WO2022102135A1

WO2022102135A1 - 異物除去システム

Info

Publication number: WO2022102135A1
Application number: PCT/JP2020/042643
Authority: WO
Inventors: 弘規近藤
Original assignee: 株式会社Fuji
Priority date: 2020-11-16
Filing date: 2020-11-16
Publication date: 2022-05-19
Also published as: WO2022102145A1; EP4245431A1; JPWO2022102145A1

Abstract

異物除去システム１０は、対象物と異物とが混合した廃材を搬送する搬送装置２２と、廃材に含まれる異物を検出する撮影モジュール１５及び撮影モジュール１５で検出された異物を廃材から除去するピッキングモジュール１６を含む群より選ばれる１つのモジュールを、共通したクランプ機構１９で保持可能なベース１４とを備える。異物除去システム１０では、ベース１４が搬送装置の搬送方向に沿って複数配置されて、廃材処理ライン１７をなしている。廃材処理ライン１７では撮影モジュール１５を保持するベース１４が上流側、ピッキングモジュール１６を保持するベース１４が下流側になるように配置されている。

Description

異物除去システム

　本明細書は、異物除去システムを開示する。

　従来、搬送装置を利用して対象物を搬送方向に搬送しつつ、対象物に対して所定の作業を行うロボットシステムが知られている。例えば、特許文献１には、対象物に対して溶接作業、スパッタ除去作業又は寸法測定作業を行う基本ユニットを複数連結して、対象物を固定した支持台を搬送方向に搬送しつつ、対象物に対して各種作業を行う溶接システムが記載されている。また、例えば、非特許文献１～４には、対象物と異物とが混ざった混合物をコンベアで搬送して、ピッキングロボットを利用してコンベアから異物を除去する異物除去システムが開示されている。

特開昭６０－０７６９７８号公報

SamurAI Machinex Sorting Robot - Lakeshore Recycling Systems［令和２年１０月５日検索］、インターネット＜URL:https://www.youtube.com/watch?v=2OY80BwaJH8&feature=emb#logo＞ Waste Robotics Sorting-as-a-Service (SaaS) introduction［令和２年１０月５日検索］、インターネット＜URL:https://www.youtube.com/watch?v=9rA8NpURkLQ＞ ZenRobotics in action［令和２年１０月５日検索］、インターネット＜URL:https://www.youtube.com/watch?v=EfTLyZuujFM＞ ABB AI-assisted trash sorting［令和２年１０月５日検索］、インターネット＜URL:https://www.youtube.com/watch?v=SVHVMVuhXjA＞

　ところで、対象物と異物とが混ざった混合物を搬送する際には、異物の量が一時的に増えることがある。ピッキングロボットを用いて異物を除去する異物除去システムにおいては、異物の除去量は、ピッキングロボットの数と各ピッキングロボットのピッキング速度とによって、凡そ定まるものである。そのため、異物量が一時的に増えた際に、全ての異物をピッキングロボットで除去できる数のピッキングロボットを設置すれば、異物が多くないときには過剰な数のピッキングロボットが設けられることになり好ましくない。また、異物の量が多くないときに全ての異物を除去できる数しかピッキングロボットを設置しなければ、異物の量が一時的に増えた際には、すべての異物を除去しきれない問題が発生する。

　本開示はこのような課題を解決するためになされたものであり、異物除去システムにおいて、システムの構成を柔軟に変更できるようにすることを主目的とする。

　本開示の異物除去システムは、
　対象物と異物とが混合した廃材を搬送する搬送装置と、
　前記廃材に含まれる前記異物を検出する検出モジュール及び前記検出モジュールで検出された前記異物を前記廃材から除去する異物除去モジュールを含む群より選ばれる１つのモジュールを、共通したクランプ機構で保持可能なベースと、
　前記搬送装置の搬送方向に沿って前記ベースが複数配置され、前記検出モジュールを保持する前記ベースが上流側、前記異物除去モジュールを保持するベースが下流側になるように配置された廃材処理ラインとを備えたものである。

　本開示の異物除去システムは、廃材に含まれる異物を検出する検出モジュール及び検出モジュールで検出された異物を廃材から除去する異物除去モジュールを含む群より選ばれる１つのモジュールを、共通したクランプ機構で保持可能なベースを備える。ベースは、共通したクランプ機構によりモジュールを保持可能なため、保持しているモジュールを別のモジュールに交換することができる。また、搬送装置の搬送方向に沿ってベースが複数配置され、検出モジュールを保持するベースが上流側、異物除去モジュールを保持するベースが下流側になるように配置された廃材処理ラインを備える。例えば、検出モジュールを保持するベースと異物除去モジュールを保持するベースとモジュールを保持していない空きベースとが廃材処理ラインに配置されている場合を考える。その場合、いずれかのモジュールの作業負担が重すぎるならば、空きベースにそのモジュールを追加して保持させればよい。一方、いずれかのモジュールの作業負担が軽すぎるならば、そのモジュールを保持するベースからそのモジュールを取り外せばよい。なお、取り外したモジュールは別の異物除去システムで利用可能になる。このように、本開示の異物除去システムによれば、廃材の処理量や廃材に含まれる異物の量などに応じてシステムの構成を柔軟に変更することができる。

リサイクルシステム１の構成を示す説明図。異物除去システム１０の概略構成を示す斜視図。クランプ機構１９の概略構成を示す斜視図。撮影モジュール１５の概略構成を示す斜視図。ピッキングモジュール１６の概略構成を示す斜視図。異物除去システム１０の電気的な接続関係を示す図。フラグ設定ルーチンの一例を示すフローチャート。搬送方向切替ルーチンの一例を示すフローチャート。搬送方向切替ルーチンを実行したときの一例を時系列的に示した説明図。異物除去システム１１０の構成を示す斜視図。異物除去システム２１０の構成を示す斜視図。異物除去システム３１０の構成を示す斜視図。

　次に、本開示を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図１はリサイクルシステム１の構成を示す説明図、図２は異物除去システム１０の概略構成を示す斜視図、図３はクランプ機構１９の概略構成を示す斜視図、図４は撮影モジュール１５の概略構成を示す斜視図、図５はピッキングモジュール１６の概略構成を示す斜視図、図６は異物除去システム１０の電気的な接続関係を示す説明図である。なお、本実施形態において、左右方向、前後方向及び上下方向は、図１及び図２に示した通りとする（図１では前後方向は紙面に垂直方向）。また、本実施形態において、廃材２を第１搬送部２２ａで搬送する方向を第１搬送方向Ｄ１、第２搬送部２２ｂで搬送する方向を第２搬送方向Ｄ２と称するものとする。

　リサイクルシステム１で処理される廃材２は、石、砂及びコンクリート等のリサイクルの対象となる対象物３と、紙、樹脂、木材及び金属等の異物４とが混合した混合物である。

　リサイクルシステム１は、図１に示すように、１次及び２次破砕機１１ａ，１１ｂと、１次及び２次磁選機１２ａ，１２ｂと、スクリーン機１３と、搬送装置２０～２５と、異物除去システム１０とを備える。

　１次破砕機１１ａは、原料である廃材２を１次粉砕する装置である。この１次破砕機１１ａは、例えば、所定の１次サイズ以下（例えば、４０ｃｍ以下など）となるように廃材２を粉砕する。１次磁選機１２ａは、廃材２に含まれる磁性体の異物を磁力によって除去する装置である。スクリーン機１３は、例えば、廃材２がメッシュの上を通過することにより、１次サイズ以上の廃材２と１次サイズ未満の廃材２とを分離する装置である。２次破砕機１１ｂは、１次破砕機１１ａよりも小さいサイズに廃材２を２次粉砕する装置である。この２次破砕機１１ｂは、所定の２次サイズ以下（例えば、１０ｃｍ以下）となるように廃材２を粉砕する。２次磁選機１２ｂは、１次磁選機１２ａ及び異物除去システム１０では除去しきれなかった磁性体を廃材２から除去する装置である。

　搬送装置２０～２５は、廃材２を搬送面に載置して第１搬送方向Ｄ１に沿って搬送する装置であり、例えば、ベルトコンベアとして構成されている。なお、搬送装置２０～２５は、廃材２を搬送するものであれば、ベルトコンベア以外の構成としてもよい。

　異物除去システム１０は、図２に示すように、搬送装置２２と、廃材処理ライン１７と、撮影モジュール１５と、ピッキングモジュール１６と、制御装置８０（図６参照）とを備える。搬送装置２２は、図２に示すように、第１～第３搬送部２２ａ～２２ｃを備える。

　第１搬送部２２ａは、第１搬送方向Ｄ１に廃材２を搬送する搬送装置である。第１搬送部２２ａは、廃材２を載置して搬送する搬送面３０と、分岐点３３に設けられた切替部３１とを備える。第１搬送部２２ａは、搬送面３０に廃材２を載置し、一定の速度（例えば、４０［ｍ／ｍｉｎ］）で廃材２を搬送する。切替部３１は、廃材２を第１搬送方向Ｄ１に搬送するか、第２搬送方向Ｄ２に搬送するかを切り替える装置である。具体的には、切替部３１は、図２に示すように、搬送面３０を第２搬送部２２ｂに向かって傾斜させることで、廃材２を第１搬送部２２ａから第２搬送部２２ｂに落下させる装置である。

　第２搬送部２２ｂは、第２搬送方向Ｄ２に廃材２を搬送する装置である。第２搬送部２２ｂは、第１搬送部２２ａよりも高さが低い位置に設けられ、切替部３１で落下させた廃材２を受取可能な位置に設けられている。第２搬送部２２ｂは、搬送面３２を備える。第２搬送部２２ｂは、搬送面３２に廃材２を載置し、第１搬送部２２ａの搬送速度よりも低い一定の速度（例えば、２０［ｍ／ｍｉｎ］）で廃材２を搬送する。

　第３搬送部２２ｃは、第２搬送部２２ｂで廃材２から除去された異物４を搬送する装置である。第３搬送部２２ｃは、第２搬送部２２ｂの途中から枝分かれする位置に、第２搬送部２２ｂと同じ高さで設けられている。第３搬送部２２ｃは、搬送面３４を備える。第３搬送部２２ｃは、第２搬送部２２ｂで搬送される廃材２から除去された異物４を搬送面３４に載置し、一定の速度（例えば、４０［ｍ／ｍｉｎ］）で搬送する。

　廃材処理ライン１７は、第１搬送方向Ｄ１及び第２搬送方向Ｄ２に沿って配置された複数のベース１４を備える。ベース１４は、廃材２に対して所定の処理を行う各種モジュールを保持可能な部材であり、図示しないが通信機能付きのコンピュータを内蔵している。本実施形態で使用されるモジュールは、廃材２に含まれる異物４をカメラで撮影する撮影モジュール１５や廃材２に含まれる異物４を除去するピッキングモジュール１６である。ベース１４は、各種モジュールを保持可能な共通のクランプ機構１９を備えている。クランプ機構１９は、ベース１４の上部に設けられた一対のガイドレール１８と、各種モジュールの台座部４４の下部に設けられガイドレール１８に沿ってスライドするスライダ４８と、を備える。ベース１４は、クランプ機構１９を利用して台座部４４をガイドレール１８の端部１８ａまで移動させると図示しないロック機構が作動することで、各種モジュールを保持する。各種モジュールがベース１４に保持されると、モジュールはベース１４と通信可能に接続される。また、各ベース１４同士はネットワーク等を介して通信可能に接続されている。

　撮影モジュール１５は、検出モジュールの１種であり、図４に示すように、カメラ５０をロボットアーム４０の先端部４６に装着したモジュールである。カメラ５０は、搬送面上の所定の撮影領域を撮影して画像データを生成する。ロボットアーム４０は、第１アーム４１と、第２アーム４２と、支持部４３と、台座部４４と、先端部４６と、制御部４９とを備える。第１アーム４１は、先端部４６を備えた長手部材である。第１アーム４１は、その内部に、先端部４６を回転駆動する第１駆動部４１ａを備える。第２アーム４２は、第１アーム４１を備えた長手部材である。第２アーム４２の先端側には、第１アーム４１を回動駆動する第２駆動部４２ａが設けられている。支持部４３は、第２アーム４２を備える箱形部材である。支持部４３の先端側には、第２アーム４２を回動駆動する第３駆動部４３ａが設けられている。台座部４４は、上下方向に形成された支持軸４５を介して支持部４３を支持する。台座部４４には、第４駆動部４４ａが設けられており、この第４駆動部４４ａにより、支持軸４５が回転する。先端部４６は、第１アーム４１の先端に設けられた水平軸に支持された箱状部材である。先端部４６の下面には、カメラ５０が装着されている。先端部４６は、第１アーム４１、第２アーム４２及び支持部４３によって所望の位置に移動される。制御部４９は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されている。この制御部４９は、図６に示すように、第１駆動部４１ａ、第２駆動部４２ａ、第３駆動部４３ａ及び第４駆動部４４ａへ信号を出力したり、カメラ５０へ撮影指令信号を出力したりする。また、制御部４９は、カメラ５０から画像データを入力する。第１駆動部４１ａ、第２駆動部４２ａ、第３駆動部４３ａ及び第４駆動部４４ａには図示しない位置センサが装備されており、制御部４９はそれらの位置センサからの位置情報を入力しつつ、各駆動部を制御する。

　本実施形態では撮影モジュール１５のうち、図２に示すように切替部３１よりも第１搬送方向Ｄ１の上流側のベース１４に保持されているものを第１撮影モジュール１５ａ、第２搬送方向Ｄ２の上流側に位置するベース１４に保持されているものを第２撮影モジュール１５ｂ、第２撮影モジュール１５ｂを保持するベース１４よりも、第２搬送方向の下流側に位置するベース１４に保持されているものを第３撮影モジュール１５ｃ、切替部３１よりも、第１搬送方向Ｄ１の下流側に位置するベース１４に保持されているものを第４撮影モジュール１５ｄと称するものとする。

　ピッキングモジュール１６は、異物除去モジュールの１種であり、図５に示すように、複数の爪部を有し異物４を採取する採取部材５２をロボットアーム４０の先端部４６に装着したモジュールである。ロボットアーム４０は、撮影モジュール１５と共通であるため、その説明を省略する。但し、ピッキングモジュール１６のロボットアーム４０に備えられた制御部４９は、採取部材５２の爪部の開閉などの把持動作を制御する。

　制御装置８０は、図６に示すように、周知のＣＰＵ８０ａやＲＯＭ８０ｂ、ＲＡＭ８０ｃ、ＨＤＤ８０ｄなどにより構成されるコンピュータであり、異物除去システム１０の全体を制御する。制御装置８０は、ベース１４、第１～第４撮影モジュール１５ａ～１５ｄ、ピッキングモジュール１６、切替部３１及び第１～第３搬送部２２ａ～２２ｃに接続されている。制御装置８０は、第１～第４撮影モジュール１５ａ～１５ｂの制御部４９やピッキングモジュール１６の制御部４９や各ベース１４と通信可能である。また、制御装置８０は、切替部３１に制御信号を出力したり、第１～第４撮影モジュール１５ａ～１５ｄに撮影指令信号を出力したり、第１～第４撮影モジュール１５ａ～１５ｄから画像データを入力したりする。ベース１４とそのベース１４に保持された撮影モジュール１５とは互いに通信可能に接続され、ベース１４とそのベース１４に保持されたピッキングモジュール１６とは互いに通信可能に接続されている。すなわち、ベース１４と各モジュールとは共通の通信インターフェイスを備えている。これにより、ベース１４は自身に保持されたモジュールの種別を認識することができる。また、ベース１４同士も互いに通信可能に接続されている。これにより、例えば前工程でのトラブルを後工程と共有して装置を停止させるなどの対応が可能である。

　次に、このようにして構成された異物除去システム１０の動作について、図７及び図８を用いて説明する。図７はフラグ設定ルーチンの一例を示すフローチャート、図８は搬送方向切替ルーチンの一例を示すフローチャートである。

　まず、フラグ設定ルーチンについて説明する。フラグは、切替部３１による第２搬送方向への切替を実行するか否かを表すものである。フラグ設定ルーチンのプログラムは、ＲＯＭ８０ｂに記憶されており、異物除去システム１０で異物を除去している際は所定タイミングごとにＣＰＵ８０ａによって実行される。ここでは、所定タイミングは、第１撮影モジュール１５ａの所定の撮影範囲の第１搬送方向距離Ｌ１（図９参照）を第１搬送部２２ａの搬送速度で除して得た時間Ｔ１が経過するタイミングとする。

　本ルーチンが開始されると、ＣＰＵ８０ａは、第１撮影モジュール１５ａに搬送面上の所定の撮影領域を撮影させ、撮影されたカラー画像データを第１撮影モジュール１５ａから入力する（Ｓ１００）。

　続いて、ＣＰＵ８０ａは、廃材２のうちＳ１００で撮影された廃材２が切替部３１の搬送面に到達するまでの到達時間を算出する（Ｓ１１０）。具体的には、ＣＰＵ８０ａは、第１撮影モジュール１５ａのカメラ５０で撮影された所定の撮影範囲のうち搬送方向Ｄ１側の先端から切替部３１のうち搬送方向Ｄ１側の先端までの距離Ｌ２（図９参照）を、第１搬送部２２ａの搬送速度で除して得られた時間Ｔ２を、ＲＡＭ８０ｃに記憶する。

　続いて、ＣＰＵ８０ａは、異物４の検出を行う（Ｓ１２０）。具体的には、ＣＰＵ８０ａは、まず、Ｓ１１０で入力された画像データにおいて、廃材２の領域を検出する。続いて、ＣＰＵ８０ａは、廃材２の領域内のＲＧＢ値を取得する。続いて、ＣＰＵ８０ａは、廃材２の領域内のＲＧＢ値と予めＨＤＤ８０ｄに記憶された対象物３のＲＧＢ値の範囲とを比較する。そして、ＣＰＵ８０ａは、廃材２の領域のうち、対象物３のＲＧＢ値の範囲から外れた領域を異物４の領域として検出する。

　続いて、ＣＰＵ８０ａは、異物４の量を算出する（Ｓ１３０）。具体的には、ＣＰＵ８０ａは、Ｓ１２０で検出した異物４の領域の数をカウントしてＲＡＭ８０ｃに記憶する。

　続いて、ＣＰＵ８０ａは、Ｓ１３０で算出した異物４の量が予め定めた規定量以上であるか否かを判定する（Ｓ１４０）。Ｓ１３０で算出した異物４の量が、規定量以上ならば、ＣＰＵ８０ａは、現時点から時間Ｔ２が経過した時点でフラグがＯＮになるように設定し、本ルーチンを終了する。Ｓ１３０で算出した異物４の量が、規定量未満ならば、ＣＰＵ８０ａは、現時点から時間Ｔ２が経過した時点でフラグがＯＦＦになるように設定し、本ルーチンを終了する。

　次に、搬送方向切替ルーチン（図８）について説明する。搬送方向切替ルーチンのプログラムは、ＲＯＭ８０ｂに記憶されており、異物除去システム１０で異物を除去している際は所定タイミングごとにＣＰＵ８０ａによって実行される。ここでは、所定タイミングは、前述した時間Ｔ１が経過するタイミングとする。

　本ルーチンが開始されると、ＣＰＵ８０ａは、フラグを取得し、そのフラグがＯＮかＯＦＦかを判定する（Ｓ２００）。Ｓ２００で取得したフラグは、現時点から時間Ｔ２だけ遡った時点で異物４の量が規定量以上か否かに応じて設定されたものである。そのため、フラグは、現時点で切替部３１の搬送面に載っている廃材２の異物４の量が規定量以上か否かを表す。Ｓ２００でフラグがＯＮだったならば、ＣＰＵ８０ａは、搬送方向を第２搬送方向Ｄ２に切り替える（Ｓ２１０）。具体的には、ＣＰＵ８０ａは、切替部３１を制御して、切替部３１を第２搬送部２２ｂに向かって傾斜させる。これにより、切替部３１の搬送面に載っている、異物４の量が規定量以上の廃材２は、切替部３１を滑り落ちて第２搬送部２２ｂへ移動する。第２搬送部２２ｂでは、後述するようにピッキングモジュール１６によって異物が除去される。続いて、ＣＰＵ８０ａは、所定の切替時間が経過した後、搬送方向を第１搬送方向Ｄ１に切り替え（Ｓ２２０）、その後本ルーチンを終了する。具体的には、ＣＰＵ８０ａは、切替部３１を制御して、切替部３１を水平に戻す。これにより、切替部３１を通過する廃材２は第１搬送方向Ｄ１に搬送される。なお、所定の切替時間は、切替部３１の搬送面に載っている、異物４の量が規定量以上の廃材２が、切替部３１を滑り落ちて第２搬送部２２ｂへ移動するのに必要な最小限の時間とする。一方、Ｓ２００でフラグがＯＦＦだったならば、ＣＰＵ８０ａは、そのまま本ルーチンを終了する。これにより、切替部３１を通過する廃材２は第１搬送方向Ｄ１に搬送される。

　図９は、搬送方向切替ルーチンを実行したときの一例を時系列的に示した説明図である。図９（ａ）は、第１搬送部２２ａによって第１搬送方向Ｄ１に沿って搬送されてきた廃材２が、撮影モジュール１５ａによって撮影されている様子を示す。撮影モジュール１５ａの所定の撮影範囲は、第１搬送方向距離がＬ１である。このとき撮影された所定の撮影範囲内の廃材２を廃材２Ａと称する。廃材２Ａに含まれる異物４の量は規定量未満だったとする。そのため、フラグは、廃材２Ａを撮影した時点から時間Ｔ２（ここではＴ１の２倍とする）が経過した時点でＯＦＦになるように設定される。

　図９（ｂ）は、廃材２Ａを撮影してから時間Ｔ１が経過した時点の様子を示す。ここでは、廃材２Ａの次に搬送されてきた廃材２Ｂが、撮影モジュール１５ａによって撮影されている。廃材２Ｂに含まれる異物４の量は規定量以上だったとする。そのため、フラグは、廃材２Ｂを撮影した時点から時間Ｔ２が経過した時点でＯＮになるように設定される。

　図９（ｃ）は、廃材２Ｂを撮影してから時間Ｔ１が経過した時点の様子を示す。ここでは、廃材２Ｂの次に搬送されてきた廃材２Ｃが、撮影モジュール１５ａによって撮影されている。廃材２Ｃに含まれる異物４の量は規定量未満だったとする。そのため、フラグは、廃材２Ｃを撮影した時点から時間Ｔ２が経過した時点でＯＦＦになるように設定される。図９（ｃ）は廃材２Ａを撮影してから時間Ｔ２（＝２×Ｔ１）が経過した時点でもある。そのため、フラグはＯＦＦに設定される。搬送方向切替ルーチンでは、フラグがＯＦＦのため、切替部３１の搬送面にある廃材２Ａはそのまま第１搬送方向Ｄ１へ搬送される。

　図９（ｄ）は、廃材２Ｃを撮影してから時間Ｔ１が経過した時点の様子を示す。ここでは、廃材２Ｃの次に搬送されてきた廃材２Ｄが、撮影モジュール１５ａによって撮影されている。廃材２Ｄに含まれる異物４の量は規定量未満だったとする。フラグは、廃材２Ｄを撮影した時点から時間Ｔ２が経過した時点でＯＦＦになるように設定される。図９（ｄ）は廃材２Ｂを撮影してから時間Ｔ２が経過した時点でもある。そのため、フラグはＯＮに設定される。搬送方向切替ルーチンでは、フラグがＯＮのため、切替部３１は第２搬送部２２ｂに向かって傾斜するように制御される。これにより、切替部３１の搬送面に載っている、異物４の量が規定量以上の廃材２Ｂは、切替部３１を滑り落ちて第２搬送部２２ｂへ移動し、その後第２搬送方向Ｄ２へ搬送される。切替部３１はその後速やかに元の位置に戻る。

　図９（ｅ）は、廃材２Ｄを撮影してから時間Ｔ１が経過した時点の様子を示す。ここでは、廃材２Ｄの次に搬送されてきた廃材２Ｅが、撮影モジュール１５ａによって撮影されている。廃材２Ｅに含まれる異物４の量は規定量未満だったとする。フラグは、廃材２Ｅを撮影した時点から時間Ｔ２が経過した時点でＯＦＦになるように設定される。図９（ｅ）は廃材２Ｂを撮影してから時間Ｔ２が経過した時点でもある。そのため、フラグはＯＦＦに設定される。搬送方向切替ルーチンでは、フラグがＯＦＦのため、切替部３１の廃材２Ｃはそのまま第１搬送方向Ｄ１へ搬送される。

　次に、第２搬送部２２ａによって第２搬送方向Ｄ２に搬送される廃材２から異物４を除去する動作について説明する。ＣＰＵ８０ａは、所定タイミング（ここでは第２撮影モジュール１５ｂの所定の撮影範囲の第２搬送方向距離を第２搬送部２２ｂの搬送速度で除して得た時間が経過するタイミング）ごとに、第２撮影モジュール１５ｂに搬送面上の所定の撮影領域を撮影させ、撮影されたカラー画像データを第２撮影モジュール１５ｂから入力し、そのカラー画像データに基づいて異物４のＸＹ座標を認識する。ピッキングモジュール１６の制御部４９は、制御装置８０から異物４のＸＹ座標を取得し、その異物４のＸＹ座標と第２搬送部２２ｂの搬送速度と第２撮影モジュール１５ｂが撮影した時点からの経過時間とに基づいて、異物４のＸＹ座標を更新する。そして、制御部４９は、その更新後の異物４のＸＹ座標に基づいて異物４を採取部材５２が採取するようロボットアーム４０及び採取部材５２を制御する。このようにして第２撮影モジュール１５ｂの下流側に設けられた２台のピッキングモジュール１６によって廃材２に含まれる異物４を除去する。

　次に、第２搬送部２２ｂで異物４が除去されたあとの廃材２が適正かどうかの検査について説明する。ＣＰＵ８０ａは、所定タイミング（上述した第２撮影モジュール１５ｂで撮影するタイミングと同じ）ごとに、第３撮影モジュール１５ｃに搬送面上の所定の撮影領域を撮影させ、撮影されたカラー画像データを第３撮影モジュール１５ｃから入力し、そのカラー画像データに基づいて異物４の量を算出し、その異物４の量が許容範囲に入るか否かを判定する。この点は、フラグ設定ルーチンのＳ１００及びＳ１２０と同様である。ＣＰＵ８０ａは、異物４の量が許容範囲内ならば、特に警告を発することはしない。一方、異物４の量が許容範囲外ならば、ＣＰＵ８０ａは、異物４の量が許容範囲を外れていることを報知する。報知は文章を図示しないディスプレイに出力してもよいし音声を図示しないスピーカから出力してもよい。オペレータはこの報知を受けると、異物４の量に応じてシステム構成を変更することができる。例えば、許容範囲の上限を上回っていたならば、第２搬送部２２ｂの空きベース１４にピッキングモジュール１６を追加してもよいし、第２搬送部２２ｂの搬送速度を低速にしてもよい。許容範囲の下限を下回っていたならば、第２搬送部２２ｂに配置したピッキングモジュール１６の数を減らしてもよいし、第２搬送部２２ｂの搬送速度を高速にしてもよい。

　次に、第１搬送部２２ａで切替部３１を通過したあとの廃材２が適正かどうかの検査について説明する。ＣＰＵ８０ａは、第４撮影モジュール１５ｄに搬送面上の所定の撮影領域を撮影させ、撮影されたカラー画像データを第４撮影モジュール１５ｄから入力し、そのカラー画像データに基づいて異物４の量を算出し、その異物４の量が以上であるか否かを判定する。この点は、フラグ設定ルーチンのＳ１００及びＳ１２０と同様である。ＣＰＵ８０ａは、異物４の量が許容量未満ならば、特に警告を発することはしない。一方、異物４の量が許容量以上ならば、ＣＰＵ８０ａは、その旨をオペレータに報知する。オペレータはこの報知を受けると、例えばフラグ設定ルーチンにおける規定量を低く設定したり、第１搬送部２２ａの搬送速度を低くしたりする。

　以上説明した異物除去システム１０は、廃材２に含まれる異物４を検出する撮影モジュール１５で検出された異物４を廃材２から除去するピッキングモジュール１６を含む群より選ばれる１つのモジュールを、共通したクランプ機構１９で保持可能なベース１４を備える。ベース１４は、共通したクランプ機構１９によりモジュールを保持可能なため、保持しているモジュールを別のモジュールに交換することができる。また、搬送装置２２の搬送方向に沿ってベース１４が複数配置され、撮影モジュール１５を保持するベース１４が上流側、ピッキングモジュール１６を保持するベース１４が下流側になるように配置された廃材処理ライン１７を備える。撮影モジュール１５を保持するベース１４とピッキングモジュール１６を保持するベース１４とモジュールを保持していない空きベース１４とが廃材処理ライン１７に配置されている。そのため、いずれかのモジュールの作業負担が重すぎるならば、空きベース１４にそのモジュールを追加して保持させればよい。一方、いずれかのモジュールの作業負担が軽すぎるならば、そのモジュールを保持するベース１４からそのモジュールを取り外せばよい。なお、取り外したモジュールは別の異物除去システムで利用可能になる。このように、本開示の異物除去システム１０によれば、廃材２の処理量や廃材２に含まれる異物４の量などに応じてシステムの構成を柔軟に変更することができる。

　また、異物除去システム１０では、搬送装置２２は、廃材２を第１搬送方向Ｄ１に搬送する第１搬送部２２ａと、第１搬送方向Ｄ１の所定の分岐点３３に接続され、廃材２を第１搬送方向Ｄ１から枝分かれした第２搬送方向Ｄ２へ搬送する第２搬送部２２ｂと、分岐点３３に設けられ、廃材２を前記第１搬送方向Ｄ１へ搬送するか第２搬送方向Ｄ２へ搬送するかを切り替える切替部３１とを備えている。第１撮影モジュール１５ａを保持するベース１４は、第１搬送方向Ｄ１のうち分岐点３３よりも上流側に設けられており、ピッキングモジュール１６を保持するベース１４は、第２搬送方向Ｄ２のうち分岐点３３よりも下流側に設けられている。異物除去システム１０は、第１撮影モジュール１５ａが検出した異物４の量が予め定めた規定量を超えなければ、切替部３１を制御して廃材２が第１搬送部２２ａで搬送されるようにし、規定量を超えたならば、切替部３１を制御して、第２搬送部２２ｂで廃材２が搬送されるようにする制御装置８０を備えている。そのため、第１搬送部２２ａで搬送されていた廃材のうち異物を多く含む部分は第２搬送部２２ｂで搬送されたあと異物４が除去される。更に、制御装置８０は、第１撮影モジュール１５ａが異物４を検出した時点から第１撮影モジュール１５ａで検出した異物４が切替部３１に到達するまでの到達時間を算出し、異物４の量が規定量を超えなければ、異物４を検出した時点から到達時間が経過した際に、切替部３１を制御して廃材２が第１搬送部２２ａで搬送されるようにし、異物４の量が規定量を超えたならば、異物４を検出した時点から到達時間が経過した際に、切替部３１を制御して廃材２が第２搬送部２２ｂで搬送されるようにする。そのため、第１撮影モジュール１５ａで異物４を検出した時点から到達時間が経過するまでの間に、第１撮影モジュール１５ａと切替部３１との間にある廃材が、必要以上に第２搬送部２２ｂによって搬送されるような事態を防止しうる。そして、切替部３１は、廃材２を第２搬送部２２ｂで搬送させる際、第１搬送部２２ａよりも高さの低い位置に設けられた第２搬送部２２ｂに第１搬送部２２ａから廃材２を落下させる。そのため、比較的容易に第１搬送部２２ａで搬送されていた廃材２のうち異物４を多く含む部分が第２搬送部２２ｂによって搬送されるようにすることができる。更にまた、第２搬送部２２ｂの搬送速度は、第１搬送部２２ａの搬送速度よりも低く設定されていてる。そのため、ベース１４により保持されるピッキングモジュール１６によって、第２搬送部２２ｂで搬送される廃材２に含まれる異物４を除去し易くすることができる。そしてまた、切替部３１よりも第１搬送方向Ｄ１の下流側に、第４撮影モジュール１５ｄを保持するベースが１４更に配置されている。そのため、切替部３１を通過したあとの廃材２を切替部の下流側の第４撮影モジュール１５ｄで検査することができる。そのため、切替部３１を通過したあとの廃材２に許容量以上の異物４が混入しているか否かを判断することができる。

　更に、異物除去システム１０では、廃材処理ライン１７には、ピッキングモジュール１６を保持するベース１４よりも第２搬送方向Ｄ２の下流側に、第３撮影モジュール１５ｃを保持するベース１４が更に配置されている。そのため、ピッキングモジュール１６で異物４が除去されたあとの廃材２をピッキングモジュール１６の下流側の第３撮影モジュール１５ｃで検査することができる。そのため、異物４が十分に除去されたか否かを判断することができる。

　なお、本開示は上述した実施形態に何ら限られることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

　例えば、上述した実施形態では、第２搬送部２２ｂは第１搬送部２２ａよりも高さの低い位置に設けられ、切替部３１は第１搬送部２２ａから第２搬送部２２ｂに落下させるものとしたがこれに限られない。例えば、図１０に示すように、第２搬送部１２２ｂは、第１搬送部２２ａの途中から枝分かれし第１搬送部２２ａと同じ高さに設けられていてもよい。この場合、第１搬送方向Ｄ１から第２搬送方向Ｄ２への切替は、一対の仕切板１３１ａ，１３１ｂを備える切替部１３１の仕切板１３１ａ，１３１ｂの向きを制御して、切替えてもよい。なお、図１０では、上述した実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付して説明を省略する。

　上述した実施形態では、搬送装置２２は第１搬送部２２ａと第２搬送部２２ｂとを備え、第１搬送方向Ｄ１及び第２搬送方向Ｄ２に沿って廃材処理ライン１７が設けられていたがこれに限られない。例えば、図１１に示す異物除去システム２１０のように、廃材処理ライン１７に第２搬送部２２ｂを設けず第１搬送部２２ａのみを設けてもよい。また、上述した実施形態では、廃材処理ライン１７にモジュールを保持していない空きベース１４を配置したがこれに限られない。例えば、図１２に示す異物除去システム３１０のように、廃材処理ライン１７に空きベース１４を設けなくてもよい。なお、図１１及び図１２では、上述した実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付して説明を省略する。

　上述した実施形態では、撮影モジュール１５に設けられたカメラ５０はカラー画像を撮像するカメラであったがこれに限られない。例えば、例えばカメラ５０は赤外線を検出する赤外線カメラとしてもよい。この場合、搬送されている廃材２からの赤外線を検出し、赤外線量に基づいて対象物３の領域と異物４の領域とを検出するものとしてもよい。

　上述した実施形態では、検出された異物４の量が規定量を超えたさいに、フラグの設定や搬送方向の切り替えを行ったがこれに限られない。例えば、廃材２に対する異物４の割合が予め定めた規定割合を超えた際にフラグの設定や搬送方向の切替をおこなってもよい。また、この場合、例えば、Ｓ１４０、Ｓ２４０、Ｓ３２０及びＳ４６０では検出した廃材２の領域の画素数に対する異物４の領域の画素数の比を求めることで、廃材２に対する異物４の割合を求めてもよい。

　上述した実施形態では、採取部材は、複数の爪部を有し異物４を把持採取するメカニカルチャックであったがこれに限られない。例えば、採取部材は、異物４を吸着して採取するノズルとしてもよい。

　上述した実施形態では、撮影モジュール１５とピッキングモジュール１６とは、個別のモジュールであったがこれに限られない。例えば、ピッキングモジュール１６は、廃材２に含まれる異物４を検出するカメラを備えていてもよい。

　ここで、本開示の異物除去装置は、以下のように構成してもよい。

　本開示の異物除去システムにおいて、前記廃材処理ラインには、前記モジュールを保持していない前記ベースが配置されていてもよい。こうすれば、いずれかのモジュールを追加する必要があった場合に、そのモジュールを空きベースに追加することができる。

　本開示の異物除去システムにおいて、前記搬送装置は、前記廃材を第１搬送方向に搬送する第１搬送部と、前記第１搬送方向の所定の分岐点に接続され、前記廃材を前記第１搬送方向から枝分かれした第２搬送方向へ搬送する第２搬送部と、前記分岐点に設けられ、前記廃材を前記第１搬送方向へ搬送するか前記第２搬送方向へ搬送するかを切り替える切替部と、を備えていてもよく、前記検出モジュールを保持する前記ベースは、前記第１搬送方向のうち前記分岐点よりも上流側に設けられていてもよく、前記異物除去モジュールを保持する前記ベースは、前記第２搬送方向のうち前記分岐点よりも下流側に設けられていてもよく、前記検出モジュールが検出した前記異物の量が予め定めた規定量を超えなければ、前記切替部を制御して前記廃材が前記第１搬送部で搬送されるようにし、前記規定量を超えたならば、前記切替部を制御して、前記第２搬送部で前記廃材が搬送されるようにする制御装置を備えていてもよい。こうすれば、第１搬送部で搬送されていた廃材のうち異物を多く含む部分は第２搬送部で搬送されたあと異物が除去される。この場合、前記制御装置は、前記検出モジュールが前記異物を検出した時点から前記検出モジュールで検出した前記異物が前記切替部に到達するまでの到達時間を算出し、前記異物の量が前記規定量を超えなければ、前記異物を検出した時点から前記到達時間が経過した際に、前記切替部を制御して前記廃材が前記第１搬送部で搬送されるようにし、前記異物の量が前記規定量を超えたならば、前記異物を検出した時点から前記到達時間が経過した際に、前記切替部を制御して前記廃材が前記第２搬送部で搬送されるようにしてもよい。こうすれば、検出モジュールで異物を検出した時点から到達時間が経過するまでの間に、検出モジュールと切替部との間にある廃材が、必要以上に第２搬送部によって搬送されるような事態を防止しうる。また、この場合、前記切替部は、前記廃材を前記第２搬送部で搬送させる際、前記第１搬送部よりも高さの低い位置に設けられた前記第２搬送部に前記第１搬送部から前記廃材を落下させるものとしてもよい。こうすれば、比較的容易に第１搬送部で搬送されていた廃材のうち異物を多く含む部分が第２搬送部によって搬送されるようにすることができる。更に、この場合、前記第２搬送部の搬送速度は、前記第１搬送部の搬送速度よりも低く設定されていてもよい。こうすれば、ベースにより保持される異物除去モジュールによって、第２搬送部で搬送される廃材に含まれる異物を除去し易くすることができる。そして、この場合、前記切替部よりも前記第１搬送方向の下流側に、前記検出モジュールを保持する前記ベースが更に配置されていてもよい。こうすれば、切替部を通過したあとの廃材を切替部の下流側の検査モジュールで検査することができる。そのため、切替部を通過したあとの廃材に許容量以上の異物が混入しているか否かを判断することができる。

　本開示の異物除去システムにおいて、前記廃材処理ラインには、前記異物除去モジュールを保持する前記ベースよりも前記搬送方向の下流側に、前記検出モジュールを保持する前記ベースが更に配置されていてもよい。こうすれば、異物除去モジュールで異物が除去されたあとの廃材を異物除去モジュールの下流側の検査モジュールで検査することができる。そのため、異物が十分に除去されたか否かを判断することができる。

　本開示は、産業廃棄物のリサイクルなどに利用可能である。

１　リサイクルシステム、２，２Ａ～２Ｅ　廃材、３　対象物、４　異物、１０　異物除去システム、１１ａ　１次破砕機、１１ｂ　２次破砕機、１２ａ　１次磁選機、１２ｂ　２次磁選機、１３　スクリーン機、１４　ベース、１５　撮影モジュール、１５ａ　第１撮影モジュール、１５ｂ　第２撮影モジュール、１５ｃ　第３撮影モジュール、１５ｄ　第４撮影モジュール、１６　ピッキングモジュール、１７　廃材処理ライン、１８　ガイドレール、１８ａ　端部、１９　クランプ機構、２０～２５　搬送装置、２２ａ　第１搬送部、２２ｂ　第２搬送部、２２ｃ　第３搬送部、３０　搬送面、３１　切替部、３２　搬送面、３３　分岐点、３４　搬送面、４０　ロボットアーム、４１　第１アーム、４１ａ　第１駆動部、４２　第２アーム、４２ａ　第２駆動部、４３　支持部、４３ａ　第３駆動部、４４　台座部、４４ａ　第４駆動部、４５　支持軸、４６　先端部、４８　スライダ、４９　制御部、５０　カメラ、５２　採取部材、８０　制御装置、８０ａ　ＣＰＵ、８０ｂ　ＲＯＭ、８０ｃ　ＲＡＭ、８０ｄ　ＨＤＤ、１２２ｂ　第２搬送部、１３１　切替部、１３１ａ，１３１ｂ　仕切板。

Claims

　対象物と異物とが混合した廃材を搬送する搬送装置と、
　前記廃材に含まれる前記異物を検出する検出モジュール及び前記検出モジュールで検出された前記異物を前記廃材から除去する異物除去モジュールを含む群より選ばれる１つのモジュールを、共通したクランプ機構で保持可能なベースと、
　前記搬送装置の搬送方向に沿って前記ベースが複数配置され、前記検出モジュールを保持する前記ベースが上流側、前記異物除去モジュールを保持する前記ベースが下流側になるように配置された廃材処理ラインと、
　を備えた異物除去システム。
　前記廃材処理ラインには、前記モジュールを保持していない前記ベースが配置されている、
　請求項１に記載の異物除去システム。
　請求項１又は２に記載の異物除去システムであって、
　前記搬送装置は、
　前記廃材を第１搬送方向に搬送する第１搬送部と、
　前記第１搬送方向の所定の分岐点に接続され、前記廃材を前記第１搬送方向から枝分かれした第２搬送方向へ搬送する第２搬送部と、
　前記分岐点に設けられ、前記廃材を前記第１搬送方向へ搬送するか前記第２搬送方向へ搬送するかを切り替える切替部と、
　を備え、
　前記検出モジュールを保持する前記ベースは、前記第１搬送方向のうち前記分岐点よりも上流側に設けられ、
　前記異物除去モジュールを保持する前記ベースは、前記第２搬送方向のうち前記分岐点よりも下流側に設けられ、
　前記検出モジュールが検出した前記異物の量が予め定めた規定量を超えなければ、前記切替部を制御して前記廃材が前記第１搬送部で搬送されるようにし、前記規定量を超えたならば、前記切替部を制御して、前記第２搬送部で前記廃材が搬送されるようにする制御装置
　を備えた異物除去システム。
　前記制御装置は、前記検出モジュールが前記異物を検出した時点から前記検出モジュールで検出した前記異物が前記切替部に到達するまでの到達時間を算出し、前記異物の量が前記規定量を超えなければ、前記異物を検出した時点から前記到達時間が経過した際に、前記切替部を制御して前記廃材が前記第１搬送部で搬送されるようにし、前記異物の量が前記規定量を超えたならば、前記異物を検出した時点から前記到達時間が経過した際に、前記切替部を制御して前記廃材が前記第２搬送部で搬送されるようする、
　請求項３に記載の異物除去システム。
　前記切替部は、前記廃材を前記第２搬送部で搬送させる際、前記第１搬送部よりも高さの低い位置に設けられた前記第２搬送部に前記第１搬送部から前記廃材を落下させる、
　請求項３又は４に記載の異物除去システム。
　前記第２搬送部の搬送速度は、前記第１搬送部の搬送速度よりも低く設定されている、
　請求項３～５のいずれか１項に記載の異物除去システム。
　前記廃材処理ラインには、前記切替部よりも前記第１搬送方向の下流側に、前記検出モジュールを保持する前記ベースが更に配置されている、
　請求項３～６のいずれか１項に記載の異物除去システム。
　前記廃材処理ラインには、前記異物除去モジュールを保持する前記ベースよりも前記搬送方向の下流側に、前記検出モジュールを保持する前記ベースが更に配置されている、
　請求項１～７のいずれか１項に記載の異物除去システム。