WO2018056417A1 - 選別装置及び選別方法 - Google Patents

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WO2018056417A1
WO2018056417A1 PCT/JP2017/034385 JP2017034385W WO2018056417A1 WO 2018056417 A1 WO2018056417 A1 WO 2018056417A1 JP 2017034385 W JP2017034385 W JP 2017034385W WO 2018056417 A1 WO2018056417 A1 WO 2018056417A1
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WO
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sorting
unit
crushed pieces
image
ratio
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/034385
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English (en)
French (fr)
Inventor
裕智 ▲高▼浪
茂紀 神ノ田
上原　裕隆
東　健一郎
塙　裕樹
省吾 兒島
Original Assignee
株式会社アーステクニカ
川重テクノロジー株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/04—Sorting according to size
    • B07C5/10—Sorting according to size measured by light-responsive means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/34—Sorting according to other particular properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/34—Sorting according to other particular properties
    • B07C5/342—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated

Definitions

  • the present invention mainly relates to a sorting apparatus that sorts the crushed pieces according to the content ratio of the added metal contained in the crushed pieces of metal.
  • additive metals such as manganese or chromium
  • a steel plate with a high content of additive metal may make it difficult for graphite to precipitate during solidification in casting, or a brittle structure called chill may be generated.
  • Patent Document 1 discloses a method capable of performing casting without any problem by adding sulfur, rare earth metal, or the like even for a steel plate having a high manganese content. However, in this method, since it is necessary to add sulfur, rare earth metal, and the like, the composition of cast iron changes, so that casting using a desired material cannot be performed.
  • Patent Document 2 discloses a method of determining whether a crushed piece is a crushed piece derived from carbon steel or a crushed piece derived from special steel by measuring the three-dimensional shape of the surface of the crushed piece. Specifically, the number of parts with a large amount of change in height is counted, and the judgment is performed by comprehensively judging this number and various types of measured values such as the weight, area, and length of the fragment. .
  • steel containing five elements of C, Si, Mn, P and S in iron is called carbon steel, and steel obtained by adding Cr, Ni, Mo, etc. to carbon steel is special. It is called steel.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and a main object of the present invention is to provide a sorting apparatus capable of sorting the fragments by detecting the content ratio of the added metal by a simple method.
  • a sorting apparatus having the following configuration is provided in a sorting apparatus that sorts the crushed pieces according to the content ratio of the added metal contained in the crushed pieces of metal.
  • the sorting device includes an acquisition unit, an image processing unit, and a sorting unit.
  • the said acquisition part acquires the surface information which is the information regarding the surface shape of the said crush piece.
  • the image processing unit calculates a wrinkle ratio that is a ratio of a portion in which wrinkles are generated on the surface of the crushed piece based on the surface information acquired by the acquisition unit.
  • the sorting unit sorts the crushed pieces based on the wrinkle ratio detected by the image processing unit.
  • this sorting method includes an acquisition process, an image processing process, and a sorting process.
  • acquisition step surface information, which is information related to the surface shape of the crushed pieces, is acquired.
  • image processing step based on the surface information acquired in the acquisition step, a wrinkle ratio that is a ratio of a portion where wrinkles are generated on the surface of the crushed piece is calculated.
  • the sorting step the crushed pieces are sorted based on the wrinkle ratio detected in the image processing step.
  • the inventors of the present application have found that there is a correlation between the content ratio of the added metal and the ratio of wrinkles on the surface of the crushed pieces. By using this, the surface information is obtained as described above to obtain the wrinkle ratio. Only the fragments can be sorted. Accordingly, it is possible to detect the content of the added metal by a simple method and to sort the crushed pieces.
  • the figure which shows the structure of the selection apparatus which concerns on 1st Embodiment The perspective view which shows the imaging position of the laser beam with which a laser apparatus irradiates, and a three-dimensional camera.
  • the flowchart which shows the process which a control part performs at the time of selection of a crushing piece.
  • the flowchart which shows the process which a control part performs at the time of selection of a crushing piece.
  • the figure which shows the 1st image obtained during the illumination of a lower surface illumination part, and the image which shows the calculation area
  • the figure which shows the 2nd image obtained during the illumination of an upper surface and a side surface illumination part, and the image after an edge process.
  • the figure which compares the image
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a sorting apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • upstream and downstream in the conveyance direction of the crushed pieces are simply referred to as upstream and downstream.
  • the sorting apparatus 1 includes a supply unit 11, a first transport unit 12a, a second transport unit 12b, a third transport unit 12c, a laser device 51, and a three-dimensional camera (acquisition unit). 52, a selection unit 15, and a control unit 16.
  • the supply part 11 supplies the 1st conveyance part 12a with the crushing piece obtained by processing metal members (for example, plate-shaped member), such as an iron alloy or an aluminum alloy, with a crusher.
  • the supply unit 11 may be a slope or a belt conveyor. Further, the upstream end of the supply unit 11 is connected to an input port through which a crushed piece processed and discharged by a crusher or the like is charged. In addition, it may replace with this structure and the structure which connects the edge part of the upstream of the supply part 11 with a crusher etc. and supplies the crushing piece discharged
  • the first transport unit 12a transports the crushed pieces supplied from the supply unit 11 to the downstream side. While the crushed pieces are transported on the transport surface (measurement surface) of the first transport unit 12a, the content ratio of the added metal is measured.
  • the 2nd conveyance part 12b and the 3rd conveyance part 12c are arrange
  • the crushed pieces transported by the first transport unit 12a the crushed pieces (crushed pieces 41 denoted by reference numeral 41 in FIG. 1) having a low content of added metal are sent to the second transport unit 12b.
  • crushed pieces having high additive metal content are sent to the crushed pieces 42 indicated by reference numeral 42 in FIG.
  • each of the first transport unit 12a to the third transport unit 12c is a belt conveyor that drives a belt with a pulley. There may be.
  • the crushing piece 41 with a low content rate of an additional metal is sent to the 3rd conveyance part 12c, and the crushing piece 42 with a high content rate of an addition metal is sent to the 2nd conveyance part 12b. There may be.
  • an encoder (motion detector) 53 that detects the rotation of the pulley is provided in the pulley that drives the belt. Specifically, the encoder 53 detects the number of rotations and the rotation angle of the pulley and outputs them to the control unit 16. Thereby, the movement amount of the belt of the 1st conveyance part 12a can be grasped
  • the encoder 53 may be attached to a belt instead of a pulley, and may be configured to detect the amount of movement of the belt (linear amount of movement) by rotating as the belt moves.
  • the laser device 51 is disposed above the first transport unit 12a. Specifically, the laser device 51 is attached to a support base and fixed so as not to move relative to the belt of the first transport unit 12a.
  • the laser device 51 is a laser that spreads in the width direction of the conveyance surface (direction perpendicular to the conveyance direction) from the upper side of the fragmentation fragment toward the fragmentation piece on the lower side in the vertical direction (toward the conveyance surface of the first conveyance unit 12a). Irradiate light. Specifically, the laser device 51 irradiates a laser beam whose irradiation spot is linear on the transport surface, and the direction of this line is perpendicular to the transport direction.
  • the irradiated laser light appears on the transport surface or the surface of the fragments. Therefore, when the fragment exists at the laser beam irradiation location, the irradiated laser beam appears at a position corresponding to the height of the fragment.
  • one laser device 51 irradiates a laser beam that spreads from one end to the other end of the first transport unit 12a. Instead of this, a configuration in which a plurality of laser devices 51 are arranged side by side in the width direction of the transport surface may be employed.
  • the three-dimensional camera 52 is disposed on the downstream side of the laser device 51 and above the conveyance surface. Specifically, the three-dimensional camera 52 is attached to a support base and is fixed so as not to move relative to the belt of the first transport unit 12a. The three-dimensional camera 52 is attached so as to be inclined so that an image (hereinafter referred to as “laser image”) of an irradiation spot of laser light can be acquired. Specifically, it is preferable that an angle ⁇ formed by the axial direction of the three-dimensional camera 52 (the direction in which an image is acquired) and the vertical direction is 10 ° to 35 °.
  • the laser device 51 instead of the three-dimensional camera 52 may be tilted with respect to the vertical direction, or both the laser device 51 and the three-dimensional camera 52 may be tilted with respect to the vertical direction. Further, the three-dimensional camera 52 may be arranged on the upstream side of the laser device 51.
  • the positions of the laser device 51, the conveyance surface, and the three-dimensional camera 52 are known. Therefore, by using the principle of triangulation, the height of the portion irradiated with the laser light can be calculated based on the position of the laser light appearing in the laser image.
  • the three-dimensional camera 52 continuously acquires the laser image and calculates the height, whereby the height distribution of the fragments can be detected.
  • a laser image is acquired for each predetermined distance based on the detection result of the encoder 53. The detection result of the encoder 53 is always stored and updated.
  • a laser image can be acquired after a predetermined distance from the acquisition of the laser image before the stop (the laser image acquisition interval is maintained before and after the stop). it can).
  • it may replace with the structure which acquires a laser image for every predetermined distance, and the structure which acquires a laser image for every predetermined time may be sufficient.
  • the distance image is created based on the height calculated based on the laser image.
  • the distance image is an image in which the luminance (or shading) is changed according to the height, not the color, as shown in FIG. In the example shown in FIG. 6, one side of the rectangle is the transport direction and the other side is the width direction. Then, the brightness is set to become lower and whiter (lighter) as the height increases.
  • the distance image corresponds to “surface information” because it is information related to the surface shape of the crushed piece, and particularly corresponds to “height information” because it indicates information about the height of the surface of the crushed piece.
  • the process of creating the distance image from the laser image may be performed by the three-dimensional camera 52 or the control unit 16.
  • the sorting unit 15 is configured to be able to switch between sending the crushed pieces transported through the first transport unit 12a to the second transport unit 12b or the third transport unit 12c. Specifically, the sorting unit 15 is configured to be able to inject compressed air. When the sorting unit 15 injects compressed air, the crushed pieces are blown by the compressed air and sent to the second transport unit 12b. On the other hand, when the sorting unit 15 does not inject the compressed air, the crushed pieces fall from the first transport unit 12a (in some cases, collide with the partition wall separating the first transport unit 12a and the second transport unit 12b). It is sent to the third transport unit 12c. The sorting unit 15 may sort the crushed pieces by another configuration.
  • a movable guide plate is installed at the downstream end of the first transport unit 12a.
  • the crushed pieces are guided to the second transport unit 12b, and the guide plate is When in the position, the configuration may be such that the crushed pieces are guided to the third transport unit 12c.
  • the crushing piece 42 with a high content rate of an addition metal is sent to the 2nd conveyance part 12b as mentioned above, the crushing piece 42 is blown off with compressed air by the selection part 15.
  • FIG. Of the crushed pieces 41 and the crushed pieces 42 it is preferable that the one with a smaller absolute amount is blown by the compressed air of the sorting unit 15 and sent to the second transport unit 12b.
  • the control unit 16 is realized by an arithmetic device such as an FPGA, an ASIC, or a CPU.
  • the control unit 16 is configured to be able to execute various processes related to the sorting apparatus 1 by reading and executing a program created in advance. In the following description, a part of the processes executed by the control unit 16 will be described, but the control unit 16 can also execute other processes.
  • the control unit 16 includes a transport control unit 21, a camera control unit 22, a light source control unit (illumination control unit) 23, an image processing unit 24, and a selection control unit 25.
  • the transport control unit 21 controls driving of the first transport unit 12a to the third transport unit 12c.
  • the camera control unit 22 controls the operation of the three-dimensional camera 52 (particularly the timing for capturing an image).
  • the light source control unit 23 controls the operation (particularly ON / OFF) of the laser device 51.
  • the image processing unit 24 analyzes and analyzes the distance image acquired by the three-dimensional camera 52.
  • the sorting control unit 25 controls the operation of the sorting unit 15 (whether compressed air is injected) according to the analysis result of the image processing unit 24.
  • the recycling use of the crushed pieces varies depending on the content ratio of the added metal contained in the crushed pieces.
  • the additive metal is added mainly for improving the strength of a metal such as iron or aluminum (for example, a metal plate). Therefore, a crushed piece having a high content of added metal has a relatively high strength and is not easily deformed when processed by a crusher. Conversely, a crushed piece with a low content of added metal has a relatively low strength and is easily deformed when processed by a crusher.
  • an alloy having a lower content of the additive metal introduced into the crusher is more likely to be bent so as to be rounded, and as a result, it tends to appear as wrinkles on the surface of the crushed piece.
  • the sorting device 1 sorts crushed pieces using this characteristic discovered this time. This will be specifically described below.
  • FIG. 3A is a flowchart showing a process performed by the control unit 16 in order to select a crushed piece.
  • the control unit 16 (camera control unit 22 and light source control unit 23) acquires or creates a distance image (S101, acquisition step). Specifically, the control unit 16 operates the laser device 51 to irradiate laser light, and operates the three-dimensional camera 52 to acquire a laser image. The control unit 16 acquires a distance image created by the three-dimensional camera 52 based on the laser image, or acquires a laser image to create a distance image.
  • the thinning process shown in FIG. 4 is performed in order to accurately obtain the position of the laser beam in the laser image acquired by the three-dimensional camera 52 when the distance image is created.
  • 4 is a laser image acquired by the three-dimensional camera 52, the horizontal axis indicates the position in the transport direction, and the vertical axis indicates the position in the direction perpendicular to the transport direction.
  • the lower diagram in FIG. 4 is a diagram illustrating processing for accurately specifying the position of the laser beam appearing in the laser image, the horizontal axis indicates the position in the transport direction, and the vertical axis indicates the luminance. Yes.
  • the first luminance and the second luminance are set.
  • the first luminance and the second luminance are determined so as to be higher than the portion not irradiated with the laser light and lower than the maximum luminance of the portion irradiated with the laser light.
  • two points ((1) and (2) in FIG. 4) whose luminance matches the first luminance are specified, and the luminance becomes the second luminance.
  • Two matching points ((3) and (4) in FIG. 4) are specified.
  • the irradiation position of a laser beam is specified by calculating
  • the control unit 16 performs secondary differential processing on the distance image to detect wrinkles on the surface of the crushed pieces (S103).
  • the secondary differentiation process is a kind of spatial filtering process, and converts the luminance of the determination target portion based on the luminance of the determination target portion that is the target for determining the presence or absence of wrinkles and the surrounding luminance.
  • the determination target portion is one pixel.
  • this pixel is referred to as a target pixel. That is, in this embodiment, the luminance of the pixel of interest is converted based on the luminance of the pixel of interest and the luminance of pixels arranged around the pixel of interest (hereinafter referred to as peripheral pixels).
  • the peripheral pixels are 8 pixels in total, that is, 2 pixels in the vertical direction in FIG. 5, 2 pixels in the horizontal direction, and 2 pixels in 2 diagonal directions (2 pixels ⁇ 2).
  • Pixels adjacent in four directions along a plane (conveying surface) perpendicular to the height direction are used as peripheral pixels.
  • each brightness of the surrounding pixels is multiplied by ⁇ 1 and added to 8 times the brightness of the target pixel (number of times of the surrounding pixels). In other words, the difference between the target pixel and the surrounding pixels is calculated and added.
  • the portion where the change in luminance is large that is, the portion where the change in height is large
  • the portion where the change in luminance is small ie, the portion where the change in height is small
  • the portion where the change in height is small has high luminance. Get smaller. Therefore, it is possible to emphasize a portion where the change in height is large.
  • a portion where the luminance after conversion is equal to or greater than a predetermined threshold can be estimated as a portion where wrinkles exist.
  • the surrounding pixels of this embodiment are 8 pixels, you may process by omitting a diagonal direction and making a surrounding pixel become 4 pixels, for example.
  • the peripheral pixel in the present embodiment is a pixel adjacent to the target pixel, the process may be performed by including two adjacent pixels of the target pixel (that is, two pixels around the target pixel) in the peripheral pixel.
  • FIG. 6 shows a distance image and a differential image obtained by performing a second derivative process on a crushed piece having a low Mn content and a large amount of wrinkles, and a crushed piece having a high Mn content and a small amount of flaws. Each is shown. As shown in FIG. 6, it can be confirmed that the portion where wrinkles are generated is emphasized by performing the second order differential process. It should be noted that a process other than the secondary differentiation process can be used as long as it emphasizes a portion having a large change in height from the distance image.
  • the control unit 16 executes binarization processing on the distance image (S103).
  • the binarization processing is processing that creates two types of images (binary images) with two types of luminance, classified into pixels having higher luminance and lower pixels than reference luminance (reference luminance).
  • reference luminance is set to the luminance of the conveyance surface (that is, the height of the conveyance surface). Since the crushed pieces are placed on the conveyance surface, they exist at a position higher than the conveyance surface. Accordingly, by setting the reference luminance to the luminance of the conveyance surface, the conveyance surface and the crushed pieces can be clearly distinguished.
  • control unit 16 (image processing unit 24) specifies the fragmented pieces, assigns an ID to each fragmented piece, and stores them in association with the area and the perimeter (S104).
  • the fragment can be specified based on the position of the fragment (for example, the center position or the gravity center position of the fragment in the distance image) and the shape.
  • the control unit 16 assigns a different ID for each identified fragment.
  • the ID assigned to the crushed pieces is stored in a storage unit (not shown).
  • the conveyance surface and the fragment are clearly distinguished, so the area and the perimeter of the fragment at the angle of the binary image (that is, the angle of the distance image) (the boundary line between the fragment and the conveyance surface). Length) can be calculated.
  • the calculated area and perimeter are associated with the fragment ID and stored in a storage unit (not shown).
  • ID is not assigned and registered as crushed pieces. do not do.
  • the control unit 16 calculates a wrinkle ratio for each crushed piece based on the detected wrinkles, area, and perimeter (S105, image processing step).
  • the wrinkle ratio is a ratio of a portion where wrinkles are generated on the surface of the crushed piece (specifically, the surface appearing in the distance image).
  • the wrinkle ratio is obtained by excluding this boundary portion.
  • FIG. 3B is a flowchart showing processing performed when the control unit 16 (selection control unit 25) operates the selection unit 15.
  • the control unit 16 determines whether or not the percentage of wrinkles is greater than or equal to a predetermined threshold with respect to the crushed pieces to be selected that are transported through the first transport unit 12a (S110).
  • This threshold value may be set in the sorting apparatus 1 in advance, or may be changeable by an operator setting. Basically, the smaller the content ratio of the added metal contained in the crushed pieces, the lower the strength of the crushed pieces, the more likely the wrinkles are produced, and the higher the percentage of wrinkles. Therefore, by changing the threshold according to the required content ratio of the added metal, it is possible to select a crushed piece having a content ratio of the added metal or less from the entire crushed piece.
  • the control unit 16 operates the selection unit 15 (S111) to send the crushed pieces to the second transport unit 12b when the percentage of wrinkles is equal to or greater than a predetermined threshold.
  • the control unit 16 sends the crushed pieces to the third transport unit 12c without operating the selection unit 15 (S112).
  • the crushed pieces can be selected according to the content ratio of the added metal. In the present embodiment, the crushed pieces are sorted into two, but may be configured to be sorted into three or more.
  • the sorting apparatus 1 according to the second embodiment includes a camera 13, a top illumination unit 14a, two side illumination units 14b, and a bottom illumination unit 14c instead of the laser device 51 and the three-dimensional camera 52. Note that the top illumination unit 14a, the side illumination unit 14b, and the bottom illumination unit 14c all correspond to “illumination units”.
  • the camera 13 acquires an appearance image by capturing images of the crushed pieces transported by the first transport unit 12a from a predetermined direction.
  • An appearance image is an image (two-dimensional image, photograph) including the color of a fragment.
  • the appearance image is information related to the surface shape of the crushed pieces, and thus corresponds to “surface information”.
  • a portion ie, a portion where wrinkles are generated
  • the camera 13 is disposed on the upper side of the first transport unit 12a, and acquires an external appearance image of the upper surface of the first transport unit 12a by imaging the first transport unit 12a from above.
  • the camera 13 may be configured to image the side surface of the fragment.
  • the structure which images the bottom face of a crushing piece by making the 1st conveyance part 12a transparent etc. may be sufficient.
  • the upper surface illumination unit 14a and the side surface illumination unit 14b irradiate the surface of the crushed pieces conveyed by the first conveyance unit 12a.
  • the upper surface illumination unit 14a and the side surface illumination unit 14b irradiate light to a position including a location where the camera 13 acquires an appearance image.
  • the upper surface illumination unit 14a and the side surface illumination unit 14b irradiate light to a position including the upper surface of the shredded piece.
  • the upper surface illumination unit 14a is arranged so that the position in the conveyance direction of the crushed pieces overlaps the camera 13 in a side view (FIG. 8).
  • the upper surface illumination unit 14a emits light downward in the vertical direction.
  • the two side surface illumination units 14b are arranged on the upstream side and the downstream side of the camera 13, and irradiate light obliquely downward toward the shredded pieces. The light irradiated by the top surface illumination unit 14 a and the side surface illumination unit 14 b overlaps below the camera 13.
  • the side illumination portions 14b are arranged on the upstream side and the downstream side, but face the downstream side in the conveyance direction of the crushed pieces (in other words, when the downstream side is the front side), the side surfaces are on the left side and the right side.
  • at least one of the top illumination unit 14a and the side illumination unit 14b may be omitted.
  • the numbers of the top illumination unit 14a and the side illumination unit 14b may be different from those in the present embodiment.
  • the lower surface illumination part (back surface illumination part) 14c irradiates light on the back surface of the crushed pieces conveyed by the first conveyance part 12a.
  • the lower surface illumination part 14c irradiates light to the position including the opposite side of the location where the camera 13 acquires the appearance image.
  • the lower surface illumination unit 14c irradiates light on the lower surface of the crushed piece.
  • Light transmission is achieved by providing a transparent member or forming a hole at least above the lower surface illumination unit 14c in the first transport unit 12a so that the light irradiated by the lower surface illumination unit 14c reaches the fragments. It has sex.
  • the number of the lower surface illumination portions 14c is one, but may be two or more.
  • the lower surface illumination unit 14 c is disposed directly below the camera 13, but may be disposed obliquely below the camera 13.
  • the lower surface illumination part 14c is not an essential component of the sorting apparatus 1, and can be omitted (details will be described later).
  • the camera control unit 22 controls the operation of the camera 13 (particularly, the timing for imaging). Further, the light source control unit 23 controls the operations (particularly ON / OFF) of the top surface illumination unit 14a, the side surface illumination unit 14b, and the bottom surface illumination unit 14c.
  • control unit 16 particularly analysis contents of the image processing unit 24 will be described in detail with reference to FIGS. 9 to 12.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a process performed by the control unit 16 when sorting the crushed pieces. This flowchart shows a process of selecting one crushed piece. Note that this flowchart is an example, and the order of processing can be changed, other processing can be added, and some processing can be omitted. Since the crushed pieces are continuously supplied to the sorting device 1, the processing of FIG. 9 is performed on each crushed piece.
  • the control unit 16 (light source control unit 23) turns on the lower surface illumination unit 14c to irradiate light, and further turns off the upper surface illumination unit 14a and the side surface illumination unit 14b so as not to irradiate light (S201). ).
  • the control unit 16 (camera control unit 22) causes the camera 13 to acquire an image (S201).
  • the appearance image acquired in step S201 is referred to as a first image.
  • the first image is backlit because light is irradiated from the back side of the fragment. Therefore, the portion where the fragment is present in the first image tends to be black regardless of the shape of the fragment.
  • step S201 is omitted, and the processes of steps S203 and S204 are performed using the second image obtained in step S202 described later.
  • control unit 16 (light source control unit 23) turns off the lower surface illumination unit 14c and does not irradiate the light, and further turns on the upper surface illumination unit 14a and the side surface illumination unit 14b to irradiate the light (see FIG. S202).
  • control unit 16 (camera control unit 22) causes the camera 13 to acquire an image (S202).
  • the appearance image acquired in step S202 is referred to as a second image. As shown in FIG. 11, since the second image irradiates light on the surface of the fragment, a bright (whiter) image is obtained as a whole. Is possible.
  • control part 16 performs step S201 and step S202 in a short time. Or the control part 16 (conveyance control part 21) may stop the 1st conveyance part 12a until it performs step S202 after performing step S201.
  • the control unit 16 calculates a calculation area based on the first image acquired in step S201 (S203).
  • the calculation area is an area for obtaining the wrinkle ratio of the crushed pieces (that is, an area where calculation is performed).
  • the control unit 16 performs image processing on the first image, and identifies pixels whose image brightness is equal to or lower than a predetermined threshold. Thereby, the whole area
  • the control part 16 ignores the dark area
  • the control unit 16 calculates an area that is a predetermined number of pixels from the entire area of the fragment as a calculation area (see the image on the right side of FIG. 10).
  • the edge process is a process for specifying an edge area that is an area in which the amount of change in brightness of the image is greater than or equal to a predetermined value for one second image. It is determined for each pixel whether or not it is a region where the amount of change in image brightness is greater than or equal to a predetermined value. Note that not only the pixels whose image brightness change amount is greater than or equal to a predetermined value, but also the surrounding pixels may be included in the edge region.
  • an average value or the like of the brightness of pixels belonging to the one unit area is obtained with a predetermined number of pixels as one unit area, and the average value of the brightness or the like (brightness of one unit area) is determined as another unit area. It may be compared with the brightness of.
  • an image after the edge processing is shown (a white portion corresponds to an edge region).
  • the area where the surface of the shredded piece is wrinkled is identified as an edge area by performing edge processing.
  • the edge region is specified based on the brightness distribution in one appearance image.
  • the control unit 16 calculates an edge ratio (edge area / calculation area) (S205). Specifically, the control unit 16 obtains the edge ratio by dividing the area of the edge region calculated in step S204 by the area of the calculation region calculated in step S203. That is, the edge ratio is a ratio of a region where wrinkles are generated on the entire surface of the crushed piece. In FIG. 12, the edge region is shown in white, and it is shown that the edge ratio increases as the wrinkle ratio increases.
  • step S203 not the entire area of the crushed piece but the area inside the crushed piece by a predetermined number of pixels as the calculation area. This is because the end portion (outline) of the crushed piece is necessarily an edge region, and therefore, if the entire crushed piece is used as the calculation region, it is determined that the edge region (the wrinkle ratio) is larger than the actual region. In order to simplify the calculation process, the entire area of the crushed pieces may be set as the calculation area.
  • the control unit 16 determines whether or not the edge ratio is greater than or equal to a predetermined threshold (S206).
  • This threshold value may be set in the sorting apparatus 1 in advance, or may be changeable by an operator setting. Basically, the smaller the content of the additive metal contained in the crushed pieces, the lower the strength of the crushed pieces, the more likely to cause wrinkles, and the higher the edge ratio. Therefore, by changing the threshold according to the required content ratio of the added metal, it is possible to select a crushed piece having a content ratio of the added metal or less from the entire crushed piece.
  • the control unit 16 (selection control unit 25) has an edge ratio equal to or greater than a predetermined threshold with respect to the crushed pieces to be selected that are transported through the first transport unit 12a. It is determined whether or not (S210). When the edge ratio is equal to or greater than the predetermined threshold, the control unit 16 operates the sorting unit 15 (S211) and sends the crushed pieces to the second transport unit 12b. On the other hand, when the edge ratio is smaller than the predetermined threshold value, the control unit 16 does not operate the sorting unit 15 (S212) and sends the crushed pieces to the third transport unit 12c. As described above, the crushed pieces can be selected according to the content ratio of the added metal.
  • the crushed pieces are sorted into two, but may be configured to be sorted into three or more.
  • the process of step S211 and S212 becomes reverse.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a lighting state of the illumination unit at the time of acquiring the first image and at the time of acquiring the second image in the second embodiment, the first modified example and the second modified example of the second embodiment.
  • the lower surface illumination unit 14c is turned on when the first image (the image for calculating the calculation area) is acquired, and the second image (for calculating the edge area) is obtained.
  • the upper surface illumination unit 14a and the side surface illumination unit 14b are turned on at the time of acquisition of the image.
  • the sorting device 1 according to the first modification of the second embodiment does not include the lower surface illumination unit 14c. Therefore, when acquiring the first image, the outline of the fragment is clarified by turning on the side illumination unit 14b and not turning on the top illumination unit 14a. And when acquiring a 2nd image, the upper surface illumination part 14a and the side surface illumination part 14b are made to light similarly to 2nd Embodiment.
  • the first modification is different from the second embodiment only in the situation of the illumination unit at the time of acquiring the first image, and the processing for calculating the edge ratio is the same as in the second embodiment.
  • the lower surface illumination unit 14c is not necessary, and it is not necessary to provide a part of the first transport unit 12a with light transmittance.
  • the sorting device 1 includes only the upper surface illumination unit 14a as the illumination unit. Moreover, in the 2nd modification, the color of the surface of the 1st conveyance part 12a and the color of a fragment are different. With this configuration, even when the upper surface illumination unit 14a emits light, the image processing unit 24 can recognize the boundary between the first transport unit 12a and the fragmented pieces. Therefore, in the second modification, it is not necessary to acquire the first image. Specifically, the process of step S201 in FIG. 9 is not necessary. In step S203, a calculation area is calculated based on the second image. With the configuration of the second modification, the number of image acquisitions can be reduced while maintaining the sorting accuracy. In addition, the sorting device 1 may be able to change the member (belt etc.) on the surface of the 1st conveyance part 12a according to the crushing piece supplied.
  • Mn ratio is used as an additive metal. Further, the content ratio of Mn (Mn ratio) is divided into two based on a predetermined reference value ⁇ , and crushed pieces whose Mn ratio is equal to or less than the reference value ⁇ are indicated by squares (FIG. 14) and circles (FIG. 15). Fragments having a ratio larger than the reference value ⁇ are indicated by triangles (FIG. 14) and diamonds (FIG. 15).
  • a crushed piece having a high Mn ratio and a crushed piece having a low Mn ratio can be selected with a predetermined accuracy.
  • a metal other than Mn for example, Cr
  • the content ratio of the added metal it is considered that there is a correlation in the edge ratio.
  • the thickness of the steel plate from which the crushed pieces are large is considered to be less likely to be rounded and hardly wrinkled when processed by a crusher.
  • the thickness of the steel plate is not taken into consideration, and it is considered that a higher correlation can be obtained by considering the thickness of the steel plate. Therefore, when the thickness of the steel plate from which the crushed pieces are derived is known, for example, by inputting the thickness to the sorting device 1, the sorting accuracy can be further improved by adjusting the threshold in consideration of the thickness of the steel plate. Can be improved.
  • the sorting apparatus 1 of the third embodiment further includes a pre-stage sorting unit 30 on the upstream side of the supply unit 11 to the control unit 16 (collectively referred to as a main sorting unit) of the first embodiment or the second embodiment. .
  • a crushed piece with a low content of the added metal is denoted by reference numeral 41
  • a crushed piece with a high content of the added metal is denoted by reference numeral 42.
  • former stage selection part 30 can also be used other than the front
  • the direction in which gravity acts on the slope portions 31 and 35 is referred to as an inclination direction
  • the slope portion 35 is inclined.
  • a direction perpendicular to the direction is referred to as a slope width direction.
  • the pre-stage sorting unit 30 of the third embodiment sorts the crushed pieces based on the difference in speed when the crushed pieces are moved along the slope. Since the upstream sorting unit 30 of the third embodiment is configured to move the crushed pieces along the slope portions 31, 35, the slope portion 31 is used to move the crushed pieces along the slope portions 31, 35 with certainty. , 35 is required to have an angle greater than the angle of repose (in other words, an angle at which even a non-rounded fragment is slid spontaneously).
  • a structure is arbitrary. For example, the structure which moves a crush piece reliably along the slope parts 31 and 35 by vibrating the surface of the slope parts 31 and 35 with a vibrator motor may be sufficient.
  • the surface of the slope parts 31 and 35 is a raw material with a small friction coefficient in order to make it easy to slide a fragment (for example, rubber is not preferable).
  • FIG. 16 is a diagram illustrating the upstream sorting unit 30 of the third embodiment.
  • the upstream sorting unit 30 includes a slope portion 31.
  • a groove portion 32 is formed in a predetermined range in the inclination direction in the middle portion of the slope portion 31.
  • the crushing piece 41 having a low content of the added metal can easily get over the groove 32 because the velocity component in the inclined direction tends to be high.
  • the crushed piece 42 having a high content of the additive metal cannot easily get over the groove 32 and falls from the groove 32 because the velocity component in the inclined direction is not easily increased. .
  • the pre-stage sorting unit 30 uses the characteristic that the speed component in the inclination direction is less likely to be larger than the crushed piece 41 because the crushed piece 42 having a high content of added metal is less likely to be rounded. Sort out fragments. Further, below the lower end of the slope portion 31 or the groove portion 32, a belt conveyor (not shown) that conveys the crushed pieces 41 or the crushed pieces 42 to the main sorting portion is disposed below the lower end of the slope portion 31 or the groove portion 32. In addition, the apparatus which conveys a crushing piece to a main selection part is not restricted to a belt conveyor, Another slope part or a vibration conveyor etc. may be sufficient.
  • a storage unit for example, a storage place such as a stock yard or a storage container such as a bottle
  • a conveyor device such as a belt conveyor. May be.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating the upstream sorting unit 30 of the first modification of the third embodiment.
  • the first stage sorting unit 30 of the first modification includes a slope part 35 and a guide part 36.
  • the guide part 36 is provided on the slope part 31, and is inclined so as to advance to the downstream side in the inclination direction as it proceeds to one side in the slope width direction. Further, the upper end of the guide portion 36 in the inclination direction is located downstream of the upper end of the inclined portion 35 in the inclination direction.
  • the crushed pieces 41 and the crushed pieces 42 are supplied to the slope portion 35 so as to collide with the guide portion 36. Since the crushed piece 42 has a larger frictional resistance than the crushed piece 41 and tends to decrease in speed, the velocity component in the slope width direction when colliding with the guide portion 36 is also likely to be smaller than that of the crushed piece 41. . Thereby, the crushing piece 42 tends to be smaller in movement amount in the slope width direction than the crushing piece 41.
  • the first stage sorting unit 30 of the first modification of the third embodiment sorts the crushed pieces as described above.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating the upstream sorting unit 30 of the second modification of the third embodiment.
  • the front stage sorting unit 30 of the second modification includes a slope part 35 and a guide part 36.
  • the guide part 36 is provided on the slope part 31 and is inclined so as to proceed to the downstream side of the slope part 35 as it proceeds to one side in the slope width direction.
  • the crushed pieces 41 and the crushed pieces 42 are supplied to the inclined surface portion 35 so as to move along the guide portion 36. Since the crushing piece 42 is moved along the guide portion 36, the frictional resistance is increased and the speed is easily reduced as compared with the crushing piece 41. Therefore, the velocity component in the slope width direction is also smaller than that of the crushing piece 41. Easy to be.
  • the upstream sorting unit 30 of the second modification of the third embodiment sorts the crushed pieces as described above.
  • the guide portion 36 in the second modification is preferably longer than the guide portion 36 of FIG. 17 in order to increase the speed difference in the slope width direction between the crushed piece 41 and the crushed piece 42.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating the upstream sorting unit 30 of a third modification of the third embodiment.
  • the front-stage sorting unit 30 of the third modification includes a slope part 35 and a guide part 36.
  • the crushed pieces 41 and the crushed pieces 42 are supplied from the guide portion 36 to the slope portion 35 at the same speed parallel to the slope width direction.
  • the shredded piece 42 has a frictional resistance that is larger than that of the shredded piece 41 and tends to decrease in speed, so that the speed component in the slope width direction is also easily smaller than that of the shredded piece 41. Thereby, the crushing piece 42 tends to be smaller in movement amount in the slope width direction than the crushing piece 41.
  • the upstream sorting unit 30 of the third modification of the third embodiment sorts the crushed pieces as described above.
  • the crushed pieces are selected by using the characteristic that the speed component in the slope width direction of the crushed pieces 42 having a high content of added metal is more easily decelerated than the crushed pieces 41. is doing.
  • a belt conveyor or the like is disposed at a predetermined position in the slope width direction at the downstream end of the slope part 35 in the slope direction, and is shredded to the main sorting part. The piece 41 or the crushing piece 42 is guided.
  • a transport device other than the belt conveyor may be provided, or a storage unit for storing the crushed pieces may be provided. Good.
  • the sorting apparatus 1 includes the acquisition unit (the three-dimensional camera 52 or the camera 13), the image processing unit 24, and the sorting unit 15, and performs the following sorting. Do the way.
  • An acquisition part acquires the surface information (distance image, appearance image) which is the information regarding the surface shape of a fragment (acquisition process).
  • the image processing unit 24 Based on the surface information acquired by the acquisition unit, the image processing unit 24 calculates a wrinkle ratio that is a ratio of a portion where wrinkles are generated on the surface of the crushed pieces (image processing step).
  • the sorting unit 15 sorts the crushed pieces based on the wrinkle ratio detected by the image processing unit 24 (sorting step).
  • the inventors of the present application have found that there is a correlation between the content ratio of the added metal and the ratio of wrinkles on the surface of the crushed pieces. By using this, the surface information is obtained as described above to obtain the wrinkle ratio. Only the fragments can be sorted. Accordingly, it is possible to detect the content of the added metal by a simple method and to sort the crushed pieces.
  • the three-dimensional camera 52 acquires height information (more specifically, a distance image) that is the height according to the position of the surface of the fragment as surface information.
  • the height of the portion where the wrinkles are generated changes, so that the wrinkle ratio can be calculated accurately by using the height information.
  • the three-dimensional camera 52 acquires height information about the crushed pieces viewed from one direction. Based on the height information, the image processing unit 24 calculates the area of the crushed pieces viewed from one direction, calculates the area of the crushed pieces viewed from one direction, and calculates the wrinkle ratio based on them. To do.
  • the apparatus configuration and processing become simpler than when using the height information viewed from a plurality of directions.
  • the area and the area of the ridge are calculated using detection results of separate sensors. Compared to the configuration, the number of parts can be reduced.
  • the image processing unit 24 calculates the wrinkle ratio using the distance image in which the brightness corresponding to the height is set for the surface of the fragment.
  • the first direction and the second direction (the up-down direction and the left-right direction in FIG. 12) along a plane perpendicular to the height direction (the transport surface and the measurement surface of the first transport unit 12a).
  • Two of the two diagonal directions are set.
  • the first difference that is the difference between the height of the determination target portion and the height of the adjacent portion (peripheral pixel) in the first direction for the determination target portion (target pixel) that is the target for determining the presence or absence of wrinkles on the fragmented pieces Is calculated.
  • a second difference that is a difference between the height of the determination target portion and the height of the adjacent portion in the second direction is calculated. Based on the first difference and the second difference, the presence or absence of wrinkles in the determination target portion is determined.
  • the three-dimensional camera 52 acquires the height information of the crushed pieces placed on the measurement surface.
  • the image processing unit 24 calculates a wrinkle ratio for a portion excluding the boundary (pixels indicating the peripheral length) with the measurement surface of the crushed pieces.
  • the sorting apparatus 1 includes a first transport unit 12a and an encoder 53.
  • the 1st conveyance part 12a conveys a crushing piece.
  • the encoder 53 detects the amount of movement or rotation of the first transport unit 12a or a member (pulley) that moves integrally with the first transport unit 12a.
  • the three-dimensional camera 52 is fixed so as not to move with respect to the first transport unit 12a, and acquires height information at a timing determined by the detection result of the encoder 53.
  • the height information can be acquired at a more accurate interval compared to a configuration that determines the timing for acquiring the height information based on time.
  • the camera 13 captures an image of the crushed pieces as a surface information by imaging the crushed pieces from a predetermined direction.
  • the image processing unit 24 detects the wrinkle ratio based on the brightness distribution in the appearance image acquired by the camera 13.
  • the image processing unit 24 performs edge processing that identifies an edge region that is a region where the amount of change in brightness in the appearance image acquired by the camera 13 is equal to or greater than a predetermined value.
  • the ratio of wrinkles generated on the surface of the crushed pieces is detected based on the edge ratio, which is the ratio of the edge regions generated in the crushed pieces in the appearance image.
  • the sorting unit 15 sorts the crushed pieces based on the edge ratio of the crushed pieces.
  • the sorting device 1 of the second embodiment includes a plurality of illumination units (a top illumination unit 14a, a side illumination unit 14b, and a bottom illumination unit 14c).
  • the image processing unit 24 obtains the area of the fragment in the appearance image (the area of the calculation area, or the area of the entire area of the fragment as described above) based on the appearance image acquired by the camera 13, and the fragment The edge ratio is detected based on the area (specifically, the calculation area is calculated and the edge area / calculation area is calculated).
  • the sorting device 1 has at least one illumination when acquiring an appearance image (first image) used for calculating the edge region and when acquiring an appearance image (second image) used for calculating the area of the fragment. The presence or absence of lighting of the part is varied.
  • the entire area of the crushed pieces in the appearance image can be obtained with high accuracy, so that the ratio of wrinkles on the surface of the crushed pieces (that is, the content of added metal in the crushed pieces) can be obtained with high accuracy.
  • the sorting accuracy can be improved.
  • the sorting device 1 of the second embodiment includes a surface illumination unit (an upper surface illumination unit 14a and a side illumination unit 14b) that irradiates light to a position including a portion from which the camera 13 acquires an appearance image among the fragmented pieces.
  • a surface illumination unit an upper surface illumination unit 14a and a side illumination unit 14b
  • the image processing unit 24 detects the ratio of wrinkles generated on the surface of the crushed pieces based on the appearance image acquired by the camera 13 while the surface illumination unit irradiates light.
  • the sorting device 1 of the third embodiment and each modification is based on the difference in the magnitude of the velocity component in the tilt direction or the slope width direction when the crushed pieces are moved along the slope portions 31 and 35.
  • the crushed pieces sorted by the previous sorting unit 30 are sorted by the main sorting unit (camera 13, image processing unit 24, and sorting unit 15).
  • the crushed pieces can be selected by the method of the third embodiment and each modification. Although this sorting method is unlikely to increase the sorting accuracy, it is possible to reduce the amount of crushed pieces supplied to the downstream main sorting section, and thus the main sorting section can be downsized. In particular, since the main sorting unit is expensive, the equipment cost can be reduced by downsizing the main sorting unit.
  • the slope portion 31 of the upstream sorting portion 30 is formed with a groove portion 32 in a predetermined range in the tilt direction, and based on whether or not the groove portion 32 has fallen. And sort the crushed pieces.
  • the crushed pieces can be selected with a simple configuration. Moreover, since the process which detects the content rate of the addition metal of a crushing piece, and the process which classifies according to a detection result (for example, the route of a crushing piece is changed) can be performed at once, a crushing piece can be efficiently processed. Can be selected.
  • the pre-stage sorting unit 30 moves the crushed pieces along the slope 35 so as to have a velocity component in the slope width direction, The crushed pieces are selected based on the position in the slope width direction after being moved along the slope 35.
  • the crushing pieces 42 which are not easily rounded tend to decrease in speed by moving on the slope, so that the amount of movement in the horizontal direction tends to be small. Therefore, the crushed pieces can be selected with a simple configuration. Moreover, since the process which detects the content rate of the addition metal of a crushing piece, and the process which classifies according to a detection result (for example, the route of a crushing piece is changed) can be performed at once, a crushing piece can be efficiently processed. Can be selected. Moreover, although the sorting method using a groove part sorts crush pieces into two, the method using the velocity component in the slope width direction can sort crush pieces into a plurality.
  • a distance image is created from the measured height information, and the wrinkle ratio is calculated using this distance image.
  • the wrinkle ratio can be calculated by directly using the height information without creating a distance image.
  • the ratio of wrinkles on the surface of the fragment is detected by edge processing.
  • the processing uses the brightness distribution of the appearance image, another processing (for example, a region indicated by a pixel whose brightness is equal to or less than a predetermined value).
  • the wrinkle ratio may be detected by using a method for determining whether or not a wrinkle is based on the shape.
  • the process which detects a wrinkle ratio is performed about the crushing piece set
  • the first image and the second image are acquired by one camera 13, but the camera that acquires the first image and the camera that acquires the second image may be different.
  • the crushing piece 42 having a high content of added metal is less likely to be rounded, so that the speed component in the inclined direction is less likely to be larger than the crushing piece 41, or the speed component in the slope width direction of the crushing piece 42 is Various sorting methods have been described using characteristics that are easier to decelerate than the crushed pieces 41, but sorting methods other than those described above may be used.
  • SYMBOLS 1 Sorting device 11 Supply part 12a 1st conveyance part 12b 2nd conveyance part 12c 3rd conveyance part 13 Camera (acquisition part) 14a Top illumination unit (surface illumination unit, illumination unit) 14b Side illumination unit (surface illumination unit, illumination unit) 14c Bottom illumination part (illumination part) DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Sorting part 16 Control part 24 Image processing part 51 Laser apparatus 52 Three-dimensional camera (acquisition part) 53 Encoder (motion detector)

Abstract

破砕片に含まれる添加金属の含有割合に応じて、当該破砕片を選別する選別装置（１）において、以下の構成を備える選別装置（１）が提供される。即ち、この選別装置（１）は、３次元カメラ（５２）と、画像処理部（２４）と、選別部（１５）と、を備える。３次元カメラ（５２）は、破砕片の表面形状に関する情報である表面情報を取得する。画像処理部（２４）は、３次元カメラ（５２）が取得した表面情報に基づいて、破砕片の表面のうち皺が生じている部分の割合である皺割合を算出する。選別部（１５）は、画像処理部（２４）が検出した皺割合に基づいて当該破砕片を選別する。

Description

選別装置及び選別方法
　本発明は、主として、金属の破砕片に含まれる添加金属の含有割合に応じて、当該破砕片を選別する選別装置に関する。
　従来から、自動車等の製品を製造する過程で生じた不要な鋼板、又は、不要となった製品に含まれていた鋼板等の金属を破砕機等で破砕した後にリサイクルすることが行われている。リサイクルとしては、様々な用途が存在するが、例えば鋳物用の鋳鉄として利用されることがある。
　ここで、近年では鋼板の強度を上げるために、マンガン又はクロム等の金属を鋼板に添加することが行われている。従って、これらの金属（以下、添加金属）が添加された鋼板がリサイクルされる機会が多くなっている。しかし、添加金属の含有量が多い鋼板は、鋳鉄として用いることが好ましくない場合がある。例えば、マンガン又はクロムの含有量が多い鋼板は、鋳造における凝固時に黒鉛が析出しにくくなったり、チルと称される脆い組織が生成されることがある。
　特許文献１は、マンガンの含有量が多い鋼板であっても硫黄及び希土類金属等を添加することで、問題なく鋳造を行うことができる方法を開示する。しかし、この方法では、硫黄及び希土類金属等を添加する必要があるため、鋳鉄の組成が変化するので、所望の材料を用いて鋳造を行うことができない。
　特許文献２は、破砕片の表面の３次元形状を測定することで、破砕片が炭素鋼由来の破砕片か特殊鋼由来の破砕片かを判定する方法を開示する。具体的には、高さの変化量が大きい部分の数を数え、この数と、破砕片の重量、面積、長さ等の多種類の測定値とともに総合的に判断を行うことで判定を行う。なお、特許文献２では、鉄の中にＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓの５元素を含んでいる鋼を炭素鋼と称し、炭素鋼に、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏ等を加えた鋼を特殊鋼と称している。
特開２００３－１７１７２９号公報 特開２０１６－１１８４７５号公報
　しかし、特許文献２の方法では、多種類の測定値を取得する必要があるためセンサの構成が複雑になるとともに、多種類の測定値を用いた判定処理を行うため演算処理も複雑となる。この方法では、特に、複数の破砕片を同時に判定する処理が複雑となり、同時に処理する破砕片の数を増やすことが困難である。従って、この方法では、破砕片の選別効率（単位時間あたりの選別量）が低くなるため、簡単な方法で添加金属の含有割合を簡単な方法で検出して破砕片を選別できる装置及び方法が求められていた。また、この種の課題は、鉄合金に限られず、他の合金（例えばアルミニウム合金）にも同様の課題が存在する。
　本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、添加金属の含有割合を簡単な方法で検出して破砕片を選別できる選別装置を提供することにある。
　本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
　本発明の第１の観点によれば、金属の破砕片に含まれる添加金属の含有割合に応じて、当該破砕片を選別する選別装置において、以下の構成を備える選別装置が提供される。即ち、この選別装置は、取得部と、画像処理部と、選別部と、を備える。前記取得部は、前記破砕片の表面形状に関する情報である表面情報を取得する。前記画像処理部は、前記取得部が取得した表面情報に基づいて、前記破砕片の表面のうち皺が生じている部分の割合である皺割合を算出する。前記選別部は、前記画像処理部が検出した前記皺割合に基づいて当該破砕片を選別する。
　本発明の第２の観点によれば、金属の破砕片に含まれる添加金属の含有割合に応じて、当該破砕片を選別する選別方法において、以下の工程を含む方法が提供される。即ち、この選別方法は、取得工程と、画像処理工程と、選別工程と、を含む。前記取得工程では、前記破砕片の表面形状に関する情報である表面情報を取得する。前記画像処理工程では、前記取得工程で取得した表面情報に基づいて、前記破砕片の表面のうち皺が生じている部分の割合である皺割合を算出する。前記選別工程では、前記画像処理工程で検出した前記皺割合に基づいて当該破砕片を選別する。
　添加金属の含有割合と、破砕片の表面の皺割合と、に相関性があることが本願の発明者により発見され、それを利用すると、上記のように表面情報を取得して皺割合を求めるだけで破砕片を選別することができる。従って、添加金属の含有割合を簡単な方法で検出して破砕片を選別できる。
　本発明によれば、添加金属の含有割合に応じて破砕片を選別する選別装置において選別効率が高い構成が実現できる。
第１実施形態に係る選別装置の構成を示す図。 レーザ装置が照射するレーザ光及び３次元カメラの撮影位置を示す斜視図。 破砕片の選別時に制御部が行う処理を示すフローチャート。 レーザ画像から距離画像を作成する際に行う細線化処理を示す図。 ２次微分処理を説明する図。 Ｍｎの含有率が低い破砕片とＭｎの含有率が高い破砕片について、距離画像と微分画像をそれぞれ示す図。 距離画像と二値画像とを示す図。 第２実施形態に係る選別装置の構成を示す図。 破砕片の選別時に制御部が行う処理を示すフローチャート。 下面照明部の照明中に得られた第１画像と、破砕片の演算領域を示す画像と、を示す図。 上面及び側面照明部の照明中に得られた第２画像と、エッジ処理後の画像と、を示す図。 マンガンの含有率が高い破砕片とマンガンの含有率が低い破砕片の画像処理後の映像を比較する図。 第２実施形態、第２実施形態の第１変形例及び第２変形例における第１画像取得時及び第２画像取得時の照明部の点灯状況を示す図。 メッキされた破砕片におけるエッジ割合とＭｎ割合との関係性を示すグラフ。 非メッキの破砕片におけるエッジ割合とＭｎ割合との関係性を示すグラフ。 第３実施形態において主選別部の前段に設けられる前段選別部の構成を示す図。 第３実施形態の第１変形例における前段選別部の構成を示す図。 第３実施形態の第２変形例における前段選別部の構成を示す図。 第３実施形態の第３変形例における前段選別部の構成を示す図。
　次に、図面を参照して本発明の第１実施形態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る選別装置１の構成を示す図である。なお、以下の説明では、破砕片の搬送方向の上流及び下流を単に上流及び下流等と称する。
　図１に示すように、選別装置１は、供給部１１と、第１搬送部１２ａと、第２搬送部１２ｂと、第３搬送部１２ｃと、レーザ装置５１と、３次元カメラ（取得部）５２と、選別部１５と、制御部１６と、を備える。
　供給部１１は、鉄合金又はアルミニウム合金等の金属の部材（例えば板状の部材）を破砕機等で処理することで得られる破砕片を第１搬送部１２ａへ供給する。供給部１１は、斜面であってもよいし、ベルトコンベアであってもよい。また、供給部１１の上流側の端部は、破砕機等で処理されて排出された破砕片を投入する投入口と接続されている。なお、この構成に代えて供給部１１の上流側の端部を破砕機等と接続し、破砕機から排出された破砕片を自動的に供給する構成であってもよい。
　第１搬送部１２ａは、供給部１１から供給された破砕片を下流側へ搬送する。破砕片は、第１搬送部１２ａの搬送面（測定面）に載せられて搬送される間に添加金属の含有割合が測定される。第２搬送部１２ｂ及び第３搬送部１２ｃは、第１搬送部１２ａの下流側に配置されている。第１搬送部１２ａによって搬送された破砕片のうち、添加金属の含有割合が低い破砕片（図１において符号４１で示す破砕片４１）が第２搬送部１２ｂに送られる。一方、第１搬送部１２ａによって搬送された破砕片のうち、添加金属の含有割合が高い破砕片（図１において符号４２で示す破砕片４２）が第３搬送部１２ｃに送られる。第１搬送部１２ａ～第３搬送部１２ｃは、本実施形態では何れもプーリでベルトを駆動するベルトコンベアであるが、破砕片を搬送可能であれば別の構成（振動コンベア又は斜面等）であってもよい。なお、上記の構成に代えて、添加金属の含有割合が低い破砕片４１が第３搬送部１２ｃに送られ、添加金属の含有割合が高い破砕片４２が第２搬送部１２ｂに送られる構成であってもよい。
　また、本実施形態では、ベルトを駆動するプーリに、当該プーリの回転を検出するエンコーダ（動き検出部）５３が設けられている。具体的には、エンコーダ５３は、プーリの回転回数及び回転角を検出して制御部１６へ出力する。これにより、第１搬送部１２ａのベルトの移動量を制御部１６側で把握することができる。なお、エンコーダ５３はプーリではなくベルトに取り付けられ、当該ベルトの移動に伴って回転することでベルトの移動量（直線的な移動量）を検出する構成であってもよい。
　レーザ装置５１は、図２に示すように、第１搬送部１２ａの上方に配置されている。具体的には、レーザ装置５１は、支持台に取り付けられており、第１搬送部１２ａのベルトに対して相対移動しないように固定されている。レーザ装置５１は、破砕片の上方から鉛直方向下側の破砕片に向けて（第１搬送部１２ａの搬送面に向けて）、搬送面の幅方向（搬送方向と垂直な方向）に広がるレーザ光を照射する。具体的には、レーザ装置５１は、搬送面上において照射箇所が線状となるレーザ光を照射し、この線の方向が搬送方向と垂直となる。照射したレーザ光は搬送面又は破砕片の表面に表れる。従って、レーザ光の照射箇所に破砕片が存在する場合は、破砕片の高さに応じた位置に、照射したレーザ光が表れる。図２では、１台のレーザ装置５１が第１搬送部１２ａの一端から他端まで広がるレーザ光を照射する。これに代えて、複数台のレーザ装置５１を搬送面の幅方向に並べて配置する構成であってもよい。
　３次元カメラ５２は、図２に示すように、レーザ装置５１よりも下流側であって、搬送面の上方に配置されている。具体的には、３次元カメラ５２は、支持台に取り付けられており、第１搬送部１２ａのベルトに対して相対移動しないように固定されている。３次元カメラ５２は、レーザ光の照射箇所の画像（以下、レーザ画像）を取得できるように、傾斜させて取り付けられている。具体的には、３次元カメラ５２の軸方向（映像を取得する方向）と、鉛直方向と、がなす角θが１０°から３５°であることが好ましい。なお、３次元カメラ５２ではなくレーザ装置５１を鉛直方向に対して傾斜させてもよいし、レーザ装置５１と３次元カメラ５２の両方を鉛直方向に対して傾斜させてもよい。また、３次元カメラ５２をレーザ装置５１よりも上流側に配置してもよい。
　レーザ装置５１、搬送面、及び３次元カメラ５２の位置は既知である。そのため、三角測量の原理を用いることで、レーザ画像に表れるレーザ光の位置に基づいて、当該レーザ光が照射された部分の高さを算出することができる。また、３次元カメラ５２が連続的にレーザ画像の取得及び高さの算出を行うことで、破砕片の高さの分布を検出することができる。本実施形態では、エンコーダ５３の検出結果に基づいて、所定距離毎にレーザ画像を取得する。なお、エンコーダ５３の検出結果は常に記憶及び更新される。そのため、例えば選別装置１が一時的に停止した場合であっても、停止前のレーザ画像の取得時から所定距離の経過後にレーザ画像を取得できる（停止の前後においてもレーザ画像の取得間隔を維持できる）。なお、所定距離毎にレーザ画像を取得する構成に代えて、所定時間毎にレーザ画像を取得する構成であってもよい。
　本実施形態では、レーザ画像に基づいて算出された高さに基づいて距離画像が作成される。距離画像とは、後述の図６等に示すように、色ではなく高さに応じて輝度（又は濃淡）を変化させた画像である。また、図６に示す例では、矩形の一辺が搬送方向であり他辺が幅方向である。そして、高さが高くなるほど輝度が小さくなって白くなるように（淡くなるように）設定されている。距離画像は破砕片の表面形状に関する情報であるため「表面情報」に相当し、特に破砕片の表面の高さの情報を示すため「高さ情報」に相当する。レーザ画像から距離画像を作成する処理は、３次元カメラ５２で行ってもよいし、制御部１６で行ってもよい。
　選別部１５は、第１搬送部１２ａを搬送される破砕片を、第２搬送部１２ｂに送るか、第３搬送部１２ｃに送るかを切換可能に構成されている。具体的には、選別部１５は圧縮空気を噴射可能に構成されている。選別部１５が圧縮空気を噴射した場合、破砕片は圧縮空気によって飛ばされて第２搬送部１２ｂへ送られる。一方、選別部１５は、圧縮空気を噴射しない場合、破砕片は第１搬送部１２ａから落下して（場合により第１搬送部１２ａと第２搬送部１２ｂとを仕切る仕切り壁に衝突し、）第３搬送部１２ｃに送られる。選別部１５は、別の構成により破砕片を選別してもよい。例えば、第１搬送部１２ａの下流側の端部に可動式の案内板を設置し、案内板が第１位置にあるときは破砕片が第２搬送部１２ｂに案内され、案内板が第２位置にあるときは破砕片が第３搬送部１２ｃに案内される構成であってもよい。なお、上述のように添加金属の含有割合が高い破砕片４２が第２搬送部１２ｂに送られる場合は、選別部１５によって破砕片４２が圧縮空気によって飛ばされる。破砕片４１と破砕片４２のうち、想定される絶対量が少ない方を選別部１５の圧縮空気によって飛ばして第２搬送部１２ｂに送る方が好ましい。
　制御部１６は、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、又はＣＰＵ等の演算装置により実現される。制御部１６は、予め作成されたプログラムを読み出して実行することで、選別装置１に関する様々な処理を実行可能に構成されている。以下の説明では、制御部１６が実行する処理のうち一部の処理について説明するが、制御部１６はそれ以外の処理についても実行可能である。
　制御部１６は、搬送制御部２１と、カメラ制御部２２と、光源制御部（照明制御部）２３と、画像処理部２４と、選別制御部２５と、を備える。搬送制御部２１は、第１搬送部１２ａ～第３搬送部１２ｃの駆動を制御する。カメラ制御部２２は、３次元カメラ５２の動作（特に撮像するタイミング）を制御する。光源制御部２３は、レーザ装置５１の動作（特にＯＮ／ＯＦＦ）を制御する。画像処理部２４は、３次元カメラ５２により取得された距離画像を画像処理して解析する。選別制御部２５は、画像処理部２４の解析結果に応じて選別部１５の動作（圧縮空気の噴射の有無）を制御する。
　次に、制御部１６の詳細な制御、特に破砕片の距離画像に基づいて破砕片を選別する処理について、図３から図７を参照して詳細に説明する。
　上述したように、破砕片に含まれる添加金属の含有割合によって、当該破砕片のリサイクル用途が異なる。しかし、破砕片に含まれる添加金属の含有割合を求めることは容易ではない。ここで、添加金属は、主として鉄又はアルミニウム等の金属（例えば金属板）の強度を向上させるために添加される。従って、添加金属の含有割合が高い破砕片は、相対的に強度が高く、破砕機によって処理された場合に変形しにくい。逆に、添加金属の含有割合が低い破砕片は、相対的に強度が低く、破砕機によって処理された場合に変形し易い。具体的には、破砕機に投入された添加金属の含有割合が低い合金ほど、丸みを帯びるように折り曲げられ易くなり、これにより破砕片の表面に皺となって現れ易くなる。選別装置１は、今回発見されたこの特徴を用いて破砕片を選別するものである。以下、具体的に説明する。
　図３（ａ）は、破砕片の選別を行うために制御部１６が行う処理を示すフローチャートである。初めに、制御部１６（カメラ制御部２２及び光源制御部２３）は、距離画像の取得又は作成を行う（Ｓ１０１、取得工程）。具体的には、制御部１６は、レーザ装置５１を動作させてレーザ光を照射させるとともに、３次元カメラ５２を動作させてレーザ画像を取得させる。制御部１６は、レーザ画像に基づいて３次元カメラ５２が作成した距離画像を取得するか、レーザ画像を取得して距離画像を作成する。
　また、本実施形態では、この距離画像の作成時において、３次元カメラ５２が取得したレーザ画像におけるレーザ光の位置を正確に求めるために、図４に示す細線化処理を行う。図４の上側の図は、３次元カメラ５２が取得したレーザ画像であり、横軸は搬送方向における位置を示しており、縦軸は搬送方向に垂直な方向における位置を示している。図４の下側の図は、レーザ画像に表れるレーザ光の位置を正確に特定するための処理を示す図であり、横軸が搬送方向における位置を示しており、縦軸は輝度を示している。
　本実施形態では、第１輝度と第２輝度とが設定されている。第１輝度及び第２輝度は、レーザ光が照射されていない箇所よりも高い輝度であって、レーザ光が照射された箇所の最大の輝度よりも小さくなるように定められている。レーザ光の正確な位置を特定するために、本実施形態では、輝度が第１輝度に一致する２点（図４の（１）と（２））を特定するとともに、輝度が第２輝度に一致する２点（図４の（３）と（４））を特定する。そして、これらの４点の搬送方向の位置の平均を求めることで、レーザ光の照射位置を特定する。この方法を用いることにより、レーザ光の照射位置を正確に特定することができる。従って、破砕片の表面の形状を精度良く特定することができる。
　次に、制御部１６（画像処理部２４）は、距離画像に２次微分処理を行って破砕片の表面の皺を検出する（Ｓ１０３）。２次微分処理は空間フィルタリング処理の一種であり、皺の有無を判定する対象である判定対象部分の輝度と、その周囲の輝度と、に基づいて判定対象部分の輝度を変換する。本実施形態では、画素毎の輝度を変換するため、判定対象部分は１画素となる。以下では、この画素を注目画素と称する。即ち、本実施形態では、注目画素の輝度と、注目画素の周辺に配置された画素（以下、周辺画素）の輝度と、に基づいて、注目画素の輝度を変換する。
　図５に示すように、本実施形態では、周辺画素は、図５の上下方向の２画素、左右方向の２画素、及び２つの斜め方向の４画素（２画素×２）の合計８画素が存在する。言い換えれば、高さ方向に垂直な平面（搬送面）に沿う４方向において隣接する画素を周辺画素としている。
　変換後の輝度を求める際には、周辺画素の各輝度を－１倍し、注目画素の輝度の８倍（周辺画素の個数倍）と足し合わせる。言い換えれば、注目画素と周辺画素の差分を算出して足し合わせている。この処理を行うことにより、輝度の変化が大きい部分（即ち、高さの変化が大きい部分）は輝度が大きくなり、輝度の変化が小さい部分（即ち、高さの変化が小さい部分）は輝度が小さくなる。従って、高さの変化が大きい部分を強調することができる。ここで、破砕片の表面に皺が発生している場合は高さの変化が大きくなるため、２次微分処理を行うことで、皺を強調（検出）することができる。例えば、変換後の輝度が所定の閾値以上の部分を皺が存在している部分と推定できる。
　なお、本実施形態の周辺画素が８画素であるが、例えば斜め方向を省略して周辺画素が４画素となるようにして処理を行ってもよい。また、本実施形態の周辺画素は注目画素に隣接する画素であるが、注目画素の２つ隣（即ち、注目画素の周囲の２画素分）を周辺画素に含めて処理を行ってもよい。
　図６には、Ｍｎ含有率が低く皺が多い破砕片と、Ｍｎ含有率が高く皺が少ない破砕片とについて、距離画像と、２次微分処理を行うことで得られた微分画像と、がそれぞれ示されている。図６により、２次微分処理を行うことで、皺が生じている部分が強調されていることが確認できる。なお、距離画像から高さの変化が大きい部分を強調する処理であれば、２次微分処理以外の処理を用いることもできる。
　次に、制御部１６（画像処理部２４）は、距離画像に２値化処理を実行する（Ｓ１０３）。２値化処理とは、基準となる輝度（基準輝度）よりも輝度が高い画素と、低い画素と、に分類して、輝度が２種類の画像（２値画像）を作成する処理である。本実施形態では、図７に示すように、基準輝度よりも輝度が高い画素を白で描画し、基準輝度よりも輝度が低い画素を黒で描画している。本実施形態では、基準輝度を搬送面の輝度（即ち、搬送面の高さ）にする。破砕片は搬送面に載っているため搬送面よりも高い位置に存在する。従って、基準輝度を搬送面の輝度にすることで、搬送面と破砕片を明確に区別することができる。
　次に、制御部１６（画像処理部２４）は、破砕片を特定して破砕片毎にＩＤを付与して、面積及び周囲長と関連付けて記憶する（Ｓ１０４）。２値化処理を実行して得られた２値画像では、破砕片の位置（例えば距離画像における破砕片の中心位置又は重心位置）及び形状等に基づいて破砕片を特定できる。制御部１６は、特定した破砕片毎に異なるＩＤを付与する。破砕片に付与したＩＤは図略の記憶部に記憶される。
　２値画像では、搬送面と破砕片とが明確に区別されるため、２値画像のアングル（即ち距離画像のアングル）における破砕片の面積及び周囲長（破砕片と搬送面との境界線の長さ）を算出することができる。算出された面積及び周囲長は、破砕片のＩＤと関連付けられて図略の記憶部に記憶される。また、面積又は周囲長が所定の上限閾値を超える又は下限閾値を下回る場合は、破砕片以外の何かが誤って検出されている可能性が高いため、ＩＤを付与せず、破砕片として登録しない。
　次に、制御部１６（画像処理部２４）は、検出した皺、面積、及び周囲長に基づいて、破砕片毎に皺割合を算出する（Ｓ１０５、画像処理工程）。皺割合とは、破砕片の表面（詳細には距離画像に表れる表面）のうち皺が生じている部分の割合である。ここで、２次微分処理を行って皺を強調する処理では、破砕片の皺だけでなく、破砕片と搬送面の境界部分も強調される。従って、この境界部分を除外して皺割合を求める。具体的には、以下の計算式を用いて皺割合を算出する。
　皺割合＝（２次微分処理により強調された部分の面積－周囲長に相当する面積）／（破砕片の面積）
　なお、破砕片の面積からも周囲長に相当する面積を減算してもよい。
　次に、図３（ｂ）を参照して、破砕片毎に記憶された皺割合に基づいて、破砕片を選別する処理について簡単に説明する。図３（ｂ）は、制御部１６（選別制御部２５）が選別部１５を動作させる際に行う処理を示すフローチャートである。
　制御部１６（選別制御部２５）は、第１搬送部１２ａを搬送される選別対象の破砕片に対して、皺割合が所定の閾値以上か否かを判定する（Ｓ１１０）。この閾値は予め選別装置１に設定されていてもよいし、オペレータの設定により変更可能であってもよい。基本的には、破砕片に含まれている添加金属の含有割合が少ないほど、破砕片の強度が相対的に低くなり、皺が生じ易くなり、皺割合が高くなる。従って、要求される添加金属の含有割合に応じて閾値を変更することで、全体の破砕片から、添加金属の含有割合が所定以下の破砕片を選別できる。
　制御部１６（選別制御部２５）は、皺割合が所定の閾値以上である場合、選別部１５を動作させて（Ｓ１１１）、破砕片を第２搬送部１２ｂへ送る。一方、制御部１６（選別制御部２５）は、皺割合が所定の閾値より小さい場合、選別部１５を動作させずに（Ｓ１１２）、破砕片を第３搬送部１２ｃへ送る。以上により、添加金属の含有割合に応じて破砕片を選別できる。本実施形態では、破砕片を２つに選別するが、３つ以上に選別する構成であってもよい。なお、上述のように添加金属の含有割合が高い破砕片４２が第２搬送部１２ｂに送られる場合は、ステップＳ１１１とＳ１１２の処理を逆にすることで、選別部１５の動作回数を減らすことができるので、消費エネルギーを低減できる。
　次に、第２実施形態の選別装置１について説明する。なお、以後の説明においては、第１実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。第２実施形態の選別装置１は、レーザ装置５１及び３次元カメラ５２に代えて、カメラ１３と、上面照明部１４ａと、２つの側面照明部１４ｂと、下面照明部１４ｃと、を備える。なお、上面照明部１４ａ、側面照明部１４ｂ、及び下面照明部１４ｃは、何れも「照明部」に相当する。
　カメラ１３は、第１搬送部１２ａにより搬送される破砕片を所定の方向から撮像することで外観画像を取得する。外観画像とは、破砕片の色が含まれた画像（２次元画像、写真）である。外観画像は破砕片の表面形状に関する情報であるため「表面情報」に相当する。なお、外観画像は距離画像とは異なるため、破砕片の高さを詳細に把握することはできないが、以下に示すように照明の当て方等を工夫することで、高さが変化している部分（即ち皺が生じている部分）を推定することができる。本実施形態では、カメラ１３は、第１搬送部１２ａの上側に配置されており、第１搬送部１２ａを上方向から撮像することで、第１搬送部１２ａの上面の外観画像を取得する。なお、カメラ１３は、破砕片の側面を撮像する構成であってもよい。また、第１搬送部１２ａを透明等にすることで、破砕片の底面を撮像する構成であってもよい。
　上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂは、第１搬送部１２ａにより搬送される破砕片の表面に光を照射する。言い換えれば、上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂは、カメラ１３が外観画像を取得する箇所を含んだ位置に光を照射する。本実施形態では、カメラ１３は破砕片の上側に配置されているため、上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂは破砕片の上面を含んだ位置に光を照射する。
　上面照明部１４ａは、側面視（図８）において、破砕片の搬送方向の位置がカメラ１３と重なるように配置されている。この上面照明部１４ａは、鉛直方向下向きに光を照射する。２つの側面照明部１４ｂは、カメラ１３よりも上流側及び下流側に配置されており、破砕片に向けて斜め下向きに光を照射する。上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂが照射した光は、カメラ１３の下方において重なるようになっている。本実施形態では、上流側と下流側に側面照明部１４ｂを配置しているが、破砕片の搬送方向下流側を向いて（言い換えれば、下流側を前側としたときにおいて）左側と右側に側面照明部１４ｂを配置してもよい。なお、上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂの少なくとも一方を省略してもよい。また、上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂのそれぞれの個数を、本実施形態と異なる数にしてもよい。また、外部の照明（例えば、選別装置１が配置される工場に設けられた照明）を用いてもよい。
　下面照明部（裏面照明部）１４ｃは、第１搬送部１２ａにより搬送される破砕片の裏面に光を照射する。言い換えれば、下面照明部１４ｃは、カメラ１３が外観画像を取得する箇所の反対側を含んだ位置に光を照射する。本実施形態では、カメラ１３は破砕片の上側に配置されているため、下面照明部１４ｃは破砕片の下面に光を照射する。下面照明部１４ｃが照射する光が破砕片に届くように、第１搬送部１２ａのうち少なくとも下面照明部１４ｃの上方は、透明の部材を設けるか、あるいは孔を形成する等して、光透過性を有している。なお、本実施形態では下面照明部１４ｃは１つであるが、２つ以上であってもよい。また、本実施形態では下面照明部１４ｃはカメラ１３の真下に配置されているが、カメラ１３の斜め下方に配置されていてもよい。また、下面照明部１４ｃは、選別装置１の必須の構成要素ではなく、省略することもできる（詳細は後述）。
　また、第２実施形態では、カメラ制御部２２がカメラ１３の動作（特に撮像するタイミング）を制御する。また、光源制御部２３が上面照明部１４ａ、側面照明部１４ｂ、及び下面照明部１４ｃの動作（特にＯＮ／ＯＦＦ）を制御する。
　次に、制御部１６の詳細な制御、特に画像処理部２４の解析内容について、図９から図１２を参照して詳細に説明する。
　図９は、破砕片の選別時に制御部１６が行う処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、１つの破砕片を選別する処理を示している。なお、このフローチャートは、一例であり、処理の順序を変更したり、他の処理を追加したり、一部の処理を省略することができる。選別装置１には、連続的に破砕片が供給されるので、それぞれの破砕片に図９の処理が行われる。
　初めに、制御部１６（光源制御部２３）は、下面照明部１４ｃをＯＮにして光を照射させ、更に上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂをＯＦＦにして光を照射させない状態にする（Ｓ２０１）。この状態で、制御部１６（カメラ制御部２２）は、カメラ１３に画像を取得させる（Ｓ２０１）。ステップＳ２０１で取得した外観画像を第１画像と称する。図１０の左側の画像に示すように、第１画像は、破砕片の裏側から光を照射しているため逆光となる。従って、第１画像において破砕片が存在する部分は、破砕片の形状に関係なく黒くなり易い。一方、第１画像において破砕片が存在しない部分は、下面照明部１４ｃが照射した光により白くなり易い。なお、下面照明部１４ｃを省略する場合は、ステップＳ２０１が省略され、後述のステップＳ２０２で得られた第２画像を用いて、ステップＳ２０３及びＳ２０４の処理が行われる。
　次に、制御部１６（光源制御部２３）は、下面照明部１４ｃをＯＦＦにして光を照射させず、更に上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂをＯＮにして光を照射させる状態にする（Ｓ２０２）。この状態で、制御部１６（カメラ制御部２２）は、カメラ１３に画像を取得させる（Ｓ２０２）。ステップＳ２０２で取得した外観画像を第２画像と称する。図１１に示すように、第２画像は、破砕片の表面に光を照射しているため、全体的に明るい（白っぽい）画像が得られるが、皺が生じている部分とそうでない部分を区別可能である。
　なお、第１画像と第２画像は、同じアングルかつ同じ縮尺にすることが好ましい。従って、制御部１６は、ステップＳ２０１とステップＳ２０２を短時間の間に行うことが好ましい。あるいは、制御部１６（搬送制御部２１）は、ステップＳ２０１を行ってからステップＳ２０２を行うまで第１搬送部１２ａを停止させてもよい。
　次に、制御部１６（画像処理部２４）は、ステップＳ２０１で取得した第１画像に基づいて演算領域を算出する（Ｓ２０３）。ここで、演算領域とは、破砕片の皺割合を求める領域（即ち、演算を行う領域）である。具体的には、制御部１６は、第１画像に画像処理を行い、画像の明るさが所定の閾値以下の画素を特定する。これにより、第１画像における破砕片の全体の領域が求められる（図１０の右側の画像を参照）。なお、制御部１６は、破砕片から離れた箇所においてノイズ等により明るさが低い画素が特定されないように、例えば大きさが所定以下の暗い領域を無視する。次に、制御部１６は、破砕片の全体の領域から所定の画素数だけ内側の領域を演算領域として算出する（図１０の右側の画像を参照）。
　次に、制御部１６（画像処理部２４）は、第２画像における演算領域についてエッジ処理を行う（Ｓ２０４）。エッジ処理とは、１枚の第２画像について、画像の明るさの変化量が所定以上となる領域であるエッジ領域を特定する処理である。画像の明るさの変化量が所定以上となる領域か否かの判定は、画素毎に行う。なお、画像の明るさの変化量が所定以上となる画素だけでなく、その周囲の数画素をエッジ領域に含めてもよい。あるいは、所定数の画素を１単位領域として当該１単位領域に属する画素の明るさの平均値等を求め、その明るさの平均値等（１単位領域の明るさ）を隣接する他の単位領域の明るさと比較してもよい。図１１の右側には、エッジ処理を行った後の画像が示されている（白い部分がエッジ領域に相当する）。図１１に示すように、破砕片の表面の皺が生じている領域は、エッジ処理を行うことでエッジ領域として特定される。このように、本実施形態では、１枚の外観画像における明るさの分布に基づいてエッジ領域を特定する。
　次に、制御部１６（画像処理部２４）は、エッジ割合（エッジ領域／演算領域）を算出する（Ｓ２０５）。具体的には、制御部１６は、ステップＳ２０４で算出したエッジ領域の面積を、ステップＳ２０３で算出した演算領域の面積で除することで、エッジ割合を求める。つまり、エッジ割合とは、破砕片の表面全体における、皺が生じている領域の割合である。図１２では、エッジ領域が白色で示されており、皺割合が多いほどエッジ割合が高くなることが示されている。
　ここで、ステップＳ２０３において、破砕片の全体の領域ではなく、破砕片の全体の領域から所定の画素数だけ内側の領域を演算領域とした。これは、破砕片の端部（輪郭）は必ずエッジ領域となるため、仮に破砕片の全体を演算領域とした場合、実際よりもエッジ領域（皺割合）が多くなると判定されるためである。なお、演算処理を簡単にするために、破砕片の全体の領域を演算領域としてもよい。
　次に、制御部１６（画像処理部２４）は、エッジ割合が所定の閾値以上か否かを判定する（Ｓ２０６）。この閾値は予め選別装置１に設定されていてもよいし、オペレータの設定により変更可能であってもよい。基本的には、破砕片に含まれている添加金属の含有割合が少ないほど、破砕片の強度が相対的に低くなり、皺が生じ易くなり、エッジ割合が高くなる。従って、要求される添加金属の含有割合に応じて閾値を変更することで、全体の破砕片から、添加金属の含有割合が所定以下の破砕片を選別できる。
　制御部１６（選別制御部２５）は、第１搬送部１２ａを搬送される選別対象の破砕片に対して、図３（ｂ）のフローチャートに示すように、エッジ割合が所定の閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ２１０）。制御部１６は、エッジ割合が所定の閾値以上である場合、選別部１５を動作させ（Ｓ２１１）、破砕片を第２搬送部１２ｂへ送る。一方、制御部１６は、エッジ割合が所定の閾値より小さい場合、選別部１５を動作させずに（Ｓ２１２）、破砕片を第３搬送部１２ｃへ送る。以上により、添加金属の含有割合に応じて破砕片を選別できる。本実施形態では、破砕片を２つに選別するが、３つ以上に選別する構成であってもよい。なお、上述のように添加金属の含有割合が高い破砕片４２が第２搬送部１２ｂに送られる場合は、ステップＳ２１１とＳ２１２の処理が逆になる。
　次に、下面照明部１４ｃを設けない変形例について、図１３を参照して説明する。図１３は、第２実施形態、第２実施形態の第１変形例及び第２変形例における第１画像取得時及び第２画像取得時の照明部の点灯状況を示す図である。図１３に示すように、第２実施形態では、上述したように、第１画像（演算領域の算出用の画像）の取得時には下面照明部１４ｃを点灯させ、第２画像（エッジ領域の算出用の画像）の取得時には上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂを点灯させる。
　これに対し、第２実施形態の第１変形例の選別装置１は、下面照明部１４ｃを備えていない。そのため、第１画像の取得時には、側面照明部１４ｂを点灯させて上面照明部１４ａを点灯させないことで、破砕片の輪郭を明確にする。そして、第２画像の取得時には、第２実施形態と同様に、上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂを点灯させる。第１変形例では、第２実施形態と比較して、第１画像の取得時の照明部の状況が異なるだけであり、エッジ割合を算出する処理は、第２実施形態と同様である。第１変形例の構成を採用することで、下面照明部１４ｃが不要になるとともに、第１搬送部１２ａの一部に光透過性を持たせる必要がない。
　なお、上述したように、選別装置１に配置される照明部の位置及び数は様々なパターンがあるが、第１画像の取得時と第２画像の取得時とで、どの照明部を点灯させるかを変更することが好ましい。
　第２実施形態の第２変形例では、選別装置１は、照明部として上面照明部１４ａのみを備える。また、第２変形例では、第１搬送部１２ａの表面の色と、破砕片の色と、を異ならせている。この構成により、上面照明部１４ａが光を照射した場合においても、画像処理部２４は、第１搬送部１２ａと破砕片との境界を認識可能である。従って、第２変形例では、第１画像を取得する必要がない。具体的には、図９のステップＳ２０１の処理が不要となる。また、ステップＳ２０３では、第２画像に基づいて演算領域を算出する。第２変形例の構成により、選別精度を維持しつつ、画像の取得回数を減らすことができる。なお、選別装置１は、供給される破砕片に応じて、第１搬送部１２ａの表面の部材（ベルト等）を変更可能であってもよい。
　次に、図１４及び図１５を参照して、添加金属の含有割合とエッジ割合との相関性を確かめた実験の結果について説明する。この実験では、添加金属としてＭｎを対象としている。また、Ｍｎの含有割合（Ｍｎ割合）を所定の基準値αを基準として２つに分け、Ｍｎ割合が基準値α以下の破砕片を四角（図１４）及び丸（図１５）で示し、Ｍｎ割合が基準値αより大きい破砕片を三角（図１４）及び菱型（図１５）で示している。
　図１４に示す例では、例えば、エッジ割合＝１０％を閾値とすることで、Ｍｎ割合が高い破砕片とＭｎ割合が低い破砕片を所定の精度で選別できる。なお、Ｍｎ以外の金属（例えばＣｒ）を添加した場合であっても鋼板の強度が上昇することが知られているため、Ｍｎ以外の金属を用いた場合であっても、添加金属の含有割合とエッジ割合に相関性が生じると考えられる。
　ここで、破砕片の元となった鋼板の厚みが大きい場合、破砕機によって処理された際に丸みが生じにくく皺が生じにくいと考えられる。図１４及び図１５で示す実験では、鋼板の厚みは考慮していないため、鋼板の厚みを考慮することで、更に高い相関性が得られると考えられる。従って、破砕片の元となった鋼板の厚さが分かる場合は、例えば選別装置１に当該厚さを入力することで、鋼板の厚さを考慮して閾値を調整することで更に選別精度が向上できる。
　次に、図１６から図１９を参照して、第３実施形態を説明する。第３実施形態の選別装置１は、第１実施形態又は第２実施形態の供給部１１～制御部１６（これらをまとめて主選別部と称する）の上流側に、更に前段選別部３０を備える。図１６から図１９では、添加金属の含有量が低い破砕片を符号４１で示し、添加金属の含有量が高い破砕片を符号４２で示している。なお、前段選別部３０は、主選別部の前段以外にも（つまり単独で）使用することもできる。また、以下の第３実施形態及びその変形例の説明では、図１６から図１９に示すように、斜面部３１，３５上において重力が作用する方向を傾斜方向と称し、斜面部３５上において傾斜方向に垂直な方向を斜面幅方向と称する。
　第３実施形態の前段選別部３０は、何れも、斜面に沿って破砕片を移動させたときの速さの差に基づいて当該破砕片を選別するものである。第３実施形態の前段選別部３０は、斜面部３１，３５に沿って破砕片を移動させる構成であるため、破砕片を斜面部３１，３５に沿って確実に移動させるために、斜面部３１，３５の傾斜を安息角より大きい角度（言い換えれば、丸まっていない破砕片であっても自発的に滑る角度）にする必要がある。なお、破砕片を斜面部３１，３５に沿って確実に移動させることができれば、構成は任意である。例えばバイブレータモータにより斜面部３１，３５の表面を振動させることにより、斜面部３１，３５に沿って破砕片を確実に移動させる構成であってもよい。また、斜面部３１，３５の表面は、破砕片を滑らせ易くするために摩擦係数が小さい素材であることが好ましい（例えばゴムは好ましくない）。
　図１６は、第３実施形態の前段選別部３０を示す図である。前段選別部３０は、斜面部３１を備える。斜面部３１の中途部には、傾斜方向における所定範囲に溝部３２が形成されている。図１６（ａ）に示すように、添加金属の含有率が低い破砕片４１は、傾斜方向の速度成分が高速になり易いため、溝部３２を乗り越えることができる。一方、図１６（ｂ）に示すように、添加金属の含有率が高い破砕片４２は、傾斜方向の速度成分が高速になりにくいため、溝部３２を乗り越えることができず、溝部３２から落下する。以上のようにして、第３実施形態の前段選別部３０は、添加金属の含有率が高い破砕片４２が丸まりにくいため傾斜方向の速度成分が破砕片４１よりも大きくなりにくい特性を利用して、破砕片を選別する。また、斜面部３１の下端又は溝部３２の下方には、主選別部へ破砕片４１又は破砕片４２を搬送する図略のベルトコンベア等が配置されている。なお、破砕片を主選別部へ搬送する装置はベルトコンベアに限られず、別の斜面部又は振動コンベア等であってもよい。また、ベルトコンベア等の搬送装置ではなく、前段選別部３０が選別した破砕片を一時的に貯留する貯留部（例えば、ストックヤード等の貯留場所、又は、ビン等の貯留容器）が設けられていてもよい。
　図１７は、第３実施形態の第１変形例の前段選別部３０を示す図である。第１変形例の前段選別部３０は、斜面部３５とガイド部３６とを備える。ガイド部３６は、斜面部３１上に設けられており、斜面幅方向の一側に進むにつれて、傾斜方向の下流側に進むように傾斜している。また、ガイド部３６の傾斜方向の上端は、斜面部３５の傾斜方向の上端よりも下流側に位置している。
　図１７に示すように、破砕片４１及び破砕片４２は、ガイド部３６に衝突するように、斜面部３５に供給される。破砕片４２は、破砕片４１と比較して摩擦抵抗力が大きくなり速度が低下し易いので、ガイド部３６と衝突した際における斜面幅方向の速度成分も破砕片４１と比較して小さくなり易い。これにより、破砕片４２は、斜面幅方向の移動量が破砕片４１よりも小さくなり易い。第３実施形態の第１変形例の前段選別部３０は以上のようにして破砕片を選別する。
　図１８は、第３実施形態の第２変形例の前段選別部３０を示す図である。第２変形例の前段選別部３０は、斜面部３５とガイド部３６とを備える。ガイド部３６は、斜面部３１上に設けられており、斜面幅方向の一側に進むにつれて、斜面部３５の下流側に進むように傾斜している。図１８に示すように、破砕片４１及び破砕片４２は、ガイド部３６に沿って移動するように、斜面部３５に供給される。破砕片４２は、ガイド部３６に沿って移動する間において破砕片４１と比較して摩擦抵抗力が大きくなり速度が低下し易いので、斜面幅方向の速度成分も破砕片４１と比較して小さくなり易い。これにより、破砕片４２は、斜面幅方向の移動量が破砕片４１よりも小さくなり易い。第３実施形態の第２変形例の前段選別部３０は以上のようにして破砕片を選別する。なお、第２変形例におけるガイド部３６は、破砕片４１と破砕片４２とで斜面幅方向の速度差を大きくするために、図１７のガイド部３６と比較して長くすることが好ましい。
　図１９は、第３実施形態の第３変形例の前段選別部３０を示す図である。第３変形例の前段選別部３０は、斜面部３５とガイド部３６を備える。第３変形例では、破砕片４１及び破砕片４２は、斜面幅方向に平行に同じ速度でガイド部３６から斜面部３５に供給される。図１９に示すように、破砕片４２は、破砕片４１と比較して摩擦抵抗力が大きくなり速度が低下し易いので、斜面幅方向の速度成分も破砕片４１と比較して小さくなり易い。これにより、破砕片４２は、斜面幅方向の移動量が破砕片４１よりも小さくなり易い。第３実施形態の第３変形例の前段選別部３０は以上のようにして破砕片を選別する。
　以上に示した第１変形例から第３変形例は、添加金属の含有割合が高い破砕片４２の斜面幅方向の速度成分が破砕片４１よりも減速し易い特性を用いて、破砕片を選別している。また、第１変形例から第３変形例において、斜面部３５の傾斜方向の下流側の端部には、斜面幅方向の所定の位置にベルトコンベア等が配置されており、主選別部へ破砕片４１又は破砕片４２を案内する。なお、第１変形例から第３変形例においても、第３実施形態と同様に、ベルトコンベア以外の搬送装置が設けられていてもよいし、破砕片を貯留する貯留部が設けられていてもよい。
　以上に説明したように、第１から第３実施形態の選別装置１は、取得部（３次元カメラ５２又はカメラ１３）と、画像処理部２４と、選別部１５と、を備え、以下の選別方法を行う。取得部は、破砕片の表面形状に関する情報である表面情報（距離画像、外観画像）を取得する（取得工程）。画像処理部２４は、取得部が取得した表面情報に基づいて、破砕片の表面のうち皺が生じている部分の割合である皺割合を算出する（画像処理工程）。選別部１５は、画像処理部２４が検出した皺割合に基づいて当該破砕片を選別する（選別工程）。
　添加金属の含有割合と、破砕片の表面の皺割合と、に相関性があることが本願の発明者により発見され、それを利用すると、上記のように表面情報を取得して皺割合を求めるだけで破砕片を選別することができる。従って、添加金属の含有割合を簡単な方法で検出して破砕片を選別できる。
　また、第１実施形態の選別装置１では、３次元カメラ５２は、破砕片の表面の位置に応じた高さである高さ情報（更に具体的には距離画像）を表面情報として取得する。
　これにより、皺が生じている部分は高さが変化しているため、高さ情報を用いることで皺割合を精度良く算出できる。
　また、第１実施形態の選別装置１では、３次元カメラ５２は、一方向から見た破砕片について高さ情報を取得する。画像処理部２４は、高さ情報に基づいて、一方向から見た破砕片の面積を算出するとともに、一方向から見た破砕片の皺の面積を算出し、それらに基づいて皺割合を算出する。
　これにより、一方向から見た高さ情報を用いて皺割合を算出するため、複数の方向から見た高さ情報を用いる場合よりも装置構成及び処理が単純になる。また、同じ３次元カメラ５２で取得した高さ情報を用いて、破砕片の面積と皺の面積との両方を算出するため、面積と皺の面積を別々のセンサの検出結果を用いて算出する構成と比較して、部品点数を減らすことができる。
　また、第１実施形態の選別装置１では、画像処理部２４は、破砕片の表面について高さに応じた輝度を設定した距離画像を用いて皺割合を算出する。
　これにより、距離画像を用いて画像処理を行うことで、皺割合を簡単な処理で算出することができる。
　また、第１実施形態の選別装置１では、高さ方向に垂直な平面（第１搬送部１２ａの搬送面、測定面）に沿う第１方向及び第２方向（図１２の上下方向、左右方向、斜め２方向のうちの２つの方向）を設定する。破砕片の皺の有無を判定する対象である判定対象部分（注目画素）について、判定対象部分の高さと、第１方向において隣り合う部分（周辺画素）の高さと、の差分である第１差分を算出する。更に、判定対象部分の高さと、第２方向において隣り合う部分の高さと、の差分である第２差分を算出する。第１差分と第２差分とに基づいて、判定対象部分の皺の有無を判定する。
　これにより、少なくとも２方向において隣り合う部分との高さの差を検出するため、皺の有無をより正確に判定できる。
　また、第１実施形態の選別装置１では、３次元カメラ５２は、測定面に載せられた破砕片の高さ情報を取得する。画像処理部２４は、破砕片のうち測定面との境界（周囲長を示す画素）を除いた部分について、皺割合を算出する。
　これにより、破砕片と測定面との高さの差が皺として取り扱われることを防止できるので、皺割合を一層精度良く算出できる。
　また、第１実施形態の選別装置１は、第１搬送部１２ａと、エンコーダ５３と、を備える。第１搬送部１２ａは、破砕片を搬送する。エンコーダ５３は、第１搬送部１２ａ又は当該第１搬送部１２ａと一体的に動く部材（プーリ）の移動量又は回転量を検出する。３次元カメラ５２は、第１搬送部１２ａに対して移動不能に固定されており、エンコーダ５３の検出結果で定められるタイミングにおいて、高さ情報を取得する。
　これにより、破砕片の高さ情報を一定の間隔で取得できる。また、第１搬送部１２ａの速度を常に一定に保つことは難しいため、時間に基づいて高さ情報を取得するタイミングを定める構成と比較して、より正確な間隔で高さ情報を取得できる。
　また、第２実施形態の選別装置１において、カメラ１３は、破砕片を所定の方向から撮像することで当該破砕片の外観を示す外観画像を表面情報として取得する。画像処理部２４は、カメラ１３が取得した外観画像内における明るさの分布に基づいて、皺割合を検出する。
　これにより、簡単な構成で皺割合を算出することができる。
　また、第２実施形態の選別装置１において、画像処理部２４は、カメラ１３が取得した外観画像内における明るさの変化量が所定以上となる領域であるエッジ領域を特定するエッジ処理を行い、外観画像における破砕片にエッジ領域が生じている割合であるエッジ割合に基づいて破砕片の表面に生じた皺割合を検出する。選別部１５は、破砕片のエッジ割合に基づいて当該破砕片を選別する。
　これにより、画像処理において一般的な方法であるエッジ処理を用いて、破砕片の表面の皺割合（つまり、破砕片の添加金属の含有割合）を求めることができる。
　また、第２実施形態の選別装置１は、複数の照明部（上面照明部１４ａ、側面照明部１４ｂ、及び下面照明部１４ｃ）を備える。画像処理部２４は、カメラ１３が取得した外観画像に基づいて外観画像における破砕片の面積（演算領域の面積、上述のように破砕片の全体の領域の面積でもよい）を求め、当該破砕片の面積に基づいて（具体的には、演算領域を算出して、エッジ領域／演算領域を算出することで）エッジ割合を検出する。選別装置１は、エッジ領域の算出に用いる外観画像（第１画像）を取得するときと、破砕片の面積の算出に用いる外観画像（第２画像）を取得するときと、で少なくとも１つの照明部の点灯の有無を異ならせる。
　これにより、外観画像における破砕片の全体の面積を精度良く求めることができるので、破砕片の表面の皺割合（つまり、破砕片の添加金属の含有割合）を精度良く求めることができ、破砕片の選別精度を向上させることができる。
　また、第２実施形態の選別装置１は、破砕片のうち、カメラ１３が外観画像を取得する箇所を含んだ位置に光を照射する表面照明部（上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂ）を備える。画像処理部２４は、表面照明部が光を照射している間にカメラ１３が取得した外観画像に基づいて破砕片の表面に生じた皺割合を検出する。
　これにより、破砕片の表面の皺が他の部分と区別し易くなるため、破砕片の選別精度を向上させることができる。
　また、上記第３実施形態及び各変形例の選別装置１は、斜面部３１，３５に沿って破砕片を移動させたときの、傾斜方向又は斜面幅方向の速度成分の大きさの差に基づいて当該破砕片を選別する前段選別部３０を備える。前段選別部３０で選別された破砕片は、主選別部（カメラ１３、画像処理部２４、及び選別部１５）により選別される。
　添加金属の含有割合と、破砕片の丸まり易さと、に相関性があることが発見されたため、第３実施形態及び各変形例の方法で破砕片を選別できる。この選別方法は選別精度が高くなりにくいが下流の主選別部への破砕片の供給量を下げることが可能となるので、主選別部を小型化することができる。特に、主選別部は装置コストが高いので、主選別部を小型化することによって、設備コストを低減できる。
　また、上記第３実施形態の選別装置１においては、前段選別部３０の斜面部３１には、傾斜方向における所定範囲に溝部３２を形成されており、当該溝部３２から落下したか否かに基づいて、破砕片を選別する。
　これにより、丸まり易い破砕片は斜面を移動することで速度が上昇し易いので溝部を飛び越え易い。従って、単純な構成で破砕片を選別できる。また、破砕片の添加金属の含有割合を検出する処理と、検出結果に応じて選別する（例えば破砕片のルートを変える）処理と、を一度に行うことができるので、破砕片を効率的に選別できる。
　また、上記第３実施形態の第１から第３変形例の選別装置１においては、前段選別部３０は、斜面幅方向の速度成分を有するように破砕片を斜面部３５に沿って移動させ、斜面部３５に沿って移動させた後の斜面幅方向の位置に基づいて、破砕片を選別する。
　これにより、丸まりにくい破砕片４２は斜面を移動することで速度が低下し易いので水平方向の移動量が小さくなり易い。従って、単純な構成で破砕片を選別できる。また、破砕片の添加金属の含有割合を検出する処理と、検出結果に応じて選別する（例えば破砕片のルートを変える）処理と、を一度に行うことができるので、破砕片を効率的に選別できる。また、溝部を用いる選別方法は、破砕片を２つに選別するが、斜面幅方向の速度成分を利用する方法は、破砕片を複数に選別できる。
　以上に本発明の好適な実施の形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
　上記では、測定した高さ情報から距離画像を作成し、この距離画像を用いて皺割合を算出している。これに代えて、距離画像を作成せずに高さ情報を直接的に用いることで皺割合を算出することができる。
　上記では、エッジ処理により破砕片の表面の皺割合を検出したが、外観画像の明るさの分布を利用する処理であれば、別の処理（例えば、明るさが所定以下の画素が示す領域の形状に基づいて皺か否かを判断する方法等）を用いて、皺割合を検出してもよい。
　破砕片を搬送する第１搬送部１２ａに代えて、破砕片を一時的に置いておくための載置台を設けてもよい。この構成では、載置台に置かれた破砕片について、皺割合を検出する処理が行われる。そのため、カメラ１３及び上面照明部１４ａ等を載置台に沿って移動可能にするか、あるいは、カメラ１３を比較的上方に配置して載置台に載せられた全ての破砕片の外観画像を取得可能にすることが好ましい。また、この構成における選別部は、載置台に載せられた破砕片のうち、皺割合に応じて選別されたものを、載置台から落下させるアーム等を有していることが好ましい。
　上記では、１台のカメラ１３で第１画像と第２画像を取得する構成であるが、第１画像を取得するカメラと第２画像を取得するカメラが別であってもよい。
　第３実施形態では、添加金属の含有率が高い破砕片４２が丸まりにくいため傾斜方向の速度成分が破砕片４１よりも大きくなりにくい特性、又は、この破砕片４２の斜面幅方向の速度成分が破砕片４１よりも減速し易い特性を利用して様々な選別方法を説明したが、上記で説明した以外の選別方法を用いてもよい。
　１　選別装置
　１１　供給部
　１２ａ　第１搬送部
　１２ｂ　第２搬送部
　１２ｃ　第３搬送部
　１３　カメラ（取得部）
　１４ａ　上面照明部（表面照明部、照明部）
　１４ｂ　側面照明部（表面照明部、照明部）
　１４ｃ　下面照明部（照明部）
　１５　選別部
　１６　制御部
　２４　画像処理部
　５１　レーザ装置
　５２　３次元カメラ（取得部）
　５３　エンコーダ（動き検出部）

Claims (15)

  1. 　金属の破砕片に含まれる添加金属の含有割合に応じて、当該破砕片を選別する選別装置において、
    　前記破砕片の表面形状に関する情報である表面情報を取得する取得部と、
    　前記取得部が取得した表面情報に基づいて、前記破砕片の表面のうち皺が生じている部分の割合である皺割合を算出する画像処理部と、
    　前記画像処理部が検出した前記皺割合に基づいて当該破砕片を選別する選別部と、
    を備えることを特徴とする選別装置。
  2. 　請求項１に記載の選別装置であって、
    　前記取得部は、前記破砕片の表面の位置に応じた高さである高さ情報を前記表面情報として取得することを特徴とする選別装置。
  3. 　請求項２に記載の選別装置であって、
    　前記取得部は、一方向から見た前記破砕片について前記高さ情報を取得し、
    　前記画像処理部は、前記高さ情報に基づいて、前記一方向から見た前記破砕片の面積を算出するとともに、前記一方向から見た前記破砕片の皺の面積を算出し、それらに基づいて前記皺割合を算出することを特徴とする選別装置。
  4. 　請求項２又は３に記載の選別装置であって、
    　前記画像処理部は、前記破砕片の表面について高さに応じた輝度を設定した距離画像を用いて前記皺割合を算出することを特徴とする選別装置。
  5. 　請求項２から４までの何れか一項に記載の選別装置であって、
    　前記画像処理部は、
    　高さ方向に垂直な平面に沿う第１方向及び第２方向を設定し、
    　前記破砕片の皺の有無を判定する対象である判定対象部分について、
    　前記判定対象部分の高さと、前記第１方向において隣り合う部分の高さと、の差分である第１差分を算出し、
    　更に、前記判定対象部分の高さと、前記第２方向において隣り合う部分の高さと、の差分である第２差分を算出し、
    　前記第１差分と前記第２差分とに基づいて、前記判定対象部分の皺の有無を判定することを特徴とする選別装置。
  6. 　請求項５に記載の選別装置であって、
    　前記取得部は、測定面に載せられた前記破砕片の前記高さ情報を取得し、
    　前記画像処理部は、前記破砕片のうち前記測定面との境界を除いた部分について、前記皺割合を算出することを特徴とする選別装置。
  7. 　請求項２から６までの何れか一項に記載の選別装置であって、
    　前記破砕片を搬送する搬送部と、
    　前記搬送部又は当該搬送部と一体的に動く部材の移動量又は回転量を検出する動き検出部と、
    を備え、
    　前記取得部は、前記搬送部に対して移動不能に固定されており、前記動き検出部の検出結果で定められるタイミングにおいて、前記高さ情報を取得することを特徴とする選別装置。
  8. 　請求項１に記載の選別装置であって、
    　前記取得部は、前記破砕片を所定の方向から撮像することで当該破砕片の外観を示す外観画像を前記表面情報として取得し、
    　前記画像処理部は、前記取得部が取得した前記外観画像内における明るさの分布に基づいて、前記皺割合を検出することを特徴とする選別装置。
  9. 　請求項８に記載の選別装置であって、
    　前記画像処理部は、前記取得部が取得した前記外観画像内における明るさの変化量が所定以上となる領域であるエッジ領域を特定するエッジ処理を行い、前記外観画像における前記破砕片に前記エッジ領域が生じている割合であるエッジ割合に基づいて前記皺割合を検出し、
    　前記選別部は、前記破砕片の前記エッジ割合に基づいて当該破砕片を選別することを特徴とする選別装置。
  10. 　請求項９に記載の選別装置であって、
    　前記破砕片に光を照射する１又は複数の照明部を備え、
    　前記画像処理部は、前記外観画像に基づいて、当該外観画像における前記破砕片の面積を算出し、当該破砕片の面積に基づいて前記エッジ割合を検出し、
    　前記エッジ領域の算出に用いる前記外観画像を取得するときと、前記破砕片の面積の算出に用いる前記外観画像を取得するときと、で少なくとも１つの前記照明部の点灯の有無を異ならせることを特徴とする選別装置。
  11. 　請求項１０に記載の選別装置であって、
    　前記照明部には、前記破砕片のうち、前記取得部が前記外観画像を取得する箇所を含んだ位置に光を照射する表面照明部が含まれており、
    　前記画像処理部は、少なくとも１つの前記表面照明部が光を照射している間に前記取得部が取得した前記外観画像に基づいて、前記皺割合を検出することを特徴とする選別装置。
  12. 　請求項８から１１までの何れか一項に記載の選別装置であって、
    　前記破砕片を選別するための斜面部を有する前段選別部を備え、
    　前記前段選別部の前記斜面部上において重力が作用する方向を傾斜方向とし、当該斜面部上において前記傾斜方向と垂直な方向を斜面幅方向としたときに、
    　前記破砕片を前記斜面部に沿って移動させたときの、前記傾斜方向又は前記斜面幅方向の速度成分の大きさの差に基づいて当該破砕片を選別する前段選別部を備え、
    　前記前段選別部で選別された前記破砕片を、前記取得部、前記画像処理部、及び前記選別部により選別することを特徴とする選別装置。
  13. 　請求項１２に記載の選別装置であって、
    　前記前段選別部の前記斜面部には、前記傾斜方向における所定範囲に溝部が形成されており、
    　前記前段選別部は、前記溝部から落下したか否かに基づいて、前記破砕片を選別することを特徴とする選別装置。
  14. 　請求項１２に記載の選別装置であって、
    　前記前段選別部は、前記斜面幅方向の速度成分を有するように前記破砕片を前記斜面部に沿って移動させ、当該斜面部に沿って移動させた後の前記斜面幅方向の位置に基づいて、前記破砕片を選別することを特徴とする選別装置。
  15. 　金属の破砕片に含まれる添加金属の含有割合に応じて、当該破砕片を選別する選別方法において、
    　前記破砕片の表面形状に関する情報である表面情報を取得する取得工程と、
    　前記取得工程で取得した表面情報に基づいて、前記破砕片の表面のうち皺が生じている部分の割合である皺割合を算出する画像処理工程と、
    　前記画像処理工程で検出した前記皺割合に基づいて当該破砕片を選別する選別工程と、
    を含むことを特徴とする選別方法。
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