KR101903196B1 - 색채 선별기 - Google Patents

Abstract

1 차 선별부와 2 차 선별부에 관하여, 선별 알고리즘 및 그 결과인 이젝터 노즐의 작동을 상이하게 하여, 양호 입자의 혼입에 의한 수율 저하를 억제할 수 있는 색채 선별기를 제공한다.
입상물의 화상을 이치화하는 이치화 수단과, 입상물의 결함 부분을 추출하는 결함 검출 수단과, 입상물의 외형 부분의 화상에 대해 수축 처리를 실시하는 수축 수단과, 입상물의 결함 부분의 화상에 대해 팽창 처리를 실시하는 팽창 수단과, 외형 부분의 수축 화상과 결함 부분의 팽창 화상을 합성하는 합성 수단과, 그 합성 수단에 의해 얻어진 화상에 기초하여, 1 차 선별부용 이젝터 수단과 2 차 선별부용 이젝터 수단의 분풍 동작을 상이하게 한다.

Description

색채 선별기 {COLOR SORTING MACHINE}

본 발명은, 입상물의 양호, 불량을 색채에 의해 선별하는 장치에 관한 것이다.

원료가 되는 피선별물 (입상물) 에 광을 투사하고, 이 피선별물로부터의 광량과 기준이 되는 백그라운드의 광량의 차이를 광 센서 등으로 검지하고, 이 광 센서의 검출 신호에 기초하여 소정의 색채 (광량) 를 갖지 않는 입상물을 분풍 (噴風) 노즐 등의 이젝터에 의해 선별·제거하는 색채 선별기는 주지되어 있다. 그리고, 선별된 소정의 색채를 갖지 않는 입상물 중에는, 정상적인 입상물 (양호 입자) 이 어느 정도 혼입되어 있다. 이 때문에, 통상적으로, 불량 입자 배출구로부터 배출되는 입상물로부터 양호 입자를 재선별하는 2 차 선별부를 형성하여 선별률의 향상을 도모하고 있다. 선별률이란, 원료로서의 입상물에 혼재되어 있는 불량 입자의 총 중량에 대한 불량 입자 구측으로 분리된 입상물에 혼재되어 있는 불량 입자의 총 중량의 비율을 가리킨다.

일본 특허공보 제3044701호에는, 본원의 도 6 으로 간략하게 나타내는 바와 같이, 벨트 컨베이어의 반송면 (101) 을 칸막이벽 (102) 에 의해 구획하여 2 차 선별용 반송면 (103) 을 형성함과 함께, 2 차 선별용 진동 공급 홈통 (피더…도시 생략), 검출부 (104) 및 이젝터 (105) 를 형성하고, 또한 제어부에 1 차 선별용과 2 차 선별용으로 각각 플러스의 기준 전압 (임계값) 을 갖는 비교기를 형성함과 함께, 각 비교기로부터의 신호를 출력 또는 정지시키기 위한 스위치를 각각 형성한 것을 특징으로 하는 입상물 색채 선별기가 개시되어 있다.

이로써, 벨트 컨베이어 상의 칸막이벽 (102) 에 의해 형성된 2 차 선별용 반송면 (103) 에 1 차 선별로 제거된 불량 입자 배출구측으로 분리된 입상물을 공급함으로써, 1 차 선별과 2 차 선별을 평행하여 실시하고, 그 때, 1 차 선별에 의해 제거된 불량 입자 배출구측으로 분리된 입상물에 정상 입자 (양호 입자) 가 적을 때에는, 2 차 선별에 있어서는 스위치에 의해 1 차 선별과는 반대의 기준 전압을 전환·설정하고, 불량 입자의 수에 비해 수가 적은 양호 입자 쪽을 이젝터에 의해 제거하고 있다 (역선별).

상기 개시된 색채 선별기는, 1 차 선별과 2 차 선별에 관하여, 불량 입자의 혼입 비율에 따라 플러스의 기준 전압 또는 마이너스의 기준 전압을 설정할 수 있거나, 1 차 선별과 2 차 선별에서 선별 감도를 바꾸거나, 혹은 2 차 선별에 상기 「역선별」을 설정할 수 있는 것이다.

그러나, 1 차 선별부와 2 차 선별부에서 선별 감도를 바꾸는 것이나, 2 차 선별부에 「역선별」을 설정하는 것은 수율 저하를 해결하는 근본적인 수단이라고는 할 수 없다. 즉, 상기 색채 선별기는, 1 차 선별부에 있어서는 양호 입자측으로 분리된 입상물에 불량 입자의 혼입이 적은, 바꾸어 말하면 양호 입자측으로 분리된 입상물의 품질을 중요시하여 불량 입자의 제거를 확실하게 실시하기 때문에, 불량 입자의 제거에 수반하여 양호 입자도 함께 선별·제거되는 경우가 많다. 마찬가지로, 2 차 선별부에 있어서도, 불량 입자의 제거에 수반하여 양호 입자도 함께 선별·제거되는 경우가 많아지고, 불량 입자 중에 양호 입자가 혼입되는 비율이 많아져 수율의 저하 경향이 생긴다. 이 원인에 대해 도 7A, 도 7B 및 도 8 을 참조하여 설명한다.

도 7A, 도 7B 및 도 8 은, 다채널 방식의 색채 선별기에 있어서의 이젝터 노즐 (105) 을 나타내는 것이다. 인접하는 2 열의 분풍 노즐구 (105a, 105b) 사이의 간격은 약 1.0 ㎜ 로 좁게 형성되어 있다. 종래의 색채 선별기는, 도 7A 및 도 7B 에 나타내는 바와 같이, 불량 입자가 양호 입자에 접근하여 분풍 노즐구 (105a) 의 근처를 통과하면, 불량 입자의 제거 미스를 방지하기 위해 분풍 노즐구 (105a) 와 함께 양호 입자에 접근한 분풍 노즐구 (105b) 를 2 열 동시에 작동시키켜 분풍·제거하도록 설정하고 있다. 이 때문에, 수율의 저하 경향이 생긴다. 또, 도 8 과 같이, 불량 입자가 2 열의 분풍 노즐구 (105a, 105b) 사이에 걸쳐서 통과한 경우, 1 열의 분풍 노즐구 (105b) 만의 작동에 있어서는, 불량 입자의 중심 위치 (무게 중심 위치) 에 대해 분풍할 수 없기 때문에, 불량 입자의 제거 (배제) 미스가 발생한다. 그래서, 분풍 노즐구 (105b) 와 함께 분풍 노즐구 (105a) 를 2 열 동시에 작동시켜, 불량 입자의 중심 위치 (무게 중심 위치) 에 대해 분풍하여 제거 미스를 방지하도록 설정되어 있다. 그러나, 분풍 노즐구 (105a) 측에 양호 입자가 통과하면, 혼입에 의해 양호 입자까지가 제거되고, 수율의 저하 경향이 생기는 원인이 된다.

일본 특허공보 제3044701호

본 발명은 상기 문제점을 감안하여, 1 차 선별부와 2 차 선별부에서 선별 알고리즘 및 이젝터 노즐의 작동의 양자를 상이하게 하여, 불량 입자를 분리할 때에 양호 입자가 혼입이 되어 함께 분리되고, 결과적으로 수율이 저하되는 것을 억제할 수 있는 색채 선별기를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 원료가 되는 입상물을 띠상으로 유하시키는 1 차 선별용 이송 수단, 그 이송 수단으로부터 낙하하는 입상물의 낙하 궤적에 형성되는 광학 검출부, 및 그 광학 검출부의 더욱 하방에 형성하여 정상적인 입상물로부터 1 차 불량 입자를 제거하는 이젝터 수단을 구비한 1 차 선별부와, 그 1 차 선별부에 있어서 제거된 1 차 불량 입자를 다열상으로 유하시키는 2 차 선별용 이송 수단, 그 이송 수단으로부터 낙하하는 입상물의 낙하 궤적에 형성되는 광학 검출부, 및 그 광학 검출부의 더욱 하방에 형성하여 1 차 불량 입자로부터 2 차 불량 입자를 제거하는 이젝터 수단을 구비한 2 차 선별부 및 이젝터 작동 결정 수단을 구비한 색채 선별기에 있어서,

상기 1 차 선별부 및 2 차 선별부에 있어서의 상기 광학 검출부는, 모두 촬상하여 얻어진 입상물의 화상을 이치화하는 이치화 수단과, 그 이치화 수단에 의해 얻어진 화상으로부터 입상물의 결함 부분을 추출하는 결함 검출 수단과, 상기 이치화 수단에 의해 얻어진 입상물의 외형 부분의 화상에 대해 수축 처리를 실시하는 수축 수단과, 상기 결함 검출 수단에 의해 얻어진 입상물의 결함 부분의 화상에 대해 팽창 처리를 실시하는 팽창 수단과, 상기 수축 수단에 의해 얻어지는 외형 부분의 수축 화상과 상기 팽창 수단에 의해 얻어지는 결함 부분의 팽창 화상을 합성하는 합성 수단을 구비하고, 이젝터 작동 결정 수단은, 상기 합성 수단에 의해 얻어진 화상에 기초하여 작동하는 이젝터 수단의 작동에 대해 상기 1 차 선별부용 이젝터 수단의 분풍 동작과 상기 2 차 선별부용 이젝터 수단의 분풍 동작을 상이한 것으로 한다는 기술적 수단을 강구하였다.

구체적으로는, 상기 이젝터 작동 결정 수단은, 1 차 선별부용 이젝터 수단을, 당해 1 차 불량 입자를 제거하는 분풍 노즐구와 이것에 인접하는 분풍 노즐구를 작동시키는 한편, 상기 2 차 선별부용 이젝터 수단을, 당해 2 차 불량 입자를 제거하는 분풍 노즐구만을 작동시킨다.

청구항 2 에 기재된 발명에 의하면, 상기 수축 수단은, 상기 1 차 선별부에서 얻어진 입상물의 외형 부분의 화상에 대해 4 근방 수축 처리를 적어도 1 회 실시하는 한편, 상기 2 차 선별부에서 얻어진 입상물의 외형 부분의 화상에 대해 횡수축 처리를 복수 회 실시하는 것을 특징으로 한다.

청구항 3 에 기재된 발명에 의하면, 상기 팽창 수단은, 상기 1 차 선별부에서 얻어진 입상물의 결함 부분의 화상에 대해 8 근방 팽창 처리를 복수 회 실시하는 한편, 상기 2 차 선별부에서 얻어진 입상물의 결함 부분의 화상에 대해 8 근방 팽창 처리를 복수 회 실시하는 것을 특징으로 한다.

청구항 4 에 기재된 발명에 의하면, 또한, 상기 합성 수단에 의해 얻어진 화상에 기초하여 입상물의 낙하 방향의 중심 위치를 산출하는 중심 위치 산출 수단을 형성한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 색채 선별기에 의하면, 광학 검출부에 내장된 CCD 카메라 등의 촬상 수단으로 촬상된 입상물의 화상이, 이치화 (二値化;binarization) 수단에 의해 소정의 임계값으로 이치화되고, 결함 검출 수단에 의해 이치화 화상의 검은 부분의 화소를 카운트하여 입상물의 결함 부분의 유무를 판정한다. 또, 수축 수단에 의해 입상물의 외형 부분에 관한 이치화 화상에 대해 수축 처리가 실시되고, 수축 화상이 생성된다. 이로써, 화상의 외형 부분이 입자의 중심 위치 방향으로 수축되기 때문에, 입자의 중심 위치쪽의 영역에 위치하는 분풍 노즐구만을 작동시키는 설정이 가능해진다. 또한, 팽창 수단에 의해 입상물의 결함 부분에 관한 이치화 화상에 대해 팽창 처리가 실시되고, 팽창 화상이 생성된다. 이로써, 상기 수축 처리된 외형 부분의 화상에 결함 부분을 강조하여 포함시킨다.

바꾸어 말하면, 상기 수축 수단에 의해 얻어지는 외형 부분의 수축 화상에 기초하여 분풍 노즐구와의 관계에 의해 입상물의 위치를 인식하고, 결함 부분의 팽창 화상에 기초하여 불량 입자인지의 여부의 판정을 실시한다.

다음으로, 합성 수단에 의해 수축 처리된 외형 부분의 화상과 팽창 처리된 결함의 화상이 덧셈, 뺄셈 또는 곱셈 등의 주지의 수법에 의해 합성된다. 그리고, 이젝터 작동 결정 수단에 의해 상기 합성된 화상에 기초하여, 1 차 선별에서는, 1 차 불량 입자를 제거하는 분풍 노즐구와 이것에 인접하는 분풍 노즐구를 동시에 작동시키고, 2 차 선별에서는 2 차 불량 입자를 제거하는 분풍 노즐구만을 작동시킨다는, 1 차 선별부용 이젝터 수단의 분풍 동작과 상기 2 차 선별부용 이젝터 수단의 분풍 동작을 상이하게 하는 처리가 실시된다. 이로써, 1 차 선별부에 있어서는 불량 입자의 제거 누락을 방지할 수 있다는 품질에 중점을 둔 선별이 가능해지는 한편, 2 차 선별부에 있어서는 불량 입자의 분리시에 양호 입자가 혼입이 되어 함께 분리되는 것을 방지한다는, 수율의 향상에 중점을 둔 선별이 가능해진다.

청구항 2 에 기재된 발명은, 상기 수축 수단에 있어서, 상기 1 차 선별부에서 얻어진 입상물의 외형 부분의 화상에 대해서는 4 근방 수축 처리를 적어도 1 회 실시하는 한편, 상기 2 차 선별부에서 얻어진 입상물의 외형 부분의 화상에 대해서는 횡수축 처리를 복수 회 실시하였기 때문에, 1 차 선별부에서는 화상 처리의 부하를 경감시킬 수 있는 한편, 2 차 선별부에서는 불량 입자의 화상의 외형이 입자의 중심 위치 방향으로 수축되고, 도면 상에서 입상물의 중심 위치가 분풍 노즐구의 폭방향 중앙측으로 이동하고, 작동해야 할 이젝터가 명확하게 판별되기 때문에, 불량 입자만을 양호한 정밀도로 정확하게 제거할 수 있다.

청구항 3 에 기재된 발명은, 상기 팽창 수단에 있어서, 상기 1 차 선별부에서 얻어진 입상물의 결함 부분의 화상에 대해 8 근방 팽창 처리를 복수 회 실시하는 한편, 상기 2 차 선별부에서 얻어진 입상물의 결함 부분의 화상에 대해 8 근방 팽창 처리를 복수 회 실시하였기 때문에, 입상물의 외형 부분의 화상의 수축 처리에서 기인하여 결함 부분의 정보가 소실되지 않도록 결함 부분을 강조 처리하는 것이 가능해진다.

청구항 4 에 기재된 발명은, 또한, 상기 합성 수단에 의해 얻어진 화상에 기초하여, 입상물의 낙하 방향의 중심 위치를 산출하는 중심 위치 산출 수단을 형성하였기 때문에, 간단한 처리로 불량 입자의 중심 위치 (O) 를 구하고, 불량 입자를 양호한 정밀도로 정확하게 제거할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 색채 선별기의 개략도이다.
도 2 는, 본 발명의 색채 선별기의 제어부가 갖는 화상 처리부의 블록도이다.
도 3 은, CCD 카메라로 취득한 원화상과, 원화상을 화상 처리부에서 변환시켰을 때의 개념도이다.
도 4 는, 외형 부분의 화상과 결함 부분의 화상을 합성한 화상 데이터를 오버랩 처리부에 입력하였을 때의 개념도이다.
도 5A 는, 화상 처리 후의 입자의 중심 위치를 산출할 때의 개념도이다.
도 5B 는, 화상 처리 후의 입자의 중심 위치를 산출할 때의 개념도이다.
도 6 은, 종래의 벨트 컨베이어를 사용한 색채 선별기의 사시도이다.
도 7A 는, 이젝터 노즐의 분풍과 양호 입자의 혼입을 나타내는 개략 설명도이다.
도 7B 는, 이젝터 노즐의 분풍과 양호 입자의 혼입을 나타내는 개략 설명도이다.

본 발명을 실시하기 위한 형태를 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1 은 본 발명의 실시형태에 관련된 색채 선별기의 개략도이다. 이 색채 선별기 (1) 는, 곡립, 수지 펠릿, 콩, 그 밖의 입상물을 원료로 하여 양호 입자와 불량 입자 혹은 원료에 혼입되는 이물질 등을 색채에 의해 선별할 수 있는 것이다. 또, 색채 선별기 (1) 는, 1 차 선별부와 2 차 선별부가 나란히 형성되어 있고, 각각의 선별부에는 종래 기술과 동일한 색채 선별기의 구성 부품이 배치된다.

즉, 1 차 선별부에 대한 구성 부품을 설명하면, 수평 위치로부터 약 60 도의 각도로 경사지게 배치된 이송 수단으로서의 슈트 (2) 와, 곡립 등의 입상물을 저류시키기 위한 저류 탱크 (3) 와, 저류 탱크 (3) 로부터의 입상물을 슈트 (2) 에 반송하기 위한 진동 피더 (4) 와, 슈트 (2) 하단으로부터 유하하는 입상물의 유하 궤적의 상하를 사이에 두고 형성되는 광학 검출부 (5) 와, 더욱 하방에 형성된 이젝터 노즐 (6) 과, 이젝터 노즐 (6) 하방에서 상기 슈트 (2) 와 동일 경사선 상에 있고, 이젝터 노즐 (6) 로부터의 분풍을 받지 않고 그대로 유하 궤적의 입상물을 받는 1 차 양호 입자 배출 홈통 (7) 과, 이젝터 노즐 (6) 로부터의 분풍을 받아 정상적인 입상물로부터 불량 입자를 회수하기 위한 1 차 불량 입자 배출 홈통 (8) 이 구비되어 있다.

1 차 선별부용 슈트 (2) 는 입상물을 넓은 폭으로 띠상으로 활주시키기 위해 홈부가 없는 평판 형상인 것이 바람직하다. 또, 슈트 (2) 로부터 입상물이 넘치지 않도록, 또 선별 대상인 입상물이 슈트 (2) 를 활주 중에 저면으로부터 떠오르는 것을 방지하기 위해, 저면으로부터 소정 간격을 두고 슈트 커버를 형성해도 된다.

진동 피더 (4) 는, 지지부 (4b) 상에 피더 트로프 (4a) 가 지지되어 있고, 전자 구동 코일 등의 진동 장치를 작동시킴으로써 입상물을 슈트 (2) 에 공급할 수 있다.

광학 검출부 (5) 는, 가시광용의 CCD 카메라 (9) 와, 근적외광용의 NIR 카메라 (10) 등으로 구성되는 광 센서부와, 형광등 등으로 이루어지는 가시광원 (11) 과, 할로겐 램프 등으로 이루어지는 근적외광원 (12) 과, 광 센서부에 대한 대향용 백그라운드 (13) 가 배치 형성되어 있다.

부호 14 는 1 차 선별부에서 선별된 불량 입자를 재선별하기 위해 2 차 선별부에 공급하기 위한 승강기이다.

다음으로, 2 차 선별부에 대한 구성 부품을 설명한다. 1 차 선별부와 상이한 점으로는 슈트 (2A) 의 형상을 들 수 있고, 2 차 선별용 슈트 (2A) 는 입상물을 복수 열상 (다열상) 으로 분할한 상태에서 활주시키기 위해 복수의 홈부가 형성되어 있다. 이 홈부의 단면 형상으로는, U 자상의 것, V 자상의 것, 오목자상의 것 등 적절히 채용할 수 있다. 또, 이젝터 노즐 (6) 하방에서 상기 슈트 (2A) 와 동일 경사선 상에 있고, 이젝터 노즐 (6) 로부터의 분풍을 받지 않고 그대로 유하 궤적의 입상물을 받는 2 차 양호 입자 배출 홈통 (7A) 과, 이젝터 노즐 (6) 로부터의 분풍을 받아 정상적인 입상물로부터 불량 입자를 회수하기 위한 2 차 불량 입자 배출 홈통 (8A) 이 구비되어 있다. 그 나머지 구성은 상기 1 차 선별부와 거의 동일한 구성이다.

부호 15 는 광학 검출부 (5) 에서 취득된 화상 데이터에 기초하여, 입상물의 양호, 불량을 판별하거나, 연산 처리나 색채 선별기를 제어하기 위한 제어부이다. 제어부의 구체적인 구성으로는, 컴퓨터 등의 전자 계산기에 의해 구성되는 것이 바람직하고, 예를 들어, 키보드나 마우스 등의 입력 수단, 연산·판단·화상 처리 등을 실시하는 CPU, 및 색채 선별기 (1) 를 작동시키기 위한 동작 프로그램을 기억하거나, 화상 데이터를 편집하거나 하기 위한 기억 장치 (RAM, ROM, 하드 디스크 드라이브 등) 등으로 구성되는 것이 좋다. 이 제어부 (15) 에는, 진동 피더 (4), CCD 카메라 (9), NIR 카메라 (10), 가시광원 (11), 근적외광원 (12) 및 이젝터 노즐 (6) 의 구동부 등이 전기적으로 접속되어 있고, 상기 각 부를 제어하는 것이다.

＜제어부가 갖는 화상 처리부에 대해＞

도 2 는, 상기 제어부 (15) 가 갖는 화상 처리부 (16) 의 블록도이다. 이 화상 처리부 (16) 는, CCD 카메라 (9) 등으로부터의 화상을 동기화함과 함께, 치우친 조명에 의해 취득한 화상을 쉐이딩 보정하는 전처리부 (17) 와, 보정된 화상을 이치화 처리하는 이치화 처리부 (18) 와, 당해 이치화 화상의 검은 부분의 화소를 카운트하여 소정의 임계값 이상을 검출하였을 때에 입상물에 결함 부분이 존재하는 것으로 판정하는 결함 검출부 (19) 와, 그 결함 검출부 (19) 와의 타이밍을 맞추기 위한 지연 회로 (20) 와, 입상물의 외형 부분이 추출된 이치화 화상을 수축 처리하는 제 1 수축 처리부 (21) 와, 그 제 1 수축 처리부 (21) 에 의해 수축된 화상을 추가로 수축 처리하는 제 2 수축 처리부 (22) 와, 입상물의 결함이 추출된 이치화 화상을 팽창 처리하는 제 1 팽창 처리부 (23) 와, 그 제 1 팽창 처리부 (23) 에 의해 팽창된 화상을 추가로 팽창 처리하는 제 2 팽창 처리부 (24) 와, 당해 화상에 기초하여, 결함 부분이 존재하는 입자의 분풍 노즐구와 인접하는 분풍 노즐구를 2 열 동시에 분풍 동작하도록 결정하는 오버랩 처리부 (25) 와, 이젝터 노즐의 밸브의 온·오프 신호를 발생시키는 밸브 할당 처리부 (26) 와, 입상물의 낙하 방향에 있어서 당해 입상물의 중심 위치를 구하는 중심 위치 산출부 (27) 와, 분사 지연 (지연 시간) 처리부 (28) 와, 분사 길이 (분사 시간) 처리부 (29) 로 주요부가 구성되어 있다. 또한, 본 발명에서 서술하고 있는 이젝터 작동 결정 수단이란, 상기 오버랩 처리부 (25) 및 밸브 할당 처리부 (26) 를 합친 것을 가리킨다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, CCD 카메라 (9) 에는, CCD 칩 (9a) 으로 이루어지는 CCD 소자가 내장되어 있다. 그리고, 이 CCD 칩 (9a) 은 수평 방향에서 보면 전부 2048 화소 (픽셀) 를 갖고 있고, 1 에서 1800 까지는 1 차 선별부 (평판 형상의 슈트 (2) 의 폭방향) 를 감시하고, 1801 에서 2048 까지는 2 차 선별부 (복수의 홈부가 형성된 다열상의 슈트 (2A) 의 폭방향) 를 감시하도록 형성되어 있다. 이로써, 화소의 영역에 따라 1 차 선별부와 2 차 선별부가 구분되어 있기 때문에, 1 차 선별부와 2 차 선별부에서 상이한 화상 처리를 실시하는 것을 가능하게 하는 것이다.

＜이치화 처리에 대해＞

도 3 은 CCD 카메라 (9) 등으로 취득한 원화상과, 그 원화상을 화상 처리부 (16) 에 의해 변환시켰을 때의 각종 화상의 개념도를 나타낸 것이다. 도 3 에 있어서의 a 에는, 이젝터 노즐 (6) 의 분풍 노즐구 (6a, 6b) 사이에 걸쳐 검게 나타낸 결함 부분을 갖는 불량 입자가 통과하는 모습을 나타내고 있다. 즉, 불량 입자의 길이 (이젝터 노즐 (6) 의 폭방향에서 본 길이) 를 (L) 로 하면, 분풍 노즐구 (6a) 측은 전체 길이 (L) 의 75 ％ 의 비율을 점유하는 한편, 분풍 노즐구 (6a) 로부터 비어져 나온 부분은 전체 길이 (L) 의 25 ％ 의 비율로 되어 있다.

그런데, 이 불량 입자는, 당해 분풍 노즐구 (6a, 6b) 에 도달하기 전에 이미 상류측에 설치된 CCD 카메라 (9) 로 촬상되어 있게 된다. 이로써 얻어진 화상은, 원화상 (도 3 에 있어서의 a 의 화상) 으로서 화상 처리부 (16) 에 부여되고, 전처리부 (17) 에 의해 화상을 동기화함과 함께, 치우친 조명에 의해 취득한 화상을 쉐이딩 보정하는 처리가 실시된다.

전처리부 (17) 에 의해 보정된 화상은 이치화 처리부 (18) 에 입력된다. 이치화 처리부 (18) 에서는, 화상이 이치화 처리되고, 화소의 밝기에 관한 외형 임계값 및 이것과는 상이한 밝기에 관한 결함 부분 임계값을 구분해서 사용하여 외형 부분과 결함 부분으로 나눠진다. 즉, 원화상이 도 3 에 있어서의 a 에 나타내는 것이었을 때, 예를 들어, 외형 부분은 이치화된 원화상으로부터 외형 임계값을 이용하여 도 3 에 있어서의 b 와 같이 생성되는 한편, 결함 부분은 이치화된 원화상으로부터 결함 부분 임계값을 이용하여 도 3 에 있어서의 c 와 같이 생성된다. 이로써, 불량 입자의 외형 추출 및 결함 추출이 가능해진다.

＜외형 부분의 수축 처리에 대해＞

이치화 처리부 (18) 에서 생성된 외형 부분의 이치화 화상은, 제 1 수축 처리부 (21) 및 제 2 수축 처리부 (22) 에 순차적으로 이송되어 수축 처리가 복수 회 반복되어 실시된다. 이 때, 1 차 선별부와 2 차 선별부에서 수축 처리의 횟수 및 수축 방법을 상이하게 한다.

표 1 과 같이, 1 차 선별부와 2 차 선별부에서 외형 부분에 대한 수축 처리의 횟수 및 수축 방법을 상이하게 하면, 1 차 선별부에서는 화상 처리의 부하를 경감시킬 수 있는 한편, 2 차 선별부에서는 불량 입자의 외형 부분의 화상이 입자의 중심 위치 방향으로 수축되고, 입자의 중심 위치쪽의 영역의 분풍 노즐구만이 작동하는 설정이 가능해진다. 도 3 에 있어서의 d 는 1 차 선별부에 있어서 취득한 이치화 화상에 대해 제 1 수축 처리부 (21) 에 있어서 수축 처리를 실시하지 않은 화상을 나타내고, 도 3 에 있어서의 e 는 1 차 선별부에 있어서 취득한 이치화 화상에 대해 제 2 수축 처리부 (22) 에 있어서 4 근방 수축 처리 (상하 좌우 4 방향 (4 근방) 의 수축) 를 적용한 화상이다. 이로써, 원화상인 도 3 에 있어서의 a 에 대해, 도 3 에 있어서의 e 는 분풍 노즐구 (6a) 의 영역과 거의 동등하게 축소 (입자의 전체 길이 (L) 가 75 ％ 로 축소) 되고, 불량 입자의 중심 위치쪽의 영역의 분풍 노즐구 (6a) 만이 작동한다 (도 5A).

또, 도 3 에 있어서의 f 는 2 차 선별부에 있어서 취득한 이치화 화상에 대해 제 1 수축 처리부 (21) 에 있어서 횡수축 처리 (좌우 2 방향의 수축) 를 적용한 화상이고, 도 3 에 있어서의 g 는 제 2 수축 처리부 (22) 에 있어서 추가로 횡수축 처리를 적용한 화상이다. 이로써, 원화상인 도 3 에 있어서의 a 에 대해, 도 3 에 있어서의 g 는 분풍 노즐구 (6a) 의 영역보다 작아지고 (입자의 전체 길이 (L) 가 75 ％ 이하), 불량 입자의 중심 위치쪽의 영역의 분풍 노즐구 (6a) 만을 작동시키는 (도 5B) 설정이 가능해진다.

＜결함 부분의 팽창 처리에 대해＞

이치화 처리부 (18) 에서 생성된 결함 부분의 이치화 화상은, 제 1 팽창 처리부 (23) 및 제 2 팽창 처리부 (24) 에 순차적으로 이송되어 팽창 처리가 복수 회 반복되어 실시된다. 이 때, 1 차 선별부와 2 차 선별부에서 팽창 처리의 횟수 및 팽창 방법은 동일하게 하는 것이 바람직하다.

표 2 와 같이, 1 차 선별부와 2 차 선별부에서 결함 부분에 대한 팽창 처리의 횟수 및 팽창 방법을 동일하게 하면, 팽창 처리된 결함 부분의 화상을 상기 수축 처리된 외형 부분의 화상 (도 3 에 있어서의 e, 도 3 에 있어서의 g) 에 포함시키는 것이 용이해진다. 또, 표 1 과 같이, 2 차 선별부에 있어서는, 입상물의 외형 부분의 수축 처리가 2 회 실시되기 때문에, 외형 단부에 존재하는 결함 부분의 정보가 소실될 우려가 있다. 그러나, 표 2 와 같이 결함 부분의 화상에 대해 2 회의 팽창 처리를 실시하면, 불량 입자의 결함 부분을 강조하는 것이 가능해진다. 도 3 에 있어서의 h 는 1 차 선별부에 있어서 취득한 결함 부분의 이치화 화상에 대해, 제 1 팽창 처리부 (23) 에 있어서 8 근방 팽창 처리 (상하 좌우 비스듬한 8 방향 (8 근방) 의 팽창) 를 적용한 화상이고, 도 3 에 있어서의 i 는 제 2 팽창 처리부 (24) 에 있어서 추가로 8 근방 팽창 처리를 적용한 화상이다. 마찬가지로 도 3 에 있어서의 j 는 2 차 선별부에 있어서 취득한 결함 부분의 이치화 화상에 대해, 제 1 팽창 처리부에 있어서 8 근방 팽창 처리를 적용한 화상이고, 도 3 에 있어서의 k 는 제 2 팽창 처리 (24) 에 있어서 추가로 8 근방 팽창 처리를 적용한 화상이다.

＜외형 부분과 결함 부분의 합성에 대해＞

다시 도 2 를 참조하여 화상 처리부 (16) 를 설명한다. 제 2 수축 처리부 (22) 로부터의 외형 화상의 출력선 (30) 은, 오버랩 처리부 (25) 에 입력되는 입력선 (30A) 과, 앤드 회로부 (31) 에 입력되는 입력선 (30B) 으로 분기된다. 한편, 제 2 팽창 처리부 (24) 로부터의 결함 화상의 출력선 (32) 은 앤드 회로 (31) 에 입력된다. 앤드 회로 (31) 에서는, 외형 화상과 결함 화상이 곱셈 (앤드 처리) 등 주지의 수법에 의해 합성된다. 도 4 에 있어서의 b 는, 도 3 에 있어서의 e 의 외형 부분의 화상과 도 3 에 있어서의 i 의 결함 부분의 화상을 합성한 도면이고, 도 4 에 있어서의 d 는, 도 3 에 있어서의 g 의 외형 부분의 화상과 도 3 에 있어서의 k 의 결함 부분의 화상을 합성한 도면이다. 이들 복수의 합성된 화상과 외형 부분의 화상은, 상기 오버랩 처리부 (25) 에 입력되고, 하기 표 3 과 같이, 1 차 선별부용 이젝터 수단의 분풍 동작과 상기 2 차 선별부용 이젝터 수단의 분풍 동작을 상이하게 하는 처리가 실시된다 (선별 알고리즘을 상이하게 한다). 이로써, 1 차 선별부에 있어서는, 불량 입자의 제거 누락을 방지할 수 있다는 품질에 중점을 둔 선별을 가능하게 하고, 2 차 선별부에 있어서는 불량 입자의 분리시에 양호 입자가 혼입에 의해 함께 분리되는 것을 방지한다는 수율의 향상에 중점을 둔 선별을 가능하게 하여, 1 차 선별과 2 차 선별 각각에 역할을 분담시키는 것이 가능하다.

＜중심 위치 산출부에 대해＞

도 4 에 나타내는 바와 같이, 오버랩 처리부 (25) 의 출력 신호는, 이어서, 밸브 할당 처리부 (26) 를 거쳐 중심 위치 산출부 (27) 에 입력된다. 중심 위치 산출부 (27) 에서는, 불량 입자의 낙하 방향에 있어서 입자의 선단에서 후단까지의 거리 (h) 를 산출함과 함께 (도 5A 및 도 5B 참조), 그 거리의 2 분의 1 을 산출한다. 이 때, 불량 입자의 횡방향 (슈트 (2) 의 폭방향 또는 이젝터 노즐 (6) 의 폭방향) 의 길이 (L) 는 상기 화상 처리에 의해 이젝터 노즐 (6) 의 폭 치수에 거의 들어가게 되어 있기 때문에, 불량 입자의 횡방향의 길이 (L) 를 산출할 필요는 없다. 이로써, 불량 입자의 중심 위치 (O) 를 구하는 처리가 간단해진다.

＜분풍·제거 처리에 대해＞

중심 위치 산출부 (27) 의 출력 신호는, 이어서, 분사 지연 (지연 시간) 처리부 (28) 를 거쳐 분사 길이 (분사 시간) 처리부 (29) 에 입력된다 (도 2 참조). 분사 지연 처리부 (28) 에서는, 광학 검출부 (5) 와 이젝터 노즐 (6) 사이를 낙하하는 불량 입자의 낙하 시간에 맞춰 분풍되도록 제어됨과 함께, 분사 길이 처리부 (29) 에서는, 이젝터 노즐 (6) 에 의한 분풍 시간이 제어된다. 이로써, 양호한 정밀도로 정확하게 불량 입자의 제거를 실시할 수 있다. 그리고, 1 차 선별부에 있어서는, 도 5A 에 나타내는 바와 같이, 파선으로 나타내는 원화상이 외형 부분의 수축 처리 및 결함 부분의 팽창 처리에 의해 실선으로 나타내는 바와 같이 화상 처리된다. 즉, 원화상에서는 이웃하는 열의 분풍 노즐구 (6b) 에 비어져 나온 결함 부분이, 불량 입자의 중심 위치 (O) 가 있는 열의 분풍 노즐구 (6a) 의 방향으로 이동하여 불량 입자의 중심 위치 (O) 를 포함하는 분풍 노즐구 (6a) 를 작동시킬 수 있다. 또, 2 차 선별부에 있어서는, 도 5B 에 나타내는 바와 같이, 파선으로 나타내는 원화상이 외형 부분의 수축 처리 및 결함 부분의 팽창 처리에 의해 실선으로 나타내는 바와 같이 화상 처리된다. 즉, 원화상에서는 이웃하는 열의 분풍 노즐구 (6b) 에 비어져 나온 결함 부분이, 불량 입자의 중심 위치 (O) 가 있는 열의 분풍 노즐구 (6a) 의 방향으로 이동하여 불량 입자의 중심 위치 (O) 를 포함하는 분풍 노즐구 (6a) 를 작동시킬 수 있다. 이 때, 2 차 선별부에서는, 횡수축 처리를 2 회 실시하기 때문에, 결함 부분이 불량 입자의 중심 위치 (O) 가 있는 열의 분풍 노즐구 (6a) 방향으로 이동하는 정도가 커서, 불량 입자의 중심 위치를 양호한 정밀도로 산출하여, 불량 입자만을 양호한 정밀도로 정확하게 제거할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 종래의 색채 선별기에 있어서는 양호 입자측으로 선별된 입상물의 품질 향상을 목표로 하였기 때문에, 1 차 선별부 및 2 차 선별부의 양 선별부에 있어서, 불량 입자를 제거하는 분풍 노즐구와 이것에 인접하는 분풍 노즐구의 복수 열을 작동시키는 오버랩 방식을 채용하였다. 이 때문에, 불량 입자를 분리할 때의 혼입에 의해 양호 입자까지가 제거되어, 수율의 저하 경향이 생기는 원인이 되었다. 이에 반해, 본 실시형태에 의하면, 1 차 선별부에 있어서는, 1 차 불량 입자를 제거하는 분풍 노즐구와 이것에 인접하는 분풍 노즐구를 작동시키는 한편, 2 차 선별부에 있어서는, 2 차 불량 입자를 제거하는 분풍 노즐구만을 작동시키는 방식으로 하고 있기 때문에, 1 차 선별부에 있어서는, 불량 입자의 제거 누락을 방지하기 위해 착색 입자 등의 불량 입자로서 의심되는 것은 모두 분풍·제거하지만, 2 차 선별부에 있어서는, 불량 입자의 외형 부분의 화상이 입자의 중심 위치 방향으로 수축되고, 입자의 중심 위치쪽의 영역의 분풍 노즐구만을 작동시켜 불량 입자만을 양호한 정밀도로 정확하게 제거하여, 양호 입자가 불량 입자와 혼입이 되어 수율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 색채 선별기는, 상기 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않는 한에 있어서, 그 구성을 적절히 변경할 수 있는 것은 말할 것도 없다. 예를 들어, 1 차 선별부, 2 차 선별부, 3 차 선별부를 구비한 색채 선별기에 있어서, 각 선별부에서 분풍 동작을 상이하게 하거나, 선별 알고리즘을 상이하게 하거나 할 수 있다.

설명한 실시예에서는, 2 차 선별에 있어서 불량 입자를 분사에 의해 분리하는 구성으로 하고 있지만, 불량 입자와 양호 입자를 선별하기 위한 기준 전압을, 예를 들어 플러스에서 마이너스로 반전시킴으로써 분리하는 입상물을 양호 입자로 할 수도 있다. 2 차 선별의 대상으로 하는 입상물 (1 차 선별에 있어서의 불량 입자측 입상물) 에 양호 입자의 수가 적은 경우에 적절하다.

산업상 이용가능성

본 발명은, 1 차 선별과 2 차 선별 사이에서 선별 알고리즘을 상이하게 함으로써, 1 차 선별에서는 양호 입자를 혼입시키는 것을 허용하면서 불량 입자의 혼입을 가능한 한 피하는 선별을 실시하고, 1 차 선별에서의 불량 입자측의 입상물을 추가로 선별하는 2 차 선별에서는 양호 입자의 혼입을 피하여 불량 입자만을 정확하게 선별함으로써, 결과적으로 불량 입자의 선별률을 향상시킨 색채 선별기를 제공하는 것이다.

1 : 색채 선별기
2 : 슈트
3 : 저류 탱크
4 : 진동 피더
5 : 광학 검출부
6 : 이젝터 노즐
7 : 1 차 양호 입자 배출 홈통
8 : 1 차 불량 입자 배출 홈통
9 : CCD 카메라
10 : NIR 카메라
11 : 가시광원
12 : 근적외광원
13 : 대향용 백그라운드
14 : 승강기
15 : 제어부
16 : 화상 처리부
17 : 전처리부
18 : 이치화 처리부
19 : 결함 검출부
20 : 지연 회로
21 : 제 1 수축 처리부
22 : 제 2 수축 처리부
23 : 제 1 팽창 처리부
24 : 제 2 팽창 처리부
25 : 오버랩 처리부
26 : 밸브 할당 처리부
27 : 중심 위치 산출부
28 : 분사 지연 처리부
29 : 분사 길이 처리부
30 : 출력선
31 : 앤드 회로
32 : 출력선

Claims (4)

1. 입상물의 양호, 불량을 색채에 의해 선별하는 장치로서,
   원료가 되는 입상물을 띠상으로 유하시키는 1 차 선별용 이송 수단, 그 이송 수단으로부터 낙하하는 입상물의 낙하 궤적에 형성되는 광학 검출부, 및 그 광학 검출부의 더욱 하방에 형성하여 정상적인 입상물로부터 1 차 불량 입자를 제거하는 이젝터 수단을 구비한 1 차 선별부와,
   그 1 차 선별부에 있어서 제거된 1 차 불량 입자를 다열상으로 유하시키는 2 차 선별용 이송 수단, 그 이송 수단으로부터 낙하하는 입상물의 낙하 궤적에 형성되는 광학 검출부, 및 그 광학 검출부의 더욱 하방에 형성하여 1 차 불량 입자로부터 2 차 불량 입자를 제거하는 이젝터 수단을 구비한 2 차 선별부와,
   이젝터 작동 결정 수단을 구비하고,
   상기 1 차 선별부 및 2 차 선별부에 있어서의 광학 검출부는, 촬상하여 얻어진 입상물의 화상을 이치화하는 이치화 수단과,
   그 이치화 수단에 의해 얻어진 화상으로부터 입상물의 결함 부분을 추출하는 결함 검출 수단과,
   상기 이치화 수단에 의해 얻어진 화상으로부터 입상물의 외형 부분을 추출하는 외형 검출 수단과,
   상기 외형 검출 수단에 의해 추출된 외형 부분의 화상에 대해 수축 처리를 실시하는 수축 수단과,
   상기 결함 검출 수단에 의해 얻어진 결함 부분의 화상에 대해 팽창 처리를 실시하는 팽창 수단과,
   상기 수축 수단에 의해 얻어지는 외형 부분의 수축 화상과 상기 팽창 수단에 의해 얻어지는 결함 부분의 팽창 화상을 합성하는 합성 수단을 구비하고,
   이젝터 작동 결정 수단은, 상기 합성 수단에 의해 얻어진 화상에 기초하여, 상기 1 차 선별부용 이젝터 수단에 불량 입자 위치에 대응한 분풍 노즐구와 이것에 인접하는 분풍 노즐구를 동시에 작동시키는 분풍 동작을 실시하게 하고, 상기 2 차 선별부용 이젝터 수단에 2 차 불량 입자 위치에 대응한 분풍 노즐구만을 작동시키는 분풍 동작을 실시하게 하는 것을 특징으로 하는 색채 선별기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 수축 수단은, 상기 1 차 선별부에서는, 입상물의 외형 부분의 화상에 대해 4 근방 수축 처리를 적어도 1 회 실시하고, 상기 2 차 선별부에서는, 입상물의 외형 부분의 화상에 대해 횡수축 처리를 복수 회 실시하는 것을 특징으로 한 색채 선별기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 팽창 수단은, 상기 1 차 선별부 및 2 차 선별부 중 어느 것에 있어서도 입상물에 있어서의 결함 부분의 화상에 대해 8 근방 팽창 처리를 복수 회 실시하는 것을 특징으로 한 색채 선별기.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 수축 수단에 의해 얻어진 화상에 기초하여 입상물의 낙하 방향의 중심 위치를 산출하는 중심 위치 산출 수단을 형성하여 이루어지는 색채 선별기.

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