(57)【要約】【課題】塊成化物の飛散ロスを抑制するように還元炉を制御する方法及び装置を提供する。【解決手段】制御装置１０は、回転炉床炉３００から排出された塊成化物を順次撮像して撮影画像を生成する撮像装置１００と、撮像装置１００で生成された撮影画像に基づいて回転炉床炉３００を制御する演算処理装置２００と、を備える。演算処理装置２００は、撮像装置１００により生成された撮影画像に画像処理を施して塊成化物の粒度を算出する画像処理部２０３と、算出された粒度から次工程での塊成化物の飛散ロスを計算する飛散ロス演算部２０９と、回転炉床炉３００から排出された塊成化物のうち粒度が所定値以下の塊成化物が占める割合と、回転炉床炉３００の平均炉温との相関から、飛散ロスが一定以下となる温度を求め、回転炉床炉３００を当該温度に設定する温度制御部２１０と、を有する。【選択図】図１
2020125513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元炉から排出された塊成化物を順次撮像して撮影画像を生成する撮像ステップと、
前記撮像ステップで生成された前記撮影画像に画像処理を施して前記塊成化物の粒度を算出する粒度算出ステップと、
前記粒度算出ステップで算出された前記粒度から、次工程での前記塊成化物の飛散ロスを計算する飛散ロス演算ステップと、
前記還元炉から排出された前記塊成化物のうち前記粒度が所定値以下の塊成化物が占める割合と、前記還元炉の平均炉温との相関から、前記飛散ロスが一定以下となる温度を求め、前記還元炉を当該温度に設定する制御ステップと、
を備える、前記還元炉の制御方法。
【請求項２】
前記粒度算出ステップは、前記粒度として、前記塊成化物の面積、周囲長、等価径、長軸の長さ、及び短軸の長さのうち少なくとも一つを算出する、請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
前記粒度が所定値以下の塊成化物が占める割合は、前記粒度が前記塊成化物の平均粒径の１／５以下となる割合である、請求項１又は２に記載の制御方法。
【請求項４】
前記制御方法は、
前記撮影画像にフィルタ処理を施してフィルタ処理画像を生成するフィルタ処理画像生成ステップと、
前記フィルタ処理画像を２値化して２値化画像を生成する２値化画像生成ステップと、
前記２値化画像から前記塊成化物を検出する検出ステップと、
を備え、
前記粒度算出ステップは、
前記検出ステップで検出された前記塊成化物の前記粒度を算出する、請求項１〜３の何れか１項に記載の制御方法。
【請求項５】
還元炉から排出された塊成化物を順次撮像して撮影画像を生成する撮像装置と、
前記撮像装置で生成された前記撮影画像に基づいて前記還元炉を制御する演算処理装置と、を備え、
前記演算処理装置は、
前記撮像装置により生成された前記撮影画像に画像処理を施して前記塊成化物の粒度を算出する粒度算出部と、
前記粒度算出部により算出された前記粒度から、次工程での前記塊成化物の飛散ロスを計算する飛散ロス演算部と、
前記還元炉から排出された前記塊成化物のうち前記粒度が所定値以下の塊成化物が占める割合と、前記還元炉の平均炉温との相関から、前記飛散ロスが一定以下となる温度を求め、前記還元炉を当該温度に設定する温度制御部と、
を有する、前記還元炉の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、還元炉の制御方法及び制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
還元鉄を製造するプロセスの一つとして、粉状の鉄鉱石と、粉状の石炭やコークス等の炭材と、を混合してペレットやブリケットのような塊成化物とした上で、かかる塊成化物を回転炉床炉等の還元炉に装入して高温に加熱することで、鉄鉱石中の酸化鉄を還元して固体状金属鉄を得る方法がある。回転炉床炉等の還元炉の加熱には、一般的にバーナーが用いられ、還元鉄の原料である塊成化物は、バーナー及び還元炉の炉壁からの輻射熱によって、外部から伝熱的に加熱される。その後、塊成化物は炉外に排出されて、溶解工程へと送られる。
【０００３】
塊成化物が破砕され、粒径が数ｍｍ以下になると、集塵機で吸い取られ、歩留りの悪化を招くことから、塊成化物の粒度分布を精度よく測定する技術が求められている。特許文献１には、還元炉から排出された塊成化物の撮影画像から塊成化物の粒度及び温度を同時に求めることが可能な技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−７２４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
還元炉から次工程の溶解工程に搬送された塊成化物のうち、飛散して集塵機に集塵されるなどして、溶解炉内に留まらず出鋼量に寄与しない割合のことを飛散ロスという。飛散ロスが大きくなると、歩留りが悪化し、還元炉の操業が不安定になってしまうことから、操業安定化をもたらす技術が求められている。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、塊成化物の飛散ロスを抑制するように還元炉を制御する方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の還元炉の制御方法は、還元炉から排出された塊成化物を順次撮像して撮影画像を生成する撮像ステップと、前記撮像ステップで生成された前記撮影画像に画像処理を施して前記塊成化物の粒度を算出する粒度算出ステップと、前記粒度算出ステップで算出された前記粒度から、次工程での前記塊成化物の飛散ロスを計算する飛散ロス演算ステップと、前記還元炉から排出された前記塊成化物のうち前記粒度が所定値以下の塊成化物が占める割合と、前記還元炉の平均炉温との相関から、前記飛散ロスが一定以下となる温度を求め、前記還元炉を当該温度に設定する制御ステップと、を備える。
【０００８】
本発明の還元炉の制御装置は、還元炉から排出された塊成化物を順次撮像して撮影画像を生成する撮像装置と、前記撮像装置で生成された前記撮影画像に基づいて前記還元炉を制御する演算処理装置と、を備える。前記演算処理装置は、前記撮像装置により生成された前記撮影画像に画像処理を施して前記塊成化物の粒度を算出する粒度算出部と、前記粒度算出部により算出された前記粒度から、次工程での前記塊成化物の飛散ロスを計算する飛散ロス演算部と、前記還元炉から排出された前記塊成化物のうち前記粒度が所定値以下の塊成化物が占める割合と、前記還元炉の平均炉温との相関から、前記飛散ロスが一定以下となる温度を求め、前記還元炉を当該温度に設定する温度制御部と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、還元炉から排出された塊成化物の飛散ロスを減少させるように、粒度が所定値以下の塊成化物が占める割合に応じて還元炉の温度を設定することで、還元炉の操業安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る制御装置の全体構成を模式的に示す図である。
【図２】本実施形態の撮像装置の設置状態を説明するための模式図である。
【図３】撮像装置で生成された撮影画像の一例を示す図である。
【図４】本実施形態の演算処理装置が備える画像処理部の機能ブロック図である。
【図５】本実施形態の制御装置によって実行される回転炉床炉の制御方法を示すフローチャートである。
【図６】所定粒径以下の粉割合と飛散ロスの基準からの変動量との相関を示すグラフである。
【図７】回転炉床炉の平均炉温と所定粒径以下の粉割合との相関を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明において、同一又は同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
＜制御装置の全体構成＞
まず、本発明の実施形態に係る制御装置１０の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る制御装置１０の全体構成を模式的に示す図である。  
【００１３】
制御装置１０は、還元炉から排出された塊成化物の粒度から飛散ロスを求め、求めた飛散ロスに基づいて還元炉の温度を制御する装置である。制御装置１０は、図１に示すように、撮像装置１００と演算処理装置２００とを主に備える。
【００１４】
ここで、還元炉は、粉状の鉄鉱石（酸化鉄）と、粉状の石炭やコークス等の炭材（すなわち、還元剤）とを混合して形成されるペレットやブリケットのような塊成化物が装入され、かかる塊成化物を高温に加熱することで鉄鉱石中の酸化鉄を還元して、固体状金属鉄（すなわち、還元鉄）を製造する設備である。本実施形態では、還元炉の一例として回転炉床炉（Rotary Hearth Furnace：ＲＨＦ）を取り上げる。
【００１５】
撮像装置１００は、回転炉床炉３００の炉外排出口３０１の近傍に設置されており、炉外排出口３０１内を落下する塊成化物を撮像して撮影画像を生成する装置である。
【００１６】
撮像装置１００は、レンズ等の各種光学素子と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子と、を有する。ここで、撮像装置１００は、静止画像を生成可能なものであってもよく、動画像を生成可能なものであってもよい。また、撮像装置１００は、モノクロ画像を撮像可能なものであってもよいし、カラー画像を撮像可能なものであってもよい。なお、カラー画像を撮像可能な撮像装置を利用する場合には、１チャンネルの画像を生成すればよい。すなわち、撮影画像の生成手段としては、ＲＧＢ成分のうちＲ、Ｇ、Ｂのいずれかの成分だけを利用しても良いし、ＲＧＢ色空間からＹＣｂＣｒ色空間への変換を行い、Ｙ成分のみを利用しても良い。
【００１７】
撮像装置１００は、演算処理装置２００により制御されており、所定のフレームレート毎に、演算処理装置２００から撮像のためのトリガ信号が出力されることで、撮像が行なわれる。撮像装置１００は、演算処理装置２００から出力されたトリガ信号に応じて、回転炉床炉３００の炉外排出口３０１内を落下する塊成化物の熱放射を撮像して撮影画像を生成し、生成した撮影画像を演算処理装置２００に出力する。
【００１８】
図２は、撮像装置１００の設置状態を説明するための模式図であり、図３は、撮像装置１００により生成された撮影画像の一例である。撮像装置１００は、図２に示すように、炉外排出口３０１の状態を観察するための観察窓３０２の近傍に設置されている。炉外排出口３０１の内部では、回転炉床炉３００から排出された塊成化物１が随時落下している。撮像装置１００は、例えば観察窓３０２から約２ｍ離隔した位置に設置され、観察窓３０２を介して、炉外排出口３０１の内部を落下している塊成化物１の熱放射を順次撮像し、図３に示すような撮影画像（熱放射画像）を生成する。ここで、炉外排出口３０１内の塊成化物１の温度は、約８００℃〜１０００℃である。
【００１９】
撮像装置１００により生成された熱放射画像は、図３に示すように、観察窓３０２に対応する視野（図３では、直径約１６０ｍｍの略円形の視野）の内部に、炉外排出口３０１の内部を落下する塊成化物１が写り込んだものとなる。かかる熱放射画像では、温度の高い塊成化物１ほど、熱放射画像中に白く写り込み、温度の低い塊成化物１ほど、熱放射画像中に黒く写り込む。
【００２０】
演算処理装置２００は、図１に示すように、撮像制御部２０１と、画像処理部２０３と、表示制御部２０５と、記憶部２０７と、飛散ロス演算部２０９と、温度制御部２１０と、を備える。演算処理装置２００は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えており、ＣＰＵは、記憶部２０７に記憶された各種プログラムに従って、撮像制御部２０１、画像処理部２０３、表示制御部２０５、飛散ロス演算部２０９、及び温度制御部２１０における各機能を制御する。
【００２１】
撮像制御部２０１は、撮像装置１００による撮像処理を制御する。より具体的には、撮像制御部２０１は、回転炉床炉３００の炉外排出口３０１内部の撮像をする際に、撮像装置１００に対して、所定のフレームレート毎に、撮像を実行させるためのトリガ信号を送信する。
【００２２】
画像処理部２０３は、撮像装置１００から塊成化物１の撮影画像を取得し、取得された撮影画像に対して画像処理を施して塊成化物１を検出し、検出した塊成化物１の粒度（粒度分布）を算出する。画像処理部２０３の詳細な機能については後述する（図４参照）。
【００２３】
表示制御部２０５は、撮像装置１００で生成された撮影画像、画像処理部２０３での処理結果、飛散ロス演算部２０９での計算結果、及び温度制御部２１０による温度制御に関する情報を、表示部２０６に表示させる。
【００２４】
表示部２０６は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ、又は有機エレクトロ・ルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイ等のディスプレイを備え、表示制御部２０５からの制御に従って、撮像装置１００で生成された撮影画像、及び演算処理装置２００での処理結果を表示する。
【００２５】
記憶部２０７は、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備える。ＲＯＭは、ＣＰＵによって実行される制御処理プログラム（図５参照）等の各種プログラムやこれらのプログラムの実行時に必要なデータを格納する。ＲＯＭに格納された各種プログラムやデータはＲＡＭにロードされて実行される。
【００２６】
なお、記憶部２０７は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の磁気メモリ、又は光ディスク等の光メモリを備えるようにしてもよい。あるいは、演算処理装置２００に着脱可能で、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に各種プログラムやデータを格納するようにしてもよい。または、演算処理装置２００で実行される各種プログラムを、通信ネットワークを介して受信するようにしてもよい。
【００２７】
飛散ロス演算部２０９は、画像処理部２０３で算出された塊成化物１の粒度（粒度分布）から、次工程（溶解工程）での塊成化物１の飛散ロスを計算する。飛散ロスの計算については後述する（図５及び図６参照）。
【００２８】
温度制御部２１０は、歩留りに悪影響を及ぼす飛散ロスが一定以下となるように、所定粒径以下の粉割合（％）と回転炉床炉３００の平均炉温（℃）との相関（図７）から、飛散ロスと相関のある所定粒径以下の粉割合（％）に対応する温度を求め、回転炉床炉３００内を当該温度に設定する。所定粒径以下の粉割合（％）とは、画像処理部２０３で検出された全ての塊成化物１に対する、粒度が所定値以下の塊成化物１が占める割合である。温度制御部２１０による温度制御については後述する（図５及び図７参照）。
【００２９】
なお、演算処理装置２００は、汎用ハードウェアによって構成されていてもよいし、演算処理装置２００の各機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。例えば、画像処理部２０３の機能を特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等のハードウェアにより構成してもよい。
【００３０】
次に、図４を参照して、画像処理部２０３の機能について説明する。図４は、画像処理部２０３の機能ブロック図である。
【００３１】
画像処理部２０３は、撮像装置１００で生成された塊成化物１の撮影画像から塊成化物１の粒度を算出する機能を有し、図４に示すように、前処理部２１１と、フィルタ処理画像生成部２１３と、直線関数算出部２１５と、閾値決定部２１７と、２値化画像生成部２１９と、合成画像生成部２２１と、ラベリング部２２３と、粒度算出部２２５と、を有する。本実施形態では、画像処理部２０３により実行される塊成化物１の粒度の算出方法として、特許文献１に開示された方法を採用する。
【００３２】
前処理部２１１は、撮像装置１００から出力された、炉外排出口３０１内を落下する塊成化物１を撮像した撮影画像（熱放射画像）に対して、必要に応じて各種の前処理を施す。このような前処理として、例えば、撮影画像を所定の画像サイズまで縮小させる画像縮小処理を挙げることができる。縮小の程度については特に限定されるものではなく、縮小後の撮影画像において粉状の塊成化物１が少なくとも１画素として存在するようなサイズであればよい。前処理部２１１は、撮影画像の縮小倍率を任意に設定することが可能であるが、例えば、撮影画像を縦・横ともに、１／３に縮小するような画像縮小処理が実行可能である。このような画像縮小処理を実行することで、以下の画像処理の演算時間を、更に短縮することが可能となる。
【００３３】
フィルタ処理画像生成部２１３は、撮像装置１００から出力された撮影画像、又は前処理後の撮影画像に対して、標準偏差σの値が互いに異なる複数の正規化したラプラシアンガウシアンフィルタ（以下、「正規化ＬｏＧフィルタ」と称する。）をそれぞれ作用させて複数のフィルタ処理画像を生成する。
【００３４】
正規化ＬｏＧフィルタの関数形は、以下の式（１）で与えられる。
【数１】
2020125513.tif 000003
【００３５】
フィルタ処理画像生成部２１３は、中心の座標を（０，０）とし、中心から（ｉ，ｊ）画素だけ離れた画素の重みを式（１）に（ｘ，ｙ）＝（ｉ，ｊ）を代入した値としたフィルタを作成し、かかるフィルタを熱放射画像に乗じることでフィルタ処理を行う。
【００３６】
具体的に、かかるフィルタ処理は、輝度で表した熱放射画像をｆ（ｘ，ｙ）とし、座標（ｘ，ｙ）でのｆ（ｘ，ｙ）にφ（０，０）を乗じ、座標（ｘ＋ｉ，ｙ＋ｉ）でのｆ（ｘ＋ｉ，ｙ＋ｊ）にφ（ｉ，ｊ）を乗じた値に関してパラメータｉ，ｊについての総和として定義される。すなわち、以下の式（２）で表わされるｇ（ｘ，ｙ）を算出することにより、正規化ＬｏＧフィルタを作用させた後の熱放射画像を得ることができる。
【００３７】
【数２】
2020125513.tif 000004
【００３８】
標準偏差σの値が互いに異なる複数の正規化ＬｏＧフィルタは、第１の直径以下の塊成化物１を検出するために用いる第１正規化ＬｏＧフィルタ群（すなわち、小粒径の塊成化物１を検出するための正規化ＬｏＧフィルタ群）と、第２の直径以上の塊成化物１を検出するために用いる第２正規化ＬｏＧフィルタ群（すなわち、中〜大粒径の塊成化物１を検出するための正規化ＬｏＧフィルタ群）と、から構成されている。第１の直径及び第２の直径の具体的な数値は、回転炉床炉３００で生成される塊成化物１の粒度分布を、事前に公知の測定方法により解析することで、適宜設定すればよい。
【００３９】
第１の直径を３ｍｍ（塊成化物１の平均粒径の約１／５以下）とした場合、第１正規化ＬｏＧフィルタ群としては、例えば、σ＝１／３、２／３、１、２の値が設定された４種類の正規化ＬｏＧフィルタを用いることができる。第２の直径を８ｍｍとした場合、第２正規化ＬｏＧフィルタ群としては、例えば、σ＝３、４、・・・、６の値が設定された４種類の正規化ＬｏＧフィルタを用いることができる。
【００４０】
以下では、第１正規化ＬｏＧフィルタ群の作用により生成されるフィルタ処理画像群を第１フィルタ処理画像群と称し、第２正規化ＬｏＧフィルタ群の作用により生成されるフィルタ処理画像群を第２フィルタ処理画像群と称することとする。
【００４１】
直線関数算出部２１５は、後述する閾値決定部２１７においてフィルタ処理画像を２値化する際の閾値を決定するために用いられる直線関数を算出する。この直線関数は、第１フィルタ処理画像群の平均輝度値と第２フィルタ処理画像群の平均輝度値との対応関係を表わす直線関数である。より具体的に、直線関数は、第１フィルタ処理画像群の平均輝度値をＸとし、第２フィルタ処理画像群の平均輝度値をＹとしたときに、（Ｘ,Ｙ）の組み合わせをＸＹ平面にプロットし、それぞれのＸ位置におけるＹの下限値の集合を、例えば最小二乗法等の公知の方法により直線近似することで得られる（特許文献１の図７参照）。このようにして算出された直線関数（Ｙ＝ＡＸ＋Ｂ）のデータは、記憶部２０７に格納される。
【００４２】
なお、直線関数の算出処理は、撮像装置１００による塊成化物１の撮像環境に変化が生じない限りは、少なくとも一度行えばよく、撮像装置１００により撮影画像が生成されるたびに実行する必要はない。
【００４３】
閾値決定部２１７は、第１フィルタ処理画像群を２値化するための閾値（第１閾値）を決定するとともに、直線関数算出部２１５により算出された直線関数に基づいて、第２フィルタ処理画像群を２値化するための閾値（第２閾値）を決定する。
【００４４】
具体的に、閾値決定部２１７は、第１の直径以下の塊成化物１を検出するための閾値（第１閾値）を、第１フィルタ処理画像群の平均輝度値に対して所定の固定値を乗じた値とする。より詳細には、閾値決定部２１７は、第１フィルタ処理画像群の平均輝度値Ｘｒに対して、塊成化物１の輝度バラツキも考慮して輝度がＸｒ以下の塊成化物１も検出するように、０．４〜０．６の範囲に含まれるある一つの値（例えば、０．５等）を乗じることで、第１閾値を求める。
【００４５】
第１閾値を、平均輝度値Ｘｒに対してある固定値を乗じたものとする理由は、第１フィルタ処理画像群に含まれる小粒径の塊成化物１の方が温度ムラは少なく、２値化も容易であると考えられるからである。
【００４６】
また、閾値決定部２１７は、第２の直径以上の塊成化物１を検出するための閾値（第２閾値）を、直線関数算出部２１５により算出された直線関数（Ｙ＝ＡＸ＋Ｂ）に平均輝度値Ｘｒを代入して得られた値Ｙｒとする。このように、第２閾値は、固定値とせずに、第１フィルタ処理画像群の平均輝度値に応じて変動する値としている。これにより、中〜大粒径の塊成化物１を検出するための閾値を、未検出や過検出が生じないような値に設定することが可能となる。
【００４７】
２値化画像生成部２１９は、第１閾値を用いて、第１フィルタ処理画像群に含まれる各画像を２値化して２値化画像を生成するとともに、第２閾値を用いて、第２フィルタ処理画像群に含まれる各画像を２値化して２値化画像を生成する。
【００４８】
合成画像生成部２２１は、２値化画像生成部２１９により生成された複数の２値化画像を合成して、合成２値化画像を生成する。
【００４９】
なお、第１フィルタ処理画像群から得られた２値化画像において、中〜大粒径の塊成化物１の外形が残存している場合も考えられる。この場合、合成画像生成部２２１は、まず、第１フィルタ処理画像から得られた２値化画像と、第２フィルタ処理画像から得られた２値化画像とを別個に合成し、第１フィルタ処理画像から得られた合成画像から、第２フィルタ処理画像から得られた合成画像を差し引いたもの（差分画像）を、最終的な合成画像に利用する第１フィルタ処理画像の合成画像として利用しても良い。このような差分画像を利用することで、小粒径の塊成化物１をより正確に検出することが可能となる。
【００５０】
ラベリング部２２３は、合成画像生成部２２１により生成された合成２値化画像を参照し、輝度値が１となっている部分をラベリング処理することで、２値化画像に含まれる塊成化物１を特定し検出する。なお、ラベリング部２２３が実行するラベリング処理は、特に限定されるものではなく、公知のラベリング処理を適用することが可能である。
【００５１】
粒度算出部２２５は、ラベリング部２２３で検出された塊成化物１の各々について粒度を算出する。塊成化物１の粒度としては、例えば、塊成化物１の面積Ｓ、周囲長（塊成化物１の外形に沿った長さ）Ｌ、等価径（０．５×（Ｓ／π））、長軸の長さ、短軸の長さ等を挙げることができる。長軸の長さとは、塊成化物１の相当楕円（塊成化物１と同面積であり、一次及び二次モーメントが等しい楕円）における長軸の長さであり、短軸の長さとは、相当楕円における短軸の長さである。
【００５２】
＜制御方法の流れ＞
次に、図５〜図７を参照して、制御装置１０で実行される制御方法の流れを説明する。図５は、制御装置１０で実行される制御方法のフローチャートである。
【００５３】
まず、撮像装置１００が、撮像制御部２０１の制御のもとで回転炉床炉３００の炉外排出口３０１内を落下する塊成化物１を順次撮像して撮影画像を生成し（ステップＳ１０１）、生成した撮影画像を演算処理装置２００に出力する。
【００５４】
次いで、前処理部２１１が、撮像装置１００で生成された撮影画像を取得し、取得した撮影画像に対して、必要に応じて縮小処理等の前処理を施す（ステップＳ１０３）。
【００５５】
次いで、フィルタ処理画像生成部２１３が、ステップＳ１０１で得られた撮影画像又は前処理後の撮影画像に対して、標準偏差σの値が異なる複数の正規化ＬｏＧフィルタを作用させて複数のフィルタ処理画像（第１フィルタ処理画像群及び第２フィルタ処理画像群）を生成する（ステップＳ１０５）。
【００５６】
直線関数算出部２１５は、閾値決定部２１７が第２閾値を算出する際に用いる直線関数を、フィルタ処理画像生成部２１３で生成された第１フィルタ処理画像群及び第２フィルタ処理画像群を用いて算出する。閾値決定部２１７は、第１フィルタ処理画像群の平均輝度値を算出し、当該平均輝度値に所定の固定値を乗算することで、第１フィルタ処理画像群を２値化するための第１閾値を決定し、直線関数算出部２１５で求めた直線関数と第１フィルタ処理画像群の平均輝度値とを用いて、第２フィルタ処理画像群を２値化するための第２閾値を決定する（ステップＳ１０７）。
【００５７】
次いで、２値化画像生成部２１９が、第１閾値を用いて、第１フィルタ処理画像群に含まれる各画像を２値化して２値化画像を生成するとともに、第２閾値を用いて、第２フィルタ処理画像群に含まれる各画像を２値化して２値化画像を生成する（ステップＳ１０９）。
【００５８】
次いで、合成画像生成部２２１が、２値化画像生成部２１９により生成された各２値化画像を合成して合成２値化画像を生成する（ステップＳ１１１）。
【００５９】
次いで、ラベリング部２２３が、合成２値化画像において、輝度値＝１である部位をラベリング処理することで塊成化物１を検出する（ステップＳ１１３）。
【００６０】
次いで、粒度算出部２２５が、ラベリング部２２３で検出された塊成化物１の粒度（粒度分布）を算出する（ステップＳ１１５）。
【００６１】
次いで、飛散ロス演算部２０９が、ステップＳ１１５で算出された粒度から、塊成化物１の次工程（溶解工程）での飛散ロスを計算する（ステップＳ１１７）。具体的には、記憶部２０７に、塊成化物の粒度と飛散ロスとの関係を示す検量線のデータが格納されており、飛散ロス演算部２０９は、ステップＳ１１５で算出された粒度を検量線に当てはめることで、飛散ロスを求める。
【００６２】
図６に、所定粒径以下の粉割合（％）とΔ飛散ロス（％）との相関をプロットした結果を示す。図６において、所定粒径以下の粉割合（％）は、ラベリング部２２３で検出された全ての塊成化物１の量（個数）に対する、粒度が所定粒径以下（第１の直径以下）の塊成化物１の量（個数）の割合である。Δ飛散ロス（％）とは、飛散ロスの基準（％）からの変動量（図６では＋１．５（％）までの変動量）である。図６より、所定粒径以下の粉割合が大きくなると、Δ飛散ロスが大きくなることがわかる。これにより、所定粒径以下の粉割合とΔ飛散ロスとの間には、明確な相関があることが分かる。そのため、Δ飛散ロスを減少させ歩留まりを向上させるには、所定粒径以下の粉割合を減少させるように、操業を制御すれば良いことが分かる。なお、図６に示す検量線のデータを一旦作成してしまえば、飛散ロスを、操業を制御する度に求める必要はないため、Ｓ１１７は省略することが可能である。
【００６３】
次いで、飛散ロスが一定以下となるように、目標とする飛散ロスに対応する所定粒径以下の粉割合（％）を求め、温度制御部２１０が、所定粒径以下の粉割合（％）と回転炉床炉３００の平均炉温（℃）との相関から、求めた所定粒径以下の粉割合（％）に対応する温度を求め、回転炉床炉３００内を当該温度に設定する（ステップＳ１１９）。
【００６４】
図７に、所定粒径以下（第１の直径以下）の粉割合（％）と回転炉床炉３００の平均炉温（℃）との相関を調査した結果を示す。ここで、平均炉温（℃）とは、回転炉床炉３００に設置された熱電対温度計等の温度計により測定された回転炉床炉３００の雰囲気温度の平均値である。図７に示すデータは記憶部２０７に格納されている。図７より、例えば、回転炉床炉３００の平均炉温を１２８０℃以上にすれば、所定粒径以下の粉割合が４％以下となり、図６より、Δ飛散ロスを０．５％以下に抑えることができる。よって、例えば、温度制御部２１０は、回転炉床炉３００の温度を１２８０℃に設定する。回転炉床炉３００の温度を上げることは、直接生産コストの増加につながるため、過剰に温度を上げることは好ましくないが、このように、測定した粒度分布から、歩留まりを悪化させる飛散ロスを抑制する、最適な温度条件を見つけることで、最適な操業条件に制御することが可能となる。
【００６５】
以上のように、本実施形態によると、演算処理装置２００は、撮像装置１００で塊成化物１を撮影して得られた撮影画像から塊成化物１の粒度を求め、求めた粒度から飛散ロスを計算し、飛散ロスを抑制するような炉温制御を行う。これにより、回転炉床炉３００の温度を過剰に上げることなく、飛散ロスが抑制された安定した操業を実現することができる。
【００６６】
なお、本実施形態における記述内容は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述の実施形態では、撮影画像に対して正規化ＬｏＧフィルタを作用させて複数のフィルタ処理画像を生成するようにしたが、撮影画像に作用させるフィルタの種類は特に限定されない。
また、上述の実施形態では、飛散ロスの計算に必要な第１の直径を塊成化物１の平均粒径の約１／５としたが、第１の直径の大きさは特に限定されない。例えば、第１の直径を塊成化物１の平均粒径の約１／１０としてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１    塊成化物
１０    制御装置
１００    撮像装置
２００    演算処理装置
２０１    撮像制御部
２０３    画像処理部
２０５    表示制御部
２０６    表示部
２０７    記憶部
２０９    飛散ロス演算部
２１０    温度制御部
２１１    前処理部
２１３    フィルタ処理画像生成部
２１５    直線関数算出部
２１７    閾値決定部
２１９    ２値化画像生成部
２２１    合成画像生成部
２２３    ラベリング部
２２５    粒度算出部
３００    回転炉床炉
３０１    炉外排出口
３０２    観察窓
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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