\P\073\Se\P1687-073__new CLAIMS.DOC ID kardanunderrede (108), vilket är monterat pà den rörliga maskinen (102), en omrádesdetektor (110), som är monterad pà kardanunderredet (108) och som är anpassad att generera en roterande laserstràle (112), ett lägesbestàmningssystem (114), vilket är monterat pà den rörliga maskinen (102), och ett lutningsbestämningssystem (116), som är beläget pà den rörliga maskinen (102) och som är elektriskt anslutet till ett set av balansringar (118) pá kardanunderredet (108), kännetecknad av stegen att; bibehålla de roterande laserstràlarna (112) vid ett horisontalplan när den rörliga maskinen (102) genomkorsar skogsbruksomràdet (106); scanna varje önskvärt träds (502) stam med den roterande laserstràlen (112); fastställa en diameter för trädstammen hos varje önskvärt träd (502) som en funktion av att scanna trädstammen; fastställa ett läge för den rörliga maskinen (102) i geografiska koordinater med lägesbestämningssystemet (114); och fastställa ett läge för varje önskvärt träd (502) i geografiska koordinater som en funktion av den rörliga (102) maskinens läge.