JP6519034B2 - 粉率測定装置および粉率測定システム - Google Patents

粉率測定装置および粉率測定システム Download PDF

Info

Publication number
JP6519034B2
JP6519034B2 JP2018511178A JP2018511178A JP6519034B2 JP 6519034 B2 JP6519034 B2 JP 6519034B2 JP 2018511178 A JP2018511178 A JP 2018511178A JP 2018511178 A JP2018511178 A JP 2018511178A JP 6519034 B2 JP6519034 B2 JP 6519034B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
powder
coke
image data
powder rate
rate measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018511178A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2018101287A1 (ja
Inventor
尚史 山平
尚史 山平
嵩啓 西野
嵩啓 西野
丈英 平田
丈英 平田
津田　和呂
和呂 津田
坪井　俊樹
俊樹 坪井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Publication of JPWO2018101287A1 publication Critical patent/JPWO2018101287A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6519034B2 publication Critical patent/JP6519034B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/006—Automatically controlling the process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/007—Conditions of the cokes or characterised by the cokes used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/008—Composition or distribution of the charge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/24—Test rods or other checking devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means
    • G01N15/0227—Investigating particle size or size distribution by optical means using imaging; using holography
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4738—Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2300/00—Process aspects
    • C21B2300/04—Modeling of the process, e.g. for control purposes; CII
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D21/00—Arrangements of monitoring devices; Arrangements of safety devices
    • F27D21/02—Observation or illuminating devices
    • F27D2021/026—Observation or illuminating devices using a video installation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N2021/1765—Method using an image detector and processing of image signal
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4738—Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
    • G01N2021/4764—Special kinds of physical applications
    • G01N2021/4769—Fluid samples, e.g. slurries, granulates; Compressible powdery of fibrous samples
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N2021/8411—Application to online plant, process monitoring
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N2021/8411—Application to online plant, process monitoring
    • G01N2021/8416—Application to online plant, process monitoring and process controlling, not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
    • G01N2021/8592—Grain or other flowing solid samples
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/061—Sources

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Blast Furnaces (AREA)

Description

本発明は、高炉などに使用する原料の粉率測定装置および粉率測定システムに関する。
鉱物など原料を用いた高炉などの製造設備においては、原料の粒度が製造プロセスの操業に影響する。このため、製造プロセスを安定させるには、事前に原料の粒度情報を把握する必要がある。特に、高炉においては鉱石、コークスといった原料の粒度の把握が重要であり、炉内の通気を確保するために高炉に装入する原料に付着した微細な粉の粉率にも注意して操業を行う必要がある。粉率とは、装入量全質量に占める粉の質量の割合を意味する。
高炉の通気性を維持するためには、塊状の装入物間に形成される空隙を確保することが重要である。装入物に小塊や粉が多く含まれると、小塊や粉で装入物間の空隙が埋められてしまい通気性が悪化するので、装入原料を事前に篩い分けして篩い上の塊のみを高炉に装入する操作が行われる。一般に、高炉装入前の篩い分けにより、コークスは２５〜３５ｍｍ以上に、焼結鉱や鉄鉱石は５〜２５ｍｍ以上に粒度調整することが多い。しかし、通常の篩い分け操作では、細粒原料を完全に除去することは困難である。特に、塊に付着した粉は塊とともに高炉に装入され、高炉内で塊と粉が分離してしまうので、塊に付着した粉の量を事前に把握し、高炉へ装入される粉の量をなるべく少なく管理することが求められる。
従来、高炉の原料の粒度や粉率の分析は、定期的な原料のサンプリングと篩とによって行われてきたが、当該分析には時間がかかるので、搬送される原料をリアルタイムに分析することができなかった。原料の粒度をリアルタイムに分析するには、コンベアなど原料輸送中で原料の粒度をリアルタイムで測定できる装置が必要になる。このような装置として、特許文献１には、原料を搬送するコンベアの原料をサンプリングし、ロボットなどを用いてサンプルを篩って粒度分布の測定を自動で行う装置が開示されている。
カメラ等を用いて、リアルタイムで原料の粒度を測定できる装置も開示されている。特許文献２には、コンベア上を搬送される原料ばら物をコンベア上で撮像して画像データを作成し、当該画像データから輝度分布を求め、当該輝度分布の最大ピーク高さを用いて原料ばら物の粒度を検知する方法が開示されている。
特許文献３には、平判紙裁断面に粒となって付着する紙粉の付着量を、照明光と撮像装置を利用して測定する紙粉付着量検査装置が開示されている。
特許文献４には、高炉に装入される装入物からの反射光のうち近赤外領域の反射光から得られる分光情報から装入物の水分量を検出する高炉装入物検出装置が開示されている。当該検出装置は、装入物の水分量と装入物の付着粉の粉率との関係を把握することで、装入物の粉率をリアルタイムで検出している。
特開２００５−１３４３０１号公報 特開２０００−３２９６８３号公報 特開２０１４−３８０１４号公報 特開２０１５−１２４４３６号公報
特許文献１に開示された装置では、サンプリングの頻度を上げすぎると操業プロセスの遅延につながるという課題があった。また、抜き取り検査であるので、サンプリングの代表性の課題もあった。
特許文献２に開示された方法は、既知の粒度の原料ばら物において測定された輝度分布の最大ピーク高さデータを粒度別に予め複数種類準備し、測定された画像データから算出された輝度分布の最大ピーク高さと、準備された最大ピーク高さデータとを比較することで、原料ばら物の粒度を検出するものであって、粉の粉率を定量的に測定するものではなく、塊状の物質に付着した微細の粉の粉率が測定できることも記載されていない。このため、特許文献２に記載された方法では、塊状の物質の表面に付着した粉の粉率を定量的に測定できない、という課題があった。
特許文献３に開示された装置は、検査対象画素に対し左右方向に低輝度算出エリアを定め、当該左右の低輝度算出エリアにおける輝度値の差に基づいて付着する紙粉の位置を特定する。しかしながら、塊状の物資に付着した粉においては、塊状の物質の表面が粗いことから輝度値の差が判定できず、さらに、照明光が塊状の物質に妨げられるので、当該装置では塊状の物質に付着した粉の粉率を定量的に測定できない、という課題があった。
特許文献４に記載された装置は、装入物からの反射光のうち近赤外線の分光情報を利用して粉率を測定する。近赤外の分光情報を得るためには強力な光源が必要となる。強力な光源を用いて装入物を照明することで近赤外の反射光量を増やすことができるが、装入物に熱が発生し、それによって製造プロセスの操業に影響を与える、という課題があった。また、特許文献４に記載された装置は、近赤外線の分光情報から装入物の水分量を検出し、当該装入物の水分量と装入物の粉率との関係を把握することで装入物の粉率を検出する。後述するように、装入物の水分量と装入物の粉率との相関は高くないので、粉率測定の精度が悪い、という課題もあった。
本発明は、従来技術が抱える上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、高炉などの操業プロセスで、原料として使用される塊状の物質の表面に付着した粉の粉率を高い精度でリアルタイムに測定できる粉率測定装置および粉率測定システムを提供することにある。
このような課題を解決する本発明の特徴は、以下の通りである。
（１）塊状の物質の表面に付着した粉の粉率を測定する粉率測定装置であって、前記塊状の物質を照明する照明装置と、前記塊状の物質を撮像して画像データを作成する撮像装置と、前記撮像装置で作成された前記画像データの特徴量を算出し、前記特徴量を粉率に変換する演算装置と、を備える、粉率測定装置。
（２）前記特徴量は、前記画像データにおける画素の輝度を平均した平均輝度である、（１）に記載の粉率測定装置。
（３）前記特徴量は、前記画像データにおける画素の輝度のうち最も頻度の高い最頻度輝度である、（１）に記載の粉率測定装置。
（４）前記照明装置は照明方向の異なる複数の光源を備える、（１）から（３）の何れか１つに記載の粉率測定装置。
（５）前記撮像装置は、前記複数の光源を用いてそれぞれの方向から照明するごとに前記塊状の物質を撮像して複数の画像データを作成し、前記演算装置は、前記複数の画像データにおける前記塊状の物質の同じ位置からの光を受光して作成されたそれぞれの画素のうち最大輝度を示す画素から構成される最大輝度画像データを作成し、当該最大輝度画像データを用いて特徴量を算出する、（４）に記載の粉率測定装置。
（６）塊状の物質を搬送するコンベアと、前記コンベアの上方に設けられた（１）から（５）の何れか１つに記載の粉率測定装置と、を備え、前記粉率測定装置を用いて、前記塊状の物質の表面に付着した粉の粉率を測定する、粉率測定システム。
本発明の粉率測定装置および粉率測定システムを用いることで、塊状の物質に熱を発生させることなく、塊状の物質の表面に付着した粉の粉率を高い精度でリアルタイムに測定できる。高炉のような製造プロセスにおいて、例えば、原料であるコークスの表面に付着したコークス粉の粉率を、原料を高炉に装入する前に把握することで、製造プロセスの安定操業に寄与できる。
図１は、粉が付着した塊状の物質の平均輝度と粉率との関係を示すグラフである。 図２は、粉が付着した塊状の物質の水分量と粉率との関係を示すグラフである。 図３は、本実施形態に係る粉率測定システム１０と、その周辺の構成の一例を示す模式図である。 図４は、白とび画像の一例を示す画像である。 図５は、図４に示した白とび画像の輝度のヒストグラムを示す。 図６は、平均輝度と粉率との関係と、最頻度輝度と粉率との関係を示すグラフである。 図７は、本実施形態に係る照明装置１８の一例を示す図である。 図８は、本実施形態に係る照明装置４０の一例を示す図である。 図９は、照明装置に照明されたコークス２２の画像の一例を示す。
本発明者らは、塊状の物質に付着した粒径が１ｍｍ以下の粉の粉率は、当該塊状の物質を撮像した画像データにおける平均輝度と相関があることを見出して本発明を完成させた。まず、塊状の物質を撮像することによって得られた画像データにおける輝度値の平均と、塊状の物質に付着した１ｍｍ以下の付着粉の粉率との相関が高いことを説明する。
図１は、粉が付着した塊状の物質の平均輝度と粉率との関係を示すグラフである。図１は、塊状の物質として、粒径１ｍｍ以下のコークス粉が表面に付着した粒径３５ｍｍ以上の塊コークスを用いて得られた結果を示す。縦軸は、塊コークスに付着した１ｍｍ以下のコークス粉の粉率（質量％）を示し、横軸は、１ｍｍ以下のコークス粉が付着した塊コークスを撮像して得られた画像データにおける平均輝度を示す。粒径３５ｍｍ以上の塊コークスは、目開き３５ｍｍの篩を用いてコークスを篩って準備した。塊コークスの表面に付着した１ｍｍ以下のコークス粉の粉率は、塊コークスを１２０〜２００℃で４時間以上恒量になるまで乾燥させた後、目開き１ｍｍの篩を用いて篩い、篩い前後の塊コークスの質量差の篩前の質量に対する割合として算出した。この方法は、乾燥状態では付着粉が剥離してくることを利用した方法である。粉が付着した塊コークスの画像データにおける平均輝度は、所定の照明の下、デジタルカメラで撮像して得られた画像データにおける各画素の輝度（０〜２５５）を算術平均することによって算出した。
図１に示すように、塊コークスに付着した１ｍｍ以下のコークス粉の粉率と塊コークスの画像データにおける平均輝度とは高い相関が見られ、相関の強弱を示す寄与率（Ｒ２）は０．６７であった。すなわち、塊コークスに付着した１ｍｍ以下のコークス粉の粉率と塊コークスの画像データにおける平均輝度との相関が強いことがわかる。
図２は、粉が付着した塊状の物質の水分量と粉率との関係を示すグラフである。図２の測定においても、図１と同じ１ｍｍ以下のコークス粉が表面に付着した塊コークスを用いた。縦軸は、塊コークスに付着した１ｍｍ以下のコークス粉の粉率（質量％）を示し、横軸は、１ｍｍ以下のコークス粉が付着した塊コークスの水分量（質量％）を示す。１ｍｍ以下のコークス微粉の粉率は、図１と同じ方法を用いて算出した。塊コークスの水分量は、中性子水分計を用いて測定した。図２に示すように、塊コークスに付着した１ｍｍ以下のコークス粉の粉率と塊コークスの水分量とは相関が見られたものの、その相関の強弱を示す寄与率（Ｒ２）は０．４０であった。
図１および図２に示したように、塊コークスに付着した１ｍｍ以下のコークス粉の粉率と平均輝度との相関の寄与率は、コークス粉の粉率と塊コークスの水分量との相関の寄与率よりも高い。すなわち、塊コークスに付着した１ｍｍ以下のコークス粉の粉率と平均輝度との相関は、塊コークスの水分量との相関よりも強いことがわかる。
コークス粉の粉率と塊コークスの水分量との相関よりも、コークス粉の粉率と画像データの平均輝度との相関の方が強い理由は、塊コークスの水分量が、塊コークス表面に存在する水分と塊コークス内部に存在する水分とを含むことによる。すなわち、塊コークス表面に存在する水分は、塊コークス表面に付着する粉の粉率との相関は強いと考えられる一方で、塊コークス内部に存在する水分は、塊コークス表面に付着する粉の粉率に影響を及ぼさないと考えられる。このため、塊コークス内部に存在する水分量の影響で、塊コークスの水分量と塊コークス表面に付着する粉の粉率との相関は弱められ、平均輝度との相関よりも弱くなったと考えられる。このように、塊コークスに付着した１ｍｍ以下のコークス粉の粉率と平均輝度との相関を見出して完成させた本発明は、水分量に着目した従来の粉率測定方法よりも高精度な粉率の測定が実現できる。以下に、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
図３は、本実施形態に係る粉率測定システム１０と、その周辺の構成の一例を示す模式図である。図３を用いて、高炉に装入される原料であるコークスに付着する粉の粉率測定に、本実施形態に係る粉率測定システム１０を用いた例を説明する。
粉率測定システム１０は、粉率測定装置１２と、コンベア１４とを備える。粉率測定装置１２は、撮像装置１６と、照明装置１８と、演算装置２０とを有する。高炉に装入されるコークス２２は、ホッパ２４に貯留される。ホッパ２４から排出されたコークス２２は、篩２６で篩われて、篩２６の目開きより小さい粒径の粉が落とされた後、コンベア１４によって高炉（図示せず）へ搬送される。本実施形態において、篩２６の目開きは３５ｍｍである。このため、コンベア１４によって搬送されるコークス２２は、粒径３５ｍｍ以上の塊コークスと、篩２６を用いて篩っても落下しない塊コークスに付着した粉コークスとを含む。塊コークスに付着したコークス粉の粒径を測定したところ、粒径１ｍｍ以下のコークス粉であった。本実施形態において、粒径１ｍｍ以下のコークス粉とは、目開き１ｍｍの篩いを通過したコークス粉を意味し、粒径３５ｍｍ以上の塊コークスとは、目開き３５ｍｍの篩で篩った後、篩上に残ったコークスを意味する。図３に示した例において、コークス２２は、塊状の物質の一例である。
撮像装置１６は、コンベア１４の上方に設けられ、コンベア１４によって搬送されるコークス２２を撮像して、画像データを作成する。撮像装置１６は、例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ型の撮像センサおよびレンズを有するデジタルカメラである。撮像装置１６が設けられる高さは、コンベア１４上であって５００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下とすることが好ましいが、撮像装置１６が有する撮像センサの画素数およびレンズの画角によって撮像装置１６が設けられる高さを調整してよい。
撮像装置１６は、コークス２２の表面からの反射光を含む光を撮像センサにて受光して画像データを作成する。コークス２２の表面に付着したコークス粉は、コークス２２の表面から反射される反射光に影響を及ぼす。このため、コークス２２の表面から反射された反射光を含む光を受光して作成された画像データは、コークス２２の表面に付着したコークス粉の情報を含む。
撮像装置１６で作成された画像データは、算出部と変換部（図示せず）とを有する演算装置２０へ出力される。演算装置２０は、撮像装置１６から出力された画像データを処理する。上述したように画像データは、コークス２２の表面に付着したコークス粉の情報を含むので、演算装置２０の算出部は、画像データからコークス粉の情報を含む特徴量を算出する。算出部は、特徴量として、例えば、画像データにおける各画素の輝度（０〜２５５）を算術平均して平均輝度を算出する。
算出部によって算出された平均輝度は、変換部によって付着粉の粉率に変換される。変換部には、コークス表面に付着したコークス粉の粉率と平均輝度との対応関係を示す回帰式が予め記憶されており、変換部は、当該回帰式を用いて算出部によって算出された平均輝度をコークス２２の表面に付着したコークス粉の粉率に変換する。
撮像装置１６は、予め定められた時間が経過した後、再び、コークス２２を撮像して画像データを作成する。予め定められた時間は、例えば、撮像装置１６が撮像するコークス２２の撮像範囲とコンベア１４の搬送速度によって定めてよい。すなわち、予め定められた時間を、コンベア１４の搬送方向における撮像範囲の長さを、コンベア１４の搬送速度で除して算出される時間としてよい。これにより、撮像装置１６は、コンベア１４の搬送方向に対して隙間無くコークス２２を撮像できる。撮像装置１６は、コンベア１４の搬送方向に対して垂直となる方向からコークス２２を撮像することが好ましい。
撮像装置１６で作成された画像データは再び演算装置２０に出力され、当該演算装置２０において、コークス２２に付着したコークス粉の粉率が算出される。本実施形態に係る粉率測定装置１２は、上記処理を繰り返し実行することで、コンベア１４で搬送されるコークス２２の表面に付着したコークス粉の粉率をリアルタイムに測定する。
このように、本実施形態に係る粉率測定装置１２は、高炉の原料として装入されるコークス２２の表面に付着したコークス粉の粉率を高い精度でリアルタイムに測定できる。これにより、例えば、高炉の通気性に影響を及ぼすコークス２２に付着した微細なコークス粉の高炉への装入量を管理できるようになり、高炉の製造プロセスの安定操業に寄与できる。
本実施形態に係る粉率測定装置１２は、コークス２２の表面に付着したコークス粉の粒径を測定することなく粉率を測定できる。このため、撮像装置１６における撮像センサの画素数がコークス粉の粒径を判別できないくらい少ない場合であっても、コークス２２に付着したコークス粉の粉率を測定できる。さらに、本実施形態における撮像装置１６は、分光せずに可視光領域の光を受光して画像データを生成する。このため、低出力な照明装置からでも十分な反射光を確保できるので、高出力な照明装置を用いて装入物を加熱することを抑制できる。
本実施形態の粉率測定装置１２では、特徴量として平均輝度を算出する例を示したがこれに限られない。例えば、算出部は、特徴量として最頻度輝度を算出してもよく、画像データにおける各画素の輝度の分布から抽出されるテクスチャ特徴量であってもよい。
図４は、白とび画像の一例を示す画像である。照明装置と原料との位置関係によっては、図４に示すような白とびした画像が撮像されることがあり、この場合に、白とびした部分については付着粉の情報が得られない。
図５は、図４に示した白とび画像の輝度のヒストグラムを示す。平均輝度は影に相当する低輝度(低輝度側網掛け部)と白とびに相当する高輝度(高輝度側網掛け部)の両方の外乱を受け測定精度が低下する。このため、両方の外乱を受けない特徴量として画像データの輝度のうち最も頻度の高い輝度（最頻度輝度）を用いてもよい。
図６は、平均輝度と粉率との関係と、最頻度輝度と粉率との関係を示すグラフである。
平均輝度と粉率との関係を示す線形回帰直線から算出される寄与率（Ｒ２）と、最頻度輝度と粉率との関係を示す線形回帰直線から算出される寄与率（Ｒ２）を比較すると、平均輝度の寄与率が０．６３であるのに対し最頻度輝度の寄与率は０．７９となり、最頻度輝度と粉率との相関は、平均輝度と粉率との相関よりも強いことがわかる。この結果から、白とび画像が撮像される場合には、特徴量として平均輝度を用いるより最頻度輝度を用いる方が粉率の測定精度が高くなる。
運搬されるコークス２２の量によっては、コークス２２の輝度と同程度の値を持つコンベア１４が撮像される場合がある。このようなコンベアの輝度も粉率測定の外乱になる。コンベア１４が撮像されることによって、コンベア１４の輝度のヒストグラムの山ができる可能性がある。特徴量として最頻度輝度を用いた場合には、コンベア１４の輝度のヒストグラムの山の最頻度輝度を特徴量とする可能性があり、測定精度が低下する可能性がある。これに対し、平均輝度はコンベア１４の輝度の影響を抑えることができる。このため、搬送されるコークス量が少なく、コンベア１４の映り込みが多い場合には、特徴量として最頻度輝度を用いるより平均輝度を用いる方が粉率の測定精度が高くなる。
このように、平均輝度や最頻度輝度といった画像データの輝度を用いてコンベア１４によって搬送されるコークス２２に付着したコークス粉の粉率が算出できる。さらに、撮像される画像によって平均輝度と最頻度輝度を使い分けることで、コンベア１４によって搬送されるコークス２２に付着したコークス粉の粉率を高精度に測定できる。
次に、照明装置１８について説明する。図７は、本実施形態に係る照明装置１８の一例を示す図である。図７（ａ）は、粉率測定システム１０の上面図を示す。図７（ｂ）は、粉率測定システム１０の正面図を示す。図７（ａ）、（ｂ）に示した例において、照明装置１８は、撮像装置１６を中心として左右に均等となる対称位置に配置された２つの光源３０および光源３２を有する。
１つの光源を用いて１方向からコークス２２を照明すると、当該光源の反対側には影ができる。コークス２２に生じた影の部分からの反射光量は、コークス２２に付着したコークス粉の粉率に関係なく少なくなる。このため、コークス２２に発生した影は、コークス粉の粉率の測定に対して外乱因子になる。
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、撮像装置１６を中心として均等となる対称位置にそれぞれ光源３０および３２を設けてよい。これにより、一方向の光源から照明した場合に生じる影を小さくすることができ、コークス２２に付着するコークス粉の粉率の測定精度を向上できる。
照明装置１８の光源の数は２個に限られない。図８は、本実施形態に係る照明装置４０の一例を示す図である。図８（ａ）は、粉率測定システム１０の上面図を示す。図８（ｂ）は、粉率測定システム１０の正面図を示す。図８（ｃ）は、粉率測定システム１０の側面図を示す。
図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した例において、照明装置４０は、撮像装置１６を中心として前後左右に均等となる対称位置に配置された４つの光源３０、光源３２、光源３４および光源３６を有する。このように、撮像装置１６を中心として４つの光源を均等に配置した照明装置４０を用いて、照明方向の異なる光源でコークス２２を照明することで、撮像装置１６を中心として均等となる対称位置に２つの光源を設けた場合よりもコークス２２に生じる影を少なくできる。これにより、コークス２２に付着するコークス粉の粉率の測定精度をさらに向上できる。
図８に示した例において、４つの光源の全てを用いてコークス２２を照明してもよいが、４つの光源を個別に切り替えて、光源が切り替える毎に撮像装置１６で撮像して４つの画像データを作成してもよい。この場合において、算出部は、４つの画像データを用いて、最大輝度画像データを作成する。
算出部は、４つの画像データにおけるコークス２２の同じ位置からの光を受光して作成された画素を特定する。算出部は、撮像装置１６による撮像間隔とコンベア１４の搬送速度とを乗じて、各画像データ間に生じる画素位置のずれを算出することで、４つの画像データにおけるコークス２２の同じ位置からの光を受光して作成された画素を特定してもよい。算出部は、４つの画像データをパターンマッチングすることによって、４つの画像データにおけるコークス２２の同じ位置からの光を受光して作成された画素を特定してもよい。算出部は、特定された４つの画素のうち最大輝度値を示す画素を抽出する。算出部は、４つの画像データにおいて共通するコークス２２の撮像領域を構成する画素について同様の処理を実行して、抽出された最大輝度値を示す画素から構成される最大輝度画像データを作成し、当該最大輝度画像データを用いて平均輝度を算出してもよい。
同様に、４つの光源３０、光源３２、光源３４および光源３６を、例えば、光源３０と光源３２の組と、光源３４と光源３６の組とに組分けし、それぞれの組の光源を切り替える毎に撮像装置１６で撮像して画像データを作成してもよい。そして、２つの組の光源から照明された２つの画像データを用いて、最大輝度画像データを作成し、当該最大輝度画像データを用いて平均輝度を算出してもよい。
図９は、照明装置に照明されたコークス２２の画像の一例を示す。図９（ａ）は、矢印４２の方向から照明したコークス２２の画像を示す。図９（ｂ）は、撮像装置１６を中心として前後左右に均等に配置した４つの光源を切り替える毎に撮像して作成された４つの画像データを用いて作成された最大輝度画像を示す。
図９（ａ）に示すように、矢印４２の方向から照明した塊コークスの画像においては、コークス２２に影４４ができる。一方、図９（ｂ）に示すように、最大輝度画像データにおいては、コークス２２に生じた影４４を小さくすることができる。このように、最大輝度画像データを用いることで、照明の方向による外乱因子を小さくすることができ、コークス粉の粉率の高精度な測定が実現できる。
本実施形態において、塊状の物質としてコークス２２の例を示したがこれに限られない。例えば、高炉に装入される原料の例であれば、コークス２２に代えて、塊コークスを篩って落ちたコークスから篩で粉を除いた小塊コークスや、塊鉱石であってもよく、焼結鉱、ペレットであってもよい。
図８に示した例において、４つの光源を有する照明装置４０を用いて４つの画像データを作成し、当該画像データを用いて最大輝度画像データを作成する例を示した。しかしながら、光源および作成する画像データの数は、４つに限られず、２以上の任意の数の光源を設け、２以上であって当該光源の数以下の任意の数の画像データを作成して、最大輝度画像データを作成してよい。
さらに、光源３０、光源３２、光源３４および光源３６は、連続的にコークス２２を照明できる光源であってもよく、ストロボのように瞬間的にコークス２２を照明できる光源であってもよい。複数の光源を個別に切り替える場合においては、瞬間的に高い光量を出力できるストロボがより好ましい。光源の配置は、撮像装置１６を中心として均等に配置した例を示したが、あくまで好ましい例を示したのであって、光源の配置は、任意の位置に配置してよい。
１０ 粉率測定システム
１２ 粉率測定装置
１４ コンベア
１６ 撮像装置
１８ 照明装置
２０ 演算装置
２２ コークス
２４ ホッパ
２６ 篩
３０ 光源
３２ 光源
３４ 光源
３６ 光源
４０ 照明装置
４２ 矢印
４４ 影

Claims (6)

  1. 塊状の高炉原料の表面に付着した粉の粉率を測定する粉率測定装置であって、
    前記塊状の高炉原料を照明する照明装置と、
    前記塊状の高炉原料を撮像して画像データを作成する撮像装置と、
    前記撮像装置で作成された前記画像データの特徴量を算出し、前記特徴量を粉率に変換する演算装置と、
    を備える、粉率測定装置。
  2. 前記特徴量は、前記画像データにおける画素の輝度を平均した平均輝度である、請求項１に記載の粉率測定装置。
  3. 前記特徴量は、前記画像データにおける画素の輝度のうち最も頻度の高い最頻度輝度である、請求項１に記載の粉率測定装置。
  4. 前記照明装置は照明方向の異なる複数の光源を備える、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の粉率測定装置。
  5. 前記撮像装置は、前記複数の光源を用いてそれぞれの方向から照明するごとに前記塊状の高炉原料を撮像して複数の画像データを作成し、
    前記演算装置は、前記複数の画像データにおける前記塊状の高炉原料の同じ位置からの光を受光して作成されたそれぞれの画素のうち最大輝度を示す画素から構成される最大輝度画像データを作成し、当該最大輝度画像データを用いて特徴量を算出する、請求項４に記載の粉率測定装置。
  6. 塊状の高炉原料を搬送するコンベアと、
    前記コンベアの上方に設けられた請求項１から請求項５の何れか一項に記載の粉率測定装置と、
    を備え、
    前記粉率測定装置を用いて、前記塊状の高炉原料の表面に付着した粉の粉率を測定する、粉率測定システム。
JP2018511178A 2016-11-30 2017-11-29 粉率測定装置および粉率測定システム Active JP6519034B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016231969 2016-11-30
JP2016231969 2016-11-30
PCT/JP2017/042709 WO2018101287A1 (ja) 2016-11-30 2017-11-29 粉率測定装置および粉率測定システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2018101287A1 JPWO2018101287A1 (ja) 2018-11-29
JP6519034B2 true JP6519034B2 (ja) 2019-05-29

Family

ID=62242399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018511178A Active JP6519034B2 (ja) 2016-11-30 2017-11-29 粉率測定装置および粉率測定システム

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11403747B2 (ja)
EP (1) EP3505910B1 (ja)
JP (1) JP6519034B2 (ja)
KR (2) KR102415197B1 (ja)
CN (1) CN109844498B (ja)
WO (1) WO2018101287A1 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2750581C1 (ru) * 2018-04-03 2021-06-29 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Аппаратура для измерения распределения размеров частиц и способ измерения распределения размеров частиц
JP6879276B2 (ja) * 2018-08-21 2021-06-02 Ｊｆｅスチール株式会社 気中分散微粒子の発生判定方法及び装置並びに塊状物質の性状測定方法及び装置
JP6950839B2 (ja) * 2019-03-28 2021-10-13 Ｊｆｅスチール株式会社 粉率測定装置、粉率測定システム、粉率測定方法、コンピュータプログラム、高炉及び高炉操業方法
WO2020203255A1 (ja) * 2019-04-02 2020-10-08 Ｊｆｅスチール株式会社 粒度分布監視装置、粒度分布監視方法、コンピュータプログラム、炉、高炉、炉の制御方法、及び高炉操業方法
KR102614845B1 (ko) 2019-04-05 2023-12-15 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 분율 측정 방법 및 장치
WO2021085221A1 (ja) 2019-10-31 2021-05-06 Ｊｆｅスチール株式会社 高炉操業方法
DE102020102477A1 (de) 2020-01-31 2021-08-05 Aktien-Gesellschaft der Dillinger Hüttenwerke (Société Anonyme des Forges et Aciéries de Dilling) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Magnetitgehalts eines Sinterprodukts für den Hochofenprozess
DE102020112182A1 (de) 2020-05-06 2021-11-11 Aktien-Gesellschaft der Dillinger Hüttenwerke (Société Anonyme des Forges et Aciéries de Dilling) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Magnetitgehalts eines Sinterprodukts für den Hochofenprozess
CN112094974A (zh) * 2020-08-21 2020-12-18 广东韶钢松山股份有限公司 高炉铁口喷雾控制方法、系统及其计算机可读存储介质

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4288162A (en) * 1979-02-27 1981-09-08 Sumitomo Kinzoku Kogyo Kabushiki Kaisha Measuring particle size distribution
JPH0748065B2 (ja) * 1988-05-27 1995-05-24 信越化学工業株式会社 白色系粉体中の着色異物検査方法および装置
JPH0675030B2 (ja) * 1989-04-05 1994-09-21 日本鋼管株式会社 粒状体の平均粒度測定方法及び粒度自動制御方法
KR970005501B1 (ko) * 1993-06-16 1997-04-16 박득표 화상처리를 이용한 무접촉식 입도측정장치
JPH07128214A (ja) * 1993-11-04 1995-05-19 Nippon Steel Corp コークス粒度測定方法
JPH08184569A (ja) * 1995-01-05 1996-07-16 Mitsubishi Electric Corp 表面付着微粒子の検出装置
KR0134468B1 (ko) * 1995-07-31 1998-04-23 배순훈 베어링 압입장치
AUPN599495A0 (en) 1995-10-16 1995-11-09 Scientific Industrial Automation Pty Limited Method and apparatus for sizing particulate material
JP2000329683A (ja) * 1999-05-20 2000-11-30 Ube Ind Ltd ベルトコンベアで搬送されるばら物の粒度検知方法
JP2001337028A (ja) 2000-05-30 2001-12-07 Nikkiso Co Ltd 粒度分布測定方法および装置
JP2003344300A (ja) 2002-05-21 2003-12-03 Jfe Steel Kk 表面欠陥判別方法
JP2005003385A (ja) * 2003-06-09 2005-01-06 Mitsutoyo Corp 画像測定方法、および画像測定装置
JP2005134301A (ja) 2003-10-31 2005-05-26 Jfe Steel Kk 粒度分布測定の校正方法
JP2005172614A (ja) * 2003-12-11 2005-06-30 Satake Corp 穀類の品質評価装置
JP2005227107A (ja) * 2004-02-12 2005-08-25 Ricoh Co Ltd 汚染物質量の検査方法およびその検査装置
JP4590553B2 (ja) * 2005-01-24 2010-12-01 国立大学法人 新潟大学 生籾被害粒の非破壊判定方法
JP2006292500A (ja) * 2005-04-08 2006-10-26 Seiko Epson Corp 表面検査方法及び表面検査装置
US7924414B2 (en) * 2006-05-10 2011-04-12 Abb Schweiz Ag Non-hazardous bulk material analyzer system
JP2008261642A (ja) * 2007-04-10 2008-10-30 Shin Nippon Air Technol Co Ltd シート付着微粒子の検出装置
JP5109922B2 (ja) * 2008-10-16 2012-12-26 株式会社デンソー ドライバモニタリング装置およびドライバモニタリング装置用のプログラム
JP5114690B2 (ja) * 2010-04-01 2013-01-09 新日鐵住金株式会社 粒子測定装置および粒子測定方法
JP5170154B2 (ja) * 2010-04-26 2013-03-27 オムロン株式会社 形状計測装置およびキャリブレーション方法
KR20120068189A (ko) * 2010-12-17 2012-06-27 주식회사 수텍 소결광 자동검사장치
US8416418B2 (en) * 2011-07-14 2013-04-09 Kendall Technology Inc. Method and apparatus for gold detection
KR101344997B1 (ko) * 2012-03-29 2013-12-24 현대제철 주식회사 고로 하부 코크스 입경 예측방법
JP5896465B2 (ja) * 2012-06-12 2016-03-30 鹿島建設株式会社 粒状材料の粒度分布計測方法及びシステム
JP2014025720A (ja) * 2012-07-24 2014-02-06 Nippon Steel & Sumikin Engineering Co Ltd 含水率粒径測定装置
JP5902067B2 (ja) * 2012-08-14 2016-04-13 Ｊｆｅ電制株式会社 紙粉の付着量検査方法および紙粉付着量検査装置
JP6036516B2 (ja) * 2013-04-22 2016-11-30 新日鐵住金株式会社 表面状態判定装置、表面状態判定方法、表面状態判定システム及びプログラム
JP6212926B2 (ja) * 2013-04-26 2017-10-18 住友金属鉱山株式会社 物体検査装置及び物体検査方法
CN103278505B (zh) * 2013-05-08 2015-03-11 北京科技大学 一种基于多特征分析的高炉除尘灰成分分析方法
CN105308191B (zh) * 2013-06-19 2018-10-02 杰富意钢铁株式会社 高炉异常检测方法以及高炉操作方法
JP5923463B2 (ja) * 2013-06-26 2016-05-24 信越化学工業株式会社 多結晶シリコンの結晶粒径分布の評価方法、多結晶シリコン棒の選択方法、多結晶シリコン棒、多結晶シリコン塊、および、単結晶シリコンの製造方法
JP6044536B2 (ja) * 2013-12-27 2016-12-14 Ｊｆｅスチール株式会社 高炉装入物検出装置
JP6213662B2 (ja) * 2014-03-07 2017-10-18 新日鐵住金株式会社 表面性状指標化装置、表面性状指標化方法及びプログラム
JP6252504B2 (ja) 2015-01-30 2017-12-27 Ｊｆｅスチール株式会社 高炉装入物検出方法
JP5982532B1 (ja) * 2015-05-18 2016-08-31 シャープ株式会社 微小粒子検出装置および微小粒子検出方法
JP6156852B2 (ja) * 2015-11-01 2017-07-05 鹿島建設株式会社 粒状材料の粒度分布計測方法及びシステム
CN110476053B (zh) * 2017-03-30 2022-07-26 杰富意钢铁株式会社 原料的粒度分布测定装置、粒度分布测定方法以及空隙率测定装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190054123A (ko) 2019-05-21
KR20210068628A (ko) 2021-06-09
KR102415197B1 (ko) 2022-06-29
US20190370953A1 (en) 2019-12-05
JPWO2018101287A1 (ja) 2018-11-29
EP3505910B1 (en) 2022-01-12
US11403747B2 (en) 2022-08-02
CN109844498B (zh) 2022-10-18
CN109844498A (zh) 2019-06-04
KR102332719B1 (ko) 2021-12-01
WO2018101287A1 (ja) 2018-06-07
EP3505910A1 (en) 2019-07-03
EP3505910A4 (en) 2019-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6519034B2 (ja) 粉率測定装置および粉率測定システム
CN110476053B (zh) 原料的粒度分布测定装置、粒度分布测定方法以及空隙率测定装置
JP5886266B2 (ja) 粉粒体質量検査装置
CN108369067A (zh) 用于确定输送机上的给料的质量的方法和系统
CN111954800B (zh) 粒度分布测定装置和粒度分布测定方法
CN111968173B (zh) 一种混合料粒度分析方法及系统
JP2000329683A (ja) ベルトコンベアで搬送されるばら物の粒度検知方法
CN113552028B (zh) 混合料视觉分析装置、混合料粒度组成检测方法及系统
KR20180073458A (ko) 이송되는 원료의 입도 및 건습 측정 장치 및 혼합 원료의 입도 측정 장치
JP6190261B2 (ja) 粉粒体質量検査方法
JP6619643B2 (ja) 粉粒体質量検査装置及び検査方法、並びに粉粒体含有物品の製造装置及び製造方法
JP6806176B2 (ja) コンベア上の塊状物質周囲のミスト判定方法及びコンベア上の塊状物質の性状測定方法
JP6892019B2 (ja) 粉率測定方法及び装置
JPH06194307A (ja) 原料鉱石の品質監視方法
JP2006126061A (ja) 粉粒体の粒度分布計測方法および装置
JP7171578B2 (ja) 粉率測定装置、粉率測定システム、高炉操業方法および粉率測定方法
JP2005181169A (ja) 粒度分布計測装置および方法
KR960001823B1 (ko) 분코크스 입도분포의 연속측정방법 및 그 장치
JP6566180B1 (ja) 粒度分布測定装置及び粒度分布測定方法

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180828

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181023

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190319

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20190327

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190401

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6519034

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250