JP3561988B2

JP3561988B2 - びんの色判別方法

Info

Publication number: JP3561988B2
Application number: JP30428294A
Authority: JP
Inventors: 啓修長島
Original assignee: 神鋼電機株式会社
Priority date: 1994-11-14
Filing date: 1994-11-14
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2019-09-08
Also published as: JPH08131964A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は都市ごみのなかで、特にリサイクル資源の対象となっているガラス廃びんの色判別方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその問題点】
現在、都市ごみの各ごみ処理のなかでリサイクルの対象として特に廃びんが選別されているが、例えば各色毎に分け、選別してこれらは破砕してカレットとし新しい同色のびんを製造するのに使用したり、あるいはあるびんについてはそのままメーカーに供給するようにしているが、これらはすべて作業者の肉眼によるか、あるいは不完全な色検知装置にたよらねばならなかった。
【０００３】
本出願人は上述の問題に鑑みて、先に自動的に精度よく廃びんを色選別して効率よくリサイクルの資源として使用し得る廃びんの選別装置を提供することを目的として、「所定の搬送路に沿ってびんを一本宛、搬送する搬送機と、該搬送機の前記搬送路に沿って配設された第１カラー撮像カメラと第２カラー撮像カメラと、該第１カラー撮像カメラに前記搬送路をはさんで対向して配設され、高い光強度又は照度を有する第１光源、前記第２カラー撮像カメラに前記搬送路をはさんで対向して配設され低い光強度又は照度を有する第２光源とを備え、前記第１カラー撮像カメラにより前方を通過するびんで比較的透明度の小さいびんの色を判別し、前記第２カラー撮像カメラにより、前方を通過するびんで比較的透明度の大きいびんの色を判別させるようにしたことを特徴とするびんの色選別装置」を提案した（特願平６−１６３０６６号）。
【０００４】
これにより確かに第１カラー撮像カメラの前方を通過するびんで透明度の比較的小さい茶色や黒色のびんが高い光強度を受けてそのびんが例えば茶色であれば、茶色と判定され、黒色であれば黒色であると判定され、茶色と黒色の識別を確実に行なうことができる。又、第２カラー撮像カメラを通過するびんで比較的透明度の高いびんで、例えば薄い青色のびんであれば、低い光強度を受けてその色が薄くても青であると判断され、他の比較的透明度の高いびんの色も確実に判別することができる。従来はこれらの比較的透明度の高いびんで薄青色や薄茶色及び比較的透明度の低いびんで黒色と茶色とは識別し得なかったか、識別精度が悪かったが、これを確実に判別することができる。
【０００５】
然るに比較的透明度の高いびんの色を識別するのに、低い光強度、又は照度を有する第２光源として、例えば蛍光灯を用いているが、ある場合には同じ蛍光灯であるにも関わらず、透明度の高いびんで薄青色と薄茶色の判別を過ったり、あるいは不定色として誤判別する場合があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする問題点】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、比較的透明度の高いびんであっても、常に確実にその色を判定することのできるびんの色の判別方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】
以上の目的は、一本宛、所定の搬送路に沿って搬送されるびんに、該搬送路の側方に配設される光源からの光線を透過させ、この透過光をカラー撮像カメラで受け、該カラー撮像カメラの色画像信号（ＲＧＢ表色系）を、Ｉ＝（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）／３、ｒ＝Ｒ／Ｉ及びｇ＝Ｇ／Ｉ（Ｉ：輝度、ｒ：赤成分比率、ｇ：緑成分比率）のパラメータで成るＩｒｇ表色系に変換してびんの色を判別することを特徴とするびんの色判別方法、によって達成される。
【０００８】
【作用】
Ｉｒｇ表色系は判定対象色が周囲照度の変化に影響されにくい。また、Ｉ＝（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）／３、ｒ＝Ｒ／Ｉ、ｇ＝Ｇ／Ｉのパラメータからびんの色を判別するのであるが、周囲温度の所定以上の変化時、例えば初期の色テーブル設定時の温度が１０度であり、これを３０度の周囲環境で使用する場合には、同光源からの光線をびんを介さず、直接カラー撮像カメラで受け、上記Ｉ、ｒ、ｇのパラメータを測定し、この測定値に基いてびんの色を判定する基準範囲を同量だけ変化させる。これにより、同光源を用いても同一のびんに対しては間違いなく、その色を判定することができる。単に判定する基準範囲を設定し直すのみであるから、極めて容易にびんの色の判別を常に確実に行なうことができ、特に比較的透明度の高いびんに対しては低い照度又は強度の蛍光灯を用いているが、このような光源に対して常に確実にびんの本来の色を判別することができる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例によるびんの色判別方法について図面を参照して説明する。
【００１０】
図において、本実施例のびんの色選別装置は全体として１で示され、びんの搬送ベルトコンベヤ２ではベルト５が駆動ローラ３及び従動ローラ４に巻装されており、従動ローラ４には同心的にエンコーダＥが取り付けられている。図２に明示されるようにベルトコンベヤ２の両側にはそれぞれ相対向してそれぞれ第１、第２カラー撮像カメラ部としてのカラー撮像カメラ７、９及び第１光源部としての第１光源６及び第２光源部としての第２光源８が配設されている。第１光源６の光強度もしくは照度は高く、第２光源８の光強度もしくは照度は低い。カラー撮像カメラ７、９の撮像信号はコンピュータ１０に供給され、公知のカラー撮像カメラの出力である、色差信号Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）を形成し、このカメラ７、９の前を通過するびんの色を演算するように構成されている。更にこのベルトコンベヤ２の下流側の一側方にダイバータ１１、１２、１３及び１４が配設されており、これらは駆動軸１１ａ、１２ａ及び１４ａによりコンピュータ１０の出力信号を受けて一点鎖線で示すような位置を取るように構成されている。これらダイバータ１１、１２、１３及び１４に対向して各色別にびんを収容する収容箱１５、１６、１７及び１８が配設されており、又、このベルトコンベヤ２の排出端にはいづれの色にも選別されないか、あるいは透明無色のびんを収容すべく、収容箱１９が配設されている。パルスエンコーダＥは従動ローラ４の回転数を測定し、びんの搬送距離を演算するためにコンピュータ１０にそのパルス出力が供給される。
【００１１】
本実施例のコンピュータ１０は上述したようにカメラ７、９からＲＧＢ信号を受け、以下のような演算を行なうのであるが、本実施例の方式としてはカメラ９から取り込んだ色画像信号（ＲＧＢ表色系）をＩｒｇ表色系に変換して計測判定を行なう。Ｉｒｇ表色系は判定対象色が周囲照度の変化に影響されにくく、ＲＧＢの３つのパラメータから次式によって求めることにしている。
【００１２】
輝度信号Ｉ＝（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）／３、赤成分（赤成分比率）ｒ＝Ｒ／Ｉ、緑成分（緑成分比率）ｇ＝Ｇ／Ｉ
【００１３】
本実施例では光源８の光線を第２撮像カメラ９が直接、受け、上記パラメータが測定されるのであるが、図３で示すようなウインドウＷ内の画素（ＣＣＤ）の中、（０、１００）〜（２５５、１００）の横一線に並んでいる２５６個の画素でＩとして設定基準内にある数、同様にＲ信号（赤成分信号）として及びＧ信号（緑成分信号）として設定基準内にある数をそれぞれＩ_Ｎ、ｒ_Ｎ、ｇ_Ｎとし、それぞれ光源８の光線のＩ、ｒ＝Ｒ／Ｉ、ｇ＝Ｇ／Ｉと等価なものとしている。なお、図３においてＢは廃びん、Ｆは全画素範囲を表す。本実施例は最初の測定値としてＩ_Ｎ＝２２０、ｒ_Ｎ＝８１、ｇ_Ｎ＝８８であった。
【００１４】
なお、本実施例のコンピュータ１０はウインドウＷ内の予めＩｒｇ表色系で指定した特定色だけを抽出し、その画素数（色面積値）を計測し得るように構成され（色抽出機能）ており、更にウインドウＷ内に含まれている全ての画素の持つＩ、ｒ、ｇの値から平均のＩ、ｒ、ｇの値を求めることもできる（色計測機能）ように構成されている。
【００１５】
更に計測値を予め設定されている色の範囲と照合して判定を行い、この判定方式には次の以下のような３通りを取ることができる。
【００１６】
すなわち、第１の方法は色抽出機能により計測した色面積値が設定範囲に対して大きいか小さいかを判定する面積値判定である。第２は色計測機能により計測した平均色の設定範囲内に入っているかどうかを判定する平均値一値判定である。更に第３には、色計測機能により計測した平均色が色テーブル内に登録されているどの色と一致しているかを照合して色を認識する様式である。本発明の実施例は以上のように構成されるが、次にこの作用について説明する。
【００１７】
図示せずともびんは径別に分けられ、本実施例においては中びんの各種が供給され、図において左方から比較的透明度の高い中びんｍ_１が供給される。これは第１カラー撮像カメラ７のレンズ部７ａの視野内を通過するとき、ここに対向して配設される比較的光強度又は照度の高い光源６からの光を透過させ、その透過光を受ける。これが青色であるとしても透明度が高いために他種の同様に透明度の高い他の色、例えば茶色とここではその第１のカラー撮像カメラ７のＲＧＢ信号ではこれを識別することができないが（例えば透過光のレベルが所定値以上であることを検知して識別しないことにする）、第２のカラー撮像カメラ９のレンズ部９ａの前方を通過する時にはこれに対向して配設される比較的光強度又は照度の低い光源８からの光を透過させ、この場合には第２カラー撮像カメラ９のＲ、Ｇ、Ｂ信号でこれが青色であると判定することができる。同様な透明度の茶色の中びんがここを通過するときにも茶色であると判別する。この中びんｍ_１は青色と判断されてコンピュータ１０の出力によりダイバータ１４が一点鎖線で示す位置に回動し、収容箱１８へと排出させる。第２カラー撮像カメラ９を通過するときからエンコーダＥの出力パルスをカウントして所要のダイバータの位置にびんが達すると、コンピュータ１０がダイバータ駆動信号を発生する。
【００１８】
次に、比較的透明度の低い茶色の中びんｍ_２が第１カラー撮像カメラ７のカメラ部７ａの前方を通過するときには、これに対向して配設される比較的高い強度又は照度の光を受けて充分に透過光を得て（然しながら、そのレベルが上記所定値より低い）、この比較的透明度の低い中びんが茶色であると判別し、コンピュータ１０の出力信号によりダイバータ１３を一点鎖線で示す位置に偏位させてこの中びんｍ_２を収容箱１７に収容させる。同様に比較的透明度の低い黒色の中びんｍ_４が至った場合にも第１のカラー撮像カメラ７により、びんｍ_２の茶色との色差を判別してコンピュータ１０の出力信号によりダイバータ１１を一点鎖線で示す位置に偏位させて収容箱１５にこの黒色の中びんｍ_４を排出する。第１のカラー撮像カメラ７により比較的透明度の低い中びんでその色を判別されたびんが第２のカラー撮像カメラ９のカメラ部９ａの前方を通過するときにはこれに対向する光源８の光強度又は照度は比較的小さいので、これで判別しようとしても困難であるが、すでに第１のカラー撮像カメラ７によりその色を判別されたのでここで得られた色差信号は無視する。
【００１９】
又、透明度の高い薄茶色の中びんｍ_３は第２のカラー撮像カメラ９のレンズ部９ａの前方を通過するときに比較的光強度又は照度の小さい光源８からの光を透過させて例えば茶色とを識別され、コンピュータ１０はこれに対向するダイバータ１６を駆動させる。
【００２０】
本発明によれば、上述したような方式でびんの色を判別するのであるが、コンピュータ１２は表１で示すような色テーブルが設定されている。すなわち、上述したように比較的照度の小さい光源８は本実施例では蛍光灯であるが、このＩ、ｒ、ｇの初期値が上述の値であるに対して、４つの色判別を行なうが、それぞれ透明に対しては輝度信号Ｉ_Ｎの最小値、最大値がそれぞれＩ_Ｌ＝１５０、Ｉ_Ｕ＝２５０と設定され、同様にｒ_Ｌ＝７９、ｒ_Ｕ＝８３、ｇ_Ｌ＝８５、ｇ_Ｕ＝９１と設定されている。すなわち、輝度信号Ｉ_Ｎが１５０と２５０との間にあり、ｒ_Ｎが７９と８３との間、及びｇ_Ｎが８５と９１との間にあれば、透明色のびんであると判断する。同様に茶色に対してもＩ_Ｎが３２乃至６７、ｒ_Ｎが１０６乃至１７０、及びｇ_Ｎが９０乃至１２０の範囲内であれば、そのびんは茶色であると判定している。同様に緑色（淡）、黒色及び青色（淡）に対しても同表に示すようなＩ_Ｎ、ｒ_Ｎ、ｇ_Ｎの範囲内にあれば、同色であると判定している。
【００２１】
【表１】

【００２２】
然るに、図４で示すように光源８として高周波蛍光灯及び普通の蛍光灯を用いた場合、温度によりＩ_Ｎ、ｒ_Ｎ、ｇ_Ｎが変化する。これは実験値であるが、今、普通の蛍光灯を用いているとすれば、鎖線で示すように摂氏０度ではＩ_Ｎが２２０であったのが、摂氏４０度では約１８０に低下していることがわかった。又、同様にｒ_Ｎについては摂氏０〜４０度で７７から７５に低下している。高周波蛍光灯を用いた場合にも実線で示すように変化する。このような変化に対して、本発明によれば、蛍光灯のＩ_Ｎ、ｒ_Ｎ、及びｇ_Ｎの初期値が、２２０、１８０、及び８８であったのが、ある温度においてこれらを測定すると、それぞれＩ_Ｎ＝２１９、ｒ_Ｎ＝８０、ｇ_Ｎ＝８６に変化したとする。これは勿論、上述したようにガラスびんを介することなく、直接、この光源である蛍光灯の光線をカラー撮像カメラ９が受光するのであるが、これを受けてコンピュータ１０内では表１の色テーブルを再作成する。すなわち、Ｉ_Ｎ＝２１８になったことに伴い、透明色に対してはＩ_Ｌ＝１４８、Ｉ_Ｕ＝２４８、ｒ_Ｌ＝７８，ｒ_Ｕ＝８２及びｇ_Ｌ＝８４、ｇ_Ｕ＝９０とされ、これら上限、下限間の範囲にあれば、びんが透明であると判断するようにしている。茶色、緑色、青色についても同様である。
【００２３】
以上のようにして、周囲温度が先の設定時に比べて大きく変化した場合や蛍光灯の老化により、その明るさＩ、色成分ｒ及びｇが大きく変化したとしても、コンピュータ１０内で色テーブルを再作成することにより、常にびんの色を正確に判定することができる。
【００２４】
以上の方法により、いずれの色にも選別されなかったびんｍ_５はベルトコンベヤ２の排出端の直下方に配設された収容箱１９（図１では図示せず）に排出される。
【００２５】
以上、本発明の実施例について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。
【００２６】
例えば以上の実施例では、びんの搬送機としてはベルトコンベヤ２を用いたが、これに代えて振動コンベヤを用いてもよい。
【００２７】
又、以上の実施例では、第１、第２のカラー撮像カメラ７、９に対向する光源６、８の光強度又は照度は上流側の６の方が高いが、これを逆にして下流側の光源の光強度又は照度を大としてもよい。
【００２８】
又は以上では比較的透明度の高い薄茶色の中びんｍ_３と比較的透明度の低い茶色の中びんｍ_２とは別々の収容箱１６、１７に排出したが共通の収容箱に排出するようにしてもよい。
【００２９】
又、以上の実施例では中びんの色選別を説明したが、勿論、大、中、小を混在したびんの色選別にも本発明は適用可能である。
【００３０】
又、以上の実施例では、比較的照度、又は強度の低い光源８とこれと対向するカメラ９について、本発明の方式を適用したが、上流側にある比較的強度の強い、又は照度の高い光源６及びカメラ７に対しても本発明は適用可能である。
【００３１】
又、以上の実施例では、高低２種の光源６、８について説明したが、１個の、例えば照度の低い光源８、これに対向するカメラ９のみを用いて、びんの色を判別する装置にも本発明は適用可能である。
【００３２】
又、以上の実施例では蛍光灯を低照度の光源として用いたが、白熱電球にも本発明は適用可能である。
【００３３】
又、以上の実施例では、コンピュータ１０の色抽出機能、すなわち、そのカメラの画素数（色面積値）を計測しているようにしたが、色計測機能、すなわちウインドウＷ内に含まれている全ての画素の持つ、Ｉ、ｒ、ｇの値から平均のＩ、ｒ、ｇの値を求め、これにより平均色が設定範囲内に入っているかどうかを判定する平均値一致判定方式を用いる場合にも本発明は適用可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明のびんの色判別方法によれば、透明度の低いびんでも透明度の高いびんでもすべて常に、正確に色を判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるびんの色選別装置の側面図である。
【図２】同平面図である。
【図３】本発明の実施例におけるウインドウとびんとの関係を示す正面図である。
【図４】蛍光灯のＩ、ｇ、ｒと温度との関係を示すグラフで（Ａ）はＩ、（Ｂ）はｇ、ｒについて示すグラフである。
【符号の説明】
２ベルトコンベヤ
６光源
７第１カラー撮像カメラ
８光源
９第２カラー撮像カメラ
１０コンピュータ

Claims

一本宛、所定の搬送路に沿って搬送されるびんに、該搬送路の側方に配設される光源からの光線を透過させ、この透過光をカラー撮像カメラで受け、該カラー撮像カメラの色画像信号（ＲＧＢ表色系）を、Ｉ＝（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）／３、ｒ＝Ｒ／Ｉ及びｇ＝Ｇ／Ｉ（Ｉ：輝度、ｒ：赤成分比率、ｇ：緑成分比率）のパラメータで成るＩｒｇ表色系に変換してびんの色を判別することを特徴とするびんの色判別方法。
各色のびんの透過光に対し、該各色を判別するための前記Ｉ、ｒ及びｇのパラメータの最大値及び最小値を定める色テーブルを前記カラー撮像カメラに接続されているコンピューダ内に作成し、前記パラメータが前記最小値、最大値内のどの基準範囲内に属しているかにより、びんの色を判別するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のびんの色判別方法。
周囲条件の所定以上の温度変化時又は所定時間毎に前記光源からの光線を、びんを介さずに前記カラー撮像カメラにより直接受け、前記Ｉ、ｒ及びｇのパラメータを測定し、先の測定時からの変化量に応じてびんの色を判定する前記基準範囲の最大値及び最小値を変化させるようにしたことを特徴とする請求項２に記載のびんの色判別方法。
前記搬送路の上流側に高い光強度を有する第１光源部と、低い光強度を有する第２光源部のいずれか一方を配設し、下流側に他方を配設して、前記第１光源部及び前記第２光源部に対向して第１カラー撮像カメラ部及び第２カラー撮像カメラ部を配設したことを特徴とする請求項１乃至３のいづれかに記載のびんの色判別方法。