WO2026009798A1 - 乾燥装置及び乾燥システム - Google Patents

乾燥装置及び乾燥システム

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drying
region
information processing
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年晃 中野
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Sony Semiconductor Solutions Corp
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    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B25/00—Details of general application not covered by group F26B21/00 or F26B23/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B25/00—Details of general application not covered by group F26B21/00 or F26B23/00
    • F26B25/22—Controlling the drying process in dependence on liquid content of solid materials or objects
    • 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
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3554—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for determining moisture content

Definitions

  • This disclosure relates to a drying device and a drying system.
  • one non-limiting problem that the embodiments of the present disclosure aim to solve is to properly measure moisture content and dry the appropriate area.
  • the problem that the embodiments of the present disclosure aim to solve can also be a problem that corresponds to the effects described in the embodiments.
  • a problem that corresponds to at least one of the effects described in the description of the embodiments of the present disclosure can be a problem that the present disclosure aims to solve.
  • the drying device includes an irradiation unit, an imaging unit, an information processing unit, and a control unit.
  • the irradiating unit irradiates light including a band absorbed by water.
  • the imaging unit acquires image information of the area irradiated by the irradiating unit.
  • the information processing unit acquires information about the moisture content of each region from the image information acquired by the imaging unit.
  • the control unit controls drying for each region based on the moisture content of each region.
  • the irradiation unit may emit light including the infrared band, in which case the imaging unit may be capable of receiving at least light in the infrared band.
  • the irradiation unit may emit light including the short-wave infrared band, in which case the imaging unit may be capable of receiving at least light in the short-wave infrared band.
  • the control unit may control the wind power output for each of the regions based on the moisture content of each of the regions.
  • the control unit may control the amount of heat output to each of the regions based on the moisture content of each of the regions.
  • the information processing unit may perform a filter process for each region on the image information acquired by the imaging unit relating to light that includes a band absorbed by moisture, to obtain information relating to the moisture content of each region.
  • the filter may be a filter that calculates a weighted average of an index indicating the moisture content of pixels belonging to the region.
  • the filter may be a filter that calculates a weighted average of an index indicating the moisture content of pixels belonging to the region that is equal to or greater than a predetermined threshold.
  • a drying system includes an irradiation device, an imaging device, an information processing device, and a control device.
  • the irradiation device irradiates light including a band absorbed by water.
  • the imaging device acquires image information of the area illuminated by the illumination unit.
  • the information processing device acquires information about the moisture content of each region from the image information acquired by the imaging unit.
  • the control device controls the drying of each zone based on the moisture content of each zone.
  • the irradiation device of the drying system may have any of the characteristics of the irradiation unit described above.
  • the imaging device of the drying system may have any of the features of the imaging unit described above.
  • the imaging device of the drying system may have any of the features of the imaging unit described above.
  • the information processing device of the drying system may have any of the features of the information processing unit described above.
  • the control device of the drying system may have any of the features of the control unit described above.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an outline of a drying device according to an embodiment.
  • 10 is a flowchart showing a process of a drying device according to an embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of an image including information related to the acquired moisture content according to an embodiment.
  • FIG. 10 illustrates an example of a filter for an image including information related to the acquired moisture content, according to one embodiment.
  • FIG. 10 illustrates an example of a filter for an image including information related to the acquired moisture content, according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a drying unit according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an air volume according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an air volume according to an embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of scanning an image according to an embodiment.
  • moisture content is used, but this may refer to an absolute amount or a relative amount relative to a specified index. More specifically, the term moisture content is sometimes used as a relative amount for measuring the degree of drying. In the context of this disclosure, it is possible to calculate the degree of drying of an object from this moisture content. In other words, please note that when the term moisture content is simply mentioned in the following context, it can be read as an index related to moisture content, as appropriate.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a drying device according to one embodiment.
  • the drying device 1 comprises an irradiation unit 10, an imaging unit 12, an information processing unit 14, a control unit 16, and a drying unit 18.
  • the drying device 1 is a device that acquires information related to the moisture content of an object to be dried, and dries the object based on the acquired information related to the moisture content.
  • the irradiation unit 10 irradiates the target with light for obtaining the moisture content.
  • the irradiation unit 10 irradiates light including a band for obtaining information about the moisture content, such as a band absorbed by moisture or a band with high moisture reflectance.
  • the irradiation unit 10 may be equipped with a light source such as a light-emitting diode (LED), but the light source is not limited to this.
  • the irradiation unit 10 may be equipped with a light source that irradiates light including the infrared (IR) band. More specifically, the irradiation unit 10 may be equipped with a light source that irradiates light including the short-wave infrared (SWIR) band. By using light in the SWIR band, it is possible to obtain infrared images with higher resolution than by using light with longer wavelengths. Note that the irradiation unit 10 may also irradiate light including white light in addition to light in these bands.
  • IR infrared
  • SWIR short-wave infrared
  • the imaging unit 12 is equipped with an image sensor capable of receiving light irradiated by the irradiation unit 10 to obtain the moisture content.
  • the imaging unit 12 can obtain image information in the band for obtaining the moisture content from light that includes the band for obtaining the moisture content.
  • the drying device 1 can obtain image information corresponding to the moisture content.
  • the imaging unit 12 may be equipped with an image sensor that acquires image information in the IR band. More specifically, the imaging unit 12 may be equipped with an image sensor that acquires image information in the SWIR band.
  • the band for which an image is captured by the image sensor of the imaging unit 12 may include a band corresponding to the band of light emitted by the irradiation unit 10 to obtain the moisture content.
  • the image sensor of the imaging unit 12 is configured to be able to receive light in that band.
  • the image sensor of the imaging unit 12 may be configured to be able to receive light in the SWIR band.
  • the imaging unit 12 may also be equipped with an image sensor that acquires image information in the visible light band in addition to light in the IR band or SWIR band described above. In this case, the imaging unit 12 can acquire image information based on the moisture content, as well as image information in the visible light band.
  • the information processing unit 14 acquires information relating to the moisture content from the image information acquired by the imaging unit 12. For example, the information processing unit 14 can acquire information relating to the moisture content for each partial area of the entire area imaged by the imaging unit 12.
  • the information processing unit 14 may have a dedicated circuit such as an ASIC (Application Specified Integrated Circuit), or may have a general-purpose circuit such as a CPU (Central Processing Unit) or GPU (Graphics Processing Unit), and software-based information processing may be specifically realized by hardware resources such as a CPU or GPU.
  • the control unit 16 controls the operation of the drying unit 18 based on the information regarding the moisture content acquired by the information processing unit 14.
  • the control unit 16 can control drying based on the moisture content of the target by, for example, controlling the wind power or heat output from the drying unit 18.
  • control unit 16 can control the drying so that the drying progresses more in the regions of the target that have a higher moisture content as determined for each region. In other words, the control unit 16 can control the drying for each region.
  • the drying unit 18 performs a drying treatment on the object in response to a request from the control unit 16.
  • the drying unit 18 promotes drying by, for example, blowing air onto the object, heating the object, or blowing warm air onto the object.
  • the drying unit 18 may also be configured to be able to perform a drying treatment on a region-by-region basis.
  • Figure 2 is a flowchart showing the processing of a drying device according to one embodiment.
  • the irradiation unit 10 irradiates the area where the object is present, i.e., the area where the drying device 1 will dry (S100).
  • the drying device 1 may be installed in a fixed location, or may be portable. If it is fixed, the irradiation unit 10 may irradiate a fixed, predetermined area. If it is portable, the irradiation unit 10 may irradiate, for example, a predetermined area relative to the housing of the drying device 1.
  • the imaging unit 12 captures an image of an area including the area illuminated by the illumination unit 10 (S102).
  • the imaging unit 12 is equipped with an image sensor that can receive light in the band illuminated by the illumination unit 10, and can therefore obtain image information of the light reflected and absorbed by the illumination unit 10 in an area where an object is likely to be present.
  • the imaging unit 12 can acquire image information about light irradiated by the irradiation unit 10 that includes a band that is absorbed by water (e.g., IR band, SWIR band, etc.), thereby obtaining an image in which the brightness is lower in areas with more water.
  • the imaging unit 12 can acquire image information about light irradiated by the irradiation unit 10 that includes a band that has a higher reflectivity for water, thereby obtaining an image in which the brightness is higher in areas with more water.
  • the information processing unit 14 calculates the moisture content in the target area and/or extracts areas with high moisture content by referencing the image information including information related to the moisture content acquired by the imaging unit 12 (S104).
  • Figure 3 shows an image acquired by the imaging unit 12 as a non-limiting example.
  • This figure shows an image in which the brightness decreases as the moisture content increases using SWIR light, as a non-limiting example, but similar processing can be performed on other examples as well.
  • the background area be made of a material with a brightness that makes the moisture content easy to see.
  • the image acquired by the imaging unit 12 is taken as the entire area, and the information processing unit 14 calculates the moisture content for each area, for example, separated by dotted lines.
  • pixel values can be inverted as needed, i.e., their magnitude relationships can be reversed to indicate the moisture content. For example, in the case of an image in which the brightness value decreases due to moisture, by inverting the brightness value, it is possible to calculate that the higher the inverted brightness value, the greater the moisture content.
  • the information processing unit 14 can, for example, acquire images using the irradiation unit 10 and the imaging unit 12 for a target substance having two or more different moisture contents whose moisture contents are known, and use this data to calculate the moisture content at each pixel.
  • the drying device 1 acquires in advance the relationship between the moisture content of the target substance and the image output value, and using this, the information processing unit 14 can determine the moisture content from the brightness value of the image.
  • the information processing unit 14 can acquire the moisture content for each pixel from the moisture content corresponding to the brightness value of the pixel that has been acquired in advance.
  • the dryer 1 obtains in advance the relationship between the pixel brightness value in the environment in which it is used and the degree of drying required, and can obtain a conversion function from brightness value to moisture content based on this relationship. In this way, it is possible to achieve appropriate drying according to the environment.
  • Figure 4 shows an extracted region on the far right of Figure 3.
  • the information processing unit 14 can calculate the moisture content for each region by summing or averaging the pixel values for each region calculated above, but bias may occur depending on the air output and temperature adjustment in the drying unit 18.
  • a filter can be applied to reduce the effect of this bias.
  • the information processing unit 14 can obtain the moisture content by further dividing the region and multiplying each divided area by a value and calculating the sum.
  • the filter value is, for example, as shown in the figure on the right, and the information processing unit 14 can obtain the moisture content for each region using a filter that calculates a so-called weighted average.
  • the information processing unit 14 may, for example, calculate the sum or average value of the moisture content calculated from the brightness values for each divided area, multiply this calculated value by the filter value corresponding to the area, and calculate the sum of the products obtained for each area to obtain the moisture content of the area.
  • the information processing unit 14 can calculate the moisture content of an area from the moisture content of each area, but it can also calculate the moisture content directly from the brightness value (sum, average, etc.) of each area via a filter. In this case, it is possible to use a function that converts brightness values into moisture content as a filter, and it is also possible to calculate a weighted average as shown in Figure 4.
  • the drying device 1 can also calculate the moisture content by comparing the brightness value with a threshold value, depending on the extent of drying to be performed in advance.
  • the information processing unit 14 can calculate the moisture content by comparing the brightness value with a threshold value for each pixel, area, or region, and can also calculate the moisture content by performing the above-mentioned filter processing.
  • the above processing can be achieved, for example, by a function, but as another example, it can also be achieved by an LUT (Look Up Table).
  • Figure 5 is a diagram showing another example of a filter.
  • the information processing unit 14 can, for example, extract areas where an object is present and change the coefficients for each area to calculate the moisture content of the area. For example, as shown in Figure 5, if there are areas where an object is present and areas where no object is present within the area, the information processing unit 14 can change the filter coefficients, taking into account only the areas where the object is present.
  • the information processing unit 14 can calculate the filter coefficients so that the sum in the area where the object is present is 1, while keeping the numerator of the filter, i.e., the proportional distribution ratio of the weighted average, the same.
  • the information processing unit 14 can calculate the appropriate moisture content regardless of the size of the background in relation to the object.
  • the information processing unit 14 may perform object authentication on the image acquired by the imaging unit 12, and calculate the moisture content from the brightness values of only those pixels where it is determined that an object is present.
  • Object authentication can be achieved using any of a variety of methods, such as pattern matching, correlation calculations, or trained models (including neural networks). By processing in this manner, it is possible to obtain the moisture content of only those areas where an object is present.
  • a visible light image acquired using light in the visible light band may be used in addition to or instead of an infrared band image.
  • control unit 16 determines whether or not the object needs to be dried based on the moisture content calculated by the information processing unit 14 (S106). For example, the control unit 16 compares the moisture content of each area acquired by the information processing unit 14 with a predetermined threshold value, and if the moisture content in all areas does not exceed the predetermined threshold value, the control unit 16 determines that drying is not necessary (S106: NO) and completes the process.
  • the control unit 16 calculates the degree of dryness (S108) and controls the drying unit 18 (S110).
  • the degree of dryness is an index that indicates, for example, the amount of air output by the drying unit 18, the temperature controlled by the drying unit 18, etc.
  • the control unit 16 can, for example, send a signal to the drying unit 18 to control the amount of air output by the drying unit 18 to that region, based on the moisture content of that region acquired by the information processing unit 14.
  • FIG 6 is a diagram showing a schematic example of a drying unit according to one embodiment.
  • the drying unit 18 includes, for example, a fan and a heating unit. Air heated by the heating unit is blown to each area by the fan. Whether or not air is blown to each area is determined by the opening and closing doors indicated by dotted lines. The opening and closing doors can be opened and closed in response to a request from the control unit 16.
  • the configuration may be such that the opening degree of the door can be controlled based on the moisture content.
  • this configuration it becomes possible to blow air into each area based on the moisture content. Note that this diagram is a deformed drawing, so it goes without saying that a configuration that can more accurately output the same amount of air into each area would be desirable.
  • the dryer 1 can repeatedly execute the process from S100.
  • the drying device can perform drying on each area that needs to be dried. This allows for more accurate processing in cases where localized drying is required.
  • Figure 7 is a diagram showing a schematic example of the strength of the wind output from the drying unit 18 in the state shown in Figure 6, and an example of the wind volume in the A-A cross-sectional view.
  • the horizontal axis represents the horizontal coordinate in Figure 6, and the vertical axis represents the strength (volume) of the wind output from the drying unit 18.
  • the same maximum airflow strength may be output to each area.
  • this airflow volume can be varied depending on the moisture content. In such cases, the airflow volume output at the ends of the areas may be weaker, making it impossible to dry properly.
  • Figure 8 shows an embodiment in which new air is added to correct the air volume described above.
  • the drying unit 18 may further have a structure that can output air in the area shown by the dotted line. By adopting such a structure, the drying unit 18 can blow air of a uniform intensity over the entire area in which images are acquired.
  • the information processing unit 14 may simply calculate the moisture content of each region based on the average moisture content of each area, and calculate the air volume to be output from the drying unit 18 based on this moisture content.
  • the information processing unit 14 may set an appropriate filter to calculate the moisture content. For example, in the configuration shown in Figure 8, the left and right regions in Figure 6 will have a smaller air volume output across the region than the central region. For this reason, for example, the information processing unit 14 may use a filter that applies a higher coefficient to the left area in the left region.
  • the drying unit 18 may be configured to dry any area within the entire area, rather than drying each area individually.
  • Figure 9 shows an example of scanning the entire area of an image acquired by the imaging unit 12. As shown in this figure, the information processing unit 14 may scan the entire image and extract areas with a high moisture content.
  • the information processing unit 14 can extract areas that are particularly in need of drying by scanning areas with high moisture content, rather than areas divided into predetermined sections as in Figure 3, for example by scanning the area indicated by the dotted line in the direction of the arrows, and calculating the moisture content in each area.
  • the information processing unit 14 can calculate the moisture content by applying a moving average filter (which may be weighted) to the entire image, and extract areas that correspond to pixels with large values after filtering as areas with high moisture content.
  • the control unit 16 can control the drying unit 18 to blow strong air into the area based on this area and the moisture content in that area. As a simple example, the control unit 16 can control the air direction of the drying unit 18, thereby blowing air to the appropriate area.
  • the area extracted by the information processing unit 14 is not limited to one, and multiple areas may be extracted.
  • the present disclosure is not limited to this.
  • it may be configured as a drying system comprising an irradiation device, an imaging device, an information processing device, a control device, and a dryer.
  • a drying system comprising an irradiation device, an imaging device, an information processing device, a control device, and a dryer.
  • Such a configuration may operate as a system that dries objects on a belt conveyor based on their moisture content.
  • the area designation may be calculated taking into account the speed of the belt conveyor.
  • the imaging unit 12, information processing unit 14, and control unit 16 may be mounted on the same image sensor chip.
  • a drying device comprising:
  • the irradiating unit irradiates light including an infrared band, the imaging unit is capable of receiving at least light in the infrared band;
  • the irradiation unit irradiates light including a short-wave infrared band, the imaging unit is capable of receiving light in at least a short-wave infrared band;
  • a drying device according to the present invention.
  • the control unit controls the wind power to be output for each of the regions based on the moisture content of each of the regions.
  • a drying device according to any one of (1) to (3).
  • the control unit controls the amount of heat to be output to each of the regions based on the moisture content of each of the regions.
  • a drying device according to any one of (1) to (4).
  • the information processing unit performs a filter process for each region on the image information relating to light including a band absorbed by water, which is acquired by the imaging unit, to acquire information relating to the water content of each region.
  • a drying device according to any one of (1) to (5).
  • the filter is a filter that calculates a weighted average of an index indicating the water content of pixels belonging to the region.
  • the filter is a filter that calculates a weighted average of an index indicating the water content of pixels belonging to the region.
  • the filter is a filter that calculates a weighted average of an index indicating a moisture content that is equal to or greater than a predetermined threshold value in pixels belonging to the region.
  • a drying device according to the present invention.
  • an irradiation device that irradiates light including a band absorbed by water; an imaging device that acquires image information of an area irradiated by the irradiating unit; an information processing device that acquires information about the moisture content of each region from the image information acquired by the imaging unit; a control device that controls drying for each region based on the moisture content of each region;
  • a drying system comprising:
  • the irradiation device has the characteristics of the irradiation unit described in any one of (2) to (9).
  • (9) A drying system according to (9).
  • the imaging device has the feature of the imaging unit described in any one of (2) to (9).
  • the imaging device has the feature of the imaging unit described in any one of (2) to (9).
  • a drying system according to any one of (9) to (11).
  • the information processing device has the characteristics of the information processing unit described in any one of (2) to (9).
  • the control device has the characteristics of the control unit described in any one of (2) to (9).

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Abstract

［課題］水分含有量を適切に測定して、適切な領域を中心に乾燥させる。 ［解決手段］乾燥装置は、照射部と、撮像部と、情報処理部と、制御部と、を備える。照射部は、水分で吸収される帯域を含む光を照射する。撮像部は、前記照射部が照射した領域の画像情報を取得する。情報処理部は、前記撮像部が取得した前記画像情報から、領域ごとの水分含有量に関する情報を取得する。制御部は、前記領域ごとの水分含有量に基づいて、領域ごとに乾燥する制御をする。

Description

乾燥装置及び乾燥システム
　本開示は、乾燥装置及び乾燥システムに関する。
　食品や衣類を始め、ものを乾燥する技術は、様々な分野において必要に応じて望まれている技術である。今日においては、対象となるものの乾燥度に応じて風量等を制御する装置が開発されている。乾燥度の測定には、例えば、温度や対象の存在する空間の湿度を取得するものがあるが、正確ではない。また、静止している対象全体の乾燥を行う装置はあるものの、動いている対象を局所的に乾燥させるといった要望に応えることが困難である。
特開平5-184420号公報
　そこで、本開示の実施形態が解決しようとする限定されない課題の1つは、水分含有量を適切に測定して、適切な領域を中心に乾燥させることである。本開示の実施形態により解決しようとする課題は、さらに限定されないいくつかの例として、実施形態において記載した効果に対応する課題、とすることもできる。すなわち、本開示の実施形態の説明において記載された効果のうち任意の少なくとも1つに対応する課題を本開示における解決しようとする課題とすることができる。
　一実施形態によれば、乾燥装置は、照射部と、撮像部と、情報処理部と、制御部と、を備える。
　照射部は、水分で吸収される帯域を含む光を照射する。
　撮像部は、前記照射部が照射した領域の画像情報を取得する。
　情報処理部は、前記撮像部が取得した前記画像情報から、領域ごとの水分含有量に関する情報を取得する。
　制御部は、前記領域ごとの水分含有量に基づいて、領域ごとに乾燥する制御をする。
　前記照射部は、赤外帯域を含む光を照射してもよく、この場合、前記撮像部は、少なくとも赤外帯域の光を受光可能であってもよい。
　前記照射部は、短波赤外帯域を含む光を照射してもよく、この場合、前記撮像部は、少なくとも短波赤外帯域の光を受光可能であってもよい。
　前記制御部は、前記領域ごとの水分含有量に基づいて、前記領域ごとに出力する風力を制御してもよい。
　前記制御部は、前記領域ごとの水分含有量に基づいて、前記領域ごとに出力する熱量を制御してもよい。
　前記情報処理部は、前記撮像部が取得した前記水分で吸収される帯域を含む光に係る画像情報について、領域ごとにフィルタ処理をして、前記領域ごとの水分含有量に関する情報を取得してもよい。
　前記フィルタは、領域に属する画素における水分含有量を示す指標の荷重平均を算出するフィルタであってもよい。
　前記フィルタは、領域に属する画素における所定のしきい値以上となる水分含有量を示す指標の荷重平均を算出するフィルタであってもよい。
　一実施形態によれば、乾燥システムは、照射装置と、撮像装置と、情報処理装置と、制御装置と、を備える。
　照射装置は、水分で吸収される帯域を含む光を照射する。
　撮像装置は、前記照射部が照射した領域の画像情報を取得する。
　情報処理装置は、前記撮像部が取得した前記画像情報から、領域ごとの水分含有量に関する情報を取得する。
　制御装置は、前記領域ごとの水分含有量に基づいて、領域ごとに乾燥する制御をする。
　前記乾燥システムの前記照射装置は、上記のいずれかに記載の前記照射部の特徴を有することができる。
　前記乾燥システムの前記撮像装置は、上記のいずれかに記載の前記撮像部の特徴を有することができる。
　前記乾燥システムの前記撮像装置は、上記のいずれかに記載の前記撮像部の特徴を有することができる。
　前記乾燥システムの前記情報処理装置は、上記のいずれかに記載の前記情報処理部の特徴を有することができる。
　前記乾燥システムの前記制御装置は、上記のいずれかに記載の前記制御部の特徴を有することができる。
一実施形態に係る乾燥装置の概略を示すブロック図。 一実施形態に係る乾燥装置の処理を示すフローチャート。 一実施形態に係る取得された水分含有量に係る情報を含む画像の一例を示す図。 一実施形態に係る取得された水分含有量に係る情報を含む画像に対するフィルタの一例を示す図。 一実施形態に係る取得された水分含有量に係る情報を含む画像に対するフィルタの一例を示す図。 一実施形態に係る乾燥部を模式的に示す図。 一実施形態に係る風量を模式的に示す図。 一実施形態に係る風量を模式的に示す図。 一実施形態に係る画像の走査の一例を示す図。
　以下、図面を参照して本開示における実施形態の説明をする。図面は、説明のために用いるものであり、実際の装置における各部の構成の形状、サイズ、又は、他の構成とのサイズの比等が図に示されている通りである必要はない。また、図面は、簡略化して書かれているため、図に書かれている以外にも実装上必要な構成は、適切に備えるものとする。
　なお、本開示において、「水分含有量」という文言を用いるが、これは、絶対的な量であってもよいし、所定の指標に対する相対的な量であってもよい。より具体的には、乾燥させる度合いを測るための相対的な量として、水分含有量という文言を用いることがある。本開示の文脈においては、この水分含有量から、対象を乾燥させる度合いを算出することが可能である。すなわち、以下の文脈において単に水分含有量と記載した場合、適宜、水分含有量に関する指標、と読み替えることができることに留意されたい。
　図1は、一実施形態に係る乾燥装置の概略を示すブロック図である。乾燥装置 1 は、照射部 10 と、撮像部 12 と、情報処理部 14 と、制御部 16 と、乾燥部 18 と、を備える。乾燥装置 1 は、乾燥する対象の水分含有量に係る情報を取得して、取得した水分含有量に係る情報に基づいて、対象を乾燥させる装置である。
　照射部 10 は、水分含有量を取得するための光を対象に照射する。照射部 10 は、例えば、水分に吸収される帯域、又は、水分による反射率が高い帯域といった水分の含有量に関する情報を取得するための帯域を含む光を照射する。照射部 10 は、例えば、発光ダイオード(LED)等の光源を備えることができるが、光源は、これに限定されるものではない。
　具体的な一例として、照射部 10 は、赤外(IR)帯域を含む光を照射する光源を備えていてもよい。より具体的には、照射部 10 は、短波赤外(SWIR)帯域を含む光を照射する光源を備えることができる。SWIR帯域の光を用いることで、長波長の光を用いるよりも高解像度な赤外画像を取得することができる。なお、照射部 10 は、これらの帯域の光に加えて、白色光を含む光を併せて照射してもよい。
　撮像部 12 は、照射部 10 が照射した水分含有量を取得するための光を受光可能なイメージセンサを備える。すなわち、撮像部 12 は、水分含有量を取得するための帯域を含む光から、この水分含有量を取得するための帯域における画像情報を取得することができる。照射部 10 が照射した領域を撮像部 12 が撮像することにより、乾燥装置 1 は、水分含有量に応じた画像情報を取得することができる。
　具体的な一例として、撮像部 12 は、IR帯域の画像情報を取得するイメージセンサを備えていてもよい。より具体的には、撮像部 12 は、SWIR帯域の画像情報を取得するイメージセンサを備えることができる。
　撮像部 12 のイメージセンサにおいて画像を取得する対象となる帯域は、照射部 10 が照射する水分含有量を取得するための光の帯域に対応した帯域が含まれればよい。例えば、照射部 10 がIRのある帯域の光を照射する場合には、撮像部 12 のイメージセンサは、当該帯域の光を受光可能な構成として有する。より具体的な例としては照射部 10 がSWIR帯域の光を照射する場合には、撮像部 12 のイメージセンサは、SWIR帯域の光を受光可能な構成であればよい。
　また、撮像部 12 は、例えば、上記のIR帯域やSWIR帯域の光とともに、可視光帯域の画像情報を取得するイメージセンサを備えていてもよい。この場合、撮像部 12 は、水分含有量に基づいた画像情報を取得するとともに、可視光帯域における画像情報をも取得することができる。
　情報処理部 14 は、撮像部 12 が取得した画像情報から、水分含有量に関する情報を取得する。情報処理部 14 は、例えば、撮像部 12 が撮像した全領域に対して、部分領域ごとに水分含有量に関する情報を取得することができる。情報処理部 14 は、例えば、ASIC(Application Specified Integrated Circuit)のといった専用の回路を有していてもよいし、CPU(Central Processing Unit)又はGPU(Graphics Processing Unit)といった汎用回路を備え、ソフトウェアによる情報処理がハードウェア資源であるCPU又はGPU等により具体的に実現される形態であってもよい。
　制御部 16 は、情報処理部 14 が取得する水分含有量に関する情報に基づいて、乾燥部 18 の駆動を制御する。制御部 16 は、例えば、乾燥部 18 から出力される風力又は熱量を制御することで、対象の水分含有量に基づいた乾燥の制御をすることができる。
　制御部 16 は、例えば、情報処理部 14 が領域ごとに対象の水分含有量に関する情報を取得する場合には、対象の領域ごとに判定される水分含有量が高い領域においてより乾燥が進むように制御をすることができる。すなわち、制御部 16 は、領域ごとに乾燥に係る制御をすることが可能である。
　乾燥部 18 は、制御部 16 からの要求により、対象に乾燥をするための処置を施す。乾燥部 18 は、例えば、対象に送風すること、対象を熱すること、又は、対象に暖かい風を送風すること等によって、乾燥を促す。乾燥部 18 はまた、領域ごとに乾燥を促す処置をすることができる構成であってもよい。
　次に、フローチャートを用いてそれぞれの構成の動作をより詳細に説明する。図2は、一実施形態に係る乾燥装置の処理を示すフローチャートである。
　照射部 10 は、対象が存在する領域、すなわち、乾燥装置 1 が乾燥をする領域を照射する(S100)。乾燥装置 1 は、固定された場所に設置されている形態であってもよく、又は、持ち運び可能な形態であってもよい。固定されている場合、照射部 10 は、固定された所定の領域を照射してもよい。持ち運び可能である場合、照射部 10 は、例えば、乾燥装置 1 の筐体に対する相対的な所定の領域を照射してもよい。
　撮像部 12 は、照射部 10 が照射した領域を含む領域を撮像する(S102)。撮像部 12 は、照射部 10 が照射する帯域の光を受光可能なイメージセンサを備えることから、対象が存在するであろう領域において照射部 10 が照射した光について反射、吸収された画像情報を取得することができる。
　例えば、撮像部 12 は、照射部 10 が照射した、水分により吸収される帯域(例えば、IR帯域、SWIR帯域等)を含む光について画像情報を取得することで、水分が多い箇所ほど輝度が低くなる画像を取得することができる。例えば、撮像部 12 は、照射部 10 が照射した、水分に対してより高い反射率を有する帯域を含む光について画像情報を取得することで、水分が多い箇所ほど輝度が高くなる画像を取得することができる。
　情報処理部 14 は、撮像部 12 が取得した水分含有量に関する情報を含む画像情報を参照することで、対象領域における水分含有量を算出し、及び／又は、水分含有量が多い領域の抽出を実行する(S104)。
　図3は、撮像部 12 により取得された限定されない一例としての画像を示す図である。この図は、限定されない例として、SWIR帯域の光により水分含有量が多いほど輝度が低くなる画像で示されているが、これ以外の例についても同様の処理が可能である。なお、背景となる領域は、水分含有量がわかりやすくなるような輝度となる材料で形成されていることが望ましい。撮像部 12 が取得した画像を全領域として、情報処理部 14 は、例えば、点線で区切る領域ごとに水分含有量を算出する。
　なお、画素値は、必要に応じて反転、すなわち、大小関係を逆にして、水分含有量とすることができる。例えば、水分により輝度値が低くなる画像の場合、輝度値を反転することで、反転した輝度値が高いほど、水分含有量が大きいと算出することができる。
　情報処理部 14 は、例えば、対象となる物質において水分含有量が既知である2つ以上の異なる水分含有量を有する物質について、照射部 10 及び撮像部 12 による画像を取得しておき、このデータを用いて、それぞれの画素における水分含有量を算出することができる。すなわち、乾燥装置 1 は、あらかじめ対象物の水分含有量と、画像出力値との関係を取得しておき、これを用いて情報処理部 14 は、画像の輝度値から水分含有量を求めることができる。情報処理部 14 は、あらかじめ取得されている画素の輝度値に応じた水分含有量から、画素ごとの水分含有量を取得することができる。
　さらに、乾燥装置 1 を利用する環境に基づいた水分含有量の算出をすることもできる。乾燥装置 1 は、あらかじめ利用する環境における画素の輝度値と、乾燥をどの程度する必要があるかの関係性を取得しておき、この関係性に基づいて、輝度値から水分含有量への変換関数を取得することができる。このようにすることで、環境に応じた適切な乾燥を実現することができる。
　図4は、図3の一番右の領域を抽出したものである。情報処理部 14 は、上記で算出された値の領域ごとの画素値の和や平均値により、領域ごとの水分含有量を算出することができるが、乾燥部 18 における風の出力具合、温度の調整具合により偏りが発生する可能性がある。この偏りの影響を小さくするべく、フィルタを掛けることも可能である。
　情報処理部 14 は、図4に示すように、領域をさらに分割し、分割した箇所のそれぞれに値を掛けて和を算出することで水分含有量を取得することができる。フィルタの値は、例えば、右図に示すものであり、所謂荷重平均を算出するフィルタを用いて、情報処理部 14 は、領域ごとの水分含有量を取得することができる。
　情報処理部 14 は、例えば、分割したエリアごとに、輝度値から算出された水分含有量の和又は平均値等を算出し、この算出した値にエリアに対応するフィルタ値を掛け合わせて、それぞれのエリアに対して求められた積の和を算出することで、領域の水分含有量を取得してもよい。
　なお、情報処理部 14 は、エリアごとの水分含有量から領域の含有量を算出することも可能であるが、この他、エリアごとの輝度値(和、平均値等)から、フィルタを介して直接的に水分含有量を算出することもできる。この場合、フィルタとして輝度値から水分含有量へと変換する関数を用いることも可能であり、図4に示すような荷重平均までを算出することも可能である。
　乾燥装置 1 は、あらかじめどこまで乾燥するかにより、輝度値としきい値とを比較して水分含有量を算出することもできる。この場合、情報処理部 14 は、画素、エリア又は領域ごとに輝度値としきい値とを比較して水分含有量を算出することもできるし、さらに、上記のフィルタ処理をして水分含有量を算出することもできる。
　上記の処理は、例えば、関数により実現することができるが、別の例としてLUT(Look Up Table)等により実現することも可能である。
　図5は、フィルタの別の例を示す図である。情報処理部 14 は、例えば、対象があるエリアを抽出し、エリアごとに係数を変更することで、領域としての水分含有量を算出することもできる。例えば、この図5に示すように、領域内に対象が存在するエリアと、対象が存在しないエリアと、がある場合に、情報処理部 14 は、対象が存在するエリアのみを考慮し、フィルタの係数を変更することができる。
　情報処理部 14 は、例えば、フィルタの分子、すなわち、荷重平均の按分割合を同じにした状態で、対象が存在するエリアにおける和が1となるようにフィルタの係数を算出することができる。このように領域の水分含有量を算出することで、まばらに対象が存在する場合においても、情報処理部 14 は、対象に対する背景の広さによらず、適切な水分含有量を算出することができる。
　さらには、情報処理部 14 は、撮像部 12 が取得した画像において物体認証を行い、対象が存在すると判定された画素のみの輝度値から水分含有量を算出してもよい。物体認証は、種々の手法、例えば、パターンマッチング、相関演算、又は、学習済みモデル(ニューラルネットワーク含む)等の任意の手法により実現することができる。このように処理することで、より対象が存在する領域のみの水分含有量を取得することができる。なお、物体認証には、赤外帯域の画像と併せて、又は、赤外帯域の画像に代えて、可視光帯域の光により取得された可視光画像を用いてもよい。
　図2に戻り、制御部 16 は、情報処理部 14 が算出した水分含有量に基づいて、対象を乾燥する必要があるか否かを判定する(S106)。制御部 16 は、例えば、所定のしきい値と、情報処理部 14 が取得した領域ごとの水分含有量と、を比較して、全ての領域において水分含有量が所定のしきい値を超えない場合には、乾燥が必要ないと判定して(S106: NO)処理を完了することができる。
　一方で、いずれかの領域において乾燥が必要であると判定した場合(S106: YES)、制御部 16 は、乾燥度合いを算出(S108)して、乾燥部 18 の制御を行う(S110)。乾燥度合いは、例えば、乾燥部 18 が出力する風量、乾燥部 18 が制御する温度等を示す指標である。制御部 16 は、情報処理部 14 が取得したある領域の水分含有量から、例えば、乾燥部 18 が当該領域に対して出力する風量を制御する信号を乾燥部 18 へと送信することができる。
　図6は、一実施形態に係る乾燥部の一例を模式的に示す図である。乾燥部 18 は、例えば、ファンと加熱部とを備える。加熱部により加熱された空気をファンにより、各領域に送風する。各領域は、点線で示される開閉扉により、送風されるか否かが決定される。開閉扉は、制御部 16 からの要求により開閉することができる。
　領域ごとの水分含有量に基づいて、開閉扉が開閉することにより、所望の領域にのみ風、又は、温風を送風することができる。また、環境によっては、温風ではなく、冷風であってもよい。
　また、水分含有量により開閉扉の開き具合を制御できる構成であってもよい。このように構成することで、領域ごとに、水分含有量に基づいた送風をすることが可能となる。なお、本図は、デフォルメして描かれているため、より正確に領域ごとに同量の風を出力できる形態が望ましいことは言うまでも無い。
　図2に戻り、風量(乾燥度合い)の制御が完了した後、乾燥装置 1 は、 S100 からの処理を繰り返し実行することができる。
　以上のように、本実施形態によれば、特に水分により吸収される短波長であるSWIR帯域の光を用いることで、水分含有量を含む高解像度な画像を取得することが可能となり、このイメージセンサを備えることで、乾燥装置において、乾燥をしたい領域ごとに乾燥を実行することが可能となる。局所的な乾燥が必要となる場合等において、より精度の高い処理を実現することができる。
　(第1変形例)
　図7は、図6の状態における乾燥部 18 からの風の出力の強度の一例を模式的に示し、A-A断面図における風の風量の一例を示す図である。横軸は、図6における横方向の座標、縦軸は、乾燥部 18 から出力される風の強さ(風量)を示す。
　この図に示すように、それぞれの領域には最大で同じ強さの風が出力されてもよい。もちろん、水分含有量により、この風量を変化させることができる。このような場合、領域の端部において、出力される風量が弱くなり、適切な乾燥をすることができない可能性がある。
　図8は、上記の風量を補正する風を新たに加える態様を示す。乾燥部 18 にさらに、点線で示されるような領域において風を出力できる構造を有していてもよい。このような構造をとることで、乾燥部 18 は、画像を取得する全体の領域により平滑化された強度の風を送風することが可能となる。
　もちろん、この場合においても領域ごとの水分含有量に基づいた送風をすることも可能である。さらにこの場合、情報処理部 14 は、単純に、エリアごとの水分含有量の平均値等に基づいて、領域ごとの水分含有量を算出してもよく、乾燥部 18 から出力する風量をこの水分含有量に基づいて算出することもできる。
　上記に限定されず、情報処理部 14 は、適切なフィルタを設定して水分含有量を算出してもよい。例えば、図8のような構成とする場合、図6における左右の領域は、中央の領域よりも領域にわたって出力される風量が少なくなる。このため、例えば、情報処理部 14 は、左領域における左側のエリアに掛ける係数が高くなるようなフィルタを用いることも可能である。
　(第2変形例)
　乾燥部 18 は、領域ごとに乾燥をさせるのではなく、領域全体において任意の領域を乾燥させる形態であってもよい。図9は、撮像部 12 が取得した画像の全領域における走査の一例を示す図である。この図に示すように、情報処理部 14 は、画像全体を走査して、水分含有量が大きい領域を抽出してもよい。
　このような場合、情報処理部 14 は、図3のように所定の分割がされた領域ではなく、水分含有量が多い領域を、例えば、点線で示す領域を矢印にしたがうように走査させて、それぞれの領域において水分含有量を算出して乾燥が特に必要である領域を抽出することができる。例えば、情報処理部 14 は、画像全体に移動平均フィルタ(重み付けがあってもよい)を掛けるようにして水分含有量を算出し、フィルタ後の値が大きくなる画素に対応する領域を水分含有量の多い領域として抽出することができる。
　制御部 16 がこの領域と、当該領域における水分含有量に基づいて、当該領域において強い風を送風する、といった乾燥部 18 の制御をすることができる。単純な例として制御部 16 は、乾燥部 18 の風向きを制御することで、適切な領域に送風を実現することが可能となる。
　なお、情報処理部 14 が抽出する領域は、1つであるとは限らず、複数の領域を抽出してもよい。また、乾燥部 18 についても同様であり、複数の領域を同時に又は逐次的に乾燥可能な態様であってもよい。情報処理部 14 が抽出した領域が重なる場合には、制御部 16 は、当該領域については、この重複具合によってより高い乾燥性能を有するように乾燥部 18 を制御することも可能である。
　以上のように、本実施形態によれば、固定された領域ではなく、より柔軟な領域に対しての乾燥処理を実行することが可能となる。
　上記においては装置として示したが、本開示の形態はこれに限定されるものではない。例えば、照射装置と、撮像装置と、情報処理装置と、制御装置と、乾燥機と、を備える乾燥システムとして構成されることも可能である。このような構成は、例えば、ベルトコンベア上の対象の水分含有量から、乾燥をさせるシステムとして動作することができる。この場合、領域の指定は、ベルトコンベアの速度を考慮して計算することも可能である。
　別の例として、撮像部 12 、情報処理部 14 及び制御部 16 は、同じイメージセンサのチップ内に搭載されている形態とすることもできる。
　前述した実施形態は、以下のような形態としてもよい。
　(1)
　水分で吸収される帯域を含む光を照射する、照射部と、
　前記照射部が照射した領域の画像情報を取得する、撮像部と、
　前記撮像部が取得した前記画像情報から、領域ごとの水分含有量に関する情報を取得する、情報処理部と、
　前記領域ごとの水分含有量に基づいて、領域ごとに乾燥する制御をする、制御部と、
　を備える、乾燥装置。
　(2)
　前記照射部は、赤外帯域を含む光を照射し、
　前記撮像部は、少なくとも赤外帯域の光を受光可能である、
　(1)に記載の乾燥装置。
　(3)
　前記照射部は、短波赤外帯域を含む光を照射し、
　前記撮像部は、少なくとも短波赤外帯域の光を受光可能である、
　(2)に記載の乾燥装置。
　(4)
　前記制御部は、前記領域ごとの水分含有量に基づいて、前記領域ごとに出力する風力を制御する、
　(1)から(3)のいずれかに記載の乾燥装置。
　(5)
　前記制御部は、前記領域ごとの水分含有量に基づいて、前記領域ごとに出力する熱量を制御する、
　(1)から(4)のいずれかに記載の乾燥装置。
　(6)
　前記情報処理部は、前記撮像部が取得した前記水分で吸収される帯域を含む光に係る画像情報について、領域ごとにフィルタ処理をして、前記領域ごとの水分含有量に関する情報を取得する、
　(1)から(5)のいずれかに記載の乾燥装置。
　(7)
　前記フィルタは、領域に属する画素における水分含有量を示す指標の荷重平均を算出するフィルタである、
　(6)に記載の乾燥装置。
　(8)
　前記フィルタは、領域に属する画素における所定のしきい値以上となる水分含有量を示す指標の荷重平均を算出するフィルタである、
　(6)に記載の乾燥装置。
　(9)
　水分で吸収される帯域を含む光を照射する、照射装置と、
　前記照射部が照射した領域の画像情報を取得する、撮像装置と、
　前記撮像部が取得した前記画像情報から、領域ごとの水分含有量に関する情報を取得する、情報処理装置と、
　前記領域ごとの水分含有量に基づいて、領域ごとに乾燥する制御をする、制御装置と、
　を備える、乾燥システム。
　(10)
　前記照射装置は、(2)から(9)にいずれかに記載の前記照射部の特徴を有する、
　(9)に記載の乾燥システム。
　(11)
　前記撮像装置は、(2)から(9)にいずれかに記載の前記撮像部の特徴を有する、
　(9)又は(10)に記載の乾燥システム。
　(12)
　前記撮像装置は、(2)から(9)にいずれかに記載の前記撮像部の特徴を有する、
　(9)から(11)のいずれかに記載の乾燥システム。
　(13)
　前記情報処理装置は、(2)から(9)にいずれかに記載の前記情報処理部の特徴を有する、
　(9)から(12)のいずれかに記載の乾燥システム。
　(14)
　前記制御装置は、(2)から(9)にいずれかに記載の前記制御部の特徴を有する、
　(9)から(13)のいずれかに記載の乾燥システム。
　本開示の態様は、前述した実施形態に限定されるものではなく、想到しうる種々の変形も含むものであり、本開示の効果も前述の内容に限定されるものではない。各実施形態における構成要素は、適切に組み合わされて適用されてもよい。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本開示の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。
　1: 乾燥装置、
　 10: 照射部、
　 12: 撮像部、
　 14: 情報処理部、
　 16: 制御部、
　 18: 乾燥部

Claims (9)

  1. 　水分で吸収される帯域を含む光を照射する、照射部と、
    　前記照射部が照射した領域の画像情報を取得する、撮像部と、
    　前記撮像部が取得した前記画像情報から、領域ごとの水分含有量に関する情報を取得する、情報処理部と、
    　前記領域ごとの水分含有量に基づいて、領域ごとに乾燥する制御をする、制御部と、
    　を備える、乾燥装置。
  2. 　前記照射部は、赤外帯域を含む光を照射し、
    　前記撮像部は、少なくとも赤外帯域の光を受光可能である、
    　請求項1に記載の乾燥装置。
  3. 　前記照射部は、短波赤外帯域を含む光を照射し、
    　前記撮像部は、少なくとも短波赤外帯域の光を受光可能である、
    　請求項2に記載の乾燥装置。
  4. 　前記制御部は、前記領域ごとの水分含有量に基づいて、前記領域ごとに出力する風力を制御する、
    　請求項1に記載の乾燥装置。
  5. 　前記制御部は、前記領域ごとの水分含有量に基づいて、前記領域ごとに出力する熱量を制御する、
    　請求項1に記載の乾燥装置。
  6. 　前記情報処理部は、前記撮像部が取得した前記水分で吸収される帯域を含む光に係る画像情報について、領域ごとにフィルタ処理をして、前記領域ごとの水分含有量に関する情報を取得する、
    　請求項1に記載の乾燥装置。
  7. 　前記フィルタは、領域に属する画素における水分含有量を示す指標の荷重平均を算出するフィルタである、
    　請求項6に記載の乾燥装置。
  8. 　前記フィルタは、領域に属する画素における所定のしきい値以上となる水分含有量を示す指標の荷重平均を算出するフィルタである、
    　請求項6に記載の乾燥装置。
  9. 　水分で吸収される帯域を含む光を照射する、照射装置と、
    　前記照射部が照射した領域の画像情報を取得する、撮像装置と、
    　前記撮像部が取得した前記画像情報から、領域ごとの水分含有量に関する情報を取得する、情報処理装置と、
    　前記領域ごとの水分含有量に基づいて、領域ごとに乾燥する制御をする、制御装置と、
    　を備える、乾燥システム。
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