JP7669920B2

JP7669920B2 - Deterioration Judgment Program

Info

Publication number: JP7669920B2
Application number: JP2021199988A
Authority: JP
Inventors: 祥太松田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2021-12-09
Filing date: 2021-12-09
Publication date: 2025-04-30
Anticipated expiration: 2041-12-09
Also published as: JP2023085773A

Description

本開示は、劣化判定プログラムに関する。 This disclosure relates to a deterioration determination program.

伐採した樹木を搬送する伐採システムにおいて、例えば、特許文献１に記載されているように、ワイヤロープを利用して搬送する技術が知られている。 In a felling system for transporting felled trees, a technique is known that uses wire ropes for transportation, as described in Patent Document 1, for example.

特開２０２０－１６２４５６号公報JP 2020-162456 A

特許文献１に記載の伐採システムを長期的に使用する場合、ワイヤロープの保全作業が必要となる。そのワイヤロープの保全作業を行うために、ワイヤロープの劣化度合いを判定できる技術が望まれていた。 When using the felling system described in Patent Document 1 for a long period of time, maintenance work on the wire rope is required. In order to perform maintenance work on the wire rope, there was a demand for technology that can determine the degree of deterioration of the wire rope.

本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 This disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and can be realized in the following forms:

本開示の一形態によれば、伐採された樹木を把持する伐採装置を主索に吊し、前記伐採装置に接続された横行索を巻き取ることで前記伐採装置を移動させて樹木を搬送する伐採システムにおいて、前記主索と前記横行索との少なくともいずれか一方を含むワイヤロープの劣化を判定する劣化判定プログラムが提供される。この劣化判定プログラムは、前記ワイヤロープにかかる張力の時系列データを張力計から取得する取得機能と、前記伐採システムにおける前記樹木の伐採から搬送完了までの期間のうち少なくとも一部の期間における前記時系列データである期間データから求められる固有振動数の、前記ワイヤロープが劣化していない場合の前記期間データから求められる固有振動数からの変化量が閾値より大きい場合に前記ワイヤロープが劣化していると判定する判定機能と、を、コンピュータに実現させる。
このような態様とすれば、ワイヤロープの劣化を判定できる。また、伐採システムの一連の動作におけるワイヤロープにかかる張力の時系列データを用いて判定するため、伐採システムの一連の動作とは別に、ワイヤロープにかかる張力を測定した張力の時系列データを用いる場合に比べて、煩雑な動作を増やすことなくワイヤロープの劣化度合いを判定できる。 According to one embodiment of the present disclosure, in a felling system in which a felling device that grips a felled tree is hung from a main rope and a lateral rope connected to the felling device is wound up to move the felling device and transport the tree, a deterioration determination program is provided for determining deterioration of a wire rope including at least one of the main rope and the lateral rope. The deterioration determination program causes a computer to realize an acquisition function for acquiring time-series data of tension applied to the wire rope from a tension meter, and a determination function for determining that the wire rope is deteriorated when an amount of change in a natural frequency obtained from period data, which is the time-series data for at least a part of a period from felling of the tree in the felling system to completion of transport, from a natural frequency obtained from the period data when the wire rope is not deteriorated is greater than a threshold value.
In this manner, the deterioration of the wire rope can be judged. Also, since the deterioration is judged using time series data of the tension applied to the wire rope during a series of operations of the felling system, the deterioration degree of the wire rope can be judged without increasing the number of complicated operations, compared to the case where the deterioration is judged using time series data of the tension applied to the wire rope measured separately from the series of operations of the felling system.

なお、本開示は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、ワイヤロープの劣化判定装置や、ワイヤロープの劣化判定方法等の態様で実現することが可能である。 This disclosure can be realized in various forms, such as a wire rope deterioration determination device or a wire rope deterioration determination method.

伐採システムの概略構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a general configuration of a felling system. 樹木伐採処理の一例を表わすフローチャートである。11 is a flowchart illustrating an example of a tree cutting process. 期間データの一例を示すグラフである。11 is a graph showing an example of period data.

Ａ．実施形態：
図１は、本開示の一実施形態における伐採システム１００の概略構成を示す概略図である。伐採システム１００は、伐採装置１０と、ワイヤロープ２０と、巻き取り装置３０と、シーブ４０と、張力計５０と、判定部６０と、記憶部７０と、を備える。伐採システム１００は、森林にて伐採された木材を、空中に張ったワイヤロープ２０で吊り上げ、搬送するために用いられる。 A. Embodiments:
1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a felling system 100 according to an embodiment of the present disclosure. The felling system 100 includes a felling device 10, a wire rope 20, a winding device 30, a sheave 40, a tension meter 50, a determination unit 60, and a storage unit 70. The felling system 100 is used to lift and transport timber felled in a forest using the wire rope 20 stretched in the air.

伐採装置１０は、木を伐採し、把持する装置である。伐採装置１０は、ワイヤロープ２０に接続されている。伐採装置１０は、例えば、木を切断する切断部と、昇降用のワイヤと、昇降用のワイヤの先端に設けられたフックとを有する。切断部は、例えばチェーンソーである。フックは、切断した木を把持する。伐採装置１０は、木を把持する際、および木を下ろす際にワイヤを巻いてフックを上下に移動させる。 The felling device 10 is a device that cuts down and grips trees. The felling device 10 is connected to a wire rope 20. The felling device 10 has, for example, a cutting unit that cuts trees, a wire for lifting and lowering, and a hook attached to the end of the wire for lifting and lowering. The cutting unit is, for example, a chainsaw. The hook grips the cut tree. The felling device 10 winds the wire and moves the hook up and down when gripping a tree and when lowering the tree.

ワイヤロープ２０は、複数の支柱に張られている。ワイヤロープ２０の端部の少なくとも一方は、巻き取り装置３０に接続されている。ワイヤロープ２０は、主索２１と横行索２２とを含む。主索２１は、伐採装置１０を支えている。横行索２２は、伐採装置１０を移動させる。 The wire rope 20 is stretched between multiple posts. At least one end of the wire rope 20 is connected to the winding device 30. The wire rope 20 includes a main rope 21 and a cross rope 22. The main rope 21 supports the felling device 10. The cross rope 22 moves the felling device 10.

巻き取り装置３０は、例えば、モータによって駆動する電動ウィンチである。巻き取り装置３０は、それぞれ接続されたワイヤロープ２０を巻き取ることができる。より具体的には、巻き取り装置３０は、主索２１の端部の一方に設けられ、主索２１を巻き取る第１巻き取り装置３１と、横行索２２の両端に設けられ、横行索２２を巻き取る第２巻き取り装置３２と第３巻き取り装置３３とを含む。第１巻き取り装置３１は、主索２１を巻き取り、張力を加えることで、主索２１に伐採装置１０を支えさせている。第２巻き取り装置３２および第３巻き取り装置３３は、横行索２２をそれぞれ巻き取ることで、伐採装置１０を略水平方向に移動できる。 The winding device 30 is, for example, an electric winch driven by a motor. The winding device 30 can wind up the wire rope 20 connected to it. More specifically, the winding device 30 includes a first winding device 31 provided at one end of the main rope 21 and winding the main rope 21, and a second winding device 32 and a third winding device 33 provided at both ends of the lateral rope 22 and winding the lateral rope 22. The first winding device 31 winds up the main rope 21 and applies tension to the main rope 21, thereby causing the main rope 21 to support the felling device 10. The second winding device 32 and the third winding device 33 can move the felling device 10 in a substantially horizontal direction by winding up the lateral rope 22, respectively.

シーブ４０は、支柱に設けられている。シーブ４０は、掛けられたワイヤロープ２０の移動方向を変える。 The sheave 40 is attached to the support. The sheave 40 changes the direction of movement of the wire rope 20 that is hung on it.

張力計５０は、シーブ４０に取り付けられている。張力計５０は、それぞれ、取り付けられているシーブ４０に掛けられたワイヤロープ２０にかかる張力を計測する。 The tension gauges 50 are attached to the sheaves 40. Each tension gauge 50 measures the tension applied to the wire rope 20 hung on the sheave 40 to which it is attached.

判定部６０は、ＣＰＵとメモリと、上述した各部品が接続されるインタフェース回路とを備えたコンピュータとして構成されている。ＣＰＵは、メモリに記憶された劣化判定プログラムを実行することにより、取得機能と判定機能とを実現し、ワイヤロープ２０が劣化しているか否かの判定を実現する。判定部６０は、張力計５０から取得したワイヤロープ２０にかかる張力の時系列データ（以下、単に「時系列データ」ともいう）を取得する取得機能と、張力計５０から取得した時系列データにおける固有振動数と記憶部７０に記憶された固有振動数とを比較してワイヤロープ２０の劣化を判定する判定機能とを実現する。より具体的には、判定部６０は、伐採システム１００における樹木の伐採から搬送完了までの期間の少なくとも一部の期間における時系列データである期間データの固有振動数の、劣化していない場合の期間データの固有振動数からの変化量が閾値より大きい場合にワイヤロープ２０が劣化していると判定する。判定部６０は、主索２１や横行索２２毎に劣化の判定を行う。なお、判定部６０においては、これらの機能の一部又全部をハードウェア回路として実現されてもよい。 The determination unit 60 is configured as a computer having a CPU, a memory, and an interface circuit to which the above-mentioned components are connected. The CPU executes a deterioration determination program stored in the memory to realize an acquisition function and a determination function, and realizes a determination of whether the wire rope 20 is deteriorated or not. The determination unit 60 realizes an acquisition function of acquiring time series data (hereinafter also simply referred to as "time series data") of the tension applied to the wire rope 20 acquired from the tension meter 50, and a determination function of comparing the natural frequency in the time series data acquired from the tension meter 50 with the natural frequency stored in the storage unit 70 to determine the deterioration of the wire rope 20. More specifically, the determination unit 60 determines that the wire rope 20 is deteriorated when the change in the natural frequency of the period data, which is the time series data for at least a part of the period from felling of the tree in the felling system 100 to the completion of transportation, from the natural frequency of the period data in the case of no deterioration is greater than a threshold value. The determination unit 60 performs a deterioration determination for each of the main ropes 21 and the traverse ropes 22. In addition, in the determination unit 60, some or all of these functions may be realized as hardware circuits.

記憶部７０は、ワイヤロープ２０が劣化していない場合における、ワイヤロープ２０にかかる張力の時系列データにおける固有振動数が記憶されている。記憶部７０は、例えば、ワイヤロープ２０が劣化していない場合に、張力計５０で計測した期間データにおける固有振動数が記憶されている。 The memory unit 70 stores the natural frequency in the time series data of the tension applied to the wire rope 20 when the wire rope 20 is not deteriorated. The memory unit 70 stores, for example, the natural frequency in the period data measured by the tension meter 50 when the wire rope 20 is not deteriorated.

図２は、本実施形態における、伐採システム１００の樹木伐採処理の一例を表わすフローチャートである。樹木伐採処理は、伐採装置１０が、樹木を伐採して、搬送する処理である。 Figure 2 is a flowchart showing an example of a tree felling process of the tree felling system 100 in this embodiment. The tree felling process is a process in which the tree felling device 10 fells and transports trees.

ステップＳ１００において、伐採装置１０は、伐採する樹木の位置まで移動する。 In step S100, the felling device 10 moves to the location of the tree to be felled.

ステップＳ１１０において、伐採装置１０は、樹木を伐採する。 In step S110, the felling device 10 cuts down the tree.

ステップＳ１２０において、伐採装置１０は、ステップＳ１１０で伐採した樹木を把持する。より具体的には、フックが樹木に取り付けられる。 In step S120, the tree harvesting device 10 grasps the tree that was felled in step S110. More specifically, a hook is attached to the tree.

ステップＳ１３０において、伐採装置１０は、樹木を搬送する。 In step S130, the felling device 10 transports the tree.

ステップＳ１４０において、伐採装置１０は、ステップＳ１２０で把持した樹木を解放する。より具体的には、フックから樹木が取り外される。 In step S140, the felling device 10 releases the tree that was gripped in step S120. More specifically, the tree is removed from the hook.

図３は、期間データの一例を示すグラフである。図３において、横軸は時間を示している。縦軸はワイヤロープ２０の張力を示している。図３は、張力計５０で計測した、樹木伐採処理におけるステップＳ１００（図２参照）におけるワイヤロープ２０の張力の時系列データを示している。本実施形態において、判定部６０は、期間データとして、ステップＳ１００における時系列データを用いる。ステップＳ１００における時系列データは、樹木の重さや大きさ等を考慮する必要がないため、より精度よく、ワイヤロープ２０の劣化を判定できる。判定部６０は図３に示す期間データにおける固有振動数と、記憶部７０に記憶された固有振動数とを比較し、変化量が閾値より大きい場合にワイヤロープ２０が劣化していると判定する。 Figure 3 is a graph showing an example of period data. In Figure 3, the horizontal axis indicates time. The vertical axis indicates the tension of the wire rope 20. Figure 3 shows time series data of the tension of the wire rope 20 in step S100 (see Figure 2) in the tree felling process measured by the tension meter 50. In this embodiment, the determination unit 60 uses the time series data in step S100 as the period data. The time series data in step S100 does not require consideration of the weight or size of the tree, so the deterioration of the wire rope 20 can be determined with greater accuracy. The determination unit 60 compares the natural frequency in the period data shown in Figure 3 with the natural frequency stored in the memory unit 70, and determines that the wire rope 20 is deteriorated if the amount of change is greater than a threshold value.

以上で説明した本実施形態の伐採システム１００によれば、ワイヤロープ２０の劣化を判定できる。また、伐採システム１００の一連の動作におけるワイヤロープ２０にかかる張力の時系列データを用いて判定するため、伐採システム１００の一連の動作とは別に、ワイヤロープ２０にかかる張力を測定した張力の時系列データを用いる場合に比べて、煩雑な動作を増やすことなくワイヤロープ２０の劣化度合いを判定できる。 The above-described tree-cutting system 100 of this embodiment allows the deterioration of the wire rope 20 to be determined. In addition, since the determination is made using time-series data of the tension applied to the wire rope 20 during a series of operations of the tree-cutting system 100, the degree of deterioration of the wire rope 20 can be determined without increasing the number of complicated operations, compared to using time-series data of the tension measured by measuring the tension applied to the wire rope 20 separately from the series of operations of the tree-cutting system 100.

Ｂ．他の実施形態：
（Ｂ１）上述した実施形態において、判定部６０は、期間データとして、樹木伐採処理におけるステップＳ１００（図２参照）における時系列データを用いている。これに限らず、判定部６０は、樹木伐採処理における他のステップにおける時系列データを用いてもよく、樹木伐採処理の開始から終了までの一連における時系列データを用いてもよい。この場合、固有振動数は、樹木の重さや大きさ等に応じて補正することが好ましい。 B. Other embodiments:
(B1) In the above-described embodiment, the determination unit 60 uses the time series data in step S100 (see FIG. 2) in the tree felling process as the period data. However, the determination unit 60 may use time series data in other steps in the tree felling process, or may use time series data for a series of steps from the start to the end of the tree felling process. In this case, it is preferable to correct the natural frequency in accordance with the weight, size, etc. of the tree.

（Ｂ２）上述した実施形態において、判定部６０は、時系列データとワイヤロープ２０の劣化度合いとの関係を教師有り機械学習によって学習したモデルを用いてワイヤロープ２０が劣化しているか否かを判定してもよい。 (B2) In the above-described embodiment, the determination unit 60 may determine whether the wire rope 20 is deteriorated using a model that has learned the relationship between the time series data and the degree of deterioration of the wire rope 20 through supervised machine learning.

（Ｂ３）上述した実施形態において、記憶部７０は、ワイヤロープ２０が劣化していない場合の期間データにおける固有振動数を記憶している。この代わりに、記憶部７０は、ワイヤロープ２０が劣化していない場合の期間データを記憶していてもよい。この場合、判定部６０は、期間データにおける固有振動数を比較する際に、記憶部７０に記憶された期間データにおける固有振動数を求める。 (B3) In the above-described embodiment, the memory unit 70 stores the natural frequency in the period data when the wire rope 20 is not deteriorated. Alternatively, the memory unit 70 may store the period data when the wire rope 20 is not deteriorated. In this case, when comparing the natural frequency in the period data, the determination unit 60 determines the natural frequency in the period data stored in the memory unit 70.

（Ｂ４）上述した実施形態において、横行索２２は、両端に第２巻き取り装置３２と第３巻き取り装置３３とに接続されている。この代わりに、横行索２２が循環するように、巻き取り装置３０が設けられていてもよい。 (B4) In the above-described embodiment, the transverse rope 22 is connected at both ends to the second winding device 32 and the third winding device 33. Alternatively, a winding device 30 may be provided so that the transverse rope 22 circulates.

（Ｂ５）上述した実施形態において、判定部６０は、更に、出力機能を実現してもよい。判定部６０は、例えば、ワイヤロープ２０が劣化しているか否かの判定を伐採システム１００が備えるモニタ等に出力する。 (B5) In the above-described embodiment, the judgment unit 60 may further realize an output function. For example, the judgment unit 60 outputs a judgment of whether the wire rope 20 is deteriorated or not to a monitor or the like provided in the felling system 100.

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述した課題を解決するために、あるいは上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することが可能である。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be realized in various configurations without departing from the spirit of the present disclosure. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in each form described in the Summary of the Invention column can be replaced or combined as appropriate to solve the above-described problems or to achieve some or all of the above-described effects. Furthermore, if a technical feature is not described as essential in this specification, it can be deleted as appropriate.

１０…伐採装置、２０…ワイヤロープ、２１…主索、２２…横行索、３０…巻き取り装置、３１…第１巻き取り装置、３２…第２巻き取り装置、３３…第３巻き取り装置、４０…シーブ、５０…張力計、６０…判定部、７０…記憶部、１００…伐採システム 10... felling device, 20... wire rope, 21... main rope, 22... cross rope, 30... winding device, 31... first winding device, 32... second winding device, 33... third winding device, 40... sheave, 50... tension meter, 60... determination unit, 70... memory unit, 100... felling system

Claims

A tree-cutting system in which a cutting machine that holds a cut tree is hung from a main rope and a lateral rope connected to the cutting machine is wound up to move the cutting machine and transport the tree, comprising: a deterioration determination program for determining deterioration of a wire rope including at least one of the main rope and the lateral rope, the deterioration determination program comprising:
An acquisition function for acquiring time series data of tension applied to the wire rope from a tension meter;
a determination function for determining that the wire rope is deteriorated when a change in a natural frequency calculated from period data, which is the time-series data for at least a portion of the period from felling of the tree in the felling system to the completion of transportation, from a natural frequency calculated from the period data in a case where the wire rope is not deteriorated is greater than a threshold value;
A deterioration determination program that enables a computer to carry out the above steps.