JP5025120B2 - ごみ処理工場用自動クレーンの制御装置による自動クレーンの運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、ごみ処理工場用自動クレーンの制御装置による自動クレーンの運転方法に関し、特に、ごみピット内に異質ごみが搬入された場合、この異質ごみを色調により検知して一般ごみと均一に混ぜ込むようクレーンに攪拌指示を出し、ごみ質の均一化を図るようにしたごみ処理工場用自動クレーンの制御装置による自動クレーンの運転方法に関するものである。

従来、例えば、ごみ焼却処理工場等において、ごみピット内に家庭等から回収してきた都市ごみ（一般ごみ）と、これと異質にするごみ特に限定されるものではないが、例えば、粗大ごみとが投入され、これら一般ごみと異質ごみとを一緒にして焼却炉に投入し焼却処理するようにしている。
また、このごみピットには、ごみを投入するための搬入扉がピットの大きさに応じて複数配設されており、これら一般ごみと異質ごみとはそれぞれ任意の搬入扉から直接投入されるが、粗大ごみは回収された後、破砕機等により焼却しやすい大きさに細かく破砕した後、搬入扉からごみピット内に投入するようにしている。

ところで、ごみピット内に投入される異質ごみは、通常はある程度の量が一度にごみピット内へ投入されるため、投入された箇所にかたまった状態で堆積されるので、クレーンにより定量のごみを掴む場合、この異質ごみの堆積部分にバケットが着床すると、この異質ごみのみを焼却炉内に投入されるようになり、これによりごみ焼却炉内における異質ごみの比率が高くなってその燃焼温度が一般ごみ焼却時と比べて大きく変化するとともに、排ガスの性状も変わり、ダイオキシン等の有害ガスや物質が発生するようになり、環境問題等が発生することもある。
そこで、ごみ焼却炉内に投入するごみ質の均一化を図るため、ごみピット内に投入された一般ごみと異質ごみとを周期的或いは定期的にクレーンを用いて攪拌するようにしている。このごみの攪拌操作としては、クレーンの操作者が目視により一般ごみの堆積部分と異質ごみの体勢部分とを予め識別してクレーンのバケットの掴み動作と移動操作によりピット内にてごみの積み上げ、溝堀り、所謂積み替えを行うことでごみの攪拌を行うようにしている。

しかしながら、クレーン操作者の目視によるごみの攪拌は、ごみ焼却処理工場等に自動クレーンを設置していても手動にて操作を行う必要があるため、自動クレーンとしての十分の能力を発揮できず、またごみの均一化を図るためのクレーンによる攪拌操作に手数を要するとともに、ごみ質の均一化を図るにも限度があるという問題があった。

本発明は、ごみピット内ごみのクレーンによる攪拌の有する問題点に鑑み、ごみピット内に投入されるごみを、そのごみ質を色調にて捉えてクレーンを制御することにより、ごみ質の均一化を図ることができるようにしたごみ処理工場用自動クレーンの制御装置による自動クレーンの運転方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のごみ処理工場用自動クレーンの制御装置による自動クレーンの運転方法は、ごみピット内に投入されるごみの高さ及びごみの色調を撮影する所定の間隔を隔てて配設した２台一対のカメラと、該２台一対のカメラのステレオ視による視差を利用してごみピット内に堆積したごみ高さを計測するごみ高さ計測手段と、該ごみ高さの情報をごみ高さマップとして記憶するごみ高さ記憶手段と、前記カメラによって撮影したごみの色調を識別してごみ色調マップとして記憶するごみ色調記憶手段とを備え、前記ごみ色調記憶手段のごみ色調マップに基づいてごみピット内の異質ごみを特定し、該ごみを攪拌するようにクレーンを制御するようにしたごみ処理工場用自動クレーンの制御装置による自動クレーンの運転方法であって、ごみ高さマップのピッチを、クレーンの横行方向、走行方向に対して各々０．５ｍより大きく、バケットの開状態における縦横外形寸法より小さい寸法に設定するとともに、ごみ色調マップに基づいて前記１ピッチの色調が、１ピッチ分の面積の予め設定された割合以上が異質ごみと特定されるとき、該ピッチを異質ごみと判断するようにし、そして、予め設定されたピッチ数以上が異質ごみと特定されるとき、クレーンに対して攪拌指示を出力し、クレーンを異質ごみが堆積されている箇所まで移動させた後、異質ごみをバケットを開いて掴み、クレーンを掴み位置より開き位置まで移動する際、バケットを開きつつクレーンを移動させることで、一般ごみの山頂付近に異質ごみをばらまくようにすることを特徴とする。

本発明のごみ処理工場用自動クレーンの制御装置による自動クレーンの運転方法によれば、ごみピット内に投入されるごみの高さ及びごみの色調を撮影する所定の間隔を隔てて配設した２台一対のカメラと、該２台一対のカメラのステレオ視による視差を利用してごみピット内に堆積したごみ高さを計測するごみ高さ計測手段と、該ごみ高さの情報をごみ高さマップとして記憶するごみ高さ記憶手段と、前記カメラによって撮影したごみの色調を識別してごみ色調マップとして記憶するごみ色調記憶手段とを備え、前記ごみ色調記憶手段のごみ色調マップに基づいてごみピット内の異質ごみを特定し、該ごみを攪拌するようにクレーンを制御するようにしているから、投入されるごみピット内のごみの堆積高さだけでなく、ごみピット内のごみ残量をも正確に把握することができるとともに、異質ごみ量も判別できるので、特定した異質ごみのクレーンによるばらまきにより攪拌を行うことができ、これによりクレーンの稼働効率を向上させ、かつごみ質の均一化を容易に行うことができる。

そして、ごみ高さマップのピッチを、クレーンの横行方向、走行方向に対して各々０．５ｍより大きく、バケットの開状態における縦横外形寸法より小さい寸法に設定するとともに、ごみ色調マップに基づいて前記１ピッチの色調が、１ピッチ分の面積の予め設定された割合以上が異質ごみと特定されるとき、該ピッチを異質ごみと判断するようにし、そして、予め設定されたピッチ数以上が異質ごみと特定されるとき、クレーンに対して攪拌指示を出力するようにしているから、ごみピット内に投入堆積された異質ごみ量に応じてクレーンによる攪拌作業が行えるので、クレーンを自動的に効率的に運転することができるとともに、攪拌が必要としない程度の少量の異質ごみが投入されるような場合にはクレーンによる攪拌作業が行われないのでクレーンの稼働効率を向上させることができる。

以下、本発明のごみ処理工場用自動クレーンの制御装置による自動クレーンの運転方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図６−２に、本発明を実施するごみ処理工場用自動クレーンの制御装置の一実施例を示す。
ごみ焼却処理工場にて使用されるクレーン１は、側部に焼却炉のホッパＨを備えたごみピットＰの上方位置に、クレーンガーダ１１を走行レール１４に沿って走行可能に配設し、かつ該クレーンガーダ１１上に横行可能にクラブ１３を配設し、このクラブ１３にワイヤーロープの巻き上げ下げにより、ごみＧの所定量を掴むようにしたバケット１２を昇降吊垂可能に配設して構成する。
なお、ごみピットＰ内へのごみの投入は、ごみピットＰの側壁Ｗに配設した搬入扉Ｄｒを開いて行うもので、通常この搬入扉Ｄｒは開閉式で、ごみピットＰの側壁に沿って所定間隔毎に複数個配設され、ごみ焼却工場などへ搬入されるごみは、このいずれかの搬入扉よりごみピットＰ内へ投入するようにする。
また、ごみＧのごみピットＰ内での積み替えによる攪拌、また攪拌後ごみピットＰ内から焼却炉ホッパＨへの投入等は、従来と同じようにして、クレーン１の３軸駆動にて行うものである。

また、このごみ処理工場用自動クレーンの制御装置は、クレーンガーダ１１の走行レール１４より下方位置のごみピットＰの内側壁より少し突出するようにして配設するクレーン操作室Ｒの上方で、かつごみピットＰ内のごみが撮影できる位置のごみピットＰの内側壁Ｗに、或いはクレーンガーダ１１の下部に、所定の間隔Ｄ（特に限定されるものではないが、例えば、１ｍ〜２ｍ）を隔てて配設した２台一対としたカメラ２ａ、２ｂと、この２台一対のカメラ２ａ、２ｂのステレオ視による視差を利用してごみピットＰ内に堆積したごみ高さを計測するごみ高さ計測手段と、ごみ高さ計測手段により計測されたごみ高さの情報をごみ高さマップとして記憶するごみ高さ記憶手段と、該ごみ高さの情報よりごみの色調を判別して記憶するごみ色調記憶手段とを備え、前記ごみ色調マップに基づいてごみピットＰ内の異質ごみＧａを特定して、該異質ごみＧａを、一般ごみ上にばらまくようにして攪拌するようクレーンを制御するようにする。

この場合において、２台一対のカメラ２ａ、２ｂは、クレーンガーダ１１の横行方向の投入ホッパＨ部分を除く略中央部、すなわち、ごみピットＰの略中央部に配設することにより、クレーンガーダ１１の横行方向のごみピットＰ内に堆積したごみＧの表面全体を撮影できるようにし、ごみの高さとごみの種別により変わるごみの色調とを識別できるようにしている。
なお、２台のカメラ２ａ、２ｂは、クレーン１上でなく、ごみピットＰ内に配設することも可能である。
そして、ごみピットＰ内に取り付ける２台一対とする左カメラ２ａと右カメラ２ｂの配設位置及び配設数は、２台一対のカメラ２ａ、２ｂによる撮影可能範囲毎に設置し、ごみピットＰの形状や大きさに応じて一対或いは図示のように２対以上（４台以上）の複数台に、適宜変更することができる。例えば、図２に示すように、２台一対のカメラ２ａ、２ｂをクレーン１上に２組配設したものである。

２台のカメラ２ａ、２ｂのステレオ視による視差を利用してごみピットＰ内に堆積したごみ高さを計測する方法としては、具体的には、図３及び図４−１〜図４−３に示すように、一方のカメラ（左カメラ）２ａにより撮影した左画像と、他方のカメラ（右カメラ）２ｂにより撮影した右画像とを、コンピュータ上で対比し、両画像に撮影されているごみ表面（Ａ点）までの距離Ｈを、横方向の視差（画素数）を用いて、下記式（１）により算出するようにした。
なお、本実施例においては、カメラ２ａ、２ｂには、３．３ＭＥＧＡ ＰＩＸＥＬ、画素数：２２４０×１６８０（２２４０ＰＩＸＥＬ）、カメラ画角α：約６０゜のデジタルカメラを使用したが、これに限定されるものではなく、同程度の性能を有するカメラを用いることができる。
また、カメラ２ａ、２ｂの撮影は、所定の周期（例えば、数秒間隔）毎に行ったり、クレーンガーダ１１の走行に合わせてごみピットＰ内の各位置（番地）毎に行ったり、これらを組み合わせる等、任意に設定して行うことができ、これに合わせて、ごみ高さ記憶手段にごみ高さマップとして記憶されているごみ高さの情報を更新するようにすることにより、ごみピットＰ内の各位置（番地）のごみ高さをリアルタイムで正確に管理することができる。

Ｈ＝ｆ（Ｄ，Ｐｘ，Ｘｌ，Ｘｒ，α）
＝０．５・Ｄ・Ｐｘ／（（Ｘｌ−Ｘｒ）・ｔａｎ（α／２）） ・・・（１）
ここで、Ｈ：カメラとごみ表面（Ａ点）の距離
Ｄ：カメラ光軸間隔（４００〜２０００ｍｍ程度）
Ｐｘ：ＰＩＸＥＬ
Ｘｌ−Ｘｒ：視差
α：カメラ画角
である。

なお、図５に、上記ステレオ視による視差を利用してごみピットＰ内に堆積したごみ高さを計測する方法による設定距離と距離測定誤差及び視差との関係を示す。
この図５の結果から、実用上問題のない精度で、カメラ２ａ、２ｂとごみ表面（Ａ点）の距離Ｈ、すなわち、ごみピットＰ内に堆積したごみ高さを計測できることが分かる。
左カメラ２ａと、右カメラ２ｂによる撮影画像はごみの高さ情報と色調との組み合わせで、これをそれぞれ画像信号変換器より光ファイバを経て、クレーン操作室などに設置した画像信号変換器を経てパソコンと接続し、表示器（共通自動操作盤）にて撮影画像と同じごみの高さ情報と色調とを表示するようにするとともに、中央操作室の表示器（中央自動操作盤）にても、同様にごみピットＰ内に堆積したごみ高さを表示するようにする。
なお、この場合、回路にカラーソフトを追加することでごみ種別に応じた色調をも識別可能となり、ごみピットＰ内に堆積したごみ高さデータと、ごみ種別に応じた色調データとを画像データ処理パソコンに同時に入力するようにして、その色調よりごみの種別をも同時に識別し、これによりごみピットＰ内のごみの攪拌指示をクレーン側に発するようにする。

また、ごみピットＰ内に投入されるごみの高さは、上記の方法にて計測することができるが、ごみの種別、すなわち、都市ごみ等の一般ごみと、粗大ごみを粉砕した異質ごみとの識別は、回路に追加的に組み込んだカラーソフトにて行うもので、これはごみの種別毎に異なる色調として捉え、この情報よりごみの色調をごみ色調記憶手段に記憶するようにする。そして、このごみ色調記憶手段のごみ色調マップに基づいて、ごみピット内の異質ごみを特定する。この場合、ごみマップにおける１ピッチの色調が、１ピッチ分の面積の予め設定された割合以上が異質ごみと特定されるとき、該ピッチを異質ごみと判断するようにする。

このようにして、ごみ種別により色調を検知して異質ごみと特定したならば、この特定異質ごみを攪拌するようクレーンを稼働制御するようにする。
この異質ごみを攪拌する場合は、ごみ高さマップのピッチにより行うが、ごみ高さマップのピッチを、クレーンの横行方向、走行方向に対して各々０．５ｍより大きく、バケットの開状態における縦横外形寸法より小さい寸法に設定する。これにより、前記ごみ高さマップの予め設定されたピッチ数以上、すなわち、予め設定した以上の異質ごみ量が検出されたとき、攪拌を要する異質ごみと特定され、この異質ごみの検出にてクレーンに攪拌指示を出力するようにする。

クレーンを稼働してピット内の異質ごみが堆積されている箇所まで移動させた後、この異質ごみをクレーンのバケットを開いて掴み、再びクレーンを移動させる。この場合、開閉動作にて掴んだ異質ごみは、クレーン掴み位置より任意位置まで移動する際、クレーンのバケットを開きつつクレーンを移動させることで、堆積した都市ごみなどの一般ごみの山頂付近に、この異質ごみをばらまくようにして積み重ね、これにより実質的に異質ごみは攪拌されるようにしてごみ質の均一化を図るようにする。

次に、上記クレーンの攪拌動作の一実施例を説明する。
図６−１はその操作画面を、図６−２はその動作フローをそれぞれ示す。
この攪拌動作は、ごみの種別により変わるごみの色調を検知して異質ごみと特定した番地を図６−１の画面の掴み番地にセットする。
また、開番地は、予めクレーン操作者によって設定されている。
クレーンは、図６−２の動作フローのとおり、掴み番地で異質ごみを掴み、開番地までの間、横走行しながらバケットを開き、バケットに掴んでいるごみをばらまくことによって、ごみを攪拌し、ごみ室の均一化を図る。

以上、本発明のごみ処理工場用自動クレーンの制御装置による自動クレーンの運転方法について、実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明のごみ処理工場用自動クレーンの制御装置による自動クレーンの運転方法は、ごみピット内に投入されるごみと異質ごみとをその色調にて自動的に識別するようにして、ごみピット内に堆積したごみ高さとごみ残量及びごみ質とをリアルタイムにて把握することができるので、異質ごみの攪拌、均一化が自動的に行われることから、クレーンの稼働効率を向上することができ、自動クレーンを用いるごみ処理工場の用途に好適に用いることができるほか、種別毎のスクラップの搬送用クレーンの用途にも用いることができる。

本発明を実施するごみ処理工場用自動クレーンの制御装置の一実施例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 同ごみ処理工場用自動クレーンの制御装置のシステム構成の説明図である。 ステレオ視による視差を利用してごみピット内に堆積したごみ高さを計測する方法を示す原理説明図である。 ステレオ視による視差を利用してごみピット内に堆積したごみ高さを計測する方法のフロー図である。 ステレオ視による視差を利用してごみピット内に堆積したごみ高さを計測する方法のフロー図である。 ステレオ視による視差を利用してごみピット内に堆積したごみ高さを計測する方法の補足説明図である。 ステレオ視による視差を利用してごみピットＰ内に堆積したごみ高さを計測する方法による設定距離と距離測定誤差及び視差との関係を示す説明図である。 クレーンの攪拌動作の一実施例を示す操作画面の図である。 同実施例のクレーンの攪拌動作を示すフロー図である。

Ｐ ごみピット
Ｄ ２台一対としたカメラの間隔
Ｇ ごみ
Ｇａ 異質ごみ
Ｈ ホッパ
Ｒ クレーン操作室
１ クレーン
１１ クレーンガーダ
１２ バケット
１３ クラブ
１４ クレーンガーダの走行レール
２ａ 左カメラ
２ｂ 右カメラ

Claims (1)

1. ごみピット内に投入されるごみの高さ及びごみの色調を撮影する所定の間隔を隔てて配設した２台一対のカメラと、該２台一対のカメラのステレオ視による視差を利用してごみピット内に堆積したごみ高さを計測するごみ高さ計測手段と、該ごみ高さの情報をごみ高さマップとして記憶するごみ高さ記憶手段と、前記カメラによって撮影したごみの色調を識別してごみ色調マップとして記憶するごみ色調記憶手段とを備え、前記ごみ色調記憶手段のごみ色調マップに基づいてごみピット内の異質ごみを特定し、該ごみを攪拌するようにクレーンを制御するようにしたごみ処理工場用自動クレーンの制御装置による自動クレーンの運転方法であって、ごみ高さマップのピッチを、クレーンの横行方向、走行方向に対して各々０．５ｍより大きく、バケットの開状態における縦横外形寸法より小さい寸法に設定するとともに、ごみ色調マップに基づいて前記１ピッチの色調が、１ピッチ分の面積の予め設定された割合以上が異質ごみと特定されるとき、該ピッチを異質ごみと判断するようにし、そして、予め設定されたピッチ数以上が異質ごみと特定されるとき、クレーンに対して攪拌指示を出力し、クレーンを異質ごみが堆積されている箇所まで移動させた後、異質ごみをバケットを開いて掴み、クレーンを掴み位置より開き位置まで移動する際、バケットを開きつつクレーンを移動させることで、一般ごみの山頂付近に異質ごみをばらまくようにすることを特徴とするごみ処理工場用自動クレーンの制御装置による自動クレーンの運転方法。

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