JP7424148B2 - フロス泡色計測装置およびフロス泡色計測方法、並びにこれらを用いた浮遊選鉱装置および浮遊選鉱方法 - Google Patents

Description

本発明は、フロス泡色計測装置およびフロス泡色計測方法、並びにこれらを用いた浮遊選鉱装置および浮遊選鉱方法に関する。

従来から、鉱物に含まれる有価成分を回収する際に、鉱物中の有価成分をそれ以外の成分から分離する方法として、浮遊選鉱が知られている（例えば、特許文献１参照）。この浮遊選鉱では、鉱物を粉砕した粉砕物を水などの液体に混合してスラリーを形成し、このスラリーに空気を吹き込む。すると、粉砕物のうち、空気との親和性に富んだものが、フロス泡に付着して浮き上がるので、浮き上がる粉砕物とそれ以外の粉砕物に分離することができる。そして、浮遊選鉱では、粉砕物を空気とともに浮き上がらせるために、スラリー中に起泡剤や捕集剤など複数の試薬が添加されており、添加する試薬を調整することによって、所望の有価成分を含む粉砕物を空気とともに浮き上がらせている。

この浮遊選鉱では、スラリーに吹き込む空気の量によって、粉砕物を、浮き上がるものとそれ以外のもの（つまり沈降する粉砕物）に分離する分離性能が変化する。例えば、スラリーに吹き込む空気の量が多くなると、所望の有価成分を含む粉砕物が浮上しやすくなり回収性が向上するものの、それ以外の粉砕物も浮上しやすくなる。このため、スラリーに吹き込む空気の量が多くなると、回収した粉砕物に含まれる不純物が多くなってしまう。したがって、所望の有価成分を含む粉砕物の回収性を向上させつつ、回収した粉砕物の品位を高くする上では、スラリーに吹き込む空気の量を適切に制御する必要がある。

浮遊選鉱におけるフロス泡の状態は、所望の有価成分を含む粉砕物の回収性に影響する。フロス泡の状態を評価するための指標として、例えば、フロス泡の径、移動方向および移動速度が用いられている。フロス泡の状態を、きめ細かく評価するために、種々の指標を用いることができることが望ましい。

特開２０１３－１８０２８９号公報

本発明の一目的は、フロス泡の状態を評価する指標として色を利用するための技術を提供することである。

本発明の一態様によれば、
浮選槽に収容されたスラリーの上面に光を照射する光源と、
前記スラリーの上面の少なくとも一部をカラー撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像に基づき、フロス泡の色情報としてＨＳＶモデルにおける色相情報、彩度情報および明度情報のうちの少なくとも一つを取得する演算手段と、
を有するフロス泡色計測装置
が提供される。

フロス泡の状態を評価する指標として色を利用するための技術が提供される。

本発明の実施形態に係るフロス泡色計測装置および浮遊選鉱装置の構成を示す概略図である。 フロス泡の頂上が周辺部に比較して白く光る理由を説明するための図である。 フロス泡を上方からエリアスキャンカメラで撮像した画像の一例を示した図である。 フロス泡の反射光サイズとフロス泡の実際のサイズとの相関関係を示した図である。 ある時点（ｔ＝ｎ、ｔは時刻、ｎは自然数）のフロス泡画像のイメージである。 連続的に撮像する図５の次の時点（ｔ＝ｎ＋１）のフロス泡画像のイメージである。 図５と図６とを重ね合せたフロス泡の画像である。 フロス泡の移動方向を円形の浮選槽の形状に適合させた移動方向に換算する方法を説明するための図である。 フロス泡の色相、彩度および明度の時間変化の一例を示すグラフである。 本発明の実施形態に係るフロス泡色計測方法および浮遊選鉱方法の処理フローの一例を示したフロー図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。

図１は、本発明の実施形態に係るフロス泡色計測装置１００および浮遊選鉱装置１５０の構成を示す概略図である。本発明の実施形態に係るフロス泡色計測装置１００は、光源６０と、エリアスキャンカメラ７０と、接続ケーブル８０と、コンピューター９０とを備える。コンピューター９０は、例えば、画像処理部９１と、演算処理部９２とを備える。

また、本実施形態に係る浮遊選鉱装置１５０は、フロス泡色計測装置１００に加えて、浮選機５０を有する。浮選機５０は、浮選槽１０と、撹拌翼２０と、エア供給シャフト３０とを備える。また、浮遊選鉱装置１５０の関連構成要素として、浮選槽１０内に鉱石スラリー４０が貯留されている。

すなわち、浮遊選鉱装置１５０は、浮選機５０と、フロス泡色計測装置１００とが組み合わされて構成されている。

本実施形態に係る浮選機５０としては、一般的に用いられている種々の浮遊選鉱機を用いることができる。本実施形態に係る浮遊選鉱装置１５０は、フロス泡色計測装置１００の方に特徴があるが、まず、一通り浮選機５０について説明する。

浮選槽１０は、選鉱の対象となる粉砕物を含む液状の鉱石スラリー４０を貯留するためのスラリー貯留手段である。粉砕物は、選鉱または精鉱の対象となる有用金属であるから、鉱石スラリー４０を浮選槽１０内に貯留した状態で浮遊選鉱を行う。よって、図１には示されていないが、浮選槽１０は、有用金属を抽出する抽出口を浮選槽１０の上部に有し、有用金属の対象とならない尾鉱を排出する排出口とを備えてもよい。

撹拌翼２０は、エア供給シャフト３０の下端から供給されたエアにより発生したフロス泡４１を細かくするためのフロス泡微細化手段である。エア供給シャフト３０の下端、すなわち、撹拌翼２０よりも下方で発生したフロス泡４１は、上昇する際、撹拌翼２０の回転により撹拌翼２０と衝突し、これによりフロス泡径が小さくなる。フロス泡径を小さくすると、鉱石スラリー４０中の鉱石粒子との衝突効率を高めることができる。

金属面が表面に出ている粉砕物（鉱石粒子）は、フロス泡４１に付着して鉱石スラリー４０中を浮上し、それ以外の粉砕物はフロス泡４１に付着せず浮選槽１０内の底面に沈降する。

フロス泡４１の径、移動方向および移動速度は、それぞれ、所望の有価成分を含む粉砕物の回収性に影響する。選鉱対象となる粉砕物のサイズとフロス泡４１の浮力とのバランスなどを考慮し、粉砕物が付着し易い適切な径、移動方向および移動速度（のうちの少なくとも一つ）を有するフロス泡４１を発生させることが好ましい。

本願発明者は、フロス泡４１の径、移動方向および移動速度のそれぞれの調整に用いることができる技術として、これまでに、フロス泡径計測技術（特願２０１８－２２３７６２）、フロス泡移動速度計測技術（特願２０１９－０９７８６０）、および、フロス泡移動方向計測技術（特願２０１９－１１０６１７）を提案している。

本願発明者の知見によれば、フロス泡４１の径、移動方向および移動速度の他に、フロス泡４１の色も、フロス泡４１の生成条件により変化する。例えば、試薬の添加量、粉砕物のフロス泡４１への付着状態、等により、フロス泡４１の色は変化する。このため、フロス泡４１の色を計測することは、当該計測結果を用いてフロス泡４１の生成条件を調整すること等を可能にし、有用である。なお、どのような生成条件において、フロス泡４１がどのような色を呈するかという対応関係は、例えば、予備的な試験によって求めることができる。

しかしながら、フロス泡４１の色は、肉眼による観察で定量的に評価することは困難である。本実施形態では、フロス泡色計測装置１００を用いてフロス泡４１の色情報を取得する技術を提案する。

なお、本実施形態によるフロス泡色計測装置１００は、フロス泡径計測装置、フロス泡移動速度計測装置、および、フロス泡移動方向計測装置（のうちの少なくとも一つ）を兼ねるものであってよい。

上述のように、フロス泡色計測装置１００は、光源６０と、エリアスキャンカメラ７０と、接続ケーブル８０と、コンピューター９０とを備える。少なくとも光源６０およびエリアスキャンカメラ７０は、浮選槽１０の上方に配置される。

光源６０は、鉱石スラリー４０の上面を上方から照らすための発光手段または照明手段である。鉱石スラリー４０の上面を上方から照らすことができれば、光源６０には種々の発光手段または照明手段を用いることができる。ただし、本実施形態では、フロス泡４１の色情報を取得するため、色情報の取得がしやすい光源６０を用いることが好ましい。光源６０として、単色光を出射する光源（例えば単色ＬＥＤ）を用いてもよいが、単色光を用いる場合、色相の違いを取得しにくい（取得できないわけではない）。このため、単色ＬＥＤに比べて広い範囲のスペクトル分布を有する光源６０（例えば白色ＬＥＤ）を用いることが好ましい。また、０°以上３６０°以下の任意の範囲の色相情報を取得可能とする光源６０を用いることが、より好ましい。

エリアスキャンカメラ７０は、鉱石スラリー４０の上面を上方から撮像し、フロス泡４１を含む画像を取得するための撮像手段である。本実施形態においては、エリアスキャンカメラ７０を用いた例を挙げているが、鉱石スラリー４０の一部領域または全体領域を撮像できれば、種々の撮像手段を用いることができる。ただし、本実施形態では、フロス泡４１の色情報を取得するため、エリアスキャンカメラ７０としては、カラー撮像が可能であるものを用いることが好ましい。なお、本実施形態においては、エリアスキャンカメラ７０は、光源６０が光を照射した領域を撮像することができれば十分であり、必ずしも浮選槽１０の全面を撮像できる必要はない。

エリアスキャンカメラ７０は、所定の撮像時間差で連像的にフロス泡４１の撮像が可能に構成されている。すなわち、所定の撮像間隔で連続撮影が可能に構成されている。これにより、所定の撮像時間差で複数枚の画像を撮像することができ、所定の撮像時間差におけるフロス泡４１の状態変化を画像として記録することができる。

エリアスキャンカメラ７０はネットワーク経由でコンピューター９０に接続され、エリアスキャンカメラ７０から得た画像はコンピューター９０に取り込まれる。なお、エリアスキャンカメラ７０からの画像は、接続ケーブル８０を介して有線通信で送信されてもよいし、無線通信で送信されてもよい。

コンピューター９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備え、プログラムを読み込んで動作する構造を有する。コンピューター９０は、演算処理部９２を備え、エリアスキャンカメラ７０から取得した画像に基づいて、フロス泡４１の色情報を算出し、好ましくはさらに、フロス泡４１の径、移動方向および移動速度（のうちの少なくとも一つ）を算出する演算処理を行う演算処理手段として機能する。また、コンピューター９０は、画像処理部９１を備え、エリアスキャンカメラ７０から取得した画像を画像処理する機能および構造を備えている。

図１においては、光源６０およびエリアスキャンカメラ７０の位置は模式的に示されているが、用途に応じて固定手段を設け、適切な位置に固定することができる。

また、浮選機５０においては、浮選槽１０、撹拌翼２０、エア供給シャフト３０以外の構成要素が示されていないが、浮遊選鉱装置１５０を構成するのに必要な種々の構成要素を備えてよいことは言うまでもない。

以下、フロス泡色計測装置１００が、フロス泡径計測装置、フロス泡移動速度計測装置、および、フロス泡移動方向計測装置を兼ねる態様について例示し、フロス泡４１の径の算出、フロス泡４１の移動方向および移動速度の算出、ならびに、フロス泡４１の色情報の算出について説明する。

まず、フロス泡４１の径の算出について説明する。鉱石スラリー４０の上面に上方から光を照射することにより、鉱石スラリー４０中に存在するフロス泡４１の頂上付近が、フロス泡４１の周辺部に比較して白く光り、頂上部の方が周辺部よりも高い輝度で光る。すなわち、フロス泡４１に対して光源６０から光を照射してエリアスキャンカメラ７０で得られた画像はフロス泡頂上付近がフロス泡の裾野に比べて白く光る。

図２は、フロス泡４１の頂上が周辺部に比較して白く光る理由を説明するための図である。図２に示されるように、光源６０から照射された光がフロス泡４１に当たり反射したときに、フロス泡４１の頂上付近はエリアスキャンカメラ７０が配置された上方に反射するのに対してフロス泡４１の裾野に当たった光は斜め上方や横方向に反射するためである。

図３は、そのようなフロス泡４１を上方からエリアスキャンカメラ７０で撮像した画像の一例を示した図である。図３に示されるように、フロス泡４１の中心部分に白く光る部分（反射光領域）４２が存在する画像となる。

白く光る部分の大きさはフロス泡４１の大きさとフロス泡の曲率で決まるため、フロス泡４１の曲率は鉱石スラリー４０の組成によって多少違いがあるとも考えられる。しかしながら、図２にも示したように、フロス泡４１の輝度の位置による差は、フロス泡４１が略球形に近い形状であることに起因しているものであるから、鉱石スラリー４０の組成による相違は微差に過ぎず、概ね一定であると仮定できる。そうすると、フロス泡４１の大きさは、白く光る部分の大きさと相関があると言える。白く光る部分４２の大きさが決まる要因としては、上述のフロス泡４１の大きさと泡の曲率以外に光源６０の発光面の大きさ、浮選槽１０の上面から光源６０までの距離、浮選槽１０の上面からエリアスキャンカメラ７０までの距離があるが、いずれも条件を変えなければ要因から除外できる。

図４は、フロス泡の反射光サイズとフロス泡の実際のサイズとの相関関係を示した図である。図４は、予め実験によりフロス泡４１に光を照射したときの反射光のサイズと、実測したフロス泡４１のサイズとの相関関係を関係式として求めておき、これをフロス泡４１のサイズ測定に用いる。つまり、図４において、横軸がフロス泡４１の反射光サイズを示しており、縦軸がフロス泡４１のサイズを示している。これらの測定値をプロットしてゆくと、白く光る部分の大きさと泡の大きさをプロットしたグラフである程度の相関性が確認できる。そして、この関係から回帰式が近似できる。

図４において、プロット点の相間関係を示した曲線が近似回帰式である。図４に示される近似回帰式は、直線ではなく、多項式となっていることが分かる。かかる近似回帰式は、一度作成してしまえば、鉱石スラリー４０の組成によらず、概ね一般化して適用可能である。

次に、フロス泡４１の移動方向および移動速度の算出について説明する。図５はある時点（ｔ＝ｎ、ｔは時刻、ｎは自然数）のフロス泡画像のイメージであり、図６は連続的に撮像する図５の次の時点（ｔ＝ｎ＋１）のフロス泡画像のイメージである。また、図７は図５と図６とを重ね合せたフロス泡の画像である。

例えば、撮像周期をＴとしたときに、ｔ＝Ｔ、２Ｔ、３Ｔ・・・ｎＴ、（ｎ＋１）Ｔ・・・の各時点で、エリアスキャンカメラ７０は撮像領域を連続的（時間の流れでは断続的）に撮像し、各撮像周期における画像を取得する。

図５は、ｔ＝ｎＴにおける撮像（取得）画像であり、図５において、６個の各フロス泡４１１ａ～４１６ａは、撮像画像内で各位置に存在する。

図６はｔ＝（ｎ＋１）Ｔにおける撮像（取得）画像である。図６において、６個の各フロス泡４１１ｂ～４１６ｂは、撮像画像内で各位置に存在する。図５および図６を単独で見比べても、その相違はあまり明確ではない。

図７は、図５と図６とを重ね合せた画像であり、図５におけるフロス泡４１１ａ～４１６ａと図６におけるフロス泡４１１ｂ～４１６ｂとの間の位置のズレが把握できる。

この、図５と図６との間の位置ズレの方向が、時間差Ｔにおけるフロス泡４１１～４１６の移動方向である。ここで、移動方向は、時間差Ｔで移動したフロス泡の位置の始点と終点を結んだベクトルで表すことができる。ベクトルの向きはフロス泡４１１～４１６の始点から終点に向かう方向であり、フロス泡４１１～４１６の移動方向を示す。すなわち、始点がフロス泡４１１ａ～４１６ａの位置であり、終点がフロス泡４１１ｂ～４１６ｂの位置である。そして、ベクトルの大きさが移動距離を表す。かかるベクトルを、移動ベクトルと呼ぶこととする。

ここで、演算処理部９２は、時刻ｔ＝ｎＴにおけるフロス泡４１１ａ～４１６ａと時刻ｔ＝（ｎ＋１）Ｔとが重なった場合に、同じフロス泡４１１～４１６が移動したとみなす。このように、画像間のフロス泡の重なり具合で同じフロス泡の移動とみなすので、撮像レートは十分に早いレートで撮像することが望ましい。具体的には、撮像時間差Ｔは、フロス泡４１１～４１６の移動距離がフロス泡４１１～４１６の直径以内に収まる時間差であることが好ましい。

なお、光源６０から照射される光は、撮像領域をカバーする指向角の狭いできるだけ均一な面発光であることが望ましい。これは、指向角が狭い方が白く光る部分のコントラストが出やすい為である。

なお、フロス泡４１１～４１６同士の重なりは、フロス泡４１１～４１６の径を求めて演算処理してもよいし、白く光った部分同士で比較してもよい。いずれの場合であっても、白い光の中心付近同士の比較になる場合が多く、演算処理に差が出る訳ではない。

また、必ずしも白く光った部分の中心同士の比較でなくてもよく、フロス泡４１１～４１６のエッジ同士の比較であってもよい。フロス泡４１１～４１６は、中心もエッジも平行移動しているので、フロス泡４１１～４１６のエッジの同一の位置同士の始点と終点との移動ベクトルを取得すれば、移動方向を取得することができる。すなわち、移動前と移動後のフロス泡４１１～４１６内における位置が同じであれば、フロス泡４１１～４１６の任意の点を測定点とすることができる。

このように、撮像周期Ｔにおいて取得した２枚の画像から、各フロス泡４１１～４１６の時間差Ｔにおける２次元平面（鉱石スラリー４０の上面）における移動方向を把握することができる。

なお、フロス泡４１の撮像は、鉱石スラリー４０内のフロス泡４１、４１１～４１６については困難であり、実質的には、鉱石スラリー４０の上面におけるフロス泡４１、４１１～４１６の面内における移動を撮像することになる。

ここで、フロス泡４１１～４１６の挙動においては、浮選槽１０の中心から外側に向かってフロス泡が移動しオーバーフローするのが効率的な移動方向である。浮選槽１０の中心から外側に向かってフロス泡４１１～４１６が移動しているかどうかを数値化するためには、画像内の移動方向を求めた上で、円形の浮選槽の形状に合わせた移動方向に換算する必要がある。

図８は、フロス泡の移動方向を円形の浮選槽の形状に適合させた移動方向に換算する方法を説明するための図である。

図８に示されるように、フロス泡４１７、４１８の移動の始点と終点を直線Ａで結び、フロス泡４１７、４１８の移動ベクトルＰ、Ｑを取得する。そして、移動ベクトルＰ、Ｑを示す直線Ａの中点と浮選機の中心Ｃとを直線Ｂで結ぶ。そして、直線Ａと直線Ｂ間の開き角度を浮選機におけるフロス泡移動方向とする。このようにすれば、移動ベクトルＰ、Ｑの方向を浮選槽１０の中心Ｃとの関係を把握することができる。

ここで、フロス泡４１７の移動ベクトルＰにおいて、中点と浮選槽の中心Ｃとの角度は９０度に近い。そして、浮選槽１０の中心から外側に向かう方向ではなく、浮選槽１０の周方向に沿った移動であり、フロス泡の挙動としては、あまり好ましくない移動方向である。

一方、フロス泡４１８の移動ベクトルＱは、中心から外側に向かう移動方向であり、好ましいフロス泡の挙動を示している。この場合、フロス泡４１８の移動ベクトルＱと浮選槽１０の中心Ｃとを結ぶ直線Ｂとの角度は、１８０度に近似した角度である。よって、移動ベクトルと浮選槽１０の中心Ｃとの好ましい開き角は、１８０度に近い角度であると言える。

一方、移動ベクトルＰに示されるように、移動ベクトルＰの中点と浮選槽１０の中心Ｃとを結んだ直線の開き角が９０度に近ければ、フロス泡の挙動は好ましくない挙動であると言える。

フロス泡の移動速度は、所定の時間間隔Ｔでフロス泡を連続撮像して取得した移動ベクトルの大きさが移動距離を表すので、移動距離を時間Ｔで除すれば、容易に算出することができる。

つまり、フロス泡４１１～４１６の移動速度は、単純に二次元平面内のフロス泡の中心の移動距離を撮像時間差（撮像周期）Ｔで除することにより算出される。

例えば、フロス泡４１１の時刻ｔ＝ｎＴと時刻ｔ＝（ｎ＋１）Ｔとの間における移動距離（移動ベクトルの大きさ）をｄとすれば、ｄ／Ｔで移動速度が求められる。これは、各フロス泡４１２～４１６において同様であり、各フロス泡４１１～４１６について適用すれば、各フロス泡４１１～４１６について移動速度を算出することができる。

なお、浮選機５０は円柱状で上部中心に供給エアを裁断して細かい泡を出すための撹拌翼２０の駆動部が配置されることが一般的である為、浮選機５０の上部から全面を撮像することは物理的に困難である。ただし、フロス泡４１、４１１～４１８の状態は場所による依存性はないため、一部分を撮像することで代表とすることができる。そのため浮選機５０の上面の一部を撮像できる視野で十分であり、浮選機５０の上面からのカメラの高さやレンズの高さは、それに応じて決めれば良い。例えば、図８においては、浮選槽１０の半分よりもやや少ない領域が画像エリアとなっている例が示されている。上で説明したように、フロス泡の方向を測定するには何ら問題の無い視野である。

また、画像処理部９１においては、画像の雑音を除去し、コントラストを高めて演算処理を容易にするような種々の画像処理を行う。例えば、所定の閾値を定めて取得した画像から二値化画像を取得すれば、フロス泡４１、４１１～４１８のサイズを求めやすくなる。このような処理を画像処理部９１において行う。なお、画像処理部９１は、コンピューター９０の内部に設けられてもよいし、コンピューター９０の外部に別体として設けられてもよい。

次に、フロス泡４１の色情報の算出について説明する。光源６０は、浮選槽１０に収容された鉱石スラリー４０の上面に光を照射する。エリアスキャンカメラ７０は、鉱石スラリー４０の上面の少なくとも一部を（図５、図６に例示されるような、複数のフロス泡４１が含まれる領域を）、カラー撮像する。演算処理部９２は、エリアスキャンカメラ７０によりカラー撮像された画像に基づき、フロス泡４１の色情報を取得する。演算処理部９２は、具体的には例えば、以下のような処理を行う。

演算処理部９２は、フロス泡４１の色情報として、ＨＳＶモデルにおける色相情報（Ｈ）、彩度情報（Ｓ）および明度情報（Ｖ）の少なくともいずれかを取得し、特に好ましくは、色相情報を取得する。

フロス泡４１の色情報は、例えば、複数枚の画像について時間的に平均化された色情報として取得されてもよく、また例えば、画像の面内で空間的に平均化された色情報として取得されてもよい。このような、画像の時間的、空間的な平均化は、どちらか一方が行われてもよいし、両方が行われてもよい。

フロス泡４１の撮像は、数分間隔（例えば５分間隔）で数秒間（例えば５秒間）行われ、この撮像が行われる数秒間の期間（これを以下、１回の撮像期間ともいう）に複数枚（例えば８０枚）の画像が取得される。５秒間に８０枚の撮像を行う場合、約６０ｍｓ間隔で撮像が行われる。なお、この撮像間隔（撮像時間差Ｔ）は、上述のように、フロス泡４１１～４１６の移動距離がフロス泡４１１～４１６の直径以内に収まる時間差であることが好ましい。

１回の撮像期間に含まれるある時刻（例えば、当該撮像期間の開始時刻）を、代表的に、当該撮像期間を表す時刻と捉えてもよい。そして、当該撮像期間に撮像された複数枚の画像について時間的に平均化された画像を、当該時刻に取得された画像と捉えてもよい。また、当該撮像期間に撮像された複数枚の画像について時間的に平均化された画像から取得される色情報を、当該時刻に取得された色情報と捉えてもよい。

複数枚の画像について時間的に平均化された色情報を取得することで、（１回の撮像期間内での）画像間の時間的な色のばらつき（色相、彩度および明度のそれぞれのばらつき）の影響を低減させて、フロス泡４１の色の安定した評価を行うことができる。

画像の面内で空間的に平均化された色情報（つまり、当該画像内に含まれる複数のフロス泡４１について平均化された色情報）を、当該画像の色情報（つまり、当該画像に含まれるフロス泡４１の色情報）と捉えてもよい。

画像の面内で空間的に平均化された色情報を取得することで、画像内の空間的な（位置ごとの）色のばらつき（色相、彩度および明度のそれぞれのばらつき）の影響を低減させて、フロス泡４１の色の安定した評価を行うことができる。なお、上述のように、フロス泡４１の頂部（白く光る部分４２）は特に明るいため、必要に応じ、フロス泡４１の頂部の領域と、それ以外の領域とに区分して、色情報を取得してもよい。

演算処理部９２は、各時刻に撮像された画像に基づき、各時刻における色情報を取得する。各時刻における色情報は、コンピューター９０に記憶される。演算処理部９２は、また、ある時刻における色情報と、他の時刻における色情報との差を取得する処理を行ってもよい。これにより、色情報の時間変化を検出することが可能となる。

色情報の時間変化を検出することで、例えば、操業条件が一定であるのに許容範囲を超えて色情報が変化した場合に、コンピューター９０によりフロス泡４１の生成条件を調整させたり、警告を発生させたりできる。また例えば、操業条件を変化させたのに予期される色情報の変化が生じない場合に、コンピューター９０によりフロス泡４１の生成条件を再調整させたり、警告を発生させたりできる。

色情報の時間変化の検出を行わない場合であっても、例えば、測定された色情報が、予期される色情報から許容範囲を超えて乖離している場合に、コンピューター９０によりフロス泡４１の生成条件を調整させたり、警告を発生させたりできる。

フロス泡４１の生成条件の調整としては、例えば、スラリーに吹き込む空気の量の調整、試薬の調整、浮選機のインペラ（回転翼）の回転数の調整、等が行われる。

図９は、フロス泡の色相、彩度および明度の時間変化の一例を示すグラフである。約１日間（約２４時間）の測定期間における色相、彩度および明度の時間変化を示す。測定期間の途中の時刻に、試薬量を２倍にすることで、操業条件を変化させている。

測定期間のうち、試薬量を変化させた時刻以前の期間を前半期間と称し、試薬量を変化させた時刻以後の期間を後半期間と称する。試薬量を変化させた時刻を挟んで、色相、彩度および明度のそれぞれに、変化が生じている。前半期間中および後半期間中は、それぞれ、操業条件が一定であり、色相、彩度および明度も概ね一定となっている。

色相および明度は、前半期間に対し後半期間で減少し、彩度は、前半期間に対し後半期間で増加している。本例において、前半期間の色相は、９５°程度（例えば、７月１０日の９時における色相が９５°）であり、後半期間の色相は、９２°程度（例えば、７月１１日の０時における色相が９２°）である。このように、ＨＳＶモデルにおける色相、彩度および明度のうちの少なくとも一つを、フロス泡の状態の評価の指標として用いることができるという知見が得られた。

他の例として、約１か月間における色相の時間変化についても調べたところ、フロス泡の状態の違いを、色相の顕著な差として評価することができた。具体的には、２月１３日の２２時における色相が５０°であったのに対し、３月１３日の１７時３０分における色相が７０°となっており、２０°の色相の差が生じていた。このように、フロス泡画像の見た目の違いを、特に色相を用いて、定量的に把握できることが見出された。

以上説明したように、本実施形態に係るフロス泡色計測装置１００を用いることで、フロス泡の色情報を取得することができる。フロス泡の色情報は、インラインで計測し、リアルタイムに数値化して、取得することができる。取得された色情報を用いることにより、フロス泡の状態を評価することができ、また、当該色情報に基づいて、フロス泡の生成条件の調整等を行うことができる。なお、フロス泡の色情報と、フロス泡の径、移動方向および移動速度のうちの少なくとも一つと、を適宜組み合わせて、フロス泡の生成条件の調整等を行ってもよい。

また、本実施形態に係る浮遊選鉱装置１５０は、フロス泡色計測装置１００を種々の浮選機５０に組み込むことにより、フロス泡の調整を容易かつ高精度に行うことができる浮遊選鉱装置１５０として構成することができる。

次に、本発明の実施形態に係るフロス泡移動色計測方法および浮遊選鉱方法の処理フローについて説明する。

図１０は、本発明の実施形態に係るフロス泡色計測方法および浮遊選鉱方法の処理フローの一例を示したフロー図である。なお、今まで説明した構成要素については、同一の参照符号を付してその説明を省略する。

ステップＳ１００では、光源６０が浮選槽１０に貯留された鉱石スラリー４０の上面に光を照射する。

ステップＳ１１０では、エリアスキャンカメラ７０が、鉱石スラリー４０の上面をカラー撮像し、鉱石スラリー４０の上面の第１の画像を取得する。取得された第１の画像には、複数のフロス泡４１が含まれている。取得された画像データは、有線または無線通信でコンピューター９０に送信される。

ステップＳ１２０では、コンピューター９０の演算処理部９２が演算処理を行うことで、第１の画像に基づき、フロス泡４１の色情報を取得する。当該色情報として、ＨＳＶモデルにおける色相情報、彩度情報および明度情報のうちの少なくとも一つが取得され、特に好ましくは、色相情報が取得される。

ステップＳ１３０では、エリアスキャンカメラ７０が、第１の画像が撮像された時刻とは異なる時刻に、鉱石スラリー４０の上面をカラー撮像し、鉱石スラリー４０の上面の第２の画像を取得する。取得された第２の画像には、複数のフロス泡４１が含まれている。取得された画像データは、有線または無線通信でコンピューター９０に送信される。

なお、照射光の変動に起因する色情報の誤差を抑制するために、第１の画像を撮像する際と、第２の画像を撮像する際とで、同一の光源６０から出射された光によって鉱石スラリー４０の上面を照射することが好ましい。

ステップＳ１４０では、コンピューター９０の演算処理部９２が演算処理を行うことで、第２の画像に基づき、フロス泡４１の色情報を取得する。具体的には、当該色情報として、ＨＳＶモデルにおける色相情報、彩度情報および明度情報のうちの少なくとも一つが取得され、特に好ましくは、色相情報が取得される。

また、ステップＳ１４０では、演算処理部９２が、第１の画像に基づき取得された色情報と、第２の画像に基づき取得された色情報と、の差を取得してもよい。具体的には、当該差として、色相情報の差、彩度情報の差、および、明度情報の差のうちの少なくとも一つが取得され、特に好ましくは、色相情報の差が取得される。なお、色情報同士の差も、色情報と捉えることができる。

ステップＳ１５０に示されるように、取得されたフロス泡の色情報に基づいて、例えば、第１の画像に基づき取得された色情報、および、第２の画像に基づき取得された色情報のそれぞれに（少なくとも一方に）基づいて、また例えば、第１の画像に基づき取得された色情報と第２の画像に基づき取得された色情報との差に基づいて、フロス泡の生成条件の調整処理を行うようにしてもよい。

当該調整処理として、例えば、スラリーに吹き込む空気の量の調整、試薬の調整、浮選機のインペラ（回転翼）の回転数の調整、等の種々の調整が行われてよい。このような調整は、人間がフロス泡の計測結果を見て調整してもよく、コンピューター９０が自動制御で調整してもよい。人間が調整を行う場合には、コンピューター９０は、計測結果をディスプレイ等に出力する。また、コンピューター９０が自動調整を行う場合には、計測結果に基づいてコンピューター９０がエア供給シャフト３０の出力や、撹拌翼２０の駆動速度等を調整する。その際、測定結果を併せて出力してもよいことは言うまでもない。かかる観点から、ステップＳ１５０は必須ではなく、必要に応じて実行すればよい。

なお、ステップＳ１５０では、上述のような調整処理に限らず、計測されたフロス泡の色情報に基づいて行われる各種の処理が行われてもよい。例えば、取得された色情報が許容範囲を超えている場合に、コンピューター９０が警告を発生させる処理が行われてもよい。

なお、画像取得を行うステップＳ１１０およびＳ１３０のそれぞれを、撮像工程と捉えてもよいし、ステップＳ１１０およびＳ１３０をまとめて、撮像工程と捉えてもよい。また、演算処理を行うステップＳ１２０およびＳ１４０のそれぞれを、色情報を取得する取得工程と捉えてもよいし、ステップＳ１２０およびＳ１４０をまとめて、色情報を取得する取得工程と捉えてもよい。

なお、第１の画像に基づく色情報の取得を、第２の画像に基づく色情報の取得の前に行う態様を例示したが、第１の画像および第２の画像を取得した後に、第１の画像に基づく色情報および第２の画像に基づく色情報の両方を取得するようにしてもよい。

なお、画像の取得および取得された画像に基づく色情報の取得を行う処理を、２回行う場合を例示したが、このような処理は、必要に応じ、１回行われてもよく、３回以上行われてもよい。

このように、本実施形態に係るフロス泡色計測方法および浮遊選鉱方法によれば、浮遊選鉱においてフロス泡の色情報を利用することが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。

＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。

（付記１）
浮選槽に収容されたスラリーの上面に光を照射する光源と、
前記スラリーの上面の少なくとも一部をカラー撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像に基づき、フロス泡の色情報としてＨＳＶモデルにおける色相情報、彩度情報および明度情報のうちの少なくとも一つを取得する演算手段と、
を有するフロス泡色計測装置。

（付記２）
前記演算手段は、フロス泡の色情報としてＨＳＶモデルにおける色相情報を取得する、付記１に記載のフロス泡色計測装置。

（付記３）
前記演算手段は、複数枚の前記画像について時間的に平均化された色情報を取得する処理、および、前記画像の面内で空間的に平均化された色情報を取得する処理、の少なくとも一方を行う、付記１または２に記載のフロス泡色計測装置。

（付記４）
前記演算手段は、
前記撮像手段で撮像された第１の画像に基づき、フロス泡の第１の色情報を取得し、
前記撮像手段で撮像された第２の画像に基づき、フロス泡の第２の色情報を取得し、
前記第１の色情報と前記第２の色情報との差を取得する、付記１～３のいずれか１つに記載のフロス泡色計測装置。

（付記５）
浮選槽と、
前記浮選槽内に設けられた撹拌翼と、
前記浮選槽内に設けられたエア供給手段と、
前記浮選槽に設けられた付記１～４のいずれか１つに記載のフロス泡色計測装置と、を有する浮遊選鉱装置。

（付記６）
浮選槽に収容されたスラリーの上面に光を照射する工程と、
前記スラリーの上面の少なくとも一部をカラー撮像する撮像工程と、
前記撮像工程により撮像された画像に基づき、フロス泡の色情報としてＨＳＶモデルにおける色相情報、彩度情報および明度情報のうちの少なくとも一つを取得する取得工程と、
を有するフロス泡色計測方法。

（付記７）
前記取得工程では、フロス泡の色情報としてＨＳＶモデルにおける色相情報を取得する、付記６に記載のフロス泡色計測方法。

（付記８）
前記取得工程では、複数枚の前記画像について時間的に平均化された色情報を取得する処理、および、前記画像の面内で空間的に平均化された色情報を取得する処理、の少なくとも一方を行う、付記６または７に記載のフロス泡色計測方法。

（付記９）
前記撮像工程では、
前記スラリーの上面の少なくとも一部を、相異なる時刻にカラー撮像して第１の画像と第２の画像とを取得し、
前記取得工程では、
前記第１の画像に基づき、フロス泡の第１の色情報を取得し、
前記第２の画像に基づき、フロス泡の第２の色情報を取得し、
前記第１の色情報と前記第２の色情報との差を取得する、付記６～８のいずれか１つに記載のフロス泡色計測方法。

（付記１０）
付記６～９のいずれか１つに記載のフロス泡色計測方法と、
前記取得工程で取得されたフロス泡の色情報に基づいて、フロス泡の生成条件を調整する工程と、を有する浮遊選鉱方法。

１０…浮選槽、２０…撹拌翼、３０…エア供給シャフト、４０…鉱石スラリー、４１…フロス泡、４１１～４１８…フロス泡、４１１ａ～４１６ａ…フロス泡、４１１ｂ～４１６ｂ…フロス泡、４２ 白く光る部分（反射光領域）、５０…浮選機、６０…光源、７０…エリアスキャンカメラ、８０…接続ケーブル、９０…コンピューター、９１…画像処理部、９２…演算処理部、１００…フロス泡色計測装置、１５０…浮遊選鉱装置

Claims (12)

1. 浮選槽に収容されたスラリーの上面に光を照射する光源と、
   前記スラリーの上面の少なくとも一部をカラー撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像された画像に基づき、フロス泡の色情報としてＨＳＶモデルにおける色相情報、彩度情報および明度情報のうちの少なくとも一つを取得する演算手段と、
   を有するフロス泡色計測装置であって、
   前記演算手段は、さらに、
   前記撮像手段により撮像された画像に含まれる、前記スラリー中に存在するフロス泡の、前記光の照射によりフロス泡の頂上付近から上方に反射した反射光の領域である白く光る部分、の大きさを計測し、
   予め実測して求めたフロス泡の白く光る部分の大きさとフロス泡の大きさとの相関関係を示す近似回帰式を用いて、計測された白く光る部分の大きさからフロス泡径を算出する、
   フロス泡色計測装置。
2. 前記撮像手段は、所定の撮像時間差を設けて連続静止画を撮像可能であり、
   前記演算手段は、さらに、
   前記撮像手段が撮像した連続静止画の各画像において検出したフロス泡の重なり度合いから移動したフロス泡を特定し、フロス泡の移動距離と連続静止画の撮像時間差とからフロス泡の移動速度を算出する、
   請求項１に記載のフロス泡色計測装置。
3. 前記演算手段は、フロス泡の色情報としてＨＳＶモデルにおける色相情報を取得する、請求項１または２に記載のフロス泡色計測装置。
4. 前記演算手段は、複数枚の前記画像について時間的に平均化された色情報を取得する処理、および、前記画像の面内で空間的に平均化された色情報を取得する処理、の少なくとも一方を行う、請求項１～３のいずれか１項に記載のフロス泡色計測装置。
5. 前記演算手段は、
   前記撮像手段で撮像された第１の画像に基づき、フロス泡の第１の色情報を取得し、
   前記撮像手段で撮像された第２の画像に基づき、フロス泡の第２の色情報を取得し、
   前記第１の色情報と前記第２の色情報との差を取得する、請求項１～４のいずれか１項に記載のフロス泡色計測装置。
6. 浮選槽と、
   前記浮選槽内に設けられた撹拌翼と、
   前記浮選槽内に設けられたエア供給手段と、
   前記浮選槽に設けられた請求項１～５のいずれか１項に記載のフロス泡色計測装置と、を有する浮遊選鉱装置。
7. 浮選槽に収容されたスラリーの上面に光を照射する工程と、
   前記スラリーの上面の少なくとも一部をカラー撮像する撮像工程と、
   前記撮像工程により撮像された画像に基づき、フロス泡の色情報としてＨＳＶモデルにおける色相情報、彩度情報および明度情報のうちの少なくとも一つを取得する取得工程と、
   を有するフロス泡色計測方法であって、
   さらに、
   前記撮像工程により撮像された画像に含まれる、前記スラリー中に存在するフロス泡の、前記光の照射によりフロス泡の頂上付近から上方に反射した反射光の領域である白く光る部分、の大きさを計測し、
   予め実測して求めたフロス泡の白く光る部分の大きさとフロス泡の大きさとの相関関係を示す近似回帰式を用いて、計測された白く光る部分の大きさからフロス泡径を算出する工程、
   を有するフロス泡色計測方法。
8. 前記撮像工程では、所定の撮像時間差を設けて連続静止画を撮像し、
   さらに、
   前記連続静止画の各画像において検出したフロス泡の重なり度合いから移動したフロス泡を特定し、フロス泡の移動距離と連続静止画の撮像時間差とからフロス泡の移動速度を算出する工程、
   を有する、請求項７に記載のフロス泡色計測方法。
9. 前記取得工程では、フロス泡の色情報としてＨＳＶモデルにおける色相情報を取得する、請求項７または８に記載のフロス泡色計測方法。
10. 前記取得工程では、複数枚の前記画像について時間的に平均化された色情報を取得する処理、および、前記画像の面内で空間的に平均化された色情報を取得する処理、の少なくとも一方を行う、請求項７～９のいずれか１項に記載のフロス泡色計測方法。
11. 前記撮像工程では、
    前記スラリーの上面の少なくとも一部を、相異なる時刻にカラー撮像して第１の画像と第２の画像とを取得し、
    前記取得工程では、
    前記第１の画像に基づき、フロス泡の第１の色情報を取得し、
    前記第２の画像に基づき、フロス泡の第２の色情報を取得し、
    前記第１の色情報と前記第２の色情報との差を取得する、請求項７～１０のいずれか１項に記載のフロス泡色計測方法。
12. 請求項７～１１のいずれか１項に記載のフロス泡色計測方法と、
    前記取得工程で取得されたフロス泡の色情報に基づいて、フロス泡の生成条件を調整する工程と、を有する浮遊選鉱方法。