JP3187237B2 - 鉄スクラップ群から銅を含有したスクラップを自動識別する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉄スクラップ回生処理に
おいて、鉄スクラップ群から不純物元素である銅を含有
したスクラップを自動識別する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】スクラップ回生により生産される鉄の品
質低下を避けるためには、一般にトランプエレメントと
呼称される銅、亜鉛、錫などの非鉄不純物元素の混入を
防ぐ必要がある。亜鉛や錫は主としてめっき鋼板の表層
に存在しているのに対し、銅は主として自動車、家電製
品中のモータコアの中に銅線として存在するため破砕屑
段階で識別し分離するのが混入防止に最も効果的であ
る。従来、スクラップ回生現場では、銅を含んだモータ
コアを主とするスクラップの識別は作業員の目視により
なされてきた。このような人手による識別作業にはス
クラップ処理量の拡大が困難、多大な人件費投入が経
済的に困難、銅除去後のスクラップの均一品質確保が
困難、作業環境の改善が困難、などの問題がある。こ
の作業の自動化手段として、レーザ光線照射によりスク
ラップ自動識別を行う方法の提案もなされている(Dr.
H.-P Sattler : VDI BERICHTE NR. 934, 1991: 'Scrap
sorting with Lazer-an automatic process for mixed
non-ferrous metals from automobile shredders'）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の方法は
高価なパルスレーザ照射器を利用するために、装置コス
ト削減が難しく、またレーザ及び分光器を悪環境で使用
しなければならないため、装置メンテナンスにコストと
人手がかかる。本発明者らは、銅を含有したスクラップ
を自動識別する方法として、すでに色相角による自動識
別方法を特許出願した（特願平５−１３５１１９号；鉄
スクラップ群から銅の含有されたスクラップを識別する
方法）。しかし色相角のみによる方法ではスクラップ中
彩度値の低い部分において、色相角が不安定になるため
銅と鉄の識別精度の低下が認められた。従って、本発明
は、色相角を用いて銅を含有したスクラップの自動識別
を行う方法の識別精度の向上を図ることを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は破砕後の鉄スク
ラップ群から銅を含有するスクラップ片を識別分離する
プロセスにおいて、カラーテレビカメラにより１つある
いは複数の鉄スクラップを撮像し；該画像内の各点につ
いて、該点の持つＲＧＢ信号値を用いて表される彩度値
を求め；該点の持つＲＧＢ信号値を用いて表される色相
角値を求め；該点の彩度値が予め設定された規定値以上
であるか否かを判別し；該点の彩度値が規定値以上であ
る場合、該点の色相角値が予め設定された銅の色相角範
囲内にあるか否かにより、該点に対応するスクラップ上
の点が銅であるか否かを判別し；該画像内の全ての点に
対して以上の処理を行うことにより、鉄スクラップ群か
ら銅を含有したスクラップを自動識別する方法である。

【０００５】

【作用】図１に示すように、鉄スクラップ群１を光源２
で照らした状態で、鉄スクラップ１内の銅識別を要する
範囲についてカラーテレビカメラ３で撮像する。ただ
し、特に光源がなくともカラーテレビカメラによる撮像
が可能である場合には、光源が必ずしも必要でない。そ
して、該画像上の全ての点について、以下の処理を行う
ことにより銅含有有無の識別を行う。

【０００６】カラーテレビカメラの出力から画像信号
処理回路４により、ＲＧＢ信号５と同期信号６を得る。
同期信号６より、画像内の全ての点の位置情報を得
る。画像内の全ての点において、各点のＲＧＢ信号値
より、彩度値７、及び色相角値８を求める。各点につ
いてその彩度値が、銅識別を行うにあたって必要な規定
値以上であるか否かを調べる１２。規定値以上の場合に
はの識別処理を行う。規定値未満の場合には、の識
別処理は行わずに、統合識別部１３にて銅ではないと判
別する。各点の色相角値を求め、その値を予め計算装
置内に設定１０されている材質と色相角値範囲の対応関
係と参照比較し、色相角が銅のものの範囲内に収まって
いるか否かを判別する１１。収まっている場合は、統合
識別部１３にて該点に対応するスクラップ上の点を銅で
あると判別する。画像内の全ての点の位置情報１５と
判別結果１４を出力する。

【０００７】本明細書において彩度値とは図２に示すよ
うに、色情報のＲＧＢ成分を３次元空間で色ベクトル１
７とする。色ベクトル１７と単位面１６（Ｒ＝Ｇ＝Ｂ＝
１で表される）の交点をＰとする１８。図３に示すよう
に、同空間上の単位面１６に対して垂直な方向から色ベ
クトル１７を観察する。この時、図３に示すように、単
位面１６に投影観察される線分Ｏ′Ｐ１９の長さを、円
Ｓ₁ ・Ｓ₂ ・Ｓ₃ の半径Ｏ′Ｓ₁ で正規化したものを彩
度とする。

【０００８】また本明細書において色相角値とは図２に
示したように、色情報のＲＧＢ成分を３次元空間で色ベ
クトル１７とする。単位面１６に対して垂直な方向から
色ベクトル１７を観察した場合の観察平面を考える（図
４）。この時、色空間（図２）におけるＲ軸の、観察軸
Ｏ′Ｒ′２１と、線分Ｏ′Ｐがつくる角度θ２０を、色
相角とする（０°≦θ＜３６０°）。

【０００９】

【実施例】図５に本発明を実施する装置構成例を示す。
この例では室内の蛍光灯などの光の影響を減ずるため暗
室２２を設けてその中で測定を行った。光源として４点
式光源２４、カラーテレビカメラとしてＣＣＤカメラ２
３を使用した。４点式光源はスクラップを４方向から照
らすものである。１方向から照らす光源と比較すると、
スクラップ上及びその設置台上に生ずる影を減らす効果
を持つ。

【００１０】影の発生を、識別処理に差し支えのない範
囲にとどめることが可能なのであれば、必ずしも４点式
光源が必要とならない。識別処理装置２９が、色相角算
出部８、彩度算出部７、材質−色相角範囲対応関係記録
保持部１０、銅判別部１１、彩度値適正判別部１２、色
相角値−彩度値統合識別部１３、識別結果１４出力、位
置情報１５出力を行う。

【００１１】また、本実施例では、ＣＣＤカメラ２３が
撮像した鉄スクラップ画像を識別処理装置２９が採取す
るタイミング処理の簡便化のため、ＣＣＤカメラ撮像画
像は一旦画像取込装置２７に記憶され、識別処理装置２
９が随時ＲＧＢ情報を採取する。この画像取込装置２７
がなくとも識別装置を構成できることは言うまでもな
い。

【００１２】本実施例は、鉄と銅からなるモータコア圧
搾スクラップの銅部の自動識別を試みたものである。実
際の識別実験に先立ち、識別のための彩度値と色相角値
の境界値を定めるための予備実験を実施した。識別時と
同じ光学的条件（光源２４、ＣＣＤカメラ２３の作動条
件、暗室２２、機器間・対象スクラップ間距離などの設
定条件）において、スクラップ銅部、スクラップ鉄部、
スクラップの置かれている台部それぞれが持つ色相角値
分布状況を実測した。さらに、同じ条件で、スクラップ
銅部、スクラップ鉄部、台部それぞれが持つ彩度値分布
状況を実測した。

【００１３】これらの予備実験の結果より、銅判別を行
うための適正な彩度値（ｓａｔ）の範囲及び銅部の持つ
色相角値（ｈｕｅ）の範囲を見いだした。これらは、図
６，図７に図示する通り、彩度値については（０．３≦
ｓａｔ≦１．０）３０、色相角値については（０°≦ｈ
ｕｅ≦５２°及び３２９°≦ｈｕｅ＜３６０°）３１、
である。以下に記述する識別実験では、これらの識別の
ための彩度値と色相角値の境界値を使用した。

【００１４】本実施例の識別方法手順を図８にフローチ
ャートとして示す。これは、識別装置で実際に処理され
るものである。本実施例では、彩度値が規定値に満たな
かった点に関しては、色相角値を参照することなく、そ
れに対応するスクラップ上の点は銅ではないと判別して
いる。

【００１５】本実施例では、撮像画像を７７４４０画素
（３２０×２４２画素）に分解した点に対して判別処理
を行った。これらの点に対して、彩度値及び色相角値
を、それぞれ図３，図４に示した定義に基づき、識別処
理装置２９で算出する。そして、彩度値が０．３を超え
た点（０．３≦ｓａｔ≦１．０）３０について、色相角
値が（０°≦ｈｕｅ≦５２．０°または３２９°≦ｓａ
ｔ≦３６０°）３１の範囲に収まっているか否かを判別
する。

【００１６】彩度値、色相角値共に該範囲内に収まって
いる点については、銅が存在していると判別し、識別処
理装置２９の結果表示用ウィンドウの該当する点に例え
ば赤色の点を表示する。彩度値または色相角値が該範囲
内に収まっていない点については、銅が存在していない
と判別し、識別処理装置２９の結果表示用ウィンドウ内
の該当する点に例えば青色の点を表示する。

【００１７】以上の処理を、ＣＣＤカメラの撮像範囲内
全ての点について行う。その結果、識別結果表示は、識
別処理装置２９の結果表示用ウィンドウ上にカラーグラ
フィックとしてなされる。すなわちスクラップ上の銅に
該当する部分が赤色表示され、銅に該当しない部分が青
色表示されるのである。以下に、色相角値のみで識別を
行う方法（特願平５−１３５１１９号）と、本発明であ
る色相角値と彩度値の両方を用いて識別を行う方法の識
別精度比較結果を示す。

【００１８】図９に、識別処理前のモータコアスクラッ
プの撮像画像の概略を示す。同図に示す通り、モータコ
アスクラップは、鉄芯３２に、銅線３３が絡み付いたも
のである。図１０に、色相角値のみを用いて銅識別を行
った結果の概略を示す。元の結果は、色相角値が０．０
°から５２．０°及び３２９．０°から３６０°の範囲
（図７の３１）に収まった部分を赤色表示したものであ
る。同図では、結果で赤色表示された部分を黒色で示し
てある。図１１に彩度値と色相角値とを用いて銅識別を
行った結果を示す。これは彩度値が０．３以上でありか
つ色相角値が０．０°から５２．０°及び３２９．０°
から３６０°の範囲（図７の３１）の範囲に収まった部
分を黒色で示したものである。

【００１９】図９と図１０を比較すると明らかなよう
に、図１０では図９に示したスクラップ上の鉄部分の中
にも銅と識別して表示している部分が目だつ。ここで、
図１０と図１１を比較すると、元画像上では鉄であるに
もかかわらず銅として誤識別された部分が明らかに減少
している。識別処理装置２９の出力結果によると、図１
０では赤色表示されている部分の画素数は１７２１０
個、図１１では赤色表示されている部分の画素数は１０
２５９個である。赤色表示部分の減少率は約４０％であ
る。この減少分のほとんどは鉄部を銅と誤識別した部分
の減少であった。

【００２０】

【発明の効果】本発明の方法を用いたスクラップ群中の
銅識別方法を利用すれば、従来作業員の目視によりなさ
れてきた識別作業の自動化と高精度化が可能になり、そ
の結果スクラップ処理量の拡大が容易、多大な人件
費投入が不必要、銅除去後のスクラップの均一品質確
保が容易、作業環境の改善が容易、など従来の問題点
の解決が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく識別装置構成の概略図。

【図２】色空間の概念図。

【図３】彩度値の定義の説明図。

【図４】色相角値の定義の説明図。

【図５】実施例の自動識別装置の構成図。

【図６】実施例における適正彩度値範囲の説明図。

【図７】実施例における銅の持つ色相角値範囲の説明
図。

【図８】実施例の処理フローチャート。

【図９】実施例の識別対象のモータコア圧搾スクラップ
の原画像の模式図。

【図１０】実施例の識別結果１の模式図。

【図１１】実施例の識別結果２の模式図。

【符号の説明】

１ 鉄スクラップ ２ 光源 ３ カラーテレビカメラ ４ 画像信号処理回路 ５ ＲＧＢ信号 ６ 同期信号 ７ 彩度 ８ 色相角 ９ 位置情報検出部 １０ 材質−色相角範囲対応関係記録保持部 １１ 銅判別部 １２ 彩度値判別部 １３ 統合識別部 １４ 識別結果 １５ 位置情報 １６ 単位面 １７ 色ベクトル １８ 単位面と色ベクトルの交点 １９ 彩度を表す線分 ２０ 色相角 ２１ 色相角定義基準軸 ２２ 暗室 ２３ ＣＣＤカメラ ２４ ４点式光源 ２５ モニタテレビ ２６ ビデオ信号２７ 画像取込装置 ２８ 画像上各点のＲＧＢ情報 ２９ 識別処理装置 ３０ 識別処理にあたっての彩度適正範囲 ３１ 銅の持つ色相角範囲 ３２ モータコアスクラップ鉄芯部 ３３ モータコアスクラップ銅線部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−223641（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−324825（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−259734（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/958 B07C 5/342

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 破砕後の鉄スクラップ群から銅を含有す
   るスクラップ片を識別分離するプロセスにおいて、 カラーテレビカメラにより１つあるいは複数の鉄スクラ
   ップを撮像し；撮像した 画像内の各点について、 該点の持つＲＧＢ信号値を用いて表される彩度値を求
   め； 該点の持つＲＧＢ信号値を用いて表される色相角値を求
   め； 該点の彩度値が予め設定された規定値以上であるか否か
   を判別し； 該点の彩度値が規定値以上である場合、 該点の色相角値が予め設定された銅の色相角範囲内にあ
   るか否かにより、該点に対応するスクラップ上の点が銅
   であるか否かを判別し； 該画像内の全ての点に対して以上の処理を行うことを特
   徴とする、鉄スクラップ群から銅を含有したスクラップ
   を自動識別する方法。