JP2020104075A - 選別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】添加金属の含有割合に応じて破砕片を選別する選別装置において、意図した選別率に近い選別率を容易に実現する。【解決手段】選別装置１において、カメラ１３は、破砕片の表面形状に関する表面情報を取得する。画像処理部２４は、取得された表面情報に基づいて、破砕片の表面のうち皺が生じている部分の割合である皺割合を算出する。分布取得部２６は、皺割合の分布を取得する。閾値算出部２８は、分布取得部２６が取得した分布に基づいて、破砕片の選別率が所定値となるように皺割合閾値を算出する。選別制御部２５は、閾値算出部２８が算出した皺割合閾値と、画像処理部２４が算出した皺割合と、を比較する。選別部１５は、選別制御部２５が比較した結果に基づいて、破砕片を選別する。【選択図】図１

Description

本発明は、金属の破砕片に含まれる添加金属の含有割合に応じて当該破砕片を選別する選別装置に関する。

従来から、自動車等の製品を製造する過程で生じた不要な鋼板、又は、不要となった製品に含まれていた鋼板等の金属を破砕機等で破砕した後にリサイクルすることが行われている。リサイクルとしては、様々な用途が存在するが、例えば鋳物用の鋳鉄として利用されることがある。

鋼板の強度を上げるために、マンガン又はクロム等の金属が鋼板に添加されることがある。従って、これらの金属（以下、添加金属）が添加された鋼板がリサイクルされる機会もある。しかし、添加金属の含有量が多い鋼板は、鋳鉄として用いることが好ましくない場合がある。例えば、マンガン又はクロムの含有量が多い鋼板は、鋳造における凝固時に黒鉛が析出しにくくなったり、チルと称される脆い組織が生成されたりすることがある。

そこで、金属のリサイクルに際しては金属の破砕により発生する破砕片が使用されることから、所定の添加金属の含有割合を有する破砕片を得るために、金属の破砕片を添加金属の含有割合に応じて選別することができる選別装置が提案されている。特許文献１は、この種の選別装置を開示する。

特許文献１の選別装置は、破砕片における添加金属の含有割合と、破砕片の表面の皺割合と、に相関性があることを利用したものである。この選別装置は、破砕片の表面情報を取得し、取得した破砕片の表面情報に基づいて、破砕片の表面のうち皺が生じている部分の割合である皺割合を算出する。そして、この選別装置は、算出した皺割合と予め設定された閾値とを比較し、比較結果に基づいて当該破砕片を選別する。

国際公開第２０１８／０５６４１７号

選別装置を使用するユーザ（例えば、リサイクル業者）において、選別対象の破砕片から、添加金属の割合が高い破砕片と、そうでない破砕片とを、予め定めた選別率（例えば、１／３）を実現するように選別したいニーズがある。

しかし、選別対象の破砕片において、添加金属の含有割合の平均が一定であるとは限らない。また、金属の破砕片の表面に生じる皺の状態は、当該破砕片における添加金属の含有割合を示しているが、金属を破砕する破砕機等の状態、又は、破砕前の金属の形状（機械的強度）等によっても影響を受ける。

従って、特許文献１の構成は、前提となる状況が様々に変動する中で、ユーザが望む選別率を得るために皺割合の閾値を適切に設定することが困難であり、この点で改善の余地があった。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、添加金属の含有割合に応じて破砕片を選別する選別装置において、意図した選別率に近い選別率を容易に実現することにある。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、以下の構成の選別装置が提供される。即ち、この選別装置は、金属の破砕片に含まれる添加金属の含有割合に応じて、当該破砕片を選別するものである。前記選別装置は、取得部と、画像処理部と、分布取得部と、閾値算出部と、選別制御部と、選別部と、を備える。前記取得部は、前記破砕片の表面形状に関する情報である表面情報を取得する。前記画像処理部は、前記取得部が取得した表面情報に基づいて、前記破砕片の表面のうち皺が生じている部分の割合である皺割合を算出する。前記分布取得部は、前記画像処理部が算出した皺割合の分布を取得する。前記閾値算出部は、前記分布取得部が取得した分布に基づいて、破砕片の選別率が所定値となるように皺割合閾値を算出する。前記選別制御部は、前記閾値算出部が算出した皺割合閾値と前記画像処理部が算出した皺割合とを比較する。前記選別部は、前記選別制御部が比較した結果に基づいて、当該破砕片を選別する。

これにより、破砕片の皺の状態に基づいて当該破砕片の選別を行う際に、予め定めた選別率を実現するように、皺割合閾値を柔軟に変更することができる。従って、破砕片の選別を添加金属の含有割合に応じて安定的に行うとともに、予め設定した選別率に近い選別率を得ることができる。

本発明によれば、添加金属の含有割合に応じて破砕片を選別する選別装置において、意図した選別率に近い選別率を容易に実現することができる。

本発明の一実施形態に係る選別装置の構成を示す図。 破砕片の選別時に制御部が行う処理を示すフローチャート。 下面照明部の照明中に得られた第１画像と、破砕片の演算領域を示す画像と、を示す図。 上面及び側面照明部の照明中に得られた第２画像と、エッジ処理後の画像と、を示す図。 マンガンの含有率が高い破砕片とマンガンの含有率が低い破砕片の画像処理後の映像を比較する図。 皺割合の閾値の更新処理を示すフローチャート。 破砕片の皺割合と破砕片の個数との関係を示すヒストグラム。 変形例に係る選別装置の構成を示す図。

次に、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る選別装置１を示す図である。なお、以下の説明では、破砕片の搬送方向の上流及び下流を単に上流及び下流等と称する。

図１に示すように、選別装置１は、供給部１１と、第１搬送部１２ａと、第２搬送部１２ｂと、第３搬送部１２ｃと、カメラ（取得部）１３と、上面照明部１４ａと、２つの側面照明部１４ｂと、下面照明部１４ｃと、選別部１５と、制御部１６と、を備える。

供給部１１は、破砕片を第１搬送部１２ａへ供給する。破砕片は、鉄合金又はアルミニウム合金等の金属の部材（例えば板状の部材）を破砕機等で処理することで得られる。供給部１１は、斜面であってもよいし、ベルトコンベアであってもよい。また、供給部１１の上流側の端部は、破砕機等から排出された破砕片を投入する投入部と接続されている。なお、この構成に代えて、供給部１１の上流側の端部を破砕機等と接続し、破砕機から排出された破砕片を自動的に供給する構成としてもよい。

第１搬送部１２ａは、供給部１１から供給された破砕片を下流側へ搬送する。破砕片が第１搬送部１２ａの搬送面（測定面）に載せられて搬送される間に、破砕片における添加金属の含有割合が測定される。第２搬送部１２ｂ及び第３搬送部１２ｃは、第１搬送部１２ａの下流側に配置されている。第１搬送部１２ａによって搬送された破砕片のうち、添加金属の含有割合が低い破砕片（図１において符号４１で示す破砕片４１）が第２搬送部１２ｂに送られる。一方、第１搬送部１２ａによって搬送された破砕片のうち、添加金属の含有割合が高い破砕片（図１において符号４２で示す破砕片４２）が第３搬送部１２ｃに送られる。

第１搬送部１２ａ〜第３搬送部１２ｃは、本実施形態では何れもプーリでベルトを駆動するベルトコンベアであるが、破砕片を搬送可能であれば別の構成（例えば、振動コンベア又は斜面等）であってもよい。また、上記の構成に代えて、添加金属の含有割合が低い破砕片４１が第３搬送部１２ｃに送られ、添加金属の含有割合が高い破砕片４２が第２搬送部１２ｂに送られる構成であってもよい。

カメラ１３は、第１搬送部１２ａにより搬送される破砕片を所定の方向から撮像することで、当該破砕片の外観を示す外観画像を取得する。外観画像は、破砕片の表面形状に関する情報を含むもの（２次元画像、写真等）であり、「表面情報」に相当する。本実施形態では、カメラ１３は、第１搬送部１２ａの上側に配置されている。

カメラ１３は、第１搬送部１２ａを上方向から撮像することで、第１搬送部１２ａの上面の外観画像を取得する。なお、カメラ１３は、破砕片の側面を撮像する構成であってもよい。また、第１搬送部１２ａの一部を透明等して、破砕片の底面をカメラ１３により撮像する構成であってもよい。

上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂは、第１搬送部１２ａにより搬送される破砕片の表面に光を照射する。言い換えれば、上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂは、破砕片における、カメラ１３が外観画像を取得する箇所を含んだ位置に光を照射する。本実施形態では、カメラ１３は破砕片に対してその上側に配置されているため、上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂは破砕片の上面を含んだ位置に光を照射する。

上面照明部１４ａは、側面視（図１）において、破砕片の搬送方向の位置がカメラ１３と重なるように配置されている。この上面照明部１４ａは、鉛直方向下向きに光を照射する。２つの側面照明部１４ｂは、カメラ１３よりも上流側と下流側とに配置されており、破砕片に向けて斜め下向きに光を照射する。上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂが照射した光は、カメラ１３の下方において重なるようになっている。

本実施形態では、カメラ１３よりも上流側と下流側とに側面照明部１４ｂを配置しているが、破砕片の搬送方向下流側を向いて（言い換えれば、下流側を前側としたときにおいて）左側と右側に側面照明部１４ｂを配置してもよい。

上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂの少なくとも一方を省略してもよい。また、上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂのそれぞれの個数を、本実施形態と異なる数にしてもよい。また、外部の照明（例えば、選別装置１が配置される工場に設けられた照明）を用いて、破砕片を照らしてもよい。

下面照明部（裏面照明部）１４ｃは、第１搬送部１２ａにより搬送される破砕片の裏面に光を照射する。言い換えれば、下面照明部１４ｃは、カメラ１３が外観画像を取得する箇所の反対側を含んだ位置に光を照射する。本実施形態では、カメラ１３は破砕片の上側に配置されているため、下面照明部１４ｃは破砕片の下面に光を照射する。

下面照明部１４ｃが照射する光が破砕片に届くように、第１搬送部１２ａのうち少なくとも下面照明部１４ｃの上方に位置する部分は、透明の部材を設ける、あるいは孔を形成する等して、光透過性を有している。

本実施形態では下面照明部１４ｃは１つであるが、２つ以上であってもよい。また、本実施形態では下面照明部１４ｃはカメラ１３の真下に配置されているが、カメラ１３の斜め下方に配置されていてもよい。詳細は後述するが、下面照明部１４ｃは省略することもできる。

選別部１５は、第１搬送部１２ａを搬送される破砕片を、第２搬送部１２ｂに送るか、第３搬送部１２ｃに送るかを切換可能に構成されている。本実施形態では、選別部１５は圧縮空気を噴射可能に構成されている。選別部１５が圧縮空気を噴射した場合、破砕片は圧縮空気により飛ばされて第２搬送部１２ｂへ送られる。一方、選別部１５が圧縮空気を噴射しない場合、破砕片は第１搬送部１２ａから落下して、第３搬送部１２ｃに送られる。

選別部１５は、別の構成により破砕片を選別してもよい。例えば、第１搬送部１２ａの下流側の端部に可動式の案内板を設置し、案内板が第１位置にあるときは破砕片を第２搬送部１２ｂに案内し、案内板が第２位置にあるときは破砕片を第３搬送部１２ｃに案内する構成であってもよい。なお、本実施形態では、上述のように添加金属の含有割合が低い破砕片４１が第２搬送部１２ｂに送られる場合は、選別部１５において破砕片４２が圧縮空気により飛ばされる。後述する選別率に関連して、破砕片４１と破砕片４２のうち、想定される絶対量が少ない方を選別部１５において圧縮空気により飛ばして第２搬送部１２ｂに送る方が好ましい。

制御部１６は、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、又はＣＰＵ等の演算装置により実現される。制御部１６は、予め作成されたプログラムを読み出して実行することで、選別装置１に関する様々な処理を実行可能に構成されている。以下の説明では、制御部１６が実行する処理のうち一部の処理について説明するが、制御部１６はそれ以外の処理についても実行可能である。

制御部１６は、搬送制御部２１と、カメラ制御部２２と、照明制御部２３と、画像処理部２４と、選別制御部２５と、分布取得部２６と、選別率設定部２７と、閾値算出部２８と、を備える。

具体的に説明すると、制御部１６はコンピュータとして実現されている。そして、上述したソフトウェアとハードウェアの協働により、制御部１６を、搬送制御部２１、カメラ制御部２２、照明制御部２３、画像処理部２４、選別制御部２５、分布取得部２６、選別率設定部２７、及び閾値算出部２８として機能させることができる。

搬送制御部２１は、第１搬送部１２ａ〜第３搬送部１２ｃの駆動を制御する。

カメラ制御部２２は、カメラ１３の動作（特に撮像するタイミング）を制御する。

照明制御部２３は、上面照明部１４ａ、側面照明部１４ｂ、及び下面照明部１４ｃの動作（特にＯＮ／ＯＦＦ）を制御する。

画像処理部２４は、カメラ１３が撮像した外観画像を画像処理して解析する。

選別制御部２５は、画像処理部２４の解析結果に応じて、選別部１５の動作（圧縮空気の噴射の有無）を制御する。

分布取得部２６は、画像処理部２４の解析結果に応じて、現れる皺の傾向の分布を取得する。

選別率設定部２７は、選別の結果として破砕片４１と破砕片４２がそれぞれどのような割合になるかについて、ユーザの設定を可能とする。

閾値算出部２８は、選別制御部２５が選別部１５の動作を制御する基準となる閾値を算出する。

次に、制御部１６が行う詳細な制御について、図２から図５を参照して詳細に説明する。

破砕片に含まれる添加金属の含有割合によって、当該破砕片のリサイクル用途は異なる。しかし、破砕片に含まれる添加金属の含有割合を求めることは容易ではない。ここで、添加金属は、鉄合金又はアルミニウム等の金属（例えば金属板）の強度を向上させるために添加される。従って、添加金属の含有割合が高い破砕片は、相対的に強度が高く、金属が破砕機により処理される際に変形しにくい。逆に、添加金属の含有割合が低い破砕片は、相対的に強度が低く、金属が破砕機により処理される際に変形し易い。

例えば、添加金属の含有割合が低い鋼板であるほど、破砕機に投入されたときに丸みを帯びるように折り曲げられ易くなり、これにより鋼板の端部が破砕片の表面に皺となって現れ易くなる。選別装置１は、この特徴を用いて破砕片を選別するものである。以下、具体的に説明する。

図２は、破砕片の選別時に制御部１６が行う処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、１つの破砕片を選別する処理を示している。なお、このフローチャートは、一例であり、処理の順序を変更したり、他の処理を追加したり、一部の処理を省略することができる。選別装置１には、連続的に破砕片が供給されるので、それぞれの破砕片に対して図２の処理が行われる。

初めに、制御部１６（照明制御部２３）は、下面照明部１４ｃをＯＮにして光を照射させ、更に上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂをＯＦＦにして光を照射させない状態にする（ステップＳ１０１）。この状態で、制御部１６（カメラ制御部２２）は、カメラ１３に破砕片の外観画像を取得させる（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１で取得した外観画像を第１画像と称する。図３の左側の画像に示すように、第１画像は、破砕片の裏側から光を照射しているため逆光となる。従って、第１画像において破砕片が存在する部分は、破砕片の形状に関係なく黒くなり易い。一方、第１画像において破砕片が存在しない部分は、下面照明部１４ｃが照射した光により白くなり易い。なお、下面照明部１４ｃを省略する場合は、ステップＳ１０１が省略され、後述のステップＳ１０２で得られた第２画像を用いて、ステップＳ１０３及びＳ１０４の処理が行われる。

次に、制御部１６（照明制御部２３）は、下面照明部１４ｃをＯＦＦにして光を照射させず、更に上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂをＯＮにして光を照射させる状態にする（ステップＳ１０２）。この状態で、制御部１６（カメラ制御部２２）は、カメラ１３に破砕片の外観画像を取得させる（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２で取得した外観画像を第２画像と称する。図４に示すように、第２画像は、破砕片の表面に光を照射しているため、全体的に明るい（白っぽい）画像が得られるが、皺が生じている部分とそうでない部分を区別可能である。

第１画像と第２画像は、同じアングルかつ同じ縮尺にすることが好ましい。従って、制御部１６は、ステップＳ１０１とステップＳ１０２を短時間の間に行うことが好ましい。あるいは、制御部１６（搬送制御部２１）は、ステップＳ１０１を行ってからステップＳ１０２を行うまで第１搬送部１２ａを停止させてもよい。

次に、制御部１６（画像処理部２４）は、ステップＳ１０１で取得した第１画像に基づいて演算領域を算出する（ステップＳ１０３）。ここで、演算領域とは、破砕片の皺の割合を求める領域（即ち、演算を行う領域）である。具体的には、制御部１６は、第１画像に画像処理を行い、画像の明るさが所定の閾値以下の画素を特定する。これにより、第１画像における破砕片の全体の領域が求められる（図３の右側の画像を参照）。なお、制御部１６は、破砕片から離れた箇所においてノイズ等により明るさが低い画素が特定されないように、例えば大きさが所定以下の暗い領域を無視する。次に、制御部１６は、破砕片の全体の領域から所定の画素数だけ内側の領域を演算領域として算出する（図３の右側の画像を参照）。

次に、制御部１６（画像処理部２４）は、第２画像における演算領域についてエッジ処理を行う（ステップＳ１０４）。エッジ処理とは、１枚の第２画像について、画像の明るさの変化量が所定以上となる領域であるエッジ領域を特定する処理である。画像の明るさの変化量が所定以上となる領域か否かの判定は、画素毎に行う。なお、画像の明るさの変化量が所定以上となる画素だけでなく、その周囲の数画素をエッジ領域に含めてもよい。あるいは、所定数の画素を１単位領域として当該１単位領域に属する画素の明るさの平均値等を求め、その明るさの平均値等（１単位領域の明るさ）を隣接する他の単位領域の明るさと比較してもよい。

図４の右側には、エッジ処理を行った後の画像が示されている（白い部分がエッジ領域に相当する）。図４に示すように、破砕片の表面の皺が生じている領域は、エッジ処理を行うことでエッジ領域として特定される。このように、本実施形態では、１枚の２次元画像における明るさの分布に基づいてエッジ領域を特定する。

次に、制御部１６（画像処理部２４）は、エッジ割合（エッジ領域／演算領域）を算出する（ステップＳ１０５）。具体的には、制御部１６は、ステップＳ１０４で算出したエッジ領域の面積を、ステップＳ１０３で算出した演算領域の面積で除することによって、エッジ割合を求める。エッジ割合とは、破砕片の表面全体における、皺が生じている領域の割合である。図５では、エッジ領域が白色で示されており、皺の割合が多いほどエッジ割合が高くなることが示されている。

ここで、ステップＳ１０３においては、破砕片の全体の領域ではなく、破砕片の全体の領域から所定の画素数だけ内側の領域を演算領域とした。これは、破砕片の端部（輪郭）は必ずエッジ領域となるため、仮に破砕片の全体を演算領域とした場合、実際よりもエッジ領域が多くなると判定されるためである。なお、演算処理を簡単にするために、破砕片の全体の領域を演算領域としてもよい。

次に、制御部１６（画像処理部２４）は、算出されたエッジ割合に応じて皺割合を算出する（ステップＳ１０６）。前述のとおり、基本的には、破砕片に含まれている添加金属の含有割合が少ないほど、破砕片の強度が相対的に低くなる。そのため、皺が生じ易くなり、皺割合（エッジ割合）が高くなる。なお、皺割合は、本実施形態では皺割合自体としているが、この皺割合自体に基づく値としてもよい。

次に、制御部１６（選別制御部２５）は、皺割合が所定の皺割合閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１０７）。皺割合閾値は、選別の基準となる皺割合であり、詳細は後述する。制御部１６（選別制御部２５）は、皺割合が所定の皺割合閾値以上である場合、選別部１５を動作させて（ステップＳ１０８）、破砕片を第２搬送部１２ｂへ送る。一方、制御部１６（選別制御部２５）は、皺割合が所定の皺割合閾値より小さい場合、選別部１５を動作させずに（ステップＳ１０９）、破砕片を第３搬送部１２ｃへ送る。これにより、添加金属の含有割合に応じて破砕片を選別できる。従って、添加金属の含有割合に応じて皺割合閾値を変更することで、全体の破砕片から、添加金属の含有割合が所定以下の破砕片を得ることができる。本実施形態では、破砕片を２つに選別するが、３つ以上に選別する構成であってもよい。なお、上述の構成とは異なり、添加金属の含有割合が高い破砕片４２が第２搬送部１２ｂに送られる場合は、ステップＳ１０８とステップＳ１０９の処理が逆になる。

次に、皺割合閾値について、図７を参照して詳細に説明する。図７は、破砕片の皺割合と破砕片の個数との関係を示すヒストグラムである。

皺割合閾値は、選別部１５の選別率が所定値（予め設定された目標値）となることを期待して設定される。皺割合閾値は、前述の所定値を実現できるように、自動的に随時変更され得る。本実施形態では、皺割合閾値の設定のために、図１に示す分布取得部２６、選別率設定部２７及び閾値算出部２８が用いられる。

分布取得部２６は、皺割合を所定の幅で区切った階級毎に、当該皺割合を有する破砕片の個数を積算により求める。

分布取得部２６は、１つの破砕片の皺割合が画像処理部２４から入力されると、当該皺割合がどの階級に分類されるかを判断し、分類された階級の度数を１増加させる。この処理を、第１搬送部１２ａにおいて搬送される破砕片毎に反復することにより、分布取得部２６においてヒストグラムを生成することができる。このヒストグラムは、皺割合と破砕片の個数（度数）との関係を示す。ヒストグラムの例が、例えば図７に示されている。

皺割合の記憶は一定時間の間にわたって繰り返し行われて、制御部１６に蓄積される。分布取得部２６は、ヒストグラムを例えば１０分毎に求め、直近の１時間分のヒストグラム（６つのヒストグラム）を制御部１６に記憶するように構成することができる。最新の１０分のヒストグラムが作成されると、最も古いヒストグラムは破棄され、最新のヒストグラムが記憶される。

また、１つの破砕片の皺割合（採取データ）を例えば選別装置１の起動時から累積してヒストグラムを求め、起動時からの長時間のデータ状態に基づく当該ヒストグラムを元に選別をしてもよい。この場合、制御部１６の記憶可能な容量まで採取データを蓄積し、その平均データで選別を行う。これにより選別後の状態が平均化され、得られる選別品の量が安定する。記憶容量が一杯になれば、古いデータから消去していく。

図１の選別率設定部２７は、ユーザが希望する選別率を設定可能である。この設定は、ユーザが、例えばキーボード、マウス、タッチパネル等の入力装置を操作することにより行うことができる。

閾値算出部２８は、分布取得部２６が取得した皺割合の分布と、選別率設定部２７において設定された選別率と、に基づいて、当該選別率を実現する皺割合閾値を設定する。

本実施形態では、閾値算出部２８は、分布取得部２６が生成して制御部１６に記憶される６つのヒストグラムを加算して、直近の１時間に相当するヒストグラムを求める。そして、閾値算出部２８は、得られたヒストグラムと同様の皺割合の分布が今後得られると仮定した場合に、皺割合閾値の大きさをどのようにすれば選別率が所定の値（例えば、４０％）となるかを、当該ヒストグラムから計算する。上記の例でいえば、当該条件を満たす皺割合閾値は、最上位の階級から度数を累積していき、累積度数が全体の４０％に到達する階級の階級値として求めることができる。

閾値算出部２８は、１０分毎に上記の処理を反復することで、皺割合閾値を更新する。閾値算出部２８は、新しい皺割合閾値を選別制御部２５に対して設定する。

このようにして、選別制御部２５における皺割合閾値は、選別装置１による破砕片の選別が行われている間、自動で更新される。これにより、皺割合の直近の傾向を活用して、指定された選別率に近い選別率を実現することができる。

以下、制御部１６が皺割合閾値に関して行う処理を具体的に説明する。図６は、皺割合閾値の更新に関する処理を示すフローチャートである。

図６の処理がスタートすると、分布取得部２６は、破砕片１つにつき画像処理部２４から入力される皺割合を、階級毎にカウントする（ステップＳ２０１）。

その後、ヒストグラムの集計時間（例えば、１０分）が経過したかが判定される（ステップＳ２０２）。集計時間が経過していない場合は、処理はステップＳ２０１に戻る。

ステップＳ２０２の判断で、集計時間が経過している場合、閾値算出部２８は、新しいヒストグラムを用いて、新しい皺割合閾値を算出する（ステップＳ２０３）。その後、処理はステップＳ２０１に戻り、新規のヒストグラムの生成が開始される。

以上の処理により、皺割合の収集、分布の取得及び皺割合閾値の更新を、継続反復的に行うことができる。従って、様々な破砕物が供給される場合であっても、選別率設定部２７で指定された選別率を安定して実現することができる。

従来の構成では、皺割合に関する閾値を柔軟に変更することができなかったため、選別に関する状況の変動等により、ユーザが希望する選別率から大きく乖離した選別率となってしまうおそれがあった。これを防止するために、選別中に破砕片を目視で確認しながら皺割合に関する閾値を皺の状態に応じて変更することが考えられるが、監視負担が増大してしまうとともに、閾値をどのように変更すべきか判断することが難しく、意図した選別率を達成するにはオペレータの熟練が必要になる。また、このような閾値の変更は選別装置（及びリサイクルシステムにおける他の装置）の一時停止等が必要となるので、手間が掛かるとともに、稼動効率の低下を招いていた。この点、本実施形態によれば、時間的な連続性を利用して、現在の皺割合の分布が直近の皺割合の分布と概ね等しくなることを前提に、希望する選別率となるように、選別の基準となる皺割合の閾値を変更することができる。この結果、意図した選別率に近い選別率を容易に実現することができる。

上記のようにして達成される選別率は、破砕片の個数を基準にした選別率である。一方、選別装置１のユーザにとっては、重量の観点での選別率が重要であることも多い。この点、個数の選別率と重量の選別率には相関があるので、両者の関係を（例えば、経験的に）予め求めておくことで、重量の観点での選別率も容易に実現することができる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。図８は、本発明の本変形例に係る選別装置１を示す図である。

本変形例の選別装置１においては、分布取得部２６が、画像処理部２４が算出した皺割合毎に破砕片の重量を積算する。即ち、上記実施形態では、皺割合閾値を設定するために、破砕片の数量に関する値として破砕片の個数を利用する。これに対し、本変形例は、皺割合閾値を設定するために、破砕片の数量に関する値として重量を利用する。

図８に示すように、本変形例の選別装置１には、重量計測部５１が備えられる。重量計測部５１は、破砕片の重量を計測する。重量計測部５１の動作（特に計測タイミング）は、制御部１６に備えられた重量計測制御部５４により制御される。破砕片の重量は、破砕片が第１搬送部１２ａにより搬送されるときに計測される。重量計測部５１は、例えばコンベアスケールから構成され、ベルトコンベアである第１搬送部１２ａに設けられる。

なお、破砕片の重量は、重量計測部５１を用いて計測することに代えて、破砕片の情報に基づいて推定する構成としてもよい。例えば、カメラ１３としてステレオカメラを用いることで、破砕片を塊として捉えた概ねの容積（大きさ）を計算により取得することができる。また、破砕片の単位容積当たりの重量は、皺割合に基づいて推定することができる。以上により、破砕片の重量を推定することができる。

本変形例において、分布取得部２６が１０分毎に作成するヒストグラムでは、度数に代えて、重量積算値が用いられる。言い換えれば、分布取得部２６は、皺割合と破砕片の重量の関係を示す分布を取得する。従って、選別制御部２５が計算する皺割合閾値は、重量の観点からの所定の選別率を実現する閾値として求められる。

以上に説明したように、上記実施形態及びその変形例の選別装置１は、金属の破砕片に含まれる添加金属の含有割合に応じて当該破砕片を選別する。この選別装置１は、カメラ１３と、画像処理部２４と、分布取得部２６と、閾値算出部２８と、選別制御部２５と、選別部１５と、を備える。カメラ１３は、破砕片の表面形状に関する情報である表面情報を取得する。画像処理部２４は、カメラ１３が取得した表面情報に基づいて、破砕片の表面のうち皺が生じている部分の割合である皺割合を算出し、算出された割合に応じて皺判定割合を算出する。分布取得部２６は、画像処理部２４が算出した皺割合の分布を取得する。閾値算出部２８は、分布取得部２６が取得した分布に基づいて、破砕片の選別率が所定値となるように皺割合閾値を算出する。選別制御部２５は、閾値算出部２８が算出した皺割合閾値と画像処理部２４が算出した皺割合とを比較する。選別部１５は、選別制御部２５が比較した結果に基づいて、当該破砕片を選別する。

これにより、破砕片の皺の状態に基づいて当該破砕片の選別を行う際に、予め定めた選別率を実現するように、皺割合閾値を柔軟に変更することができる。従って、破砕片の選別を添加金属の含有割合に応じて安定的に行うとともに、予め設定した選別率に近い選別率を得ることができる。

また、本実施形態の選別装置１は、選別率を設定可能な選別率設定部２７を備える。

これにより、ユーザの希望等に応じて異なる選別率を柔軟に実現することができる。

また、上記実施形態の選別装置１において、分布取得部２６は、皺割合と破砕片の個数の関係を示す分布を取得する。

これにより、簡単な制御を実現することができる。

また、上記変形例の選別装置１において、分布取得部２６は、皺割合と破砕片の重量の関係を示す分布を取得する。

これにより、重量の観点で、意図した選別率に近い選別率を得ることができる。

また、上記変形例の選別装置１は、重量計測部５１を備える。重量計測部５１は、破砕片の重量を計測する。

これにより、破砕片の重量を直接計測できるので、重量の観点での選別率を精度良く達成することが容易になる。

また、上記変形例の選別装置１において、重量計測部５１に代えて、重量推定部を備えてもよい。この重量推定部は、破砕片の大きさと、破砕片の皺割合と、に基づいて、破砕片の重量を推定する。

これにより、破砕片の重量を簡易に取得することができる。

本実施形態の選別装置１において、分布取得部２６は、皺割合の分布を所定時間毎に取得する。閾値算出部２８は、分布取得部２６が取得した所定時間毎の分布に応じて皺割合閾値を更新する。

これにより、直近の状況を考慮して、皺割合閾値を更新することができる。

また、上記実施形態及びその変形例の選別装置１において、カメラ１３は、破砕片を所定の方向から撮像することで当該破砕片の外観を示す外観画像を表面情報として取得する。画像処理部２４は、カメラ１３が取得した外観画像内における明るさの分布に基づいて、皺割合を検出する。

これにより、簡単な構成で、皺割合、即ち上述のエッジ割合を算出することができる。従って、皺割合を容易に取得することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

ヒストグラムを用いる代わりに、破砕片の皺割合を１つごとに蓄積した単純な分布を用いてもよい。この場合、蓄積された皺割合をソートして、例えば最大から数えて４０％に相当する皺割合を求めることで、選別率が４０％となることが期待される皺割合閾値を得ることができる。ただし、階級毎の分布（ヒストグラム）を用いると、記憶するデータ量を小さくできるので好ましい。

選別率は、ユーザが変更不能に構成してもよい。

皺割合の分布を集計する時間は、任意に設定することができる。当該時間を、ユーザが変更可能に構成することもできる。時間に限らず、破砕物の所定個数毎の分布、又は、所定総重量毎の分布を取得することもできる。

皺割合閾値は、ある程度の時間差をおいて更新されてもよい。しかし、選別装置１に供給される破砕片の材質等が安定しない場合は、短い時間差で（あるいは、実質的にリアルタイムで）更新されることが好ましい。

選別装置１が定期的に稼動／停止を繰り返す場合は、その１回の稼動毎に分布（例えば、ヒストグラム）を作成し、当該分布に基づく皺割合閾値で次回の稼動が行われてもよい。このように、皺割合閾値は、選別装置１の稼動中に変更されなくてもよい。

上記では、エッジ処理により破砕片の表面の皺割合を検出したが、外観画像の明るさの分布を利用する処理であれば、別の処理（例えば、明るさが所定以下の画素が示す領域の形状に基づいて皺か否かを判断する方法等）を用いて、皺割合を検出してもよい。

破砕片を搬送する第１搬送部１２ａに代えて、破砕片を一時的に置いておくための載置台を設けてもよい。この構成では、載置台に置かれた破砕片について、皺割合を検出する処理が行われる。そのため、カメラ１３及び上面照明部１４ａ等を載置台に沿って移動可能にするか、あるいは、カメラ１３を比較的上方に配置して載置台に載せられた全ての破砕片の外観画像を取得可能にすることが好ましい。また、この構成における選別部は、載置台に載せられた破砕片のうち、皺割合に応じて選別されたものを、載置台から落下させるアーム等を有していることが好ましい。

上記では、取得部を１台のカメラ１３とし、これで第１画像と第２画像を取得する構成であるが、取得部を２台のカメラとし、各々のカメラで第１画像と第２画像を取得する構成であってもよい。

第２搬送部１２ｂ及び第３搬送部１２ｃのそれぞれに重量計測部を設け、第２搬送部１２ｂ上を通過した重量積算結果と、第３搬送部１２ｃを通過した重量積算結果から、重量の観点での実際の選別率を求めることもできる。この構成では分布を用いないことになるが、実際の選別率が求める選別率に近づくように皺割合閾値を随時変更しても良い。

選別装置は、レーザ光を用いて取得部に上記表面情報を取得させるものとしてもよい。この構成では、選別装置１に、取得部としての３次元カメラが備えられるとともに、レーザ装置が備えられる。そして、３次元カメラが、レーザ装置のレーザ光を用いて上記表面情報を取得可能に構成される。

１ 選別装置
１３ カメラ（取得部）
１５ 選別部
２４ 画像処理部
２５ 選別制御部
２６ 分布取得部
２７ 選別率設定部
２８ 閾値算出部
５１ 重量計測部

Claims (8)

1. 金属の破砕片に含まれる添加金属の含有割合に応じて、当該破砕片を選別する選別装置において、
   前記破砕片の表面形状に関する情報である表面情報を取得する取得部と、
   前記取得部が取得した表面情報に基づいて、前記破砕片の表面のうち皺が生じている部分の割合を算出し、算出された割合に応じて皺割合を算出する画像処理部と、
   前記画像処理部が算出した皺割合の分布を取得する分布取得部と、
   前記分布取得部が取得した分布に基づいて、破砕片の選別率が所定値となるように皺割合閾値を算出する閾値算出部と、
   前記閾値算出部が算出した皺割合閾値と前記画像処理部が算出した皺割合とを比較する選別制御部と、
   前記選別制御部が比較した結果に基づいて、当該破砕片を選別する選別部と、
   を備えることを特徴とする選別装置。
2. 請求項１に記載の選別装置であって、
   前記選別率を設定可能な選別率設定部を備えることを特徴とする選別装置。
3. 請求項１又は２に記載の選別装置であって、
   前記分布取得部は、前記皺割合と破砕片の個数の関係を示す分布を取得することを特徴とする選別装置。
4. 請求項１又は２に記載の選別装置であって、
   前記分布取得部は、前記皺割合と破砕片の重量の関係を示す分布を取得することを特徴とする選別装置。
5. 請求項４に記載の選別装置であって、
   前記破砕片の重量を計測する重量計測部を備えることを特徴とする選別装置。
6. 請求項４に記載の選別装置であって、
   前記破砕片の大きさと、前記破砕片の表面のうち皺が生じている部分の割合と、に基づいて、前記破砕片の重量を推定する重量推定部を備えることを特徴とする選別装置。
7. 請求項１から６までの何れか一項に記載の選別装置であって、
   前記分布取得部は、前記皺割合の分布を所定時間毎に取得し、
   前記閾値算出部は、前記分布取得部が取得した所定時間毎の分布に応じて前記皺割合閾値を更新することを特徴とする選別装置。
8. 請求項１から７までの何れか一項に記載の選別装置であって、
   前記取得部は、前記破砕片を所定の方向から撮像することで当該破砕片の外観を示す外観画像を前記表面情報として取得し、
   前記画像処理部は、前記取得部が取得した前記外観画像内における明るさの分布に基づいて、前記破砕片の表面のうち皺が生じている部分の割合を検出することを特徴とする選別装置。