JP6486643B2 - Method and program for measuring flow rate of granular material - Google Patents
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Description
本発明は、粉粒体の流量を計測する方法とそのプログラムに関する。詳しくは、ベルトコンベヤ等の搬送手段で搬送されている粉粒体を撮像手段で撮影した画像を信号処理して、粉粒体の流量を求める粉粒体の流量計測方法とそのプログラムに関する。 The present invention relates to a method and program for measuring the flow rate of a granular material. More specifically, the present invention relates to a flow rate measuring method for a granular material that obtains a flow rate of the granular material by performing signal processing on an image obtained by imaging the granular material being conveyed by a conveying means such as a belt conveyor, and a program thereof.
ベルトコンベヤ等の搬送手段は、エンドレスに移動するベルト上に、各種石材、石炭、食品、穀類等の粉粒体を積載して搬送する搬送手段であり、鉱山業界を始め食品加工業界に幅広く利用されている。搬送手段で搬送されている粉粒体の流量を計測することは、搬送手段に続く後工程にとって重要である。粉粒体の流量は、一般的に、粉粒体の粒度分布（密度）、その搬送速度、断面積を用いて求められる。粉粒体の粒度分布（密度）と断面積は、搬送手段で搬送されている粉粒体を撮像装置で撮影し、その撮影された画像を信号処理して求める技術が開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。 Conveying means such as a belt conveyor is a means of conveying various stones, coal, food, grains, etc. on a belt that moves endlessly, and is widely used in the food processing industry including the mining industry. Has been. Measuring the flow rate of the granular material being conveyed by the conveying means is important for a subsequent process following the conveying means. The flow rate of the granular material is generally determined using the particle size distribution (density) of the granular material, its conveying speed, and the cross-sectional area. Techniques have been disclosed in which the particle size distribution (density) and cross-sectional area of the powder are obtained by photographing the powder conveyed by the conveying means with an imaging device and performing signal processing on the captured image (for example, Patent Document 1, Patent Document 2).
特許文献１、特許文献２等の従来技術は、ベルトコンベヤの真上からベルトコンベヤに積載されて流れる対象物を撮影し、撮影された画像を信号処理して、対象物の粒度分布を求めている。特許文献１の場合、撮影された元画像をフィルタリング処理して、二値化処理を施し、確率論的に最適化処理し、粒径のばらつきを補正している。特許文献２の場合、原画像のぼかし処理を複数回繰り返し、その輝度レベルを調整し、原画像との差分を求め、小粒径のみを強調している。これらの画像処理により粒径分布測定の正確化を図っている。 Prior arts such as Patent Document 1 and Patent Document 2 capture an object flowing on the belt conveyor from directly above the belt conveyor, and perform signal processing on the captured image to obtain a particle size distribution of the object. Yes. In the case of Patent Document 1, a captured original image is subjected to filtering processing, binarization processing is performed, optimization processing is performed stochastically, and particle size variation is corrected. In the case of Patent Document 2, the original image blurring process is repeated a plurality of times, the luminance level is adjusted, the difference from the original image is obtained, and only the small particle size is emphasized. Through these image processings, the particle size distribution is accurately measured.
しかしながら、上述した従来技術では、粉粒体の流量を正確に測定することができない。例えば、ベルトコンベヤ上の滑りの影響、搬送物の密度変化、異物の混入の影響を正確に求めることができない。
本発明は上述のような技術背景のもとになされたものであり、下記の目的を達成する。
本発明の目的は、粉粒体の流量を測定するとき、より正確な流量を求める粉粒体の流量計測方法とそのプログラムを提供する。
However, the above-described conventional technology cannot accurately measure the flow rate of the granular material. For example, it is impossible to accurately determine the influence of slippage on the belt conveyor, the density change of the conveyed product, and the influence of contamination.
The present invention has been made based on the technical background as described above, and achieves the following objects.
An object of the present invention is to provide a method and a program for measuring the flow rate of a granular material for obtaining a more accurate flow rate when measuring the flow rate of the granular material.
本発明は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。
本発明の粉粒体の流量計測方法は、搬送手段で搬送されている粉粒体を撮像手段で撮影し、前記撮像手段で撮影した原画像を解析手段で、スムージング処理と二値化処理をして、その結果の二値化画像から前記粉粒体を推定して解析することで、前記粉粒体の粒度分布を粒度分布計算処理で求め、前記粒度分布を利用して前記粉粒体の流量を計測する方法であって、前記粒度分布計算処理で、前記粒度分布から前記搬送手段と前記粉粒体を推定し、前記粉粒体の密度及び隙間を推定し、前記撮像手段で撮影した時間差のある２つの前記原画像を信号処理し、前記原画像それぞれの特徴点を抽出し、前記特徴点をオプティカルフロー処理で解析して、前記粉粒体の滑りの影響を求め、前記２つの前記原画像の差分を取得し、前記差分画像中の白ピクセルの数を数えて、前記粉粒体の断面積として近似し、前記密度、前記隙間、前記搬送手段の搬送速度、前記滑りの影響及び前記断面積を用いて、前記粉粒体の前記流量を求めることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following means.
In the method for measuring the flow rate of the granular material according to the present invention, the granular material being conveyed by the conveying means is photographed by the imaging means, and the original image photographed by the imaging means is subjected to the smoothing process and the binarization process by the analyzing means. Then, by estimating and analyzing the granular material from the binarized image of the result, a particle size distribution of the granular material is obtained by a particle size distribution calculation process, and the granular material is utilized using the particle size distribution. In the particle size distribution calculation process, the conveying means and the granular material are estimated from the particle size distribution, the density and gaps of the granular material are estimated, and the imaging means takes a photograph. The two original images having a time difference are subjected to signal processing, feature points of each of the original images are extracted, the feature points are analyzed by optical flow processing, and the influence of the slip of the granular material is obtained. The difference between the two original images is acquired, and white in the difference image is acquired. Count the number of cels and approximate as the cross-sectional area of the granular material, using the density, the gap, the conveying speed of the conveying means, the influence of the slip and the cross-sectional area, the flow rate of the granular material It is characterized by calculating | requiring.
前記原画像は異なる２以上の色認識条件で二値化処理をし、前記色認識条件毎に前記流量を求め、その結果を統計処理して最終的に前記粉粒体の前記流量を求めると良い。
前記撮像手段は、前記搬送手段の搬送面に対して垂直角度で撮影する第１撮像手段と、前記搬送面の端に対して、斜めの角度で前記粉粒体を撮影する第２撮像手段とからなると良い。
When the original image is binarized under two or more different color recognition conditions, the flow rate is obtained for each color recognition condition, the result is statistically processed, and finally the flow rate of the granular material is obtained. good.
The imaging unit includes a first imaging unit that captures an image at a vertical angle with respect to a transport surface of the transport unit, and a second image capturing unit that captures the granular material at an oblique angle with respect to an end of the transport surface. It is good to consist of.
前記第１撮像手段で撮影した前記原画像を信号処理して前記滑りの影響を求めると良い。
前記第２撮像手段で撮影した前記原画像を信号処理して、前記断面積、前記密度、及び前記隙間を求めると良い。
前記粉粒体は、石、採掘原石、砂利、砕石、砕砂、及び砂の群から選択される１以上の種類の物体であると良い。
The influence of the slip may be obtained by performing signal processing on the original image captured by the first imaging unit.
The original image captured by the second imaging unit may be signal-processed to determine the cross-sectional area, the density, and the gap.
The granular material may be one or more types of objects selected from the group of stones, mined raw stones, gravel, crushed stone, crushed sand, and sand.
前記粒度分布計算処理で、前記粒度分布から前記搬送手段と前記粉粒体を推定するとき、前記二値化画像の中の連続領域の大きさを求めて、これを前記搬送手段と前記粉粒体と推定すると良い。
前記オプティカルフロー処理はＬＫ法を利用すると良い。
In the particle size distribution calculation process, when the conveying means and the granular material are estimated from the particle size distribution, a size of a continuous region in the binarized image is obtained, and this is determined as the conveying means and the granular material. It is good to estimate the body.
The optical flow process may use the LK method.
本発明の粉粒体の流量計測システムのプログラムは、搬送手段で搬送されている粉粒体を撮像手段で撮影し、前記撮像手段で撮影した原画像を解析手段で、スムージング処理と二値化処理をして、その結果の二値化画像から前記粉粒体を推定して解析することで、前記粉粒体の粒度分布を粒度分布計算処理で求め、前記粒度分布を利用して前記粉粒体の流量を計測する演算手段を備えた粉粒体の流量計測システムに利用されるプログラムである。 The program for the flow rate measuring system for granular material according to the present invention captures the granular material being conveyed by the conveying means by the imaging means, and the original image captured by the imaging means is analyzed by the smoothing process and binarized by the analyzing means. Processing, estimating and analyzing the granular material from the binarized image of the result, obtaining a particle size distribution of the granular material by a particle size distribution calculation process, and using the particle size distribution, the powder It is a program utilized for the flow volume measurement system of the granular material provided with the calculating means which measures the flow volume of a granular material.
本発明の粉粒体の流量計測システムのプログラムは、前記粒度分布計算処理で、前記粒度分布から前記搬送手段と前記粉粒体を推定し、前記粉粒体の密度及び隙間を推定するステップと、前記撮像手段で撮影した時間差のある２つの前記原画像を信号処理し、前記原画像それぞれの特徴点を抽出し、前記特徴点をオプティカルフロー処理で解析して、前記粉粒体の滑りの影響を求めるステップと、前記２つの前記原画像の差分を取得し、前記差分画像中の白ピクセルの数を数えて、前記粉粒体の断面積として近似するステップと、前記密度、前記隙間、前記搬送手段の搬送速度、前記滑りの影響及び前記断面積を用いて、前記粉粒体の前記流量を求めるステップとを前記演算手段に実行させるためのプログラムを備えたことを特徴とする。 The program of the flow rate measurement system for granular material according to the present invention includes the step of estimating the conveying means and the granular material from the particle size distribution and estimating the density and gap of the granular material in the particle size distribution calculation process. The signal processing is performed on the two original images with a time difference captured by the imaging unit, the feature points of each of the original images are extracted, the feature points are analyzed by an optical flow process, and the slip of the granular material is analyzed. Obtaining the difference, obtaining the difference between the two original images, counting the number of white pixels in the difference image, and approximating the cross-sectional area of the powder, the density, the gap, A program for causing the calculation means to execute the step of obtaining the flow rate of the granular material using the conveyance speed of the conveyance means, the influence of the slip, and the cross-sectional area is provided.
本発明の粉粒体の流量計測システムのプログラムは、前記原画像を異なる２以上の色認識条件で二値化処理する二値化ステップと、前記二値化ステップの結果を用いて前記色認識条件毎に前記流量を求める流量計算ステップと、前記流量計算ステップの結果を統計処理して最終的に前記粉粒体の前記流量を求めるステップとを前記演算手段に実行させるためのプログラムであると良い。 The program of the flow rate measuring system for granular material according to the present invention includes a binarization step for binarizing the original image under two or more different color recognition conditions, and the color recognition using a result of the binarization step. It is a program for causing the calculation means to execute a flow rate calculation step for obtaining the flow rate for each condition, and a step of statistically processing a result of the flow rate calculation step and finally obtaining the flow rate of the granular material. good.
前記撮像手段は、前記搬送手段の搬送面に対して垂直角度で撮影する第１撮像手段と、前記搬送面の端に対して、斜めの角度で前記粉粒体を撮影する第２撮像手段とからなり、前記滑りの影響は、前記第１撮像手段で撮影した前記原画像を信号処理して求められ、前記断面積、前記密度、及び前記隙間は、前記第２撮像手段で撮影した前記原画像を信号処理して求められると良い。 The imaging unit includes a first imaging unit that captures an image at a vertical angle with respect to a transport surface of the transport unit, and a second image capturing unit that captures the granular material at an oblique angle with respect to an end of the transport surface The effect of the slip is obtained by signal processing the original image taken by the first imaging means, and the cross-sectional area, the density, and the gap are obtained by the original imaging taken by the second imaging means. It may be obtained by signal processing of the image.
本発明の粉粒体の流量計測システムのプログラムは、前記粒度分布計算処理で、前記粒度分布から前記搬送手段と前記粉粒体を推定するとき、前記二値化画像の中の連続領域の大きさを求めるステップと、これを前記搬送手段と前記粉粒体と推定するステップを前記演算手段に実行させるためのプログラムであると良い。 The program of the flow rate measuring system of the granular material according to the present invention is configured such that when the conveying means and the granular material are estimated from the particle size distribution in the particle size distribution calculation process, the size of a continuous region in the binarized image is estimated. It is good that it is a program for making the said calculating means perform the step which calculates | requires this, and the step which estimates this with the said conveyance means and the said granular material.
本発明によると、次の効果が奏される。
本発明の粉粒体の流量計測方法とそのプログラムによると、搬送手段で搬送されている粉粒体の流量を正確に求めることができるようになった。
本発明の粉粒体の流量計測方法によると、２台の撮像手段と、二値化処理を２以上の色条件で行うことで、従来技術より、正確に粉粒体の流量の計測が可能になった。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
According to the granular material flow rate measuring method and program of the present invention, the flow rate of the granular material being conveyed by the conveying means can be accurately obtained.
According to the flow rate measurement method of the granular material of the present invention, the flow rate of the granular material can be measured more accurately than the prior art by performing two imaging means and binarization processing under two or more color conditions. Became.
図１は、本発明の粉粒体計測装置１の概要を図示したブロック図である。図２は、本発明の粉粒体計測装置１を設置した様子を示す概念図である。図３は、本発明の粉粒体計測装置１の概要を図示している図で、図３（ａ）は粉粒体計測装置１の正面図、図３（ｂ）は粉粒体計測装置１の上面図、図３（ｃ）は粉粒体計測装置１の側面図である。粉粒体計測装置１は、搬送手段で搬送される粉粒体の流量を計測するための装置である。本実施の形態において、粉粒体とは粉、粒等の集合体を言う。粉粒体はその粒や粉の間に隙間を有する。 FIG. 1 is a block diagram illustrating an outline of a powder particle measuring apparatus 1 of the present invention. FIG. 2 is a conceptual diagram showing a state in which the powder particle measuring apparatus 1 of the present invention is installed. FIG. 3 is a diagram illustrating an outline of the powder particle measuring device 1 according to the present invention. FIG. 3 (a) is a front view of the powder particle measuring device 1, and FIG. 3 (b) is a powder particle measuring device. FIG. 3C is a side view of the granular material measuring device 1. The granular material measuring device 1 is a device for measuring the flow rate of the granular material conveyed by the conveying means. In the present embodiment, the granular material refers to an aggregate of powder, particles and the like. The powder particles have gaps between the particles and powder.
粒は、一般に肉眼でその姿形を識別できる程度の大きさのものを言い、粉は粒より小さいものである。本例では、粒は一般的に10-4mオーダー以上の物体を言う。本実施の形態において、粉粒体は、このような粒に加え、小石、石等の数十センチまでの大きさの物体を含む概念とする。本発明の粉粒体計測装置１は、第１カメラ２、第２カメラ３、照明器４、センサー５、信号処理器６等からなる。搬送手段は、本実施の形態において、ベルトコンベヤ８である。 A grain generally has a size that allows its form to be identified with the naked eye, and a powder is smaller than a grain. In this example, a grain generally refers to an object of the order of 10 −4 m or more. In this embodiment, the granular material is a concept including an object having a size of several tens of centimeters such as pebbles and stones in addition to such particles. The granular material measuring device 1 of the present invention includes a first camera 2, a second camera 3, an illuminator 4, a sensor 5, a signal processor 6, and the like. The conveying means is a belt conveyor 8 in the present embodiment.
第１カメラ２と第２カメラ３は、ベルトコンベヤ８で搬送される粉粒体１０（図２を参照。）を撮影する撮像手段であり、ＣＣＤカメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ等である。照明器４は、第１カメラ２と第２カメラ３で撮影する箇所を照らすための照明手段である。センサー５は、搬送手段で粉粒体１０が搬送されている否かを検知するためのセンサー手段である。これらの第１カメラ２、第２カメラ３、照明器４、センサー５等からなる粉粒体計測装置１は、筐体７に搭載されている。 The first camera 2 and the second camera 3 are imaging means for photographing the granular material 10 (see FIG. 2) conveyed by the belt conveyor 8, and are a CCD camera, a digital camera, a video camera, or the like. The illuminator 4 is an illuminating means for illuminating a location photographed by the first camera 2 and the second camera 3. The sensor 5 is sensor means for detecting whether or not the granular material 10 is being conveyed by the conveying means. The granular material measuring device 1 including the first camera 2, the second camera 3, the illuminator 4, the sensor 5 and the like is mounted on a housing 7.
図２に図示したように、筐体７は、ベルトコンベヤ８の本体の端部に設置されている。信号処理器６は、第１カメラ２と第２カメラ３で撮影した原画像を信号処理し、粉粒体１０の流量を計算するためのものであり、詳細は後述する。ベルトコンベヤ８は、脚つきのフレーム（図示せず。）に搭載されたエンドレスに回転するベルト９を備えたベルトコンベア装置であり、粉粒体１０を一定速度で搬送するためのものである。ベルトコンベヤ８は、その片方に設けられた駆動用モータ（図示せず。）によってベルト９を回転駆動させ、このベルト９の上に粉粒体１０を載せて搬送する。 As shown in FIG. 2, the housing 7 is installed at the end of the main body of the belt conveyor 8. The signal processor 6 performs signal processing on the original images taken by the first camera 2 and the second camera 3 and calculates the flow rate of the granular material 10, and details will be described later. The belt conveyor 8 is a belt conveyor device including an endlessly rotating belt 9 mounted on a legged frame (not shown), and conveys the granular material 10 at a constant speed. The belt conveyor 8 is driven to rotate by a driving motor (not shown) provided on one side thereof, and the granular material 10 is placed on the belt 9 and conveyed.
粉粒体計測装置１は粉粒体１０が搬送される搬送路の途中に設置することもできるが、本例では、ベルト９の搬送方向（ベルト９の長さ方向）の終端付近に粉粒体計測装置１が設置されている。ベルトコンベヤ８は、脚つきのフレーム（図示せず。）に搭載されたエンドレス回転するベルト９を備えたベルトコンベア装置であり、粉粒体１０を一定速度で搬送するためのものである。 Although the powder particle measuring apparatus 1 can be installed in the middle of the conveyance path in which the powder particle 10 is conveyed, in this example, the powder particle is near the end of the conveyance direction of the belt 9 (the length direction of the belt 9). A body measuring device 1 is installed. The belt conveyor 8 is a belt conveyor device including an endless rotating belt 9 mounted on a legged frame (not shown), and conveys the granular material 10 at a constant speed.
ベルトコンベヤ８は、その片方に設けられた駆動用モータ（図示せず。）によってベルト９を回転駆動させ、このベルト９の上に粉粒体１０を載せて搬送する。粉粒体計測装置１は粉粒体１０が搬送される搬送路の途中に設置されることができるが、本例では、ベルト９の搬送方向（ベルト９の長さ方向）の終端付近に粉粒体計測装置１が設置されている。センサー５は、粉粒体１０が搬送されてその検知範囲を通過するタイミングを検知し、この検知を信号処理器６へ送信する。 The belt conveyor 8 is driven to rotate by a driving motor (not shown) provided on one side thereof, and the granular material 10 is placed on the belt 9 and conveyed. Although the powder particle measuring apparatus 1 can be installed in the middle of the conveyance path in which the powder particle 10 is conveyed, in this example, the powder particle measuring device 1 is arranged near the end of the conveyance direction of the belt 9 (the length direction of the belt 9). A particle measuring device 1 is installed. The sensor 5 detects the timing when the granular material 10 is conveyed and passes through the detection range, and transmits this detection to the signal processor 6.
本例では、センサー５はレーザセンサー方式を用いており、センサー５はレーザ光線をベルト９の上面に照射し、その反射光を受信している。センサー５は受信した反射光を信号処理して、ベルト９の上面に粉粒体１０が搭載されている否かを判定し、その結果を信号処理器６へ送信する。図２の例では、センサー５は、ベルト９の搬送方向で言うと、第１カメラ２の手前に設置されている。また、センサー５は遠隔検知しているので、任意の場所、例えば、第２カメラ３の前後等に設置することができる。 In this example, the sensor 5 uses a laser sensor system, and the sensor 5 irradiates the upper surface of the belt 9 with a laser beam and receives the reflected light. The sensor 5 performs signal processing on the received reflected light, determines whether or not the granular material 10 is mounted on the upper surface of the belt 9, and transmits the result to the signal processor 6. In the example of FIG. 2, the sensor 5 is installed in front of the first camera 2 in the conveying direction of the belt 9. Further, since the sensor 5 is remotely detected, it can be installed at an arbitrary place, for example, before or after the second camera 3.
しかし、撮像手段で撮影する前に、粉粒体１０を検知する必要があるので、第１カメラ２の手前に設置されることが好ましく、かつ、検知箇所までの最短距離を考慮すると、搬送面の真上に設置することが好ましい。センサー５は粉粒体１０の検知ができるものであれば、任意の検知方式の検知器を利用することができる。駆動用モータ（図示せず。）を駆動させ、ヘッドプーリ９ｂとテールプーリ（図示せず。）を回転させ、従って、ベルト９がヘッドプーリ９ａ、スナッププーリ９ｂ、及びテールプーリ（図示せず。）の外周に掛けられてエンドレス回転する。 However, since it is necessary to detect the granular material 10 before photographing with the imaging means, it is preferable to be installed in front of the first camera 2 and considering the shortest distance to the detection location, the conveyance surface It is preferable to install directly above. As long as the sensor 5 can detect the granular material 10, a detector of any detection method can be used. A driving motor (not shown) is driven to rotate the head pulley 9b and the tail pulley (not shown), so that the belt 9 is a head pulley 9a, a snap pulley 9b, and a tail pulley (not shown). It is put on the outer periphery and rotates endlessly.
粉粒体１０は、ベルト９の一方の端である搭載側（図示せず。）で載せられ、ヘッドプーリ９ａ側の終端へ搬送される。粉粒体１０は、ベルト９の上面に搭載されて搬送され、ベルト９の終端から落下する。粉粒体１０は、ベルト９の上面に搭載されて搬送されている間は、ベルト９の上面にほぼ静止しているが、ベルト９の終端付近は斜めの面になり、粉粒体１０は静止状態から滑りながら最終的に落下する。粉粒体がベルト９上で搬送され、センサー５の付近を通過するとき、センサー５はそれを検知し、信号処理器６に通知する。 The granular material 10 is placed on the mounting side (not shown), which is one end of the belt 9, and is conveyed to the terminal end on the head pulley 9a side. The granular material 10 is mounted on the upper surface of the belt 9 and conveyed, and falls from the end of the belt 9. While the granular material 10 is mounted on the upper surface of the belt 9 and being conveyed, the granular material 10 is almost stationary on the upper surface of the belt 9, but the vicinity of the end of the belt 9 is an inclined surface, and the granular material 10 is It finally falls while sliding from a stationary state. When the granular material is conveyed on the belt 9 and passes near the sensor 5, the sensor 5 detects it and notifies the signal processor 6.
粉粒体１０は、通常、大きさが大小の粒や粉の集合体であり、粉粒体１０を構成する粒と粒、そして粉の間は隙間を有する。更に、粉粒体１０をベルト９の上に搭載するとき、搭載量が多かったり、少なかったり、場合によって無かったりするので、粉粒体１０を単位時間当たり搬送量が一定ではない。これは、ベルトコンベヤ８の後段の装置にとっては重要なことであり、ベルトコンベヤ８で搬送される粉粒体１０の流量を常に正確に把握することが重要である。 The granular material 10 is usually an aggregate of large and small particles and powder, and there are gaps between the particles and the particles constituting the granular material 10 and the powder. Further, when the granular material 10 is mounted on the belt 9, the amount of the granular material 10 is not constant because the amount of loading is large, is small, or does not exist in some cases. This is important for an apparatus subsequent to the belt conveyor 8, and it is important to always accurately grasp the flow rate of the granular material 10 conveyed by the belt conveyor 8.
本発明は、ベルトコンベヤ８から搬送され落下し始めるときの粉粒体１０の様子を撮像手段（第１カメラ２と第２カメラ３）で撮影して、粉粒体１０の流量を正確に計測している。信号処理器６は、センサー５からの信号を受け取り、粉粒体が第１カメラ２、及び第２カメラ３の撮影領域を通過する際の各原画像を信号処理して解析し、粉粒体１０の流量を計算する。信号処理器６は、計算された流量を出力信号として出力する。この出力信号は、ベルトコンベヤ８の後段の各装置（図示せず。）、又はラインの管理装置等に送信される。 In the present invention, the state of the granular material 10 when it starts being transported from the belt conveyor 8 and taken down is photographed by the imaging means (the first camera 2 and the second camera 3), and the flow rate of the granular material 10 is accurately measured. doing. The signal processor 6 receives a signal from the sensor 5, performs signal processing and analyzes each original image when the granular material passes through the imaging regions of the first camera 2 and the second camera 3, and the granular material Calculate 10 flow rates. The signal processor 6 outputs the calculated flow rate as an output signal. This output signal is transmitted to each device (not shown) in the subsequent stage of the belt conveyor 8 or a line management device.
信号処理器６は、必ずしも筐体７に設置される必要はなく、第１カメラ２、第２カメラ３、センサー５等からの信号を受け取り、この信号を信号処理できる環境であれば任意の場所でも設置しても良い。また、駆動されているベルト９の速度を把握するためには、駆動用モータ（図示せず。）の回転速度等の信号を信号処理器６が受信する。ベルトコンベヤ８は、ベルト９の両側にガイド１１を備える。ガイド１１はベルト９で搬送される粉粒体１０を、ベルト９から搬送途中に落下させないためのものである。 The signal processor 6 does not necessarily have to be installed in the housing 7, and can receive any signal from the first camera 2, the second camera 3, the sensor 5, etc. But it can be installed. In order to grasp the speed of the belt 9 being driven, the signal processor 6 receives a signal such as the rotational speed of a driving motor (not shown). The belt conveyor 8 includes guides 11 on both sides of the belt 9. The guide 11 is for preventing the granular material 10 conveyed by the belt 9 from dropping during the conveyance from the belt 9.
ベルト９で搭載される粉粒体１０の量は、ベルトコンベヤ８の設置現場と、粉粒体１０の種類等のより様々である。鉱山業等においては、ベルト９の上にガイド１１の上辺までに積載することもあれば、ベルト９の上面の真ん中にほんの少しの粉粒体１０を搬送することもある。また、粉粒体１０は、鉱山の採掘現場等では、数センチから数十センチの大きさの石、鉱石であることもあれば、殆ど砂状の粒や、大きな石と砂の混合体であることもある。 The amount of the granular material 10 mounted on the belt 9 varies depending on the installation site of the belt conveyor 8 and the type of the granular material 10. In the mining industry or the like, there are cases where the belt 9 is loaded up to the upper side of the guide 11, and only a few powder particles 10 are conveyed in the middle of the upper surface of the belt 9. In addition, the granular material 10 may be a stone or ore having a size of several centimeters to several tens of centimeters at a mining site or the like, or may be almost a sandy particle or a mixture of large stone and sand. There is also.
そのような状態で、ガイド１１の設置、設置されたガイド１１の高さ等は、現場に依存するものであるが、本例では、図２に図示したような一般的なガイド１１を用いている。本実施の形態においては、第１カメラ２は、ベルトコンベヤ８の上方に設置されて、これによって撮影された原画像を解析して流速、搬送されている粉粒体１０の滑りの影響を求めている。このときの信号処理の流れを図４のフローチャートに示しており、図４を参照しながら説明する。 In such a state, the installation of the guide 11, the height of the installed guide 11 and the like depend on the site, but in this example, a general guide 11 as shown in FIG. 2 is used. Yes. In the present embodiment, the first camera 2 is installed above the belt conveyor 8 and analyzes the original image photographed thereby to determine the flow velocity and the influence of the slip of the granular material 10 being conveyed. ing. The signal processing flow at this time is shown in the flowchart of FIG. 4 and will be described with reference to FIG.
第１カメラ２は、撮影を行い、撮影された原画像は所定のフォーマットに変換して第１カメラ２のメモリに保存されるか、信号処理器６に直接送信される。第１カメラ２のメモリに保存されたデータは、信号処理器６の要求に従って、第１カメラ２から信号処理器６に送信される。第１カメラ２は、連続して動画で撮影を行うことができる。又は、第１カメラ２は、所定時間ごとに、又、信号処理器の要求に従って撮影を行うことができる。 The first camera 2 captures an image, and the captured original image is converted into a predetermined format and stored in the memory of the first camera 2 or directly transmitted to the signal processor 6. Data stored in the memory of the first camera 2 is transmitted from the first camera 2 to the signal processor 6 in accordance with a request from the signal processor 6. The first camera 2 can shoot continuously with moving images. Or the 1st camera 2 can image | photograph every predetermined time and according to the request | requirement of a signal processor.
いずれの場合も、信号処理器６は、１枚の画像毎に信号処理を行うので、動画であっても、その中から１フレームを抽出して信号処理を行う。静止画である場合、連続して撮影された画像は信号処理器６に送信される。そのため、以下、撮影されたフレームと言うと、動画のフレーム、静止画の写真の両方を意味する。まず、信号処理器６は、信号処理が開始されると、信号処理器６は、第１カメラ２から画像データである第１フレームを受信する（ステップ１０、１１）。 In either case, since the signal processor 6 performs signal processing for each image, even for a moving image, one frame is extracted from the image and signal processing is performed. In the case of a still image, continuously captured images are transmitted to the signal processor 6. Therefore, hereinafter, the photographed frame means both a moving image frame and a still picture. First, when signal processing is started, the signal processor 6 receives a first frame as image data from the first camera 2 (steps 10 and 11).
そして、この第１フレームの特徴点を抽出する。特徴点としては、方向の異なる複数のエッジを含むコーナー点を求める。特徴点の抽出は、公知の任意の画像処理技術を用いることが可能である。本例では、勾配法の一種であるLucas-Kanade法（以下、ＬＫ法）を利用してコーナー点を抽出する。このとき、画像中のピクセルの輝度勾配からのエッジを抽出した。信号処理器６は、続けて、第１カメラ２から画像データである第２フレームを受信する（ステップ１３）。そして、信号処理器６は、この第２フレームの特徴点を抽出する。 Then, feature points of the first frame are extracted. As feature points, corner points including a plurality of edges having different directions are obtained. Any known image processing technique can be used to extract the feature points. In this example, corner points are extracted using the Lucas-Kanade method (hereinafter referred to as LK method), which is a kind of gradient method. At this time, the edge from the luminance gradient of the pixel in the image was extracted. Subsequently, the signal processor 6 receives a second frame as image data from the first camera 2 (step 13). Then, the signal processor 6 extracts feature points of the second frame.
第１フレームと第２フレームは同一の場所を異なる時間（以下、時間差という。）、特に経過時間差で撮影した画像である。両画像を比較して、撮影された物体の変化を求めることができる。この時間差は、信号処理器６の信号処理能力、撮像手段の撮影能力等によるが、通常はミリ秒から数秒、場合によって数十秒までの時間差である。この時間差は、ベルトコンベヤ８が設置された現場の特徴によって、自由自在に設定できるものである。 The first frame and the second frame are images obtained by photographing the same place at different times (hereinafter referred to as time differences), in particular, elapsed time differences. By comparing the two images, the change of the photographed object can be obtained. This time difference depends on the signal processing capability of the signal processor 6, the imaging capability of the imaging means, and the like, but is usually a time difference from milliseconds to several seconds, and in some cases, tens of seconds. This time difference can be freely set according to the characteristics of the site where the belt conveyor 8 is installed.
信号処理器６は、第１フレームの特徴点と第２フレームの特徴点をオプティカルフロー解析し、粉粒体１０の流速と、その滑りの影響を求める（ステップ１５、１６）。滑りの影響は、粉粒体１０の流量を求める上で、重要であり、ベルト９から粉粒体１０が落下し始めるときに、後述する断面積の計算と合わせて利用される。オプティカルフロー解析は、第１フレームと第２フレームの中で物体の動きをベクトルで表すものである。オプティカルフロー解析は、ブロックマッチング法、勾配法等の公知の技術を用いる。 The signal processor 6 performs an optical flow analysis on the feature point of the first frame and the feature point of the second frame, and obtains the flow velocity of the granular material 10 and the influence of the slip (steps 15 and 16). The influence of slipping is important in determining the flow rate of the powder 10, and is used in conjunction with the calculation of the cross-sectional area described later when the powder 10 starts to fall from the belt 9. The optical flow analysis represents the motion of an object as a vector in the first frame and the second frame. The optical flow analysis uses a known technique such as a block matching method or a gradient method.
ブロックマッチング法とは、フレームの中の特定のブロックを次のフレーム中に探索して、差分を評価する手法である。勾配法は、物体上の点の明るさを追跡し、画像から対象の動きのパラメータを時空間微分から推定する方法である。本実施の形態では、勾配法の例として、ＬＫ法が利用された。本発明はオプティカルフロー解析自体の発明では何での、詳細な説明は省略する。 The block matching method is a method of searching for a specific block in a frame in the next frame and evaluating a difference. The gradient method is a method of tracking the brightness of a point on an object and estimating a motion parameter of a target from an image from a spatiotemporal derivative. In the present embodiment, the LK method is used as an example of the gradient method. Since the present invention is an optical flow analysis itself, detailed description thereof is omitted.
本実施の形態においては、第２カメラ３は、ベルトコンベヤ８の上方前方に設置されて、これによって撮影された原画像を解析して搬送されている粉粒体の断面積を求めている。このときの信号処理の流れを図５のフローチャートに示しており、図５を参照しながら説明する。まず、信号処理器６は、信号処理が開始されると、信号処理器６は、第２カメラ３で撮影した原画像中で解析対象とする範囲を指定する（ステップ２０、２１）。 In the present embodiment, the second camera 3 is installed in front of the belt conveyor 8 and analyzes the original image photographed thereby to obtain the cross-sectional area of the granular material being conveyed. The flow of signal processing at this time is shown in the flowchart of FIG. 5, and will be described with reference to FIG. First, when signal processing is started, the signal processor 6 designates a range to be analyzed in the original image taken by the second camera 3 (steps 20 and 21).
第２カメラ３は撮影するとき、ベルト９上を流れる粉粒体だけではなく、ベルト９の両側に設置したガイド１１も含めた広い範囲を撮影する。場合によっては、第２カメラ３からみるとガイド１１の外側に見える床も第２カメラ３によって撮影される。そのため、ベルト９の両側又はガイド１１を目安にして、原画像の中で解析対象とする区域を設定する。通常、第２カメラ３が筐体７に固定され、撮影中に動かないため、一回設定すれば変更することが殆どない。 When shooting, the second camera 3 shoots a wide range including not only the powder particles flowing on the belt 9 but also the guides 11 installed on both sides of the belt 9. In some cases, the second camera 3 captures a floor that is visible outside the guide 11 when viewed from the second camera 3. Therefore, an area to be analyzed is set in the original image using the both sides of the belt 9 or the guide 11 as a guide. Usually, since the second camera 3 is fixed to the housing 7 and does not move during photographing, it is hardly changed once set.
しかし、ベルト９上の粉粒体１０等の積載量が多く、ガイド１１のより高くなる可能性がある。この場合は、現画像を認識し、解析対象の範囲を再設定する。第２カメラ３は、撮影を行い、撮影された原画像は所定のフォーマットに変換されて第２カメラ３のメモリに保存されるか、信号処理器６に直接送信される。第２カメラ３のメモリに保存されたデータは、信号処理器６の要求に従って、第２カメラ３から信号処理器６に送信される。第２カメラ３は、連続して動画で撮影を行うことができる。 However, there is a possibility that the loading amount of the granular material 10 or the like on the belt 9 is large and the guide 11 is higher. In this case, the current image is recognized and the analysis target range is reset. The second camera 3 captures an image, and the captured original image is converted into a predetermined format and stored in the memory of the second camera 3 or directly transmitted to the signal processor 6. Data stored in the memory of the second camera 3 is transmitted from the second camera 3 to the signal processor 6 in accordance with a request from the signal processor 6. The second camera 3 can shoot continuously with moving images.
又は、第２カメラ３は、所定時間ごとに、又、信号処理器の要求に従って撮影を行うことができる。いずれの場合も、信号処理器６は、１枚の画像毎に信号処理を行うので、動画であってその中から１フレームを抽出して信号処理を行う。静止画である場合、連続して撮影された画像は信号処理器６に送信される。このように、第２カメラ３で撮影した原画像が信号処理器６に送信され、信号処理器６は、原画像を受信し、フレームとして信号処理を開始する（ステップ２２）。 Or the 2nd camera 3 can image | photograph according to the request | requirement of a signal processor for every predetermined time. In any case, since the signal processor 6 performs signal processing for each image, it extracts a frame from the moving image and performs signal processing. In the case of a still image, continuously captured images are transmitted to the signal processor 6. In this way, the original image captured by the second camera 3 is transmitted to the signal processor 6, and the signal processor 6 receives the original image and starts signal processing as a frame (step 22).
ここで、信号処理しているフレームを処理フレームと言い、この処理フレームの直前に信号処理したフレームを前回処理フレームと言う。信号処理器６は、前回処理フレームの画像と、処理フレームの画像を信号処理し、両フレームの差分を取得し、この差分を差分画像として生成する（ステップ２３）。差分画像を生成するとき、両フレーム間の輝度差分を取得し、この輝度差分が特定の閾値以上であれば白ピクセルとして変換する。しかし、両フレーム間の差分を、二値化しているので、生成ピクセルは黒でも良いが、本例では、白ピクセルにしている。 Here, a signal-processed frame is referred to as a processing frame, and a frame subjected to signal processing immediately before this processing frame is referred to as a previous processing frame. The signal processor 6 performs signal processing on the image of the previous processing frame and the image of the processing frame, acquires the difference between the two frames, and generates this difference as a difference image (step 23). When generating a difference image, a luminance difference between both frames is acquired, and if the luminance difference is equal to or greater than a specific threshold, it is converted as a white pixel. However, since the difference between both frames is binarized, the generated pixel may be black, but in this example, it is a white pixel.
そして、差分画像の中のノイズを除去するノイズ除去処理を行う（ステップ２４）。ノイズ除去処理は、モルフォロジー演算を利用する。モルフォロジー演算は、膨張処理と収縮処理を組み合わせて２値化画像又はグレースケール画像から画像のノイズ除去を行う信号処理手法である。そして、この差分画像中の白ピクセルの数を数える（ステップ２５）。白ピクセルの数から、断面積の近似値を求める（ステップ２７）。そして、断面積の近似値である計算結果を出力（ステップ２８）。 And the noise removal process which removes the noise in a difference image is performed (step 24). The noise removal process uses a morphological operation. The morphological operation is a signal processing technique for removing image noise from a binarized image or a grayscale image by combining expansion processing and contraction processing. Then, the number of white pixels in the difference image is counted (step 25). An approximate value of the cross-sectional area is obtained from the number of white pixels (step 27). And the calculation result which is an approximate value of a cross-sectional area is output (step 28).
図６は、信号処理手段６で粉粒体１０の密度と隙間を推定するときの信号処理の流れを示すフローチャートであり、詳細はこのフローチャートを参照しながら説明する。まず、信号処理手段６は、第２カメラ３から原画像を取得する（ステップ３０，３１）。この原画像は、通常、カラー写真である。信号処理手段６は、原画像に対してスムージング処理と二値化処理を行う（ステップ３２、３３）。 FIG. 6 is a flowchart showing the flow of signal processing when the signal processing means 6 estimates the density and gap of the granular material 10, and the details will be described with reference to this flowchart. First, the signal processing means 6 acquires an original image from the second camera 3 (steps 30 and 31). This original image is usually a color photograph. The signal processing means 6 performs smoothing processing and binarization processing on the original image (steps 32 and 33).
スムージング処理（平滑化フィルタ）は、写真のスペクトルの形状をより滑らかにする処理で、本例では、取得した原画像のエッジ成分を残したぼかし処理になる。言い換えると、スムージング処理で、原画像からノイズをとりつつ、輪郭を保持する。ノイズが取れた原画像は、二値化処理を行う。この二値化処理は、原画像のカラー写真の中で、特定の色認識条件（光の特定の周波数帯域）で行われる。通常は、１つの色条件で行われる。二値化処理後、粒度分布計算処理を行う。 The smoothing process (smoothing filter) is a process for smoothing the shape of the spectrum of the photograph. In this example, the smoothing process is a blurring process that leaves the edge component of the acquired original image. In other words, in the smoothing process, the contour is held while removing noise from the original image. The original image from which noise is removed is subjected to binarization processing. This binarization processing is performed under specific color recognition conditions (a specific frequency band of light) in the color photograph of the original image. Usually, it is performed under one color condition. After binarization processing, particle size distribution calculation processing is performed.
粒度分布計算処理は二値化された原画像の中で、白色のピクセルを数える。連続する白ピクセルは１粒を示すものであり、これを計算することで、粒度分布計算処理で粉粒体の粒度分布ができる。図９に粒度分布を例示しているが、この粒度分布の右側から搬送手段、破砕機、粉粒体を識別する（ステップ３５）。この粒度分布のグラフの右側は、識別された物体の粒径が大きいものであるので、搬送手段、破砕機等が基本的に連続して見え、信号処理で認識すると粒径の大きいものになる。 In the particle size distribution calculation process, white pixels are counted in the binarized original image. A continuous white pixel indicates one grain, and by calculating this, the particle size distribution of the granular material can be obtained by the particle size distribution calculation process. Although the particle size distribution is illustrated in FIG. 9, the conveying means, the crusher, and the granular material are identified from the right side of the particle size distribution (step 35). On the right side of the particle size distribution graph, the particle size of the identified object is large, so the conveying means, the crusher, etc. can be seen basically continuously, and when recognized by signal processing, the particle size is large. .
そのため、粒径が所定値より大きい物体を搬送手段、破砕機等と認識し、残りは、粉粒体と認識する。二値化処理では、第２カメラ３で撮影したカラー画像を二値化した後、この画像の輝度値についても行う。二値化処理によって、粉粒体のエッジに相当する部分を黒ピクセルに変換する。本例では、黒にしているが白色に変換することも可能である。 Therefore, an object having a particle size larger than a predetermined value is recognized as a conveying unit, a crusher, and the like, and the rest are recognized as powder particles. In the binarization process, the color image captured by the second camera 3 is binarized, and the luminance value of this image is also performed. By the binarization process, the portion corresponding to the edge of the powder is converted to black pixels. In this example, it is black, but it is also possible to convert it to white.
第２カメラ３で撮影する搬送面に対するほぼ垂直な方向から撮影されており、二値化画像自体は、ほぼ搬送面と平面の画像になる。このように二値化された二値化画像は、写真の横方向（ｘ軸方向）、言い換えると搬送方向と直角する方向で走査して連続する白領域の長さの分布を取得する。この分布と、断面積の情報（積み重なりがある場合、連続領域の見え方もかわるため）があれば流れているものの推定ができる。 The image is taken from a direction substantially perpendicular to the conveyance surface photographed by the second camera 3, and the binarized image itself is substantially an image of the conveyance surface and a plane. The binarized image binarized in this way is scanned in the horizontal direction (x-axis direction) of the photograph, in other words, in the direction perpendicular to the transport direction, and acquires a length distribution of continuous white areas. With this distribution and cross-sectional area information (if there is a stack, the appearance of the continuous region also changes), it is possible to estimate what is flowing.
その後、推定された搬送手段、破砕機、粉粒体と粒度分布から、粉粒体の密度と隙間を推定する（ステップ３６）。上述の図４〜５に図示したフローチャートの通り粉粒体の滑りの影響、断面積、密度、隙間の影響が求められる。これによる粉粒体の流量を次の式１の通り求める。
上述の通り、粉粒体１０の流量は、２台の撮像装置で粉粒体１０を撮影し、信号処理して求めている。２台の撮像装置は、同期しなくとも信号処理し、粉粒体の流量がリアルタイムで行うことができる。しかし、粉粒体１０の流量を瞬時に正確に求める場合は、第１カメラ２と第２カメラ３の２台の撮像装置で撮影するとき、同期をとることができる。例えば、第１カメラ２と第２カメラ３で撮影された原画像それぞれにタイムスタンプを付与し、同じタイムスタンプを持つ原画像から流速、断面積等を求め、これらの値から流量を求める。 As described above, the flow rate of the granular material 10 is obtained by photographing the granular material 10 with two imaging devices and performing signal processing. The two imaging devices can perform signal processing without synchronization, and the flow rate of the powder particles can be performed in real time. However, when the flow rate of the granular material 10 is obtained instantaneously and accurately, it is possible to synchronize when photographing with the two imaging devices of the first camera 2 and the second camera 3. For example, a time stamp is given to each of the original images taken by the first camera 2 and the second camera 3, the flow velocity, the cross-sectional area, etc. are obtained from the original images having the same time stamp, and the flow rate is obtained from these values.
上述の二値化処理は１つの色認識条件で行っているが、複数の色認識条件で二値化処理し、それぞれについて粒度分布を求めることができる。言い換えると、二値化処理は通常は赤色、緑色、青色のいずれかの１つの色認識条件で行われる。そのため、赤色、緑色、青色の色条件それぞれについて、原画像を二値化処理して二値化画像を生成し、これらの二値化画像それぞれを信号処理し、それぞれについて粒度分布を求める。これらの粒度分布は、統計処理することで、正確な粒度分布を求めることができる。 Although the above binarization process is performed under one color recognition condition, the binarization process can be performed under a plurality of color recognition conditions, and the particle size distribution can be obtained for each. In other words, the binarization process is normally performed under one color recognition condition of red, green, or blue. Therefore, for each of the red, green, and blue color conditions, the original image is binarized to generate a binarized image, each of the binarized images is subjected to signal processing, and the particle size distribution is obtained for each. These particle size distributions can be statistically processed to obtain an accurate particle size distribution.
信号処理器６は、上述の信号処理をするものであれば任意の計算機、電子装置を演算手段として利用することができる。汎用の電子計算機を信号処理器６として利用することができる。このように、二値化処理は汎用の赤色、緑色、青色の色認識条件で行うことができるが、汎用の色識別情報と異なるが、分流体１０自体の特徴に合わせた周波数帯域（色条件）で行うことができる。例えば、粉粒体１０が黄色の砂の場合は、二値化処理が黄色ではあるが砂に近い２つの黄色で行うことができる。 As the signal processor 6, any computer or electronic device that can perform the above-described signal processing can be used as an arithmetic means. A general-purpose electronic computer can be used as the signal processor 6. As described above, the binarization process can be performed under general-purpose red, green, and blue color recognition conditions, but is different from general-purpose color identification information, but the frequency band (color condition according to the characteristics of the separation fluid 10 itself). ). For example, when the granular material 10 is yellow sand, the binarization process can be performed in two yellow colors that are close to sand although yellow.
また、搬送される粉粒体の色に合わせて二値化に用いる色認識（ＲＧＢチャネル）の重みを変更することで、粉粒体の流量計測の精度を向上させることができる。信号処理器６は、センサー５からのデータを受信して解析し、ベルト９上に積載された粉粒体１０の高さを大まかに把握する。粉粒体１０の高さがガイド１１より高くなり、撮像手段で撮影するときガイド１１の上辺が粉粒体に隠れるような情況になる場合、撮像手段で撮影した原画像の解析対象範囲を変更する必要がある。 Further, by changing the weight of the color recognition (RGB channel) used for binarization according to the color of the conveyed granular material, the accuracy of the flow rate measurement of the granular material can be improved. The signal processor 6 receives and analyzes data from the sensor 5, and roughly grasps the height of the granular material 10 loaded on the belt 9. When the height of the powder 10 is higher than that of the guide 11 and the upper side of the guide 11 is hidden by the powder when shooting with the imaging means, the analysis target range of the original image shot with the imaging means is changed. There is a need to.
そのような場合は、信号処理器６は解析対象範囲を再度設定する必要がある。例えば、図５のフローチャートのステップ２１で行われる解析対象の範囲を再設定する。粉粒体１０の高さがガイド１１より低くなった場合は、設定を元に戻す。図７〜９は、本発明の粉粒体計測装置１を利用して試験した結果を示す図である。図７は、第１カメラ２で撮影した写真を、オプティカルフロー解析によって解析した結果を示す写真である。図７の中で、矢印で粉粒体が移動する方向を示している。 In such a case, the signal processor 6 needs to set the analysis target range again. For example, the range of the analysis target performed in step 21 of the flowchart of FIG. 5 is reset. When the height of the granular material 10 becomes lower than the guide 11, the setting is restored. 7-9 is a figure which shows the result tested using the granular material measuring device 1 of this invention. FIG. 7 is a photograph showing a result of analyzing a photograph taken by the first camera 2 by optical flow analysis. In FIG. 7, the direction in which the granular material moves is indicated by an arrow.
図８は、第２カメラ３で撮影した写真を二値化した画像である。図８の画像の中で、白色で粉粒体を示し、黒色は粉粒体のエッジ、粉粒体間の隙間、粉粒体の影等である。図９は、本発明の粉粒体計測装置１を利用して得た粉粒体の粒度分布である。図９の横軸は、粉粒体の粒径を示し、縦軸は粉粒体の分布を示している。 FIG. 8 is an image obtained by binarizing a photograph taken by the second camera 3. In the image of FIG. 8, white powder is shown, and black is an edge of the powder, a gap between the powder, a shadow of the powder, and the like. FIG. 9 is a particle size distribution of the powder obtained using the powder measurement apparatus 1 of the present invention. The horizontal axis in FIG. 9 indicates the particle size of the powder and the vertical axis indicates the distribution of the powder.
本発明は、鉱山業、食品加工業等の粉粒体を利用する分野に利用するとよい。 The present invention may be used in fields that utilize powder and granular materials such as mining and food processing.
１…粉粒体計測装置
２…第１カメラ
３…第２カメラ
４…照明器
５…センサー
６…信号処理器
７…筐体
８…ベルトコンベヤ
９…ベルト
１０…粉粒体
１１…（ベルトコンベヤの）ガイド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Granule measurement apparatus 2 ... 1st camera 3 ... 2nd camera 4 ... Illuminator 5 ... Sensor 6 ... Signal processor 7 ... Housing 8 ... Belt conveyor 9 ... Belt 10 ... Powder granule 11 ... (Belt conveyor Guide)
Claims (10)
前記粒度分布計算処理で、前記粒度分布から前記搬送手段と前記粉粒体を推定し、前記粉粒体の密度及び隙間を推定し、
前記撮像手段で撮影した時間差のある２つの前記原画像を信号処理し、前記原画像それぞれの特徴点を抽出し、前記特徴点をオプティカルフロー処理で解析して、前記粉粒体の滑りの影響を求め、
前記２つの前記原画像の差分を取得し、前記差分画像中の白ピクセルの数を数えて、前記粉粒体の断面積として近似し、
前記密度、前記隙間、前記搬送手段の搬送速度、前記滑りの影響及び前記断面積を用いて、前記粉粒体の前記流量を求める
ことを特徴とする粉粒体の流量計測方法。 The granular material being conveyed by the conveying means is photographed by the imaging means, the original image photographed by the imaging means is analyzed by the analyzing means, and the smoothing process and the binarization process are performed. By estimating and analyzing the granular material, the particle size distribution of the granular material is obtained by a particle size distribution calculation process, and the flow rate of the granular material is measured using the particle size distribution,
In the particle size distribution calculation process, the conveying means and the granular material are estimated from the particle size distribution, and the density and gap of the granular material are estimated,
The signal processing is performed on the two original images with a time difference photographed by the imaging means, the feature points of each of the original images are extracted, the feature points are analyzed by an optical flow process, and the influence of slipping of the granular material is detected. Seeking
Obtaining the difference between the two original images, counting the number of white pixels in the difference image, and approximating the cross-sectional area of the granular material;
The flow rate measurement method for the granular material, wherein the flow rate of the granular material is obtained using the density, the gap, the conveying speed of the conveying means, the influence of the slip, and the cross-sectional area.
前記原画像は異なる２以上の色認識条件で二値化処理をし、前記色認識条件毎に前記流量を求め、その結果を統計処理して最終的に前記粉粒体の前記流量を求める ことを特徴とする粉粒体の流量計測方法。 In the flow rate measuring method of the granular material according to claim 1,
The original image is binarized under two or more different color recognition conditions, the flow rate is obtained for each color recognition condition, the result is statistically processed, and finally the flow rate of the granular material is obtained. A method for measuring the flow rate of a granular material.
前記撮像手段は、前記搬送手段の搬送面に対して垂直角度で撮影する第１撮像手段と、前記搬送面の端に対して、斜めの角度で前記粉粒体を撮影する第２撮像手段とからなり、
前記第１撮像手段で撮影した前記原画像を信号処理して前記滑りの影響を求め、
前記第２撮像手段で撮影した前記原画像を信号処理して、前記断面積、前記密度、及び前記隙間を求める
ことを特徴とする粉粒体の流量計測方法。 In the flow rate measuring method of the granular material according to claim 1 or 2,
The imaging unit includes a first imaging unit that captures an image at a vertical angle with respect to a transport surface of the transport unit, and a second image capturing unit that captures the granular material at an oblique angle with respect to an end of the transport surface. Consists of
Signal processing is performed on the original image captured by the first imaging unit to determine the influence of the slip,
A method for measuring a flow rate of a granular material, wherein the original image captured by the second imaging unit is subjected to signal processing to determine the cross-sectional area, the density, and the gap.
前記粉粒体は、石、採掘原石、砂利、砕石、砕砂、及び砂の群から選択される１以上の種類の物体である
ことを特徴とする粉粒体の流量計測方法。 In the flow rate measuring method of the granular material according to claim 1 or 2,
The said granular material is an object of 1 or more types selected from the group of a stone, a mining raw stone, gravel, a crushed stone, a crushed sand, and sand. The flow volume measuring method of the granular material characterized by the above-mentioned.
前記粒度分布計算処理で、前記粒度分布から前記搬送手段と前記粉粒体を推定するとき、前記二値化画像の中の連続領域の大きさを求めて、これを前記搬送手段と前記粉粒体と推定する
ことを特徴とする粉粒体の流量計測方法。 In the flow rate measuring method of the granular material according to claim 1,
In the particle size distribution calculation process, when the conveying means and the granular material are estimated from the particle size distribution, a size of a continuous region in the binarized image is obtained, and this is determined as the conveying means and the granular material. A method for measuring the flow rate of a granular material, characterized in that it is estimated as a body.
前記オプティカルフロー処理はＬＫ法を利用する
ことを特徴とする粉粒体の流量計測方法。 In the flow rate measuring method of the granular material according to claim 1,
The optical flow treatment uses an LK method. A method for measuring a flow rate of a granular material.
前記粒度分布計算処理で、前記粒度分布から前記搬送手段と前記粉粒体を推定し、前記粉粒体の密度及び隙間を推定するステップと、
前記撮像手段で撮影した時間差のある２つの前記原画像を信号処理し、前記原画像それぞれの特徴点を抽出し、前記特徴点をオプティカルフロー処理で解析して、前記粉粒体の滑りの影響を求めるステップと、
前記２つの前記原画像の差分を取得し、前記差分画像中の白ピクセルの数を数えて、前記粉粒体の断面積として近似するステップと、
前記密度、前記隙間、前記搬送手段の搬送速度、前記滑りの影響及び前記断面積を用いて、前記粉粒体の前記流量を求めるステップと
を前記演算手段に実行させるためのプログラムを備えたことを特徴とする粉粒体の流量計測システムのプログラム。 The granular material being conveyed by the conveying means is photographed by the imaging means, the original image photographed by the imaging means is analyzed by the analyzing means, and the smoothing process and the binarization process are performed. By calculating and estimating the granular material, the particle size distribution of the granular material is obtained by a particle size distribution calculation process, and the granular material is provided with calculation means for measuring the flow rate of the granular material using the particle size distribution In the body flow measurement system,
In the particle size distribution calculation process, estimating the conveying means and the granular material from the particle size distribution, estimating the density and gap of the granular material,
The signal processing is performed on the two original images with a time difference photographed by the imaging means, the feature points of each of the original images are extracted, the feature points are analyzed by an optical flow process, and the influence of slipping of the granular material is detected. A step of seeking
Obtaining the difference between the two original images, counting the number of white pixels in the difference image, and approximating as a cross-sectional area of the powder,
A program for causing the computing means to execute the step of obtaining the flow rate of the granular material using the density, the gap, the conveying speed of the conveying means, the influence of the slip, and the cross-sectional area. A program for measuring the flow rate of granular materials.
前記原画像を異なる２以上の色認識条件で二値化処理する二値化ステップと、
前記二値化ステップの結果を用いて前記色認識条件毎に前記流量を求める流量計算ステップと、
前記流量計算ステップの結果を統計処理して最終的に前記粉粒体の前記流量を求めるステップと
を前記演算手段に実行させるためのプログラムを備えたことを特徴とする粉粒体の流量計測システムのプログラム。 In the program of the granular material flow measurement system according to claim 7,
A binarization step of binarizing the original image under two or more different color recognition conditions;
A flow rate calculating step for obtaining the flow rate for each color recognition condition using a result of the binarization step;
A flow rate measuring system for a granular material, comprising: a program for statistically processing a result of the flow rate calculating step and finally obtaining the flow rate of the granular material by the computing means. Program.
前記撮像手段は、前記搬送手段の搬送面に対して垂直角度で撮影する第１撮像手段と、前記搬送面の端に対して、斜めの角度で前記粉粒体を撮影する第２撮像手段とからなり、
前記滑りの影響は、前記第１撮像手段で撮影した前記原画像を信号処理して求められ、
前記断面積、前記密度、及び前記隙間は、前記第２撮像手段で撮影した前記原画像を信号処理して求められる
ことを特徴とする粉粒体の流量計測システムのプログラム。 In the program for the flow rate measurement system for granular material according to claim 7 or 8,
The imaging unit includes a first imaging unit that captures an image at a vertical angle with respect to a transport surface of the transport unit, and a second image capturing unit that captures the granular material at an oblique angle with respect to an end of the transport surface. Consists of
The effect of the slip is obtained by performing signal processing on the original image captured by the first imaging unit,
The cross-sectional area, the density, and the gap are obtained by performing signal processing on the original image captured by the second imaging unit.
前記粒度分布計算処理で、前記粒度分布から前記搬送手段と前記粉粒体を推定するとき、前記二値化画像の中の連続領域の大きさを求めるステップと、これを前記搬送手段と前記粉粒体と推定するステップを前記演算手段に実行させるためのプログラムを備えたことを特徴とする粉粒体の流量計測システムのプログラム。 In the program for the flow rate measurement system for granular material according to claim 7 or 8,
In the particle size distribution calculation process, when estimating the conveying means and the granular material from the particle size distribution, obtaining a size of a continuous area in the binarized image; A program for measuring a flow rate of a granular material, comprising a program for causing the computing means to execute a step of estimating the granular material.
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