JP2002005637A

JP2002005637A - 高温状態にある粒状物集合体の体積若しくは重量測定法

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Publication number: JP2002005637A
Application number: JP2000187579A
Authority: JP
Inventors: Hideharu Ogami; 秀晴大上; Hiroshi Watanabe; 弘志渡辺
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2000-06-22
Filing date: 2000-06-22
Publication date: 2002-01-09
Anticipated expiration: 2020-06-22
Also published as: JP3637960B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ロータリーキルンから排出されコンベアで搬
送される高温状態にある還元鉄ペレット等の集合体重量
をリアルタイムで測定する方法を提供する。【解決手段】この測定方法は、コンベア６の上方側に
配置されたＣＣＤエリアカメラ７によりコンベアおよび
還元鉄ペレット20から発せられる赤外若しくは近赤外線
像を撮影して二次元の単位画像を得、各単位画像領域内
の各画素濃度と閾値濃度とを比較して濃度の低いコンベ
ア部と濃度の高いペレット集合体部を２値化分離し、１
画素当たりの面積校正値により各単位画像領域内に存在
する各集合体の面積をそれぞれ求め、かつ、予め求めた
画像面積とペレット集合体重量の関係式に基づいて各集
合体の重量を計測すると共に、これ等計測値を積算して
全ペレット集合体の重量を測定することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロータリーキルン
から排出されてコンベアにより搬送されてくる還元鉄ペ
レット等高温状態にある粒状物集合体の体積若しくは重
量を測定する方法に係り、特に、コンベア上の粒状物集
合体をＣＣＤカメラにより撮影し得られた画像を解析し
て上記粒状物集合体の体積若しくは重量をリアルタイム
でかつ低コストで測定できる方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼ダストに含まれるＺｎやＰｂ等の有
価金属は、従来、炭素質還元剤と共にロータリーキルン
を用いた還元焙焼法等により回収されている。

【０００３】ところで、ロータリーキルンの操業中、ロ
ータリーキルン内壁に原料（鉄鋼ダスト）の付着物（業
界用語でベコと称する）が成長すると、ロータリーキル
ンに投入された原料等の通過が困難となるため支障を来
たす。

【０００４】そこで、従来においては、ロータリーキル
ンに投入する原料ペレット（原料である鉄鋼ダストはペ
レット状に造粒されてからロータリーキルンに投入され
る）の重量と、上記ＺｎやＰｂ等が回収された後のロー
タリーキルンから排出される残渣（還元鉄ペレット）の
重量の比較から上記付着物（ベコ）の成長状況を把握
し、成長が確認された場合（すなわち、ロータリーキル
ンから排出される還元鉄ペレットの重量が少なくなった
場合）には、ロータリーキルンの回転数を上げてロータ
リーキルン内における還元鉄ペレットの滞留時間を短縮
させたり、上記ロータリーキルン内の温度を下げ、溶解
してロータリーキルン内壁に付着しかけている還元鉄ペ
レットを通常の状態に戻す等の方法が採られている。

【０００５】ところで、上記ロータリーキルンから排出
されてコンベアにより搬送されてくる残渣（還元鉄ペレ
ット）の重量をコンベアスケール等を用いて測定しよう
とした場合、上記還元ペレットは、通常、約６００℃以
上の高温状態にあるためゴム等で構成された安価なコン
ベアを用いることができず、金属製のコンベアを用いた
非常に高価なコンベアスケールが必要となり、また、そ
のための高価な設備も必要となる等の問題があった。

【０００６】そこで、コンベアにより山状に積まれて搬
送されてくる上記還元鉄ペレット等高温状態にある粒状
物集合体の重量を測定するには、従来、以下のような方
法が採られていた。

【０００７】すなわち、高温状態にある粒状物集合体の
重量測定をコンベア上において行わず、コンベアにより
運ばれた蓄積場においてトラックに積み替えトラックご
とトラックスケールで重量測定を行う方法、あるいは、
コンベアの上方側に監視用のＣＣＤカメラを配置し、オ
ペレータが適時モニターを見て粒状物集合体の通過量を
監視する方法等が採られていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、トラックスケ
ールで重量測定を行う前者の方法は、高温状態にある粒
状物集合体の重量をリアルタイムで測定する方法でない
ため、ロータリーキルン内壁における付着物（ベコ）の
成長を見逃し易い問題点があった。

【０００９】他方、粒状物集合体の通過量をＣＣＤカメ
ラを用いて監視する後者の方法は、常時オペレータが監
視する方法でなく（人件費等が嵩んでしまうため）適時
モニターして監視する方法であるため、前者の方法と同
様に上記付着物（ベコ）の成長を見逃し易い問題点を有
していた。

【００１０】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、その課題とするところは、コンベアにより
山状に積まれて搬送されてくる複数の高温状態にある粒
状物集合体の体積若しくは重量をリアルタイムでかつ低
コストで測定できる方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１に係
る発明は、コンベアにより山状に積まれて搬送されてく
る複数の高温状態にある粒状物集合体の体積若しくは重
量を測定する方法を前提とし、上記コンベアの上方側に
配置されたＣＣＤエリアカメラによりコンベアおよび各
粒状物集合体から発せられる赤外若しくは近赤外線像を
単位時間毎連続的に撮影して二次元の単位画像を得る撮
影工程と、得られた各単位画像領域内の各画素濃度と閾
値濃度とを比較して濃度の低いコンベア部と濃度の高い
粒状物集合体部を２値化分離する分離工程と、１画素当
たりの面積校正値により各単位画像領域内に存在する各
粒状物集合体の面積をそれぞれ求め、かつ、予め求めら
れている画像面積と粒状物集合体の体積若しくは重量の
関係式に基づいて各粒状物集合体の体積若しくは重量を
計測する計測工程と、これ等計測値を積算して全粒状物
集合体の体積若しくは重量を測定する測定工程、の各工
程を具備することを特徴とし、請求項２に係る発明は、
コンベアにより山状に積まれて搬送されてくる複数の高
温状態にある粒状物集合体の体積若しくは重量を測定す
る方法を前提とし、上記コンベアの上方側に配置された
ＣＣＤラインスキャンカメラによりコンベアおよび各粒
状物集合体から発せられる赤外若しくは近赤外線像を連
続的に撮影し、かつ、単位時間毎区画して二次元の単位
画像を得る撮影工程と、得られた各単位画像領域内の各
画素濃度と閾値濃度とを比較して濃度の低いコンベア部
と濃度の高い粒状物集合体部を２値化分離する分離工程
と、１画素当たりの面積校正値により各単位画像領域内
に存在する各粒状物集合体の面積をそれぞれ求め、か
つ、予め求められている画像面積と粒状物集合体の体積
若しくは重量の関係式に基づいて各粒状物集合体の体積
若しくは重量を計測する計測工程と、これ等計測値を積
算して全粒状物集合体の体積若しくは重量を測定する測
定工程、の各工程を具備することを特徴とするものであ
る。

【００１２】また、請求項３に係る発明は、請求項１ま
たは２記載の高温状態にある粒状物集合体の体積若しく
は重量測定法を前提とし、上記分離工程において各単位
画像領域内の高濃度側画素数が高濃度基準画素数を超え
粒状物集合体の温度が異常に高い場合、予め求めた高濃
度基準画素数以上の画素数と閾値濃度との関係式に基づ
き閾値濃度を自動的に高濃度側に変更し、反対に各単位
画像領域内で分離された低濃度側画素数が低濃度基準画
素数を超え粒状物集合体の温度が異常に低い場合、予め
求めた低濃度基準画素数以上の画素数と閾値濃度との関
係式に基づき閾値濃度を自動的に低濃度側に変更するこ
とを特徴とし、請求項４に係る発明は、請求項１または
２記載の高温状態にある粒状物集合体の体積若しくは重
量測定法を前提とし、上記計測工程において単位画像領
域内に存在する１の粒状物集合体の面積Ｓが最大基準面
積Ａを超えた場合、上記粒状物集合体の面積Ｓを（最大
基準面積Ａ×ｎ個の集合体＋残り面積ａの集合体）に分
割すると共に、分割された各集合体の面積から上記関係
式に基づき各集合体の体積若しくは重量をそれぞれ計測
し、かつ、これ等計測値を積算して上記面積Ｓにおける
粒状物集合体の体積若しくは重量とすることを特徴と
し、請求項５に係る発明は、請求項１、２、３または４
記載の高温状態にある粒状物集合体の体積若しくは重量
測定法を前提とし、上記撮影工程において得られた単位
画像を順次連続して記録し、かつ、撮影工程、分離工
程、計測工程および測定工程を経て得られた高温状態に
ある全粒状物集合体の体積若しくは重量の測定値と、測
定後において冷却かつ集積された全粒状物集合体の体積
若しくは重量の実測値とを比較し、その差分が基準誤差
範囲を超えた場合、上記測定工程における画像面積と粒
状物集合体の体積若しくは重量の関係式を変更し、変更
された関係式と記録された各単位画像データを再利用し
て上記全粒状物集合体の体積若しくは重量の測定を行な
うと共に、上記差分が基準誤差範囲内に収まるまでこれ
等工程を繰り返すことを特徴とする。

【００１３】次に、請求項６に係る発明は、請求項１、
２、３、４または５記載の高温状態にある粒状物集合体
の体積若しくは重量測定法を前提とし、高温状態にある
上記粒状物が、ロータリーキルンから排出される還元鉄
ペレットであることを特徴とし、請求項７に係る発明
は、請求項６記載の高温状態にある粒状物集合体の体積
若しくは重量測定法を前提とし、上記ロータリーキルン
から排出される還元鉄ペレットの温度が３００℃〜８０
０℃、コンベアの温度が還元鉄ペレットの温度以下であ
ることを特徴とするものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。

【００１５】まず、この実施の形態は、本発明に係る測
定法がロータリーキルンから排出されてコンベアにより
搬送されてくる還元鉄ペレット集合体の重量測定に適用
された方法に関するものである。

【００１６】すなわち、図１に示すようにロータリーキ
ルン１から排出された還元鉄ペレット２は水平金属コン
ベア３により搬送され、かつ、水平金属コンベア３の端
部側において金属バケットコンベア４に収容されて斜め
上方側へ搬送された後、その端部側において上記金属バ
ケットコンベア４から、必要に応じ仕切り板５が設けら
れた水平金属コンベア６上へ順次落下される。従って、
上記水平金属コンベア６上へは金属バケットコンベア４
を介し還元鉄ペレット２が間欠的に落下供給されるた
め、水平金属コンベア６上には不連続の還元鉄ペレット
集合体２０が乗せられた状態で斜め上方側へ順次搬送さ
れる。

【００１７】そして、上記水平金属コンベア６の上方側
にＣＣＤエリアカメラ７と図示外のパソコンとでその主
要部が構成された実施の形態に係る測定装置が設けられ
ている。すなわち、この測定装置は、図２に示すように
赤外線若しくは近赤外線ＣＣＤエリアカメラ７とマイコ
ン８とでその主要部が構成され、かつ、ＣＣＤエリアカ
メラ７にはカメラに適したレンズ９が取付けられている
と共に、レンズ９前面には、必要に応じて可視光をカッ
トするフィルター（図示せず）が付設されている。ま
た、上記赤外線若しくは近赤外線ＣＣＤエリアカメラ７
の下方側には計測を妨げる外光がＣＣＤエリアカメラ７
内に入らないように遮光カバー１０が取付けられてお
り、かつ、必要に応じて上記ＣＣＤエリアカメラ７を冷
却する冷却手段（図示せず）が設けられている。

【００１８】また、上記赤外線若しくは近赤外線ＣＣＤ
エリアカメラ７の出力側はパソコン８に挿入された画像
入力ボード１１に接続されており、上記ＣＣＤエリアカ
メラ７で撮影した信号は画像入力ボード１１を経由して
パソコン８のメモリー（図示せず）に転送されるように
なっており、かつ、上記メモリーに転送された信号は必
要に応じてパソコン８内のハードディスクに記録される
ようになっている。

【００１９】尚、上記水平金属コンベア６の周囲には図
２に示すように鉄製カバー１２が設けられており、この
カバーの作用により高温状態にある還元鉄ペレット集合
体２０からの外部への放熱が防止され、計測を妨げる外
光がＣＣＤエリアカメラ７内に入らないようになってい
る。また、鉄製カバー１２の上面側には開口（図示せ
ず）が設けられこの開口に上記遮光カバー１０の開放端
が嵌め込まれている。

【００２０】ここで、本測定装置において赤外線若しく
は近赤外線ＣＣＤエリアカメラが使用されている理由
は、計測対象である粒状物が還元鉄ペレットでかつコン
ベアも鉄製の場合、普通の白黒ＣＣＤカメラやカラーの
ＣＣＤカメラで還元鉄ペレットやコンベアを撮影する
と、上記還元鉄ペレットやコンベアも同様の画像濃度あ
るいは同様の色に撮影されてしまうため、画像解析によ
るはっきりとした区別が困難となるからである。これに
対し、計測対象である還元鉄ペレットとコンベアとの間
に温度差がある場合、還元鉄ペレットとコンベアから発
せられる赤外若しくは近赤外線像を赤外線若しくは近赤
外線ＣＣＤエリアカメラで撮影することによりその区別
が容易となる。すなわち、赤外線若しくは近赤外線ＣＣ
Ｄエリアカメラで撮影した画像は、温度が高いもの程、
画像濃度が明るくなるからである。

【００２１】また、赤外線ＣＣＤエリアカメラと近赤外
線ＣＣＤエリアカメラは上記コンベアと計測対象である
粒状物集合体の温度により選択される。すなわち、高温
状態にある粒状物集合体の温度が５００℃未満、特に、
３００℃以下の場合には赤外線ＣＣＤエリアカメラが選
択され、粒状物集合体の温度が５００℃以上の場合には
赤外線ＣＣＤエリアカメラより安価な近赤外線ＣＣＤエ
リアカメラを選択することができる。尚、近赤外線ビジ
コンも近赤外線ＣＣＤカメラと同様の温度感度領域を有
しているが、残像現象があるためコンベアにより搬送さ
れる移動物体の撮影には適していない。従って、赤外線
ＣＣＤエリアカメラが原則適用されるが、粒状物集合体
の温度が５００℃以上の場合には赤外線ＣＣＤエリアカ
メラに代えて安価な近赤外線ＣＣＤエリアカメラの適用
が可能である。

【００２２】そして、図２に示すように上記赤外線若し
くは近赤外線ＣＣＤエリアカメラ７によりコンベア６お
よび還元鉄ペレット集合体２０から発せられる赤外若し
くは近赤外線像を単位時間毎連続的に撮影して二次元の
単位画像が得られ、この画像信号は上述したようにパソ
コン８に挿入された画像入力ボード１１を経由してパソ
コン８のメモリーに転送され、このメモリー上において
以下に述べる一連の画像解析操作により上記単位画像内
の還元鉄ペレット集合体２０の重量がリアルタイムで計
測されると共に、計測後、次の単位画像が画像入力ボー
ド１１を経由してパソコン８のメモリーに順次転送さ
れ、同様の画像解析操作により次の単位画像内の還元鉄
ペレット集合体２０の重量が計測されるようになってい
る。

【００２３】尚、上記計測処理後の画像信号は、上述し
たように必要に応じてパソコン８内のハードディスクに
記録されるようになっている。

【００２４】また、この実施の形態においては、上記コ
ンベア６および還元鉄ペレット集合体２０から発せられ
る赤外若しくは近赤外線像を赤外線若しくは近赤外線Ｃ
ＣＤエリアカメラ７により撮影する構成になっている
が、上記赤外線若しくは近赤外線ＣＣＤエリアカメラに
代えて赤外線若しくは近赤外線ＣＣＤラインスキャンカ
メラにより撮影する構成にしてもよい（請求項２）。す
なわち、赤外線若しくは近赤外線ＣＣＤラインスキャン
カメラによりコンベアおよび還元鉄ペレット集合体から
発せられる赤外若しくは近赤外線像を連続的に撮影し、
かつ、単位時間毎区画して二次元の単位画像を得る構成
にしてもよい。

【００２５】尚、この測定装置においてＣＣＤカメラの
撮影タイミング、キーボード・マウスからの入力、他の
制御装置からのデジタル・アナログデータの入力、一連
の上記画像解析操作、ディスプレイ表示、他の制御装置
へのデジタル・アナログデータの出力等を含む装置全体
の制御は、図３に示すようなコンピュータシステムで構
成されており、ＣＣＤエリアカメラ７からの画像信号は
画像入力ボード１１と入力インターフェース３１を介
し、また、キーボード・マウス３２や他の制御装置から
のデジタル・アナログデータ３３は入力インターフェー
ス３１を介して制御部３４にデータとして入力されるよ
うになっている。そして、制御部３４は、システム全体
を総括的に処理するＣＰＵ３５と、このＣＰＵ３５との
間で処理上のデータの授受およびＣＰＵ３５に一連の画
像解析操作等の処理手順を与えるプログラム等が格納さ
れたメモリー３６とハードディスク３７とで構成され、
上記ＣＰＵ３５は、入力インターフェース３１を介して
与えられたデータに基づいて上記プログラムを実行し、
出力インターフェース３８を介してディスプレイ３９に
表示用の信号を、また、出力インターフェース３８を介
して他の制御装置へデジタル・アナログデータ４０を送
出するようになっている。

【００２６】以下、この測定装置における一連の画像解
析操作について具体的に説明する。

【００２７】まず、上記赤外線若しくは近赤外線ＣＣＤ
エリアカメラ７により撮影された画像信号は、パソコン
８に挿入された画像入力ボード１１を経由してパソコン
８のメモリーに転送され、図４（Ａ）に示すメモリーの
Ｘ軸とＹ軸で指定される各座標位置に赤外線若しくは近
赤外線ＣＣＤエリアカメラ７における対応する各画素の
撮影濃度（図４Ａに示すＤ₁₁、Ｄ₂₁、Ｄ₃₁等の画像濃度
データ）が記録されるようになっており、かつ、上記Ｃ
ＣＤエリアカメラ７で単位時間毎撮影する度に上記画像
濃度データが更新されるようになっている。

【００２８】そして、パソコン８のメモリーに一時的に
記録された単位画像に対し、平均化処理並びにＣＣＤエ
リアカメラ７におけるインターレス出力のノイズ除去の
ために膨張処理、収縮処理など前処理が施された後、事
前に設定された閾値濃度と単位画像領域内の各画素濃度
を比較して２値化処理がなされる。そして、図４（Ｂ）
に示すように画像濃度が高い部分に対応する粒状物集合
体（還元鉄ペレット集合体）２０と、画像濃度が低い部
分に対応するコンベア６部がディスプレイ上に表示され
る。

【００２９】尚、図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）において一
点鎖線で示した画素列上の画像濃度曲線を示しており、
閾値濃度を２５に設定した場合の２値化パターンが上記
ディスプレイに表示される。また、上記閾値濃度は常に
一定である必要はなく、後述するように粒状物集合体
（還元鉄ペレット集合体）の温度状態により自動的に変
化させてもよい。特に、粒状物集合体（還元鉄ペレット
集合体）の温度が非常に高い場合、粒状物集合体（還元
鉄ペレット集合体）が存在しない集合体の周辺部までも
画像濃度が高くなってしまうため、自動露出調整機能が
ＣＣＤエリアカメラ７に具備されていないときは閾値濃
度を高く設定し直す必要がある。

【００３０】そして、２値化処理が施された単位画像に
対し、必要に応じて穴埋め処理を施し、次いでラベリン
グ処理して単位画像領域内に存在する各粒状物集合体
（還元鉄ペレット集合体）の画素数を求める。尚、画像
解析の高速化を図るため、非常に小さな粒状物集合体に
ついては除去あるいは無視してもよい。

【００３１】次に、単位画像領域内に存在する各粒状物
集合体（還元鉄ペレット集合体）の画素数が求められた
後、予め求められている１画素当りの実際の面積（面積
校正値）に基づき各粒状物集合体の面積を求め、かつ、
予め求められている画像面積と粒状物集合体の体積（体
積に粒状物の比重を掛けることにより重量が求まる）若
しくは重量の関係式（図５参照）から単位画像領域内に
存在する各粒状物集合体の重量を求める。

【００３２】そして、例えばコンベア６にて搬送される
１ロットの全粒状物集合体（還元鉄ペレット集合体）の
搬送処理が終了した後、上記粒状物集合体の各重量を積
算して１ロット当たりの全粒状物集合体の重量が求めら
れる。

【００３３】尚、画像面積と粒状物集合体の体積若しく
は重量の関係式は、以下の現象を利用して求められてい
る。すなわち、移動中のコンベアに対しその上方側から
粒状物の集合体を落下供給させた場合、コンベアが振動
を伴いながら移動すると、粒状物の集合体は振動を受け
ながら搬送されるにつれて、上方から見た粒状物集合体
の面積は自然にその体積に応じて略一定となることが確
認されている。そこで、この現象を利用して上方から見
た粒状物集合体の面積と重量（＝体積×比重）の関係を
実験的に求め、この関係を面積−重量関数式にフィッテ
ィングさせることにより上記関係式が得られる。

【００３４】ところで、上述したように粒状物集合体
（還元鉄ペレット集合体）の温度が非常に高い場合、粒
状物集合体（還元鉄ペレット集合体）が存在しない集合
体の周辺部までも画像濃度が高くなってしまうため、閾
値濃度を高く設定し直さないと大きな計測誤差を引き起
こす問題が生ずる。すなわち、コンベア上に温度の非常
に高い粒状物集合体（例えば、ロータリーキルンの内壁
に形成された上記ベコが剥がれて排出されたような場
合）２１が乗った状態で撮影部に搬送されてきた場合、
図６（Ｂ）に示すように閾値濃度が低い値に設定されて
いると図６（Ａ）に示すように粒状物集合体（還元鉄ペ
レット集合体）の画像濃度はサチュエーションを引き起
こし、かつ、その輻射熱により粒状物集合体が存在しな
い集合体の周辺部までも画像濃度が高くなってしまうこ
とがある。この場合、上記赤外線若しくは近赤外線ＣＣ
Ｄエリアカメラ７に自動露出調整機能があればこのよう
な現象を引き起こさず問題とはならないが、上記自動露
出調整機能がないときには以下のような方法で２値化処
理における閾値濃度を自動調整することを要する。

【００３５】すなわち、上記パソコン８のメモリーに一
時的に記録された単位画像領域内の高濃度側（例えば、
図７Ａに示すように画素濃度２００以上）画素数が高濃
度基準画素数（例えば、図７Ｂに示すように１０００
個）を超えた場合（すなわち、粒状物集合体の温度が異
常に高いことを示している）、図７（Ｂ）に示すように
予め求めた高濃度基準画素数以上の画素数と閾値濃度と
の関係式に基づき上記閾値濃度を自動的に高濃度側に変
更することを要する（請求項３）。例えば、図６（Ｄ）
に示すように閾値濃度を図６（Ｂ）に示した２５から１
８０に変更することにより、図６（Ｃ）に示すように粒
状物集合体（還元鉄ペレット集合体）２０における真の
２値化像を得ることが可能となる。

【００３６】尚、閾値濃度を自動的に変更させる対象
は、粒状物集合体（還元鉄ペレット集合体）の温度が非
常に高い場合に限らず、上記粒状物集合体の温度が異常
に低い場合（雨が降っているとき、あるいは、冬場の雪
が降っているとき等にはロータリーキルンから排出され
る還元鉄ペレットは冷やされて若干温度が低くなってい
る）にも必要となる。すなわち、上記メモリーに一時的
に記録された単位画像領域内の低濃度側（例えば画素濃
度５０以下）画素数が低濃度基準画素数（例えば１００
０個）を超えた場合（すなわち、粒状物集合体の温度が
異常に低いことを示している）、予め求めた低濃度基準
画素数以上の画素数と閾値濃度との関係式に基づき閾値
濃度を自動的に低濃度側に変更することを要する（請求
項３）。

【００３７】また、図８（Ｂ）に示すように、例えばコ
ンベア６上において各粒状物集合体（還元鉄ペレット集
合体）２０が分離されて乗っているにも拘らず、コンベ
ア６に設けられた上記仕切り板５上に乗った粒状物集合
体２０の欠片を介して各粒状物集合体（還元鉄ペレット
集合体）２０がつながった状態で撮影されてしまう場合
がある。このような場合、つながった状態で撮影された
粒状物集合体２０面積に基づき上記関係式から粒状物集
合体２０の重量を求めると、実際とは著しく異なった重
量になる問題が生ずる。すなわち、画像面積と粒状物集
合体の体積若しくは重量の上記関係式は上述した現象を
利用して求められているからである。

【００３８】そこで、このような計測誤差を回避するた
め、上記パソコン８のメモリーに一時的に記録された単
位画像領域内に存在する１の粒状物集合体（還元鉄ペレ
ット集合体）２０の面積（粒状物集合体の画素数が対応
する）Ｓについて最大基準面積Ａを設定し、上記面積Ｓ
が図８（Ａ）に示すように最大基準面積Ａを超えた場
合、上記粒状物集合体の面積Ｓを図８（Ｃ）に示すよう
に（最大基準面積Ａ×ｎ個の集合体＋残り面積ａの集合
体）に分割すると共に、分割された各集合体の面積から
上記関係式に基づき各集合体の体積若しくは重量をそれ
ぞれ計測し、かつ、これ等計測値を積算して上記面積Ｓ
における粒状物集合体の体積若しくは重量とすればよい
（請求項４）。

【００３９】また、この測定装置を用いて粒状物集合体
（還元鉄ペレット集合体）の重量を測定する場合、ロッ
トの違いやロータリーキルンの処理条件の違いなどに起
因して計測誤差が大きくなることがある。このような場
合、上記パソコン８のハードディスクに保存（記録）し
た画像信号を再利用して測定精度を改善させることが可
能となる。すなわち、この測定装置を用い上述した工程
を経て得られた高温状態にある全粒状物集合体（還元鉄
ペレット集合体）の重量の測定値と、測定後において冷
却かつ集積された全粒状物集合体（還元鉄ペレット集合
体）の重量の実測値（例えばトラックスケールによる実
測値）とを比較し、その差分が基準誤差範囲を超えた場
合、図５に示す画像面積と粒状物集合体重量の関係式を
変更（すなわち、図５においてｙ＝ａｘ²＋ｂの関係式
中、ａおよびｂの数値を逐次変更する）し、変更された
関係式と記録された各単位画像データを再利用して上記
全粒状物集合体（還元鉄ペレット集合体）の画像解析に
よる重量測定を行なうと共に、上記差分が基準誤差範囲
内に収まるまでこれ等工程を繰り返すことにより測定精
度の改善が図れる（請求項５）。

【００４０】

【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明
する。

【００４１】尚、測定対象である粒状物集合体は、ロー
タリーキルンから排出される温度が約５００℃以上で粒
径が約１〜１０ｍｍの還元鉄ペレット（以下、ペレット
と略称する）である。このペレット２は、図１に示すよ
うにロータリーキルン１から排出された後、水平金属コ
ンベア３により搬送され、更に金属バケットコンベア４
により上に運ばれてから水平金属コンベア６に落とされ
る。従って、最後の水平金属コンベア６には間欠的にペ
レットが落下してくる。この水平金属コンベア６の中央
部上方に近赤外線ＣＣＤエリアカメラ７が設置されてい
る。

【００４２】上記ペレット２は常時温度が約５００℃以
上あり、水平金属コンベア６の温度が１００〜３００℃
のため、近赤外線ＣＣＤエリアカメラ７の適用が可能で
あった。当然のことながら、高価ではあるが赤外線ＣＣ
Ｄエリアカメラを使用することも可能である。

【００４３】尚、上記近赤外線ＣＣＤエリアカメラ７
は、図２に示すように水平金属コンベア６上方約１００
ｃｍの位置に設置されている。また、近赤外線ＣＣＤエ
リアカメラは太陽光に感度があるため遮光カバー１０を
取付け、近赤外線ＣＣＤエリアカメラ７で撮影された画
像が太陽光の影響を受けないようにしている。更に、近
赤外線ＣＣＤエリアカメラ７のレンズ９には、可視光を
透過しない光学フィルター（図示せず）が装着されてい
る。

【００４４】また、上記水平金属コンベア６の幅寸法は
約５０ｃｍで、近赤外線ＣＣＤエリアカメラ７における
画像の横幅いっぱいに撮影されている。上記画像は横６
４０画素×縦４８０画素で構成され、また、水平金属コ
ンベア６の移動速度は約１０ｃｍ／秒である。従って、
以下の比例計算から、単位時間ｔ＝３．７５秒とする
（すなわち、約３．７５秒毎に１回撮影する）ことによ
り、近赤外線ＣＣＤエリアカメラ７下方を通過する上記
ペレット２を重複させることなく全て撮影することが可
能となる。

【００４５】６４０画素：５０ｃｍ＝４８０画素：１０
ｃｍ／秒×ｔ秒ｔ＝（５０×４８０）／（６４０×１０）＝３．７５秒次に、画像面積から上記ペレットの重量を換算するため
の関係式を求める必要がある。そこで、上記水平金属コ
ンベア６と同一条件のコンベアを使用し、上方から各種
重量のペレットを落下させてコンベア移動中の上方から
見た面積を計測し、これに基づき図５に示す面積（ｃｍ
²）−重量（ｇ）グラフを作成し、このグラフによくフ
ィッティングする関係式（換算式）を求める。

【００４６】ここでは、ｙ（重量）＝ａｘ（面積）²＋
ｂの２次関数にフィッティングさせて、係数ａ＝０．
００７４、および、係数ｂ＝３．５を求めた。

【００４７】近赤外線ＣＣＤエリアカメラ７で撮影され
た画像信号は、パソコン８に挿入した画像入力ボード１
１を経由してパソコン８のメモリーに転送される。この
撮影した画像（すなわち、上記メモリーに一時的に記録
した単位画像）に対し、平均化処理並びにＣＣＤエリア
カメラ７におけるインターレス出力のノイズ除去のため
に膨張処理、収縮処理など前処理を施した後、事前に設
定した閾値濃度と単位画像領域内の各画素濃度を比較し
て２値化処理し、次いで、穴埋め処理してラベリング処
理する。ここで、画像解析の高速化を図るため、非常に
小さな粒状物集合体については除去あるいは無視しても
よい。

【００４８】次に、ラベリング処理後の各ペレット集合
体についてその画素数を求め、予め求めた１画素当りの
実際の面積［面積校正値＝（５０ｃｍ／６４０画
素）²］に基づき各ペレット集合体の面積を求め、か
つ、事前に求めた上記面積−重量換算式（図５参照）か
らそれぞれのペレット集合体の重量を求めかつ合算す
る。

【００４９】ここで、上記ペレットの温度が非常に高温
状態のまま水平金属コンベア６で運ばれてきたとき、ペ
レット部分の画像濃度はサチュエーションを引き起こ
し、かつ、輻射熱によりペレットが存在しない周辺部ま
でも画像濃度が高くなってしまうことがある。この場
合、近赤外線ＣＣＤエリアカメラ７に自動露出調整機能
があればこのような現象を引き起こさず問題とはならな
いが、上記自動露出調整機能がないときには以下のよう
な方法で２値化処理における閾値濃度を自動調整するこ
とを要する。すなわち、上記パソコン８のメモリーに一
時的に記録された単位画像領域内の高濃度側（例えば、
画素濃度２００以上）画素数が高濃度基準画素数（例え
ば、１０００個）を超えた場合、図７（Ｂ）に示すよう
に予め求めた高濃度基準画素数以上の画素数と閾値濃度
との関係式に基づき上記閾値濃度を自動的に高濃度側に
変更することを要する。

【００５０】次に、上記ペレット集合体は、本来、水平
金属コンベア６上を別々の集合体となって間欠搬送され
るが、何かの原因で複数の集合体がつながった状態で搬
送された場合、これ等ペレット集合体もがつながった状
態で撮影される。このような場合、つながった状態で撮
影されたペレット集合体面積に基づき上記面積−重量換
算式からペレット集合体の重量を求めると、実際とは著
しく異なった重量になってしまう問題が生ずる。そこ
で、このような計測誤差を回避するため、上記パソコン
８のメモリーに一時的に記録された単位画像領域内に存
在する１のペレット集合体の面積（ペレット集合体の画
素数が対応する）Ｓについて最大基準面積Ａ（例えば、
４０００画素）を設定し、上記面積Ｓが最大基準面積Ａ
を超えた場合、上記ペレット集合体の面積Ｓを（最大基
準面積Ａ×ｎ個の集合体＋残り面積ａの集合体）に分割
すると共に、分割された各集合体の面積から上記面積−
重量換算式に基づき各ペレット集合体の重量をそれぞれ
計測し、かつ、これ等計測値を積算して上記面積Ｓにお
けるペレット集合体の重量とすればよい。

【００５１】また、この測定装置を用いてペレット集合
体の重量を測定する場合、例えばロットの初期段階にお
いて計測誤差が大きくなることがある。このような場
合、上記パソコン８のハードディスクに保存（記録）し
た画像信号を再利用して測定精度を改善させることが可
能となる。すなわち、この測定装置を用いてペレットの
重量をまず測定する。この場合、パソコン８のメモリー
に転送された画像信号は全てハードディスク内に画像フ
ァイルとして記録しておく。他方、水平金属コンベア６
から排出されるペレットの重量を１時間毎トラックスケ
ールで実際に計測する。そして、記録された画像ファイ
ルを１時間毎に繰返し再生し、上記面積−重量換算式の
係数（ａ、ｂ）を適宜調整しながらトラックスケールに
よる実測値と一致するまで画像解析による重量測定を繰
返す。尚、上記面積−重量換算式の係数ｂを３．５から
３．７に変更することにより計測誤差が小さくなった。
そこで、以後の測定は変更後の面積−重量換算式を用い
て行なっている。

【００５２】以下、本実施例による測定法で求めたペレ
ット集合体の重量（Ｋｇ）と、トラックスケールによる
実測値（Ｋｇ）とを表１に示す。

【００５３】表１測定回数実施例による測定法トラックスケールによる実測値第１回目２６００Ｋｇ２６５０Ｋｇ第２回目３１００Ｋｇ３０００Ｋｇ第３回目２０５０Ｋｇ２１００Ｋｇ第４回目１３５０Ｋｇ１５００Ｋｇ表１に示すデータから確認されるように、実施例による
測定法はトラックスケールによる実測値と比較して約±
１０％の精度でペレット重量を測定することが可能であ
る。

【００５４】

【発明の効果】請求項１〜７記載の発明に係る高温状態
にある粒状物集合体の体積若しくは重量測定法によれ
ば、コンベアにより山状に積まれて搬送されてくる高温
状態にある粒状物集合体に対し、上記コンベアの上方側
に配置されたＣＣＤエリアカメラ若しくはラインスキャ
ンカメラによりコンベアおよび粒状物集合体から発せら
れる赤外若しくは近赤外線像を撮影して二次元の単位画
像を求め、この単位画像の画像解析処理により粒状物集
合体の体積若しくは重量を測定しているため、上記体積
若しくは重量をリアルタイムでかつ低コストで測定でき
る効果を有する。

【００５５】特に、測定対象である粒状物集合体がロー
タリーキルンから排出される還元鉄ペレット集合体の場
合、リアルタイムで還元鉄ペレット集合体の体積若しく
は重量を測定できることから、従来法に較べロータリー
キルン内壁の付着物（ベコ）の成長状況を正確に把握す
ることが可能になるため、ロータリーキルン内壁におけ
る付着物（ベコ）の成長を未然に防止することができる
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る粒状物集合体の体積若しくは重量
測定法の説明図。

【図２】本発明に係る粒状物集合体の体積若しくは重量
測定法の説明図。

【図３】本発明の実施の形態に係る測定装置の制御系を
示すブロック図。

【図４】図４（Ａ）はパソコンのメモリーを示す説明
図、図４（Ｂ）はディスプレイに表示された単位画像の
２値化パターン図、図４（Ｃ）は図４（Ｂ）において一
点鎖線で示した画素列上の画素濃度曲線のグラフ図。

【図５】本発明の実施例で適用された面積（ｃｍ²）−
重量（ｇ）グラフ図。

【図６】図６（Ａ）はディスプレイに表示された単位画
像の２値化パターン図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）におい
て一点鎖線で示した画素列上の画素濃度曲線のグラフ
図、図６（Ｃ）は閾値濃度変更後のディスプレイに表示
された単位画像の２値化パターン図、図６（Ｄ）は図６
（Ｃ）において一点鎖線で示した画素列上の画素濃度曲
線のグラフ図。

【図７】図７（Ａ）は単位画像内の画素濃度と画素数と
の関係を示すグラフ図、図７（Ｂ）は画素濃度２００以
上の画素数と閾値濃度との関係を示すグラフ図。

【図８】図８（Ａ）はディスプレイに表示された単位画
像の２値化パターン図、図８（Ｂ）は上記２値化パター
ンで示されたコンベアと粒状物集合体（還元鉄ペレット
集合体）の断面図、図８（Ｃ）はディスプレイに表示さ
れた単位画像内の粒状物集合体（還元鉄ペレット集合
体）を複数の集合体に分割する際の説明図。

【符号の説明】１ロータリーキルン２鉄還元ペレット（粒状物）６水平金属コンベア７ＣＣＤエリアカメラ８パソコン９レンズ１０遮光カバー１１画像入力ボード１２鉄製カバー２０鉄還元ペレット集合体（粒状物集合体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０６Ｔ 7/60 １５０Ｇ０６Ｔ 7/60 １５０ＪＦターム(参考） 2F030 CA02 CC17 CE02 CE04 2F065 BB00 CC00 DD06 FF04 GG21 JJ03 JJ26 KK01 LL26 MM03 PP15 QQ04 QQ08 QQ24 QQ25 QQ31 4K012 DD02 DD03 5L096 CA02 CA14 FA14 FA59 GA28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンベアにより山状に積まれて搬送されて
くる複数の高温状態にある粒状物集合体の体積若しくは
重量を測定する方法において、上記コンベアの上方側に配置されたＣＣＤエリアカメラ
によりコンベアおよび各粒状物集合体から発せられる赤
外若しくは近赤外線像を単位時間毎連続的に撮影して二
次元の単位画像を得る撮影工程と、得られた各単位画像領域内の各画素濃度と閾値濃度とを
比較して濃度の低いコンベア部と濃度の高い粒状物集合
体部を２値化分離する分離工程と、１画素当たりの面積校正値により各単位画像領域内に存
在する各粒状物集合体の面積をそれぞれ求め、かつ、予
め求められている画像面積と粒状物集合体の体積若しく
は重量の関係式に基づいて各粒状物集合体の体積若しく
は重量を計測する計測工程と、これ等計測値を積算して全粒状物集合体の体積若しくは
重量を測定する測定工程、の各工程を具備することを特
徴とする高温状態にある粒状物集合体の体積若しくは重
量測定法。
【請求項２】コンベアにより山状に積まれて搬送されて
くる複数の高温状態にある粒状物集合体の体積若しくは
重量を測定する方法において、上記コンベアの上方側に配置されたＣＣＤラインスキャ
ンカメラによりコンベアおよび各粒状物集合体から発せ
られる赤外若しくは近赤外線像を連続的に撮影し、か
つ、単位時間毎区画して二次元の単位画像を得る撮影工
程と、得られた各単位画像領域内の各画素濃度と閾値濃度とを
比較して濃度の低いコンベア部と濃度の高い粒状物集合
体部を２値化分離する分離工程と、１画素当たりの面積校正値により各単位画像領域内に存
在する各粒状物集合体の面積をそれぞれ求め、かつ、予
め求められている画像面積と粒状物集合体の体積若しく
は重量の関係式に基づいて各粒状物集合体の体積若しく
は重量を計測する計測工程と、これ等計測値を積算して全粒状物集合体の体積若しくは
重量を測定する測定工程、の各工程を具備することを特
徴とする高温状態にある粒状物集合体の体積若しくは重
量測定法。
【請求項３】上記分離工程において各単位画像領域内の
高濃度側画素数が高濃度基準画素数を超え粒状物集合体
の温度が異常に高い場合、予め求めた高濃度基準画素数
以上の画素数と閾値濃度との関係式に基づき閾値濃度を
自動的に高濃度側に変更し、反対に各単位画像領域内で
分離された低濃度側画素数が低濃度基準画素数を超え粒
状物集合体の温度が異常に低い場合、予め求めた低濃度
基準画素数以上の画素数と閾値濃度との関係式に基づき
閾値濃度を自動的に低濃度側に変更することを特徴とす
る請求項１または２記載の高温状態にある粒状物集合体
の体積若しくは重量測定法。
【請求項４】上記計測工程において単位画像領域内に存
在する１の粒状物集合体の面積Ｓが最大基準面積Ａを超
えた場合、上記粒状物集合体の面積Ｓを（最大基準面積
Ａ×ｎ個の集合体＋残り面積ａの集合体）に分割すると
共に、分割された各集合体の面積から上記関係式に基づ
き各集合体の体積若しくは重量をそれぞれ計測し、か
つ、これ等計測値を積算して上記面積Ｓにおける粒状物
集合体の体積若しくは重量とすることを特徴とする請求
項１または２記載の高温状態にある粒状物集合体の体積
若しくは重量測定法。
【請求項５】上記撮影工程において得られた単位画像を
順次連続して記録し、かつ、撮影工程、分離工程、計測
工程および測定工程を経て得られた高温状態にある全粒
状物集合体の体積若しくは重量の測定値と、測定後にお
いて冷却かつ集積された全粒状物集合体の体積若しくは
重量の実測値とを比較し、その差分が基準誤差範囲を超
えた場合、上記測定工程における画像面積と粒状物集合
体の体積若しくは重量の関係式を変更し、変更された関
係式と記録された各単位画像データを再利用して上記全
粒状物集合体の体積若しくは重量の測定を行なうと共
に、上記差分が基準誤差範囲内に収まるまでこれ等工程
を繰り返すことを特徴とする請求項１、２、３または４
記載の高温状態にある粒状物集合体の体積若しくは重量
測定法。
【請求項６】高温状態にある上記粒状物が、ロータリー
キルンから排出される還元鉄ペレットであることを特徴
とする請求項１、２、３、４または５記載の高温状態に
ある粒状物集合体の体積若しくは重量測定法。
【請求項７】上記ロータリーキルンから排出される還元
鉄ペレットの温度が３００℃〜８００℃、コンベアの温
度が還元鉄ペレットの温度以下であることを特徴とする
請求項６記載の高温状態にある粒状物集合体の体積若し
くは重量測定法。