JP3637960B2

JP3637960B2 - A method for measuring volume or weight of granular aggregates at high temperature

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Publication number: JP3637960B2
Application number: JP2000187579A
Authority: JP
Inventors: 秀晴大上; 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: 2005-04-13
Anticipated expiration: 2020-06-22
Also published as: JP2002005637A

Description

【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℃〜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ＣＣＤ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ＣＣＤ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ＣＣＤ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。
【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１８０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ＣＣＤ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１００ｃｍ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６４０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：１０ｃｍ／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（ｃｍ²）−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１１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）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for measuring the volume or weight of a granular material aggregate in a high-temperature state such as reduced iron pellets discharged from a rotary kiln and conveyed by a conveyor. It is related with the method which can measure the volume or weight of the said granular material aggregate | assembly in real time and low-cost by analyzing the image image | photographed by (3).
[0002]
[Prior art]
Valuable metals such as Zn and Pb contained in steel dust are conventionally recovered by a reduction roasting method using a rotary kiln together with a carbonaceous reducing agent.
[0003]
By the way, during the operation of the rotary kiln, if deposits of raw material (steel dust) (referred to as “beco” in industry terms) grow on the inner wall of the rotary kiln, it becomes difficult to pass the raw material and the like put into the rotary kiln.
[0004]
Therefore, conventionally, from the weight of the raw material pellets to be put into the rotary kiln (the steel dust as the raw material is granulated into pellets and then put into the rotary kiln), and from the rotary kiln after the Zn, Pb, etc. are recovered From the comparison of the weight of the discharged residue (reduced iron pellets), the growth status of the above deposit (beco) is grasped, and when the growth is confirmed (that is, the weight of the reduced iron pellet discharged from the rotary kiln has decreased) In the case of), the rotation time of the rotary kiln is increased to shorten the residence time of the reduced iron pellets in the rotary kiln, or the temperature in the rotary kiln is lowered to dissolve the reduced iron pellets that are about to adhere to the inner wall of the rotary kiln. The method of returning to a state etc. is taken.
[0005]
By the way, when it is going to measure the weight of the residue (reduced iron pellet) discharged | emitted from the said rotary kiln and conveyed by the conveyor using a conveyor scale etc., the said reduced pellet is normally about 600 degreeC or more high temperature state. Therefore, it is not possible to use an inexpensive conveyor made of rubber or the like, and a very expensive conveyor scale using a metal conveyor is necessary, and expensive equipment for that purpose is also required. there were.
[0006]
Therefore, conventionally, the following method has been employed to measure the weight of the granular material aggregate in a high temperature state such as the reduced iron pellets that are stacked and conveyed by the conveyor.
[0007]
In other words, we do not measure the weight of granular aggregates in a high temperature state on the conveyor, but instead transfer to trucks in the storage area carried by the conveyor and measure the weight on a track scale for each track, or monitor above the conveyor For example, a CCD camera is installed and the operator monitors the amount of passing through the granular material aggregate by looking at the monitor in a timely manner.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the former method of measuring the weight on the track scale is not a method of measuring the weight of the granular aggregate in a high temperature state in real time, and therefore, there is a problem that it is easy to miss the growth of deposits (beco) on the inner wall of the rotary kiln. It was.
[0009]
On the other hand, the latter method of monitoring the passage amount of the granular material aggregate using a CCD camera is not a method that is always monitored by an operator (because labor costs increase) and is a method that monitors and monitors timely. As with the former method, there was a problem that the growth of the deposit (beco) was easily overlooked.
[0010]
The present invention has been made paying attention to such problems, and the problem is that the volume or weight of a plurality of high-temperature granular aggregates that are stacked and conveyed by a conveyor. The object is to provide a method capable of measuring the real time at low cost.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
That is, the invention according to claim 1
On the premise of a method for measuring the volume or weight of a plurality of high-temperature granular aggregates that are stacked and conveyed by a conveyor,
An imaging step of obtaining a two-dimensional unit image by continuously capturing infrared or near-infrared images emitted from the conveyor and each granular material aggregate by the CCD area camera disposed on the upper side of the conveyor, every unit time;
A separation step of binarizing and separating the conveyor unit having a low density and the granular material aggregate part having a high density by comparing the pixel density and the threshold density in each obtained unit image region;
Based on the area calibration value per pixel, the area of each granular material aggregate existing in each unit image area is obtained, and based on the relational expression of the image area and the volume or weight of the granular material aggregate obtained in advance. Measuring step of measuring the volume or weight of each granular material assembly,
A measurement process for measuring the volume or weight of the aggregate of all granular materials by integrating these measured values,
It is characterized by comprising each step of
The invention according to claim 2
On the premise of a method for measuring the volume or weight of a plurality of high-temperature granular aggregates that are stacked and conveyed by a conveyor,
Infrared or near-infrared images emitted from the conveyor and each granular material aggregate are continuously photographed by a CCD line scan camera disposed above the conveyor, and are divided into unit time and are two-dimensional unit images. A shooting process to obtain
A separation step of binarizing and separating the conveyor unit having a low density and the granular material aggregate part having a high density by comparing the pixel density and the threshold density in each obtained unit image region;
Based on the area calibration value per pixel, the area of each granular material aggregate existing in each unit image area is obtained, and based on the relational expression of the image area and the volume or weight of the granular material aggregate obtained in advance. Measuring step of measuring the volume or weight of each granular material assembly,
A measurement process for measuring the volume or weight of the aggregate of all granular materials by integrating these measured values,
It comprises each process of these.
[0012]
The invention according to claim 3
Based on the volume or weight measurement method of the aggregate of granular materials in a high temperature state according to claim 1 or 2,
When the number of high-density pixels in each unit image area exceeds the high-density reference pixel number and the temperature of the granular material aggregate is abnormally high in the separation step, the number of pixels and the threshold density that are equal to or higher than the predetermined high-density reference pixel The threshold density is automatically changed to the high density side based on the relational expression, and conversely, the number of low density side pixels separated in each unit image area exceeds the low density reference pixel number, and the temperature of the granular material aggregate is When abnormally low, the threshold density is automatically changed to the low density side based on the relational expression between the threshold density and the number of pixels equal to or higher than the low density reference pixel obtained in advance,
The invention according to claim 4
Based on the volume or weight measurement method of the aggregate of granular materials in a high temperature state according to claim 1 or 2,
When the area S of one granular object aggregate existing in the unit image region in the measurement step exceeds the maximum reference area A, the area S of the granular object aggregate is set to (maximum reference area A × n aggregates). + Aggregate of remaining area a), and the volume or weight of each aggregate is measured based on the above relational expression from the area of each divided aggregate, and these measured values are integrated to calculate the above It is characterized by being the volume or weight of the granular material aggregate in the area S,
The invention according to claim 5
Based on the volume or weight measurement method of the granular aggregate in a high temperature state according to claim 1, 2, 3, or 4,
Measurement of the volume or weight of the aggregate of all granular materials in a high temperature state obtained by sequentially recording unit images obtained in the above photographing process and obtained through the photographing process, separation process, measurement process and measurement process. If the difference exceeds the reference error range when the measured value is compared with the measured value of the volume or weight of all aggregates cooled and accumulated after the measurement, the image area and the granular aggregates in the above measurement process The volume or weight relational expression is changed, the changed relational expression and the recorded unit image data are reused to measure the volume or weight of the aggregate of all granular materials, and the difference is a reference error. These steps are repeated until they are within the range.
[0013]
Next, the invention according to claim 6 is:
On the premise of the volume or weight measurement method of granular aggregates in a high temperature state according to claim 1, 2, 3, 4 or 5,
The above granular material in a high temperature state is reduced iron pellets discharged from a rotary kiln,
The invention according to claim 7 provides:
Based on the volume or weight measurement method of the granular aggregate in a high temperature state according to claim 6,
The temperature of the reduced iron pellets discharged from the rotary kiln is 300 ° C. to 800 ° C., and the temperature of the conveyor is equal to or lower than the temperature of the reduced iron pellets.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0015]
First, this embodiment relates to a method in which the measurement method according to the present invention is applied to the weight measurement of a reduced iron pellet aggregate discharged from a rotary kiln and conveyed by a conveyor.
[0016]
That is, as shown in FIG. 1, the reduced iron pellets 2 discharged from the rotary kiln 1 are conveyed by the horizontal metal conveyor 3 and are accommodated in the metal bucket conveyor 4 on the end side of the horizontal metal conveyor 3, and obliquely upward. After being conveyed, at the end side, the metal bucket conveyor 4 is sequentially dropped onto a horizontal metal conveyor 6 provided with a partition plate 5 as necessary. Therefore, since the reduced iron pellets 2 are intermittently dropped and supplied onto the horizontal metal conveyor 6 via the metal bucket conveyor 4, discontinuous reduced iron pellet aggregates 20 are placed on the horizontal metal conveyor 6. In this state, the sheet is sequentially conveyed obliquely upward.
[0017]
A measuring apparatus according to an embodiment in which a main part is configured by a CCD area camera 7 and a personal computer (not shown) is provided above the horizontal metal conveyor 6. That is, as shown in FIG. 2, this measuring apparatus is composed of an infrared or near-infrared CCD area camera 7 and a microcomputer 8, and the CCD area camera 7 is provided with a lens 9 suitable for the camera. In addition, a filter (not shown) for cutting visible light is attached to the front surface of the lens 9 as necessary. A light shielding cover 10 is attached to the lower side of the infrared or near-infrared CCD area camera 7 so that external light that interferes with measurement does not enter the CCD area camera 7 and, if necessary, the CCD area. Cooling means (not shown) for cooling the camera 7 is provided.
[0018]
The output side of the infrared or near-infrared CCD area camera 7 is connected to an image input board 11 inserted in the personal computer 8, and a signal photographed by the CCD area camera 7 is passed through the image input board 11 to the personal computer. 8 is transferred to a memory (not shown), and the signal transferred to the memory is recorded on a hard disk in the personal computer 8 as necessary.
[0019]
An iron cover 12 is provided around the horizontal metal conveyor 6 as shown in FIG. 2, and the action of this cover prevents heat radiation from the reduced iron pellet aggregate 20 in a high temperature state to the outside. In this way, external light that prevents measurement does not enter the CCD area camera 7. An opening (not shown) is provided on the upper surface side of the iron cover 12, and the open end of the light shielding cover 10 is fitted into this opening.
[0020]
Here, the reason why the infrared or near-infrared CCD area camera is used in this measuring apparatus is that when the granular material to be measured is reduced iron pellets and the conveyor is also made of iron, an ordinary monochrome CCD camera or a color CCD camera This is because when the reduced iron pellets and the conveyor are photographed, the reduced iron pellets and the conveyor are also photographed in the same image density or in the same color, so that it becomes difficult to clearly distinguish them by image analysis. On the other hand, when there is a temperature difference between the reduced iron pellets to be measured and the conveyor, the infrared or near infrared image emitted from the reduced iron pellets and the conveyor is taken with an infrared or near infrared CCD area camera. The distinction becomes easy. That is, an image taken with an infrared or near-infrared CCD area camera has a higher image density as the temperature increases.
[0021]
The infrared CCD area camera and the near-infrared CCD area camera are selected according to the temperature of the conveyor and the granular material aggregate to be measured. That is, the infrared CCD area camera is selected when the temperature of the granular aggregate at a high temperature is less than 500 ° C., particularly 300 ° C. or lower, and the infrared CCD is selected when the temperature of the granular aggregate is 500 ° C. or higher. A near-infrared CCD area camera that is less expensive than an area camera can be selected. The near-infrared vidicon also has a temperature sensitivity region similar to that of the near-infrared CCD camera, but is not suitable for photographing a moving object conveyed by a conveyor because of an afterimage phenomenon. Therefore, although an infrared CCD area camera is applied in principle, an inexpensive near-infrared CCD area camera can be used instead of the infrared CCD area camera when the temperature of the granular material aggregate is 500 ° C. or higher.
[0022]
Then, as shown in FIG. 2, infrared or near-infrared images emitted from the conveyor 6 and the reduced iron pellet aggregate 20 are continuously photographed every unit time by the infrared or near-infrared CCD area camera 7 to obtain a two-dimensional unit. An image is obtained, and this image signal is transferred to the memory of the personal computer 8 via the image input board 11 inserted in the personal computer 8 as described above, and the above unit is subjected to a series of image analysis operations described below on this memory. The weight of the reduced iron pellet aggregate 20 in the image is measured in real time, and after measurement, the next unit image is sequentially transferred to the memory of the personal computer 8 via the image input board 11, and the same image analysis operation is performed. The weight of the reduced iron pellet aggregate 20 in the next unit image is measured.
[0023]
The image signal after the measurement processing is recorded on a hard disk in the personal computer 8 as necessary, as described above.
[0024]
In this embodiment, the infrared or near-infrared image emitted from the conveyor 6 and the reduced iron pellet aggregate 20 is photographed by the infrared or near-infrared CCD area camera 7. Instead of the near-infrared CCD area camera, it may be configured to take an image with an infrared or near-infrared CCD line scan camera. That is, the infrared or near-infrared CCD line scan camera continuously captures infrared or near-infrared images emitted from the conveyor and the reduced iron pellet aggregate, and obtains a two-dimensional unit image by dividing every unit time. It may be.
[0025]
In this measuring device, CCD camera shooting timing, input from keyboard / mouse, input of digital / analog data from other control device, a series of image analysis operations, display display, digital / analog to other control device Control of the entire apparatus including output of analog data and the like is configured by a computer system as shown in FIG. 3, and an image signal from the CCD area camera 7 is transmitted via an image input board 11 and an input interface 31, and a keyboard. The digital / analog data 33 from the mouse 32 or other control device is input as data to the control unit 34 via the input interface 31. The control unit 34 stores a CPU 35 for overall processing of the entire system, a program for giving / receiving processing data to / from the CPU 35 and giving the CPU 35 a series of image analysis operations and the like. The CPU 35 is composed of a memory 36 and a hard disk 37, and the CPU 35 executes the program based on the data given through the input interface 31, displays a display signal on the display 39 through the output interface 38, and The digital / analog data 40 is sent to another control device via the output interface 38.
[0026]
Hereinafter, a series of image analysis operations in this measuring apparatus will be specifically described.
[0027]
First, an image signal photographed by the infrared or near-infrared CCD area camera 7 is transferred to the memory of the personal computer 8 via the image input board 11 inserted in the personal computer 8 and stored in the memory shown in FIG. The photographing density of each corresponding pixel in the infrared or near-infrared CCD area camera 7 at each coordinate position designated by the X-axis and the Y-axis (D shown in FIG. 4A)₁₁, D_{twenty one}, D₃₁The image density data is updated every time the CCD area camera 7 takes a picture every unit time.
[0028]
The unit image temporarily recorded in the memory of the personal computer 8 is subjected to preprocessing such as expansion processing and contraction processing for averaging processing and noise removal of interlaced output in the CCD area camera 7. A binarization process is performed by comparing a preset threshold density with each pixel density in the unit image area. Then, as shown in FIG. 4B, a granular material aggregate (reduced iron pellet aggregate) 20 corresponding to a portion having a high image density and a conveyor 6 corresponding to a portion having a low image density are displayed on the display. The
[0029]
FIG. 4C shows an image density curve on the pixel column indicated by a one-dot chain line in FIG. 4B, and a binarized pattern when the threshold density is set to 25 is displayed on the display. Is done. The threshold concentration need not always be constant, and may be automatically changed according to the temperature state of the granular material aggregate (reduced iron pellet aggregate) as will be described later. In particular, when the temperature of the granular material aggregate (reduced iron pellet aggregate) is very high, the image density increases even to the periphery of the aggregate where the granular aggregate (reduced iron pellet aggregate) does not exist. When the CCD area camera 7 is not equipped with an automatic exposure adjustment function, it is necessary to reset the threshold density.
[0030]
Then, a pixel image of each granular material aggregate (reduced iron pellet aggregate) present in the unit image area is subjected to a hole filling process on the unit image that has been subjected to the binarization process, and then subjected to a labeling process. Find a number. In order to increase the speed of image analysis, a very small granular material aggregate may be removed or ignored.
[0031]
Next, after the number of pixels of each granular material aggregate (reduced iron pellet aggregate) existing in the unit image area is obtained, the actual area per area (area calibration value) obtained in advance is obtained. The area of each granular material aggregate is obtained, and the image area obtained in advance and the volume of the granular material aggregate (weight is obtained by multiplying the volume by the specific gravity of the granular material) or the relational expression of the weight (see FIG. 5). ) To determine the weight of each granular material aggregate existing in the unit image area.
[0032]
Then, for example, after the conveyance processing of one lot of all the granular material aggregates (reduced iron pellet aggregates) conveyed by the conveyor 6 is completed, the respective weights of the granular material aggregates are integrated to obtain all the aggregates per one lot. The weight of the granular material aggregate is determined.
[0033]
The relational expression between the image area and the volume or weight of the granular material aggregate is obtained using the following phenomenon. That is, when the granular material aggregate is dropped and supplied from the upper side to the moving conveyor, when the conveyor moves with vibration, the granular material aggregate is transported while receiving vibration from above. It has been confirmed that the area of the granular aggregate as seen is naturally constant depending on its volume. Therefore, by using this phenomenon, the relationship between the area and weight (= volume × specific gravity) of the granular aggregate as viewed from above is experimentally obtained, and the above relational expression is obtained by fitting this relationship to the area-weight function equation. Is obtained.
[0034]
By the way, as described above, when the temperature of the granular aggregate (reduced iron pellet aggregate) is very high, the image density is high even to the periphery of the aggregate where the granular aggregate (reduced iron pellet aggregate) does not exist. Therefore, there is a problem that a large measurement error occurs unless the threshold density is set again high. That is, when a granular material aggregate having a very high temperature (for example, when the above-mentioned bevel formed on the inner wall of the rotary kiln is peeled off and discharged) 21 is transported to the photographing unit on the conveyor When the threshold density is set to a low value as shown in FIG. 6 (B), the image density of the granular aggregate (reduced iron pellet aggregate) causes saturation as shown in FIG. 6 (A). In addition, the image density may increase even in the periphery of the aggregate where no granular aggregate exists due to the radiant heat. In this case, if the infrared or near-infrared CCD area camera 7 has an automatic exposure adjustment function, such a phenomenon is not caused and does not cause a problem. However, when there is no automatic exposure adjustment function, binarization is performed by the following method. It is necessary to automatically adjust the threshold density in the process.
[0035]
That is, the number of pixels on the high density side (for example, a pixel density of 200 or more as shown in FIG. 7A) in the unit image area temporarily recorded in the memory of the personal computer 8 is the number of high density reference pixels (for example, in FIG. 7B). As shown in FIG. 7 (B), when the number of pixels exceeds 1000, as shown in FIG. It is necessary to automatically change the threshold concentration to the high concentration side based on the relational expression between the number and the threshold concentration. For example, by changing the threshold concentration from 25 shown in FIG. 6B to 180 as shown in FIG. 6D, the granular material aggregate (reduced iron pellet aggregate as shown in FIG. 6C). ) A true binarized image at 20 can be obtained.
[0036]
The target for automatically changing the threshold concentration is not limited to the case where the temperature of the granular aggregate (reduced iron pellet aggregate) is very high, but when the temperature of the granular aggregate is abnormally low (rain When it is falling, or when it is snowing in winter, the reduced iron pellets discharged from the rotary kiln are cooled and slightly lowered in temperature). That is, when the number of low-density side (for example, pixel density of 50 or less) pixels in the unit image area temporarily recorded in the memory exceeds the low-density reference pixel number (for example, 1000) (that is, the granular material aggregate) It is necessary to automatically change the threshold density to the low density side based on the relational expression between the number of pixels equal to or higher than the low density reference pixel and the threshold density obtained in advance ( Claim 3).
[0037]
Further, as shown in FIG. 8 (B), for example, the partition provided on the conveyor 6 although each granular material aggregate (reduced iron pellet aggregate) 20 is separated and rides on the conveyor 6. There is a case where each granular material aggregate (reduced iron pellet aggregate) 20 is photographed in a state where the granular aggregate 20 on the plate 5 is connected through a fragment of the granular aggregate 20. In such a case, when the weight of the granular material aggregate 20 is obtained from the above relational expression based on the area of the granular material aggregate 20 photographed in a connected state, there arises a problem that the weight becomes significantly different from the actual weight. That is, this is because the above relational expression of the image area and the volume or weight of the granular material aggregate is obtained by using the phenomenon described above.
[0038]
In order to avoid such a measurement error, the area (granular material) of one granular material aggregate (reduced iron pellet aggregate) 20 existing in the unit image area temporarily recorded in the memory of the personal computer 8 is used. When the maximum reference area A is set for S (the number of pixels of the aggregate corresponds), and the area S exceeds the maximum reference area A as shown in FIG. 8A, the area S of the granular aggregate is set. As shown in FIG. 8C, each aggregate is divided into (maximum reference area A × n aggregates + remaining area a aggregates) and based on the above relational expression from the area of each divided aggregate. The volume or weight of the granular material aggregates may be measured, and these measured values may be integrated to obtain the volume or weight of the granular material aggregate in the area S (Claim 4).
[0039]
Moreover, when measuring the weight of a granular material aggregate (reduced iron pellet aggregate) using this measuring apparatus, a measurement error may increase due to a difference in lots or a difference in processing conditions of a rotary kiln. In such a case, it is possible to improve the measurement accuracy by reusing the image signal stored (recorded) on the hard disk of the personal computer 8. That is, the measured value of the weight of the whole granular material aggregate (reduced iron pellet aggregate) in the high temperature state obtained through the above-described steps using this measuring apparatus, and the total granular material aggregate cooled and accumulated after the measurement If the difference exceeds the reference error range, the measured area weight of the body (reduced iron pellet aggregate) (for example, the actual measured value by the track scale) is compared. Change the relational expression (ie, y = ax in FIG. 5)²In the relational expression of + b, the numerical values of a and b are sequentially changed), and the changed relational expression and the recorded unit image data are reused to obtain the total granular material aggregate (reduced iron pellet aggregate). Measurement accuracy can be improved by performing weight measurement by image analysis and repeating these steps until the difference falls within the reference error range.
[0040]
【Example】
Examples of the present invention will be specifically described below.
[0041]
In addition, the granular material aggregate | assembly which is a measuring object is a reduced iron pellet (henceforth abbreviated as a pellet) whose temperature discharged from a rotary kiln is about 500 degreeC or more and a particle size is about 1-10 mm. As shown in FIG. 1, the pellet 2 is discharged from the rotary kiln 1, then conveyed by the horizontal metal conveyor 3, further conveyed upward by the metal bucket conveyor 4, and then dropped onto the horizontal metal conveyor 6. Therefore, pellets fall intermittently on the last horizontal metal conveyor 6. A near-infrared CCD area camera 7 is installed above the center of the horizontal metal conveyor 6.
[0042]
Since the pellet 2 always has a temperature of about 500 ° C. or higher and the temperature of the horizontal metal conveyor 6 is 100 to 300 ° C., the near infrared CCD area camera 7 can be applied. Of course, it is also possible to use an infrared CCD area camera, although it is expensive.
[0043]
The near-infrared CCD area camera 7 is installed approximately 100 cm above the horizontal metal conveyor 6 as shown in FIG. Further, since the near infrared CCD area camera is sensitive to sunlight, a light shielding cover 10 is attached so that the image taken by the near infrared CCD area camera 7 is not affected by sunlight. Furthermore, an optical filter (not shown) that does not transmit visible light is attached to the lens 9 of the near-infrared CCD area camera 7.
[0044]
Further, the horizontal metal conveyor 6 has a width of about 50 cm and is photographed to the full width of the image in the near infrared CCD area camera 7. The image is composed of horizontal 640 pixels × vertical 480 pixels, and the moving speed of the horizontal metal conveyor 6 is about 10 cm / second. Therefore, from the following proportional calculation, by setting the unit time t = 3.75 seconds (that is, photographing once every about 3.75 seconds), the pellet 2 passing under the near infrared CCD area camera 7 is It is possible to shoot all without overlapping.
[0045]
640 pixels: 50 cm = 480 pixels: 10 cm / second × t seconds
t = (50 × 480) / (640 × 10) = 3.75 seconds
Next, it is necessary to obtain a relational expression for converting the weight of the pellet from the image area. Then, using the conveyor of the same conditions as the horizontal metal conveyor 6, the pellets of various weights were dropped from above and the area viewed from above while the conveyor was moving was measured, and based on this, the area (cm shown in FIG.²) -Weight (g) graph is created, and a relational expression (conversion formula) that fits well on this graph is obtained.
[0046]
Here, y (weight) = ax (area)²The coefficient a = 0.004 and the coefficient b = 3.5 were obtained by fitting to a quadratic function of + b.
[0047]
An image signal photographed by the near infrared CCD area camera 7 is transferred to the memory of the personal computer 8 via the image input board 11 inserted in the personal computer 8. This captured image (that is, the unit image temporarily recorded in the memory) was subjected to preprocessing such as expansion processing and contraction processing for averaging processing and noise removal of interlaced output in the CCD area camera 7. Thereafter, the threshold density set in advance and each pixel density in the unit image area are compared and binarized, and then the hole filling process and the labeling process are performed. Here, in order to increase the speed of image analysis, a very small granular material aggregate may be removed or ignored.
[0048]
Next, the number of pixels is obtained for each pellet aggregate after the labeling process, and the actual area per pixel [area calibration value = (50 cm / 640 pixels) obtained in advance]²], The area of each pellet aggregate is obtained, and the weight of each pellet aggregate is obtained and summed from the area-weight conversion formula (see FIG. 5) obtained in advance.
[0049]
Here, when the pellets are transported by the horizontal metal conveyor 6 while being in a very high temperature state, the image density of the pellet part causes saturation, and the image density also extends to the peripheral part where the pellet does not exist due to radiant heat. May become high. In this case, if the near-infrared CCD area camera 7 has an automatic exposure adjustment function, such a phenomenon does not occur and no problem arises. However, when there is no automatic exposure adjustment function, the threshold value in the binarization process is as follows. It is necessary to adjust the density automatically. That is, when the number of high-density side (for example, pixel density of 200 or more) pixels in the unit image area temporarily recorded in the memory of the personal computer 8 exceeds the high-density reference pixel number (for example, 1000), As shown in FIG. 7B, it is necessary to automatically change the threshold density to the high density side based on the relational expression between the threshold density and the number of pixels equal to or higher than the high density reference pixel obtained in advance.
[0050]
Next, the above-described pellet aggregate is originally intermittently conveyed as separate aggregates on the horizontal metal conveyor 6, but if this is conveyed in a state where a plurality of aggregates are connected for some reason, Photographed in a state where the pellets are connected together. In such a case, when the weight of the pellet aggregate is obtained from the area-weight conversion formula based on the area of the pellet aggregate photographed in a connected state, there arises a problem that the weight becomes significantly different from the actual weight. Therefore, in order to avoid such a measurement error, the area of one pellet aggregate existing in the unit image area temporarily recorded in the memory of the personal computer 8 (the number of pixels of the pellet aggregate corresponds) S When the maximum reference area A (for example, 4000 pixels) is set and the area S exceeds the maximum reference area A, the area S of the pellet aggregate is set to (maximum reference area A × n aggregates + remaining area) a), and the weight of each pellet aggregate is measured from the area of each divided aggregate based on the above-mentioned area-weight conversion formula, and these measured values are integrated to obtain the above area. The weight of the pellet aggregate in S may be used.
[0051]
Moreover, when measuring the weight of a pellet aggregate using this measuring apparatus, a measurement error may become large in the initial stage of a lot, for example. In such a case, it is possible to improve the measurement accuracy by reusing the image signal stored (recorded) on the hard disk of the personal computer 8. That is, the weight of the pellet is first measured using this measuring apparatus. In this case, all the image signals transferred to the memory of the personal computer 8 are recorded as image files in the hard disk. On the other hand, the weight of the pellets discharged from the horizontal metal conveyor 6 is actually measured on a track scale every hour. Then, the recorded image file is repeatedly reproduced every hour, and the weight measurement by the image analysis is repeated until it matches the actual measurement value by the track scale while appropriately adjusting the coefficient (a, b) of the area-weight conversion formula. . The measurement error was reduced by changing the coefficient b of the area-weight conversion formula from 3.5 to 3.7. Therefore, the subsequent measurement is performed using the changed area-weight conversion formula.
[0052]
Table 1 shows the weight (Kg) of the pellet aggregate determined by the measurement method according to this example and the actual measurement value (Kg) based on the track scale.
[0053]
Table 1
Number of measurements Measurement method by example Actual value by track scale
1st 2600 Kg 2650 Kg
2nd 3100 Kg 3000 Kg
3rd 2050 Kg 2100 Kg
4th 1350 Kg 1500 Kg
As can be seen from the data shown in Table 1, the measurement method according to the example can measure the pellet weight with an accuracy of about ± 10% compared with the actual measurement value by the track scale.
[0054]
【The invention's effect】
According to the volume or weight measurement method of the granular aggregate in a high temperature state according to the inventions of claims 1 to 7,
The red color emitted from the conveyor and the granular material aggregate by the CCD area camera or the line scan camera arranged above the conveyor for the granular material aggregate in a high temperature state that is stacked and conveyed by the conveyor. Since a two-dimensional unit image is obtained by photographing an outside or near-infrared image, and the volume or weight of the granular aggregate is measured by image analysis processing of the unit image, the volume or weight is real-time and low-cost. It has the effect that can be measured with.
[0055]
In particular, in the case of a reduced iron pellet aggregate discharged from the rotary kiln, the granular aggregate that is the object of measurement, the volume or weight of the reduced iron pellet aggregate can be measured in real time, so the deposit on the inner wall of the rotary kiln ( Since it becomes possible to accurately grasp the growth status of (beco), it has the effect of preventing the growth of deposits (beco) on the inner wall of the rotary kiln.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view of a method for measuring the volume or weight of a granular aggregate according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a method for measuring the volume or weight of a granular material aggregate according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a control system of the measuring apparatus according to the embodiment of the present invention.
4A is an explanatory diagram showing a memory of a personal computer, FIG. 4B is a binarization pattern diagram of a unit image displayed on a display, and FIG. 4C is a diagram in FIG. 4B. The graph figure of the pixel density curve on the pixel row shown with the dashed-dotted line.
FIG. 5 shows the area (cm) applied in the embodiment of the present invention.²) -Weight (g) graph.
6A is a binarization pattern diagram of a unit image displayed on a display, and FIG. 6B is a graph of a pixel density curve on a pixel column indicated by a one-dot chain line in FIG. 6A. FIG. 6C is a binarization pattern diagram of the unit image displayed on the display after changing the threshold density, and FIG. 6D is a pixel density on the pixel column indicated by a one-dot chain line in FIG. Curve graph.
7A is a graph showing the relationship between the pixel density and the number of pixels in a unit image, and FIG. 7B is a graph showing the relationship between the number of pixels having a pixel density of 200 or more and the threshold density. .
8A is a binarization pattern diagram of a unit image displayed on a display, and FIG. 8B is a conveyor and a granular material aggregate (reduced iron pellet aggregate) indicated by the binarization pattern. FIG. 8C is an explanatory diagram when the granular material aggregate (reduced iron pellet aggregate) in the unit image displayed on the display is divided into a plurality of aggregates.
[Explanation of symbols]
1 Rotary kiln
2 Iron reduction pellets (granular material)
6 Horizontal metal conveyor
7 CCD area camera
8 PC
9 Lens
10 Shading cover
11 Image input board
12 Iron cover
20 Iron-reduced pellet aggregate (granular substance aggregate)

Claims

In the method of measuring the volume or weight of a plurality of high-temperature granular aggregates that are stacked and conveyed by a conveyor,
An imaging step of obtaining a two-dimensional unit image by continuously capturing infrared or near-infrared images emitted from the conveyor and each granular material aggregate by the CCD area camera disposed on the upper side of the conveyor, every unit time;
A separation step of binarizing and separating the conveyor unit having a low density and the granular material aggregate part having a high density by comparing the pixel density and the threshold density in each obtained unit image region;
Based on the area calibration value per pixel, the area of each granular material aggregate existing in each unit image area is obtained, and based on the relational expression of the image area and the volume or weight of the granular material aggregate obtained in advance. Measuring step of measuring the volume or weight of each granular material assembly,
A measurement process for measuring the volume or weight of the aggregate of all granular materials by integrating these measured values,
A method for measuring the volume or weight of a granular aggregate in a high temperature state, comprising the steps of:

In the method of measuring the volume or weight of a plurality of high-temperature granular aggregates that are stacked and conveyed by a conveyor,
Infrared or near-infrared images emitted from the conveyor and each granular material aggregate are continuously photographed by a CCD line scan camera disposed above the conveyor, and are divided into unit time and are two-dimensional unit images. A shooting process to obtain
A separation step of binarizing and separating the conveyor unit having a low density and the granular material aggregate part having a high density by comparing the pixel density and the threshold density in each obtained unit image region;
Based on the area calibration value per pixel, the area of each granular material aggregate existing in each unit image area is obtained, and based on the relational expression of the image area and the volume or weight of the granular material aggregate obtained in advance. Measuring step of measuring the volume or weight of each granular material assembly,
A measurement process for measuring the volume or weight of the aggregate of all granular materials by integrating these measured values,
A method for measuring the volume or weight of a granular aggregate in a high temperature state, comprising the steps of:

When the number of high-density pixels in each unit image area exceeds the high-density reference pixel number and the temperature of the granular material aggregate is abnormally high in the separation step, the number of pixels equal to or higher than the previously obtained high-density reference pixel number and the threshold density On the other hand, the threshold density is automatically changed to the high density side based on the relational expression, and conversely, the number of low density side pixels separated in each unit image area exceeds the low density reference pixel number, and the temperature of the granular material aggregate is 3. The threshold density is automatically changed to the low density side based on a relational expression between the number of pixels equal to or higher than the low density reference pixel and the threshold density when abnormally low. A method for measuring the volume or weight of a granular aggregate in a high temperature state.

When the area S of one granular object aggregate existing in the unit image region in the measurement step exceeds the maximum reference area A, the area S of the granular object aggregate is set to (maximum reference area A × n aggregates). + Aggregate of remaining area a), and the volume or weight of each aggregate is measured based on the above relational expression from the area of each divided aggregate, and these measured values are integrated to calculate the above The volume or weight of the granular aggregate in the high temperature state according to claim 1 or 2, wherein the volume or weight of the granular aggregate in the area S is used.

Measurement of the volume or weight of the aggregate of all granular materials in a high temperature state obtained by sequentially recording unit images obtained in the above photographing process and obtained through the photographing process, separation process, measurement process and measurement process. If the difference exceeds the reference error range when the measured value is compared with the measured value of the volume or weight of all aggregates cooled and accumulated after the measurement, the image area and the granular aggregates in the above measurement process The volume or weight relational expression is changed, the changed relational expression and the recorded unit image data are reused to measure the volume or weight of the aggregate of all granular materials, and the difference is a reference error. 5. The method for measuring the volume or weight of a granular aggregate in a high temperature state according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein these steps are repeated until it falls within the range.

6. The volume or weight measurement of a granular aggregate in a high temperature state according to claim 1, wherein the granular substance in a high temperature state is reduced iron pellets discharged from a rotary kiln. Law.

The volume of the granular aggregate in a high temperature state according to claim 6, wherein the temperature of the reduced iron pellets discharged from the rotary kiln is 300 ° C to 800 ° C, and the temperature of the conveyor is equal to or lower than the temperature of the reduced iron pellets. Or gravimetric method.