JP2023094081A - ストーカ式処理装置及びストーカ式処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ストーカ上における処理対象物の堆積量の分布を容易に評価するのに有効なストーカ式処理装置及びストーカ式処理方法を提供する。【解決手段】ストーカ式処理装置１は、処理対象物を支持し、鉛直方向に交差する搬送方向１９に処理対象物を搬送するストーカ３０と、搬送方向１９からストーカ３０上の所定の視野２１に向けられた深度センサ２０と、深度センサ２０の出力に基づいて、深度センサ２０から視野２１内のオブジェクトまでの深度の分布を表すストーカ上深度分布情報を生成する深度分布生成部１１２と、視野２１内における位置と、ストーカ３０上における位置との対応関係と、ストーカ上深度分布情報とに基づいて、ストーカ３０上における処理対象物の堆積量の分布を評価する堆積分布評価部１１５と、を備える。【選択図】図４

Description

本開示は、ストーカ式処理装置及びストーカ式処理方法に関する。

特許文献１には、火格子部上の少なくとも一部の領域である対象領域におけるごみの熱画像を撮像する熱画像撮像部と、対象領域上におけるごみ高さの分布を示すごみ高さ情報を、熱画像に基づいて取得する演算部と、を備えるストーカ式焼却炉が開示されている。

特開２０１７－８７２２８号公報

本開示は、ストーカ上における処理対象物の堆積量の分布を容易に評価するのに有効なストーカ式処理装置及びストーカ式処理方法を提供する。

本開示の一側面に係るストーカ式処理装置は、処理対象物を支持し、鉛直方向に交差する搬送方向に処理対象物を搬送するストーカと、搬送方向からストーカ上の所定の視野に向けられた深度センサと、深度センサの出力に基づいて、深度センサから視野内のオブジェクトまでの深度の分布を表すストーカ上深度分布情報を生成する深度分布生成部と、視野内における位置と、ストーカ上における位置との対応関係と、ストーカ上深度分布情報とに基づいて、ストーカ上における処理対象物の堆積量の分布を評価する堆積分布評価部と、を備える。

搬送方向からストーカ上の視野に向けられた深度センサによれば、ストーカ上の情報を容易に得ることができる。このため、深度センサの出力に基づいて、ストーカ上における処理対象物の堆積量の分布を評価する本ストーカ式処理装置は、ストーカ上における処理対象物の堆積量の分布を容易に評価するのに有効である。

深度センサは、二次元の視野内画像を取得する撮像装置であり、深度分布生成部は、二次元画像の入力に応じて、二次元画像内のオブジェクトまでの深度の分布を表す深度分布情報を出力するように機械学習により構築された深度モデルに、視野内画像を入力することで、ストーカ上深度分布情報を生成してもよい。二次元画像に基づいて、ストーカ上における処理対象物の堆積高さを評価するためには、ストーカ上における大量のデータ収集と、収集したデータに基づく機械学習が必要である。このため、機械学習結果に基づく堆積高さの評価結果を利用するまでに長い準備期間を要する。これに対し、このストーカ式処理装置によれば、二次元画像の入力に応じて、二次元画像内のオブジェクトまでの深度の分布を表す深度分布情報を出力するように機械学習により構築された深度モデルに基づいて、ストーカ上における堆積量の分布が評価される。深度モデルは、ストーカ上以外においても容易に構築可能である。このため、ストーカ上以外において予め構築された深度モデルを活用し、ストーカ上における堆積量の分布の評価を即時に開始することができる。従って、ストーカ上における処理対象物の堆積量の分布を更に容易に評価するのに有効である。

撮像装置は、視野から入射した中赤外線を結像させて視野内画像を取得してもよい。中赤外線によれば、処理対象物の燃焼により発生する火炎、水蒸気、炭酸ガス等に影響され難い視野内画像を取得することがきる。このため、堆積量の分布をより高い信頼性で評価することができる。

堆積分布評価部は、ストーカが処理対象物を支持していない状態で生成されたストーカ上深度分布情報と、ストーカが処理対象物を支持している状態で生成されたストーカ上深度分布情報との差分に基づいて、堆積量の分布を評価してもよい。ストーカが処理対象物を支持していない状態を基準とすることで、堆積量の分布をより適切に評価することができる。

差分は、ストーカが処理対象物を支持していない状態と、ストーカが処理対象物を支持している状態との深度差の分布を表し、視野は、ストーカ上の複数の堆積エリアにそれぞれ対応する複数の視野内エリアを含み、堆積分布評価部は、複数の視野内エリアごとに深度差を積分することで、複数の堆積エリアごとに堆積量を算出してもよい。堆積量を評価するための演算を簡素化し、堆積量の分布を更に容易に評価することができる。

ストーカ上深度分布情報に基づいて、視野内の遠近効果による堆積量の評価誤差を補正する補正部を更に備えてもよい。堆積量の分布をより適切に評価することができる。

差分は、ストーカが処理対象物を支持していない状態と、ストーカが処理対象物を支持している状態との深度差の分布を表し、補正部は、ストーカ上深度分布情報に基づいて、視野を深度に依存しない補正後視野に変換し、差分を補正後視野に適応させた補正後差分を生成し、堆積分布評価部は、補正後差分に基づいて、ストーカ上における堆積量の分布を評価してもよい。遠近効果による評価誤差を補正しつつ、堆積量を評価するための演算を簡素化し、堆積量の分布を更に容易に評価することができる。

視野は、ストーカ上の複数の堆積エリアにそれぞれ対応する複数の視野内エリアを含み、補正後視野は、複数の視野内エリアにそれぞれ対応する複数の補正後エリアを含み、堆積分布評価部は、複数の補正後エリアごとに深度差を積分することで、複数の堆積エリアごとに堆積量を算出してもよい。堆積量を評価するための演算を更に簡素化し、堆積量の分布を更に容易に評価することができる。

堆積分布評価部により評価された堆積量の分布に基づいて、堆積量の偏りを抑制するようにストーカを制御する制御装置を更に備えてもよい。堆積量の分布の評価結果を有効活用することができる。

第１タイミングで生成されたストーカ上深度分布情報と、第１タイミングよりも後の第２タイミングで生成されたストーカ上深度分布情報との差に基づいて、堆積量の変化の分布を評価する流動分布評価部を更に備えてもよい。堆積量の変化の分布を容易に評価することができる。堆積量の変化の分布の評価結果によれば、ストーカ上における処理対象物の停滞等を容易に検出することができる。

堆積分布評価部により評価された堆積量の分布に基づいて、堆積量の偏りを抑制するようにストーカを制御し、流動分布評価部により評価された堆積量の変化の分布に基づいて、堆積量の変化の偏りを抑制するようにストーカを制御する制御装置を更に備えてもよい。堆積量の分布の評価結果、及び堆積量の変化の分布の評価結果を有効活用することができる。

本開示の他の側面に係るストーカ式処理方法は、処理対象物を支持するストーカにより、鉛直方向に交差する搬送方向に沿って処理対象物を搬送することと、搬送方向からストーカ上の所定の視野に向けられた深度センサの出力に基づいて、深度センサから視野内のオブジェクトまでの深度の分布を表すストーカ上深度分布情報を生成することと、視野内における位置と、ストーカ上における位置との対応関係と、ストーカ上深度分布情報とに基づいて、ストーカ上における処理対象物の堆積量の分布を評価することと、を含む。

本開示によれば、ストーカ上における処理対象物の堆積量の分布を容易に評価するのに有効なストーカ式処理装置及びストーカ式処理方法を提供することができる。

ストーカ式処理装置の構成を例示する模式図である。 支持・搬送部の平面図である。 深度センサにより撮影される画像を例示する模式図である。 制御装置の構成を例示するブロック図である。 深度と画素密度との関係を示す模式図である。 遠近効果による評価誤差の補正処理の内容を例示する模式図である。 遠近効果による評価誤差の補正処理の内容を例示する模式図である。 制御装置のハードウェア構成を例示するブロック図である。 ストーカ式処理手順を例示す得るフローチャートである。

以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

〔ストーカ式処理装置〕
図１に示すストーカ式処理装置１は、処理対象物を鉛直方向に交差する搬送方向１９に搬送しながら熱処理する装置である。処理対象物の具体例としては、産業廃棄物、一般廃棄物などの廃棄物が挙げられる。処理対象物が廃棄物である場合、ストーカ式処理装置１は、給じん装置１４により供給された廃棄物を熱処理（例えば燃焼）させて主灰シュートに送り出す。処理対象物は廃棄物に限られない。例えば処理対象物は、バイオマスであってもよい。

ストーカ式処理装置１は、ストーカ炉１０と、深度センサ２０と、制御装置１００とを備える。ストーカ炉１０は、処理対象物を収容し、鉛直方向（重力方向）に交差する（例えば水平な）搬送方向１９に処理対象物を搬送する。例えばストーカ炉１０は、炉体１１と、ストーカ３０と、駆動装置３３と、送風部４０とを有する。炉体１１は、処理対象物を収容する。炉体１１は搬送方向１９に沿って延びている。炉体１１は、炉体１１における両端に、受入部１２と送出部１３とを有する。受入部１２は処理対象物を受け入れる。送出部１３は処理対象物を送り出す。

処理対象物が廃棄物である場合、受入部１２は給じん装置１４により供給された廃棄物を受け入れる。送出部１３は炉体１１の下方に設けられる主灰シュートに廃棄物を送り出す。

ストーカ３０は、炉体１１の底部に設けられており、処理対象物を支持し、搬送方向１９に搬送する。例えばストーカ３０は、複数の固定火格子３１と、複数の可動火格子３２とを有する。複数の固定火格子３１は、搬送方向１９に沿って並んでいる。複数の可動火格子３２は、複数の固定火格子３１にそれぞれ対応するように設けられている。例えば複数の可動火格子３２のそれぞれは、対応する固定火格子３１の上に設けられている。

駆動装置３３は、複数の可動火格子３２のそれぞれを、搬送方向に沿って往復させる。例えば駆動装置３３は、電動モータ又は油圧シリンダ等により、複数の可動火格子３２のそれぞれを搬送方向に沿って往復させる。駆動装置３３は、複数の可動火格子３２の火格子速度を個別に変更し得るように構成されている。

火格子速度とは、可動火格子３２の往復による処理対象物の搬送速度である。火格子速度を変更するために、駆動装置３３は、一回の往復における可動火格子３２の変位速度を変更してもよく、一回の往復における可動火格子３２の変位ストロークを変更してもよく、単位時間あたりの可動火格子３２の往復回数を変更してもよい。駆動装置３３は、火格子速度を変更するために、変位速度、変位ストローク、及び往復回数の２項目以上を変更してもよい。

複数の固定火格子３１の高さは、搬送方向１９へ向かうにつれて階段状に低くなっていてもよい。この場合、処理対象物は、固定火格子３１上から次の固定火格子３１上に移る度に、固定火格子３１同士の段差の分だけ下降することとなる。このように、搬送方向に処理対象物を搬送することは、搬送方向に処理対象物を変位させつつ、搬送方向とは別の方向（例えば下方）にも処理対象物を変位させることを含む。

複数の可動火格子３２のそれぞれは、炉体１１の幅方向１８に並ぶ複数のゾーン３４に分かれていてもよい（図２参照）。幅方向１８は、鉛直方向及び搬送方向１９の両方に垂直な方向である。駆動装置３３は、複数のゾーン３４の火格子速度を個別に変更し得るように構成されていてもよい。

送風部４０は、ストーカ３０の下方から、複数の固定火格子３１及び可動火格子３２を通して処理対象物に熱処理用のガスを送る。熱処理用のガスは、例えば空気等の酸素含有ガスである。熱処理（例えば燃焼）用のガスは常温であってもよく、予熱されていてもよい。送風部４０は、ストーカ３０上の複数の送風エリア４３に対する送風量を個別に変更し得るように構成されていてもよい。複数の送風エリア４３は、複数の固定火格子３１にそれぞれ対応していてもよい。

例えば送風部４０は、送風源４１と、複数のバルブ４２とを有する。送風源４１は、例えばブロワなどにより、複数の送風エリア４３に熱処理用のガスを圧送する。複数のバルブ４２は、送風源４１から複数の送風エリア４３へのガスの流量をそれぞれ調節する。

複数の送風エリア４３のそれぞれは、複数のゾーン３４にそれぞれ対応する複数の送風ゾーン４４に分かれていてもよく（図２参照）、送風部４０は、複数の送風ゾーン４４に対する送風量を個別に変更し得るように構成されていてもよい。

深度センサ２０は、搬送方向１９からストーカ炉１０内（炉体１１内）におけるストーカ３０上（炉体１１内）の所定の視野２１に向けられている。例えば深度センサ２０は、搬送方向１９において送出部１３よりも前方に位置し、後方に向けられている。深度センサ２０は、視野方向（視野２１の中心へ向かう方向）が、斜め上方からストーカ３０の上面に向かうように設けられていてもよい。例えば深度センサ２０は、ストーカ３０よりも高い位置に設けられ、斜め下方に向けられている。深度センサ２０は、複数の固定火格子３１のそれぞれが、少なくとも部分的に視野２１内に入るように設けられていてもよい。

深度センサ２０は、予め定められた視点２２を有し、視点２２から視野２１内の物体までの深度（距離）分布を検出するための情報を取得する。以下、深度センサ２０が取得する情報を、深度検出用の情報という。深度センサ２０は、光に基づいて深度検出用の情報を取得する光学式のセンサであってもよい。光学式の深度センサ２０の具体例としては、二次元の視野内画像を取得する撮像装置が挙げられる。

光は、可視光に加えて、赤外線等の不可視の電磁波も含む。深度センサ２０は、中赤外線に基づいて深度検出用の情報を取得するように構成されていてもよい。例えば深度センサ２０の一例である上記撮像装置は、視野２１から入射した中赤外線を結像させて上記視野内画像を取得するように構成されていてもよい。中赤外線は、波長が約２．５～４μｍの電磁波である。中赤外線によれば、処理対象物の燃焼により発生する火炎、水蒸気、炭酸ガス等に影響され難い深度検出用の情報を取得することができる。

図３は、深度センサ２０により撮影される視野内画像を例示する模式図である。図３に示すように、視野２１は、ストーカ３０上の複数の堆積エリアにそれぞれ対応する複数の視野内エリア２３を含む。複数の堆積エリアは、処理対象物が堆積するエリアである。例えば複数の堆積エリアは、ストーカ３０の上面を細分化したエリアである。一例として、複数の堆積エリアは、上述した複数の可動火格子３２の複数のゾーン３４にそれぞれ対応している。

制御装置１００は、駆動装置３３を制御する。ストーカ炉１０において、処理対象物の熱処理の効率を向上させるためには、ストーカ３０上における処理対象物の堆積量を適切に分布させる必要がある。例えば、ストーカ３０上に、処理対象物の堆積量が著しく少ない空洞箇所が存在すると、熱処理用のガスが空洞箇所に集中して流れ、他の箇所における熱処理が十分に進行しなくなる可能性がある。そこで、制御装置１００は、ストーカ３０上における処理対象物の堆積量の分布を評価し、評価結果に基づいて、堆積量の分布を調節するように駆動装置３３を制御する。

堆積量の分布を評価するために、制御装置１００は、深度センサ２０の出力に基づいて、深度センサ２０から視野２１内のオブジェクトまでの深度の分布を表すストーカ上深度分布情報を生成することと、視野２１内における位置と、ストーカ３０上における位置との対応関係と、ストーカ上深度分布情報とに基づいて、ストーカ３０上における処理対象物の堆積量の分布を評価することと、を実行するように構成されている。

搬送方向１９からストーカ３０上の視野２１に向けられた深度センサ２０によれば、ストーカ３０上の情報を容易に得ることができる。このため、深度センサ２０の出力に基づいて、ストーカ３０上における処理対象物の堆積量の分布を評価する制御装置１００によれば、ストーカ３０上における処理対象物の堆積量の分布を容易に評価することができる。以下、制御装置１００の構成を詳細に例示する。

図４に示すように、制御装置１００は、機能上の構成要素（機能ブロック）として、モデル記憶部１１１と、深度分布生成部１１２と、深度分布記憶部１１３と、エリア情報記憶部１１４と、堆積分布評価部１１５とを有する。モデル記憶部１１１は、深度モデルを記憶する。深度モデルは、二次元画像の入力に応じて、二次元画像内のオブジェクトまでの深度の分布を表す深度分布情報を出力するように、複数の学習データセットに基づく機械学習により予め構築されている。複数の学習データセットのそれぞれは、二次元画像のデータと、二次元画像内のオブジェクトまでの深度の分布の実測データとを含む。深度モデルは、ストーカ３０上とは構成が異なるストーカ３０上以外（ストーカ炉１０外）の一以上の空間において取得された複数の学習セットに基づいて予め構築されていてもよい。深度モデルの構築に使用される学習アルゴリズムの具体例としては、ＶｉＴ（Ｖｉｓｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）又はニューラルネットワーク等が挙げられる。

深度分布生成部１１２は、深度センサ２０の出力に基づいて、深度センサ２０から視野２１内のオブジェクトまでの深度の分布を表すストーカ上深度分布情報を生成し、生成結果を深度分布記憶部１１３に記憶させる。例えば深度分布生成部１１２は、視点２２から視野２１内のオブジェクトまでの距離の分布を表すストーカ上深度分布情報を生成する。一例として、深度分布生成部１１２は、モデル記憶部１１１が記憶する深度モデルに、深度センサ２０が出力した視野内画像を入力することで、ストーカ上深度分布情報を生成する。

なお、光学式の深度センサ２０は、二次元の視野内画像を取得する撮像装置に限られない。例えば深度センサ２０は、ステレオカメラであってもよく、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）カメラであってもよい。ステレオカメラの出力に基づけば、三角測量の演算によって視点２２から視野２１内のオブジェクトまでの距離の分布を算出することができる。ＴＯＦカメラの出力に基づけば、発光時刻から受光時刻までの時間差に基づいて、視点２２から視野２１内のオブジェクトまでの距離の分布を算出することができる。このため、ステレオカメラ又はＴＯＦカメラによれば、モデル記憶部１１１を省略可能である。

エリア情報記憶部１１４は、視野２１内における位置と、ストーカ３０上における位置との対応関係を表すエリア情報を記憶する。例えばエリア情報は、上記複数の視野内エリア２３と、上記複数の堆積エリアとの対応関係を記憶する。

堆積分布評価部１１５は、視野２１内における位置と、ストーカ３０上における位置との対応関係と、ストーカ上深度分布情報とに基づいて、ストーカ３０上における処理対象物の堆積量の分布を評価する。例えば堆積分布評価部１１５は、エリア情報記憶部１１４が記憶するエリア情報と、深度分布記憶部１１３が記憶するストーカ上深度分布情報とに基づいて、複数の視野内エリア２３ごとの堆積量を、複数の堆積エリアごとの堆積量として評価する。

堆積分布評価部１１５は、ストーカ３０が処理対象物を支持していない状態で生成されたストーカ上深度分布情報と、ストーカ３０が処理対象物を支持している状態で生成されたストーカ上深度分布情報との差分に基づいて、堆積量の分布を評価してもよい。例えば上記差分は、ストーカ３０が処理対象物を支持していない状態と、ストーカ３０が処理対象物を支持している状態との深度差の分布を表す。

堆積分布評価部１１５が上記差分に基づいて堆積量の分布を評価する場合、深度分布生成部１１２は、ストーカ３０が処理対象物を支持していない状態と、ストーカ３０が処理対象物を支持している状態との両方においてストーカ上深度分布情報を生成し、生成結果を深度分布記憶部１１３に記憶させる。以下、ストーカ３０が処理対象物を支持していない状態で生成されたストーカ上深度分布情報を「ベース情報」といい、ストーカ３０が処理対象物を支持している状態で生成されたストーカ上深度分布情報を「評価対象情報」という。エリア情報記憶部１１４は、ベース情報における上記エリア情報を記憶する。

堆積分布評価部１１５は、視野２１内の位置ごとに、評価対象情報と、ベース情報との差を上記深度差として算出する。例えば堆積分布評価部１１５は、上記視野内画像における画素ごとに上記深度差を算出する。

堆積分布評価部１１５は、エリア情報記憶部１１４が記憶するエリア情報と、深度差の分布とに基づいて、複数の堆積エリアごとに堆積量を評価する。例えば堆積分布評価部１１５は、複数の視野内エリア２３ごとに深度差を積分することで、複数の堆積エリアごとに堆積量を算出する。

制御装置１００は、補正部１１６を更に有してもよい。補正部１１６は、ストーカ上深度分布情報に基づいて、視野２１内の遠近効果による堆積量の評価誤差を補正する。図５は、深度と画素密度との関係を示す模式図である。図５に示すように、視野内画像２００は、撮像素子の複数の画素にそれぞれ対応する複数の画素エリア２０１を含む。図５は、幅が均一のストーカ３０上の視野内画像２００を示している。幅が均一であっても、深度が大きくなるにつれて、視野内画像２００内における幅は小さくなる。例えば、図５の視野内画像２００においては、最も深度が高い（最も遠い）位置２０２における幅は、視野内画像２００内において約８画素分の幅となっており、最も深度が低い（最も近い）位置２０３における幅は、視野内画像２００内において約１６画素分の幅となっている。換言すると、深度が増すにつれて、同じ幅に対する画素密度が低くなっている。このため、単に複数の視野内エリア２３ごとの深度差を積分する場合、仮に位置２０２における堆積量と位置２０３における堆積量とが等しかったとしても、位置２０２においては８画素分の積分結果が算出され、位置２０３においては１６画素分の積分結果が算出されるので、位置２０２における堆積量の評価結果と位置２０３における堆積量の評価結果との間に評価誤差が生じることとなる。

補正部１１６は、このような評価誤差を補正する。例えば補正部１１６は、ストーカ上深度分布情報に基づいて、視野２１を深度に依存しない補正後視野２１Ａ（図６参照）に変換し、上記差分を補正後視野２１Ａに適応させた補正後差分を生成する。図６は、図５の視野内画像２００における視野２１を補正後視野２１Ａに変換した結果を例示する模式図である。図６に示すように、補正部１１６は、遠近効果による幅の違いを抑制するように、深度に応じて各画素エリア２０１の幅を変更する。具体的には、深度が増すにつれて各画素エリア２０１の幅を大きくする。これにより、視野２１が補正後視野２１Ａに変換される。なお、補正部１１６は、ベース情報に基づいて視野２１を補正後視野２１Ａに変換してもよく、評価対象情報に基づいて視野２１を補正後視野２１Ａに変換してもよい。

補正部１１６は、図７に示すように、補正後視野２１Ａにおける各画素エリア２０１を、一定面積のグリッド２０４に分割し、各グリッド２０４に対応する画素エリア２０１の深度差を割り当てることで上記補正後差分を生成する。堆積分布評価部１１５は、補正後差分に基づいて、ストーカ３０上における堆積量の分布を評価する。補正後視野２１Ａは、複数の視野内エリア２３にそれぞれ対応する複数の補正後エリア２３Ａを含む。堆積分布評価部１１５は、上記各グリッド２０４に割り当てられた深度差を、複数の補正後エリア２３Ａごとに積分することで、複数の堆積エリアごとに堆積量を算出する。

以上においては、堆積分布評価部１１５による算出済みの差分を補正後視野２１Ａに適応させる例を示したが、補正後差分の算出手法はこれに限られない。例えば補正部１１６は、ストーカ上深度分布情報を補正後視野２１Ａに適応させた補正後深度分布情報を生成し、補正後深度分布情報に基づいて補正後差分を算出してもよい。例えば補正部１１６は、ベース情報を補正後視野２１Ａに適応させた補正後ベース情報と、評価対象情報を補正後視野２１Ａに適応させた補正後評価対象情報とに基づいて、補正後差分を算出してもよい。補正部１１６は、補正後ベース情報の算出にベース情報に基づく補正後視野２１Ａを用い、補正後評価対象情報の算出に評価対象情報に基づく補正後視野２１Ａを用いてもよい。

このように、差分の算出を行うことなく補正後差分を算出する場合であっても、補正後差分は上記差分を補正後視野に適応させたものに相当する。このため、堆積分布評価部１１５が補正後差分に基づきストーカ３０上における堆積量の分布を評価することは、上記差分に基づきストーカ３０上における堆積量の分布を評価することに含まれる。

補正部１１６は、差分に基づいて、複数の視野内エリア２３ごとに処理対象物の堆積形状を認識し、遠近効果による堆積形状の歪みを補正することで上記評価誤差を補正してもよい。

図４に戻り、制御装置１００は、流動分布評価部１１７を更に有してもよい。流動分布評価部１１７は、第１タイミングで生成されたストーカ上深度分布情報と、第１タイミングよりも後の第２タイミングで生成されたストーカ上深度分布情報との差に基づいて、堆積量の変化の分布を評価する。例えば深度分布生成部１１２は、第１タイミング及び第２タイミングの両方における評価対象情報を生成し、生成結果を深度分布記憶部１１３に記憶させる。以下、第１タイミングで生成されたストーカ上深度分布情報を「先行情報」といい、ストーカ３０上に第２タイミングで生成されたストーカ上深度分布情報を「後続情報」という。

流動分布評価部１１７は、後続情報と、先行情報との差を深度変化分布として算出する。例えば流動分布評価部１１７は、視野２１内の位置ごと（例えば視野内画像における画素ごと）に、深度変化（後続情報と先行情報との差）を算出する。

流動分布評価部１１７は、エリア情報記憶部１１４が記憶するエリア情報と、深度変化分布とに基づいて、複数の堆積エリアごとに堆積量の変化を算出する。例えば流動分布評価部１１７は、複数の視野内エリア２３ごとに深度変化を積分することで、複数の堆積エリアごとに堆積量の変化を算出する。

補正部１１６は、ストーカ上深度分布情報に基づいて、視野２１内の遠近効果による堆積量の変化の分布の評価誤差を補正してもよい。例えば補正部１１６は、深度変化分布を補正後視野２１Ａに適応させた補正後深度変化分布を生成してもよい。深度変化分布を補正後視野２１Ａに適応させる手法には、上記差分を補正後視野２１Ａに適応させる手法と同様の手法を用いることが可能である。流動分布評価部１１７は、補正後深度変化分布に基づいて、堆積量の変化の分布を算出する。

制御装置１００は、制御部１１８を更に有してもよい。制御部１１８は、堆積分布評価部１１５により評価された堆積量の分布に基づいて、堆積量の偏りを抑制するようにストーカ３０を制御する。例えば制御部１１８は、堆積量の偏りを抑制するように、複数の可動火格子３２の複数のゾーン３４における火格子速度を駆動装置３３により個別に調節する。制御部１１８は、堆積分布評価部１１５により評価された堆積量の分布に基づいて、堆積量の偏りを抑制するようにストーカ３０を制御し、流動分布評価部１１７により評価された堆積量の変化の分布に基づいて、堆積量の変化の偏りを抑制するようにストーカ３０を制御してもよい。

図８は、制御装置１００のハードウェア構成を例示するブロック図である。制御装置１００は、例えばプログラマブルロジックコントローラ等の制御用コンピュータであり、図８に示すように、回路１９０を有する。回路１９０は、１以上のプロセッサ１９１と、メモリ１９２と、ストレージ１９３と、撮像制御回路１９４と、火格子制御回路１９５とを有する。ストレージ１９３は、深度センサ２０の出力に基づいて、深度センサ２０から視野２１内のオブジェクトまでの深度の分布を表すストーカ上深度分布情報を生成することと、視野２１内における位置と、ストーカ３０上における位置との対応関係と、ストーカ上深度分布情報とに基づいて、ストーカ３０上における処理対象物の堆積量の分布を評価することと、を制御装置１００に実行させるためのプログラムを記憶している。例えばストレージ１９３は、制御装置１００に上記各機能ブロックを構成させるためのプログラムを記憶している。ストレージ１９３の具体例としては、リードオンリメモリ、不揮発性のメモリ、又はハードディスク等が挙げられる。ストレージ１９３は、ディスク又はＵＳＢメモリ等の可搬型のメディアであってもよい。

メモリ１９２は、ストレージ１９３からロードされたプログラムを一時的に記憶する。メモリ１９２の具体例としては、ランダムアクセスメモリが挙げられる。

１以上のプロセッサ１９１は、メモリ１９２にロードされたプログラムを実行することにより、上記各機能ブロックを制御装置１００に構成させる。１以上のプロセッサ１９１は、プログラムの実行過程における演算結果を適宜メモリ１９２に記憶させ、メモリ１９２に記憶させた演算結果を利用して更なる演算を行う。

撮像制御回路１９４は、１以上のプロセッサ１９１からの指令に基づいて、深度センサ２０から深度検出用の情報を取得する。火格子制御回路１９５は、１以上のプロセッサ１９１からの指令に基づいて駆動装置３３を制御する。

〔ストーカ式処理方法〕
続いて、ストーカ式処理方法の一例として、ストーカ式処理装置１が実行するストーカ式処理手順を例示する。この処理手順は、ストーカ３０により、搬送方向１９に処理対象物を搬送することと、深度センサ２０の出力に基づいてストーカ上深度分布情報を生成することと、視野２１内における位置と、ストーカ３０上における位置との対応関係と、ストーカ上深度分布情報とに基づいて、ストーカ３０上における処理対象物の堆積量の分布を評価することと、を含む。

図９は、ストーカ式処理手順を例示するフローチャートである。図９に示す手順の開始時点において、深度分布記憶部１１３には、予め上記ベース情報が格納されている。図９に示すように、制御装置１００は、まずステップＳ０１，Ｓ０２を実行する。ステップＳ０１では、制御部１１８が、駆動装置３３に処理対象物の搬送を開始させる。ステップＳ０２では、深度分布生成部１１２が、深度センサ２０の出力に基づいて、ストーカ上深度分布情報（上記評価対象情報）を生成し、生成結果を深度分布記憶部１１３に記憶させる。

次に、制御装置１００は、ステップＳ０３，Ｓ０４，Ｓ０５を実行する。ステップＳ０３では、堆積分布評価部１１５が、評価対象情報と、ベース情報との差分を算出する。例えば堆積分布評価部１１５は、視野２１内の位置ごとに、評価対象情報と、ベース情報との差を上記深度差として算出する。ステップＳ０４では、補正部１１６が、ストーカ上深度分布情報に基づいて、視野２１を深度に依存しない補正後視野２１Ａに変換し、上記差分を補正後視野２１Ａに適応させた補正後差分を生成する。ステップＳ０５では、堆積分布評価部１１５が、補正後差分に基づいて、ストーカ３０上における堆積量の分布を評価する。

次に、制御装置１００は、ステップＳ０６，Ｓ０７，Ｓ０８を実行する。ステップＳ０６では、流動分布評価部１１７が、上記後続情報と、上記先行情報との差を深度変化分布として算出する。例えば流動分布評価部１１７は、視野２１内の位置ごと（例えば視野内画像における画素ごと）に深度変化を算出する。ステップＳ０７では、補正部１１６が、深度変化分布を補正後視野２１Ａに適応させた補正後深度変化分布を生成してもよい。ステップＳ０８では、流動分布評価部１１７が、補正後深度変化分布に基づいて、堆積量の変化の分布を算出する。

次に、制御装置１００は、ステップＳ０９を実行する。ステップＳ０９では、制御部１１８が、堆積分布評価部１１５により評価された堆積量の分布に基づいて、堆積量の偏りを抑制するように駆動装置３３を制御し、流動分布評価部１１７により評価された堆積量の変化の分布に基づいて、堆積量の変化の偏りを抑制するように駆動装置３３を制御する。以後、制御装置１００は、ステップＳ０２～Ｓ０９を繰り返し実行する。なお、以上に示した手順はあくまで一例であり、適宜変更可能である。例えば、ステップＳ０６，Ｓ０７，Ｓ０８は省略可能である。この場合、ステップＳ０９において、制御部１１８は、堆積量の変化の分布に基づく駆動装置３３の制御を行わない。

〔まとめ〕
以上に説明したように、ストーカ式処理装置１は、処理対象物を支持し、鉛直方向に交差する搬送方向１９に処理対象物を搬送するストーカ３０と、搬送方向１９からストーカ３０上の所定の視野２１に向けられた深度センサ２０と、深度センサ２０の出力に基づいて、深度センサ２０から視野２１内のオブジェクトまでの深度の分布を表すストーカ上深度分布情報を生成する深度分布生成部１１２と、視野２１内における位置と、ストーカ３０上における位置との対応関係と、ストーカ上深度分布情報とに基づいて、ストーカ３０上における処理対象物の堆積量の分布を評価する堆積分布評価部１１５と、を備える。

搬送方向１９からストーカ３０上の視野２１に向けられた深度センサ２０によれば、ストーカ３０上の情報を容易に得ることができる。このため、深度センサ２０の出力に基づいて、ストーカ３０上における処理対象物の堆積量の分布を評価する本ストーカ式処理装置１は、ストーカ３０上における処理対象物の堆積量の分布を容易に評価するのに有効である。

深度センサ２０は、二次元の視野内画像を取得する撮像装置であり、深度分布生成部１１２は、二次元画像の入力に応じて、二次元画像内のオブジェクトまでの深度の分布を表す深度分布情報を出力するように機械学習により構築された深度モデルに、視野内画像を入力することで、ストーカ上深度分布情報を生成してもよい。二次元画像に基づいて、ストーカ３０上における処理対象物の堆積高さを評価するためには、ストーカ３０上における大量のデータ収集と、収集したデータに基づく機械学習が必要である。このため、機械学習結果に基づく堆積高さの評価結果を利用するまでに長い準備期間を要する。これに対し、このストーカ式処理装置１によれば、二次元画像の入力に応じて、二次元画像内のオブジェクトまでの深度の分布を表す深度分布情報を出力するように機械学習により構築された深度モデルに基づいて、ストーカ３０上における堆積量の分布が評価される。深度モデルは、ストーカ３０上以外（ストーカ炉１０外）においても容易に構築可能である。このため、ストーカ３０上以外において予め構築された深度モデルを活用し、ストーカ３０上における堆積量の分布の評価を即時に開始することができる。従って、ストーカ３０上における処理対象物の堆積量の分布を更に容易に評価するのに有効である。

撮像装置は、視野２１から入射した中赤外線を結像させて視野内画像を取得してもよい。中赤外線によれば、処理対象物の燃焼により発生する火炎、水蒸気、炭酸ガス等に影響され難い視野内画像を取得することがきる。このため、堆積量の分布をより高い信頼性で評価することができる。

堆積分布評価部１１５は、ストーカ３０が処理対象物を支持していない状態で生成されたストーカ上深度分布情報と、ストーカ３０が処理対象物を支持している状態で生成されたストーカ上深度分布情報との差分に基づいて、堆積量の分布を評価してもよい。ストーカ３０上に処理対象物が収容されていない状態を基準とすることで、堆積量の分布をより適切に評価することができる。

差分は、ストーカ３０が処理対象物を支持していない状態と、ストーカ３０が処理対象物を支持している状態との深度差の分布を表し、視野２１は、ストーカ３０上の複数の堆積エリアにそれぞれ対応する複数の視野内エリア２３を含み、堆積分布評価部１１５は、複数の視野内エリア２３ごとに深度差を積分することで、複数の堆積エリアごとに堆積量を算出してもよい。堆積量を評価するための演算を簡素化し、堆積量の分布を更に容易に評価することができる。

ストーカ上深度分布情報に基づいて、視野２１内の遠近効果による堆積量の評価誤差を補正する補正部１１６を更に備えてもよい。堆積量の分布をより適切に評価することができる。

差分は、ストーカ３０が処理対象物を支持していない状態と、ストーカ３０が処理対象物を支持している状態との深度差の分布を表し、補正部１１６は、ストーカ上深度分布情報に基づいて、視野２１を深度に依存しない補正後視野２１Ａに変換し、差分を補正後視野２１Ａに適応させた補正後差分を生成し、堆積分布評価部１１５は、補正後差分に基づいて、ストーカ３０上における堆積量の分布を評価してもよい。遠近効果による評価誤差を補正しつつ、堆積量を評価するための演算を簡素化し、堆積量の分布を更に容易に評価することができる。

視野２１は、ストーカ３０上の複数の堆積エリアにそれぞれ対応する複数の視野内エリア２３を含み、補正後視野２１Ａは、複数の視野内エリア２３にそれぞれ対応する複数の補正後エリア２３Ａを含み、堆積分布評価部１１５は、複数の補正後エリア２３Ａごとに深度差を積分することで、複数の堆積エリアごとに堆積量を算出してもよい。堆積量を評価するための演算を更に簡素化し、堆積量の分布を更に容易に評価することができる。

堆積分布評価部１１５により評価された堆積量の分布に基づいて、堆積量の偏りを抑制するようにストーカ３０を制御する制御装置を更に備えてもよい。堆積量の分布の評価結果を有効活用することができる。

第１タイミングで生成されたストーカ上深度分布情報と、第１タイミングよりも後の第２タイミングで生成されたストーカ上深度分布情報との差に基づいて、堆積量の変化の分布を評価する流動分布評価部１１７を更に備えてもよい。堆積量の変化の分布を容易に評価することができる。堆積量の変化の分布の評価結果によれば、ストーカ３０上における処理対象物の停滞等を容易に検出することができる。

堆積分布評価部１１５により評価された堆積量の分布に基づいて、堆積量の偏りを抑制するようにストーカ３０を制御し、流動分布評価部１１７により評価された堆積量の変化の分布に基づいて、堆積量の変化の偏りを抑制するようにストーカ３０を制御する制御装置を更に備えてもよい。堆積量の分布の評価結果、及び堆積量の変化の分布の評価結果を有効活用することができる。

以上、実施形態について説明したが、本開示は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

１…ストーカ式処理装置、３０…ストーカ、１９…搬送方向、２０…深度センサ、２１…視野、２３…視野内エリア、１１２…深度分布生成部、１１５…堆積分布評価部、１１６…補正部、２１Ａ…補正後視野、２３Ａ…補正後エリア、１１７…流動分布評価部、１１８…制御部。

Claims (12)

1. 処理対象物を支持し、鉛直方向に交差する搬送方向に前記処理対象物を搬送するストーカと、
   前記搬送方向から前記ストーカ上の所定の視野に向けられた深度センサと、
   前記深度センサの出力に基づいて、前記深度センサから前記視野内のオブジェクトまでの深度の分布を表すストーカ上深度分布情報を生成する深度分布生成部と、
   前記視野内における位置と、前記ストーカ上における位置との対応関係と、前記ストーカ上深度分布情報とに基づいて、前記ストーカ上における前記処理対象物の堆積量の分布を評価する堆積分布評価部と、を備えるストーカ式処理装置。
2. 前記深度センサは、二次元の視野内画像を取得する撮像装置であり、
   前記深度分布生成部は、二次元画像の入力に応じて、前記二次元画像内のオブジェクトまでの深度の分布を表す深度分布情報を出力するように機械学習により構築された深度モデルに、前記視野内画像を入力することで、前記ストーカ上深度分布情報を生成する、請求項１記載のストーカ式処理装置。
3. 前記撮像装置は、前記視野から入射した中赤外線を結像させて前記視野内画像を取得する、請求項２記載のストーカ式処理装置。
4. 前記堆積分布評価部は、前記ストーカが前記処理対象物を支持していない状態で生成された前記ストーカ上深度分布情報と、前記ストーカが前記処理対象物を支持している状態で生成された前記ストーカ上深度分布情報との差分に基づいて、前記堆積量の分布を評価する、請求項１～３のいずれか一項記載のストーカ式処理装置。
5. 前記差分は、前記ストーカが前記処理対象物を支持していない状態と、前記ストーカが前記処理対象物を支持している状態との深度差の分布を表し、
   前記視野は、前記ストーカ上の複数の堆積エリアにそれぞれ対応する複数の視野内エリアを含み、
   前記堆積分布評価部は、前記複数の視野内エリアごとに前記深度差を積分することで、前記複数の堆積エリアごとに前記堆積量を算出する、請求項４記載のストーカ式処理装置。
6. 前記ストーカ上深度分布情報に基づいて、前記視野内の遠近効果による前記堆積量の評価誤差を補正する補正部を更に備える、請求項４記載のストーカ式処理装置。
7. 前記差分は、前記ストーカが前記処理対象物を支持していない状態と、前記ストーカが前記処理対象物を支持している状態との深度差の分布を表し、
   前記補正部は、前記ストーカ上深度分布情報に基づいて、前記視野を深度に依存しない補正後視野に変換し、前記差分を前記補正後視野に適応させた補正後差分を生成し、
   前記堆積分布評価部は、前記補正後差分に基づいて、前記ストーカ上における前記堆積量の分布を評価する、請求項６記載のストーカ式処理装置。
8. 前記視野は、前記ストーカ上の複数の堆積エリアにそれぞれ対応する複数の視野内エリアを含み、
   前記補正後視野は、前記複数の視野内エリアにそれぞれ対応する複数の補正後エリアを含み、
   前記堆積分布評価部は、前記複数の補正後エリアごとに前記深度差を積分することで、前記複数の堆積エリアごとに前記堆積量を算出する、請求項７記載のストーカ式処理装置。
9. 前記堆積分布評価部により評価された前記堆積量の分布に基づいて、前記堆積量の偏りを抑制するように前記ストーカを制御する制御装置を更に備える、請求項１～８のいずれか一項記載のストーカ式処理装置。
10. 第１タイミングで生成された前記ストーカ上深度分布情報と、前記第１タイミングよりも後の第２タイミングで生成された前記ストーカ上深度分布情報との差に基づいて、前記堆積量の変化の分布を評価する流動分布評価部を更に備える、請求項１～８のいずれか一項記載のストーカ式処理装置。
11. 前記堆積分布評価部により評価された前記堆積量の分布に基づいて、前記堆積量の偏りを抑制するように前記ストーカを制御し、前記流動分布評価部により評価された前記堆積量の変化の分布に基づいて、前記堆積量の変化の偏りを抑制するように前記ストーカを制御する制御装置を更に備える、請求項１０記載のストーカ式処理装置。
12. 処理対象物を支持するストーカにより、鉛直方向に交差する搬送方向に沿って前記処理対象物を搬送することと、
    前記搬送方向から前記ストーカ上の所定の視野に向けられた深度センサの出力に基づいて、前記深度センサから前記視野内のオブジェクトまでの深度の分布を表すストーカ上深度分布情報を生成することと、
    前記視野内における位置と、前記ストーカ上における位置との対応関係と、前記ストーカ上深度分布情報とに基づいて、前記ストーカ上における前記処理対象物の堆積量の分布を評価することと、を含むストーカ式処理方法。

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