KR20220137627A - 폐플라스틱의 재질 판정 장치, 재질 판정 방법, 및 재질 판정 프로그램 - Google Patents

폐플라스틱의 재질 판정 장치, 재질 판정 방법, 및 재질 판정 프로그램 Download PDF

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다카노부 무라카미
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다이오세이시가부시끼가이샤
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Abstract

폐플라스틱의 재질 판정 장치는, 중적외선 카메라에 의해 검출된, 조명에 의해 컨베이어의 반송로에 조사된 광의 반사광의 스펙트럼이, 폐플라스틱편 및 반송로 중 어느 쪽의 것인지를 판정하는 제 1 판정부와, 제 1 판정부에 의해 폐플라스틱편으로 판정된 스펙트럼에서 2 종류의 특징 데이터를 추출하는 제 2 판정부와, 제 2 판정부에 의해 추출된 특징 데이터에 기초하여 폐플라스틱편의 재질을 판별하는 제 3 판정부를 구비한다.

Description

폐플라스틱의 재질 판정 장치, 재질 판정 방법, 및 재질 판정 프로그램
본 개시는, 폐플라스틱의 재질 판정 장치, 재질 판정 방법, 및 재질 판정 프로그램에 관한 것이다.
폐플라스틱의 재처리에 있어서 머티리얼 리사이클을 위해서는, 선별 후의 제품에 대한 비대상물 혼입이 적고 순도가 높을 것이 요구된다. 또, 소재에 고가의 것이 포함되는 경우에는, 고가의 소재를 빠뜨리지 않고 선별할 수 있는 것이 요구된다. 또, 종래에는 분별할 수 없기 때문에 서멀 리사이클을 하지 않을 수 없었던 흑색 플라스틱을, 머티리얼 리사이클하기 위해 재질 판별, 선별을 효율적으로 실시할 것이 요구되고 있다.
특허문헌 1 에는, 선별 대상물에 적외광을 조사하여 선별 대상물로부터의 반사광을 수광하고, 반사광에 기초하는 스펙트럼을 사용하여 패턴 매칭의 수법에 의해 선별 대상물의 수지종을 판정하는 것이 기재되어 있다.
일본 공개특허공보 2018-100903호
그러나, 특허문헌 1 등에 기재된 종래 수법에서는, 재질의 판정 정밀도에 개선의 여지가 있다.
본 개시는, 폐플라스틱의 재질의 판정 정밀도를 향상시킬 수 있는 재질 판정 장치, 재질 판정 방법, 및 재질 판정 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시형태의 하나의 관점에 관련된 폐플라스틱의 재질 판정 장치는, 반송로 상에서 반송되는 폐플라스틱편에 광을 조사하는 조사부와, 상기 조사부에 의해 조사된 광의 반사광을 수광하여 상기 반사광의 스펙트럼을 검출하는 반사 스펙트럼 검출부와, 상기 반사 스펙트럼 검출부에 의해 검출된 상기 스펙트럼이 상기 폐플라스틱편 및 상기 반송로 중 어느 쪽의 것인지를 판정하는 제 1 판정부와, 상기 제 1 판정부에 의해 상기 폐플라스틱편으로 판정된 스펙트럼으로부터 특징량을 추출하는 제 2 판정부와, 상기 제 2 판정부에 의해 추출된 상기 특징량에 기초하여 상기 폐플라스틱편의 재질을 판별하는 제 3 판정부를 구비한다.
본 개시에 의하면, 폐플라스틱의 재질의 판정 정밀도를 향상시킬 수 있는 재질 판정 장치, 재질 판정 방법, 및 재질 판정 프로그램을 제공할 수 있다.
도 1 은, 실시형태에 관련된 폐플라스틱의 재질 판정 장치의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 폐플라스틱의 재질 판정 장치의 측면도이다.
도 3 은, 도 1 에 나타내는 폐플라스틱의 재질 판정 장치의 평면도이다.
도 4 는, 판별 장치의 기능 블록도이다.
도 5 는, 실시형태에 관련된 폐플라스틱의 재질 판별 처리의 플로 차트이다.
도 6 은, 보정용의 스펙트럼의 추출 수법을 나타내는 도면이다.
도 7 은, 반사파 스펙트럼으로부터 특징이 있는 파장 영역을 잘라내는 처리의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8 은, 특징 데이터의 추출예를 나타내는 도면이다.
도 9 는, 결정목을 사용한 재질 판별의 예를 나타내는 도면이다.
도 10 은, 본 실시형태의 재질 판정 장치에 의한 제 1 재질 선별 수법을 나타내는 평면도이다.
도 11 은, 본 실시형태의 재질 판정 장치에 의한 제 2 재질 선별 수법을 나타내는 평면도이다.
도 12 는, 본 실시형태의 재질 판정 장치에 의한 제 3 재질 선별 수법을 나타내는 평면도이다.
도 13 은, 본 실시형태의 재질 판정 장치에 의한 제 4 재질 선별 수법을 나타내는 평면도이다.
도 14 는, 본 실시형태의 재질 판정 장치에 의한 제 5 재질 선별 수법을 나타내는 평면도이다.
도 15 는, 재질 판정 장치의 조작 화면의 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 실시형태에 대해 설명한다. 설명의 이해를 용이하게 하기 위해, 각 도면에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 가능한 한 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.
또한, 이하의 설명에 있어서, x 방향, y 방향, z 방향은 서로 수직인 방향이다. x 방향 및 y 방향은 수평 방향이고, z 방향은 연직 방향이다. x 방향은 컨베이어 (2) 의 반송로 (3) 의 반송 방향이다. y 방향은, 컨베이어 (2) 의 반송로 (3) 의 폭 방향이다. 또, 이하에서는 설명의 편의상, z 정방향측을 상측, z 부방향측을 하측이라고도 표현하는 경우가 있다.
도 1 ∼ 도 3 을 참조하여, 실시형태에 관련된 폐플라스틱의 재질 판정 장치 (1) 의 개략 구성을 설명한다. 도 1 은, 실시형태에 관련된 폐플라스틱의 재질 판정 장치 (1) 의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 도 2 는, 도 1 에 나타내는 폐플라스틱의 재질 판정 장치 (1) 의 측면도이다. 도 3 은, 도 1 에 나타내는 폐플라스틱의 재질 판정 장치 (1) 의 평면도이다. 여기서는, 재질 판정 대상의 폐플라스틱이 흑색 폐플라스틱인 경우이고, 또한, 2 종류의 재질 (S1, S2) (도 1 ∼ 도 3 에서는 사각형과 삼각형의 마크로 나타낸다) 을 혼합하는 구성을 예시하여 설명한다. 이하에서는, 2 종류의 재질 (S1, S2) 의 흑색 폐플라스틱편을 합쳐서 부호 (S) 로 나타내는 경우가 있다.
이 흑색 폐플라스틱의 재질 판정 장치 (1) 는, 흑색 폐플라스틱편 (S1, S2) 을 순차 공급하는 공급부의 일례로서의 진동 피더 (8) 와, 진동 피더 (8) 에 의해 공급된 흑색 폐플라스틱편 (S1, S2) 을 반송하는 반송부의 일례로서의 컨베이어 (2) 를 주요부로서 구비하고 있다. 진동 피더 (8) 에는, 예를 들어 투입용 호퍼 등을 통하여, 파쇄된 흑색 폐플라스틱편 (S1, S2) 이 공급된다. 진동 피더 (8) 는, 흑색 폐플라스틱편 (S1, S2) 이 재치되는 재치면이 진동함으로써, 흑색 폐플라스틱편 (S1, S2) 끼리의 중첩을 방지하면서 컨베이어 (2) 에 공급한다. 컨베이어 (2) 는, 그 상면에 반송로 (3) 를 갖고, 진동 피더 (8) 로부터 멀어지는 방향으로 반송로 (3) 상의 흑색 폐플라스틱편 (S1, S2) 을 반송한다.
또, 재질 판정 장치 (1) 는, 흑색 폐플라스틱편 (S1, S2) 에 적외선을 조사하는 조사부의 일례로서의 조명 (10) 과, 흑색 폐플라스틱편 (S1, S2) 으로부터의 반사 스펙트럼을 검출하는 반사 스펙트럼 검출부의 일례로서의 중적외선 카메라 (4) 와, 중적외선 카메라 (4) 로 검출한 반사 스펙트럼에 기초하여 흑색 폐플라스틱편 (S1, S2) 의 재질을 동정하는 판별 장치 (5) 를 주요부로서 구비하고 있다. 조명 (10) 은, 예를 들어 할로겐 텅스텐 램프 등의 적외선 광원인 램프 (10A) (도 6 참조) 를 갖고, 램프 (10A) 로부터 흑색 폐플라스틱편 (S1, S2) 을 향하여 적외선을 조사한다. 또, 조명 (10) 은, 중적외선 카메라 (4) 에 흑색 폐플라스틱편 (S1, S2) 으로부터의 반사광이 입광하도록 설치되고, 중적외선 카메라 (4) 에 대해 컨베이어 (2) 의 흐름 방향의 상부 양측 (또는 상부 편측) 에 설치되어 있다.
중적외선 카메라 (4) 는, 예를 들어 도 1 에 나타내는 바와 같이 1 대로 컨베이어 (2) 의 폭 방향의 전역에 걸쳐 계측 가능하고, 폭 방향을 따라 복수개 (예를 들어 318 개) 의 영역으로 구분하여 흑색 폐플라스틱편 (S1, S2) 으로부터의 근적외선의 반사광을 수광하고, 각 영역마다 반사광의 스펙트럼을 계측할 수 있다. 중적외선 카메라 (4) 는, 예를 들어, 중적외선의 파장 영역 3 ㎛ 이상의 분광기 부착 카메라로 구성되어 있다. 중적외선 카메라 (4) 는, 예를 들어 230 Hz 의 스캔 주파수로 계측을 실시하고, 1 회의 스캔마다 318 개의 스펙트럼 데이터를 판별 장치 (5) 에 송신한다. 판별 장치 (5) 는, 중적외선 카메라 (4) 로부터 수신한 318 개의 스펙트럼 데이터에 기초하여, 318 개의 각 영역의 재질 판정 결과를 후술하는 분사 제어부 (6) 에 출력한다.
또한, 재질 판정 장치 (1) 는, 컨베이어 (2) 의 반송 방향의 하류측에서, 반송 방향과 교차하는 방향으로 가로 또는 사선으로부터 에어를 분사하는 분사 노즐 (7) 이 형성되어 있다. 분사 노즐 (7) 은, 컨베이어 (2) 의 폭 방향으로 복수개 (예를 들어 318 개) 가 나란히 형성되어 있고, 분사 제어부 (6) 에 의해 개개의 노즐의 동작이 제어된다. 분사 제어부 (6) 는, 판별 장치 (5) 로부터 수신한 재질 판정 결과에 따라, 분사 노즐 (7) 로부터 에어를 분사시키거나, 또는 분사시키지 않음으로써, 예를 들어 칸막이판 (9) 에 의해 구분되는 복수의 영역 (예를 들어 회수용 호퍼 등) 에 흑색 폐플라스틱편 (S1, S2) 을 분류하여 낙하시켜, 원하는 재질의 폐플라스틱을 수집한다. 요컨대, 본 실시형태에서는, 분사 제어부 (6) 와, 분사 노즐 (7) 과, 칸막이판 (9) 이, 판별 장치 (5) 에 의한 재질 판정 결과에 기초하여, 컨베이어 (2) 의 반송로 (3) 를 흐르는 폐플라스틱편으로부터 원하는 재질의 것을 수집하는 수집 장치 (12) 로서 기능한다.
재질 판정 장치 (1) 의 동작에 대해 설명한다. 예를 들어 투입용 호퍼 등을 통하여, 파쇄된 흑색 폐플라스틱편 (S1, S2) 이 진동 피더 (8) 에 공급되면, 진동 피더 (8) 는, 공급된 흑색 폐플라스틱편 (S1, S2) 에 진동을 부여하면서 겹치지 않도록 하여 하류에 반송하여, 컨베이어 (2) 에 공급한다.
컨베이어 (2) 의 상면의 반송로 (3) 에 공급된 흑색 폐플라스틱편 (S1, S2) 은, x 정방향측의 반송 방향으로 반송되면서, 중적외선 카메라 (4) 의 촬상 가능한 위치에서, 조명 (10) 으로부터 적외광이 조사된다. 중적외선 카메라 (4) 는, 조명 (10) 으로부터 발해진 적외선의 흑색 폐플라스틱편 (S1, S2) 에 의한 반사광을 수광하고, 수광 결과 (수광 스펙트럼의 데이터) 를 판별 장치 (5) 에 출력한다.
판별 장치 (5) 는, 중적외선 카메라 (4) 로부터 입력된 수광 결과에 기초하여, 흑색 폐플라스틱편 (S1, S2) 의 재질을 동정한다. 또한, 판별 장치 (5) 에 의한 재질 판정 수법의 상세는 도 4 ∼ 도 9 를 참조하여 후술한다. 판별 장치 (5) 는, 재질 동정 결과를 분사 제어부 (6) 에 출력한다.
분사 제어부 (6) 는, 복수 배치되어 있는 분사 노즐 (7) 중, 재질에 따른 분사 노즐 (7) 을 선택하고, 타이밍을 계산하여 제어 신호를 송신한다. 제어 신호를 수신한 분사 노즐 (7) 은, 노즐구를 개구하고, 에어를 분사한다. 판별 장치 (5) 의 판별 결과에 의해 적절한 타이밍에 분사 노즐 (7) 로부터 에어를 분사 함으로써, 선별 대상의 재질과 그렇지 않은 것을 분리하여 회수할 수 있다.
도 2, 도 3 의 예에서는, 컨베이어 (2) 상의 흑색 폐플라스틱편 (S1) 은, 제어 신호를 수신한 에어 분사 노즐 (7) 로부터 에어를 받아, 재질별로 형성된 수집 장치 (12) 에 날려지고 낙하하여 회수된다. 또, 컨베이어 (2) 상의 흑색 폐플라스틱편 (S2) 은, 분사 노즐 (7) 로부터 에어를 받지 않으므로, 흑색 폐플라스틱편 (S1) 과는 상이한 수집 장치 (12) 에 회수된다. 이와 같이 분사 노즐 (7) 의 분사 및 정지에 의해, 복수의 재질의 흑색 폐플라스틱편을 재질별로 분류하여 회수할 수 있다.
도 4 ∼ 도 9 를 참조하여, 판별 장치 (5) 에 의한 폐플라스틱의 재질 판별 수법에 대해 설명한다. 도 4 는, 판별 장치 (5) 의 기능 블록도이다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 판별 장치 (5) 는, 전처리부 (51) 와, 제 1 판정부 (52) 와, 제 2 판정부 (53) 와, 제 3 판정부 (54) 를 갖는다.
전처리부 (51) 는, 중적외선 카메라 (4) 에 의해 검출된 흑색 폐플라스틱편 (S1, S2) 의 반사 스펙트럼의 보정이나 가공 등의 전처리를 실시한다. 전처리부 (51) 는, 예를 들어, 반사광이 밝은 조건에서 계측한 스펙트럼과, 어두운 조건에서 계측한 스펙트럼을 사용하여, 검출된 반사 스펙트럼을 보정한다. 「어두운 조건」이란, 상기의 「밝은 조건」보다 상대적으로 어두운 조건을 의미한다. 또, 전처리부 (51) 는, 보정된 반사 스펙트럼으로부터 소정의 주파수의 범위를 잘라내는 가공을 실시한다.
제 1 판정부 (52) 는, 중적외선 카메라 (4) 에 의해 검출된 스펙트럼이 폐플라스틱편 (S1, S2) 및 컨베이어 (2) 의 반송로 (3) 중 어느 쪽의 것인지를 판정한다. 제 1 판정부 (52) 는, 학습이 완료된 One Class SVM (Support Vector Machine) 을 사용하여 판정을 실시한다.
One Class SVM 은, 기계 학습의 분류 알고리즘의 일종인 SVM 의 일종이다. SVM 에서는, 각 클래스의 서포트 벡터 (학습 데이터 중에서 가장 다른 클래스와 가까운 위치에 있는) 를 기준으로 하여, 그것들의 유클리드 거리가 최대가 되도록 식별 경계를 설정한다. 또, 특징이 비선형인 경우에는, 커널을 사용하여 데이터를 특징 공간에 사상한다. 커널을 적절히 선택함으로써, 복잡한 데이터 배치에서도 식별 경계를 긋는 것이 가능해진다.
One Class SVM 에서는, 1 종류의 학습 데이터에 대해 커널 트릭이라고 불리는 수법을 사용하여, 고차원 공간의 특징 공간에 데이터를 사상한다. 이 때, 학습 데이터는 원점으로부터 멀리 배치되도록 사상되기 때문에, 원래의 학습 데이터와 유사하지 않은 데이터는 원점의 가까이에 모인다. 이 성질을 사용하여 정상 데이터 (컨베이어 (2)) 와 이상 데이터 (물체 (폐플라스틱편 (S1, S2)) 의 구별을 실시한다.
제 1 판정부 (52) 에 패턴 식별 능력이 우수한 One Class SVM 을 사용함으로써, 반사 스펙트럼이 폐플라스틱편 (S1, S2) 에서 반사된 것인지, 컨베이어 (2) 의 반송로 (3) 에서 반사된 것인지를 고정밀도로 식별할 수 있다. 또한, 제 1 판정부 (52) 에는, One Class SVM 이외의 기계 학습의 교사가 있는 학습의 분류 수법을 적용하여도 된다.
제 2 판정부 (53) 는, 제 1 판정부 (52) 에 의해 폐플라스틱편으로 판정된 스펙트럼으로부터 특징 데이터 (Score1, Score2) (특징량) 를 추출한다. 제 2 판정부 (53) 는, 학습이 완료된 PLS (Partial Least Squares : 부분적 최소 이승법) 를 사용하여 판정을 실시한다.
PLS 는, 기계 학습의 교사가 있는 학습의 회귀 알고리즘의 일종으로, 설명 변수로부터 계산된 주성분 중, 소수의 주성분만과 목적 변수 사이에서 회귀 분석을 실시한다. PLS 에서는, 주성분은 목적 변수와의 공분산이 커지도록 계산된다. 본 실시형태에서는, 폐플라스틱편 (S1, S2) 에서 반사되었다고 판정된 반사 스펙트럼의 설명 변수에 기초하여, PLS 를 사용하여 2 종류의 특징 데이터 (Score1, Score2) 를 산출한다.
제 2 판정부 (53) 에, PLS 를 사용함으로써, 반사 스펙트럼의 다차원의 설명 변수로부터, 소수의 특징량으로 축약할 수 있으므로, 보다 구별하기 쉬운 적절한 특징 데이터 (Score1, Score2) 를 추출할 수 있다. 또한, 제 2 판정부 (53) 에는, PLS 이외의 기계 학습의 다변량 해석 수법을 적용하여도 된다.
제 3 판정부 (54) 는, 제 2 판정부 (53) 에 의해 추출된 반사 스펙트럼의 2 개의 특징량 (Score1, Score2) 에 기초하여, 이 스펙트럼에 대응하는 폐플라스틱편 (S1, S2) 의 재질을 판별한다. 제 3 판정부 (54) 는, 학습이 완료된 결정목을 사용하여 판정을 실시한다. 결정목은, 교사가 있는 학습의 분류 알고리즘의 일종이다. 결정목은, 목적 변수를 분류하는 룰을 나무 구조로 나타낸 것으로, 분류 문제에서 빈번히 이용된다.
제 3 판정부 (54) 에, 결정목을 사용함으로써, 반사 스펙트럼의 2 개의 특징량 (Score1, Score2) 으로부터, 폐플라스틱편 (S1, S2) 의 재질을 양호한 정밀도로 판별할 수 있다. 또한, 제 3 판정부 (54) 에는, 결정목 이외의 기계 학습의 교사가 있는 학습의 분류 수법을 적용하여도 된다.
판별 장치 (5) 는, 물리적으로는, CPU (Central Processing Unit), 주기억장치인 RAM (Random Access Memory) 및 ROM (Read Only Memory), 통신 모듈, 보조 기억 장치 등을 포함하는 컴퓨터 시스템으로서 구성할 수 있다. 도 4 에 나타낸 판별 장치 (5) 의 각 기능은, CPU 나 RAM 등에 소정의 컴퓨터 소프트웨어 (재질 판정 프로그램) 를 판독 입력시킴으로써, CPU 의 제어하에서 각종 하드웨어를 동작시킴과 함께, RAM 에 있어서의 데이터의 판독 출력 및 기록을 실시함으로써 실현된다. 즉, 본 실시형태에 관련된 재질 판정 프로그램을 컴퓨터 상에서 실행시킴으로써, 판별 장치 (5) 는, 도 4 의 전처리부 (51), 제 1 판정부 (52), 제 2 판정부 (53), 제 3 판정부 (54) 로서 기능한다.
본 실시형태의 재질 판별 프로그램은, 예를 들어 컴퓨터가 구비하는 기억 장치 내에 격납된다. 또한, 재질 판별 프로그램은, 그 일부 또는 전부가, 통신 회선 등의 전송 매체를 통하여 전송되고, 컴퓨터가 구비하는 통신 모듈 등에 의해 수신되어 기록 (인스톨을 포함하는) 되는 구성으로 하여도 된다. 또, 재질 판별 프로그램은, 그 일부 또는 전부가, CD-ROM, DVD-ROM, 플래쉬 메모리 등의 운반 가능한 기억 매체에 격납된 상태에서, 컴퓨터 내에 기록 (인스톨을 포함하는) 되는 구성으로 하여도 된다.
판별 장치 (5) 는, 아날로그 회로, 디지털 회로 또는 아날로그·디지털 혼합 회로로 구성된 회로여도 된다. 또, 판별 장치 (5) 의 각 기능의 제어를 실시하는 제어 회로를 구비하고 있어도 된다. 각 회로의 실장은, ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field Programmable Gate Array) 등에 의한 것이어도 된다.
동일하게, 분사 제어부 (6) 도, 물리적으로는, CPU, RAM 및 ROM, 통신 모듈, 보조 기억 장치 등을 포함하는 컴퓨터 시스템으로서 구성할 수 있으며, CPU 나 RAM 등에 소정의 컴퓨터 소프트웨어를 판독 입력시킴으로써 그 기능이 실현된다.
도 5 는, 실시형태에 관련된 폐플라스틱의 재질 판별 처리의 플로 차트이다. 도 5 에 나타내는 플로 차트의 각 처리는 판별 장치 (5) 에 의해 실행된다.
스텝 S01 에서는, 전처리부 (51) 에 의해, 중적외선 카메라 (4) 에 의한 스펙트럼 Sorg(n, w) 이 취득된다. 여기서, n 은 센서수 (중적외선 카메라 (4) 에 의해 컨베이어 (2) 의 폭 방향에서 구분되는 스펙트럼 검출 영역의 수) 이고, 센서수가 318 개인 경우에는 각 검출 영역에 대응하는 0 ∼ 317 의 정수 (整數) 가 사용된다. w 는 스펙트럼의 파장이고, 본 실시형태에서는, 2700 (㎚) ∼ 5300 (㎚) 사이에서 20 (㎚) 간격으로 합계 131 개의 파장이 설정되고, 각 파장에 대응하는 0 ∼ 130 의 정수가 사용된다. 요컨대, Sorg(n, w) 는, 컨베이어 (2) 의 폭 방향을 따른 n 번째의 스펙트럼 검출 영역에 있어서의, 파장 w 의 스펙트럼의 강도의 수치를 나타낸다.
스텝 S02 에서는, 전처리부 (51) 에 의해, 스텝 S01 에서 취득된 스펙트럼 Sorg(n, w) 가 보정되어, 보정이 완료된 스펙트럼 Scor(n, w) 이 산출된다. 이 보정에 의해, 측정 공간의 수증기 및 이산화탄소의 농도 변화, 계측 대상의 흑색 폐플라스틱편 (S1, S2) 의 온도, 조명 (10) 및 중적외선 카메라 (4) 의 경년 열화, 컨베이어 (2) 상의 위치 등의 영향에 의한 스펙트럼 강도의 특성의 차이를 흡수할 수 있다. 보정이 완료된 스펙트럼 Scor(n, w) 은, 예를 들어 하기의 (1) 식에 의해 산출할 수 있다.
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여기서, Wref(n, w) 는, 반사광이 밝은 조건에서 계측한 제 1 보정용 스펙트럼이다. Dref(n, w) 는, 반사광이 상기의 밝은 조건보다 어두운 조건에서 계측한 제 2 보정용 스펙트럼이다. 이들 보정용 스펙트럼 Wref(n, w), Dref(n, w) 는, 예를 들어, 재질 판별 처리를 실행하기 전에 중적외선 카메라 (4) 의 교정을 실시할 때에 추출할 수 있다.
도 6 은, 보정용의 스펙트럼 Wref(n, w), Dref(n, w) 의 추출 수법을 나타내는 도면이다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 컨베이어 (2) 의 반송로 (3) 상의, 중적외선 카메라 (4) 의 촬상 영역에, 보정용 스펙트럼을 취득하기 위한 교정판 (11) 을 설치하여, 중적외선 카메라 (4) 에 의한 반사광의 스펙트럼의 검출을 실시함으로써, 보정용의 스펙트럼 Wref(n, w), Dref(n, w) 를 취득할 수 있다.
반사광이 밝은 조건에서 계측한 제 1 보정용 스펙트럼 Wref(n, w) 의 경우, 중적외선 영역의 파장을 모두 반사하는 교정판 (11) (알루미늄, 스테인리스 등) 을 두고, 조명 (10) 을 점등한 상태에서, 모든 센서 (n = 0, 1, 2,···, 317) 에 대해, 전체 파장 (w = 0 (2700), 1 (2720), 2 (2740),···, 130 (5300)) 의 데이터를 취득한다.
반사광이 어두운 조건에서 계측한 제 2 보정용 스펙트럼 Dref(n, w) 의 경우, 중적외선 영역의 파장을 모두 반사하는 교정판 (11) (알루미늄, 스테인리스 등) 을 두고, 조명 (10) 을 소등한 상태 (혹은 카메라의 셔터를 닫은 상태) 에서, 모든 센서 (n = 0, 1, 2,···, 317) 에 대해, 전체 파장 (w = 0 (2700), 1 (2720), 2 (2740),···, 130 (5300)) 의 데이터를 취득한다.
교정판 (11) 은, 예를 들어 도 6 에 점선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 보정용의 스펙트럼 Wref(n, w), Dref(n, w) 를 취득할 때에 배치되는, 컨베이어 (2) 의 반송로 (3) 상의, 중적외선 카메라 (4) 의 촬상 영역의 위치와, 중적외선 카메라 (4) 의 촬상 영역이나 조명 (10) 의 조사 범위로부터 벗어나는 대기 위치 사이에서 이동 가능하게 설치되는 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 교정판 (11) 은, 중적외선 카메라 (4) 의 시야 안의 소정 위치와, 시야 밖의 소정 위치에 고정 가능하고, 양방의 소정 위치 사이를 이동 가능한 것이 바람직하다. 교정판 (11) 은, 조명 (10) 으로부터의 광을 받는 주면의 표면 조도가 크고 까칠까칠한 면이 되도록 가공하는 것이 바람직하다. 이로써, 반사광의 헐레이션의 발생을 억제할 수 있다.
또, 보정용 스펙트럼의 취득시에는, 컨베이어 (2) 는 정지되어 있어도 된다. 이 경우, 교정판 (11) 의 동작의 어떠한 문제에 의해, 교정판 (11) 이 중적외선 카메라 (4) 의 촬상 영역의 위치에 올바르게 배치되지 않으면, 조명 (10) 의 적외선에 의해 컨베이어 (2) 의 반송로 (3) 상의 적외선이 조사되는 부분의 온도가 상승하여, 소실이나 발화의 우려가 있다. 이 때문에, 교정판 (11) 이 중적외선 카메라 (4) 의 시야 안에 고정되어 있지 않은 경우에는, 조명 (10) 으로부터 적외선을 조사하지 않도록 인터로크를 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 조명 (10) 은, 적외선의 광원인 램프 (10A) (시스 히터, 카본 램프, 칸탈 램프 등) 와, 램프 (10A) 의 열을 모으는 반사판 (10B) 을 갖는다. 램프 (10A) 는, 컨베이어 (2) 의 폭 방향 (y 방향) 을 따라 연장되도록 형성되고, y 축을 따른 축심 둘레의 전체 방향으로 적외선을 방사하도록 배치된다. 반사판 (10B) 은, 램프 (10A) 를 기준으로 하여 컨베이어 (2) 의 반송로 (3) 와는 반대측에 배치되고, 램프 (10A) 의 축심 둘레의 둘레 방향을 따라 만곡되어 형성되고, 이로써 램프 (10A) 로부터 컨베이어 (2) 와는 반대측에 방사된 적외선을 모아 컨베이어 (2) 측에 반사하여 보낼 수 있다. 반사판 (10B) 은, 예를 들어, 알루미늄, 스테인리스, 또는 알루미늄 도금되거나 한 부재 로 이루어진다.
도 5 로 돌아와, 스텝 S03 에서는, 전처리부 (51) 에 의해, 보정이 완료된 스펙트럼 Scor(n, w) 중에서, 특징이 있는 파장 영역이 잘라내진다. 도 7 은, 반사파 스펙트럼으로부터 특징이 있는 파장 영역을 잘라내는 처리의 일례를 나타내는 도면이다. 도 7 의 가로축은 스펙트럼의 파장 (㎚) 을 나타내고, 세로축은 각 파장에 있어서의 스펙트럼의 강도를 나타낸다. 도 7 에는, ABS, HIPS, PP, PE 의 각 재질의 스펙트럼의 일례가 나타나 있다. 그리고, 도 7 의 예에서는, 3250 ∼ 3750 (㎚) 및 4400 ∼ 4600 (㎚) 의 파장 영역의 스펙트럼이 잘라내져 있다. 도 7 의 예에서는, 잘라내지는 파장 영역의 범위가 망점 모양으로 나타나 있다.
도 5 로 돌아와, 스텝 S04 에서는, 제 1 판정부 (52) 에 의해, 스텝 S02 에서 보정되고, 또한, 스텝 S03 에서 특징이 있는 파장 영역이 잘라내진 스펙트럼을 사용하여, 각 스펙트럼이 컨베이어 (2) 의 벨트 (반송로 (3)) 인지, 반송로 (3) 상의 물체 (폐플라스틱) 인지가 판정된다. 제 1 판정부 (52) 는, 본 실시형태에서는 학습이 완료된 One Class SVM 을 이용하여 판정을 실시한다.
스텝 S05 에서는, 제 2 판정부 (53) 에 의해, 스텝 S4 에서 물체 (폐플라스틱) 로 판정된 스펙트럼으로부터, 학습이 완료된 PLS 를 사용하여 2 종류의 특징 데이터 (Score1, Score2) 가 추출된다. 도 8 은, 특징 데이터의 추출예를 나타내는 도면이다. 도 8 의 가로축은 제 1 특징 데이터 (Score1) 를 나타내고, 세로축은 제 2 특징 데이터 (Score2) 를 나타낸다. 도 8 에는, 도 7 에 예시한 ABS, HIPS, PP, PE 의 4 종류의 재질의 추출예가 나타나 있다. 도 8 에 나타내는 바와 같이, 2 개의 특징 데이터 (Score1, Score2) 에 의한 이차원 공간 상에서는, 각 재질별로 플롯되는 영역이 구분 가능하다는 것을 알 수 있다. 또한, 특징 데이터의 수는, 2 종류 이외여도 된다.
도 5 로 돌아와, 스텝 S06 에서는, 제 3 판정부 (54) 에 의해, 스텝 S5 에서 추출된 2 종류의 특징 데이터 (Score1, Score2) 에 기초하여, 학습이 완료된 결정목을 사용하여 재질의 판별이 실시된다. 도 9 는, 결정목을 사용한 재질 판별의 예를 나타내는 도면이다. 본 실시형태에서는, 최종적으로 4 종류의 재질 (PE, PP, ABS, HIPS) 을 식별하기 위해, 도 9 에 나타내는 바와 같이 결정목은 2 계층의 조건 분기를 갖는다. 제 1 계층에서는, 조건 분기의 함수 f1(Score1, Score2) 를 사용하여, 특징 데이터 (Score1, Score2) 의 세트가 2 개인 그룹 (G1, G2) 으로 나누어진다. 일방의 그룹 (G1) 은, 제 2 계층에서는, 조건 분기의 함수 f2(Score1, Score2) 를 사용하여, 추가로 2 개의 그룹 (G11, G12) 으로 나누어진다. 타방의 그룹 (G2) 은, 제 2 계층에서는, 조건 분기의 함수 f3(Score1, Score2) 를 사용하여, 추가로 2 개의 그룹 (G21, G22) 으로 나누어진다. 이 결과, 특징 데이터 (Score1, Score2) 의 세트는, 4 개의 그룹 (G11, G12, G21, G22) 으로 분류되고, 각 그룹의 재질이 각각 PE, PP, ABS, HIPS 로 판정된다.
이와 같이, 본 실시형태에 관련된 폐플라스틱의 재질 판정 장치 (1) 의 판별 장치 (5) 는, 중적외선 카메라 (4) 에 의해 검출된, 조명 (10) 에 의해 컨베이어 (2) 의 반송로 (3) 에 조사된 광의 반사광의 스펙트럼이, 폐플라스틱편 (S) 및 반송로 (3) 중 어느 쪽의 것인지를 판정하는 제 1 판정부 (52) 와, 제 1 판정부 (52) 에 의해 폐플라스틱편 (S) 으로 판정된 스펙트럼으로부터 2 종류의 특징 데이터 (Score1, Score2) 를 추출하는 제 2 판정부 (53) 와, 제 2 판정부 (53) 에 의해 추출된 특징 데이터 (Score1, Score2) 에 기초하여 폐플라스틱편 (S) 의 재질 (S1, S2) 을 판별하는 제 3 판정부 (54) 를 구비한다.
이 구성에 의해, 반사 스펙트럼의 입력 정보로부터, 제 1 판정부 (52) 의 물체 판별에 의한 흑색 폐플라스틱편 (S) 의 스펙트럼으로의 축소와, 제 2 판정부 (53) 의 특징량 추출에 의한 스펙트럼 정보로부터 특징 데이터로의 차원 압축과, 제 3 판정부 (54) 의 분류 처리의 3 단계의 판정 처리와 데이터의 축소를 거쳐, 폐플라스틱의 재질의 출력 정보를 얻을 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태의 폐플라스틱의 재질 판정 장치 (1) 는, 폐플라스틱의 재질의 판정을 다종의 조건을 고려하여 실시할 수 있고, 또한, 다단계에 걸쳐 치밀하게 실시하는 것이 가능해져, 폐플라스틱의 재질의 판정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 폐플라스틱의 재질 판정 장치 (1) 의 판별 장치 (5) 는, 중적외선 카메라 (4) 에 의해 검출된 반사 스펙트럼 Sorg(n, w) 를, 반사광이 밝은 조건에서 계측한 제 1 보정용 스펙트럼 Wref(n, w) 와, 이 밝은 조건보다 상대적으로 어두운 조건에서 계측한 제 2 보정용 스펙트럼 Dref(n, w) 를 사용하여 보정하는 전처리부 (51) 를 구비한다.
이와 같이 반사 스펙트럼 Sorg(n, w) 를, 예를 들어 (1) 식을 사용하여, 보정용의 스펙트럼 Wref(n, w), Dref(n, w) 를 사용하여 보정함으로써, 계측 대상의 흑색 폐플라스틱편 (S1, S2) 의 온도, 중적외선 카메라 (4) 의 경년 열화, 컨베이어 (2) 상의 위치 등의 영향에 의한 스펙트럼 강도의 특성의 차이를 억제할 수 있다. 이 때문에, 보정이 완료된 스펙트럼 Scor(n, w) 을 사용하여, 제 1 판정부 (52), 제 2 판정부 (53), 제 3 판정부 (54) 의 학습과 판정을 실시함으로써, 폐플라스틱의 재질의 판정 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.
또, 전처리부 (51) 는, 또한, 보정된 스펙트럼 Scor(n, w) 로부터 소정의 주파수의 범위를 잘라내는 가공을 실시하여, 가공 후의 스펙트럼을 제 1 판정부 (52) 에 출력한다.
이 구성에 의해, 스펙트럼으로부터 폐플라스틱의 재질과 관련이 강한 부분을 추출하여 제 1 판정부 (52), 제 2 판정부 (53), 제 3 판정부 (54) 의 학습과 판정에 이용할 수 있기 때문에, 학습이나 판정을 저해하는 노이즈의 혼입을 저감시킬 수 있고, 폐플라스틱의 재질의 판정 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 전처리부 (51) 는, 반사 스펙트럼 Sorg(n, w) 의 보정 처리와, 소정의 주파수의 범위를 잘라내는 처리의 2 개의 처리를 실시하지만, 2 개의 처리의 일방만을 실시하는 구성이어도 된다.
또, 본 실시형태에서는, 재질 판정 대상의 폐플라스틱이 흑색 폐플라스틱 (S) 인 경우를 예시하여 설명하였지만, 예를 들어 적색이나 청색 등의 다른 색의 폐플라스틱이어도 된다. 또, 색이 상이한 폐플라스틱을 혼재하여 사용하여도 된다.
도 10 ∼ 도 14 를 참조하여, 본 실시형태의 재질 판정 장치 (1) 에 의한 원하는 재질의 폐플라스틱의 선별 수법에 대해 설명한다. 도 10 은, 본 실시형태의 재질 판정 장치 (1) 에 의한 제 1 재질 선별 수법을 나타내는 평면도이다. 도 10 에는, 도 3 에 나타낸 재질 판정 장치 (1) 의 평면도에 대응하여, 간략화한 도면이 나타나 있다. 도 10 이후에서는, 선별 수법의 일례로서, 5 종류의 재질 (1), (2), (3), (4), (5) 이 혼합된 플라스틱 믹스를 선별 대상으로 하는 예를 설명한다.
도 10 의 예에서는, 컨베이어 (2) 나 수집 장치 (12) 가 컨베이어 (2) 의 폭 방향 (y 방향) 으로 구분되지 않는 일 계통의 반송로가 형성되는 구성을 예시한다. 수집 장치 (12) 에서는, 분사 노즐 (7) 의 분사와 정지에 의해, 폐플라스틱을 도 2 등에 나타낸 칸막이판 (9) 을 경계로 하여 분별하기 때문에, 선별 대상을 크게 2 종류로 분류한다. 이 때문에, 선별 대상의 5 종류의 재질이 혼재하는 플라스틱 믹스를 단일 재질별로 각각 선별하기 위해서는, 수집 장치 (12) 중 일방의 수집 장치 (12-1) (예를 들어, 분사 노즐 (7) 로부터 에어가 분사된 폐플라스틱이 회수되는 장치) 에 한 종류씩 분별하는 처리를 반복할 필요가 있다. 요컨대, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 먼저 플라스틱 믹스로부터 재질 (1) 만을 분류하여, 수집 장치 (12-1) 에서 회수한다. 이 때, 타방의 수집 장치 (12-2) 에 수집되어 있는 나머지 플라스틱 믹스는 다른 4 종류의 재질 (2) ∼ (5) 이 혼재되어 있다. 다음으로, 4 종류가 혼재하는 나머지 플라스틱 믹스를 재차 재질 판정 장치 (1) 에 투입하여, (2) ∼ (5) 중 1 개를 분류한다. 이 순서를 4 회 반복함으로써, 5 종류의 재질 (1) ∼ (5) 의 각각으로 분별할 수 있다.
도 11 은, 본 실시형태의 재질 판정 장치 (1A) 에 의한 제 2 재질 선별 수법을 나타내는 평면도이다. 도 11 이후에서는, 컨베이어 (2) 의 반송로 (3) 는, 폭 방향에 있어서 제 1 계통과 제 2 계통의 2 계통으로 구분된다. 보다 상세하게는, 투입구 (진동 피더 (8)), 컨베이어 (2), 수집 장치 (12) 의 각각이 폭 방향에서 2 분된다. 또한, 투입구 (8) 와 컨베이어 (2) 는, 구성 요소를 2 개로 하는 것이 아니라, 단일 요소에 칸막이 등을 두어 계통간에 혼재하지 않도록 한다. 예를 들어, 컨베이어 (2) 의 반송로 (3) 는, 폭 방향의 거의 중앙의 위치에 반송 방향을 따라 칸막이벽을 형성함으로써 2 계통으로 구분할 수 있다.
이하의 설명에서는, 제 1 계통을 첨자 (A) 로 나타내고, 제 2 계통을 첨자 (B) 로 나타낸다. 또, 도 10 의 수집 장치 (12-1) 에 상당하는 요소를 「수집 장치 (A1)」 및 「수집 장치 (B1)」라고 표기하고, 도 10 의 수집 장치 (12-2) 에 상당하는 요소를 「수집 장치 (A2)」 및 「수집 장치 (B2)」라고 표기한다.
도 11 의 예에서는, 제 1 계통과 제 2 계통에서, 동일한 재질의 폐플라스틱편이 수집된다. 예를 들어 도 11 에 나타내는 바와 같이, 제 1, 제 2 계통의 각각의 투입구 (A, B) 에 5 종류의 재질 (1) ∼ (5) 이 혼재하는 플라스틱 믹스가 공급되고, 각 계통에서 재질 판정이 실시되어, 수집 장치 (A1, B1) 에서 각각 동일한 재질 (1) 의 폐플라스틱편이 수집된다. 또, 수집 장치 (A2, B2) 에서는, 나머지 재질 (2) ∼ (5) 이 혼재하는 폐플라스틱이 수집된다.
도 12 는, 본 실시형태의 재질 판정 장치 (1B) 에 의한 제 3 재질 선별 수법을 나타내는 평면도이다. 도 12 의 예에서는, 제 1 계통에서는, 제 1 재질의 폐플라스틱편을 수집함과 함께, 나머지 폐플라스틱편을 제 2 계통에 공급하고, 제 2 계통에서는, 나머지 폐플라스틱편 중에서 제 2 재질의 폐플라스틱편을 수집한다. 도 12 의 예에서는, 복수 종의 혼합 소재를, 제 1 재질과, 제 2 재질과, 그 밖의 재질의 3 종류로 분별할 수 있다.
도 12 의 예에서는, 제 1 계통의 투입구 (A) 에, 5 종류의 재질 (1) ∼ (5) 이 혼재하는 플라스틱 믹스가 공급되고, 제 1 계통의 컨베이어 (A) 에서 재질 판정이 실시되고, 수집 장치 (A1) 에서 재질 (1) 의 폐플라스틱편이 수집된다. 또, 수집 장치 (A2) 에서는, 나머지 재질 (2) ∼ (5) 이 혼재하는 폐플라스틱이 수집된다.
다음으로, 수집 장치 (A2) 에서 수집된 나머지 재질 (2) ∼ (5) 이 혼재하는 폐플라스틱은, 반송 장치 (13) 에 의해 제 2 계통의 투입구 (B) 까지 반송되어, 투입구 (B) 에 공급된다. 제 2 계통의 컨베이어 (B) 에서 재질 판정이 실시되고, 수집 장치 (B1) 에서 재질 (2) 의 폐플라스틱편이 수집된다. 수집 장치 (B2) 에서는, 나머지 재질 (3) ∼ (5) 이 혼재하는 폐플라스틱이 수집된다.
도 13 은, 본 실시형태의 재질 판정 장치 (1C) 에 의한 제 4 재질 선별 수법을 나타내는 평면도이다. 도 13 의 예에서는, 제 1 계통에서는, 제 1 재질과 미량의 다른 재질의 폐플라스틱편을 수집함과 함께, 수집한 폐플라스틱편을 제 2 계통에 공급하고, 제 2 계통에서는, 제 1 재질과 미량의 다른 재질의 폐플라스틱편중에서 제 1 재질의 폐플라스틱편을 수집한다. 도 13 의 예에서는, 소정의 일종의 재질의 플라스틱편을 고순도로 선별할 수 있다.
도 13 의 예에서는, 제 1 계통의 투입구 (A) 에, 5 종류의 재질 (1) ∼ (5) 이 혼재하는 플라스틱 믹스가 공급되고, 제 1 계통의 컨베이어 (A) 에서 재질 판정이 실시되고, 수집 장치 (A1) 에서 재질 (1) 과 미량의 (2) ∼ (5) 의 폐플라스틱편이 수집된다. 또, 수집 장치 (A2) 에서는, 나머지 재질 (2) ∼ (5) 과 미량의 (1) 이 혼재하는 폐플라스틱이 수집된다.
다음으로, 수집 장치 (A1) 에서 수집된 재질 (1) 과 미량의 (2) ∼ (5) 가 혼재하는 폐플라스틱은, 반송 장치 (13) 에 의해 제 2 계통의 투입구 (B) 까지 반송되어, 투입구 (B) 에 공급된다. 제 2 계통의 컨베이어 (B) 에서 재질 판정이 실시되고, 수집 장치 (B1) 에서 재차 재질 (1) 이 선별되어 재질 (1) 의 폐플라스틱편이 수집된다. 이 수집 장치 (B1) 에서 수집된 재질 (1) 은, 수집 장치 (A1) 에서 수집된 소재보다 재질 (1) 의 순도가 높아져 있다. 수집 장치 (B2) 에서는, 나머지 재질 (1) ∼ (5) 이 혼재하는 폐플라스틱이 수집된다.
도 14 는, 본 실시형태의 재질 판정 장치 (1D) 에 의한 제 5 재질 선별 수법을 나타내는 평면도이다. 도 14 의 예에서는, 제 1 계통에서는, 제 1 재질과 미량의 다른 재질의 폐플라스틱편을 제외함과 함께, 제외한 나머지 폐플라스틱편을 제 2 계통에 공급하고, 제 2 계통에서는, 다른 폐플라스틱편 중에서 추가로 제 1 재질과 미량의 다른 재질의 폐플라스틱편을 제외하여, 제 1 재질을 포함하지 않는 폐플라스틱편을 수집한다. 도 14 의 예에서는, 소정의 일종의 재질의 플라스틱 편을 혼재 소재 중에서 보다 확실하게 선별할 수 있다.
도 14 의 예에서는, 제 1 계통의 투입구 (A) 에, 5 종류의 재질 (1) ∼ (5) 이 혼재하는 플라스틱 믹스가 공급되고, 제 1 계통의 컨베이어 (A) 에서 재질 판정이 실시되고, 수집 장치 (A1) 에서 재질 (1) 과 미량의 (2) ∼ (5) 의 폐플라스틱편이 수집된다. 또, 수집 장치 (A2) 에서는, 나머지 재질 (2) ∼ (5) 과 소량의 (1) 이 혼재하는 폐플라스틱이 수집된다.
다음으로, 수집 장치 (A2) 에서 수집된 재질 (2) ∼ (5) 과 소량의 (1) 이 혼재하는 폐플라스틱은, 반송 장치 (13) 에 의해 제 2 계통의 투입구 (B) 까지 반송되어, 투입구 (B) 에 공급된다. 제 2 계통의 컨베이어 (B) 에서 재질 판정이 실시되고, 수집 장치 (B1) 에서 재차 재질 (1) 이 선별되어 재질 (1) 과 미량의 재질 (2) ∼ (5) 이 혼재하는 폐플라스틱편이 수집된다. 수집 장치 (B2) 에서는, 나머지 재질 (2) ∼ (5) 과 미량의 (1) 이 혼재하는 폐플라스틱이 수집된다.
도 15 는, 재질 판정 장치 (1) 의 조작 화면의 일례를 나타내는 도면이다. 도 15 에 나타내는 조작 화면은, 예를 들어 재질 판정 장치 (1) 의 본체에 설치되는 표시 장치에 표시된다. 도 15 에 나타내는 바와 같이, 조작 화면에는, 선별하는 플라스틱의 재질명이 열거되고, 상기의 제 1 계통 (도 15 에서는 「1 차」) 와, 제 2 계통 (도 15 에서는 「2 차」) 별로 분사하여 선별하는 재질을 개별적으로 선택 가능하게 되어 있다. 조작 화면이 표시되는 표시 장치는 예를 들어 터치 패널이고, 「분사 선택」란의 「OFF」 표시를 압하하는 등의 조작에 의해 「ON」 표시로 전환함으로써, 당해 재질 (도 15 에서는 ABS) 의 경우에 분사 노즐 (7) 이 에어를 분사하여 수집 장치에서 분별하도록 설정할 수 있다. 또, 조작 화면에서는, 「투입 원료 면적비」란을 형성하여, 재료 판정 처리의 판정 결과에 따라, 소재에 혼합되는 각 재질의 비율을 표시할 수도 있다.
이상, 구체예를 참조하면서 본 실시형태에 대해 설명하였다. 그러나, 본 개시는 이들의 구체예에 한정되는 것은 아니다. 이들 구체예에, 당업자가 적절히 설계 변경을 더한 것도, 본 개시의 특징을 구비하고 있는 한, 본 개시의 범위에 포함된다. 전술한 각 구체예가 구비하는 각 요소 및 그 배치, 조건, 형상 등은, 예시한 것에 한정되는 것은 아니고 적절히 변경할 수 있다. 전술한 각 구체예가 구비하는 각 요소는, 기술적인 모순이 발생하지 않는 한, 적절히 조합을 바꿀 수 있다.
본 국제 출원은 2020년 2월 13일에 출원된 일본 특허출원 2020-022811호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이고, 2020-022811호의 전체 내용을 여기에 본 국제 출원에 원용한다.
1, 1A, 1B, 1C, 1D : 폐플라스틱의 재질 판정 장치
2 : 컨베이어
3 : 반송로
4 : 중적외선 카메라 (반사 스펙트럼 검출부)
5 : 판별 장치
51 : 전처리부
52 : 제 1 판정부
53 : 제 2 판정부
54 : 제 3 판정부
12, 12-1, 12-2, A1, A2, B1, B2 : 수집 장치
S1, S2 : 흑색 폐플라스틱편

Claims (14)

  1. 폐플라스틱의 재질 판정 장치로서,
    반송로 상에서 반송되는 폐플라스틱편에 광을 조사하는 조사부와,
    상기 조사부에 의해 조사된 광의 반사광을 수광하여 상기 반사광의 스펙트럼을 검출하는 반사 스펙트럼 검출부와,
    상기 반사 스펙트럼 검출부에 의해 검출된 상기 스펙트럼이 상기 폐플라스틱편 및 상기 반송로 중 어느 쪽의 것인지를 판정하는 제 1 판정부와,
    상기 제 1 판정부에 의해 상기 폐플라스틱편으로 판정된 스펙트럼으로부터 특징량을 추출하는 제 2 판정부와,
    상기 제 2 판정부에 의해 추출된 상기 특징량에 기초하여 상기 폐플라스틱편의 재질을 판별하는 제 3 판정부를 구비하는 폐플라스틱의 재질 판정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사 스펙트럼 검출부에 의해 검출된 상기 스펙트럼을, 상기 반사광이 밝은 조건에서 계측한 제 1 보정용 스펙트럼과, 상기 밝은 조건보다 어두운 조건에서 계측한 제 2 보정용 스펙트럼을 사용하여 보정하는 전처리부를 구비하고,
    상기 제 1 판정부는, 상기 전처리부에 의해 보정된 상기 스펙트럼을 사용하여 상기 판정을 실시하는, 폐플라스틱의 재질 판정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전처리부는, 보정된 상기 스펙트럼으로부터 소정의 주파수의 범위를 잘라내는 가공을 실시하고,
    상기 제 1 판정부는, 상기 전처리부에 의해 가공된 상기 스펙트럼을 사용하여 상기 판정을 실시하는, 폐플라스틱의 재질 판정 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 판정부는, 학습이 완료된 One Class SVM (Support Vector Machine) 을 사용하여 판정을 실시하는, 폐플라스틱의 재질 판정 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 판정부는, 학습이 완료된 PLS (Partial Least Squares) 를 사용하여 판정을 실시하는, 폐플라스틱의 재질 판정 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3 판정부는, 학습이 완료된 결정목을 사용하여 판정을 실시하는, 폐플라스틱의 재질 판정 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3 판정부의 판정 결과에 기초하여, 상기 반송로를 흐르는 상기 폐플라스틱편으로부터 하나의 재질의 것을 수집하는 수집 장치를 구비하는, 폐플라스틱의 재질 판정 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 반송로는, 폭 방향에 있어서 제 1 계통과 제 2 계통의 2 계통으로 구분되는, 폐플라스틱의 재질 판정 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 계통과 상기 제 2 계통에서, 동일한 재질의 폐플라스틱편을 수집하는, 폐플라스틱의 재질 판정 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 계통에서는, 제 1 재질의 폐플라스틱편을 수집함과 함께, 나머지 폐플라스틱편을 상기 제 2 계통에 공급하고,
    상기 제 2 계통에서는, 상기 나머지 폐플라스틱편 중에서 제 2 재질의 폐플라스틱편을 수집하는, 폐플라스틱의 재질 판정 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 계통에서는, 제 1 재질과 미량의 다른 재질의 폐플라스틱편을 수집함과 함께, 상기 수집한 폐플라스틱편을 상기 제 2 계통에 공급하고,
    상기 제 2 계통에서는, 상기 제 1 재질과 미량의 다른 재질의 폐플라스틱편 중에서 제 1 재질의 폐플라스틱편을 수집하는, 폐플라스틱의 재질 판정 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 계통에서는, 제 1 재질과 미량의 다른 재질의 폐플라스틱편을 제외함과 함께, 상기 제외한 나머지 폐플라스틱편을 상기 제 2 계통에 공급하고,
    상기 제 2 계통에서는, 상기 다른 폐플라스틱편 중에서 추가로 상기 제 1 재질과 미량의 다른 재질의 폐플라스틱편을 제외하여, 상기 제 1 재질을 포함하지 않는 폐플라스틱편을 수집하는, 폐플라스틱의 재질 판정 장치.
  13. 폐플라스틱의 재질 판정 방법으로서,
    반송로 상에서 반송되는 폐플라스틱편에 광을 조사하는 조사 스텝과,
    상기 조사 스텝에서 조사된 광의 반사광을 수광하여 상기 반사광의 스펙트럼을 검출하는 반사 스펙트럼 검출 스텝과,
    상기 반사 스펙트럼 검출 스텝에서 검출된 상기 스펙트럼이 상기 폐플라스틱편 및 상기 반송로 중 어느 쪽의 것인지를 판정하는 제 1 판정 스텝과,
    상기 제 1 판정 스텝에서 상기 폐플라스틱편으로 판정된 스펙트럼으로부터 특징량을 추출하는 제 2 판정 스텝과,
    상기 제 2 판정 스텝에서 추출된 상기 특징량에 기초하여 상기 폐플라스틱편의 재질을 판별하는 제 3 판정 스텝을 포함하는 폐플라스틱의 재질 판정 방법.
  14. 폐플라스틱의 재질 판정 프로그램으로서,
    반송로 상에서 반송되는 폐플라스틱편에 광을 조사하는 조사 기능과,
    상기 조사 기능에 의해 조사된 광의 반사광을 수광하여 상기 반사광의 스펙트럼을 검출하는 반사 스펙트럼 검출 기능과,
    상기 반사 스펙트럼 검출 기능에 의해 검출된 상기 스펙트럼이 상기 폐플라스틱편 및 상기 반송로 중 어느 쪽의 것인지를 판정하는 제 1 판정 기능과,
    상기 제 1 판정 기능에 의해 상기 폐플라스틱편으로 판정된 스펙트럼으로부터 특징량을 추출하는 제 2 판정 기능과,
    상기 제 2 판정 기능에 의해 추출된 상기 특징량에 기초하여 상기 폐플라스틱편의 재질을 판별하는 제 3 판정 기능을 컴퓨터에 실현시키는 폐플라스틱의 재질 판정 프로그램.
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