JPH0623687B2

JPH0623687B2 - 粒径分布測定装置

Info

Publication number: JPH0623687B2
Application number: JP1262674A
Authority: JP
Inventors: 健一松井
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-10-07
Filing date: 1989-10-07
Publication date: 1994-03-30
Anticipated expiration: 2009-03-30
Also published as: JPH03123840A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は高炉装入原料である鉄鉱石，コークス，焼結鉱
等の粒径分布を測定する装置に関する。

〔従来技術〕

高炉に装入される各種原料の粒径は、炉内通気性に大き
く関与し、高炉装入直前の原料の粒径分布を知ることは
高炉操業安定化の為に重要である。

第４図は特開昭54−92389 号公報に開示された粒径分布
測定装置の構成を示す模式図である。図中31は原料を貯
溜してあるホッパであり、該ホッパ31より連続的に原料
32が排出され、搬送コンベア33上を搬送された後、これ
らの端部から一定の落差で受けホッパ34内へ落下され
る。この落下中の原料32はTVカメラ35にて水平方向から
撮像されるように構成してあり、該TVカメラ35はTVカメ
ラ制御装置36を介してコンピュータ37と接続してある。
TVカメラ制御装置36には撮影像を映し出すモニタ38が、
コンピュータ37には粒径分布の測定結果を表示するモニ
タ39が夫々接続してある。また、原料32の落下経路のTV
カメラ35の反対側には原料32を照明する為のストロボス
コープ等を用いた照明装置40が設置してあり、コンピュ
ータ37により発光制御される。

上述の如き装置にあっては、TVカメラ35により連続的に
落下する原料32を照明装置40の発光で撮像し、静止画像
として捉える。そしてこの静止画像からコンピュータ37
により原料32の粒子の面積、個数、粒径及び重量比を算
出し、この算出値に基づいて粒径分布を測定するように
なっている。

また、上記装置においてTVカメラ35に代えて１次元イメ
ージセンサにレンズを装備した１次元イメージセンサカ
メラを用いて落下する原料32の粒径分布を測定するよう
にした装置が公知となっている。第５図はその構成の要
部を示す模式図である。矢符方向に落下する原料32の落
下域は、前記照明装置40に代えて蛍光灯等の棒状光源51
によって照明されるようになっており、棒状光源51はこ
れの長手方向を原料32の落下域の幅方向と平行な水平方
向に延設してある。棒状光源51の反対側にはレンズ52及
び１次元イメージセンサ53よりなる１次元イメージセン
サカメラ54が原料32の落下域に臨ませて配設してある。
１次元イメージセンサ53は原料32の落下域を介して棒状
光源51と平行に対向配設してあり、棒状光源51からの光
がレンズ52によって集光されて１次元イメージセンサ53
上に結像される。１次元イメージセンサ53は画像メモリ
55と接続してあり、画像メモリ55は画像処理装置56と接
続してある。上記構成により棒状光源51と、１次元イメ
ージセンサカメラ54との間を原料32が落下すると、その
部分における棒状光源51からの光が遮断される為、１次
元イメージセンサ53から原料32の大きさに比例した暗部
信号が出力される。

第６図は１次元イメージセンサカメラ54による撮影動作
の説明図であり、カメラの視野に対して原料32の下端が
到達するまでは、１次元イメージセンサ53による走査番
号０に示す如く１次元イメージセンサ53の出力信号に暗
部は生じない。原料32の下端がカメラの視野に到達する
と、走査番号１に示す如く僅かに暗部が生じ、原料32の
中央部がカメラの視野に入ると、走査番号４に示す如く
大きな暗部が１次元イメージセンサ53の出力信号に生じ
る。そして原料32がカメラの視野から外れていくのに従
って、暗部も減少し、走査番号７に示す如く原料32が完
全にカメラの視野から外れると、１次元イメージセンサ
53の出力から暗部が消失する。以上の１次元イメージセ
ンサ53の信号の変化を画像メモリ55に順次記憶すること
により、原料32の形状に対応する２次元の画像60が得ら
れる。この図ではモザイク状に極端に示してあるが、高
分解能の１次元イメージセンサによって撮影することに
より、円滑な画像が得られる。

このようにして得られた画像60から画像処理装置56によ
る公知の画像処理を行うことにより、原料32の粒径が求
められ、粒径分布が測定されるようになっている。

この後者の装置ではカメラの視野が１次元であり、前者
の２次元で撮像する装置と比較した場合、撮像領域内の
照度の不均一性を抑制できる為、それに起因する測定誤
差が少なく、防塵対策も容易であるという利点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述の如き従来装置にあっては共に以下に示
す問題点がある。第７図はその説明図であり、第７図
(a)は矢符方向へ連続的に落下する原料群を示し、この
一瞬を撮像して得られた画像が第７図(b)である。第７
図(b)において上端の原料61は全体が撮像領域に入って
おらず、この画像から各原料の粒径を求めると正確性に
欠ける為、通常、画像の端部から一部がはみ出した物体
は計測対象から除外するようになっている。

ところが、大径の物体程、画像の端部からはみ出す確率
が高い為、計測対象から除外される確率も高くなる。一
方、高炉原料においては大径のもの程、数量も少ない
上、１個でも重量が大きい為、その１個が計測対象に入
るか、入らないかによって重量換算の平均粒径が大きく
異なるという問題がある。

このような問題を回避する為に、２台のカメラを用いて
撮影視野が重なるように交互に撮像する等の方法も考え
られるが、通常、画像を撮像する時間以上に画像処理に
時間を要する為、撮像した画像を記憶しておくメモリの
容量が膨大なものとなり、現実的でない。また、間欠的
に原料を落下させることも考えられるが、極めて短時間
だけ落下させるのは困難であり、又測定対象量も少なく
なってしまい好ましくない。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、粒径
分布に影響する大径の物体が測定対象から除外されるの
を抑制し、小径から大径の物体まで正確に粒径分布を測
定することが可能な粒径分布測定装置の提供を目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る粒径分布測定装置は、一方向へ移動される
物体群を、移動方向と直交する方向に延設された１次元
イメージセンサカメラにより時系列的に撮影して得られ
る２次元画像データから前記物体群の粒径分布を測定す
る装置において、前記１次元イメージセンサカメラの分
解能と略等しい分解能で物体群の移動方向の１次元画像
データを蓄積して２次元画像データを得る第１の画像デ
ータ蓄積手段と、該第１の画像データ蓄積手段の前記分
解能より低い分解能で物体群の移動方向の１次元画像デ
ータを蓄積して２次元画像データを得る第２の画像デー
タ蓄積手段と、前記第１，第２の画像データ蓄積手段に
て夫々蓄積される２次元画像データに基づいて物体群の
粒径分布を求める手段とを具備することを特徴とする。

〔作用〕

第１の画像データ蓄積手段によって得られる２次元画像
データには、移動される物体群の画像が、１次元イメー
ジセンサカメラによる１次元画像の分解能と、物体群の
移動方向の分解能とが略等しいものが形成される。

第２の画像データ蓄積手段によって得られる２次元画像
データには、移動される物体群の画像が、物体群の移動
方向の分解能が第１の画像データ蓄積手段よりも低い分
解能で形成される。

これにより、第１の画像データ蓄積手段の２次元画像デ
ータからは主として小径の物体が、また第２の画像デー
タ蓄積手段の２次元画像データからは主として大径の物
体が夫々検出され、物体群全体の粒径分布が求められ
る。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に
説明する。第１図は本発明に係る粒径分布測定装置の構
成を示す模式的ブロック図である。測定対象である原料
16は前記第４図に示した従来装置と同様にホッパ１に貯
溜されており、これより所定の切出し量で連続的に排出
され、搬送コンベア２に搬送された後、これの端部から
一定の落差で落下されて受けホッパ３内に回収され、図
示しない高炉へ装入されるべく搬送される。落下中の原
料16は前記第５図に示した従来装置と同様に、原料16の
落下域の幅方向と平行に水平方向へ延設した棒状光源４
にて照明され、落下域を介して反対側に、棒状光源４と
平行に配設された１次元イメージセンサカメラ５によっ
て撮影されるようになっている。１次元イメージセンサ
カメラ５はカメラ制御装置６により、撮影周期、即ちイ
メージセンサの走査周期が制御されるように構成されて
いる。

１次元イメージセンサカメラ５の出力信号は前記第１の
画像データ蓄積手段たる画像メモリ７と、信号間引き装
置８とに夫々与えてあり、信号間引き装置８はこれと共
に前記第２の画像データ蓄積手段を構成する圧縮画像メ
モリ９にその出力信号を与えてある。画像メモリ７は１
次元イメージセンサカメラ５からの信号を蓄積し、水
平、落下方向比１：１の２次元画像を記憶するものであ
る。ここで２次元画像の落下方向の分解能は水平方向の
分解能、即ち１次元イメージセンサカメラ５の分解能と
等しくなるようにイメージセンサの走査周期が前記カメ
ラ制御装置６に設定してある。画像メモリ７に記憶され
た画像からは主として小径原料の粒径分布が得られる。
この場合、落下する原料全てを測定対象とすることは不
可能であるが、小径原料は大径のものと比較して遥かに
個数が多いのでサンプリングの代表性は十分である。

信号間引き装置８は１次元イメージセンサカメラ５から
の信号を間引くものであり、必要とする精度、原料16の
予想される最大径に応じて間引き率を変更できる。この
結果、圧縮画像メモリ９には１次元イメージセンサカメ
ラ５からの信号が間引かれて蓄積されることにより、落
下方向の分解能が画像メモリ７よりも低い、落下方向に
圧縮された２次元画像が記憶される。信号間引き装置８
の間引き率は、画像メモリ７に蓄積されるイメージセン
サの走査周期の、通常２〜20倍の走査周期となる率が設
定される。このように圧縮画像メモリ９に圧縮されて記
憶される画像からは主として大径原料の粒径分布が得ら
れる。つまり、圧縮画像においては小径の原料は検出さ
れ難いが、大径の原料は検出される。そして、この測定
対象領域は画像メモリ７に記憶される測定対象領域より
も落下方向に長くなる。この為、個数が少なく、前記画
像メモリ７の画像記憶領域の上下端部で除外される確率
が高い大径原料を、検出漏れすることなく測定できるの
である。

10,11 は夫々画像メモリ７及び圧縮画像メモリ９に接続
されたモニタであり、各メモリに記憶されている画像を
表示する。画像メモリ７及び圧縮画像メモリ９は画像処
理装置12と接続してあり、画像処理装置12は各メモリの
信号を処理し、各画像における小径及び大径原料の面
積、個数、粒径を求める。

画像処理装置12はコンピュータ13と接続してあり、コン
ピュータ13は画像処理装置12にて得られた粒径、個数か
ら重量を算出し、所定の粒度範囲内における重量比を求
め、粒径分布を割出す。この粒径分布はコンピュータ13
と接続されたCRT 14によってヒストグラムの形態で表示
される。

さて、次に以上の如く構成された本発明装置による粒径
分布の測定動作について具体的に説明する。通常、高炉
原料は３mm〜100 mm程度の粒径を有する。この原料を例
えば1000素子の１次元イメージセンサカメラ５を用いて
0.6 mmの分解能で撮影するには、カメラの視野を600 mm
に設定すれば良い。

次に原料16をカメラ設置位置から0.5 ｍの高さから落下
させると、約３ｍ／秒の速度でカメラ５の視野内を通過
する。この原料16を落下方向にも0.6 mmの分解能で撮影
するには、0.6 mm落下する都度、撮影する必要がある。
つまり、0.6 mm÷3000mm／秒＝0.2 ｍ秒毎に撮影する必
要がある。画像メモリ７の画素数が1000×1000の場合、
第２図の説明図に示す如く、0.2 ｍ秒×1000＝0.2 秒間
に落下する、600 mm×600 mmの範囲内の原料16が測定対
象となる。ここで例えば粒径が100 mmの原料は、その中
心が画像記憶領域の上下端50mm以内では画像記憶領域か
ら一部がはみ出すので、確率的には（50＋50）mm／600
mm＝１／６の個数が測定対象外として除外される。な
お、落下域の幅方向については搬送コンベア２の搬送幅
を適宜設定することにより、画像記憶領域から原料がは
み出さないようにできる。

第３図は記憶画像の説明図であり、第３図(a)はメモリ
７に記憶される画像であり、落下する原料群16を0.2 秒
の間撮影して得られるものである。前述した如く、落下
方向の分解能を0.6 mmとしてある為、粒径３mmの小径原
料が確実に検出される。一方、第３図(b)は圧縮画像メ
モリ９に記憶される圧縮画像であり、0.2 ｍ秒毎に撮影
される信号を例えば10回に１回記憶するように間引くこ
とによって得られるものである。この圧縮画像では落下
方向に6000mm撮影したことになり、粒径が100 mmの大径
原料が画像記憶領域の上下端部からはみ出す確率は、
（50＋50）mm／6000mm＝１／60となり、画像メモリ７の
場合よりも測定対象外として除外される率が大幅に少な
くなる。

この場合に小径原料がどの様に記憶されるかについて述
べると、10回に１回記憶するように間引くので６mm落下
する都度記憶することになる。したがって３mmの小径原
料は記憶されない確率が高くなる。しかし圧縮画像メモ
リ９では主として大径原料を対象として画像処理するの
でなんら問題でない。

このように画像メモリ７では主として小径原料を、また
圧縮画像メモリ９では主として大径原料を対象として夫
々記憶し、両画像から得られる原料粒径の検出結果に基
づいて、小径から大径まで広範囲に亘る原料全体の粒径
分布を高精度に測定できるのである。

なお、圧縮画像メモリ９は画像を原料16の落下方向に圧
縮するので、間欠運転を行う場合でも、極端に短い時間
だけ落下させる必要がなく、測定対象量が大幅に低下す
ることがない。

また、本実施例において、第２の画像データ蓄積手段
は、１次元イメージセンサカメラ５の撮影信号を信号間
引き装置８により間引いた信号を圧縮画像メモリ９にて
蓄積する構成としてあるが、これに限定されるものでは
なく、例えば、１次元イメージセンサカメラ５の撮影周
期より、長い撮影周期で落下原料を捉える１次元イメー
ジセンサカメラを別に設け、その撮影信号を直接メモリ
に蓄積する構成としても良い。

〔効果〕

以上の如く本発明に係る粒径分布測定装置においては、
小径の物体は１次元イメージセンサカメラの分解能と略
等しい分解能で物体群の移動方向の１次元画像データを
蓄積した２次元画像から、また大径の物体は物体群の移
動方向の分解能を低めて１次元画像データを蓄積した２
次元画像から夫々主として検出するように構成してある
為、大径の物体の一部が画像からはみ出して測定対象外
となる確率が、従来のように小径物体を対象として蓄積
される２次元画像だけを用いて検出する場合と比較して
大幅に低くなる。この結果、大径、小径にかかわらず、
十分な代表性で原料等の粒径分布を高精度に測定でき、
信頼性が向上する等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る粒径分布測定装置の構成を示す模
式的ブロック図、第２図は画像記憶領域の説明図、第３
図は記憶画像の説明図、第４図及び第５図は夫々従来装
置の構成を示す模式図、第６図は１次元イメージセンサ
カメラの撮影動作説明図、第７図は従来装置の問題点を
示す撮影図である。１……貯溜ホッパ、４……棒状光源、５……１次元イメ
ージセンサカメラ、７……画像メモリ、８……信号間引
き装置、９……圧縮画像メモリ、12……画像処理装置、
16……原料

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方向へ移動される物体群を、移動方向と
直交する方向に延設された１次元イメージセンサカメラ
により時系列的に撮影して得られる２次元画像データか
ら前記物体群の粒径分布を測定する装置において、前記１次元イメージセンサカメラの分解能と略等しい分
解能で物体群の移動方向の１次元画像データを蓄積して
２次元画像データを得る第１の画像データ蓄積手段と、該第１の画像データ蓄積手段の前記分解能より低い分解
能で物体群の移動方向の１次元画像データを蓄積して２
次元画像データを得る第２の画像データ蓄積手段と、前記第１，第２の画像データ蓄積手段にて夫々蓄積され
る２次元画像データに基づいて物体群の粒径分布を求め
る手段とを具備することを特徴とする粒径分布測定装置。