WO2020204165A1 - 粉率測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

塊状物質の表面に付着した粉の割合（粉率）をリアルタイムで高精度に測定する。　距離測定装置と塊状の物質との距離を測定するステップＳ１と、このステップＳ１で得られた距離データから特徴量を算出するステップＳ２と、このステップＳ２で算出された特徴量を粉率に変換するステップＳ３を有し、ステップＳ２で算出される特徴量は、ステップＳ１で得られた距離データから算出される距離変動を表すものである。塊状物質の粉率が高くなると、塊状物質表面の高さ方向の三次元形状内での微小な凹凸による微小な距離変動が大きくなるので、これを特徴量とすることにより、塊状物質の粉率をリアルタイムで高精度に測定できる。

Description

粉率測定方法及び装置

　本発明は、高炉原料である鉱石やコークスなどのような塊状の物質の表面に付着した粉の割合（粉率）を測定するための粉率測定技術に関する。

　鉱物などの原料を用いる製造プロセスでは、原料の粒度分布が製造プロセスの操業に影響するため、事前に原料の粒度分布を測定する必要がある。特に高炉の操業においては、炉内通気を確保するために、鉱石やコークスなどの原料の粒度分布の把握が重要であり、原料のなかで大きな粒（塊）に付着した粉（例えば粒径５ｍｍ以下のもの）の割合にも注意して操業を行う必要がある。

　従来の高炉操業では、原料の粒度分布を把握するために、定期的な原料のサンプリングと篩による粒度測定が行われてきたが、この方法では分析に時間を要するという問題がある。また、特許文献１には、原料のサンプリングを自動化することにより分析の頻度を上げる技術が開示されているが、サンプリングの頻度を上げすぎると操業プロセスの遅延を招くおそれがあり、また、抜き取り検査であるので、サンプリングの代表性に問題がある。

　上記のような原料のサンプリングと篩による粒度測定とを行う従来法に対して、搬送中の原料の粒度を、カメラなどを用いてリアルタイムに測定する技術が提案されている。

　例えば、特許文献２には、コンベアで搬送される原料ばら物をコンベア上で撮像して画像データを作成し、この画像データから輝度分布を求め、この輝度分布の最大ピーク高さを用いて原料ばら物の粒度を検知する方法が開示されている。

　また、特許文献３には、高炉に装入される装入物からの反射光のうち近赤外領域の反射光から得られる分光情報から装入物の水分量を検出し、予め把握されている装入物の水分量と装入物の付着粉の粉率との関係に基づき、装入物の粉率をリアルタイムで検出する方法が開示されている。

　また、特許文献４には、塊状の物質を撮像した画像データの平均輝度を特徴量として求め、この特徴量から塊状の物質の表面に付着した粉の割合（粉率）を求める方法が開示されている。

特開２００５－１３４３０１号公報 特開２０００－３２９６８３号公報 特開２０１５－１２４４３６号公報 国際公開第２０１８／１０１２８７号

　しかし、上述した従来技術には、以下のような問題がある。

　まず、特許文献２の方法は、カメラの分解能の制約により、原料ばら物周囲の付着粉も含めた測定精度を十分に確保することができない。

　また、特許文献３の方法は、装入物の水分量と粉率とは必ずしも相関が高いわけではないので、測定精度が十分ではない。

　また、特許文献４の方法は、特許文献３と同様に、カメラ画像輝度と粉率とは必ずしも相関が高いわけではないので、測定精度が十分ではない。

　したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、塊状の物質の表面に付着した粉の割合（粉率）をリアルタイムで高精度（high accuracy）で測定することができる粉率測定方法及び装置を提供することにある。

　本発明者らは、上記課題を解決することができる新たな粉率測定技術を見出すべく検討を重ねた。その結果、距離計によって粉率測定対象物である塊状の物質までの距離を測定し、この測定された距離データから粉率と相関する特徴量を求め、この特徴量を粉率に変換することにより、塊状の物質の表面に付着した粉の割合（粉率）をリアルタイムで高精度に測定できることを見出した。

　本発明は、このような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とする。

　［１］距離測定装置と塊状の物質（ｘ）との距離を測定するステップ（Ｓ１）と、
　該ステップ（Ｓ１）で得られた距離データから特徴量を算出するステップ（Ｓ２）と、
　該ステップ（Ｓ２）で算出された特徴量を粉率に変換するステップ（Ｓ３）と、
を有する粉率測定方法。

　［２］ステップ（Ｓ２）で算出される特徴量は、ステップ（Ｓ１）で得られた距離データから算出される距離変動を表すものである、上記［１］に記載の粉率測定方法。

　［３］ステップ（Ｓ２）で算出される特徴量は、ステップ（Ｓ１）で得られた距離データに標準偏差フィルタを適用することにより得られた標準偏差行列内の標準偏差値に基づくものである、上記［２］に記載の粉率測定方法。

　［４］ステップ（Ｓ２）で算出される特徴量は、ステップ（Ｓ１）で得られた距離データに標準偏差フィルタを適用することにより得られた標準偏差行列内の標準偏差値の最頻値である、上記［３］に記載の粉率測定方法。

　［５］標準偏差フィルタのフィルタ処理範囲が１０×１０画素以下である、上記［３］または上記［４］に記載の粉率測定方法。

　［６］ステップ（Ｓ１）では、前記塊状の物質（ｘ）の上方に設けられた距離測定装置により前記塊状の物質（ｘ）までの距離を測定する、上記［１］から上記［５］のいずれかに記載の粉率測定方法。

　［７］塊状の物質（ｘ）までの距離を測定する距離測定装置（１）と、
　該距離測定装置（１）で得られた距離データから特徴量を算出する算出手段（２ａ）及び該算出手段（２ａ）で算出された特徴量を粉率に変換する変換手段（２ｂ）を有する演算装置（２）と、
を備える粉率測定装置。

　［８］前記算出手段（２ａ）は、前記距離測定装置（１）で得られた距離データから距離変動を表す特徴量を算出する、上記［７］に記載の粉率測定装置。

　［９］前記算出手段（２ａ）は、前記距離測定装置（１）で得られた距離データに標準偏差フィルタを適用し、得られた標準偏差行列内の標準偏差値に基づいて特徴量を算出する、上記［８］に記載の粉率測定装置。

　［１０］前記算出手段（２ａ）は、前記距離測定装置（１）で得られた距離データに標準偏差フィルタを適用し、得られた標準偏差行列内の標準偏差値の最頻値を特徴量として算出する、上記［９］に記載の粉率測定装置。

　［１１］前記標準偏差フィルタのフィルタ処理範囲が１０×１０画素以下である、上記［９］または上記［１０］に記載の粉率測定装置。

　［１２］前記距離測定装置（１）は、前記塊状の物質（ｘ）の上方に設けられ、前記塊状の物質（ｘ）までの距離を測定する、上記［７］から上記［１１］のいずれかに記載の粉率測定装置。

　本発明によれば、塊状の物質の表面に付着した粉の割合（粉率）をリアルタイムで高精度に測定することができる。このため、例えば、高炉用コークスの粉率（コークス粉の割合）を高炉に装入する前に的確に把握することができ、高炉操業の安定化に寄与する。

図１は、本発明を、高炉に装入される前のコークスの粉率測定に適用した場合の一実施形態を示す説明図である。 図２は、図１の実施形態において、距離測定装置により得られた距離に基づくコークスの三次元形状の画像の一例である。 図３は、本発明において、距離測定装置で得られた距離データから特徴量を算出する際に、距離データに標準偏差フィルタを適用して距離データの標準偏差行列を求めるときの計算手法の一例を示す説明図である。 図４は、図３の計算で求められた標準偏差行列の標準偏差値の分布を表したグラフである。 図５は、図２の画像の距離データに対して、フィルタ処理範囲が３×３行列（３×３画素）の標準偏差フィルタを適用したときに出力された８００×１０００分の標準偏差行列のなかで、０．５の標準偏差値を閾値として白と黒で二値化したときの図面である。 図６は、重なり合ったコークス粒（塊）のイメージを示す模式図である。 図７は、本発明において求められる特徴量と既知の粉率との相関関係を示すグラフであって、特徴量として標準偏差行列内の標準偏差値の平均値を用いたものである。 図８は、本発明において求められる特徴量と既知の粉率との相関関係を示すグラフであって、特徴量として標準偏差行列内の標準偏差値の最頻値を用いたものである。 図９は、本発明の一実施形態のフロー図である。

　本発明の粉率測定方法は、塊状の物質ｘの表面に付着した粉の量に基づく塊状の物質ｘの粉率を測定する方法であり、距離測定装置により塊状の物質ｘまでの距離を測定するステップＳ１と、このステップＳ１で得られた距離データから特徴量を算出するステップＳ２と、このステップＳ２で算出された特徴量を粉率に変換するステップＳ３とを有する。

　また、この粉率測定方法の実施に供される本発明の粉率測定装置は、塊状の物質ｘまでの距離を測定する距離測定装置１と、この距離測定装置１で得られた距離に基づく距離データから特徴量を算出する算出手段２ａ及びこの算出手段２ａで算出された特徴量を粉率に変換する変換手段２ｂを有する演算装置２と、を備える。

　本発明において粉率測定の対象となる塊状の物質ｘとしては、例えば、製鉄プロセスなどの金属製錬プロセスで使用される塊状原料（鉱石、コークスなど）が挙げられるが、これに限定されるものではない。

　ここで、粉率は、表面に粉体が付着した塊状の物質ｘの全体の質量に対する、所定の大きさ以下の粉体の質量の割合とする。

　以下、粉率測定対象物である塊状の物質ｘが高炉に装入される前のコークスである場合を例に、本発明の実施の形態を説明する。

　図１は、本発明の一実施形態を示すもので、高炉に装入される前のコークスの粉率測定に本発明を適用した場合を示している。図において、符号３はホッパー、符号４は篩、符号５はコンベア、符号ｘ_ｃは粉率測定対象物であるコークスである。また、符号１は、本発明の粉率測定装置を構成する距離測定装置、符号２は、同じく演算装置である。この演算装置２は、距離測定装置１で得られた距離データから特徴量を算出する算出手段２ａと、この算出手段２ａで算出された特徴量を粉率に変換する変換手段２ｂとを有している。

　高炉に装入されるコークスｘ_ｃはホッパー３に貯蔵されており、このホッパー３から払い出されたコークスｘ_ｃは、篩４で篩い分けされて細かい粉が落とされた後、コンベア５に移され、このコンベア５で高炉（炉頂部のホッパー）に搬送される。コンベア５で搬送されるコークスｘ_ｃは、篩４の篩上のコークス粒（塊）と、このコークス粒に付着するなどしていたために篩４で篩い分けされなかった付着粉（コークス粉）である。

　本実施形態では、コンベア５で搬送されるコークスｘ_ｃを対象として、主に上記付着粉で構成される粉の割合（粉率）を以下のようにして測定する。

　まず、コンベア５の上方に設置された距離測定装置１によりコンベア５上のコークスｘ_ｃまでの距離を測定し、コークスｘ_ｃの三次元形状データを取得する（ステップＳ１）。距離測定装置１としては、例えば、二次元のレーザー距離計を用いることができる。

　このレーザー距離計を用いる場合、レーザー光をコンベア幅方向に照射して、コークスｘ_ｃまでの距離を１ラインごとに測定する。ここで、１ラインとは、コンベアの幅方向に照射されたレーザー光の幅に相当する。コークスｘ_ｃはコンベア５で搬送されて動いているので、レーザー距離計が一定測定周期でライン状にコークスｘ_ｃまでの距離を測定し、それらのラインの測定値を順次つなぎ合わせることによりコークスｘ_ｃの三次元形状データが得られる。以上の方法は、いわゆる光切断方法により被測定物の三次元形状を取得する方法であり、そのためのレーザー距離計やデータ処理手段は従来使用されているものを用いればよい。

　レーザー距離計は、コンベア幅と同じ測定領域を有し、コンベア５によって搬送されるコークスｘ_ｃの全体（全面）を測定できるものであることが好ましい。また、測定周期は短いほど好ましく、特に１ｋＨｚ以上が好ましい。本実施形態では４ｋＨｚの測定周期に設定されている。

　また、距離測定装置１としては、二次元のレーザー距離計以外のものを用いてもよく、例えば、二つのカメラを利用したステレオ手法などによる距離計測装置でもよい。

　図２は、二次元のレーザー距離計により得られた距離に基づくコークスｘ_ｃの三次元形状の画像（コンベア５上のコークスｘ_ｃを上方から俯瞰した画像）の一例である。図２において、グレースケールで白くなるほど高さが高く、距離計までの距離が近いことを示している。この画像は、横方向がコンベア幅方向であって８００画素で、縦方向がコンベア進行方向であって１０００画素であり、１画素の大きさは横２ｍｍ×縦４ｍｍである。そして、画素ごとに距離を求める。

　つまり、図２は、１ラインが８００画素のコンベア幅方向の距離のデータ（以下、「距離データ」ともいう）を、１０００ライン分つなぎ合わせたものである。これで、８００画素×１０００画素分の距離データが得られる。また、高さ方向の分解能は５μｍである。

　ここで、三次元形状データの画像処理を行う従来法では、通常、このコークスの凹凸を含んだ三次元形状データから、信号処理を施すことにより、一つ一つのコークスの粒子分離処理を行う。この粒子分離処理によって分離されたコークスの粒度ごとに粒子数をカウントしてヒストグラム化し、これにより粒度分布を算出する。

　このとき、例えば、距離測定装置１の縦横方向の最小分解能が４ｍｍ×２ｍｍ、高さ方向の分解能が５μｍであるとすると、一般に高炉に装入されるコークスは粒径が３５ｍｍ以上であるので、信号処理によりコークス粒（塊）の粒径を計測する上では十分な分解能である。しかし、コークス粒（塊）の表面に付着する付着粉（コークス粉）には、粒径が１ｍｍ以下のものも多く含まれる。この付着粉が球体であると仮定すると、距離測定装置１の高さ方向の分解能は十分高いが、縦横方向の分解能は不足している。したがって、この付着粉については、コークス粒（塊）と同じように粒子数をカウントし、粉率を求めることは難しい。

　一方、距離測定装置をできるだけコークスに近づけ、距離測定装置による測定範囲の幅を狭くすることで縦横方向の分解能を高くすれば、コークス表面の付着粉を把握でき、粉率を計測することも可能ではある。しかし、距離測定装置をコークスに近づけると、ごく一部のコークスの付着粉しか把握できず、コンベアで搬送されるコークス全体（コンベア幅全体）の粉率を求めることができなくなる。距離測定装置を多数配置することも考えられるが、この場合は、データの処理が複雑になる、設置時の制約が大きい、コストが大きくなる、などの問題が出る。

　これに対して本発明は、コンベア幅全体を測定領域におさめ、縦横方向の分解能が不足している場合でも粉率を高精度に測定することができる。すなわち、本発明では、コークスｘ_ｃまでの距離を測定し、この距離データから微小な距離変動を表す特徴量を求め、この特徴量を粉率に換算することにより、コークスｘ_ｃの表面に付着した粉の割合（粉率）を求めるものである。

　本発明では、上述のようにして距離測定装置１で測定した距離データ（コークスの三次元形状データ）から微小な距離変動を表す特徴量を算出する（ステップＳ２）。上述した距離測定装置１による距離データは、粉率計測に対して縦横方向の分解能は不足しているが、高さ方向の分解能はコンベア幅全体を測定領域に納めたとしても十分である。

　本発明者らは、コークス表面に付着した粉が多くなる、すなわち粉率が高くなると、コークス表面の高さ方向の三次元形状内での微小な凹凸、つまりコークスの高さ方向の微小な距離変動が大きくなることを知見した。そこで本発明は、このような微小な距離変動を特徴量とし、この特徴量から粉率を求めるようにしたものである。

　さらに、本実施形態では、微小な距離変動は或る場所の高さの局所的なばらつきであると考え、フィルタ処理範囲が小さい標準偏差フィルタ（標準偏差を計算するフィルタ）を距離データに適用し、得られた標準偏差値から特徴量を導くようにする。すなわち、粉率が高いことに起因するコークス表面の微小な凹凸が大きいほど、上記標準偏差フィルタを適用して得られる標準偏差値が大きくなるため、その標準偏差値から特徴量を導く。

　初めに、得られた距離データを、画素に分割する。図２の距離データの場合、８００×１０００画素となる。次に、各画素に対応するそれぞれの距離を当てはめて、８００×１０００行列を作成する。そして、フィルタ処理範囲が３×３行列（３×３画素に相当）の一般的な標準偏差フィルタを８００×１０００行列の距離データに適用し、３×３行列毎に標準偏差値を求め、その標準偏差値から特徴量を導く。

　図３は、標準偏差フィルタを距離データに適用する際の計算方法（計算イメージ）の一例を示している。図３において、符号６は、標準偏差フィルタであり、符号７は、４×４の出力用の標準偏差行列である。この例は、４×４行列（４×４画素に相当）の距離データに対して、フィルタ処理範囲が３×３行列の標準偏差フィルタ６を適用する場合を示している。図３（Ａ）は、入力用４×４行列に３×３行列の標準偏差フィルタ６を適用するイメージであり、図３（Ｂ）は、出力用の４×４標準偏差行列に計算値が格納されていくイメージである。図３（Ａ）の入力用行列から、図３（Ｂ）の出力用標準偏差行列が作られる。なお、図３（Ａ）、図３（Ｂ）の数字は、説明用の一例である。

　以下に、具体的な手順を説明する。

　初めに４×４の出力用行列７を作り、全てに０（ゼロ）を格納する。図３（Ａ）のように、対象フィルタ範囲内の合計９画素の標準偏差を計算し、フィルタ範囲内の中央の位置に相当する出力用行列７の位置に、算出した標準偏差の値を出力する。次の隣り合う範囲に移動して同様の処理を繰り返す。このようにすることで、図３の例では、一つの入力用４×４行列について、合計４回フィルタ計算を行うことになる。

　図２の距離データの場合は、このような計算を８００×１０００行列分の距離データに適用し、これにより８００×１０００分の距離データの標準偏差行列が出力されることになり、この８００×１０００分の標準偏差行列を用いて特徴量を求める。

　なお、標準偏差フィルタ６は、微小な変動を捉えるためにフィルタ処理範囲（画素数）が小さい方が好ましく、このため１０×１０画素以下（または合計１００画素以下）が望ましく、５×５画素以下（または合計２５画素以下）がより望ましい。なかでも、上述した３×３画素（または合計９画素）が特に望ましく、２×２画素が最も望ましい。この理由として、フィルタの処理範囲が小さいほうが、コークス自体の形状や、距離測定装置に対するコークスの測定面の傾きなどの影響を受けにくくなることが挙げられる。

　図４は、上記の手順を図２の距離データに適用した標準偏差行列の標準偏差値の分布を表したグラフであり、図中の符号８に示す標準偏差値のピークは標準偏差値の最頻値を表している。この例では、標準偏差行列内の標準偏差値に対して十分な数の階級（この例では５万個（０．００００２間隔））分けをし、その階級の中で最も度数が大きい標準偏差値を最頻値とする。但し、標準偏差が０（ゼロ）の度数は除いた。

　図５は、図２の距離データに対して、フィルタ処理範囲が３×３行列（３×３画素）の標準偏差フィルタを適用したときに出力された８００×１０００分の標準偏差行列のなかで、０．５の標準偏差値を閾値として白（標準偏差値が０．５以上）と黒（標準偏差値が０．５未満）で二値化したときの図である。この図５と図２との対比から、標準偏差値が０．５以上の値が格納されている行列要素の多くは、重なり合ったコークスの段差や境界（図５中の符号９）に位置していることが判る。

　図６は重なり合ったコークス粒（塊）のイメージを示す模式図である。図中、符号１０は、重なり合ったコークスである。符号１１は、標準偏差フィルタをコークス表面に適用した場合であり、符号１２は、標準偏差フィルタを重なり合ったコークスの段差・境界に適用した場合である。上述したように、距離データから得られた標準偏差行列内には重なり合ったコークスの段差や境界に適用されて算出された値が多く存在し、標準偏差値が非常に大きくなる。

　本発明では、コークス表面に付着した付着粉による微小変動を代表している標準偏差値を特徴量に含めるようにするべきであり、このため、重なり合ったコークスの段差や境界などの影響を受けた標準偏差値は取り除いた方が好ましい。標準偏差行列（例えば、８００×１０００分の標準偏差行列）内の標準偏差値の平均値では、重なり合ったコークスの段差や境界の影響によるノイズを含むが、図４に示す標準偏差行列内の標準偏差値の最頻値８は、コークス粒（塊）が十分に大きければ、重なり合ったコークスの段差や境界の影響をほとんど受けない。したがって、標準偏差行列内の標準偏差値の平均値を特徴量としてもよいが、図４に示すような標準偏差行列内の標準偏差値の最頻値８を特徴量とすることが好ましい。

　なお、本実施形態では、微小な距離変動を表す特徴量の計算に、標準偏差フィルタを用いる方法を適用したが、これに限られるものではなく、８００×１０００行列の画像と考えて、例えば二次元のフーリエ変換の高周波成分を利用する方法を適用してもよい。

　次に、上記のようにして得られた特徴量を粉率に変換する（ステップＳ３）。この変換は、特徴量と既知の粉率との相関関係に基づいて予め求められている係数（関係式）を用いて行う。

　図７及び図８は、上記特徴量と既知の粉率との相関関係を示している。このうち、図７は、特徴量として標準偏差行列内の標準偏差値の平均値を用いたものであり、図８は、特徴量として標準偏差行列内の標準偏差値の最頻値を用いたものである。ここで、図７及び図８は、塊状の物質として、粒径１ｍｍ以下のコークス粉が表面に付着した粒径３５ｍｍ以上の塊コークスを用いて得られた結果である。図７及び図８の縦軸は、塊コークスに付着した１ｍｍ以下のコークス粉の粉率（質量％）を示し、横軸は、１ｍｍ以下のコークス粉が付着した塊コークスを測定して得られた距離データから算出した微小変動の特徴量である。

　試験に供した粒径３５ｍｍ以上の塊コークスは、目開き３５ｍｍの篩を用いてコークスを篩って準備した。塊コークスは、１００個以上使用した。塊コークスの表面に付着した１ｍｍ以下のコークス粉の粉率は、塊コークスを１２０～２００℃で４時間以上恒量になるまで乾燥させた後、目開き１ｍｍの篩を用いて篩い、篩い前後の塊コークスの質量差の篩い前の質量に対する割合（百分率）として算出した。この方法は、乾燥状態では付着粉が剥離してくることを利用した方法である。

　図７及び図８のいずれの場合も、特徴量と粉率とには明確な相関関係がある。但し、図７に示す標準偏差行列内の標準偏差値の平均値の場合は、相関係数はＲ＝０．６０であり、測定誤差（二乗平均平方根誤差）σはσ＝０．２３であるのに対して、図８に示す標準偏差行列内の標準偏差値の最頻値の場合は、相関係数はＲ＝０．７０、測定誤差はσ＝０．２０であり、標準偏差行列内の標準偏差値の最頻値の方が良い相関を示す。したがって、重なり合ったコークスどうしの段差や境界が多い場合は、標準偏差行列内の標準偏差値の最頻値を利用することが望ましい。ここで、上記特徴量と既知の粉率を線形回帰したときの傾きａ及びｙ切片ｂは、図７では、ａ＝４．８９、ｂ＝－２．１６であり、図８では、ａ＝３５．６、ｂ＝－１．６であった。なお、ここでは線形回帰をしたが、多重回帰や非線形回帰をしてもよい。

　本発明では、図７及び図８に示すような特徴量（好ましくは標準偏差行列内の標準偏差値の最頻値）と既知の粉率との相関関係に基づいて予め係数（関係式）を求めておき、この係数により特徴量（好ましくは標準偏差行列内の標準偏差値の最頻値）を粉率に変換する。これによりコークスの粉率を高い測定精度（例えば測定誤差σが０．３以下）で測定できる。

　図９は、上述した本発明の一実施形態のフロー図である。また、本実施形態では、上記のように、特徴量と既知の粉率との相関関係から、特徴量を粉率に変換するための係数（関係式）を予め求めておく。

　距離測定装置１により粉率測定対象物である塊状の物質ｘ（例えば、コンベアで搬送されるコークスｘ_ｃ）との距離を測定して距離データ（三次元形状データ）を取得する（ステップＳ１）。次いで、演算装置２の算出手段２ａにおいて、その距離データに標準偏差フィルタを適用して標準偏差値を求め、さらに、その標準偏差行列内の標準偏差値の最頻値を計算し、これを特徴量とする（ステップＳ２）。次いで、演算装置２の変換手段２ｂにおいて、その特徴量を上記既知の係数（関係式）を用いて粉率に変換することにより、塊状の物質ｘに付着した粉の割合（粉率）を求める（ステップＳ３）。

　そして、上記のステップＳ１を所定の測定間隔で行い、ステップＳ１で距離データが求められるたびに、ステップＳ２、ステップＳ３を実施し、粉率をそれぞれ求める。

　このようにして、塊状の物質ｘの粉率をリアルタイムで高精度に測定することができる。

　上述した実施形態は、本発明を高炉に装入される前のコークスｘ_ｃの粉率測定に適用したものであるが、本発明は、これに限らず種々の塊状の物質ｘの粉率測定に適用することができる。

　また、本発明は、コンベアなどで搬送中の塊状の物質ｘ（コークス、鉱石など）の粉率をリアルタイムで測定するのに好適な方法であるが、静止状態の塊状の物質ｘが対象であっても、距離測定装置１を動かして三次元形状を測定すれば、静止状態の塊状の物質ｘの粉率測定にも適用できる。

　上記の説明では、付着粉の大きさを１ｍｍ以下、としたが、これに限られるものではなく、適宜決めてよい。付着粉が１ｍｍ以下以外の大きさ、例えば２ｍｍ以下の場合であっても、特徴量と粉率との相関関係を予め求めておくことで、粉率を測定することができる。

　１　距離測定装置
　２　演算装置
　２ａ　算出手段
　２ｂ　変換手段
　３　ホッパー
　４　篩
　５　コンベア
　６　標準偏差フィルタ
　７　出力用行列
　８　標準偏差値の最頻値
　９　重なり合ったコークスの段差・境界
　１０　重なり合ったコークス
　１１　コークス表面に適用された標準偏差フィルタの模式図
　１２　コークスの段差・境界に適用された標準偏差フィルタの模式図
 

Claims (12)

1. 　距離測定装置と塊状の物質（ｘ）との距離を測定するステップ（Ｓ１）と、
   　該ステップ（Ｓ１）で得られた距離データから特徴量を算出するステップ（Ｓ２）と、
   　該ステップ（Ｓ２）で算出された特徴量を粉率に変換するステップ（Ｓ３）と、
   を有する粉率測定方法。
2. 　ステップ（Ｓ２）で算出される特徴量は、ステップ（Ｓ１）で得られた距離データから算出される距離変動を表すものである、請求項１に記載の粉率測定方法。
3. 　ステップ（Ｓ２）で算出される特徴量は、ステップ（Ｓ１）で得られた距離データに標準偏差フィルタを適用することにより得られた標準偏差行列内の標準偏差値に基づくものである、請求項２に記載の粉率測定方法。
4. 　ステップ（Ｓ２）で算出される特徴量は、ステップ（Ｓ１）で得られた距離データに標準偏差フィルタを適用することにより得られた標準偏差行列内の標準偏差値の最頻値である、請求項３に記載の粉率測定方法。
5. 　標準偏差フィルタのフィルタ処理範囲が１０×１０画素以下である、請求項３または請求項４に記載の粉率測定方法。
6. 　ステップ（Ｓ１）では、前記塊状の物質（ｘ）の上方に設けられた距離測定装置により前記塊状の物質（ｘ）までの距離を測定する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の粉率測定方法。
7. 　塊状の物質（ｘ）までの距離を測定する距離測定装置（１）と、
   　該距離測定装置（１）で得られた距離データから特徴量を算出する算出手段（２ａ）及び該算出手段（２ａ）で算出された特徴量を粉率に変換する変換手段（２ｂ）を有する演算装置（２）と、
   を備える粉率測定装置。
8. 　前記算出手段（２ａ）は、前記距離測定装置（１）で得られた距離データから距離変動を表す特徴量を算出する、請求項７に記載の粉率測定装置。
9. 　前記算出手段（２ａ）は、前記距離測定装置（１）で得られた距離データに標準偏差フィルタを適用し、得られた標準偏差行列内の標準偏差値に基づいて特徴量を算出する、請求項８に記載の粉率測定装置。
10. 　前記算出手段（２ａ）は、前記距離測定装置（１）で得られた距離データに標準偏差フィルタを適用し、得られた標準偏差行列内の標準偏差値の最頻値を特徴量として算出する、請求項９に記載の粉率測定装置。
11. 　前記標準偏差フィルタのフィルタ処理範囲が１０×１０画素以下である、請求項９または請求項１０に記載の粉率測定装置。
12. 　前記距離測定装置（１）は、前記塊状の物質（ｘ）の上方に設けられ、前記塊状の物質（ｘ）までの距離を測定する、請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載の粉率測定装置。

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