JP6440374B2 - ごみピット内の攪拌状態測定装置及びごみピット内の攪拌状態測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、ごみ焼却設備におけるごみピット内に搬入されたごみの攪拌状態を測定するためのごみピット内の攪拌状態測定装置及びごみピット内の攪拌状態測定方法に関する。

ごみ焼却設備にはごみピットが設けられており、ごみ収集車からのごみは、一旦、ごみピット内に貯留される。そして、このごみは、ごみピット内で天井クレーンからのバケットにより、焼却炉内での燃焼が効率良く行われるように、ごみ質が均一となるように攪拌されている。

ところで、最近、ごみピット内でのごみの攪拌作業の自動化が進んでいるとともに、自動化によるごみの攪拌状態の評価方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この評価方法は、簡単に言うと、バケットの開閉信号を基に、ごみがどこに落下して堆積したかをモデル化することで、ごみの攪拌度を評価する方法である。

特許第５１８５１９７号

しかし、上述した特許文献１のごみの攪拌評価方法では、クレーンのバケットの開閉信号に基づき、ごみがどこに落下したかを判断することにより、ごみの攪拌度を計測している。この評価方法では、バケットを開いてごみを落下させると、その場所で円形状にごみが広がって落下するとともに、バケットによりごみを掴むと、その場所でのごみが円形状に取り除かれるとの仮定に基づいている。言い換えれば、ごみのばら撒き具合をすべて計算により算出しているため、実際のごみの動きと合致せず、誤差が大きいので、ごみの攪拌状態が正確に判らないという問題がある。

そこで、本発明は、ごみピット内でのごみの攪拌状態をより正確に知ることができるごみ攪拌状態測定装置及びごみ攪拌状態測定方法を提供することを目的とする。

本発明のごみ攪拌状態測定装置は、攪拌作業に用いるクレーンを具備したごみ焼却設備におけるごみピット内の攪拌状態を測定するごみピットの攪拌状態測定装置であって、
ごみピット内を撮影する撮影手段と、撮影手段から得たごみピット画像を用いて攪拌状態を測定する攪拌度測定部とから構成され、
前記攪拌度測定部は、クレーンの所定の動作の前後におけるごみピット画像を少なくとも一組取得する画像取得部と、
前記画像取得部にて得られた少なくとも一組のごみピット画像から差分を抽出した差分画像を生成する差分画像生成部と、
前記差分画像生成部から得た差分画像が少なくとも一つの画素から成るブロックに分割されるとともに、前記ブロックにおける差分抽出回数が攪拌度として格納された攪拌度マップを作成する攪拌度マップ作成部と、
を備え、
画像取得部において、クレーンの所定の動作は、クレーンのバケットがごみを把持する動作と、クレーンのバケットがごみを放下する動作であり、クレーンのバケットがごみを把持する前に撮影された第１ごみピット画像と、クレーンのバケットがごみを把持した後で且つ前記ごみを放下する前に撮影された第２ごみピット画像と、クレーンのバケットがごみを放下した後に撮影した第３ごみピット画像とをそれぞれ取得し、
差分画像生成部は、前記画像取得部にて得られた前記第１ごみピット画像、前記第２ごみピット画像及び前記第３ごみピット画像を用いて、前記第１ごみピット画像と前記第２ごみピット画像との差分を抽出した第１差分画像を生成する第１差分画像生成部と、前記第２ごみピット画像と前記第３ごみピット画像との差分を抽出した第２差分画像を生成する第２差分画像生成部とを備え、攪拌度マップ作成部は、前記差分画像生成部にて生成した前記第１差分画像及び前記第２差分画像に対して、第１攪拌度マップ及び第２攪拌度マップをそれぞれ作成し、
攪拌度マップに、差分画像が加算されて得られた差分蓄積画像を用いることを特徴とする。

本発明のごみ攪拌状態測定方法は、攪拌作業に用いるクレーンを具備したごみ焼却設備におけるごみピット内の攪拌状態を測定するごみピットの攪拌状態測定方法であって、
ごみピット内を撮影する撮影手段により、クレーンの所定の動作の前後において撮影された少なくとも一組のごみピット画像から差分を抽出した差分画像を生成し、
前記差分画像を少なくとも一つの画素から成るブロックに分割するとともに、前記ブロックにおける差分抽出回数が攪拌度として格納された攪拌度マップを作成し、
クレーンの所定の動作は、クレーンのバケットがごみを把持する動作と、クレーンのバケットがごみを放下する動作であり、
クレーンのバケットがごみを把持する前に撮影された第１ごみピット画像と、クレーンのバケットがごみを把持した後で且つ前記ごみを放下する前に撮影された第２ごみピット画像と、クレーンのバケットがごみを放下した後に撮影した第３ごみピット画像とをそれぞれ用いて、前記第１ごみピット画像と前記第２ごみピット画像との差分を抽出した第１差分画像と、前記第２ごみピット画像と前記第３ごみピット画像との差分を抽出した第２差分画像とをそれぞれ生成するとともに、前記第１差分画像及び前記第２差分画像に対して、第１攪拌度マップ及び第２攪拌度マップをそれぞれ作成し、
攪拌度マップに、差分画像が加算されて得られた差分蓄積画像を用いることを特徴とする。

本発明のごみピット内の攪拌状態測定装置及び攪拌状態測定方法によれば、実際のごみピット内のごみの移動回数が記憶された攪拌度マップを作成することによって、実際のごみの攪拌状態を正確に把握することができる。したがって、自動運転化されたクレーンを実際の攪拌状態に応じて的確に制御することができる。また、ひいては、ごみの安定した燃焼の維持及び的確な燃焼制御が可能となる。

本発明の実施例に係るごみ焼却設備の概略構成を示す断面図である。 同実施例の攪拌状態測定装置を有する攪拌制御装置を示すブロック図である。 同ごみ焼却設備の図１におけるＡ−Ａ断面図であるごみピット画像であり、（ａ）は第１ごみピット画像であり、（ｂ）は第２ごみピット画像であり、（ｃ）は第３ごみピット画像である。 同攪拌状態測定装置の差分画像生成部の概略構成図であり、（ａ）は第１差分画像生成部を、（ｂ）は第２差分画像生成部を示す。 同差分画像生成部により生成された差分画像であり、（ａ）は第１差分画像であり、（ｂ）は第２差分画像である。 同攪拌状態測定装置の攪拌度マップ作成部の概略構成図であり、（ａ）は第１攪拌度マップ作成部を、（ｂ）は第２攪拌度マップ作成部を示す。 同攪拌度マップ作成部により作成された攪拌度マップであり、（ａ）は第１攪拌度マップを、（ｂ）は第２攪拌度マップを示す。 同攪拌制御装置のクレーン指示部の概略構成を示す図である。 同ごみ焼却設備のＡ−Ａ断面図であり、分割されたエリアを示す図である。

［実施例］
本発明に係るごみピット内の攪拌状態測定装置及びごみピット内の攪拌状態測定方法について、図１〜図８を用いて説明する。実施例としては、図２に示すように、本発明の要旨であるごみピット内の攪拌状態を測定する攪拌状態測定装置１０と、攪拌状態測定装置１０により得られた攪拌状態に応じて効果的な攪拌操作をクレーン３へ指示するクレーン指示部７０とで構成されるクレーン自動操作化のための攪拌状態制御装置１００について説明する。

以下、本発明の要旨であるごみピット内の攪拌状態測定装置１０の実施例について説明する。本実施例の攪拌状態測定装置は、ごみ焼却設備のごみピットに設けられる。ごみ焼却設備は、具体的には、図１に示すように、ごみ収集車Ｓから投入されたごみＧ（ごみ収集用の風袋Ｆを含む。）を攪拌しながら一時的に貯留するごみピット１と、ごみピット１に併設されてごみピット１にて攪拌されたごみＧを燃焼する焼却炉２とで構成されている。

図１に示すように、ごみピット１の天井には天井走行クレーン３（以下、単にクレーン３と称することがある。）が設けられ、天井走行クレーン３は、ごみピット１上を走行するガータ４上に、横行台車５が移動自在に載置され、横行台車５にはバケット６に繋がったワイヤー７を巻き上げる巻上げ機８が載置されて構成されている。つまり、バケット６は、ごみピット１内において、平面方向には、ガータ４の走行及び横行台車５の移動によって、上下方向には、巻き上げ機８でワイヤー７を巻き上げることによってそれぞれ移動される。

ごみピット１の側壁部１ａには、ごみピット１内を監視し得るとともにクレーン３を操作する操作室９が設けられている。
本発明における「攪拌」とは、図１に示すように、ごみピット１内のある位置のごみＧがバケット６により一定量把持されて所定高さに持ち上げられて移動された後、所定高さでのバケット６の開放によりごみＧが放下されて、放下の衝撃でごみＧが散らばることを指す。本発明のごみ攪拌状態測定装置１０は、クレーン３の攪拌操作を、クレーン３のバケット６でごみＧを把持する前に把持するごみＧの位置を決定した段階（把持位置決定段階）、その位置のごみＧを把持したバケット６を所定高さまで持ち上げた段階（把持操作段階）、把持したごみＧをバケット６を開放して放下する位置を決定した段階（放下位置決定段階）、このクレーン３を移動させてバケット６を開放してごみＧを放下した段階（放下操作段階）の４つの段階に分け、これらの各段階において撮影された画像をそれぞれ比較することにより、ごみＧの移動に基づきごみＧの攪拌状態を検出するとともに、ごみＧの移動回数を攪拌度として計測するものである。クレーン３の攪拌操作は、この第４つの段階を一連の作業とする。

図２に示すように、ごみ攪拌状態測定装置１０は、ごみピット１内を撮影する撮影手段２０と、撮影手段２０から得たごみピット画像を用いて攪拌状態を測定する攪拌度測定部３０とから構成されている。撮影手段２０としては、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラなどの撮影カメラが用いられる。撮影手段２０は、図１に示すように、ごみピット１内全体すなわち図１のＡ−Ａ矢視図が得られるように撮影することが可能な位置、例えば操作室９の下などに取り付けられている。

攪拌度測定部３０は、図２に示すように、クレーン３の所定の動作の前後におけるごみピット画像を少なくとも一組取得する画像取得部４０と、画像取得部４０にて得られた少なくとも一組のごみピット画像から差分を抽出した差分画像を生成する差分画像生成部５０と、差分画像生成部５０から得た差分画像が少なくとも一つの画素から成るブロックに分割されるとともに、ブロックにおける差分抽出回数が攪拌度として格納された攪拌度マップを作成する攪拌度マップ作成部６０とで構成されている。なお、以下、本実施例においては、クレーン３の所定動作としては、クレーン３の攪拌作業の把持操作及び放下操作を挙げて説明を行う。

画像取得部４０は、撮影手段２０にて撮影された所望のごみピット画像を取得する。まず、クレーン３のバケット６によりごみＧを把持する前（把持位置決定段階）のごみピット１が撮影された第１ごみピット画像Ｆ１、この位置のごみＧを把持したバケット６を所定高さまで持ち上げた後（把持操作段階の後で且つ放下操作段階の前）のごみピット１が撮影された第２ごみピット画像Ｆ２、及びバケット６を開放してごみＧを落下させた後（放下操作段階の後）のごみピット１が撮影された第３ごみピット画像Ｆ３を撮影手段２０から取得する。これらのごみピット画像Ｆ１〜Ｆ３は、静止画以外に、動画を切り出して静止画にしたものでもよい。

画像取得部４０から撮影手段２０へ出力される画像を取得する指示（図示せず）には、例えば、把持操作や放下操作においてクレーン３へ送信される動作信号が用いられる。具体的には、まず、把持位置決定段階において、クレーン３へバケット６でごみＧを所定量把持する把持操作を行う動作信号が送信された時刻に、第１画像取得部４０ａから撮影手段２０へ画像取得信号（図示せず）を出力し、画像取得信号が出力された時刻に撮影手段２０により撮影された第１ごみピット画像Ｆ１を取得する。次に、バケット６を所定高さまで持ち上げる持ち上げ操作を示す動作信号がクレーン３へ送信された時刻から所定時間後に、第２画像取得部４０ｂから画像取得信号（図示せず）を出力し、画像取得信号が出力された時刻に撮影された第２ごみピット画像Ｆ２を取得する。そして、放下操作を示す動作信号がクレーン３へ送信された時刻から所定時間後に、第３画像取得部４０ｃから画像取得信号（図示せず）を出力し、画像取得信号が出力された時刻に撮影された第２ごみピット画像Ｆ２を取得する。図３（ａ）に第１ごみピット画像Ｆ１の一例を、図３（ｂ）に第２ごみピット画像Ｆ２の一例を、図３（ｃ）に第３ごみピット画像Ｆ３の一例をそれぞれ示す。撮影されたごみピット画像Ｆ１〜Ｆ３の画素の大きさは任意に調整することができ、例えば撮像素子を複数集めた大きさで決定される。

差分画像生成部５０は、画像取得部４０から第１ごみピット画像Ｆ１、第２ごみピット画像Ｆ２及び第３ごみピット画像Ｆ３が入力され、第１ごみピット画像Ｆ１と第２ごみピット画像Ｆ２との差分を抽出した第１差分画像Ｓ１を生成する第１差分画像生成部５１と、第２ごみピット画像Ｆ２と第３ごみピット画像Ｆ３との差分を抽出した第２差分画像Ｓ２を生成する第２差分画像生成部５２とで構成される。

ここで、第１差分画像Ｆ１は、ごみＧの攪拌作業に入る前のごみピット１の状態と、ごみＧをバケット６により把持して所定高さまで移動させた後のごみピット１の状態との間での変化を差分として抽出したものであり、ごみＧを把持した場所が抽出される。また、第２差分画像Ｆ２は、ごみＧをバケット６により把持した後のごみピット１の状態と、把持したごみＧを放下した後のごみピット１の状態との間での変化を差分として抽出したものであり、ごみＧが放下された場所が抽出される。したがって、差分抽出回数はごみＧの移動回数であり、攪拌度は差分抽出回数を用いて求めた攪拌状態の度合いを示す指標である。

第１差分画像生成部５１は、図４（ａ）に示すように、下記（１）式にて示される２つの画像の差（同一座標の画素における輝度値同士の差）の絶対値を求める差分演算部５１ａと、差分演算部５１ａで得られた画素の輝度値（画素値と呼ぶこともできる。）を、所定の閾値を用いて閾値以上であれば１、閾値より小さければ０として二階調に変換し、二値化画像にする二値化処理部５１ｂとで構成される。得られた第１差分画像Ｓ１は、攪拌度マップ作成部６０へ出力される。なお、第２差分画像生成部５２は、図４（ｂ）に示すように、第１差分画像生成部５１と同一であるため、説明を省略する。ただし、第２差分画像生成部５２においては、上記説明のうち第１差分画像Ｓ１が第２差分画像Ｓ２に対応する。図５（ａ）に第１差分画像Ｓ１の一例を、図５（ｂ）に第２差分画像Ｓ２の一例をそれぞれ示す。

攪拌度マップ作成部６０は、差分画像生成部５０の第１差分画像生成部５１にて生成した第１差分画像Ｓ１が入力されて、第１差分画像Ｓ１を少なくとも一つの画素から成るブロックに分割するとともに、各ブロックにおける差分抽出回数が攪拌度として格納された第１攪拌度マップＭ１を作成する第１攪拌度マップ作成部６１と、差分画像生成部５０の第２差分画像生成部５２にて生成した第２差分画像Ｓ２が入力されて、第２差分画像Ｓ２を少なくとも一つの画素から成るブロックに分割するとともに、各ブロックにおける差分抽出回数が攪拌度として格納された第２攪拌度マップＭ２を作成する第２攪拌度マップ作成部６２とで構成される。

第１攪拌度マップ作成部６１は、図６（ａ）に示すように、第１差分画像Ｓ１において複数の画素が一区画としてまとめられて成るブロックの大きさを決定するブロックサイズ決定部６１ａと、ブロックサイズ決定部６１ａにて決定されたブロックを用いて第１差分画像Ｓ１を分割する画像分割部６１ｂと、画像分割部６１ｂにて分割された差分画像Ｓ１を用いて各ブロックにおける差分抽出回数を求める差分抽出回数算出部６１ｃと、求めた差分抽出回数を蓄積する差分抽出回数蓄積部６１ｄと、差分抽出回数蓄積部６１ｄに蓄積された同一ブロックにおける最新の差分抽出回数と過去の差分抽出回数とを用いて攪拌度を算出する攪拌度算出部６１ｅと、攪拌度算出部６１ｅで得られた攪拌度をブロックに対応して作成された攪拌度マップに格納する攪拌度格納部６１ｆとで構成される。

ブロックサイズ決定部６１ａでは、第１ごみピット画像Ｆ１における攪拌度を求める必要最小単位の大きさをブロックサイズとして決定する。ブロックサイズの決定には、オペレータに入力された値や、予め決定された値を用いて行えばよい。ブロックサイズとしては、クレーン３のバケット６の大きさ、所望の攪拌度の精度や許容される計算量などの諸条件を鑑みて適切な大きさを決定すればよい。例えば、１００個（１０［縦］×１０［横］）とされる。もちろん、１つのブロックに含まれる画素は一つでもよい。したがって、ブロックサイズは、第１ごみピット画像Ｆ１の少なくとも一つの画素を包含し得る大きさであるともいえる。

画像分割部６１ｂでは、ブロックサイズ決定部６１ａで決まったブロックサイズを用いて、例えば、ブロックサイズを最小単位として格子状に第１差分画像Ｓ１を分割する。もちろん、ブロックサイズを用いた分割であればよく、格子状に限定されるものではない。

差分抽出回数算出部６１ｃでは、入力された第１差分画像Ｓ１の各ブロックにおいて、差分が抽出された画素数を用いて差分抽出回数が求められる。差分抽出回数の算出の仕方は、所望の攪拌度の精度や、許容される計算量などから適切に選択されればよい。具体的には、第１差分画像Ｓ１において差分が抽出された（輝度値が１となった）画素数をブロックに含まれる全画素数で割った値（平均値）とする方法が用いられる。例えば、全部で１００画素を含むブロックにおいて、６７個の画素で差分が抽出された場合、差分抽出回数は、６７÷１００＝０．６７回となる。求めた差分抽出回数は、差分抽出回数蓄積部６１ｄへ出力される。

差分抽出回数蓄積部６１ｄにおいては、差分抽出回数算出部６１ｃにて得られた各ブロックの差分抽出回数が、最新のものから過去のものまで遡って、予め決定された所定の数（以下、所定の数をＮとする。）分蓄積されている。したがって、例えばＮ＋１個目の差分抽出回数が入力された場合には、過去Ｎ個の差分抽出回数から最も古い差分抽出回数が削除され、最新の差分抽出回数が記憶される。

攪拌度算出部６１ｅでは、差分抽出回数蓄積部６１ｄから得た差分抽出回数を用いて各ブロックにおける攪拌度を求める。攪拌度の求め方としては、各ブロックにおける過去Ｎ個分の差分抽出回数を合算する方法や、平均値を求める方法などが挙げられる。また、当然ながら、差分抽出回数蓄積部６１ｄに蓄積された差分抽出回数の全数を用いるのではなく一部（ｋ個 ｋ≦Ｎ）を用いて求めてもよい。

攪拌度格納部６１ｄでは、ブロックサイズ決定部６１ａにて決定したブロックの位置（ごみピット１における座標）に対応させて、攪拌度算出部６１ｅにて算出した攪拌度を格納した攪拌度マップＭ１を作成する。

このように最新のＮ個の差分抽出回数のみを記憶し、その最新のＮ個の差分抽出回数から攪拌度を算出することによって、ごみピット１の最新の攪拌状態を正確に検出することができる。

なお、第２攪拌度マップ作成部６２は、図６（ｂ）に示すように、第１攪拌度マップ作成部６１と同一の構成であるため、説明を省略する。ただし、第２攪拌度マップ作成部６２においては、上記説明のうち第１差分画像Ｓ１が第２差分画像Ｓ２に、第１攪拌度マップＭ１が第２攪拌度マップＭ２にそれぞれ対応する。図７（ａ）に第１攪拌度マップＭ１の一例を、図７（ｂ）に第２攪拌度マップＭ２の一例をそれぞれ示す。なお、図７（ａ）、図７（ｂ）には、各ブロックとごみピット１の対応関係が分かるように、各攪拌度マップＭ１，Ｍ２にごみピット画像にマップを重畳して示している。

攪拌度マップを可視化する必要がある場合には、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すような方法以外にも、例えば、攪拌度マップの数値を、例えば最小値を青色、最大値を赤色としたカラースケールを用いて色に変換して、ごみピット画像に重畳して操作室９の制御パネルに表示する方法などが用いられる。

本発明のごみピット１内の攪拌状態検出装置１０によれば、実際のごみピット１内のごみＧの移動回数が記憶された攪拌度マップＭ１，Ｍ２を求めることによって、実際のごみＧの攪拌状態を正確に把握することができる。したがって、自動運転化されたクレーン３を実際の攪拌状態に応じて的確に制御することができる。また、ひいては、ごみＧの安定した燃焼の維持及び的確な燃焼制御が可能となる。

以下、ごみピット１内の攪拌状態測定装置を用いたごみピット１内の攪拌状態測定方法について説明する。
本実施例のごみピット１内の攪拌状態測定方法は、攪拌作業に用いるクレーン３を具備したごみ焼却設備におけるごみピット１内の攪拌状態を測定するごみピット１の攪拌状態を測定する。ごみピット１内を撮影する撮影手段２０により、クレーン３の所定の動作の前後において撮影された少なくとも一組のごみピット画像から差分を抽出した差分画像を生成し、差分画像を少なくとも一つの画素から成るブロックに分割するとともに、ブロックにおける差分抽出回数が攪拌度として格納された攪拌度マップを作成する。

より具体的には、撮影手段２０、例えばＣＣＤカメラやＣＯＭＳカメラのような撮影カメラにより、把持操作の前に撮影された第１ごみピット画像Ｆ１、把持操作の後で且つ放下操作の前に撮影された第２ごみピット画像Ｆ２及び放下操作後に撮影された第３ごみピット画像Ｆ３を用いて、差分画像生成部５０において、第１ごみピット画像Ｆ１と第２ごみピット画像Ｆ２との差分を抽出した第１差分画像Ｓ１、及び第２ごみピット画像Ｆ２と第３ごみピット画像Ｆ３との差分を抽出した第２差分画像Ｓ２を生成する。両差分画像Ｓ１，Ｓ２は、差分画像生成部５０の差分演算部５１ａ，５２ａにおいて、対となるごみピット画像の輝度値の差の絶対値を求め、二値化処理部５１ｂ，５２ｂにおいて、求めた差を所定の閾値を用いて二階調に変換して二値化画像にされる。得られた両差分画像Ｓ１，Ｓ２は、攪拌度マップ作成部６０において、ブロックサイズ決定部６１ａ，６２ａで決定した大きさのブロックで分割され、マップ作成部６１ｃ，６２ｃにおいて、ブロックごとに各ブロックにおける攪拌度を格納し得るマップをそれぞれ作成する。作成された攪拌度マップＭ１，Ｍ２は、最新のものから過去のものまで遡って予め決定された所定数（Ｎ個）分が差分抽出回数蓄積部６１ｄ，６２ｄに蓄積される。例えば、Ｎ＋１個目の差分抽出回数を格納するとき、差分抽出回数蓄積部６１ｄ，６２ｄに、Ｎ個の差分抽出回数のうちから最も古い差分抽出回数が削除され、最新のＮ＋１個目の差分抽出回数が記憶される。

本発明のごみピット１内の攪拌状態測定方法によれば、実際のごみピット１内のごみＧの移動回数が記憶された攪拌度マップＭ１，Ｍ２を求めることによって、実際のごみＧの攪拌状態を正確に把握することができる。したがって、自動運転化されたクレーン３を実際の攪拌状態に応じて的確に制御することができる。また、ひいては、ごみＧの安定した燃焼の維持及び的確な燃焼制御が可能となる。

以下、本実施例の攪拌状態測定装置１０及び攪拌状態測定方法を用いたクレーン３の攪拌操作を自動的に制御する攪拌制御装置１００及び攪拌制御方法について図２、図７〜図９を用いて説明する。

攪拌制御装置１００は、図２に示すように、攪拌状態測定装置１０と、得られた第１攪拌度マップＭ１及び第２攪拌度マップＭ２を用いて、効果的な攪拌操作を行うようにクレーン３へ指示するクレーン指示部７０とで構成される。クレーン指示部７０は、攪拌度マップ作成部６０から得られた各攪拌度マップＭ１，Ｍ２を用いて、ごみピット１において、第１攪拌度マップＭ１にて攪拌度が最も小さいブロックに位置するごみＧを把持し、第２攪拌度マップＭ２にて攪拌度が最も小さいブロックの位置にごみＧを放下するようにクレーン３の攪拌作業を行う。

図８にクレーン３の攪拌作業の一例を示し、具体的に説明する。ごみピット１内を図９に示すように、ごみ収集車ＳからごみＧが投入されるごみ投入エリアＸと、攪拌が不十分なごみＧが貯留されるごみ攪拌エリアＹとで分けて説明する。

具体的には、クレーン指示部７０は、図８に示すように、第１攪拌度マップＭ１から攪拌度の最も小さいブロックを探索する第１探索部７０ａと、第１探索部７０ａでの探索結果から把持するごみＧの位置を決定する把持位置決定部７０ｂと、把持位置決定部７０ｂにて決定した位置のごみＧをバケット６によって把持する操作を指示する把持操作指示部７０ｃと、第２攪拌度マップＭ２から攪拌度の最も小さいブロックを探索する第２探索部７０ｄと、第２探索部７０ｄでの探索結果からごみＧを放下する位置を決定する放下位置決定部７０ｅと、放下位置決定部７０ｅにて決定した位置のごみＧを放下するようにバケット６を開放する操作を指示する放下操作指示部７０ｆとで構成される。

第１探索部７０ａでは、攪拌状態測定装置１０の第１攪拌度マップ作成部６１から第１攪拌度マップＭ１が入力され、ごみ投入エリアＸにおいて攪拌度の最も小さいブロックを第１攪拌度マップＭ１を用いて探索する。該当するブロックの座標を探索結果として把持位置決定部７０ｂへ出力する。図７（ａ）において、該当するブロックをＡ１と示す。探索方法は公知の方法であればよい。

把持位置決定部７０ｂでは、第１探索部７０ａから探索結果が入力され、該当するブロックを把持するごみの位置として決定する。すなわち、ブロックの座標をクレーン３のバケット６を下ろす位置（座標）として設定し、この座標を把持操作指示部７０ｃへ出力する。該当するブロックが複数ある場合には、複数のブロックのうち任意のものを選択して決定すればよい。

把持操作指示部７０ｃでは、把持位置決定部７０ｂからバケット６を下ろす座標が入力され、その座標のごみＧをバケット６で把持し、バケット６を所定高さまで持ち上げる把持操作を行う動作信号をクレーン３へ出力する。それと同時に、第２探索部７０ｄへ第２探索を開始する第２探索開始指令を出力する。

第２探索部７０ｄでは、第２探索開始指令を受け、攪拌状態測定装置１０の第２攪拌度マップ作成部６２から第２攪拌度マップＭ２が入力され、ごみ攪拌エリアＹにおいて攪拌度の最も小さいブロックを第２攪拌度マップＭ２を用いて探索する。該当するブロックの座標を探索結果として放下位置決定部７０ｅへ出力する。図７（ｂ）において、該当するブロックをＡ２と示す。探索方法は第１探索部７０ａと同様、公知の方法であればよい。

放下位置決定部７０ｅでは、第２探索部７０ｄから探索結果が入力され、該当するブロックをごみを放下する位置として決定する。すなわち、ブロックの座標をクレーン３のバケット６を放下する位置（座標）として設定し、この座標を放下操作指示部７０ｆへ出力する。該当するブロックが複数ある場合には、複数のブロックのうち任意のものを選択して決定すればよい。

放下操作指示部７０ｆでは、放下位置決定部７０ｅからバケット６を開放する座標が入力され、その座標までクレーン３を移動させてバケット６を開放する放下操作を行う動作信号をクレーン３へ出力する。

なお、クレーン３の操作の自動化を行う場合には、本実施例のごみ攪拌制御装置１００の動作開始の合図は、オペレータにより行われる。
このようにクレーン３の攪拌操作を行うことで、クレーン３の把持操作によるごみＧの移動を差分として抽出した第１攪拌度マップＭ１から、ごみＧの移動が最も少ないブロックを選び、該当するブロックのごみを優先的に把持して移動させるとともに、クレーン３の放下操作によるごみＧの移動を差分として抽出した第２攪拌度マップＭ２から、ごみＧの移動が最も少ないブロックを選び、該当するブロックに優先的にごみＧを放下することによって、効率的で効果的な攪拌操作を行うことができる。
＜変形例＞
実施例における攪拌度マップＭ１，Ｍ２には、差分画像Ｓ１，Ｓ２が累積加算されて得られた差分蓄積画像を用いることもできる。差分画像Ｓ１，Ｓ２は、差分が抽出された画素において、値（すなわち１）が格納されているため、画素値を累積加算したものは攪拌度に相当する。したがって、差分蓄積画像の各画素に攪拌度が格納されていることとなる。なお、この場合には、ごみピット画像における画素の大きさが攪拌度マップにおけるブロックの大きさに相当する。この場合においては、差分抽出回数蓄積部６１ｄ，６２ｄには、各差分画像Ｓ１，Ｓ２の画素値が蓄積される。

また、実施例における攪拌度マップ作成部６０において、差分抽出回数には、各ブロックにおける差分が抽出された画素値の平均値を用いたが、他の方法を用いることができる。例えば、各ブロックにおいて、差分が抽出された画素の数が所定の閾値以上である場合には、差分抽出回数を１とし、差分が抽出された画素の数が所定の閾値未満である場合には、差分抽出回数を０とするような方法も用いることができる。

そして、実施例においては、攪拌度マップＭ１，Ｍ２は、クレーン３の動作で区別して作成したが、ごみ投入エリアＸとごみ攪拌エリアＹとで区別して作成してもよい。例えば、ごみ投入エリアＸにおける攪拌状態は、ごみ収集車Ｓから投入されたごみＧのうちごみ風袋Ｆを破袋することが特に必要であるため、ごみＧの把持による移動状態に注目する必要がある。これに対して、ごみ攪拌エリアＹにおける攪拌状態は、ごみＧの把持によるごみＧの移動状態と、ごみＧの放下によるごみＧの移動状態との両方に注目する必要がある。したがって、ごみ投入エリアＸとごみ攪拌エリアＹとにおける攪拌度の求め方を異ならせ、別の攪拌度マップを作成するようにする。

具体的には、まず、ごみ投入エリアＸにおける攪拌度マップ（便宜上、これを攪拌度マップＭ_Ｘとする。）は、第１差分画像Ｓ１のみを用いて作成する。すなわち、攪拌度マップＭ_Ｘには、差分抽出回数算出部６１ｃと同様に、第１差分画像Ｓ１における差分抽出回数から得られた攪拌度がブロックごとに格納される。これに対して、ごみ攪拌エリアＹにおける攪拌度マップ（便宜上、これを攪拌度マップＭ_Ｙとする。）は、第１差分画像Ｓ１及び第２差分画像Ｓ２を用いて作成する。すなわち、攪拌度マップＭ_Ｙには、差分抽出回数算出部６１ｃ，６２ｃと同様に、第１差分画像Ｓ１における差分抽出回数と、第２差分画像Ｓ２における差分抽出回数とから得られた攪拌度がブロックごとに格納される。したがって、同一画素において、第１差分画像Ｓ１及び第２差分画像Ｓ２の両方で差分が抽出された場合には、例えばそれらを合算して差分抽出回数は２回となり、その画素を含むブロックには、ごみＧの把持及びごみＧの放下による差分が攪拌度として反映される。

１ ごみピット
１ａ 側壁部
２ 焼却炉
３ 天井走行クレーン（クレーン）
４ ガータ
５ 横行台車
６ バケット
７ ワイヤー
８ 巻き上げ機
９ 操作室
１０ ごみ攪拌状態検出装置
２０ 撮影手段
３０ 攪拌度測定部
４０ 画像取得部
５０ 差分画像生成部
５１ 第１差分画像生成部
５１ａ 差分演算部
５１ｂ 二値化処理部
５２ 第２差分画像生成部
５２ａ 差分演算部
５２ｂ 二値化処理部
６０ 攪拌度マップ作成部
６１ 第１攪拌度マップ作成部
６１ａ ブロックサイズ決定部
６１ｂ 画像分割部
６１ｃ 差分抽出回数算出部
６１ｄ 差分抽出回数蓄積部
６１ｅ 攪拌度算出部
６１ｆ 攪拌度格納部
６２ 第２攪拌度マップ作成部
６２ａ ブロックサイズ決定部
６２ｂ 画像分割部
６２ｃ 差分抽出回数算出部
６２ｄ 差分抽出回数蓄積部
６２ｅ 攪拌度算出部
６２ｆ 攪拌度格納部
Ｇ ごみ
Ｓ ごみ収集車

Claims (2)

1. 攪拌作業に用いるクレーンを具備したごみ焼却設備におけるごみピット内の攪拌状態を測定するごみピットの攪拌状態測定装置であって、
   ごみピット内を撮影する撮影手段と、撮影手段から得たごみピット画像を用いて攪拌状態を測定する攪拌度測定部とから構成され、
   前記攪拌度測定部は、クレーンの所定の動作の前後におけるごみピット画像を少なくとも一組取得する画像取得部と、
   前記画像取得部にて得られた少なくとも一組のごみピット画像から差分を抽出した差分画像を生成する差分画像生成部と、
   前記差分画像生成部から得た差分画像が少なくとも一つの画素から成るブロックに分割されるとともに、前記ブロックにおける差分抽出回数が攪拌度として格納された攪拌度マップを作成する攪拌度マップ作成部と、
   を備え、
   画像取得部において、クレーンの所定の動作は、クレーンのバケットがごみを把持する動作と、クレーンのバケットがごみを放下する動作であり、クレーンのバケットがごみを把持する前に撮影された第１ごみピット画像と、クレーンのバケットがごみを把持した後で且つ前記ごみを放下する前に撮影された第２ごみピット画像と、クレーンのバケットがごみを放下した後に撮影した第３ごみピット画像とをそれぞれ取得し、
   差分画像生成部は、前記画像取得部にて得られた前記第１ごみピット画像、前記第２ごみピット画像及び前記第３ごみピット画像を用いて、前記第１ごみピット画像と前記第２ごみピット画像との差分を抽出した第１差分画像を生成する第１差分画像生成部と、前記第２ごみピット画像と前記第３ごみピット画像との差分を抽出した第２差分画像を生成する第２差分画像生成部とを備え、攪拌度マップ作成部は、前記差分画像生成部にて生成した前記第１差分画像及び前記第２差分画像に対して、第１攪拌度マップ及び第２攪拌度マップをそれぞれ作成し、
   攪拌度マップに、差分画像が加算されて得られた差分蓄積画像を用いる
   ことを特徴とするごみピット内の攪拌状態測定装置。
2. 攪拌作業に用いるクレーンを具備したごみ焼却設備におけるごみピット内の攪拌状態を測定するごみピットの攪拌状態測定方法であって、
   ごみピット内を撮影する撮影手段により、クレーンの所定の動作の前後において撮影された少なくとも一組のごみピット画像から差分を抽出した差分画像を生成し、
   前記差分画像を少なくとも一つの画素から成るブロックに分割するとともに、前記ブロックにおける差分抽出回数が攪拌度として格納された攪拌度マップを作成し、
   クレーンの所定の動作は、クレーンのバケットがごみを把持する動作と、クレーンのバケットがごみを放下する動作であり、
   クレーンのバケットがごみを把持する前に撮影された第１ごみピット画像と、クレーンのバケットがごみを把持した後で且つ前記ごみを放下する前に撮影された第２ごみピット画像と、クレーンのバケットがごみを放下した後に撮影した第３ごみピット画像とをそれぞれ用いて、前記第１ごみピット画像と前記第２ごみピット画像との差分を抽出した第１差分画像と、前記第２ごみピット画像と前記第３ごみピット画像との差分を抽出した第２差分画像とをそれぞれ生成するとともに、前記第１差分画像及び前記第２差分画像に対して、第１攪拌度マップ及び第２攪拌度マップをそれぞれ作成し、
   攪拌度マップに、差分画像が加算されて得られた差分蓄積画像を用いる
   ことを特徴とするごみピット内の攪拌状態測定方法。

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