JP2000180261A - ワークの材質識別方法およびその装置 - Google Patents
ワークの材質識別方法およびその装置Info
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- JP2000180261A JP2000180261A JP10361394A JP36139498A JP2000180261A JP 2000180261 A JP2000180261 A JP 2000180261A JP 10361394 A JP10361394 A JP 10361394A JP 36139498 A JP36139498 A JP 36139498A JP 2000180261 A JP2000180261 A JP 2000180261A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 材質の識別性能を高めることができるワーク
の材質識別方法およびその装置の提供。 【解決手段】 未知材質のワーク２に赤外光を照射し、
その反射光若しくは透過光を分光してワーク２の吸収ス
ペクトルを検出ヘッドＢにて測定し、プロセッサＣに
て、未知と既知の両材質の吸収スペクトルについて、差
分スペクトルを求め、差分スペクトルの平均と標準偏差
とを求め、波長毎に差分スペクトルの平均からの偏差を
標準偏差で除算して正規化差分スペクトルを求め、正規
化差分スペクトルの積和平均をとることで相関係数を求
め、しきい値とを比較し、相関係数がしきい値を上回る
場合、同一材質、しきい値以下の場合、異なる材質であ
ると判定する。
の材質識別方法およびその装置の提供。 【解決手段】 未知材質のワーク２に赤外光を照射し、
その反射光若しくは透過光を分光してワーク２の吸収ス
ペクトルを検出ヘッドＢにて測定し、プロセッサＣに
て、未知と既知の両材質の吸収スペクトルについて、差
分スペクトルを求め、差分スペクトルの平均と標準偏差
とを求め、波長毎に差分スペクトルの平均からの偏差を
標準偏差で除算して正規化差分スペクトルを求め、正規
化差分スペクトルの積和平均をとることで相関係数を求
め、しきい値とを比較し、相関係数がしきい値を上回る
場合、同一材質、しきい値以下の場合、異なる材質であ
ると判定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、一般廃棄
物あるいは産業廃棄物として排出される廃棄プラスチッ
クを再利用あるいは焼却処理するため、特定のプラスチ
ックを分別・回収する装置等に有効に適用されるプラス
チックワーク等のワークの材質識別方法およびその装置
に関し、特に、ワークが持つ光の吸収スペクトルを利用
して材質を識別する手法の改良技術に関する。
物あるいは産業廃棄物として排出される廃棄プラスチッ
クを再利用あるいは焼却処理するため、特定のプラスチ
ックを分別・回収する装置等に有効に適用されるプラス
チックワーク等のワークの材質識別方法およびその装置
に関し、特に、ワークが持つ光の吸収スペクトルを利用
して材質を識別する手法の改良技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】清涼飲料水等のプラスチック製ボトルや
食品、洗剤等のプラスチック製容器、包装袋等の各種プ
ラスチック製品等を再有効利用（リサイクル）あるいは
焼却処理しようとする場合、これらの材質を識別して、
材質毎に分別することが重要である。
食品、洗剤等のプラスチック製容器、包装袋等の各種プ
ラスチック製品等を再有効利用（リサイクル）あるいは
焼却処理しようとする場合、これらの材質を識別して、
材質毎に分別することが重要である。
【０００３】従来、特定のプラスチックを分別・回収す
る装置に適用されるプラスチックワークの材質を識別す
る装置に採用されている最も一般的な手法の１つとし
て、赤外光をワークに照射して、その反射光あるいは透
過光から吸収スペクトルを計測し、予め登録してある複
数のマスターデータ（材質が判明している吸収スペクト
ルデータ）との比較処理を行うことによって、材質を同
定する手法が種々知られている（特開平６−８９７６８
号公報および特開平６−２１０６３２号公報参照）。
る装置に適用されるプラスチックワークの材質を識別す
る装置に採用されている最も一般的な手法の１つとし
て、赤外光をワークに照射して、その反射光あるいは透
過光から吸収スペクトルを計測し、予め登録してある複
数のマスターデータ（材質が判明している吸収スペクト
ルデータ）との比較処理を行うことによって、材質を同
定する手法が種々知られている（特開平６−８９７６８
号公報および特開平６−２１０６３２号公報参照）。
【０００４】かかる手法の多くは、スペクトルの吸収ピ
ーク波長に着目し、吸収ピーク波長の類似性の高いもの
をマスターデータから選択して材質の同定を行ってい
る。
ーク波長に着目し、吸収ピーク波長の類似性の高いもの
をマスターデータから選択して材質の同定を行ってい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の手
法においては、登録されている複数のマスターデータの
吸収ピーク波長が互いに全く異なる場合、その中から対
象ワークの吸収ピーク波長と同じピーク波長を持つもの
を選択するのは容易である。
法においては、登録されている複数のマスターデータの
吸収ピーク波長が互いに全く異なる場合、その中から対
象ワークの吸収ピーク波長と同じピーク波長を持つもの
を選択するのは容易である。
【０００６】しかしながら、多種類の材質のプラスチッ
クが登録され、吸収ピーク波長が極めて似ているものが
混在していると、その中から対象ワークの吸収ピーク波
長と同じピーク波長を持つものを選択するのが難しく、
一種類のプラスチックに同定するのは甚だ困難であり、
材質の識別性能に劣るという問題点があった。
クが登録され、吸収ピーク波長が極めて似ているものが
混在していると、その中から対象ワークの吸収ピーク波
長と同じピーク波長を持つものを選択するのが難しく、
一種類のプラスチックに同定するのは甚だ困難であり、
材質の識別性能に劣るという問題点があった。
【０００７】本発明は、以上のような従来の課題を解決
するためなされたものであり、吸収ピーク波長だけでな
く、吸収ピーク波長以外のスペクトル領域に含まれる比
較的緩やかな吸収帯の差異を材質の差別化を行う上での
要素として取り上げる手法とすることにより、吸収ピー
ク波長が酷似している異なる材質の差別化を容易にし
て、材質の識別性能を高めることができるワークの材質
識別方法およびその装置を提供することを目的とする。
するためなされたものであり、吸収ピーク波長だけでな
く、吸収ピーク波長以外のスペクトル領域に含まれる比
較的緩やかな吸収帯の差異を材質の差別化を行う上での
要素として取り上げる手法とすることにより、吸収ピー
ク波長が酷似している異なる材質の差別化を容易にし
て、材質の識別性能を高めることができるワークの材質
識別方法およびその装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１に係る発明のワークの材質識別方法は、未
知材質のワークに赤外光を照射し、ワークからの反射光
若しくは透過光を分光して前記ワークの吸収スペクトル
を測定し、測定した未知材質の吸収スペクトルおよび予
め測定して記憶してある既知材質の吸収スペクトルの両
方について、差分スペクトルを求めると共に、この差分
スペクトルの平均と標準偏差とをそれぞれ求め、波長毎
に前記差分スペクトルの平均からの偏差を標準偏差で除
算して正規化して、正規化差分スペクトルを求め、未知
材質および既知材質両方の正規化差分スペクトルの積和
平均をとることで相関係数を求め、該相関係数と予め設
定されたしきい値とを比較し、相関係数がしきい値を上
回る場合は、両者を同一材質であると判定し、相関係数
がしきい値以下の場合は、両者を異なる材質であると判
定することを特徴とする。
め、請求項１に係る発明のワークの材質識別方法は、未
知材質のワークに赤外光を照射し、ワークからの反射光
若しくは透過光を分光して前記ワークの吸収スペクトル
を測定し、測定した未知材質の吸収スペクトルおよび予
め測定して記憶してある既知材質の吸収スペクトルの両
方について、差分スペクトルを求めると共に、この差分
スペクトルの平均と標準偏差とをそれぞれ求め、波長毎
に前記差分スペクトルの平均からの偏差を標準偏差で除
算して正規化して、正規化差分スペクトルを求め、未知
材質および既知材質両方の正規化差分スペクトルの積和
平均をとることで相関係数を求め、該相関係数と予め設
定されたしきい値とを比較し、相関係数がしきい値を上
回る場合は、両者を同一材質であると判定し、相関係数
がしきい値以下の場合は、両者を異なる材質であると判
定することを特徴とする。
【０００９】請求項２に係る発明は、前記既知材質の正
規化差分スペクトルは、比較用のマスタデータとして予
め登録されていることを特徴とする。
規化差分スペクトルは、比較用のマスタデータとして予
め登録されていることを特徴とする。
【００１０】請求項３に係る発明は、前記材質識別を行
うワークは、プラスチックワークであることを特徴とす
る。請求項４に係る発明のワークの材質識別装置は、ワ
ークに赤外光を照射する光源と、前記ワークからの反射
光または透過光が入光される分光器と、該分光器により
分光された光が受光される受光器と、を含んで構成され
る検出ヘッドと、前記受光器から出力される光の強度信
号に基づいて、ワークの吸収スペクトルを測定する手段
と、測定した未知材質の吸収スペクトルおよび予め測定
して記憶してある既知材質の吸収スペクトルの両方につ
いて、差分スペクトルを求める手段と、この差分スペク
トルの平均を求める手段と、差分スペクトルの標準偏差
を求める手段と、波長毎に前記差分スペクトルの平均か
らの偏差を標準偏差で除算して正規化して、正規化差分
スペクトルを求める手段と、未知材質および既知材質両
方の正規化差分スペクトルの積和平均をとることで相関
係数を求める手段と、該相関係数と予め設定されたしき
い値とを比較し、相関係数がしきい値を上回る場合は、
両者を同一材質であると判定し、相関係数がしきい値以
下の場合は、両者を異なる材質であると判定する手段
と、を含んで構成されるプロセッサと、を含んで構成さ
れることを特徴とする。
うワークは、プラスチックワークであることを特徴とす
る。請求項４に係る発明のワークの材質識別装置は、ワ
ークに赤外光を照射する光源と、前記ワークからの反射
光または透過光が入光される分光器と、該分光器により
分光された光が受光される受光器と、を含んで構成され
る検出ヘッドと、前記受光器から出力される光の強度信
号に基づいて、ワークの吸収スペクトルを測定する手段
と、測定した未知材質の吸収スペクトルおよび予め測定
して記憶してある既知材質の吸収スペクトルの両方につ
いて、差分スペクトルを求める手段と、この差分スペク
トルの平均を求める手段と、差分スペクトルの標準偏差
を求める手段と、波長毎に前記差分スペクトルの平均か
らの偏差を標準偏差で除算して正規化して、正規化差分
スペクトルを求める手段と、未知材質および既知材質両
方の正規化差分スペクトルの積和平均をとることで相関
係数を求める手段と、該相関係数と予め設定されたしき
い値とを比較し、相関係数がしきい値を上回る場合は、
両者を同一材質であると判定し、相関係数がしきい値以
下の場合は、両者を異なる材質であると判定する手段
と、を含んで構成されるプロセッサと、を含んで構成さ
れることを特徴とする。
【００１１】請求項５に係る発明は、前記プロセッサ
は、既知材質の正規化差分スペクトルを、比較用のマス
タデータとして予め登録する記憶手段を含んで構成され
ることを特徴とする。
は、既知材質の正規化差分スペクトルを、比較用のマス
タデータとして予め登録する記憶手段を含んで構成され
ることを特徴とする。
【００１２】かかる本発明の作用を説明する。受光器
は、ワークの表面状態およびワーク、光源、受光器の位
置関係等から正反射した光またはワーク内部を通過しな
い直接光を受光することがあり、このような光は、ワー
クの構成原子または官能基による光の吸収がなされない
ため、スペクトルデータの直流成分に反映され、このま
まではマスタデータとの比較が難しい。
は、ワークの表面状態およびワーク、光源、受光器の位
置関係等から正反射した光またはワーク内部を通過しな
い直接光を受光することがあり、このような光は、ワー
クの構成原子または官能基による光の吸収がなされない
ため、スペクトルデータの直流成分に反映され、このま
まではマスタデータとの比較が難しい。
【００１３】また、ワークやワークの置かれる位置等に
よって検査対象となるワークの有効面積が異なるため、
取得されるスペクトル強度の絶対値がまちまちであり、
直接マスタデータと比較するのは困難である。
よって検査対象となるワークの有効面積が異なるため、
取得されるスペクトル強度の絶対値がまちまちであり、
直接マスタデータと比較するのは困難である。
【００１４】請求項１および４に係る発明においては、
測定した未知材質の吸収スペクトルおよび予め測定して
記憶してある既知材質の吸収スペクトルの両方につい
て、差分スペクトルを求めることにより、原スペクトル
の直流成分を除去する効果が得られる。
測定した未知材質の吸収スペクトルおよび予め測定して
記憶してある既知材質の吸収スペクトルの両方につい
て、差分スペクトルを求めることにより、原スペクトル
の直流成分を除去する効果が得られる。
【００１５】また、この差分スペクトルの平均と標準偏
差とをそれぞれ求め、波長毎に前記差分スペクトルの平
均からの偏差を標準偏差で除算して正規化して、正規化
差分スペクトルを求めることにより、スペクトルの縦軸
スケールの整合をとることが可能となる。
差とをそれぞれ求め、波長毎に前記差分スペクトルの平
均からの偏差を標準偏差で除算して正規化して、正規化
差分スペクトルを求めることにより、スペクトルの縦軸
スケールの整合をとることが可能となる。
【００１６】さらに、波長全域にわたる相関計算を行う
ことで、吸収ピーク波長は勿論のこと、それ以外の波長
領域全体を扱うことができ、比較的緩やかな吸収帯をも
考慮することができ、これにより、吸収ピーク波長が酷
似している材質の識別が容易となる。
ことで、吸収ピーク波長は勿論のこと、それ以外の波長
領域全体を扱うことができ、比較的緩やかな吸収帯をも
考慮することができ、これにより、吸収ピーク波長が酷
似している材質の識別が容易となる。
【００１７】請求項２および５に係る発明においては、
既知材質の正規化差分スペクトルは、比較用のマスタデ
ータとして予め登録したため、識別の処理時間を短縮す
ることができる。
既知材質の正規化差分スペクトルは、比較用のマスタデ
ータとして予め登録したため、識別の処理時間を短縮す
ることができる。
【００１８】請求項３に係る発明においては、多種類の
材質のプラスチックが登録され、吸収ピーク波長が極め
て似ているものが混在している場合でも、一種類のプラ
スチックに同定するのが容易となり、プラスチックの材
質の識別が容易となり、例えば、一般廃棄物あるいは産
業廃棄物として排出される廃棄プラスチックを再利用あ
るいは焼却処理するため、特定のプラスチックを分別・
回収する装置等に有効に適用できる。
材質のプラスチックが登録され、吸収ピーク波長が極め
て似ているものが混在している場合でも、一種類のプラ
スチックに同定するのが容易となり、プラスチックの材
質の識別が容易となり、例えば、一般廃棄物あるいは産
業廃棄物として排出される廃棄プラスチックを再利用あ
るいは焼却処理するため、特定のプラスチックを分別・
回収する装置等に有効に適用できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。最初に本発明のワークの材質識別方
法の一実施形態について説明する。
基づいて説明する。最初に本発明のワークの材質識別方
法の一実施形態について説明する。
【００２０】即ち、本発明のワークの材質識別方法は、
特徴としている。具体的には、使用する波長領域全体を
ｎ個に分割し波長区分に対してそれぞれの光の強度を計
測することによってスペクトルの取得が行われる。
特徴としている。具体的には、使用する波長領域全体を
ｎ個に分割し波長区分に対してそれぞれの光の強度を計
測することによってスペクトルの取得が行われる。
【００２１】計測された未知材質ワークのスペクトルを
Ｓi で表す。このＳi の添え字i は、前記波長区分の番
号で波長の短いものから順に1,2,…，n とする。また、
同様に、予め計測された既知材質ワークのスペクトル
（マスタデータ）をＭi で表す。
Ｓi で表す。このＳi の添え字i は、前記波長区分の番
号で波長の短いものから順に1,2,…，n とする。また、
同様に、予め計測された既知材質ワークのスペクトル
（マスタデータ）をＭi で表す。
【００２２】先ず、次の（１）式，（２）式によりそれ
ぞれの差分スペクトルＤＭi 、ＤＳ i （i ＝1,2,…，
n-1 ）を求める。 ＤＭi ＝（Ｍi+1 −Ｍi ）………（１） ＤＳi ＝（Ｓi+1 −Ｓi ）………（２）
ぞれの差分スペクトルＤＭi 、ＤＳ i （i ＝1,2,…，
n-1 ）を求める。 ＤＭi ＝（Ｍi+1 −Ｍi ）………（１） ＤＳi ＝（Ｓi+1 −Ｓi ）………（２）
【００２３】
【数１】
【００２４】そして、次の（７）式，（８）式により、
前記求めた偏差を前記標準偏差σM、σS でそれぞれ割
ることにより正規化して正規化差分スペクトルＮＭi ，
ＮＳ i （i ＝1,2,…，n-1 ）を求める。
前記求めた偏差を前記標準偏差σM、σS でそれぞれ割
ることにより正規化して正規化差分スペクトルＮＭi ，
ＮＳ i （i ＝1,2,…，n-1 ）を求める。
【００２５】
【数２】
【００２６】そして、次の（９）式にしたがって未知材
質ワーク、既知材質ワークの両者の正規化された差分ス
ペクトルの積和平均を求め、これを相関係数Ｒとする。
質ワーク、既知材質ワークの両者の正規化された差分ス
ペクトルの積和平均を求め、これを相関係数Ｒとする。
【００２７】
【数３】
【００２８】最後に、得られた相関係数Ｒを予め設定し
たしきい値と比較し、相関係数Ｒがこのしきい値を上回
る場合は、未知材質ワーク、既知材質ワークの両者を同
一と判定し、相関係数Ｒがこのしきい値以下の場合は両
者を異なるものと判定する。
たしきい値と比較し、相関係数Ｒがこのしきい値を上回
る場合は、未知材質ワーク、既知材質ワークの両者を同
一と判定し、相関係数Ｒがこのしきい値以下の場合は両
者を異なるものと判定する。
【００２９】かかるワークの材質識別方法の作用・効果
について説明する。ワークの表面状態およびワーク、光
源、受光装置の位置関係などから、受光装置は、正反射
した光またはワーク内部を通過しない直接光を受光する
ことがあり、このような光は、ワークの構成原子または
官能基による光の吸収がなされないため、スペクトルデ
ータの直流成分に反映されてしまい、このままでは、マ
スタデータとの比較が難しい。
について説明する。ワークの表面状態およびワーク、光
源、受光装置の位置関係などから、受光装置は、正反射
した光またはワーク内部を通過しない直接光を受光する
ことがあり、このような光は、ワークの構成原子または
官能基による光の吸収がなされないため、スペクトルデ
ータの直流成分に反映されてしまい、このままでは、マ
スタデータとの比較が難しい。
【００３０】したがって、本発明の方法においては、上
記のように差分スペクトルを求めることによって、原ス
ペクトルの直流成分を除去する効果が得られる。また、
ワークやワークの置かれる位置などによって検査対象と
なるワークの有効面積が異なるため、取得されるスペク
トル強度の絶対値がまちまちであり、直接マスタデータ
と比較するのは困難である。
記のように差分スペクトルを求めることによって、原ス
ペクトルの直流成分を除去する効果が得られる。また、
ワークやワークの置かれる位置などによって検査対象と
なるワークの有効面積が異なるため、取得されるスペク
トル強度の絶対値がまちまちであり、直接マスタデータ
と比較するのは困難である。
【００３１】したがって、本発明の方法の如く、上述し
た正規化を実行して、スペクトルの縦軸スケールの整合
をとることが必要となる。さらに、前記のように、波長
全域にわたる相関計算を行うことで、吸収ピーク波長は
もちろん、それ以外の波長領域全体を扱うことができ、
比較的緩やかな吸収帯をも考慮することができる。
た正規化を実行して、スペクトルの縦軸スケールの整合
をとることが必要となる。さらに、前記のように、波長
全域にわたる相関計算を行うことで、吸収ピーク波長は
もちろん、それ以外の波長領域全体を扱うことができ、
比較的緩やかな吸収帯をも考慮することができる。
【００３２】これにより、吸収ピーク波長が酷似してい
る材質の識別が容易となる。次に、以上のワークの材質
識別方法を具体的に実施するワークの材質識別装置の一
実施形態を図２に基づいて説明する。
る材質の識別が容易となる。次に、以上のワークの材質
識別方法を具体的に実施するワークの材質識別装置の一
実施形態を図２に基づいて説明する。
【００３３】この実施形態の装置は、コンベヤ１上に置
かれたプラスチックワーク２の材質を識別する装置であ
り、光源Ａ、検出ヘッドＢ、プロセッサＣから構成され
る。そして、前記光源Ａは、ハロゲンランプ３，４から
構成される。
かれたプラスチックワーク２の材質を識別する装置であ
り、光源Ａ、検出ヘッドＢ、プロセッサＣから構成され
る。そして、前記光源Ａは、ハロゲンランプ３，４から
構成される。
【００３４】前記検出ヘッドＢは、集光レンズ５、分光
器６、受光器７から構成される。前記プロセッサＣは、
後述するフローチャートの各ステップで説明される作用
を奏する各種手段（ワークの吸収スペクトルを測定する
手段、差分スペクトルを求める手段、差分スペクトルの
平均を求める手段、差分スペクトルの標準偏差を求める
手段、正規化差分スペクトルを求める手段、相関係数を
求める手段、判定手段）としての機能をソフトウェア的
に装備したＣＰＵ８、記憶手段としてのメモリ９、Ａ／
Ｄ変換器１０から構成される。
器６、受光器７から構成される。前記プロセッサＣは、
後述するフローチャートの各ステップで説明される作用
を奏する各種手段（ワークの吸収スペクトルを測定する
手段、差分スペクトルを求める手段、差分スペクトルの
平均を求める手段、差分スペクトルの標準偏差を求める
手段、正規化差分スペクトルを求める手段、相関係数を
求める手段、判定手段）としての機能をソフトウェア的
に装備したＣＰＵ８、記憶手段としてのメモリ９、Ａ／
Ｄ変換器１０から構成される。
【００３５】前記ハロゲンランプ３および４から発せら
れたハロゲン光は、コンベヤ１上に置かれたプラスチッ
クワーク２に照射され、その反射光は集光レンズ５を通
って分光器６に入光して分光される。
れたハロゲン光は、コンベヤ１上に置かれたプラスチッ
クワーク２に照射され、その反射光は集光レンズ５を通
って分光器６に入光して分光される。
【００３６】実施形態での分光器６の分光波長領域は、
１．５μｍ〜２．２μｍで、分光された光は受光器７で
受光される。また、実施形態での受光器７は、１２８個
の近赤外受光素子を直線的に配置したリニアアレイであ
り、対象波長領域（１．５μｍ〜２．２μｍ）を１２８
分割したそれぞれの波長区分に対する光の強度をアナロ
グ電圧で出力する。出力された波長区分毎のアナログ電
圧信号は、時分割でプロセッサに送られ、Ａ／Ｄ変換器
１０によりＡ／Ｄ変換後、メモリ９内にスペクトルデー
タとして格納される。
１．５μｍ〜２．２μｍで、分光された光は受光器７で
受光される。また、実施形態での受光器７は、１２８個
の近赤外受光素子を直線的に配置したリニアアレイであ
り、対象波長領域（１．５μｍ〜２．２μｍ）を１２８
分割したそれぞれの波長区分に対する光の強度をアナロ
グ電圧で出力する。出力された波長区分毎のアナログ電
圧信号は、時分割でプロセッサに送られ、Ａ／Ｄ変換器
１０によりＡ／Ｄ変換後、メモリ９内にスペクトルデー
タとして格納される。
【００３７】メモリ９内に、予め前述のようにして計測
された複数種類の既知材質ワークのスペクトルデータを
マスデータとして保存しておくことになるが、識別の処
理時間を短縮するため、正規化差分スペクトル作成の処
理までを予め行っておき、これを、メモリ９内に比較用
のマスタデータとして記憶して登録しておく。
された複数種類の既知材質ワークのスペクトルデータを
マスデータとして保存しておくことになるが、識別の処
理時間を短縮するため、正規化差分スペクトル作成の処
理までを予め行っておき、これを、メモリ９内に比較用
のマスタデータとして記憶して登録しておく。
【００３８】次に、かかる装置が奏する各工程を説明し
つつ、本発明のワークの材質識別方法の具体例について
説明する。図２は、このマスタデータ（以下マスタ登
録）のフローチャートを示しており、以下、このフロー
チャートにしたがってマスタ登録の手順を説明する。
つつ、本発明のワークの材質識別方法の具体例について
説明する。図２は、このマスタデータ（以下マスタ登
録）のフローチャートを示しており、以下、このフロー
チャートにしたがってマスタ登録の手順を説明する。
【００３９】ステップ１（図では、Ｓ１と略記する。以
下同様）において、前記方法により既知材質ワークのス
ペクトルを計測し、ステップ２にて、得られたスペクト
ルデータをメモリ９内に格納する。
下同様）において、前記方法により既知材質ワークのス
ペクトルを計測し、ステップ２にて、得られたスペクト
ルデータをメモリ９内に格納する。
【００４０】次に、ステップ３において、差分スペクト
ルを（１）式により求め、ステップ４にて、ステップ３
にて得られた差分スペクトルの平均を（３）式により求
め、ステップ５にて標準偏差を（５）式より求める。
ルを（１）式により求め、ステップ４にて、ステップ３
にて得られた差分スペクトルの平均を（３）式により求
め、ステップ５にて標準偏差を（５）式より求める。
【００４１】
【数４】
【００４２】ステップ７では、上記により作られた正規
化差分スペクトルを比較用のマスタデータとしてメモリ
に格納する。以上の工程を対象となる全ての材質につい
て行う。
化差分スペクトルを比較用のマスタデータとしてメモリ
に格納する。以上の工程を対象となる全ての材質につい
て行う。
【００４３】一例として、ＰＥ、ＰＶＣ、ＰＥＴの原ス
ペクトルを、それぞれ図４，図５および図６に示す。ま
た、差分スペクトルを、それぞれ図７，図８および図９
に示す。さらに、マスタ登録された正規化差分スペクト
ルを、図１０，図１１および図１２に示す。
ペクトルを、それぞれ図４，図５および図６に示す。ま
た、差分スペクトルを、それぞれ図７，図８および図９
に示す。さらに、マスタ登録された正規化差分スペクト
ルを、図１０，図１１および図１２に示す。
【００４４】次に、未知材質ワークの材質識別の手順を
図３のフローチャートにしたがって説明する。未知材質
ワークがコンベヤ１上を流れ、ステップ８において、光
電スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２により、ワークの存在が
検知されると、ステップ９において、前記方法により既
知材質ワークのスペクトルを計測し、ステップ１０に
て、得られたスペクトルデータをメモリ９内に格納す
る。
図３のフローチャートにしたがって説明する。未知材質
ワークがコンベヤ１上を流れ、ステップ８において、光
電スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２により、ワークの存在が
検知されると、ステップ９において、前記方法により既
知材質ワークのスペクトルを計測し、ステップ１０に
て、得られたスペクトルデータをメモリ９内に格納す
る。
【００４５】次に、ステップ１１において、差分スペク
トルを（１）式により求め、ステップ１２にて、ステッ
プ１１にて得られた差分スペクトルの平均を（３）式に
より求め、ステップ１３にて標準偏差を（５）式より求
める。
トルを（１）式により求め、ステップ１２にて、ステッ
プ１１にて得られた差分スペクトルの平均を（３）式に
より求め、ステップ１３にて標準偏差を（５）式より求
める。
【００４６】
【数５】
【００４７】ステップ１５では、（９）式にしたがって
未知材質ワークとマスタ登録されている複数の既知材質
ワークの両者の正規化された差分スペクトルの積和平均
を求め、これを相関係数Ｒとする。
未知材質ワークとマスタ登録されている複数の既知材質
ワークの両者の正規化された差分スペクトルの積和平均
を求め、これを相関係数Ｒとする。
【００４８】ステップ１６では、得られた相関係数Ｒを
予め設定したしきい値と比較し、相関係数Ｒがこのしき
い値を上回る場合（Ｙｅｓ）は、未知材質ワーク、既知
材質ワークの両者を同一と判定し、相関係数Ｒがこのし
きい値以下の場合（Ｎｏ）では、両者を異なるものと判
定して、ステップ１７に進む。
予め設定したしきい値と比較し、相関係数Ｒがこのしき
い値を上回る場合（Ｙｅｓ）は、未知材質ワーク、既知
材質ワークの両者を同一と判定し、相関係数Ｒがこのし
きい値以下の場合（Ｎｏ）では、両者を異なるものと判
定して、ステップ１７に進む。
【００４９】ステップ１７では、最後のマスタデータで
あるか否かが判定され、最後のマスタデータでなけれ
ば、ステップ１８に進んで、次の材質のマスタデータを
呼び出し、ステップ１５以下の処理を繰り返す。
あるか否かが判定され、最後のマスタデータでなけれ
ば、ステップ１８に進んで、次の材質のマスタデータを
呼び出し、ステップ１５以下の処理を繰り返す。
【００５０】全ての材質との比較が終わって、ステップ
１７にて、最後のマスタデータであると判定されると、
該当なしと判定する。なお、かかる実施形態において
は、前記判断基準となるしきい値は、例えば０．８９と
した。
１７にて、最後のマスタデータであると判定されると、
該当なしと判定する。なお、かかる実施形態において
は、前記判断基準となるしきい値は、例えば０．８９と
した。
【００５１】ここで、ＰＥ、ＰＶＣ、ＰＥＴの３種類の
材質について、マスタデータと、マスタデータ作成に使
用したワークとは異なるワークをコンベヤに流したとき
に計算された相関係数と識別結果を表１に示す。
材質について、マスタデータと、マスタデータ作成に使
用したワークとは異なるワークをコンベヤに流したとき
に計算された相関係数と識別結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】この表１の結果を見ると、ＰＥとＰＶＣの
原スペクトルにおいては、それらの吸収ピーク波長が酷
似しているにも係わらず、相関係数に明らかな差が生じ
ており、この２種類の材質を容易に区別できることが判
る。
原スペクトルにおいては、それらの吸収ピーク波長が酷
似しているにも係わらず、相関係数に明らかな差が生じ
ており、この２種類の材質を容易に区別できることが判
る。
【００５４】なお、上述の実施形態においては、プラス
チックワークの材質を識別する方法および装置について
説明したが、その他のワークにおいても同様に材質を識
別することができる。
チックワークの材質を識別する方法および装置について
説明したが、その他のワークにおいても同様に材質を識
別することができる。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１および４
に係る発明によれば、吸収ピーク波長だけではなく、そ
れ以外の波長領域に含まれる比較的緩やかな吸収帯の差
異を特徴として捕らえる手法により、吸収ピーク波長が
酷似している材質にあっても容易に差別化が可能とな
り、材質の識別が容易となる。
に係る発明によれば、吸収ピーク波長だけではなく、そ
れ以外の波長領域に含まれる比較的緩やかな吸収帯の差
異を特徴として捕らえる手法により、吸収ピーク波長が
酷似している材質にあっても容易に差別化が可能とな
り、材質の識別が容易となる。
【００５６】請求項２および５に係る発明によれば、既
知材質の正規化差分スペクトルは、比較用のマスタデー
タとして予め登録したため、識別の処理時間を短縮する
ことができ、処理性の向上を図ることができる。
知材質の正規化差分スペクトルは、比較用のマスタデー
タとして予め登録したため、識別の処理時間を短縮する
ことができ、処理性の向上を図ることができる。
【００５７】請求項３に係る発明によれば、吸収ピーク
波長が酷似しているプラスチックの材質にあっても容易
に差別化が可能となり、プラスチックの材質の識別が容
易となり、例えば、一般廃棄物あるいは産業廃棄物とし
て排出される廃棄プラスチックを再利用あるいは焼却処
理するため、特定のプラスチックを分別・回収する装置
等に有効に適用できる。
波長が酷似しているプラスチックの材質にあっても容易
に差別化が可能となり、プラスチックの材質の識別が容
易となり、例えば、一般廃棄物あるいは産業廃棄物とし
て排出される廃棄プラスチックを再利用あるいは焼却処
理するため、特定のプラスチックを分別・回収する装置
等に有効に適用できる。
【図１】 本発明に係るワークの材質識別装置の一実施
形態の概略構造を示す図
形態の概略構造を示す図
【図２】 同上のワークの材質識別装置による識別方法
を説明するフローチャート
を説明するフローチャート
【図３】 同上のワークの材質識別装置による識別方法
を説明するフローチャート
を説明するフローチャート
【図４】 ＰＥの吸収スペクトル（原スペクトル）を示
す図
す図
【図５】 ＰＶＣの吸収スペクトル（原スペクトル）を
示す図
示す図
【図６】 ＰＥＴの吸収スペクトル（原スペクトル）を
示す図
示す図
【図７】 ＰＥの差分スペクトルを示す図
【図８】 ＰＶＣの差分スペクトルを示す図
【図９】 ＰＥＴの差分スペクトルを示す図
【図10】 ＰＥのマスタ登録された正規化差分スペクト
ルを示す図
ルを示す図
【図11】 ＰＶＣのマスタ登録された正規化差分スペク
トルを示す図
トルを示す図
【図12】 ＰＥＴのマスタ登録された正規化差分スペク
トルを示す図
トルを示す図
２ プラスチックワーク Ａ 光源 Ｂ 検出ヘッド Ｃ プロセッサ ３，４ ハロゲンランプ ５ 集光レンズ ６ 分光器 ７ 受光器 ８ ＣＰＵ ９ メモリ １０ Ａ／Ｄ変換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G020 AA03 BA05 BA20 CA02 CB26 CB42 CC63 CD04 CD24 CD34 4D004 AA07 CA43 CA50 CB50 DA16 DA17
Claims (5)
- 【請求項１】未知材質のワークに赤外光を照射し、ワー
クからの反射光若しくは透過光を分光して前記ワークの
吸収スペクトルを測定し、測定した未知材質の吸収スペ
クトルおよび予め測定して記憶してある既知材質の吸収
スペクトルの両方について、差分スペクトルを求めると
共に、この差分スペクトルの平均と標準偏差とをそれぞ
れ求め、波長毎に前記差分スペクトルの平均からの偏差
を標準偏差で除算して正規化して、正規化差分スペクト
ルを求め、未知材質および既知材質両方の正規化差分ス
ペクトルの積和平均をとることで相関係数を求め、該相
関係数と予め設定されたしきい値とを比較し、相関係数
がしきい値を上回る場合は、両者を同一材質であると判
定し、相関係数がしきい値以下の場合は、両者を異なる
材質であると判定することを特徴とするワークの材質識
別方法。 - 【請求項２】前記既知材質の正規化差分スペクトルは、
比較用のマスタデータとして予め登録されていることを
特徴とする請求項１記載のワークの材質識別方法。 - 【請求項３】前記材質識別を行うワークは、プラスチッ
クワークであることを特徴とする請求項１または２記載
のワークの材質識別方法。 - 【請求項４】ワークに赤外光を照射する光源と、 前記ワークからの反射光または透過光が入光される分光
器と、該分光器により分光された光が受光される受光器
と、を含んで構成される検出ヘッドと、 前記受光器から出力される光の強度信号に基づいて、ワ
ークの吸収スペクトルを測定する手段と、測定した未知
材質の吸収スペクトルおよび予め測定して記憶してある
既知材質の吸収スペクトルの両方について、差分スペク
トルを求める手段と、この差分スペクトルの平均を求め
る手段と、差分スペクトルの標準偏差を求める手段と、
波長毎に前記差分スペクトルの平均からの偏差を標準偏
差で除算して正規化して、正規化差分スペクトルを求め
る手段と、未知材質および既知材質両方の正規化差分ス
ペクトルの積和平均をとることで相関係数を求める手段
と、該相関係数と予め設定されたしきい値とを比較し、
相関係数がしきい値を上回る場合は、両者を同一材質で
あると判定し、相関係数がしきい値以下の場合は、両者
を異なる材質であると判定する手段と、を含んで構成さ
れるプロセッサと、 を含んで構成されることを特徴とするワークの材質識別
装置。 - 【請求項５】前記プロセッサは、既知材質の正規化差分
スペクトルを、比較用のマスタデータとして予め登録す
る記憶手段を含んで構成されることを特徴とする請求項
４記載のワークの材質識別装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10361394A JP2000180261A (ja) | 1998-12-18 | 1998-12-18 | ワークの材質識別方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10361394A JP2000180261A (ja) | 1998-12-18 | 1998-12-18 | ワークの材質識別方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000180261A true JP2000180261A (ja) | 2000-06-30 |
Family
ID=18473405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10361394A Pending JP2000180261A (ja) | 1998-12-18 | 1998-12-18 | ワークの材質識別方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000180261A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008032834A1 (fr) | 2006-09-14 | 2008-03-20 | Panasonic Corporation | Dispositif d'identification des métaux et procédé d'identification des métaux |
| CN108204954A (zh) * | 2016-12-20 | 2018-06-26 | 松下知识产权经营株式会社 | 树脂判定方法以及树脂判定装置 |
-
1998
- 1998-12-18 JP JP10361394A patent/JP2000180261A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008032834A1 (fr) | 2006-09-14 | 2008-03-20 | Panasonic Corporation | Dispositif d'identification des métaux et procédé d'identification des métaux |
| US7948247B2 (en) | 2006-09-14 | 2011-05-24 | Panasonic Corporation | Metal identifying device and metal identifying method |
| CN108204954A (zh) * | 2016-12-20 | 2018-06-26 | 松下知识产权经营株式会社 | 树脂判定方法以及树脂判定装置 |
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