JP2000329683A - ベルトコンベアで搬送されるばら物の粒度検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、前記した、従来のベル
トコンベア上を搬送されるばら物の粒度検知方法が有し
ていた欠点が解消されたばら物粒度検知方法の提供を目
的とする。すなわち、本発明は、塊状物と粉状物の混合
体であっても、整粒後の、重なり合った塊状物が多量に
存在する、より現実的なばら物にも適用可能な検知方法
の提供を目的とする。 【解決手段】 本発明は、ベルトコンベア上で観
測位置にあるばら物に、観測位置の斜め上方に設置され
た光源から光を照射し、該ばら物から散乱された光を、
照射光軸とベルトコンベア面の交点の略真上に設置され
たカメラで採取し、採取画像について画像処理を行って
該採取画像の輝度分布を得、該輝度分布における最大ピ
ークのピーク高さから粒度を検知することを特徴とす
る、ベルトコンベアで搬送されるばら物の粒度検知方法
に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セメント製造工程
等における原料鉱石等、ベルトコンベアで搬送されるば
ら物の粒度測定方法に関する。具体的には、ベルトコン
ベア上を運ばれるばら物の画像をカメラで撮影し、取込
まれた画像の輝度分布から搬送されるばら物の粒度を精
度良く監視する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セメント製造を含む各種製造業におい
て、梱包されない状態で系内へ連続的に搬入または系内
から連続的に搬出される各種形状・サイズの塊状原材料
または製品、すなわちばら物を取扱う事が多い。これ等
ばら物の形状、サイズの測定は、製品の品質管理上非常
に重要である。これ等ばら物はベルトコンベアに乗って
搬送される事が多いが、このようなばら物の状態を連続
的に監視する方法としては、カメラによる画像取込み→
取込み画像の画像処理→情報の出力 を逐次行う画像処
理法が多用される。

【０００３】画像処理においては、カメラで採取した画
像をデジタル化した後、測定項目に合わせて適当な閾値
を設定して２値化処理することが一般的に行われる。例
えば、最も多く実施される、ばら物の粒度測定において
は、塊状物と塊状物間空隙からの反射光の強度差、すな
わち輝度差を測定し、適切に設定された閾値を基準に２
値化を行い、或る画素位置における塊状物の存在−非存
在の判定が為され、それを基に実際の塊状物の形状、大
きさ、すなわち塊状物の輪郭に関する情報が得られる。
この方法は、互いに距離を置いて存在する塊状物の形状
や大きさを測定する手段としては非常に有効な方法であ
るが、重なり合った塊については１個の塊と誤認識する
欠点を有している。特に、篩分け等で整粒された小粒径
の塊状物においては、粒径が正規分布に近い連続的な分
布をしているため閾値の設定が困難であるのに加え、粒
子同士の接触は不可避であり、塊の重なりによる誤認識
の頻度は非常に高くなる。

【０００４】また、２値化を基本とするこの方法は、〜
５ｍｍ程度の粒径の粉体性状に関する情報は全く提供し
てくれない。現在の画像処理装置の解像度では、１画素
の大きさがこの範囲の粉体粒径と大差ないか小さくなる
からである。ベルトコンベアを使用する方法では、粉体
と或るサイズ以下の塊とを同時搬送することが多いが、
このような対象に対しては、従来の２値化処理では、粒
度、形状についての正確な情報が得られないのである。
この２値化処理法の欠点への対応策として、画像処理の
工程で電気信号に対してフィルタ処理を施す様々な方法
が検討されているものの、決定的な解決策とはなってい
ないのが現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した、
従来のベルトコンベア上を搬送されるばら物の粒度検知
方法が有していた欠点が解消されたばら物粒度検知方法
の提供を目的とする。すなわち、本発明は、塊状物と粉
状物の混合体であっても、整粒後の、重なり合った塊状
物が多量に存在する、より現実的なばら物にも適用可能
な検知方法の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、光源及びカ
メラの設置位置に工夫すれば、検体からの散乱光の示す
輝度分布図における最大ピークのピーク高さすなわちピ
ーク値が、検体ばら物粒度に関する正確な情報を提供す
る事を見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明
は、ベルトコンベア上で観測位置にあるばら物に、観測
位置の斜め上方に設置された光源から光を照射し、該ば
ら物から散乱された光を、照射光軸とベルトコンベア面
の交点の略真上に設置されたカメラで採取し、採取画像
について画像処理を行って該採取画像の輝度分布を得、
該輝度分布における最大ピークのピーク値から粒度を検
知することを特徴とする、ベルトコンベアで搬送される
ばら物の粒度検知方法に関する。以下に本発明を詳しく
説明する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明では、ばら物粒度に関する
情報として、採取画像の輝度分布を測定することを特徴
とする。この方法は、採取画像を画素に分け、各画素の
輝度を測定する点では、一般の画像処理と同じである
が、測定値を、設定された或る閾値を基準にして２値化
するのではなく、或る輝度を有する画素数（頻度）を数
え、画像に含まれる情報を、輝度に対して頻度をプロッ
トした輝度分布として示す点で異なっている。

【０００８】粉砕・分級されたばら物検体は一般に正規
分布に近い粒度分布を示すが、該ばら物検体の撮影画像
を画像処理して得られる輝度も正規分布に近い分布を示
す。また、輝度分布の様子は、ばら物検体の粒度分布に
応じて変化する。例えば、輝度分布の拡がりは粒度分布
の拡がりにパラレルに対応して変化するが、ピーク値に
ついては、粒径の大のものが含まれる検体ではその値が
小さくなる事を見出した。後で、実例を示して詳述する
が、この知見を利用してばら物の粒度分布の測定が出来
るのである。

【０００９】本発明における観測機器の配置を図１に示
す。輝度の観測には、光源から被検体であるベルトコン
ベア１上のばら物２への光照射が必要であるが、本発明
では、ベルトコンベア上で観察される位置すなわちカメ
ラ４の観察視野内に来たばら物検体の斜め上方に設置さ
れた光源３から、被観察画面に対し斜めの方向から光を
照射する。被観察画面に対する光の照射角度は、０度よ
り大であれば良いが、被観察画面の略中心の真上に設置
されているカメラ４との組み合わせで、高精度且つ再現
性の良い情報を得るには、光軸と観察画面のなす角度す
なわち、照射角度は４５度以上とするのが良い。

【００１０】光源の種は、可視光、赤外光何れも使用で
きるが、検体からの散乱光検知手段として優れた特性の
カメラが安価に入手できるだけでなく、目視観察による
検体色と直接対比が可能である可視光を利用するのが最
も便利であり、従って、光源としては可視光源を使用す
るのが最も好ましい。

【００１１】ベルトコンベア上の検体ばら物からの散乱
光は、被観察画面の略中心の真上に設置されている撮像
カメラによって撮影され、画像情報として画像処理装置
に取込まれる。カメラは、光源の光種に合わせて選択す
る事になるが、前述のように、本発明においては可視光
を利用するのが最も好ましく、従って、一般的な撮影に
使用されているビデオカメラ、ＣＣＤカメラが好適に使
用できる。また、輝度を測定することから、カメラはカ
ラー用である必要はなく、モノクロ用で十分に機能を発
揮する。

【００１２】光源及びカメラの設置位置は、夫々の性
能、例えば光源であればその強さ、照射面積等に、カメ
ラにおいてはその感度、視野の広さ等によって影響さ
れ、また、機器設置環境の影響をも受ける事から一概に
決められず、実際に測定を行って、機器の性能、使用環
境に合った最適な位置を決定することになる。

【００１３】通常使用されるベルトコンベアの幅は多種
であるが、ベルト幅とカメラの視野及び設置位置を適合
させて、１回の撮影でベルトコンベア上ばら物のコンベ
ア幅方向への全広がりをカバーすることが出来る。ま
た、撮影速度、画像処理速度、及びコンベア速度を適合
させれば、繰り返し撮影によりコンベア進行方向の全領
域をカバーするモニタリングが行える。すなわち、必要
であれば、ベルトコンベアで搬送されるばら物全量の監
視が可能であるが、部分的・間欠的に撮影を行う抜き取
り検査的な監視で十分である場合も多く、対象・必要性
によってどちらかを選択することになる。

【００１４】カメラから取込まれたベルトコンベア上被
観察位置内に或るばら物検体の画像情報は電気信号に変
換された後、コンピュータに送られ画像処理が行われ
る。本発明では、撮像画面を数万個の画素に分けて各画
素の輝度を測定した後、各輝度についてその輝度を有す
る画素数の積算を行い、結果を撮像画面の輝度分布とし
て出力する画像処理が加えられるが、この処理は特殊な
ものではなく、一般に行われている画像処理方法で対応
出来るものである。輝度分布の出力は、分布を示すアナ
ログ図としても出力できるし、ピーク値としても出力で
きる。勿論、適切な制御用機器を使うことにより、該出
力を製造装置全体のコントロールに使用することも可能
である。

【００１５】出力されたピーク値は、予め求めておいた
ピーク値と粒度の関係から、ばら物粒度に関する情報に
変換できるし、一定間隔を置いて連続撮影されたピーク
値の経時変化を連続的に監視すれば、搬送されるばら物
粒度に生じた異常の検知が可能となる。以下に具体的例
を示し、本発明を更に詳しく説明する。

【００１６】

【実施例】ここでは、本発明の方法を、各種粒度の石灰
石破砕物のベルトコンベアによる搬送に応用した例を示
す。 （１）ばら物 粉砕後、５ｍｍ以下、２０ｍｍ以下、５〜２０ｍｍ、２
０〜４０ｍｍの４種の粒度に整粒した石灰石を、検査対
象のばら物とした。 （２）搬送条件 幅１２００ｍｍのベルトコンベアを移動速度１４０ｍ／
分で稼動させた。 （３）光源 出力８０ワット、３０ＫＨｚの蛍光ランプを、コンベア
面上２０００ｍｍの位置に、光軸がコンベア面と略４５
度の角度となるように設置した。 （４）カメラ コンベア左右両端からほぼ等距離でコンベア上５００ｍ
ｍの位置に、モノクロビデオカメラを設置した。１回の
撮影で撮影出来る画面は、カメラ真下を中心とする５０
０ｍｍ×５００ｍｍの矩形である。コンベア、光源、カ
メラの相対配置を図１に示す。 （５）撮像、画像処理、及び出力 撮影は１分間に１回行った。採取画像については、市販
の画像処理ソフトで、５１２×５１２≒２６万画素に分
け各画素の輝度を測定した後、各輝度について同一輝度
を有する画素数の積算を行い、積算結果を輝度分布図と
してモニタ画面に出力すると共に、最大ピークのピーク
値を、検体粒径を示す情報として出力した。

【００１７】各粒度の原料ばら物検体の示す出力輝度分
布を図２に示す。また、図３には、最大ピークのピーク
値の経時変化を粒径毎に示したものである。同図には、
測定時間内のピーク値平均値と標準偏差σから計算した
（平均値＋２σ）及び（平均値−２σ）を示す線も記入
されている。

【００１８】図３の結果から分かるように、ここに示し
たばら物検体の輝度ピーク値は、平均値±２σの範囲に
おいては重なり合うことはない。すなわち、本発明の方
法に従えば、輝度分布におけるピーク値のみで、危険率
４．５％で、ベルトコンベアで搬送されるばら物の監理
が可能となる。

【００１９】図４には、本発明の実施中に観測された、
粒径の大きく異なる塊状物混入事故の例を示す。ここに
示されているのは、粒度２０ｍｍ以下に整粒された石灰
石に粒径４０ｍｍの石が混入した際、モニタ上に示され
た輝度分布である。異常は、ピーク形状の異常として輝
度分布モニタ画面に示される。また、塊状物の影部分の
増大に伴って低輝度部分が増大することから、ピーク値
が低くなるピーク値の異常としても検知できる。

【００２０】

【発明の効果】本発明に因れば、整粒され、粉と塊の共
存する検体や重なり合った塊が多数存在する検体におい
ても、粒度の誤認識が少ない特徴を有する。また、特別
な処理を必要とせず、一般的な方法で採取された画像に
一般的な画像処理を加える方法で対応出来る。従って、
従来法では問題の在った、ベルトコンベアで搬送される
現実的なばら物検体の連続的な監視においてその威力を
発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の測定法における機器の配置例を示す図
である。

【図２】輝度分布の検体粒度依存性の一例を示す図であ
る。検体粒径：（Ａ）５ｍｍ以下（Ｂ）２０ｍｍ以下
（Ｃ）５〜２０ｍｍ（Ｄ）２０〜４０ｍｍ

【図３】測定ピーク値の経時変化の一例を示す図であ
る：（Ａ）〜（Ｄ）は図３と同一の意味を有する。

【図４】粒径の大幅に異なる塊状物混入による輝度分布
変化の一例を示す図である。

【符号の説明】

１ ベルトコンベア ２ 測定対象ばら物 ３ 光源 ４ カメラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベルトコンベア上で観測位置にあるばら物
   に、観測位置の斜め上方に設置された光源から光を照射
   し、該ばら物から散乱された光を、照射光軸とベルトコ
   ンベア面の交点の略真上に設置されたカメラで採取し、
   採取画像について画像処理を行って該採取画像の輝度分
   布を得、該輝度分布における最大ピークのピーク値から
   粒度を検知することを特徴とする、ベルトコンベアで搬
   送されるばら物の粒度検知方法。
2. 【請求項２】請求項１において、ベルトコンベア面と光
   源からの照射光軸の成す角が４５度以上で９０度より小
   であることを特徴とする、ベルトコンベアで搬送される
   ばら物の粒度検知方法。
3. 【請求項３】光源として、可視光源を使用することを特
   徴とする、請求項１または２に記載の、ベルトコンベア
   で搬送されるばら物の粒度検知方法。
4. 【請求項４】ばら物が石灰石粉砕物である、請求項１か
   ら３までの何れかに記載の、ベルトコンベアで搬送され
   るばら物の粒度検知方法。