JP7337456B2 - 骨材受入システム - Google Patents

Description

本発明は、例えば生コン工場においてダンプカー等の車両に積載された骨材を受け入れるための骨材受入システムに関するものである。

従来、例えば生コン工場に設置されるバッチャプラントにおいては、砂利（粗骨材）、砂（細骨材）、セメント、水及び混和剤等の材料を用いて生コンクリートが製造される。生コン工場では、砂利、砂、セメント等の材料ごとにそれらを貯留するためのサイロが設けられている。バッチャプラントでは、生コンクリートを製造する際、各サイロから必要に応じて所定量の材料が取り出される（例えば特許文献１参照）。

砂利や砂等の骨材は、通常、ダンプカー等の荷台に積載され、生コン工場内に搬入される。骨材（積載物）を積載して生コン工場内に進入したダンプカーは、生コン工場内の敷地内に設けられたトラックスケールの設置場所まで移動し、トラックスケール上に停止することにより、ダンプカー自体の重量を含む積載物の重量が計測される。

次いで、ダンプカーは、骨材受入設備である受入ホッパ及び受入コンベヤの設置場所まで移動し、ダンプカーにおいて積載された積載物等は、受入ホッパを介して受入コンベヤに移された後、サイロに搬送される。その後、ダンプカーは、トラックスケールの設置場所まで戻り、荷台が空状態のダンプカーの重量が計測される。そして、計測されたダンプカーを含む積載物の重量から、荷台が空状態のダンプカーの重量を差し引くことにより真正の積載物の重量が算出される。

しかしながら、従来の生コン工場では、積載物の重量を算出する際、ダンプカーは一旦トラックスケールの設置場所まで移動し、トラックスケール上に停止して積載物の重量を計測しなければならない。また、真正の積載物の重量を算出するためには、ダンプカーは荷台が空の状態でトラックスケールの設置位置までさらに戻る必要があり、積載物の重量の算出に時間を要するといった問題点があった。また、従来の生コン工場では、積載物の重量の算出にトラックスケールといった大掛かりな設備を有し、設備コストが嵩むといった問題点もあった。

特開２０１４－１６２０１５号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、ダンプカーに積載された積載物の重量を、容易な構成でトラックスケール等を利用せずに算出することのできる骨材受入システムを提供することをその課題とする。

本発明によって提供される骨材受入システムは、車両の荷台に積載された積載物としての骨材を受け入れるための骨材受入システムであって、前記車両の上方に設定された基準点から前記積載物までの距離を、前記車両の車幅方向における所定の角度毎に計測する距離計測手段と、前記車両の荷台に積載された積載物を撮影する撮影手段と、前記距離計測手段からの出力、及び前記撮影手段からの出力に基づいて、前記積載物の重量を算出するための制御手段とを備え、前記制御手段は、前記距離計測手段によって計測された前記積載物までの距離データ、及び前記撮影手段によって撮影された撮影データを所定のサンプリング時間毎に取り込むデータ取込手段と、前記距離計測手段によって計測された前記積載物までの距離データ、及び予め前記距離計測手段によって計測された前記車両の空状態の荷台までの距離データに基づいて、前記サンプリング時間毎の前記積載物の断面積を算出する断面積算出手段と、前記サンプリング時間毎の前記撮影手段によって撮影された撮影データに対して画像認識処理を施すことにより、前記車両の移動速度を算出する移動速度算出手段と、前記移動速度算出手段によって算出された前記車両の移動速度、前記サンプリング時間、及び前記断面積算出手段によって算出された前記積載物の断面積に基づいて、前記積載物の体積を算出し、さらに前記算出された体積、及び前記骨材のかさ比重を積算することにより、前記積載物の重量を算出する積載物重量算出手段と、を有することを特徴としている。

本発明の骨材受入システムにおいて、前記車両が通過する施設を備え、前記施設の天井部分には、前記距離計測手段及び前記撮影手段が備えられるとともに、前記撮影手段が撮影する積載物に対して所望の照度を付与する照明手段が備えられるとよい。

本発明の骨材受入システムにおいて、前記距離計測手段は、３Ｄ距離センサであり、前記撮影手段は、カラーカメラであるとよい。

本発明によれば、基準点から積載物までの距離を計測する距離計測手段と、車両の荷台に積載された積載物を撮影する撮影手段と、それらの出力を所定のサンプリング時間ごとに取り込んで所定の演算処理を施す制御手段とによって積載物の重量を算出するので、車両に積載された積載物の重量を、大掛かりな設備であるトラックスケール等を利用せず容易な構成で算出することができ、設備コストの低減化を図ることができる。

本発明に係る骨材受入システムが適用される骨材受入設備の概略構成を示す図である。 骨材受入システムの概略構成を示す図である。 ３Ｄ距離センサからダンプカーの積載物の表面までの距離を計測する際の状態を示す図である。 ３Ｄ距離センサからダンプカーの空状態の荷台までの距離を計測する際の状態を示す図である。 カラーカメラによってダンプカーの積載物を所定の撮影領域で撮影した状態を示す図である。 カラーカメラによる進行方向における撮影距離を説明するための図である。 骨材受入システムの電気的構成を示す図である。 制御部によって距離データ及び撮影データを取り込む際のサンプリング動作を説明するための図である。 ダンプカーの移動速度の算出方法を説明するための図である。 ダンプカーにおいてサンプリング動作を行う範囲を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明に係る骨材受入システムが適用される骨材受入設備の概略構成を示す図である。この骨材受入設備は、生コン工場内に設けられ、生コンの材料である例えば砂、砂利等の骨材を受け入れるためのものである。一般に骨材は、ダンプカーＤ等に積載されて運搬され、生コン工場内に搬入される。

骨材受入設備には、所定の屋内設備１の内部に骨材を受け入れるための受入ホッパ２が設けられている。ダンプカーＤに積載された骨材（積載物）は、図１の点線で示すように、ダンプカーＤの荷台が傾斜されることにより落下し受入ホッパ２に投入される。受入ホッパ２の上方には、ホッパ内監視カメラ３が備えられ、ホッパ内監視カメラ３は、受入ホッパ２内部を撮影し、受入ホッパ２内の骨材の状態を確認するために用いられる。

受入ホッパ２の下方には、受入コンベヤ４の一端が配置され、ダンプカーＤから受入ホッパ２に投入された骨材は受入コンベヤ４上に落下し、受入コンベヤ４によって図略の貯蔵サイロに搬送される。

図２は、本発明の特徴である骨材受入システム１０の概略構成を示す図である。骨材受入システム１０は、積載物が積載されたダンプカーＤが通過可能であり、積載物の重量が算出される施設５を備えている。施設５には、ダンプカーＤが進入する入口６及びダンプカーＤが退出する出口７が設けられている。この施設５では、ダンプカーＤは後進状態で入口６から進入し（同図の矢印ＩＮ参照）、後進状態のまま出口７から退出される（同図の矢印ＯＵＴ参照）。施設５から退出したダンプカーＤは、図１に示したように、受入ホッパ２の近傍まで移動される。なお、ダンプカーＤは、前進状態で施設５に進入し重量が算出されるようにしてもよい。

骨材受入システム１０は、施設５の天井に配置された３Ｄ距離センサ１１と、カラーカメラ１２と、カメラ用照明器１３とを備えている。

３Ｄ距離センサ１１は、その内部の基準点（ダンプカーＤの上方に設定されることになる）からダンプカーＤの積載物までの距離を計測するためのものである。より詳細には、３Ｄ距離センサ１１は、図３に示すように、その検出信号がダンプカーＤの車幅方向にスキャンし、例えば積載物の表面の形状（同図のＰ１参照）を表す、所定の角度毎における３Ｄ距離センサ１１からの距離を距離データとして検出する。あるいは、図４に示すように、ダンプカーＤの空状態の荷台における表面の形状（同図のＰ２参照）を表す、所定の角度毎における３Ｄ距離センサ１１からの距離を距離データとして検出するものである。

カラーカメラ１２は、ダンプカーＤの積載物を撮影するためのものである。カラーカメラ１２は、図５に示すように、ダンプカーＤの積載物を平面方向に所定の撮影領域（同図のＦ参照）で撮影する。ここで、所定の撮影領域Ｆのうち進行方向における撮影距離Ａは、例えば図６に示すカラーカメラ１２との位置関係図で表すことができる。この場合、カラーカメラ１２と積載物との距離Ｌは例えば３Ｄ距離センサ１１により検出可能であり、また、カラーカメラ１２の画角θが予め設定されているので、カラーカメラ１２の進行方向における撮影距離Ａも取得可能である。なお、撮影距離Ａは、後述する、ダンプカーＤの移動速度を算出する際に用いられる。

カメラ用照明器１３は、カラーカメラ１２が撮影する積載物に対して所望の照度を付与するものである。なお、施設５は、内部での撮影が良好に行い得るように屋根部分５ａが太陽光の遮光が可能なような材質で形成されている。

図７は、骨材受入システム１０の電気的構成を示す図である。骨材受入システム１０は、例えばパソコン等からなる制御部１４を備えており、制御部１４は、以下に示すように、ダンプカーＤの積載物の重量を算出するための演算処理を行うものである。制御部１４は、３Ｄ距離センサ１１、カラーカメラ１２及びカメラ用照明器１３を接続している。

制御部１４は、データ取込機能１５を有している。すなわち、制御部１４は、各機器に対し動作信号を出力し、図８に示すように、所定のサンプリング時間Ｔ（例えば１００ｍｓｅｃ）ごとに積載物の表面の形状（図３のＰ１参照）を表す距離データを３Ｄ距離センサ１１から取り込む。また、制御部１４は、同じサンプリング時間Ｔごとに撮影データ（図５のＦ参照）をカラーカメラ１２から取り込む。さらに、制御部１４は、カメラ用照明器１３にオン、オフ信号を出力し、必要に応じてカメラ用照明器１３をオンさせる。

制御部１４は、断面積算出機能１６を有している。すなわち、制御部１４は、後述するようにダンプカーＤが骨材を受入ホッパ２に投入した後、再度、施設５を通過することにより、ダンプカーＤの空状態の荷台の表面の形状（図４のＰ２参照）を表す、３Ｄ距離センサ１１からの距離データを取り込む。そして、制御部１４は、３Ｄ距離センサ１１から入力された積載物の表面形状Ｐ１を表す距離データと、上記空状態の荷台の表面形状Ｐ２を表す距離データとの差分から、各サンプリング時における積載物の断面積Ｓ（図８の縦軸参照）を算出する。

制御部１４は、移動速度算出機能１７を有している。すなわち、制御部１４は、カラーカメラ１２から入力されたサンプリング時ごとの撮影データ（図５のＦ参照）に対して所定の画像認識処理を施しダンプカーＤの移動速度を算出する。図９は、ダンプカーＤが進行方向Ｖに移動しているときの、ある時刻（ａ）とサンプリング時間Ｔ後（ｂ）における各撮影データを示す図である。図９によれば、ダンプカーＤの移動にともない図中Ｇで表された特定の骨材が見かけ上移動され、その移動距離Ｂは、進行方向における撮影距離Ａにより求められる。よって、骨材Ｇは、サンプンリング時間Ｔの間に移動距離Ｂ分だけ移動していることになり、これにより、ダンプカーＤの移動速度ｖが算出される。

制御部１４は、骨材重量算出機能１８を有している。すなわち、制御部１４は、ダンプカーＤの移動速度ｖと、サンプンリング時間Ｔと、上記断面積Ｓとに基づいて荷台に積載された積載物の体積を算出する。制御部１４は、この積載物の体積と当該骨材のかさ比重とを積算することにより、積載物の重量が算出される。

次に、骨材受入システム１０の作用について説明する。

生コン工場に骨材を搬入するために骨材を積載したダンプカーＤは、施設５に後進状態で進入する。制御部１４は、図１０（ａ）に示す、ダンプカーＤの荷台の検出開始位置で、３Ｄ距離センサ１１からの距離データ及びカラーカメラ１２からの撮影データの取り込みを開始する。

制御部１４は、所定のサンプリング時間（例えば１００ｍｓｅｃ）ごとに、３Ｄ距離センサ１１によって計測された積載物の表面形状Ｐ１（図３参照）を表す距離データを取り込む。

制御部１４は、同じサンプリングのタイミングでカラーカメラ１２によって撮影された撮影データ（図５及び図９のＦ参照）を取り込む。制御部１４によるこれらの距離データの取込みは、図１０（ｂ）に示すように、ダンプカーＤの荷台の検出が終了するまで継続される。

制御部１４は、取り込んだ撮影データの画像認識処理を施すとともに、画像認識処理によって特定の骨材Ｇのサンプンリング時間Ｔにおける見かけ上の移動距離Ｂ（図９参照）を求め、ダンプカーＤの移動速度ｖを算出する。

その後、ダンプカーＤは、骨材を受入ホッパ２に投入した後、再度、施設５を通過する。これにより、制御部１４は、ダンプカーＤの空状態の荷台の表面の形状（図４のＰ２参照）を表す、３Ｄ距離センサ１１からの距離データを取り込む。

制御部１４は、積載物の表面形状Ｐ１を表す距離データと、ダンプカーＤの空状態の荷台の表面形状Ｐ２（図４参照）を表す距離データを差し引いて、各サンプリング時における積載物の断面積Ｓを算出する。

制御部１４は、ダンプカーＤの移動速度ｖと、サンプンリング時間Ｔと、上記算出した断面積Ｓとに基づいて荷台に積載された積載物の体積を算出する。そして、この積載物の体積と当該骨材のかさ比重とを積算することにより、積載物の重量を算出する。

算出された積載物の重量のデータは、制御部１４から図略の材料操作盤に送信され、サイロ内の骨材の残り量を管理するのに用いられる。

このように、本実施形態によれば、サンプリング時間Ｔごとに、３Ｄ距離センサ１１及びカラーカメラ１２からの積載物の形状を表す距離データや撮影データを取り込み、上述したような演算処理を行うことにより、ダンプカーＤの積載物の重量を算出することができる。そのため、生コン工場への骨材の搬入時に、一旦トラックスケールの設置場所まで移動し、トラックスケール上に停止して積載物の重量を計測したり、骨材投入後に、荷台が空の状態で再びトラックスケールの設置場所まで戻ったりする必要がなくなる。換言すれば、大掛かりな設備であるトラックスケールを設ける必要がなくなり、設備コストを大幅に低減することができる。

また、本実施形態によれば、ダンプカーＤが施設５を通過するだけで、容易な構成で積載物の重量を算出するので、積載物の重量の算出を短時間で行うことができ、ダンプカーＤの運転手に対する負担を軽減することができる。

なお、この骨材受入システムにおいては、図２に示す構成と同様の構成によって骨材の種別を判別するようにしてもよい。すなわち、予め生コンを製造する骨材を撮影して基準の撮影データとして記憶し、例えばディープラーニングの手法により骨材の種別を特定し判別するようにしてもよい。この骨材判別方法は、例えばコンベヤ上で搬送される骨材の種別を判別する場合に適用することができる。

従来の生コン工場における骨材の受入では、ダンプカーの運転手は、一旦ダンプカーを降り、自身が運搬してきた骨材の種類を、受入コンベヤの近傍に設けられた受入操作盤において入力する必要がある。しかしながら、従来の骨材の受入方法では、ダンプカーを運転する運転手が、誤って骨材の種類を入力してしまうことがある。骨材の種類を誤入力してしまうと、誤搬送してしまった骨材を取り除く無駄な作業が発生する。また、そのまま気付かずに生コンを製造してしまうと、例えば強度不足の生コンを製造してしまうといった問題点がある。しかしながら、上記のように骨材の種類を判別することができれば、上記問題点を解消することができる。

本発明の範囲は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。例えば上記実施形態における骨材受入システムの各構成部材の形態、大きさ、数量及び構造等は、上記実施形態に限るものではなく適宜設計変更可能である。

例えば、上記実施形態では、３Ｄ距離センサが用いられたが、センサとしてはこれに限らず、ダンプカーＤに積載される積載物の形状を距離データとして計測することができるものであれば、その他のセンサが用いられてもよい。また、ダンプカーＤの空状態の荷台の表面形状Ｐ２（図４参照）を表す距離データは、予め計測したデータが用いられてもよい。

また、上記実施形態では、３Ｄ距離センサ１１やカラーカメラ１２を用いて走行中のダンプカーＤに積載された骨材の断面形状を取得しその重量を算出したが、重量を算出する対象物としては、走行中のダンプカーＤの骨材等に限るものではない。

１０ 骨材受入システム
１１ ３Ｄ距離センサ
１２ カラーカメラ
１４ 制御部
１５ データ取込機能
１６ 断面積算出機能
１７ 移動速度算出機能
１８ 骨材重量算出機能
Ｄ ダンプカー
Ｔ サンプリング時間

Claims (3)

1. 車両の荷台に積載された積載物としての骨材を受け入れるための骨材受入システムであって、
   前記車両の上方に設定された基準点から前記積載物までの距離を、前記車両の車幅方向における所定の角度毎に計測する距離計測手段と、
   前記車両の荷台に積載された積載物を撮影する撮影手段と、
   前記距離計測手段からの出力、及び前記撮影手段からの出力に基づいて、前記積載物の重量を算出するための制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記距離計測手段によって計測された前記積載物までの距離データ、及び前記撮影手段によって撮影された撮影データを所定のサンプリング時間毎に取り込むデータ取込手段と、
   前記距離計測手段によって計測された前記積載物までの距離データ、及び予め前記距離計測手段によって計測された前記車両の空状態の荷台までの距離データに基づいて、前記サンプリング時間毎の前記積載物の断面積を算出する断面積算出手段と、
   前記サンプリング時間毎の前記撮影手段によって撮影された撮影データに対して画像認識処理を施すことにより、前記車両の移動速度を算出する移動速度算出手段と、
   前記移動速度算出手段によって算出された前記車両の移動速度、前記サンプリング時間、及び前記断面積算出手段によって算出された前記積載物の断面積に基づいて、前記積載物の体積を算出し、さらに前記算出された体積、及び前記骨材のかさ比重を積算することにより、前記積載物の重量を算出する積載物重量算出手段と、
   を有することを特徴とする、骨材受入システム。
2. 前記車両が通過する施設を備え、
   前記施設の天井部分には、前記距離計測手段及び前記撮影手段が備えられるとともに、前記撮影手段が撮影する積載物に対して所望の照度を付与する照明手段が備えられる、請求項１に記載の骨材受入システム。
3. 前記距離計測手段は、３Ｄ距離センサであり、
   前記撮影手段は、カラーカメラである、請求項１または２に記載の骨材受入システム。

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