KR102612850B1 - Method and apparatus for carbon black pellet size distribution analysis - Google Patents

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Abstract

본 발명의 개념에 따른, 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법은 펠렛타이저로부터 카본블랙 펠렛 이미지를 획득하는 단계; 획득한 상기 카본블랙 펠렛 이미지를 프로세싱하는 알고리즘을 수행하는 단계; 및 프로세싱된 상기 카본블랙 펠렛 이미지로부터 카본블랙 펠렛들의 무게 분율 데이터를 획득하는 단계를 포함하되, 상기 카본블랙 펠렛 이미지를 프로세싱하는 알고리즘을 수행하는 단계는: 상기 카본블랙 펠렛 이미지를 흑백 이미지로 변환하는 단계; 상기 카본블랙 펠렛 이미지로부터 관심 영역을 선택하는 단계; 상기 카본블랙 펠렛 이미지의 밝기를 변환하는 단계; 상기 카본블랙 펠렛 이미지의 노이즈를 제거하는 단계; 상기 카본블랙 펠렛 이미지를 이진화 이미지로 변환하는 단계; 및 상기 카본블랙 펠렛 이미지로부터 분석 가능한 상기 카본블랙 펠렛들을 분류하는 단계를 포함할 수 있다.According to the concept of the present invention, a carbon black pellet size distribution analysis method includes obtaining a carbon black pellet image from a pelletizer; performing an algorithm for processing the obtained carbon black pellet image; And obtaining weight fraction data of carbon black pellets from the processed carbon black pellet image, wherein performing an algorithm for processing the carbon black pellet image includes: converting the carbon black pellet image into a black and white image. step; Selecting a region of interest from the carbon black pellet image; Converting the brightness of the carbon black pellet image; Removing noise from the carbon black pellet image; Converting the carbon black pellet image into a binarized image; And it may include classifying the carbon black pellets that can be analyzed from the carbon black pellet image.

Description

카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법 및 장치 {Method and apparatus for carbon black pellet size distribution analysis}Carbon black pellet size distribution analysis method and apparatus {Method and apparatus for carbon black pellet size distribution analysis}

본 발명은 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 이미지 프로세싱을 이용한 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and device for analyzing carbon black pellet size distribution, and more specifically, to a method and device for analyzing carbon black pellet size distribution using image processing.

카본블랙(carbon black)은 연간 천만 톤 이상이 생산되는 탄소 물질 중 하나로, 운송의 용이성을 위하여 펠렛(pellet) 형태로 제조된다. 펠렛은 크기가 클 경우 추가적인 포장이 필요하며, 크기가 작을 경우 제조 시 분진이 많이 발생하고 펠렛이 적용되는 제품의 품질을 악화시킬 수 있다. 따라서, 카본블랙 펠렛의 적절한 크기를 유지시키는 것이 중요하다.Carbon black is one of the carbon materials produced in excess of 10 million tons annually, and is manufactured in pellet form for ease of transportation. Pellets require additional packaging if they are large, and if they are small in size, a lot of dust is generated during manufacturing and the quality of the product to which the pellets are applied can deteriorate. Therefore, it is important to maintain the appropriate size of the carbon black pellets.

카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 시 널리 사용되고 있는 표준 분석 방법은 ASTM D1511 방법이다. ASTM D1511 방법은 카본블랙 펠렛을 샘플링한 뒤, 이를 여러 크기를 갖는 체(sieve)로 구성된 어셈블리를 이용해 카본블랙 펠렛을 크기 별로 구분한 후 무게를 측정하여 카본블랙 펠렛의 크기 분포를 측정하는 방법이다. 다만, ASTM D1511 방법은 실시간으로 카본블랙 펠렛의 크기 분포를 파악할 수 없고 이에 따라, 제조 중인 카본블랙 펠렛의 크기를 제어하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.The standard analysis method widely used when analyzing carbon black pellet size distribution is the ASTM D1511 method. The ASTM D1511 method measures the size distribution of carbon black pellets by sampling carbon black pellets, classifying them by size using an assembly composed of sieves of various sizes, and then measuring their weight. . However, the ASTM D1511 method has a problem in that it cannot determine the size distribution of carbon black pellets in real time, and accordingly, it is difficult to control the size of carbon black pellets being manufactured.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이미지 프로세싱을 이용한 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.The problem to be solved by the present invention is to provide a method and device for analyzing carbon black pellet size distribution using image processing.

본 발명의 개념에 따른, 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법은 펠렛타이저로부터 카본블랙 펠렛 이미지를 획득하는 단계; 획득한 상기 카본블랙 펠렛 이미지를 프로세싱하는 알고리즘을 수행하는 단계; 및 프로세싱된 상기 카본블랙 펠렛 이미지로부터 카본블랙 펠렛들의 무게 분율 데이터를 획득하는 단계를 포함하되, 상기 카본블랙 펠렛 이미지를 프로세싱하는 알고리즘을 수행하는 단계는: 상기 카본블랙 펠렛 이미지를 흑백 이미지로 변환하는 단계; 상기 카본블랙 펠렛 이미지로부터 관심 영역을 선택하는 단계; 상기 카본블랙 펠렛 이미지의 밝기를 변환하는 단계; 상기 카본블랙 펠렛 이미지의 노이즈를 제거하는 단계; 상기 카본블랙 펠렛 이미지를 이진화 이미지로 변환하는 단계; 및 상기 카본블랙 펠렛 이미지로부터 분석 가능한 상기 카본블랙 펠렛들을 분류하는 단계를 포함할 수 있다.According to the concept of the present invention, a carbon black pellet size distribution analysis method includes obtaining a carbon black pellet image from a pelletizer; performing an algorithm for processing the obtained carbon black pellet image; And obtaining weight fraction data of carbon black pellets from the processed carbon black pellet image, wherein performing an algorithm for processing the carbon black pellet image includes: converting the carbon black pellet image into a black and white image. step; Selecting a region of interest from the carbon black pellet image; Converting the brightness of the carbon black pellet image; Removing noise from the carbon black pellet image; Converting the carbon black pellet image into a binarized image; And it may include classifying the carbon black pellets that can be analyzed from the carbon black pellet image.

본 발명의 다른 개념에 따른, 펠렛타이저로부터 카본블랙 펠렛 이미지를 획득하는 촬영 장치; 상기 카본블랙 펠렛 이미지 획득을 위해 빛을 조사하는 조명 장치; 상기 촬영 장치 및 상기 조명 장치 각각의 방향 및 각도를 조절하는 조절부; 상기 조명 장치를 제어하는 조명 컨트롤러; 및 획득한 상기 카본블랙 펠렛 이미지를 프로세싱하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는: 상기 촬영 장치로부터 상기 카본블랙 펠렛 이미지를 수신하는 이미지 수신부; 상기 카본블랙 펠렛 이미지를 흑백 이미지로 변환하는 제1 유닛; 상기 카본블랙 펠렛 이미지로부터 관심 영역을 선택하는 제2 유닛; 상기 카본블랙 펠렛 이미지의 밝기를 변환하는 제3 유닛; 상기 카본블랙 펠렛 이미지의 노이즈를 제거하는 제4 유닛; 상기 카본블랙 펠렛 이미지를 이진화 이미지로 변환하는 제5 유닛; 상기 카본블랙 펠렛 이미지로부터 분석 가능한 상기 카본블랙 펠렛들을 분류하는 제6 유닛; 및 프로세싱된 상기 카본블랙 펠렛 이미지로부터 상기 카본블랙 펠렛들의 무게 분율 데이터를 획득하는 데이터 획득부를 포함할 수 있다.According to another concept of the present invention, an imaging device for obtaining an image of carbon black pellets from a pelletizer; An illumination device that irradiates light to obtain an image of the carbon black pellet; a control unit that adjusts the direction and angle of each of the photographing device and the lighting device; a lighting controller that controls the lighting device; And a control unit for processing the obtained carbon black pellet image, wherein the control unit includes: an image receiver for receiving the carbon black pellet image from the photographing device; A first unit converting the carbon black pellet image into a black and white image; a second unit selecting a region of interest from the carbon black pellet image; a third unit converting the brightness of the carbon black pellet image; a fourth unit that removes noise from the carbon black pellet image; A fifth unit converting the carbon black pellet image into a binarized image; a sixth unit classifying the carbon black pellets that can be analyzed from the carbon black pellet image; And it may include a data acquisition unit that acquires weight fraction data of the carbon black pellets from the processed carbon black pellet image.

본 발명에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법은, 이미지 프로세싱을 이용하므로 실시간에 근접하게 카본블랙 펠렛 크기 분포를 분석할 수 있다는 장점이 있다. 이에 따라, 제조되고 있는 카본블랙 펠렛의 크기를 실시간으로 제어하는 것이 가능하다. The carbon black pellet size distribution analysis method according to the present invention has the advantage of being able to analyze the carbon black pellet size distribution in close real time because it uses image processing. Accordingly, it is possible to control the size of the carbon black pellets being manufactured in real time.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 장치 및 펠렛타이저를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 카본블랙 펠렛 이미지를 획득하는 단계를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 카본블랙 펠렛 이미지를 프로세싱하는 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 카본블랙 펠렛 이미지를 프로세싱하는 단계를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 카본블랙 펠렛들을 분류하는 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8 내지 도 11은 카본블랙 펠렛들을 분류하는 단계를 설명하기 위한 개념도들이다.
도 12는 카본블랙 펠렛의 무게 분율 데이터를 획득하는 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13은 픽셀 단위를 메트릭 단위로 변환하기 위하여 이미지 프로세싱 전 촬영한 이미지이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법에 따라 획득한 무게 분율 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법의 결과값 및 본 발명의 비교예에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법의 결과값을 비교한 그래프이다.
도 16a 내지 도 16d는 각각 본 발명의 실시예들에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법에 따라 획득한 무게 분율 데이터 및 본 발명의 비교예에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법에 따라 획득한 무게 분율 데이터를 비교한 그래프이다.
도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법에 따라 획득한 무게 분율 데이터 및 이에 대해 보정을 적용한 무게 분율 데이터를 비교한 그래프이다.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법의 결과값, 이에 대해 보정을 적용한 경우의 결과값, 및 본 발명의 비교예에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법의 결과값을 비교한 그래프이다.
도 19a 내지 도 19d는 각각 본 발명의 실시예들에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법에 따라 획득한 무게 분율 데이터, 이에 대해 보정을 적용한 무게 분율 데이터, 및 본 발명의 비교예에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법에 따라 획득한 무게 분율 데이터를 비교한 그래프이다.
1 is a conceptual diagram illustrating a carbon black pellet size distribution analysis device according to embodiments of the present invention.
Figure 2 is a conceptual diagram illustrating a carbon black pellet size distribution analysis device and pelletizer according to embodiments of the present invention.
Figure 3 is a flowchart illustrating a method for analyzing carbon black pellet size distribution according to embodiments of the present invention.
Figure 4 is a conceptual diagram explaining the steps of acquiring a carbon black pellet image.
Figure 5 is a flow chart to explain the steps of processing a carbon black pellet image.
Figure 6 is a conceptual diagram for explaining the steps of processing a carbon black pellet image.
Figure 7 is a flow chart to explain the step of classifying carbon black pellets.
Figures 8 to 11 are conceptual diagrams for explaining the steps of classifying carbon black pellets.
Figure 12 is a flowchart for explaining the steps of acquiring weight fraction data of carbon black pellets.
Figure 13 is an image taken before image processing to convert pixel units to metric units.
Figure 14 is a graph showing weight fraction data obtained according to the carbon black pellet size distribution analysis method according to embodiments of the present invention.
Figure 15 is a graph comparing the results of the carbon black pellet size distribution analysis method according to the embodiments of the present invention and the results of the carbon black pellet size distribution analysis method according to the comparative example of the present invention.
16A to 16D show weight fraction data obtained according to the carbon black pellet size distribution analysis method according to embodiments of the present invention and weight fraction data obtained according to the carbon black pellet size distribution analysis method according to the comparative example of the present invention, respectively. This is a graph comparing data.
Figure 17 is a graph comparing weight fraction data obtained according to the carbon black pellet size distribution analysis method according to embodiments of the present invention and weight fraction data with correction applied thereto.
Figure 18 shows the results of the carbon black pellet size distribution analysis method according to the embodiments of the present invention, the result when correction is applied thereto, and the result of the carbon black pellet size distribution analysis method according to the comparative example of the present invention. This is a graph comparing .
19A to 19D show weight fraction data obtained according to the carbon black pellet size distribution analysis method according to the embodiments of the present invention, weight fraction data with correction applied thereto, and carbon black pellets according to the comparative example of the present invention, respectively. This is a graph comparing the weight fraction data obtained according to the size distribution analysis method.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. In order to fully understand the configuration and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various forms and various changes can be made. However, the description of the present embodiments is provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to fully inform those skilled in the art of the present invention of the scope of the invention.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for describing embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, singular forms also include plural forms, unless specifically stated otherwise in the context. As used in the specification, 'comprises' and/or 'comprising' does not exclude the presence or addition of one or more other elements.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 장치를 설명하기 위한 개념도이다. 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 장치 및 펠렛타이저를 설명하기 위한 개념도이다. 도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 장치의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 장치의 측면도 및 펠렛타이저의 단면도를 도시한 것이다.1 is a conceptual diagram illustrating a carbon black pellet size distribution analysis device according to embodiments of the present invention. Figure 2 is a conceptual diagram illustrating a carbon black pellet size distribution analysis device and pelletizer according to embodiments of the present invention. Figure 1 is a front view of a carbon black pellet size distribution analysis device according to embodiments of the present invention, and Figure 2 is a side view of the carbon black pellet size distribution analysis device according to embodiments of the present invention and a cross-sectional view of the pelletizer. will be.

도 1 및 도 2를 참조하면, 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 장치(CAD)는 외함(ECL), 및 외함(ECL) 상에 배치되는 지지체(HLD)를 포함할 수 있다. 외함(ECL) 및 지지체(HLD) 사이에 촬영 장치(CAM) 및 조명 장치(LID)가 배치될 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2 , the carbon black pellet size distribution analysis device (CAD) may include an enclosure (ECL) and a support (HLD) disposed on the enclosure (ECL). An imaging device (CAM) and a lighting device (LID) may be disposed between the enclosure (ECL) and the support (HLD).

촬영 장치(CAM)는 펠렛타이저(PLZ)로부터 카본블랙 펠렛(PET) 이미지를 촬영하여 이를 획득할 수 있다. 일 예로, 촬영 장치(CAM)는 700만 화소 이상의 흑백 카메라 또는 컬러 카메라일 수 있다. 촬영 장치(CAM)는 200μs 이하의 노출 시간을 가질 수 있다. The imaging device (CAM) can acquire images of carbon black pellets (PET) from the pelletizer (PLZ). As an example, the photographing device (CAM) may be a black-and-white camera or a color camera with 7 million pixels or more. The imaging device (CAM) can have an exposure time of less than 200 μs.

조명 장치(LID)는 펠렛타이저(PLZ)를 향해 빛을 조사할 수 있다. 조명 장치(LID)는 촬영 장치(CAM)가 펠렛타이저(PLZ) 내에서 고속으로 이동하는 카본블랙 펠렛(PET) 이미지를 획득할 수 있도록 충분한 빛을 제공할 수 있다. 일 예로, 조명 장치(LID)는 LED(light emitting diode)를 포함할 수 있다. 조명 장치(LID)는 후술할 조명 컨트롤러(LCR)에 의해 제어될 수 있다. The lighting device (LID) can irradiate light toward the pelletizer (PLZ). The lighting device (LID) can provide sufficient light so that the imaging device (CAM) can acquire images of carbon black pellets (PET) moving at high speed within the pelletizer (PLZ). As an example, the lighting device (LID) may include a light emitting diode (LED). The lighting device (LID) may be controlled by a lighting controller (LCR), which will be described later.

촬영 장치(CAM) 및 조명 장치(LID) 각각의 일 단에 조절부(MOD)가 배치될 수 있다. 조절부(MOD)는 촬영 장치(CAM) 및 조명 장치(LID) 각각의 방향 및 각도를 조절할 수 있다. 일 예로, 조절부(MOD)는 볼헤드일 수 있다.An adjustment unit (MOD) may be disposed at one end of each of the imaging device (CAM) and the lighting device (LID). The control unit (MOD) can adjust the direction and angle of each of the imaging device (CAM) and lighting device (LID). As an example, the adjusting unit (MOD) may be a ball head.

지지체(HLD)는 촬영 장치(CAM) 및 조명 장치(LID)를 지지할 수 있다. 지지체(HLD)는 연결부(CNP)를 통해 촬영 장치(CAM) 및 조명 장치(LID)를 지지할 수 있다. 일 예로, 연결부(CNP)는 조절부(MOD)와 지지체(HLD)를 서로 연결할 수 있다.The support (HLD) may support the imaging device (CAM) and the lighting device (LID). The support (HLD) can support the imaging device (CAM) and the lighting device (LID) through the connection portion (CNP). As an example, the connection part (CNP) may connect the control part (MOD) and the support body (HLD) to each other.

펠렛타이저(PLZ) 내에서 카본블랙 펠렛(PET)이 제조될 수 있다. 펠렛타이저(PLZ)는 당밀 등의 배합제와 카본블랙을 혼합함으로써 카본블랙 펠렛(PET)을 제조할 수 있다. 카본블랙 펠렛(PET)은 펠렛타이저(PLZ) 내에서 회전하며 이동할 수 있다. Carbon black pellets (PET) can be produced in a pelletizer (PLZ). The pelletizer (PLZ) can produce carbon black pellets (PET) by mixing carbon black with a mixing agent such as molasses. Carbon black pellets (PET) can rotate and move within the pelletizer (PLZ).

펠렛타이저(PLZ)는 점검부(IP)를 포함할 수 있다. 점검부(IP)는 펠렛타이저(PLZ) 내부를 노출시키는 부분일 수 있다. 촬영 장치(CAM)는 펠렛타이저(PLZ)의 점검부(IP)로부터 카본블랙 펠렛(PET) 이미지를 획득할 수 있다.The pelletizer (PLZ) may include an inspection unit (IP). The inspection part (IP) may be a part that exposes the inside of the pelletizer (PLZ). The imaging device (CAM) can acquire carbon black pellet (PET) images from the inspection part (IP) of the pelletizer (PLZ).

외함(ECL)은 그 내부에 조명 컨트롤러(LCR) 및 제어부(CPU)를 포함할 수 있다. 조명 컨트롤러(LCR)는 조명 장치(LID)를 제어할 수 있다. 일 예로, 조명 컨트롤러(LCR)는 원격으로 조명 장치(LID)를 제어할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제어부(CPU)는 촬영 장치(CAM)가 획득한 카본블랙 펠렛 이미지를 수신하여 이를 프로세싱한 후, 카본블랙 펠렛의 무게 분율 데이터를 획득할 수 있다. 일 예로, 제어부(CPU)는 컴퓨터 내부에 포함된 일 부품일 수 있다.The enclosure (ECL) may include a lighting controller (LCR) and a control unit (CPU) therein. A lighting controller (LCR) can control a lighting device (LID). As an example, the lighting controller (LCR) may remotely control the lighting device (LID), but is not limited thereto. The control unit (CPU) may receive the carbon black pellet image acquired by the imaging device (CAM), process it, and then obtain weight fraction data of the carbon black pellet. As an example, a control unit (CPU) may be a component included within a computer.

제어부(CPU)는 이미지 수신부(IMR), 데이터 획득부(DAA), 제1 유닛(UN1), 제2 유닛(UN2), 제3 유닛(UN3), 제4 유닛(UN4), 제5 유닛(UN5) 및 제6 유닛(UN6)을 포함할 수 있다.The control unit (CPU) includes an image receiving unit (IMR), a data acquisition unit (DAA), a first unit (UN1), a second unit (UN2), a third unit (UN3), a fourth unit (UN4), and a fifth unit ( UN5) and a sixth unit (UN6).

이미지 수신부(IMR)는 획득한 카본블랙 펠렛 이미지를 촬영 장치(CAM)로부터 수신할 수 있다. 제1 내지 제6 유닛들(UN1-UN6)은 카본블랙 펠렛 이미지를 프로세싱할 수 있다. 제1 유닛(UN1)은 수신한 카본블랙 펠렛 이미지를 흑백 이미지로 변환할 수 있다. 제2 유닛(UN2)은 흑백 이미지로 변환된 카본블랙 펠렛 이미지의 관심 영역을 선택할 수 있다. 제3 유닛(UN3)은 관심 영역을 선택하여 잘라낸 카본블랙 펠렛 이미지의 밝기를 변환할 수 있다. 제4 유닛(UN4)은 밝기가 변환된 카본블랙 펠렛 이미지의 노이즈를 제거할 수 있다. 제5 유닛(UN5)은 노이즈가 제거된 카본블랙 펠렛 이미지를 이진화 이미지(binary image)로 변환할 수 있다. 제6 유닛(UN6)은 분석 가능한 카본블랙 펠렛들을 분류할 수 있다. 데이터 획득부(DAA)는 프로세싱된 카본블랙 펠렛 이미지로부터 카본블랙 펠렛들의 무게 분율 데이터를 획득할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제어부(CPU)는 제7 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다. 제7 유닛(미도시)은 데이터 획득부(DAA)가 도출해낸 무게 분율 데이터를 분석할 수 있다. 제7 유닛(미도시)은 제1 크기 내지 제2 크기 사이의 카본블랙 펠렛들(PET)의 무게 분율이 기설정된 무게 분율 이상이 되도록 펠렛타이저(PLZ)를 제어할 수 있다. The image receiver (IMR) may receive the acquired carbon black pellet image from the imaging device (CAM). The first to sixth units (UN1-UN6) may process carbon black pellet images. The first unit UN1 can convert the received carbon black pellet image into a black and white image. The second unit UN2 may select a region of interest in the carbon black pellet image converted to a black and white image. The third unit (UN3) can convert the brightness of the carbon black pellet image cut out by selecting the region of interest. The fourth unit UN4 can remove noise from the brightness-converted carbon black pellet image. The fifth unit (UN5) can convert the carbon black pellet image from which noise has been removed into a binary image. The sixth unit (UN6) can classify carbon black pellets that can be analyzed. The data acquisition unit (DAA) may acquire weight fraction data of carbon black pellets from the processed carbon black pellet image. Although not shown, the control unit (CPU) may further include a seventh unit (not shown). A seventh unit (not shown) may analyze the weight fraction data derived by the data acquisition unit (DAA). The seventh unit (not shown) may control the pelletizer (PLZ) so that the weight fraction of carbon black pellets (PET) between the first and second sizes is greater than or equal to a preset weight fraction.

도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. Figure 3 is a flowchart illustrating a method for analyzing carbon black pellet size distribution according to embodiments of the present invention.

도 3을 참조하면, 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법은 펠렛타이저로부터 카본블랙 펠렛 이미지를 획득하는 단계(S100), 카본블랙 펠렛 이미지를 프로세싱하는 단계(S200), 및 카본블랙 펠렛의 무게 분율 데이터를 획득하는 단계(S300)를 포함할 수 있다. 이하, 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법을 설명하기 위하여 도 1 및 도 2를 함께 참조한다.Referring to FIG. 3, the carbon black pellet size distribution analysis method includes obtaining a carbon black pellet image from a pelletizer (S100), processing the carbon black pellet image (S200), and weight fraction data of the carbon black pellet. It may include a step of acquiring (S300). Hereinafter, Figures 1 and 2 will be referred to together to explain the carbon black pellet size distribution analysis method.

도 4는 카본블랙 펠렛 이미지를 획득하는 단계를 설명하기 위한 개념도이다. 도 4를 참조하면, 촬영 장치(CAM)는 카본블랙 펠렛 이미지를 획득할 수 있다. 카본블랙 펠렛 이미지 획득을 위해 조명 장치(LID)가 작동할 수 있다. 촬영 장치(CAM)는 촬영 개시 전, 조명 컨트롤러(LCR)에 트리거(trigger) 신호를 송신할 수 있다. 트리거 신호를 수신한 조명 컨트롤러(LCR)는 조명 장치(LID)를 작동시킬 수 있다. 촬영 장치(CAM)는 촬영이 끝난 후, 조명 컨트롤러(LCR)에 중지 신호를 송신할 수 있다. 중지 신호를 수신한 조명 컨트롤러(LCR)는 조명 장치(LID)의 작동을 중지시킬 수 있다. 즉, 조명 장치(LID)의 작동 시간은 촬영 장치(CAM)의 작동 시간과 서로 대응될 수 있다. 이로써, 조명 장치(LID)가 장시간 작동하여 발생하는 열을 억제할 수 있다. 결과적으로, 조명 장치(LID)의 소비 전력을 줄이고 그 수명을 증가시킬 수 있다. 또한, 조명 장치(LID)의 열로 인해 촬영 장치(CAM)가 영향을 받는 것을 방지할 수 있다.Figure 4 is a conceptual diagram explaining the steps of acquiring a carbon black pellet image. Referring to FIG. 4, the imaging device (CAM) can acquire an image of a carbon black pellet. A lighting device (LID) may be activated to acquire images of carbon black pellets. The photographing device (CAM) may transmit a trigger signal to the lighting controller (LCR) before starting filming. The lighting controller (LCR) that receives the trigger signal can operate the lighting device (LID). After filming is completed, the photographing device (CAM) may transmit a stop signal to the lighting controller (LCR). The lighting controller (LCR) that receives the stop signal may stop the operation of the lighting device (LID). That is, the operating time of the lighting device (LID) may correspond to the operating time of the imaging device (CAM). As a result, heat generated when the lighting device (LID) operates for a long time can be suppressed. As a result, the power consumption of the lighting device (LID) can be reduced and its lifespan can be increased. Additionally, it is possible to prevent the imaging device (CAM) from being affected by the heat of the lighting device (LID).

프로세싱되기 전의, 카본블랙 펠렛 이미지는 펠렛타이저(PLZ), 및 펠렛타이저(PLZ) 내부의 카본블랙 펠렛들(PET)을 포함할 수 있다(도 4 참조). 카본블랙 펠렛 이미지는 픽셀로 이루어지며, 이미지 모델 채널의 개수를 m이라 하면(ex. RGB 모델일 경우 m=3, CMYK 모델일 경우 m=4) 카본블랙 펠렛 이미지는 (가로 픽셀 수 X 세로 픽셀 수 X m)의 행렬로 구성될 수 있다. 카본블랙 펠렛 이미지의 색상 깊이 수를 n이라고 하면, 행렬의 구성 요소들은 0 내지 2n-1 중 하나의 값을 가지게 된다. 일 예로, n=8일 경우, 행렬의 구성 요소들은 0 내지 255 중 하나의 값을 가지게 된다.Before processing, the carbon black pellet image may include a pelletizer (PLZ) and carbon black pellets (PET) inside the pelletizer (PLZ) (see Figure 4). The carbon black pellet image is made up of pixels, and if the number of image model channels is m (ex. m = 3 for RGB model, m = 4 for CMYK model), the carbon black pellet image is (number of horizontal pixels It can be composed of a matrix of number If n is the number of color depths in the carbon black pellet image, the elements of the matrix have values ranging from 0 to 2 n -1. For example, when n=8, the elements of the matrix have a value between 0 and 255.

촬영 장치(CAM)는 복수 개의 카본블랙 펠렛 이미지를 획득할 수 있다. 일 예로, 촬영 장치(CAM)는 300개의 카본블랙 펠렛 이미지를 연속적으로 촬영하고 이들을 제어부(CPU)로 송신할 수 있다.The imaging device (CAM) can acquire a plurality of carbon black pellet images. As an example, the photographing device (CAM) can continuously photograph 300 carbon black pellet images and transmit them to the control unit (CPU).

도 5는 카본블랙 펠렛 이미지를 프로세싱하는 단계를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 카본블랙 펠렛 이미지를 프로세싱하는 단계(S200)는 카본블랙 펠렛 이미지를 흑백 이미지로 변환하는 단계(S210), 카본블랙 펠렛 이미지의 관심 영역을 선택하는 단계(S220), 카본블랙 펠렛 이미지의 밝기를 변환하는 단계(S230), 카본블랙 펠렛 이미지의 노이즈를 제거하는 단계(S240), 카본블랙 펠렛 이미지를 이진화 이미지로 변환하는 단계(S250), 및 분석 가능한 카본블랙 펠렛들을 분류하는 단계(S260)를 포함할 수 있다.Figure 5 is a flow chart to explain the steps of processing a carbon black pellet image. Referring to Figure 5, the step of processing the carbon black pellet image (S200) includes converting the carbon black pellet image into a black and white image (S210), selecting a region of interest in the carbon black pellet image (S220), and carbon black pellet image processing (S200). Converting the brightness of the pellet image (S230), removing noise from the carbon black pellet image (S240), converting the carbon black pellet image into a binarized image (S250), and classifying carbon black pellets that can be analyzed. It may include step S260.

제어부(CPU)의 이미지 수신부(IMR)은 카본블랙 펠렛 이미지를 촬영 장치(CAM)로부터 수신할 수 있다. 일 예로, 이미지 수신부(IMR)는 복수 개의 카본블랙 펠렛 이미지를 촬영 장치(CAM)로부터 수신할 수 있다. The image reception unit (IMR) of the control unit (CPU) can receive the carbon black pellet image from the imaging device (CAM). As an example, the image receiver (IMR) may receive a plurality of carbon black pellet images from the imaging device (CAM).

제어부(CPU)의 제1 유닛(UN1)은 이미지 수신부(IMR)가 수신한 카본블랙 펠렛 이미지를 흑백 이미지로 변환할 수 있다(S210). 카본블랙 펠렛 이미지는 (가로 픽셀 수 X 세로 픽셀 수 X m) 행렬에 의해 각각의 픽셀 좌표마다 m개의 값을 가진다. m개의 값들에 합이 1이 되는 m개의 상수들을 각각 곱하여 더하는 방식으로 카본블랙 펠렛 이미지를 흑백 이미지로 변환할 수 있다. 제어부(CPU)의 제2 유닛(UN2)은 제1 유닛(UN1)에 의해 흑백 이미지로 변환된 카본블랙 펠렛 이미지의 관심 영역(IR)을 선택할 수 있다(S220). The first unit (UN1) of the control unit (CPU) can convert the carbon black pellet image received by the image receiver (IMR) into a black and white image (S210). The carbon black pellet image has m values for each pixel coordinate by a matrix (number of horizontal pixels The carbon black pellet image can be converted to a black and white image by multiplying and adding m values by m constants that add up to 1. The second unit (UN2) of the control unit (CPU) may select the region of interest (IR) of the carbon black pellet image converted into a black and white image by the first unit (UN1) (S220).

도 6은 카본블랙 펠렛 이미지를 프로세싱하는 단계를 설명하기 위한 개념도이다. 도 4를 다시 참조하면, 펠렛타이저(PLZ)의 일부분도 촬영 장치(CAM)에 의해 촬영이 될 수 있고, 이미지의 주변부로 갈수록 초점이 흐려지는 문제가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위하여, 제어부(CPU)의 제2 유닛(UN2)은 이미지 중심부의 관심 영역(IR)만 선택하여 잘라낼 수 있다 (도 6 참조). 카본블랙 펠렛 이미지 상의 카본블랙 펠렛들(PET)은 그 내부에 빈 공간(HO)을 포함할 수 있다. Figure 6 is a conceptual diagram for explaining the steps of processing a carbon black pellet image. Referring again to FIG. 4, a portion of the pelletizer (PLZ) may be photographed by the imaging device (CAM), and a problem of blurring of focus toward the periphery of the image may occur. To solve this problem, the second unit (UN2) of the control unit (CPU) can select and crop only the region of interest (IR) in the center of the image (see FIG. 6). Carbon black pellets Carbon black pellets (PET) in the image may include empty space (HO) therein.

제어부(CPU)의 제3 유닛(UN3)은, 관심 영역(IR)을 선택하여 잘라낸 카본블랙 펠렛 이미지의 밝기를 변환할 수 있다(S230). 후술할 이진화 이미지 변환 단계에서, 같은 정도의 밝기를 가진 카본블랙 펠렛들(PET)의 프로세싱 결과가 상이하게 나오지 않도록 이미지 밝기를 변환하는 단계를 선제적으로 거칠 수 있다.The third unit (UN3) of the control unit (CPU) can convert the brightness of the carbon black pellet image cut out by selecting the region of interest (IR) (S230). In the binarization image conversion step, which will be described later, a step of converting the image brightness may be preemptively performed so that the processing results of carbon black pellets (PET) with the same brightness do not come out differently.

먼저, 현 단계의 흑백 이미지의 픽셀 별 밝기의 최소값과 최대값을 구한다. 색상 깊이 수가 n이라면 이미지가 가질 수 있는 픽셀 별 밝기의 최소값은 0이고 최대값은 2n-1이다. 흑백 이미지의 픽셀 별 밝기의 최소값을 0으로, 최대값을 2n-1로 치환하고, 그 사이의 밝기 값들도 비율을 유지하며 치환함으로써 이미지의 밝기를 변환할 수 있다.First, find the minimum and maximum values of brightness for each pixel of the current black and white image. If the number of color depths is n, the minimum value of brightness per pixel that an image can have is 0 and the maximum value is 2 n -1. The brightness of the image can be converted by replacing the minimum value of the brightness of each pixel of a black and white image with 0 and the maximum value with 2 n -1, and replacing the brightness values in between while maintaining the ratio.

제어부(CPU)의 제4 유닛(UN4)은, 밝기를 변환한 카본블랙 펠렛 이미지의 노이즈를 제거할 수 있다(S240). 일 예로, 노이즈 제거는 Non-local means filter(NLM) 알고리즘을 이용하여 수행될 수 있다. The fourth unit (UN4) of the control unit (CPU) can remove noise from the brightness-converted carbon black pellet image (S240). As an example, noise removal may be performed using a Non-local means filter (NLM) algorithm.

제어부(CPU)의 제5 유닛(UN5)은, 노이즈를 제거한 카본블랙 펠렛 이미지를 이진화 이미지(binary image)로 변환할 수 있다(S250). 특정 밝기 값을 기준으로 이보다 더 큰 값을 가지는 픽셀은 1 또는 0으로, 이보다 더 작은 값을 가지는 픽셀은 0 또는 1로 변환함으로써 카본블랙 펠렛 이미지를 이진화 이미지로 변환할 수 있다. 일 예로, 이진화 이미지 변환은 Otsu's method 알고리즘을 이용하여 수행될 수 있다.The fifth unit (UN5) of the control unit (CPU) can convert the noise-removed carbon black pellet image into a binary image (S250). Based on a specific brightness value, pixels with a larger value are converted to 1 or 0, and pixels with a smaller value are converted to 0 or 1, thereby converting the carbon black pellet image into a binarized image. As an example, binarization image conversion can be performed using Otsu's method algorithm.

제어부(CPU)의 제6 유닛(UN6)은, 이진화 이미지로 변환된 카본블랙 펠렛 이미지로부터 분석 가능한 카본블랙 펠렛들을 분류할 수 있다(S260). 카본블랙 펠렛들이 펠렛타이저 내에서 뭉쳐져 덩어리를 이룰 수 있다. 이 경우, 이미지 분석 시 카본블랙 펠렛들의 크기 값 오차가 커질 수 있다. 이를 방지하기 위해, 뭉쳐진 카본블랙 펠렛 덩어리를 제거하여 분석 가능한 카본블랙 펠렛들을 분류한다.The sixth unit (UN6) of the control unit (CPU) can classify carbon black pellets that can be analyzed from the carbon black pellet image converted into a binarized image (S260). Carbon black pellets may clump together in the pelletizer to form clumps. In this case, the error in the size value of the carbon black pellets may increase when analyzing the image. To prevent this, the agglomerated carbon black pellets are removed and the carbon black pellets that can be analyzed are classified.

도 7은 카본블랙 펠렛들을 분류하는 단계를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 8 내지 도 11은 카본블랙 펠렛들을 분류하는 단계를 설명하기 위한 개념도들이다.Figure 7 is a flow chart to explain the step of classifying carbon black pellets. Figures 8 to 11 are conceptual diagrams for explaining the steps of classifying carbon black pellets.

도 7을 참조하면, 분석 가능한 카본블랙 펠렛들을 분류하는 단계(S260)는 카본블랙 펠렛으로 둘러싸인 빈 공간을 채우는 단계(S261), 카본블랙 펠렛 이미지의 경계와 접촉하는 카본블랙 펠렛을 제거하는 단계(S262), 기설정된 크기보다 작은 크기의 카본블랙 펠렛을 제거하는 단계(S263), 및 원형도를 이용하여 뭉쳐진 카본블랙 펠렛 덩어리를 제거하는 단계(S264)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, the step of classifying the carbon black pellets that can be analyzed (S260) includes the step of filling the empty space surrounded by the carbon black pellets (S261), and the step of removing the carbon black pellets in contact with the boundary of the carbon black pellet image (S261). S262), a step of removing carbon black pellets smaller than the preset size (S263), and a step of removing agglomerated carbon black pellets using circularity (S264).

도 8을 참조하면, 제어부(CPU)의 제6 유닛(UN6)은 카본블랙 펠렛 이미지 상에서 카본블랙 펠렛(PET)으로 둘러싸인 빈 공간을 채울 수 있다(S261). 도 6을 다시 참조하면, 카본블랙 펠렛(PET)은 그 내부에 빈 공간(HO)을 포함할 수 있다. 보다 정밀한 크기 분포 분석을 위하여 빈 공간(HO)에 속하는 픽셀을 카본블랙 펠렛(PET)과 같은 밝기의 픽셀로 변환하여 채울 수 있다.Referring to FIG. 8, the sixth unit (UN6) of the control unit (CPU) can fill the empty space surrounded by carbon black pellets (PET) on the carbon black pellet image (S261). Referring again to FIG. 6, carbon black pellets (PET) may include empty space (HO) therein. For more precise size distribution analysis, pixels belonging to empty space (HO) can be converted and filled with pixels of the same brightness as carbon black pellets (PET).

도 9를 참조하면, 제어부(CPU)의 제6 유닛(UN6)은 카본블랙 펠렛 이미지의 경계와 접촉하는 카본블랙 펠렛(PET)을 제거할 수 있다(S262). 카본블랙 펠렛 이미지의 경계와 접촉하는 카본블랙 펠렛(PET)은 그 크기를 정확히 측정할 수 없기 때문에 제거한다.Referring to FIG. 9, the sixth unit (UN6) of the control unit (CPU) can remove the carbon black pellet (PET) contacting the boundary of the carbon black pellet image (S262). Carbon black pellets (PET) that come into contact with the border of the carbon black pellet image are removed because their size cannot be measured accurately.

도 10을 참조하면, 제어부(CPU)의 제6 유닛(UN6)은 기설정된 크기보다 작은 크기의 카본블랙 펠렛(PET)을 제거할 수 있다(S263). 일 예로, 제어부(CPU)의 제6 유닛(UN6)에 입력된 기설정된 크기는 50μm일 수 있고, 이보다 더 작은 크기를 갖는 카본블랙 펠렛들(PET)을 제거할 수 있다. Referring to FIG. 10, the sixth unit (UN6) of the control unit (CPU) can remove carbon black pellets (PET) of a size smaller than the preset size (S263). For example, the preset size input to the sixth unit (UN6) of the control unit (CPU) may be 50 μm, and carbon black pellets (PET) having a size smaller than this may be removed.

도 11을 참조하면, 제어부(CPU)의 제6 유닛(UN6)은 원형도(circularity)를 이용하여 뭉쳐진 카본블랙 펠렛 덩어리를 제거할 수 있다(S264). 카본블랙 펠렛들(PET)의 원형도를 각각 측정하기 위해 제어부(CPU)의 제6 유닛(UN6)은 카본블랙 펠렛들(PET) 각각의 면적 및 둘레를 측정할 수 있다. 여기서, 카본블랙 펠렛들(PET)의 원형도는 아래와 같은 수학식으로 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 11, the sixth unit UN6 of the control unit (CPU) can remove the agglomerated carbon black pellets using circularity (S264). In order to measure the circularity of each carbon black pellet (PET), the sixth unit (UN6) of the control unit (CPU) can measure the area and perimeter of each carbon black pellet (PET). Here, the circularity of carbon black pellets (PET) can be expressed by the following equation.

Figure 112021139826983-pat00001
Figure 112021139826983-pat00001

여기서, c는 카본블랙 펠렛(PET)의 원형도, A는 카본블랙 펠렛(PET)의 면적, l은 카본블랙 펠렛(PET)의 둘레이다.Here, c is the circularity of the carbon black pellet (PET), A is the area of the carbon black pellet (PET), and l is the perimeter of the carbon black pellet (PET).

카본블랙 펠렛들(PET)의 원형도를 측정한 후, 제어부(CPU)의 제6 유닛(UN6)은 원형도가 제1 값 미만이거나 제2 값을 초과하는 카본블랙 펠렛들(PET)을 제거할 수 있다. 제1 값은 1 - 임계 원형도(critical circularity), 제2 값은 1 + 임계 원형도(critical circularity)일 수 있다. 임계 원형도는 제어부(CPU)의 제6 유닛(UN6)에 임의로 입력한 값일 수 있다. 일 예로, 임계 원형도가 0.3으로 입력된 경우, 제1 값은 0.7, 제2 값은 1.3일 수 있다. 이 경우, 카본블랙 펠렛들(PET) 중 그 원형도가 0.7 내지 1.3인 것들만이 분류되고 나머지는 이미지 상에서 제거될 수 있다.After measuring the circularity of the carbon black pellets (PET), the sixth unit (UN6) of the control unit (CPU) removes the carbon black pellets (PET) whose circularity is less than the first value or exceeds the second value. can do. The first value may be 1 - critical circularity, and the second value may be 1 + critical circularity. The critical circularity may be a value arbitrarily input to the sixth unit (UN6) of the control unit (CPU). For example, when the critical circularity is input as 0.3, the first value may be 0.7 and the second value may be 1.3. In this case, among the carbon black pellets (PET), only those with a circularity of 0.7 to 1.3 are classified and the rest can be removed from the image.

도 12는 카본블랙 펠렛의 무게 분율 데이터를 획득하는 단계를 설명하기 위한 흐름도이다. Figure 12 is a flowchart for explaining the steps of acquiring weight fraction data of carbon black pellets.

도 12를 참조하면, 카본블랙 펠렛의 무게 분율 데이터를 획득하는 단계(S300)는 분류된 카본블랙 펠렛의 지름을 계산하는 단계(S310), 분류된 카본블랙 펠렛의 부피를 계산하는 단계(S320), 및 분류된 카본블랙 펠렛을 크기 별로 분류하여 무게 분율 데이터를 획득하는 단계(S330)를 포함할 수 있다.Referring to Figure 12, the step of acquiring the weight fraction data of the carbon black pellets (S300), the step of calculating the diameter of the classified carbon black pellets (S310), and the step of calculating the volume of the classified carbon black pellets (S320). , and classifying the classified carbon black pellets by size to obtain weight fraction data (S330).

데이터 획득부(DAA)는 프로세싱된 카본블랙 펠렛 이미지로부터 분석 가능한 카본블랙 펠렛들(PET)의 지름을 계산할 수 있다. 먼저, 카본블랙 펠렛들(PET)의 면적을 계산하여 아래의 수학식을 통해 카본블랙 펠렛들(PET)의 지름을 계산할 수 있다. The data acquisition unit (DAA) can calculate the diameter of carbon black pellets (PET) that can be analyzed from the processed carbon black pellet image. First, the area of the carbon black pellets (PET) can be calculated and the diameter of the carbon black pellets (PET) can be calculated using the equation below.

Figure 112021139826983-pat00002
Figure 112021139826983-pat00002

여기서, d는 카본블랙 펠렛(PET)의 지름, A는 카본블랙 펠렛(PET)의 면적이다.Here, d is the diameter of the carbon black pellet (PET), and A is the area of the carbon black pellet (PET).

계산한 카본블랙 펠렛들(PET)의 지름은 픽셀 단위를 가지고 있으므로, 이를 메트릭(metric) 단위로 변환하는 것이 필요하다. Since the calculated diameter of carbon black pellets (PET) has pixel units, it is necessary to convert it to metric units.

도 13은 픽셀 단위를 메트릭 단위로 변환하기 위하여 이미지 프로세싱 전 촬영한 이미지이다. 도 13을 참조하면, 이미지 프로세싱 전에 2개의 레이저 포인터로부터 각각 레이저 라인(LL)을 방사하여 촬영 장치(CAM)를 통해 레이저 라인(LL) 이미지를 획득하였다. 실제 레이저 라인(LL) 사이의 거리(메트릭 단위)와 이미지 상에서의 레이저 라인 사이의 거리(픽셀 단위)를 측정한 후 이를 데이터 획득부(DAA)에 입력할 수 있다. 데이터 획득부(DAA)는 아래의 수학식을 통해 카본블랙 펠렛들(PET)의 지름의 단위를 메트릭 단위로 변환할 수 있다.Figure 13 is an image taken before image processing to convert pixel units to metric units. Referring to FIG. 13, before image processing, laser lines (LL) were emitted from two laser pointers, respectively, and a laser line (LL) image was acquired through an imaging device (CAM). The distance between the actual laser lines (LL) (metric units) and the distance between the laser lines on the image (pixel units) can be measured and then input into the data acquisition unit (DAA). The data acquisition unit (DAA) can convert the diameter units of carbon black pellets (PET) into metric units using the equation below.

데이터 획득부(DAA)는 카본블랙 펠렛(PET)의 지름으로부터 아래의 수학식을 통해 카본블랙 펠렛(PET)의 부피를 계산할 수 있다. The data acquisition unit (DAA) can calculate the volume of the carbon black pellet (PET) from the diameter of the carbon black pellet (PET) using the equation below.

Figure 112021139826983-pat00004
Figure 112021139826983-pat00004

여기서, V는 카본블랙 펠렛(PET)의 부피, d는 카본블랙 펠렛(PET)의 지름이다. Here, V is the volume of the carbon black pellet (PET), and d is the diameter of the carbon black pellet (PET).

계산된 카본블랙 펠렛들(PET)의 부피를 이용하여 카본블랙 펠렛들(PET)을 크기 별로 분류한 후, 카본블랙 펠렛들(PET)의 무게 분율 데이터를 획득할 수 있다. 여기서, 카본블랙 펠렛들(PET)의 크기는 ASTM 표준에 따라 분류할 수 있다 (표 1 참조). After classifying the carbon black pellets (PET) by size using the calculated volume of the carbon black pellets (PET), weight fraction data of the carbon black pellets (PET) can be obtained. Here, the size of carbon black pellets (PET) can be classified according to ASTM standards (see Table 1).

Standard Mesh NumberStandard Mesh Number Sieve Opening Size (μm)Sieve Opening Size (μm) No. 120No. 120 125125 No. 60No. 60 250250 No. 35No. 35 500500 No. 18No. 18 10001000 No. 14No. 14 14001400 No. 12No. 12 17001700 No. 10No. 10 20002000

도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법에 따라 획득한 무게 분율 데이터를 나타낸 그래프이다.Figure 14 is a graph showing weight fraction data obtained according to the carbon black pellet size distribution analysis method according to embodiments of the present invention.

제어부(CPU)가 복수 개의 카본블랙 펠렛 이미지들을 수신한 경우, 무게 분율 데이터는 복수 개의 카본블랙 펠렛 이미지들에 대한 분석 결과를 통합하여 도출한 것이다. 일 예로, 제어부(CPU)가 300개의 카본블랙 펠렛 이미지들을 촬영 장치(CAM)로부터 수신한 경우, 300개 이미지 내의 모든 카본블랙 펠렛들의 부피를 계산하고, 이를 이용하여 최종적인 무게 분율 데이터를 도출한다.When the control unit (CPU) receives a plurality of carbon black pellet images, the weight fraction data is derived by integrating the analysis results of the plurality of carbon black pellet images. For example, when the control unit (CPU) receives 300 carbon black pellet images from the imaging device (CAM), it calculates the volume of all carbon black pellets in the 300 images and uses this to derive the final weight fraction data. .

무게 분율 데이터에 따라, 제어부(CPU)는 펠렛타이저(PLZ)를 제어할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제어부(CPU)는 제7 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다. 일 예로, 제7 유닛(미도시)은 펠렛타이저(PLZ)와 네트워크 연결되어 펠렛타이저(PLZ)의 작동을 제어할 수 있다.According to the weight fraction data, the control unit (CPU) can control the pelletizer (PLZ). Although not shown, the control unit (CPU) may further include a seventh unit (not shown). As an example, the seventh unit (not shown) may be connected to a network with the pelletizer (PLZ) to control the operation of the pelletizer (PLZ).

제7 유닛(미도시)은 무게 분율 데이터를 분석할 수 있다. 제7 유닛(미도시)은 제1 크기 내지 제2 크기 사이의 카본블랙 펠렛들(PET)의 무게 분율이 기설정된 무게 분율 이상이 되도록 펠렛타이저(PLZ)를 제어할 수 있다. A seventh unit (not shown) may analyze weight fraction data. The seventh unit (not shown) may control the pelletizer (PLZ) so that the weight fraction of carbon black pellets (PET) between the first and second sizes is greater than or equal to a preset weight fraction.

일 예로, 제7 유닛(미도시)에 입력된 제1 크기는 Mesh No. 35, 제2 크기는 Mesh No. 18일 수 있고, 기설정된 무게 분율은 70%일 수 있다. 제7 유닛(미도시)은 Mesh No. 18 및 No. 35 크기의 카본블랙 펠렛들(PET)의 무게 분율이 70% 이상이 되도록 펠렛타이저(PLZ)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제7 유닛(미도시)은 Mesh No. 18 및 No. 35 크기의 카본블랙 펠렛들(PET)의 무게 분율이 65%인 경우, 펠렛타이저(PLZ)의 배합제 투입량, 작동 속도 등을 제어하여 Mesh No. 18 및 No. 35 크기의 카본블랙 펠렛들(PET)의 무게 분율이 70%를 넘도록 제어할 수 있다. As an example, the first size input to the 7th unit (not shown) is Mesh No. 35, the second size is Mesh No. It may be 18, and the preset weight fraction may be 70%. The 7th unit (not shown) is Mesh No. 18 and no. The pelletizer (PLZ) can be controlled so that the weight fraction of carbon black pellets (PET) of size 35 is more than 70%. For example, the 7th unit (not shown) has Mesh No. 18 and no. If the weight fraction of carbon black pellets (PET) of size 35 is 65%, the mixing agent input amount and operating speed of the pelletizer (PLZ) are controlled to control Mesh No. 18 and no. The weight fraction of carbon black pellets (PET) of size 35 can be controlled to exceed 70%.

본 발명의 일 실시예에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법은 이미지 프로세싱을 이용하므로 실시간에 근접하게 카본블랙 펠렛들의 무게 분율 데이터를 획득할 수 있다. 이에 따라, 제조되고 있는 카본블랙 펠렛의 크기를 실시간으로 제어하는 것이 가능하다.The carbon black pellet size distribution analysis method according to an embodiment of the present invention uses image processing, so it is possible to obtain weight fraction data of carbon black pellets in close real time. Accordingly, it is possible to control the size of the carbon black pellets being manufactured in real time.

도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법의 결과값 및 본 발명의 비교예에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법의 결과값을 비교한 그래프이다. 도 16a 내지 도 16d는 각각 본 발명의 실시예들에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법에 따라 획득한 무게 분율 데이터 및 본 발명의 비교예에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법에 따라 획득한 무게 분율 데이터를 비교한 그래프이다. 도 16a 내지 도 16d는 각각 상이한 촬영 날짜에 획득한 무게 분율 데이터들을 나타내는 것이다.Figure 15 is a graph comparing the results of the carbon black pellet size distribution analysis method according to the embodiments of the present invention and the results of the carbon black pellet size distribution analysis method according to the comparative example of the present invention. 16A to 16D show weight fraction data obtained according to the carbon black pellet size distribution analysis method according to embodiments of the present invention and weight fraction data obtained according to the carbon black pellet size distribution analysis method according to the comparative example of the present invention, respectively. This is a graph comparing data. Figures 16a to 16d show weight fraction data acquired on different shooting dates, respectively.

도 15 및 도 16a 내지 도 16d를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 무게 분율 데이터와 비교예에 따른 무게 분율 데이터는 유사한 경향성을 띄는 것으로 확인되었으나, 일부 차이가 있는 것을 확인할 수 있다. 비교예에 따른 무게 분율 데이터는 종래의 ASTM D1511 방법을 이용하여 획득한 데이터이다.Referring to FIGS. 15 and 16A to 16D, it was confirmed that the weight fraction data according to the embodiments of the present invention and the weight fraction data according to the comparative example showed a similar tendency, but some differences were observed. The weight fraction data according to the comparative example is data obtained using the conventional ASTM D1511 method.

도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법에 따라 획득한 무게 분율 데이터 및 이에 대해 보정을 적용한 무게 분율 데이터를 비교한 그래프이다. 도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법의 결과값, 이에 대해 보정을 적용한 경우의 결과값, 및 본 발명의 비교예에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법의 결과값을 비교한 그래프이다. 도 19a 내지 도 19d는 각각 본 발명의 실시예들에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법에 따라 획득한 무게 분율 데이터, 이에 대해 보정을 적용한 무게 분율 데이터, 및 본 발명의 비교예에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법에 따라 획득한 무게 분율 데이터를 비교한 그래프이다. 도 19a 내지 도 19d는 각각 상이한 촬영 날짜에 획득한 무게 분율 데이터들을 나타내는 것이다.Figure 17 is a graph comparing weight fraction data obtained according to the carbon black pellet size distribution analysis method according to embodiments of the present invention and weight fraction data with correction applied thereto. Figure 18 shows the results of the carbon black pellet size distribution analysis method according to the embodiments of the present invention, the result when correction is applied thereto, and the result of the carbon black pellet size distribution analysis method according to the comparative example of the present invention. This is a graph comparing . 19A to 19D show weight fraction data obtained according to the carbon black pellet size distribution analysis method according to the embodiments of the present invention, weight fraction data with correction applied thereto, and carbon black pellets according to the comparative example of the present invention, respectively. This is a graph comparing the weight fraction data obtained according to the size distribution analysis method. Figures 19a to 19d show weight fraction data acquired on different shooting dates, respectively.

본 발명의 실시예들에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법에 대한 정확성을 높이기 위해 분석 결과에 대한 보정을 실시하였다. 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 분석 결과 사이에 선형 관계가 있다는 가정 하에 선형 모델을 계산하고, 도출된 보정 계수를 본 발명의 실시예들에 따른 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법에 대한 결과값에 곱하였다. 비교예에 따른 무게 분율 데이터는 종래의 ASTM D1511 방법을 이용하여 획득한 데이터이다.In order to increase the accuracy of the carbon black pellet size distribution analysis method according to the embodiments of the present invention, correction of the analysis results was performed. A linear model is calculated under the assumption that there is a linear relationship between the analysis results according to the embodiments of the present invention and the comparative examples, and the derived correction coefficient is used as the result for the carbon black pellet size distribution analysis method according to the embodiments of the present invention. multiplied by . The weight fraction data according to the comparative example is data obtained using the conventional ASTM D1511 method.

도 17, 도 18, 및 도 19a 내지 도 19d를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 무게 분율 데이터에 보정을 적용한 경우, 비교예에 따른 무게 분율 데이터와 보다 유사한 결과가 나온 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 17, 18, and 19A to 19D, it can be seen that when correction is applied to the weight fraction data according to the embodiments of the present invention, results are more similar to the weight fraction data according to the comparative example. .

결과적으로, 이미지 프로세싱을 이용한 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법 또한 물리적 분석 방법인 ASTM D1511 방법과 유사한 결과를 도출해낸 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들에 따르면 실시간에 근접하게 카본블랙 펠렛의 크기 분포를 분석함과 동시에 높은 정확성을 가지는 분석 결과값을 도출해낼 수 있다. As a result, it can be seen that the carbon black pellet size distribution analysis method using image processing also produced similar results to the ASTM D1511 method, which is a physical analysis method. That is, according to embodiments of the present invention, it is possible to analyze the size distribution of carbon black pellets in close real time and simultaneously derive analysis results with high accuracy.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the attached drawings, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. You will understand that it exists. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.

Claims (13)

펠렛타이저로부터 카본블랙 펠렛 이미지를 획득하는 단계;
획득한 상기 카본블랙 펠렛 이미지를 프로세싱하는 알고리즘을 수행하는 단계; 및
프로세싱된 상기 카본블랙 펠렛 이미지로부터 카본블랙 펠렛들의 무게 분율 데이터를 획득하는 단계를 포함하되,
상기 카본블랙 펠렛 이미지를 프로세싱하는 알고리즘을 수행하는 단계는:
상기 카본블랙 펠렛 이미지를 흑백 이미지로 변환하는 단계;
상기 카본블랙 펠렛 이미지로부터 관심 영역을 선택하는 단계;
상기 카본블랙 펠렛 이미지의 밝기를 변환하는 단계;
상기 카본블랙 펠렛 이미지의 노이즈를 제거하는 단계;
상기 카본블랙 펠렛 이미지를 이진화 이미지로 변환하는 단계; 및
상기 카본블랙 펠렛 이미지로부터 분석 가능한 상기 카본블랙 펠렛들을 분류하는 단계를 포함하는 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법.
Obtaining an image of carbon black pellets from a pelletizer;
performing an algorithm for processing the obtained carbon black pellet image; and
Obtaining weight fraction data of carbon black pellets from the processed carbon black pellet image,
The steps for performing the algorithm for processing the carbon black pellet image are:
Converting the carbon black pellet image into a black and white image;
Selecting a region of interest from the carbon black pellet image;
Converting the brightness of the carbon black pellet image;
Removing noise from the carbon black pellet image;
Converting the carbon black pellet image into a binarized image; and
A carbon black pellet size distribution analysis method comprising classifying the carbon black pellets that can be analyzed from the carbon black pellet image.
제1항에 있어서,
상기 분석 가능한 상기 카본블랙 펠렛들을 분류하는 단계는:
상기 카본블랙 펠렛 이미지의 상기 카본블랙 펠렛들 내의 빈 공간을 채우는 단계;
상기 카본블랙 펠렛 이미지의 경계와 접촉하는 상기 카본블랙 펠렛들을 제거하는 단계;
기설정된 크기보다 작은 크기의 상기 카본블랙 펠렛들을 제거하는 단계; 및
원형도(circularity)를 이용하여 뭉쳐진 카본블랙 펠렛 덩어리를 제거하는 단계를 포함하는 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법.
According to paragraph 1,
The step of classifying the analyzable carbon black pellets is:
filling empty spaces within the carbon black pellets of the carbon black pellet image;
removing the carbon black pellets in contact with a boundary of the carbon black pellet image;
Removing the carbon black pellets of a size smaller than a preset size; and
A carbon black pellet size distribution analysis method including the step of removing agglomerated carbon black pellet lumps using circularity.
제2항에 있어서,
상기 뭉쳐진 카본블랙 펠렛 덩어리를 제거하는 단계는:
상기 카본블랙 펠렛들의 원형도를 측정하는 단계; 및
상기 카본블랙 펠렛들 중 원형도가 제1 값 미만이거나 제2 값을 초과하는 상기 카본블랙 펠렛들을 제거하는 단계를 포함하는 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법.
According to paragraph 2,
The steps for removing the agglomerated carbon black pellets are:
Measuring the circularity of the carbon black pellets; and
A carbon black pellet size distribution analysis method comprising the step of removing carbon black pellets whose circularity is less than a first value or more than a second value.
제1항에 있어서,
상기 무게 분율 데이터를 획득하는 단계 이후에,
상기 펠렛타이저를 제어하는 단계를 더 포함하는 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법.
According to paragraph 1,
After acquiring the weight fraction data,
A carbon black pellet size distribution analysis method further comprising controlling the pelletizer.
제4항에 있어서,
상기 펠렛타이저를 제어하는 것은,
제1 크기 내지 제2 크기 사이의 상기 카본블랙 펠렛들의 무게 분율이 기설정된 무게 분율 이상이 되도록 상기 펠렛타이저를 제어하는 것을 포함하는 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법.
According to paragraph 4,
Controlling the pelletizer is:
A carbon black pellet size distribution analysis method comprising controlling the pelletizer so that the weight fraction of the carbon black pellets between the first size and the second size is more than a preset weight fraction.
제1항에 있어서,
상기 무게 분율 데이터를 획득하는 단계는:
분석 가능한 상기 카본블랙 펠렛들의 지름을 측정하는 단계;
분석 가능한 상기 카본블랙 펠렛들의 부피를 측정하는 단계; 및
분석 가능한 상기 카본블랙 펠렛들을 크기 별로 분류하여 상기 무게 분율 데이터를 획득하는 단계를 포함하는 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법.
According to paragraph 1,
The steps for acquiring the weight fraction data are:
measuring the diameter of the carbon black pellets that can be analyzed;
measuring the volume of the carbon black pellets available for analysis; and
A carbon black pellet size distribution analysis method comprising the step of classifying the analyzeable carbon black pellets by size and obtaining the weight fraction data.
제1항에 있어서,
상기 카본블랙 펠렛 이미지를 획득하는 단계는,
조명 장치로부터 상기 펠렛타이저에 빛을 조사하는 단계; 및
촬영 장치를 통해 상기 카본블랙 펠렛 이미지를 획득하는 단계를 포함하되,
상기 조명 장치의 작동 시간은 상기 촬영 장치의 작동 시간에 대응되는 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 방법.
According to paragraph 1,
The step of acquiring the carbon black pellet image is,
Irradiating light from a lighting device to the pelletizer; and
Including acquiring an image of the carbon black pellet through an imaging device,
A carbon black pellet size distribution analysis method in which the operating time of the lighting device corresponds to the operating time of the imaging device.
삭제delete 펠렛타이저로부터 카본블랙 펠렛 이미지를 획득하는 촬영 장치;
상기 카본블랙 펠렛 이미지 획득을 위해 빛을 조사하는 조명 장치;
상기 촬영 장치 및 상기 조명 장치 각각의 방향 및 각도를 조절하는 조절부;
상기 조명 장치를 제어하는 조명 컨트롤러; 및
획득한 상기 카본블랙 펠렛 이미지를 프로세싱하는 제어부를 포함하되,
상기 제어부는:
상기 촬영 장치로부터 상기 카본블랙 펠렛 이미지를 수신하는 이미지 수신부;
상기 카본블랙 펠렛 이미지를 흑백 이미지로 변환하는 제1 유닛;
상기 카본블랙 펠렛 이미지로부터 관심 영역을 선택하는 제2 유닛;
상기 카본블랙 펠렛 이미지의 밝기를 변환하는 제3 유닛;
상기 카본블랙 펠렛 이미지의 노이즈를 제거하는 제4 유닛;
상기 카본블랙 펠렛 이미지를 이진화 이미지로 변환하는 제5 유닛;
상기 카본블랙 펠렛 이미지로부터 분석 가능한 상기 카본블랙 펠렛들을 분류하는 제6 유닛; 및
프로세싱된 상기 카본블랙 펠렛 이미지로부터 상기 카본블랙 펠렛들의 무게 분율 데이터를 획득하는 데이터 획득부를 포함하는 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 장치.
An imaging device that acquires images of carbon black pellets from the pelletizer;
An illumination device that irradiates light to obtain an image of the carbon black pellet;
a control unit that adjusts the direction and angle of each of the photographing device and the lighting device;
a lighting controller that controls the lighting device; and
Including a control unit for processing the obtained carbon black pellet image,
The control unit:
an image receiving unit that receives the carbon black pellet image from the photographing device;
A first unit converting the carbon black pellet image into a black and white image;
a second unit selecting a region of interest from the carbon black pellet image;
a third unit converting the brightness of the carbon black pellet image;
a fourth unit that removes noise from the carbon black pellet image;
A fifth unit converting the carbon black pellet image into a binarized image;
a sixth unit classifying the carbon black pellets that can be analyzed from the carbon black pellet image; and
A carbon black pellet size distribution analysis device comprising a data acquisition unit that acquires weight fraction data of the carbon black pellets from the processed carbon black pellet image.
제9항에 있어서,
상기 제6 유닛은,
상기 카본블랙 펠렛 이미지의 상기 카본블랙 펠렛들 내의 빈 공간을 채우고,
상기 카본블랙 펠렛 이미지의 경계와 접촉하는 상기 카본블랙 펠렛들을 제거하고,
기설정된 크기보다 작은 크기의 상기 카본블랙 펠렛들을 제거하고,
상기 카본블랙 펠렛들의 원형도(circularity)를 측정하고,
상기 카본블랙 펠렛들 중 원형도가 제1 값 미만이거나 제2 값을 초과하는 상기 카본블랙 펠렛들을 제거하는 알고리즘을 수행하는 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 장치.
According to clause 9,
The sixth unit is,
Filling empty spaces within the carbon black pellets of the carbon black pellet image,
Remove the carbon black pellets in contact with the boundary of the carbon black pellet image,
Remove the carbon black pellets of a size smaller than the preset size,
Measure the circularity of the carbon black pellets,
A carbon black pellet size distribution analysis device that performs an algorithm to remove carbon black pellets whose circularity is less than a first value or exceeds a second value.
제9항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 무게 분율 데이터를 획득한 후, 제1 크기 내지 제2 크기 사이의 상기 카본블랙 펠렛들의 무게 분율이 기설정된 무게 분율 이상이 되도록 상기 펠렛타이저를 제어하는 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 장치.
According to clause 9,
The control unit,
After acquiring the weight fraction data, a carbon black pellet size distribution analysis device for controlling the pelletizer so that the weight fraction of the carbon black pellets between the first size and the second size is more than a preset weight fraction.
제9항에 있어서,
상기 데이터 획득부는,
분석 가능한 상기 카본블랙 펠렛들의 지름을 측정하고,
분석 가능한 상기 카본블랙 펠렛들의 부피를 측정하고,
분석 가능한 상기 카본블랙 펠렛들을 크기 별로 분류하여 상기 무게 분율 데이터를 획득하는 알고리즘을 수행하는 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 장치.
According to clause 9,
The data acquisition unit,
Measure the diameter of the carbon black pellets that can be analyzed,
Measure the volume of the carbon black pellets available for analysis,
A carbon black pellet size distribution analysis device that classifies the carbon black pellets that can be analyzed by size and performs an algorithm to obtain the weight fraction data.
제9항에 있어서,
상기 조명 컨트롤러는,
상기 조명 장치의 작동 시간이 상기 촬영 장치의 작동 시간에 대응되도록 상기 조명 장치를 제어하는 카본블랙 펠렛 크기 분포 분석 장치.

According to clause 9,
The lighting controller is,
A carbon black pellet size distribution analysis device that controls the lighting device so that the operating time of the lighting device corresponds to the operating time of the imaging device.

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