TW202045910A - 粉率測定方法及裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明係可即時且高精度地測定在塊狀物質表面所附著之粉的比例(粉率)。
包括有：測定距離測定裝置與塊狀物質間之距離的步驟S1、從由該步驟S1所獲得之距離數據計算出特徵值的步驟S2、以及將由該步驟S2所計算的特徵值轉換為粉率的步驟S3；而由步驟S2所計算的特徵值係表示從步驟S1所獲得之距離數據計算出的距離變動。若塊狀物質的粉率提高，則在塊狀物質表面高度方向上，因三維形狀內的微小凹凸所造成之微小距離變動變大，因而藉由將其設為特徵值，可即時且高精度地測定塊狀物質的粉率。
Description
本發明係關於用於測定在屬於高爐原料之礦石、焦炭等塊狀物質之表面上所附著之粉比例(粉率)的粉率測定技術。
使用礦物等原料的製造程序，因為原料的粒度分佈影響製造程序的操作，因而必需事先測定原料的粒度分佈。特別係高爐操作時，為了確保爐內通氣，重要的是掌握礦石、焦炭等原料的粒度分佈，必需注意原料中附著於較大粒(塊)上的粉(例如粒徑5mm以下)之比例而進行操作。
習知高爐操作時，為了掌握原料的粒度分佈，係採行定期性原料取樣與利用篩進行粒度測定，但此方法存在有分析耗時的問題。又，專利文獻1揭示有：藉由將原料取樣自動化而提高分析頻度的技術，但若過度提高取樣頻度，則有導致操作程序延遲之虞，又，因為屬於抽樣檢查，因而取樣的代表性存在問題。
針對採行如上述般原料取樣與利用篩進行粒度測定的習知方法，提案有使用照相機等即時測定搬送中之原料粒度的技術。
例如專利文獻2揭示有：在輸送機上拍攝由輸送機搬送的原料粉顆粒體並製成影像數據，再從該影像數據求取輝度分佈，使用該輝度分佈的最大尖峰高度，檢測原料粉顆粒體之粒度的方法。
再者，專利文獻3揭示有：由來自裝入於高爐的裝入物之反射光中，從由近紅外區域之反射光所獲得之分光資訊檢測裝入物的水分量，根據預先掌握的裝入物水分量與裝入物附著粉之粉率的關係，即時檢測裝入物粉率的方法。
再者，專利文獻4揭示有：求取拍攝塊狀物質的影像數據之平均輝度作為特徵值，再從該特徵值求取塊狀物質表面所附著之粉比例(粉率)的方法。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2005-134301號公報
專利文獻2：日本專利特開2000-329683號公報
專利文獻3：日本專利特開2015-124436號公報
專利文獻4：國際公開第2018/101287號
(發明所欲解決之問題)
但是，上述習知技術具有如下問題。
首先，專利文獻2的方法，受照相機解析能力的限制，無法充分確保亦包含原料粉顆粒體周圍之附著粉在內的測定精度。
再者，專利文獻3的方法，因為裝入物的水分量與粉率未必具有高關聯性，因而測定精度不足。
再者，專利文獻4的方法係與專利文獻3同樣地，因為照相機影像輝度與粉率未必具有高關聯性，因而測定精度不足。
緣是，本發明目的在於解決如上述習知技術之課題，提供：可即時且高精度(high accuracy)測定在塊狀物質表面上所附著之粉比例(粉率)的粉率測定方法及裝置。
(解決問題之技術手段)
本案發明人等為了尋求能解決上述課題的新穎之粉率測定技術而深入鑽研。結果發現，利用距離計測定距離與屬於粉率測定對象物之塊狀物質間的距離，再從所測定的距離數據求取與粉率相關的特徵值，藉由將該特徵值轉換為粉率，可即時且高精度地測定在塊狀物質表面上所附著之粉的比例(粉率)。
本發明係根據此種發現而完成，主旨如下。
[1]一種粉率測定方法，係包括有：
步驟(S1)，其係測定距離測定裝置與塊狀物質(x)間之距離；
步驟(S2)，其係由該步驟(S1)所獲得距離數據計算出特徵值；以及
步驟(S3)，其係將該步驟(S2)所計算的特徵值轉換為粉率。
[2]如上述[1]所記載的粉率測定方法，其中，步驟(S2)所計算的特徵值，係表示由步驟(S1)所獲得之距離數據所計算出的距離變動。
[3]如上述[2]所記載的粉率測定方法，其中，步驟(S2)所計算的特徵值，係根據對步驟(S1)所獲得之距離數據套用標準偏差過濾器而獲得之標準偏差矩陣內的標準偏差值。
[4]如上述[3]所記載的粉率測定方法，其中，步驟(S2)所計算的特徵值，係藉由對步驟(S1)所獲得之距離數據套用標準偏差過濾器而獲得之標準偏差矩陣內的標準偏差值之眾數。
[5]如上述[3]或上述[4]所記載的粉率測定方法，其中，標準偏差過濾器的過濾器處理範圍係10×10像素以下。
[6]如上述[1]至上述[5]中任一項所記載的粉率測定方法，其中，步驟(S1)係利用在上述塊狀物質(x)上方所設置的距離測定裝置，測定距離上述塊狀物質(x)的距離。
[7]一種粉率測定裝置，係具備有：
距離測定裝置(1)，其係測定與距塊狀物質(x)間之距離；以及
演算裝置(2)，其係具備有從該距離測定裝置(1)所獲得之距離數據計算出特徵值的計算手段(2a)、以及將該計算手段(2a)所計算出之特徵值轉換為粉率的轉換手段(2b)。
[8]如上述[7]所記載的粉率測定裝置，其中，上述計算手段(2a)係從上述距離測定裝置(1)所獲得之距離數據，計算出表示距離變動的特徵值。
[9]如上述[8]所記載的粉率測定裝置，其中，上述計算手段(2a)係對上述距離測定裝置(1)所獲得之距離數據套用標準偏差過濾器，根據所獲得之標準偏差矩陣內的標準偏差值計算出特徵值。
[10]如上述[9]所記載的粉率測定裝置，其中，上述計算手段(2a)係對上述距離測定裝置(1)所獲得之距離數據套用標準偏差過濾器，計算出所獲得之標準偏差矩陣內的標準偏差值之眾數作為特徵值。
[11]如上述[9]或上述[10]所記載的粉率測定裝置，其中，上述標準偏差過濾器的過濾器處理範圍係10×10像素以下。
[12]如上述[7]至上述[11]中任一項所記載的粉率測定裝置，其中，上述距離測定裝置(1)係設置於上述塊狀物質(x)的上方，測定距離上述塊狀物質(x)的距離。
(對照先前技術之功效)
根據本發明可即時且高精度測定塊狀物質表面上所附著粉的比例(粉率)。所以，例如在裝入於高爐前便可確實地掌握高爐用焦炭的粉率(焦炭粉比例)，有助於高爐操作的安定化。
本發明的粉率測定方法係根據塊狀物質x表面上所附著的粉量，測定塊狀物質x之粉率的方法，包括有：利用距離測定裝置測定距離塊狀物質x之距離的步驟S1、從由該步驟S1所獲得之距離數據計算出特徵值的步驟S2、以及將由該步驟S2計算的特徵值轉換為粉率的步驟S3。
再者，提供用於實施該粉率測定方法的本發明粉率測定裝置，其係具備有：距離測定裝置1，係測定距離塊狀物質x之距離；與演算裝置2，係具備有：根據由該距離測定裝置1所獲得之距離，由距離數據計算出特徵值的計算手段2a，以及將由該計算手段2a所計算出的特徵值，轉換為粉率的轉換手段2b。
本發明中，成為粉率測定對象的塊狀物質x係可舉例如：製鐵程序等金屬製煉程序所使用的塊狀原料(礦石、焦炭等)，惟並不侷限此。
此處，粉率係設為既定大小以下的粉體質量、相對於在表面附著了粉體的塊狀物質x之總體質量的比例。
以下，以粉率測定對象物的塊狀物質x為裝入高爐前的焦炭的情況為例，針對本發明實施形態進行說明。
圖1所示係本發明一實施形態，裝入高爐前的焦炭粉率測定應用本發明的情況。圖中，元件符號3係料斗，元件符號4係篩，元件符號5係輸送機，元件符號xc
係粉率測定對象物焦炭。又，元件符號1係構成本發明粉率測定裝置的距離測定裝置，元件符號2係構成本發明粉率測定裝置的演算裝置。該演算裝置2係具備有：將由距離測定裝置1所獲得之距離數據，計算出特徵值的計算手段2a；以及將由該計算手段2a所計算得之特徵值，轉換為粉率的轉換手段2b。
裝入高爐中的焦炭xc
係儲存於料斗3中，從該料斗3搬出的焦炭xc
係經篩4進行篩分而篩掉較細粉之後，移送至輸送機5，再由該輸送機5搬送給高爐(爐頂部的料斗)。輸送機5所搬送的焦炭xc
係有：篩4之篩上的焦炭粒(塊)、與因為附著於該焦炭粒等而未被篩4篩分的附著粉(焦炭粉)。
本實施形態中，以由輸送機5搬送的焦炭xc
為對象，主要依如下述測定由上述附著粉所構成之粉的比例(粉率)。
首先，利用在輸送機5上方所設置之距離測定裝置1，測定距離輸送機5上之焦炭xc
的距離，取得焦炭xc
的三維形狀數據(步驟S1)。距離測定裝置1係可使用例如二維雷射距離計。
於使用該雷射距離計的情況，將雷射光朝輸送機寬度方向照射，依每1束線測定距焦炭xc
的距離。此處所謂「1束線」係相當於朝輸送機寬度方向照射的雷射光之寬度。因為焦炭xc
係由輸送機5搬送而移動，因而雷射距離計依一定測定周期呈線狀地測定距焦炭xc
之距離，藉由將該等束線的測定值依序相連接，而獲得焦炭xc
的三維形狀數據。以上方法係利用所謂「光截面法」取得被測定物之三維形狀的方法，故雷射距離計、數據處理手段係只要使用習知物即可。
雷射距離計較佳係具有與輸送機寬相同的測定區域，可測定與由輸送機5所搬送之焦炭xc
總體(全面)。又，測定周期越短越好，特佳係1kHz以上。本實施形態設定為4kHz的測定周期。
再者，距離測定裝置1亦可使用二維雷射距離計以外物，例如亦可為利用二個照相機的立體手法等所構成之距離計測裝置。
圖2係根據由二維雷射距離計所獲得之距離而得的焦炭xc
的三維形狀影像(從上方俯瞰輸送機5上之焦炭xc
的影像)一例。圖2中，灰階越白則高度越高，表示靠距離計的距離越近。該影像係橫向為輸送機寬度方向且800像素，縱向為輸送機前進方向且1000像素，1像素大小係橫2mm×縱4mm。又，依每個像素求取距離。
即，圖2係將1束線為800像素之輸送機寬度方向之距離的數據(以下稱「距離數據」)，經連接1000線份而成者。藉此獲得800像素×1000像素份的距離數據。
再者，高度方向的解析能力係5μm。
此處，施行三維形狀數據之影像處理的習知方法，通常係藉由從包括該焦炭凹凸的三維形狀數據施行信號處理，而施行一個個焦炭的粒子分離處理。依利用該粒子分離處理而被分離的焦炭粒度，逐次計數粒子數並統計曲線化，藉此計算粒度分佈。
此時，例如若將距離測定裝置1的縱橫方向之最小解析能力設為4mm×2mm、高度方向的解析能力設為5μm，因為一般裝入高爐中的焦炭粒徑達35mm以上，因而對利用信號處理測量焦炭粒(塊)粒徑而言係具有充分的解析能力。但是，在焦炭粒(塊)表面所附著的附著粉(焦炭粉)係多量含有粒徑1mm以下者。假設該附著粉為球體，則距離測定裝置1的高度方向解析能力雖充分高，但縱橫方向的解析能力不足。所以，相關該附著粉，難以如同焦炭粒(塊)般計數粒子數而求取粉率。
另一方面，若藉由使距離測定裝置盡可能接近焦炭，使由距離測定裝置進行的測定範圍寬度變窄，而提高縱橫方向解析能力，則可掌握焦炭表面的附著粉，亦能測量粉率。但是，若距離測定裝置靠近焦炭，則僅能掌握極少一部分焦炭的附著粉，無法求得由輸送機所搬送之焦炭總體(輸送機寬總體)的粉率。雖亦考慮多數配置距離測定裝置，但此情況下有數據處理趨於複雜、設置時的限制大、成本增加等問題。
相對於此，本發明係將輸送機寬總體涵括於測定區域中，即便縱橫方向的解析能力不足之情況，仍可高精度測定粉率。即，本發明係測定距離焦炭xc
的距離，再從該距離數據求取表示微小距離變動的特徵值，藉由將該特徵值換算為粉率，而求得在焦炭xc
表面所附著之粉的比例(粉率)。
本發明係從如上述利用距離測定裝置1所測定之距離數據(焦炭三維形狀數據)，計算表示微小距離變動的特徵值(步驟S2)。上述利用距離測定裝置1所得的距離數據，雖在粉率計測時的縱橫方向解析能力不足，但高度方向的解析能力係即便將輸送機寬總體涵括於測定區域仍充足。
本案發明人等發現若焦炭表面上附著的粉變多、亦即粉率提高，則焦炭表面高度方向之三維形狀內的微小凹凸、亦即焦炭高度方向的微小距離變動變大。所以，本發明將此種微小距離變動設為特徵值，再從該特徵值求取粉率。
再者，本實施形態中，認為微小距離變動係某處的高度局部性變動，將過濾器處理範圍較小的標準偏差過濾器(計算標準偏差的過濾器)套用於距離數據，再從所獲得標準偏差值導出特徵值。即，因高粉率導致的焦炭表面之微小凹凸越大，則套用上述標準偏差過濾器所獲得的標準偏差值越大，因而從此標準偏差值導出特徵值。
首先，將所獲得距離數據分割為像素。圖2所示之距離數據的情況，成為800×1000像素。接著，套用各像素所對應的各自距離，製成800×1000矩陣。然後，將過濾器處理範圍3×3矩陣(相當於3×3像素)的一般標準偏差過濾器套用於800×1000矩陣的距離數據，依每3×3矩陣求取標準偏差值，再從該標準偏差值導出特徵值。
圖3表示將標準偏差過濾器套用於距離數據時的計算方法(計算意象)一例。圖3中，元件符號6係標準偏差過濾器，元件符號7係4×4輸出用之標準偏差矩陣。本例係表示針對4×4矩陣(相當於4×4像素)的距離數據，套用過濾器處理範圍3×3矩陣的標準偏差過濾器6之情況。圖3(A)係對輸入用4×4矩陣套用3×3矩陣之標準偏差過濾器6的意象，圖3(B)係於輸出用4×4標準偏差矩陣中儲存計算值的意象。從圖3(A)的輸入用矩陣，製作圖3(B)的輸出用標準偏差矩陣。另外，圖3(A)、圖3(B)中的數字係說明用一例。
以下，說明具體順序。
首先，製作4×4輸出用矩陣7，全部儲存0(零)。如圖3(A)所示，計算對象過濾器範圍內合計9像素的標準偏差，將所計算出的標準偏差值輸入至相當於過濾器範圍內中央位置的輸出用矩陣7之位置。移動至下一相鄰範圍並重複施行同樣的處理。依此，圖3例係針對一個輸入用4×4矩陣，施行合計4次的過濾器計算。
圖2之距離數據的情況，係將此種計算套用於800×1000矩陣份的距離數據，藉此輸出800×1000份之距離數據的標準偏差矩陣，使用該800×1000份的標準偏差矩陣求取特徵值。
另外，為了捕捉微小變動，標準偏差過濾器6最好過濾器處理範圍(像素數)較小，所以較佳係在10×10像素以下(或合計100像素以下)、更佳係在5×5像素以下(或合計25像素以下)。尤其，特佳係3×3像素(或合計9像素)、最佳係2×2像素。其理由在於若過濾器的處理範圍較小，則例如不易受到焦炭自體形狀、焦炭測定面相對於距離測定裝置之傾斜等的影響。
圖4為表示將上述順序套用於圖2之距離數據的標準偏差矩陣之標準偏差值的分佈圖，圖中元件符號8所示標準偏差值之尖峰係表示標準偏差值的眾數。本例中，對標準偏差矩陣內的標準偏差值分割充分級數之階級(本例為5萬個(0.00002間隔))，將該階級中則數最大的標準偏差值設為眾數。其中，標準偏差為0(零)的則數除外。
圖5係針對圖2所示距離數據，套用過濾器處理範圍3×3矩陣(3×3像素)之標準偏差過濾器時所輸出的800×1000份之標準偏差矩陣中，將0.5標準偏差值設為臨限值，依白(標準偏差值達0.5以上)與黑(標準偏差值未滿0.5)進行了二值化時的圖。由該圖5與圖2的對比得知，儲存著標準偏差值達0.5以上之值的矩陣元素多數係位於重疊之焦炭的高度差或邊界(圖5中的元件符號9)處。
圖6為表示重疊之焦炭粒(塊)的意象的示意圖。圖中，元件符號10係重疊的焦炭。元件符號11係將標準偏差過濾器套用於焦炭表面的情況，元件符號12係將標準偏差過濾器套用於重疊之焦炭的高度差・邊界處之情況。如上述，在由距離數據所獲得之標準偏差矩陣內，存在多數之套用於重疊之焦炭高度差或邊界所計算出的值，標準偏差值非常大。
本發明中，應將代表因附著於焦炭表面上之附著粉所造成之微小變動的標準偏差值涵括於特徵值中，因而最好排除受到重疊焦炭之高度差與邊界等影響的標準偏差值。標準偏差矩陣(例如800×1000份標準偏差矩陣)內的標準偏差值平均值，係包含有因重疊焦炭之高度差與邊界之影響所造成的雜訊，但圖4所示標準偏差矩陣內的標準偏差值眾數8，係若焦炭粒(塊)充分大，則幾乎不會受到重疊焦炭之高度差與邊界的影響。所以，雖可將標準偏差矩陣內的標準偏差值之平均值設為特徵值，但最好將如圖4所示之標準偏差矩陣內的標準偏差值眾數8設為特徵值。
另外，本實施形態係對表示微小距離變動的特徵值計算套用使用標準偏差過濾器的方法，惟並不侷限於此，亦可視為800×1000矩陣影像，採取例如利用二維傅立葉轉換之高頻成分的方法。
其次，將依如上述所獲得特徵值轉換為粉率(步驟S3)。該轉換係使用根據特徵值與已知粉率的相關關係而預先求取的係數(關係式)實施。
圖7與圖8表示上述特徵值與已知粉率之相關關係。其中，圖7係使用標準偏差矩陣內之標準偏差值的平均值作為特徵值，圖8係使用標準偏差矩陣內之標準偏差值的眾數作為特徵值。此處，圖7與圖8係使用表面附著有粒徑1mm以下之焦炭粉的粒徑35mm以上的塊焦炭作為塊狀物質所獲得的結果。圖7與圖8的縱軸係表示塊焦炭上所附著之1mm以下之焦炭粉的粉率(質量%)，橫軸係表示從測定附著了1mm以下焦炭粉的塊焦炭所獲得的距離數據、計算出的微小變動之特徵值。
提供於試驗的粒徑35mm以上之塊焦炭，係準備使用開孔35mm篩施行過篩的焦炭。塊焦炭係使用100個以上。在塊焦炭表面上所附著之1mm以下焦炭粉的粉率，係將塊焦炭依120~200℃施行4小時以上的乾燥直到成為恆量為止後，使用開孔1mm篩施行過篩，計算過篩後的塊焦炭質量差相對於過篩前的質量比例(百分率)。該方法係利用於乾燥狀態則附剝離著粉的方法。
圖7與圖8之任一情況中，均特徵值與粉率具有明確的相關關係。其中，圖7所示標準偏差矩陣內的標準偏差值之平均值的情況，相關係數為R=0.60，測定誤差(均方根誤差)σ為σ=0.23，相對地，圖8所示標準偏差矩陣內的標準偏差值之眾數的情況，相關係數為R=0.70，測定誤差為σ=0.20，標準偏差矩陣內的標準偏差值之眾數呈現較佳關聯。所以，當重疊之焦炭彼此間的高度差、邊界較多之情況，最好利用標準偏差矩陣內的標準偏差值之眾數。此處，將上述特徵值與已知粉率施行線性迴歸時，斜率a、與y截距b係圖7中為a=4.89、b=-2.16，圖8中為a=35.6、b=-1.6。另外，此處雖施行線性迴歸，但亦可施行複迴歸、非線性迴歸。
本發明中，根據如圖7與圖8所示的特徵值(較佳係標準偏差矩陣內的標準偏差值之眾數)與已知粉率之相關關係，預先求取係數(關係式)，再利用該係數將特徵值(較佳係標準偏差矩陣內的標準偏差值之眾數)轉換為粉率。藉此，可依高測定精度(例如測定誤差σ係0.3以下)測定焦炭的粉率。
圖9係上述本發明一實施形態的流程圖。又，本實施形態中，如上述，從特徵值與已知粉率的相關關係，預先求取用於將特徵值轉換為粉率用的係數(關係式)。
利用距離測定裝置1測定與屬於粉率測定對象物之塊狀物質x(例如由輸送機搬送的焦炭xc
)間之距離，而取得距離數據(三維形狀數據)(步驟S1)。接著，由演算裝置2的計算手段2a，對該距離數據套用於標準偏差過濾器而求取標準偏差值，再計算該標準偏差矩陣內的標準偏差值之眾數，將其設為特徵值(步驟S2)。接著，由演算裝置2的轉換手段2b，將該特徵值使用上述已知係數(關係式)轉換為粉率，而求取塊狀物質x所附著之粉的比例(粉率)(步驟S3)。
然後，依既定測定間隔施行上述步驟S1，在每次由步驟S1求取距離數據時，實施步驟S2、步驟S3，分別求取粉率。
依此，可即時且高精度地測定塊狀物質x的粉率。
上述實施形態係將本發明用於裝入高爐前的焦炭xc
之粉率測定，惟本發明並不侷限於此，亦可應用於各種塊狀物質x的粉率測定。
再者，本發明係適合於即時測定由輸送機等搬送中的塊狀物質x(焦炭、礦石等)之粉率的方法，但即便對象為靜止狀態的塊狀物質x，若使距離測定裝置1移動並測定三維形狀，亦能應用於靜止狀態的塊狀物質x之粉率測定。
上述說明中將附著粉大小設定為1mm以下，惟並不侷限於此，可適當決定。即便附著粉係1mm以下以外的大小、例如2mm以下的情況，藉由預先求取特徵值與粉率的相關關係，仍可測定粉率。
1:距離測定裝置
2:演算裝置
2a:計算手段
2b:轉換手段
3:料斗
4:篩
5:輸送機
6:標準偏差過濾器
7:輸出用矩陣
8:標準偏差值之眾數
9:重疊焦炭的高度差・邊界
10:重疊焦炭
11:對焦炭表面所套用之標準偏差過濾器的示意圖
12:對焦炭高度差・邊界所套用之標準偏差過濾器的示意圖
xc:焦炭
圖1係表示將本發明套用於裝入至高爐前的焦炭粉率測定時之一實施形態的說明圖。
圖2係圖1的實施形態中，根據由距離測定裝置所獲得之距離的焦炭三維形狀影像一例。
圖3(A)及(B)係表示本發明中，由距離測定裝置所獲得之距離數據計算特徵值時，對距離數據套用標準偏差過濾器求取距離數據的標準偏差矩陣時，計算手法一例的說明圖。
圖4係表示圖3之計算所求得之標準偏差矩陣的標準偏差值的分佈圖。
圖5係對圖2的影像之距離數據，套用過濾器處理範圍3×3矩陣(3×3像素)標準偏差過濾器時，所輸出的800×1000份的標準偏差矩陣中，將0.5的標準偏差值設為臨限值，依白與黑經二值化時的圖式。
圖6係重疊的焦炭粒(塊)之意象的示意圖。
圖7係本發明所求得之特徵值與已知粉率間之相關關係圖，特徵值係使用標準偏差矩陣內的標準偏差值之平均值。
圖8係本發明所求得之特徵值與已知粉率間之相關關係圖，特徵值係使用標準偏差矩陣內的標準偏差值之眾數。
圖9係本發明一實施形態的流程圖。
1:距離測定裝置
2:演算裝置
2a:計算手段
2b:轉換手段
3:料斗
4:篩
5:輸送機
xc:焦炭
Claims (12)
- 一種粉率測定方法，係包括有： 步驟(S1)，其係測定距離測定裝置與塊狀物質(x)間之距離； 步驟(S2)，其係由該步驟(S1)所獲得之距離數據計算出特徵值；以及 步驟(S3)，其係將該步驟(S2)所計算的特徵值轉換為粉率。
- 如請求項1之粉率測定方法，其中，步驟(S2)所計算的特徵值，係表示由步驟(S1)所獲得之距離數據計算出的距離變動。
- 如請求項2之粉率測定方法，其中，步驟(S2)所計算的特徵值，係根據對步驟(S1)所獲得之距離數據套用標準偏差過濾器而獲得之標準偏差矩陣內的標準偏差值。
- 如請求項3之粉率測定方法，其中，步驟(S2)所計算的特徵值，係藉由對步驟(S1)所獲得之距離數據套用標準偏差過濾器而獲得之標準偏差矩陣內的標準偏差值之眾數。
- 如請求項3或4之粉率測定方法，其中，標準偏差過濾器的過濾器處理範圍係10×10像素以下。
- 如請求項1至5中任一項之粉率測定方法，其中，步驟(S1)係利用在上述塊狀物質(x)上方所設置的距離測定裝置，測定距離上述塊狀物質(x)的距離。
- 一種粉率測定裝置，係具備有： 距離測定裝置(1)，其係測定距離塊狀物質(x)之距離；以及 演算裝置(2)，其係具備有從該距離測定裝置(1)所獲得之距離數據計算出特徵值的計算手段(2a)、以及將該計算手段(2a)所計算出之特徵值轉換為粉率的轉換手段(2b)。
- 如請求項7之粉率測定裝置，其中，上述計算手段(2a)係從上述距離測定裝置(1)所獲得之距離數據，計算出表示距離變動的特徵值。
- 如請求項8之粉率測定裝置，其中，上述計算手段(2a)係對上述距離測定裝置(1)所獲得之距離數據套用標準偏差過濾器，根據所獲得之標準偏差矩陣內的標準偏差值計算出特徵值。
- 如請求項9之粉率測定裝置，其中，上述計算手段(2a)係對上述距離測定裝置(1)所獲得之距離數據套用標準偏差過濾器，計算出所獲得之標準偏差矩陣內的標準偏差值之眾數作為特徵值。
- 如請求項9或10之粉率測定裝置，其中，上述標準偏差過濾器的過濾器處理範圍係10×10像素以下。
- 如請求項7至11中任一項之粉率測定裝置，其中，上述距離測定裝置(1)係設置於上述塊狀物質(x)的上方，測定距離上述塊狀物質(x)的距離。
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| JPH05164677A (ja) * | 1991-12-13 | 1993-06-29 | Kawasaki Steel Corp | 粒状性物体の粒度分布測定方法 |
| JPH06127663A (ja) * | 1992-10-21 | 1994-05-10 | Nippon Steel Corp | ベルトコンベア上の粉粒塊状物の積載状態の測定方法及びコンベア蛇行制御方法 |
| JP4484177B2 (ja) * | 1999-02-19 | 2010-06-16 | 大日本印刷株式会社 | 面ぎらの定量的評価方法及び防眩性フィルムの製造方法 |
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| JP2004340822A (ja) * | 2003-05-16 | 2004-12-02 | Fuji Heavy Ind Ltd | 異物検出装置及び異物検出方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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