(57)【要約】【課題】成形物の表面状態をより短時間で判定すること。【解決手段】互いに異なる赤外線反射強度を有する少なくとも２種類の物質から製造される成形物の表面状態を、前記成形物の赤外線反射強度の測定結果に基づいて判定するものであり、前記測定結果を示した測定データのうち、水による吸収が存在しない波長帯域での２種類の異なる波長の測定データに基づいて、当該２種類の異なる波長の測定データ間の相対的な反射強度比を算出し、算出された前記相対的な反射強度比と、前記成形物の表面状態を判定するための所定の閾値との大小関係を比較することで、前記表面状態を判定する。【選択図】図７
2014211413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる赤外線反射強度を有する少なくとも２種類の物質から製造される成形物の表面状態を、前記成形物の赤外線反射強度の測定結果に基づいて判定する装置であって、
前記測定結果を示した測定データのうち、水による吸収が存在しない波長帯域での２種類の異なる波長の測定データに基づいて、当該２種類の異なる波長の測定データ間の相対的な反射強度比を算出する強度算出部と、
前記強度算出部により算出された前記相対的な反射強度比と、前記成形物の表面状態を判定するための所定の閾値との大小関係を比較することで、前記表面状態を判定する表面状態判定部と、
を備える
ことを特徴とする、表面状態判定装置。
【請求項２】
前記表面状態判定部は、算出された前記反射強度比が前記所定の閾値以上である場合に、前記成形物の表面状態は良好であると判定する
ことを特徴とする、請求項１に記載の表面状態判定装置。
【請求項３】
前記成形物は、前記少なくとも２種類の物質を混練することで製造され、
前記表面状態判定部は、算出された前記反射強度比が前記所定の閾値未満である場合に、前記少なくとも２種類の物質の混練が不足していると判定する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の表面状態判定装置。
【請求項４】
前記強度算出部は、白色校正板での赤外光の反射強度の測定データを利用し、前記２種類の異なる波長の測定データのそれぞれを前記白色校正板の対応する波長での前記測定データで除することで校正反射強度を算出し、算出した校正反射強度を用いて前記相対的な反射強度比を算出する
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の表面状態判定装置。
【請求項５】
前記成形物は、粉状コークスと消石灰とを混練することで得られる改質コークスである
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の表面状態判定装置。
【請求項６】
互いに異なる赤外線反射強度を有する少なくとも２種類の物質から製造される成形物の表面状態を、前記成形物の赤外線反射強度の測定結果に基づいて判定する方法であって、
前記測定結果を示した測定データのうち、水による吸収が存在しない波長帯域での２種類の異なる波長の測定データに基づいて、当該２種類の異なる波長の測定データ間の相対的な反射強度比を算出する強度算出ステップと、
前記強度算出ステップにて算出された前記相対的な反射強度比と、前記成形物の表面状態を判定するための所定の閾値との大小関係を比較することで、前記表面状態を判定する表面状態判定ステップと、
を含む
ことを特徴とする、表面状態判定方法。
【請求項７】
互いに異なる赤外線反射強度を有する少なくとも２種類の物質から製造される成形物の表面状態を、前記成形物の赤外線反射強度の測定結果に基づいて判定するシステムであって、
前記成形物を所定の波長帯域の赤外光を利用して測定し、前記成形物の赤外線反射強度の測定結果を示した測定データを生成する赤外線測定装置と、
前記赤外線測定装置により生成された前記測定データを利用して、前記成形物の表面状態を判定する表面状態判定装置と、
を備え、
前記表面状態判定装置は、
前記測定結果を示した測定データのうち、水による吸収が存在しない波長帯域での２種類の異なる波長の測定データに基づいて、当該２種類の異なる波長の測定データ間の相対的な反射強度比を算出する強度算出部と、
前記強度算出部により算出された前記相対的な反射強度比と、前記成形物の表面状態を判定するための所定の閾値との大小関係を比較することで、前記表面状態を判定する表面状態判定部と、
を有する
ことを特徴とする、表面状態判定システム。
【請求項８】
コンピュータを、互いに異なる赤外線反射強度を有する少なくとも２種類の物質から製造される成形物の表面状態を、前記成形物の赤外線反射強度の測定結果に基づいて判定する装置として機能させるためのプログラムであって、
コンピュータに、
前記測定結果を示した測定データのうち、水による吸収が存在しない波長帯域での２種類の異なる波長の測定データに基づいて、当該２種類の異なる波長の測定データ間の相対的な反射強度比を算出する強度算出機能と、
前記強度算出機能により算出された前記相対的な反射強度比と、前記成形物の表面状態を判定するための所定の閾値との大小関係を比較することで、前記表面状態を判定する表面状態判定機能と、
を実現させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面状態判定装置、表面状態判定方法、表面状態判定システム及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の製造ラインでは、複数の物質を用いて成形物を製造することが行われている。成形物を製造するにあたっては、不良品の出荷を防止するために、様々な測定が行われている。
【０００３】
例えば、以下の特許文献１では、第１の物質の表面に形成された第２の物質による被膜の厚さを測定するために、２種類の波長の光を用いて被膜前と被膜後における反射強度比をそれぞれ求め、被膜厚さと反射強度比との相関関係を利用する技術が開示されている。
【０００４】
また、以下の特許文献２では、成形物への異物の混入の有無を判定するために、近赤外帯域に属する１つの波長を利用し、異物無しの吸光度と異物有りの吸光度における二次微分スペクトルを統計学的に解析する技術が開示されている。
【０００５】
一方、成形物の表面状態については、製造ラインにて製造された成形物をサンプルとし、製造ラインから取得したサンプルをオフラインで測定することで判定がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−０３０６０５号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１４９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
成形物の表面状態を判定することを考えた場合、上記特許文献１及び特許文献２では、成形物の表面状態についての言及はなされておらず、これらの文献に開示された方法では成形物の表面状態を判定することはできない。また、製造された成形物をサンプリングし、オフラインで判定を行う方法では、分析に時間を要するため、製造制御へのフィードバックが遅くなり、不良品を多く製造してしまう可能性がある。
【０００８】
このように、成形物の表面状態をより短時間で判定可能な方法が希求されていた。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、成形物の表面状態をより短時間で判定することが可能な、表面状態判定装置、表面状態判定方法、表面状態判定システム及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、互いに異なる赤外線反射強度を有する少なくとも２種類の物質から製造される成形物の表面状態（表面被覆状態）を、前記成形物の赤外線反射強度の測定結果に基づいて判定する装置であって、前記測定結果を示した測定データのうち、水による吸収が存在しない波長帯域での２種類の異なる波長の測定データに基づいて、当該２種類の異なる波長の測定データ間の相対的な反射強度比を算出する強度算出部と、前記強度算出部により算出された前記相対的な反射強度比と、前記成形物の表面状態を判定するための所定の閾値との大小関係を比較することで、前記表面状態を判定する表面状態判定部と、を備える表面状態判定装置が提供される。
【００１１】
前記表面状態判定部は、算出された前記反射強度比が前記所定の閾値以上である場合に、前記成形物の表面状態は良好であると判定することが好ましい。
【００１２】
前記成形物は、前記少なくとも２種類の物質を混練することで製造されたものであり、前記表面状態判定部は、算出された前記反射強度比が前記所定の閾値未満である場合に、前記少なくとも２種類の物質の混練が不足していると判定してもよい。
【００１３】
前記強度算出部は、白色校正板での赤外光の反射強度の測定データを利用し、前記２種類の異なる波長の測定データのそれぞれを前記白色校正板の対応する波長での前記測定データで除することで校正反射強度を算出し、算出した校正反射強度を用いて前記相対的な反射強度比を算出してもよい。
【００１４】
前記成形物は、粉状コークスと消石灰とを混練することで得られる改質コークスであってもよい。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、互いに異なる赤外線反射強度を有する少なくとも２種類の物質から製造される成形物の表面状態を、前記成形物の赤外線反射強度の測定結果に基づいて判定する方法であって、前記測定結果を示した測定データのうち、水による吸収が存在しない波長帯域での２種類の異なる波長の測定データに基づいて、当該２種類の異なる波長の測定データ間の相対的な反射強度比を算出する強度算出ステップと、前記強度算出ステップにて算出された前記相対的な反射強度比と、前記成形物の表面状態を判定するための所定の閾値との大小関係を比較することで、前記表面状態を判定する表面状態判定ステップと、を含む表面状態判定方法が提供される。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明の更に別の観点によれば、互いに異なる赤外線反射強度を有する少なくとも２種類の物質から製造される成形物の表面状態を、前記成形物の赤外線反射強度の測定結果に基づいて判定するシステムであって、前記成形物を所定の波長帯域の赤外光を利用して測定し、前記成形物の測定結果を示した測定データを生成する赤外線測定装置と、前記赤外線測定装置により生成された前記測定データを利用して、前記成形物の表面状態を判定する表面状態判定装置と、を備え、前記表面状態判定装置は、前記測定結果を示した測定データのうち、水による吸収が存在しない波長帯域での２種類の異なる波長の測定データに基づいて、当該２種類の異なる波長の測定データ間の相対的な反射強度比を算出する強度算出部と、前記強度算出部により算出された前記相対的な反射強度比と、前記成形物の表面状態を判定するための所定の閾値との大小関係を比較することで、前記表面状態を判定する表面状態判定部と、を有する表面状態判定システムが提供される。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明の更に別の観点によれば、コンピュータを、互いに異なる赤外線反射強度を有する少なくとも２種類の物質から製造される成形物の表面状態を、前記成形物の赤外線反射強度の測定結果に基づいて判定する装置として機能させるためのプログラムであって、コンピュータに、前記測定結果を示した測定データのうち、水による吸収が存在しない波長帯域での２種類の異なる波長の測定データに基づいて、当該２種類の異なる波長の測定データ間の相対的な反射強度比を算出する強度算出機能と、前記強度算出機能により算出された前記相対的な反射強度比と、前記成形物の表面状態を判定するための所定の閾値との大小関係を比較することで、前記表面状態を判定する表面状態判定機能と、を実現させるためのプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば、水による吸収が存在しない波長帯域での２種類の異なる波長の測定データを利用して当該２種類の異なる波長の測定データ間の相対的な反射強度比を算出し、算出した反射強度比と所定の閾値との大小関係に着目することにより、成形物の表面状態（表面被覆状態）をより短時間で判定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る表面状態判定システムの全体構成を模式的に示す説明図である。
【図２】赤外線測定装置の原理を説明するための模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る表面状態判定処理について説明するための説明図である。
【図４】同実施形態に係る表面状態判定処理について説明するための説明図である。
【図５】同実施形態に係る表面状態判定処理について説明するための説明図である。
【図６】同実施形態に係る表面状態判定処理について説明するための説明図である。
【図７】同実施形態に係る表面状態判定装置の構成の一例を示したブロック図である。
【図８】同実施形態に係る表面状態判定装置の演算処理部が実施する強度算出処理について説明するための説明図である。
【図９】同実施形態に係る表面状態判定方法の事前処理の流れの一例について示した流れ図である。
【図１０】同実施形態に係る表面状態判定方法の流れの一例について示した流れ図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る表面状態判定装置のハードウェア構成の一例を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
（表面状態判定システムの全体構成について）
まず、図１及び図２を参照しながら、本発明の実施形態に係る表面状態判定システムの全体構成について、簡単に説明する。
【００２２】
なお、以下では、製造ラインで製造される成形物の一例として、粉状コークス（以下、単に「粉コークス」とも称する。）と、消石灰とを混練して粉コークスの表面に消石灰を被覆することで製造される改質コークスを挙げて説明を行うものとする。しかしながら、本発明の実施形態に係る表面状態判定システムにおける成形物は、この改質コークスに限定されるわけではない。
【００２３】
図１は、改質コークスの製造ラインと、この製造ラインに設けられる本発明の実施形態に係る表面状態判定システムの全体構成と、を模式的に示した説明図であり、図２は、赤外線測定装置の原理を説明するための模式図である。
【００２４】
本発明の実施形態で着目する改質コークスは、例えば粒径が１〜２ｍｍ程度の粉コークスと、粉コークスよりも粒径の小さな（例えば、７０μｍ程度以下）消石灰を用いて製造され、図１に示したように、粉コークスの粒子表面に消石灰からなる被膜が形成されたものである。
【００２５】
このような改質コークスは、図１に例示したように、消石灰槽１に貯蔵された消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）と、コークス槽２に貯蔵された粉コークスと、を用いて製造される。
【００２６】
コークス槽２に貯蔵されている粉コークスは、搬送コンベア３により混練機４まで搬送されるが、この搬送の際に、搬送コンベア３の上方に設けられた水分計５により、粉コークスの水分量が予め測定される。また、この搬送コンベア３上で、消石灰槽１から切出された消石灰が粉コークス上に積層される。
【００２７】
混練機４では、粉コークス及び消石灰に対して操業上の目標となる水分値となるまで水が供給されたうえで、混練処理が行われ、粉コークスの表面に消石灰からなる被膜がコーティングされる。その後、消石灰による被膜が形成された粉コークスは、パンペレタイザー等の造粒機６へと搬送されて、消石灰が粉コークス表面により強固に付着した改質コークスの成形物が製造される。
【００２８】
改質コークスの成形物は、搬送コンベア７により成品槽８へと搬送される途中で、赤外線測定装置９により所定の赤外波長帯域での赤外線反射強度が測定された後、成品槽８に貯蔵される。
【００２９】
ここで、混練機４において供給された水の量や、水分計５による粉コークスの水分量の測定結果や、赤外線測定装置９による赤外線反射強度の測定データは、１又は複数の操業データ保持サーバ２０へと出力されて、保管される。
【００３０】
本発明の実施形態に係る表面状態判定装置１０は、操業データ保持サーバ２０に保持されている赤外線反射強度の測定データや、水分計５による測定結果を示したデータ等を利用して、改質コークスの表面状態を判定する。この表面状態判定装置１０については、以下で改めて詳述する。
【００３１】
なお、図１では、表面状態判定装置１０は、操業データ保持サーバ２０から各種の情報を取得するように図示しているが、表面状態判定装置１０は、操業データ保持サーバ２０を介さずに、水分計５や赤外線測定装置９等から直接各種のデータを取得してもよい。
【００３２】
図２は、測定対象物の水分量を測定するために用いられる、一般的な赤外線測定装置（より詳細には、赤外線水分計）の構成を模式的に示したものである。
【００３３】
水分量を測定するための赤外線測定装置は、図２に模式的に示したように、赤外線帯域の光（赤外光）を射出する赤外光源と、赤外光源から射出された赤外光を測定対象物まで導光する光学系と、波長選択フィルタと、反射赤外光をディテクタへと導光する光学系と、反射赤外光を検出するディテクタと、を主に有する。
【００３４】
赤外光源から射出された赤外光は、波長選択フィルタにより測定対象物へと照射される赤外光の波長が選択されたうえで、測定対象物の測定エリアへと照射される。測定対象物から反射された反射赤外光は、ミラーにより集光されて、ディテクタへと導光される。
【００３５】
ここで、赤外線測定装置では、水による吸収のある波長（λｗ）での反射赤外光の強度と、波長λｗの近傍に位置する、水による吸収のない波長（λｂ１，λｂ２）での反射赤外光の強度と、をそれぞれ測定し、ディテクタによる検知結果を測定データとして出力する。このような波長は、水の吸収波長に基づいて適宜決定することが可能であるが、例えば、波長λｂ１，λｗ，λｂ２として、それぞれ、１７８０ｎｍ，１９４０ｎｍ，２１００ｎｍを選択することが可能である。
【００３６】
なお、本発明の実施形態では、図２に示したような赤外線水分計以外にも、一般的な赤外分光計等を利用することも可能である。
【００３７】
以下で詳細に説明する本発明の実施形態に係る表面状態判定装置１０は、このような赤外線測定装置から出力された測定データに基づいて処理を行うことで、製造ライン上を搬送される改質コークスの表面状態を、オンラインで短時間に測定することができる。
【００３８】
以下では、水による吸収のない２種類の異なる波長での測定データに着目して、改質コークスの表面状態を判定する方法について説明する。
【００３９】
＜水による吸収の無い波長における赤外反射強度について＞
以下では、まず、本発明の実施形態に係る表面状態判定処理について説明するに先立ち、本発明者が見出し、かつ、本実施形態に係る表面状態判定処理で着目する現象について、図３〜図６を参照しながら説明する。図３〜図６は、本実施形態に係る表面状態判定処理について説明するための説明図である。
【００４０】
本発明者は、改質コークスの原料となる２つの物質である、消石灰と粉コークスの赤外反射強度の測定結果を検討するうちに、図３に示したような現象を見出した。
すなわち、水による吸収の無い一方の波長（例えば、波長λｂ１）での赤外反射強度を基準にとり、水による吸収の無いもう一方の波長での赤外反射強度（例えば、波長λｂ２）と、水による吸収のある波長（波長λｗ）での赤外反射強度と、を相対的に表すと、消石灰及び粉コークスのそれぞれについて、図３に示したようなグラフ図を得ることができる。ここで、図３の縦軸は、相対的に表した赤外反射強度（以下、相対赤外反射強度ともいう。）であり、横軸は、赤外線測定装置で着目している吸収波長である。
【００４１】
水による吸収の無い２種類の波長での相対赤外反射強度に着目すると、一方の波長での相対赤外反射強度は、基準として利用しているために、物質を問わず１．０となるが、もう一方の波長での相対赤外反射強度は、物質に応じて様々な値となる。本発明者は、この水による吸収の無い波長における相対赤外反射強度の差分が生じる理由について検討を行ったところ、図３に示したような強度差は、着目している物質の色合いの違いを反映しているのではないかと考えた。
【００４２】
そこで、消石灰と粉コークスとの混練を行う際における消石灰の配合比率と、この消石灰の含有水分量と、を変化させながら、十分に混練した改質コークスの赤外反射強度を測定したところ、図４に示したような結果を得ることができた。ここで、測定に際しては、改質コークスの全体質量に対する消石灰の配合質量の比率を、４％、７％、１０％の３種類に変化させた。また、図４の縦軸は、波長λｂ１を基準とした場合の波長λｂ２での相対赤外反射強度を示しており、横軸は、乾燥重量法により測定した改質コークスの水分値（％）である。
【００４３】
図４から明らかなように、それぞれの水分値に着目すると、消石灰の配合比率が大きくなるほど、相対赤外反射強度は減少していることがわかる。また、同一の配合比率内では、結合材として機能する水分値が大きくなるほど、相対赤外反射強度が減少することがわかる。従って、図３に示したような相対赤外反射強度の違いは、着目している物質の色合いの違いを反映していることが確認された。
【００４４】
ここで、消石灰の配合比率が大きくなるほど、粉コークスの表面は消石灰からなる被膜で万遍なく覆われることとなる。従って、得られた知見を考慮すると、図３及び図４に示したような結果は、消石灰による粉コークス表面の被覆状態を反映していると考えることができる。
【００４５】
次に、本発明者は、図４と同様に消石灰と粉コークスとの混練を行う際における消石灰の配合比率を一定値（１０％）とした上で、この消石灰の含有水分量を変化させながら、十分に混練して製造した改質コークスの赤外反射強度を測定した。また、測定にあわせて、消石灰及び改質コークスの反射強度及び配合比率から予測される相対赤外反射強度を算出した。得られた結果を、図５に示した。図５において、縦軸は、波長λｂ１を基準とした場合の波長λｂ２での相対赤外反射強度を示しており、横軸は、乾燥重量法により測定した改質コークスの水分値（％）である。
【００４６】
図５から明らかなように、十分な混練を行って製造した改質コークスの相対赤外反射強度は、相対赤外反射強度の予測値（換言すれば、単に混合したのみの状態における相対赤外反射強度）以上に増加していることがわかる。この結果は、消石灰と粉コークスとの混練状態、即ち、粉コークス表面の消石灰での被覆状態に応じて、改質コークスの相対赤外反射強度の値が変化することを示している。
【００４７】
以上説明したような知見をあわせて検討した結果、本発明者は、図６に示したような知見に想到した。
すなわち、混練が十分でない状態では、白色の消石灰と黒色の粉コークスはバラバラに存在しているのみであり、いわば消石灰が粉コークスの表面近傍に厚く存在している状態であるのに対し、混練を十分に行うことによって、粉コークスの表面における消石灰の被覆率は上昇していくようになる。混練が不足している状態では、消石灰が粉コークスの表面に不均一に付着しているのみであり、場所によっては、図６に模式的に示したように、消石灰の塊が存在していることも考えられる。このような状態にある改質コークスの表面拡大写真を撮像してみると、改質コークスの表面は、白色の部分と黒色の部分がまだらに存在している。十分な混練が行われると、消石灰は粉コークスの表面の全体にわたって薄く均一に付着するようになる。このような状態にある改質コークスの表面拡大写真を撮像してみると、改質コークスの表面は、黒色の粉コークスが白色の消石灰を介して透けて見えることによって、灰色の像として観察される。
【００４８】
このような改質コークスの表面状態の変化に伴って、水による吸収の無い波長での相対赤外反射強度は、上記のように増加していくこととなる。図４に示した結果においても、同一の水分値において消石灰の配合比率が減少するほど相対赤外反射強度は大きくなっており、上記の知見とも矛盾しない。本発明者は、このような知見について更に検討を行った結果、水による吸収の無い波長での相対赤外反射強度に着目し、得られた相対赤外反射強度を閾値判定することにより、改質コークスの表面状態を判定可能であることに想到したのである。
【００４９】
＜表面状態判定装置の構成について＞
以上説明したような知見に基づき、本発明者が想到した本実施形態に係る表面状態判定装置１０の構成について、図７及び図８を参照しながら詳細に説明する。図７は、本実施形態に係る表面状態判定装置１０の構成の一例を示したブロック図であり、図８は、本実施形態に係る表面状態判定装置１０の演算処理部が実施する強度算出処理について説明するための説明図である。
【００５０】
表面状態判定装置１０は、互いに異なる赤外線反射強度を有する少なくとも２種類の物質から製造される成形物（例えば、消石灰及び粉コークスから製造される改質コークス）の表面状態（表面被覆状態）を、成形物の赤外線反射強度の測定結果に基づいて判定する装置である。この表面状態判定装置１０は、図７に例示したように、データ取得部１０１と、演算処理部１０３と、結果出力部１０５と、表示制御部１０７と、記憶部１０９と、を主に備える。
【００５１】
データ取得部１０１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、通信装置等により実現される。データ取得部１０１は、例えば操業データ保持サーバ等といった、判定対象物（例えば改質コークス等）を赤外線により測定した測定データを格納しているサーバやデータベース等から、測定結果を示したデータ（測定データ）を取得する。また、データ取得部１０１は、測定結果を示したデータを、赤外線測定装置９から直接取得することも可能である。データ取得部１０１は、表面状態の判定処理に利用する測定データを取得すると、取得した測定データを後述する演算処理部１０３に出力する。
【００５２】
なお、データ取得部１０１は、必要に応じて、例えば改質コークスを製造する際に、混練機４に供給する消石灰の含有水分、混錬機４で添加した水の供給量等といった各種の操業データを取得して、演算処理部１０３に出力することも可能である。
【００５３】
演算処理部１０３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。演算処理部１０３は、データ取得部１０１から出力された、判定対象物の測定データを利用して、判定対象物の表面状態を判定する処理を実施する。演算処理部１０３は、表面状態判定処理を実施するに際して、後述する記憶部１０９に格納されている、表面状態判定用閾値等といった各種のパラメータ等が記録されたデータベース等を参照することが可能である。なお、演算処理部１０３で実施される表面状態判定処理の詳細については、以下で改めて詳述する。
【００５４】
演算処理部１０３は、赤外線測定装置９での測定データに基づいて判定対象物の表面状態を判定すると、得られた判定結果を、後述する結果出力部１０５に出力する。
【００５５】
結果出力部１０５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、出力装置、通信装置等により実現される。結果出力部１０５は、演算処理部１０３から出力された判定結果に対応するデータを、表面状態判定装置１０のユーザに出力する。具体的には、結果出力部１０５は、解析結果に対応するデータを、各種サーバや制御装置に出力したり、プリンタ等の出力装置を利用して、紙媒体として出力したりする。また、結果出力部１０５は、判定結果に対応するデータを、外部に設けられたコンピュータ等の各種の情報処理装置に出力してもよいし、各種の記録媒体に出力してもよい。
【００５６】
また、結果出力部１０５は、判定結果に対応するデータを、表面状態判定装置１０に設けられたディスプレイ等の出力装置や、外部に設けられた各種機器の有するディスプレイ等に出力する際には、後述する表示制御部１０７と連携して判定結果を出力する。
【００５７】
表示制御部１０７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、出力装置、通信装置等により実現される。表示制御部１０７は、判定結果に対応するデータをディスプレイ等の各種表示装置に表示させる際の表示制御を行う。これにより、表面状態判定装置１０のユーザは、判定対象物の表面状態に関する判定結果を、その場で把握することが可能となる。
【００５８】
また、表示制御部１０７は、結果出力部１０５から出力された、判定対象物の判定結果を素早く表示させる等といった表示制御を行うことができる。これにより、製造される判定対象物（例えば改質コークス）の表面状態の判定結果が素早く表示画面に表示されることとなり、表面状態判定装置１０のユーザは、表面状態が好ましくない成形物が発生したか否かの認識と、発生した異常に対する処理判断と、を素早く行うことが可能となる。また、表示制御部１０７は、表面状態が悪化したことを通知するアラームや処置に必要な情報を表示画面上に表示させたり、警報として音声信号等を発生させたりしてもよい。
【００５９】
このようにして判定結果をユーザに対して出力することで、ユーザは、表面状態の悪化が発生した場合に、混練等の際に添加する添加水分量や混練時間等を増加させる等といった対処操作を迅速に行うことが可能となり、製品の歩留まりを向上させることが可能となる。
【００６０】
記憶部１０９は、例えば、ＲＡＭ、ストレージ装置等により実現される。記憶部１０９には、本実施形態に係る表面状態判定装置１０が、何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過等、または、各種のデータベースやプログラム等が、適宜記録される。これらのパラメータやデータベース等は、成形物の操業条件等に応じて、１又は複数格納されていてもよい。また、記憶部１０９には、表示制御部１０７が解析結果を表示させるための表示画面を構成する際に利用される、アイコン等の様々なオブジェクトが記録されていてもよい。この記憶部１０９は、表面状態判定装置１０が備えるデータ取得部１０１、演算処理部１０３、結果出力部１０５、表示制御部１０７等が、自由にデータのリード／ライト処理を行うことが可能である。
【００６１】
［演算処理部の構成について］
次に、表面状態判定装置１０が備える演算処理部１０３の構成について、詳細に説明する。
演算処理部１０３は、上記のように、判定対象物の測定データを利用して、判定対象物の表面状態を判定する処理を実施する。この演算処理部１０３は、図７に示したように、強度算出部１１１と、表面状態判定部１１３と、を備える。
【００６２】
強度算出部１１１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。強度算出部１１１は、データ取得部１０１から出力された測定結果を示した測定データのうち、水による吸収が存在しない波長帯域での２種類の異なる波長の測定データに基づいて、当該２種類の異なる波長の測定データ間の相対的な反射強度比を算出する。
【００６３】
以下では、水による吸収が存在しない波長帯域として、図３等に示した波長λｂ１＝１７８０ｎｍと、波長λｂ２＝２１００ｎｍと、を例にとって、図８を参照しながら説明を行うものとする。なお、両波長の差が小さいと相対赤外反射強度の差も小さくなることから、これを避けるためにも２００ｎｍ以上の差を有する波長同士を選択することが好ましい。
【００６４】
まず、実際の改質コークスの表面状態判定処理に先立って、白色校正板を用いた赤外光による測定が行われており、図８に示した、白色校正板の反射強度Ａλｂ１，Ａλｂ２が得られているものとする。このような白色校正板の反射強度は、例えば、記憶部１０９に、パラメータ又はデータベースとして格納されている。強度算出部１１１は、データ取得部１０１から出力された測定データのうち、波長λｂ１及びλｂ２に対応する測定データ（すなわち、反射強度Ｂλｂ１，Ｂλｂ２）を特定する。
【００６５】
次に、強度算出部１１１は、波長λｂ１，λｂ２のそれぞれにおいて、改質コークスの反射強度Ｂ（λ）を白色校正板の反射強度Ａ（λ）で除することで、反射強度の校正を行う。このようにして得られた校正後の反射強度を、以下では校正反射強度を称することとする。図８に示した例では、波長λｂ１の校正反射強度Ｃλｂ１＝（Ｂλｂ１／Ａλｂ１）であり、波長λｂ２の校正反射強度Ｃλｂ２＝（Ｂλｂ２／Ａλｂ２）である。
【００６６】
続いて、強度算出部１１１は、波長λｂ１，λｂ２の何れか一方の波長での校正反射強度を基準として、相対的な反射強度比を算出する。このようにして得られた相対的な反射強度比を、以下では、相対反射強度又は相対赤外反射強度と称することとする。図８に示した例は、波長λｂ１での校正反射強度を基準とした相対反射強度Ｄを算出する場合に対応しており、波長λｂ１の相対反射強度Ｄλｂ１＝（Ｃλｂ１／Ｃλｂ１）＝１であり、波長λｂ２の相対反射強度Ｄλｂ２＝（Ｃλｂ２／Ｃλｂ１）である。
【００６７】
なお、図８に示した例では、波長λｂ１での校正反射強度を基準としているが、波長λｂ２での校正反射強度を基準としてもよいことは、言うまでもない。
【００６８】
強度算出部１１１は、このようにして算出した相対反射強度Ｄのそれぞれを、表面状態判定部１１３に出力する。
【００６９】
表面状態判定部１１３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。表面状態判定部１１３は、強度算出部１１１により算出された相対反射強度と、成形物の表面状態を判定するための所定の閾値との大小関係を比較することで、成形物（例えば、改質コークス）の表面状態を判定する。
【００７０】
まず、実際の改質コークスの表面状態判定処理に先立って、過去の操業データ等に基づいて改質コークスの表面状態と相対反射強度との相関関係が解析され、判定に利用される閾値（以下、表面状態判定用閾値とも称する。）が決定されているものとする。このような表面状態判定用閾値は、例えば、記憶部１０９に、パラメータ又はデータベースとして、実際の操業条件等に応じて１又は複数格納されている。
【００７１】
先だって説明したように、混練が十分に行われ表面状態の良好な改質コークスの相対反射強度は、相対的に高い値を示す。そこで、表面状態判定部１１３は、算出された相対反射強度（基準となる波長以外の相対反射強度）と、表面状態判定用閾値との大小関係を比較し、相対反射強度が表面状態判定用閾値以上である場合に、改質コークスの表面状態は良好（図６に示すように、粉コークス表面に消石灰が均一に付着した状態）であると判定する。
【００７２】
また、表面状態判定部１１３は、算出された相対反射強度が表面状態判定用閾値未満である場合に、混練処理が不足しており、表面状態が不良（図６に示すように、粉コークス表面に消石灰が不均一に付着した状態）であると判定する。
【００７３】
なお、上記説明では、１つの表面状態判定用閾値に基づいて表面状態の良否（換言すれば、混練処理が十分か否か）を判定する場合について言及を行ったが、表面状態判定用閾値を段階的に複数設定し、例えば、表面状態を○、△、×などのように多段階で評価してもよい。
【００７４】
表面状態判定部１１３は、このようにして得られた判定結果を示す情報を、結果出力部１０５に出力する。
【００７５】
このように、本実施形態に係る演算処理部１０３では、水による吸収が存在しない波長帯域での成形物の測定データに基づいて、相対反射強度を算出し、算出した相対反射強度と表面状態判定用閾値との大小関係に比較することで、成形物の表面状態を判定する。このような処理は極めて短時間で実施することが可能であるため、従来ではオフラインで行っていた表面状態の判定処理をオンラインで実施することが可能となる。また、算出した相対反射強度の値は、粉コークスの表面にコーティングされた消石灰の厚みにも相関があるため、算出した相対反射強度の値に応じて、コーティングされた消石灰の厚みを判定することも可能となる。
【００７６】
以上、本実施形態に係る表面状態判定装置１０の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の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。また、各構成要素の機能を、ＣＰＵ等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。
【００７７】
なお、上述のような本実施形態に係る表面状態判定装置の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。
【００７８】
＜表面状態判定方法について＞
以下では、図９及び図１０を参照しながら、本実施形態に係る表面状態判定方法の流れの一例について、簡単に説明する。図９は、本実施形態に係る表面状態判定方法の事前処理の流れの一例について示した流れ図であり、図１０は、本実施形態に係る表面状態判定方法の流れの一例について示した流れ図である。
【００７９】
［事前処理の流れについて］
まず、図９を参照しながら、本実施形態に係る表面状態判定方法の事前処理の流れについて、簡単に説明する。
まず、白色校正板を用いて、赤外線測定装置５により水による吸収の無い２波長λｂ１，λｂ２の反射強度を測定し（ステップＳ１０１）、得られた測定結果（反射強度）を、記憶部１０９等に格納しておく。その後、表面状態既知の改質コークスを用いて、赤外線測定装置５により波長λｂ１，λｂ２の反射強度を測定する（ステップＳ１０３）。
【００８０】
次に、演算処理部１０３の強度算出部１１１は、得られた改質コークスの測定結果から、校正反射強度を算出し（ステップＳ１０５）、続いて、波長λｂ１，λｂ２間の相対反射強度を算出する（ステップＳ１０７）。
【００８１】
ここで、得られた改質コークスの測定結果に関するサンプル数が十分であるかを判断する（ステップＳ１０９）。サンプル数が、表面状態判定用閾値を決定するための統計処理に十分な量であると判断される場合には、後述するステップＳ１１１が実施される。また、サンプル数が不足していると判断される場合には、ステップＳ１０３に戻って、表面状態既知の改質コークスを用いて測定が継続される。なお、このサンプル数の具体的な値については、特に限定されるものではなく、統計学的に有意な結果が得られるような数を適宜決定すればよい。
【００８２】
サンプル数が十分であると判断される場合には、算出した相対反射強度と既知の表面状態から、表面状態判定用閾値を決定する（ステップＳ１１１）。決定した表面状態判定用閾値は、記憶部１０９等に格納しておく。
【００８３】
このような事前処理を行うことで、表面状態判定処理の準備が整うこととなる。なお、この事前処理は、成形物の表面状態判定処理に先立って少なくとも１回実施されればよく、成形物を測定する毎に実施しなくともよい。また、この事前処理は、ユーザ操作等に応じて、任意のタイミングで実施されてもよい。
【００８４】
［表面状態判定処理の流れについて］
次に、図１０を参照しながら、本実施形態に係る表面状態判定方法の流れについて、簡単に説明する。
まず、赤外線測定装置９は、搬送コンベア上を搬送される改質コークスを測定して、水による吸収の無い波長λｂ１，λｂ２の反射強度を測定する（ステップＳ１２１）。
【００８５】
表面状態判定装置１０のデータ取得部１０１は、上記赤外線測定装置９で測定した測定データを取得して、演算処理部１０３の強度算出部１１１に出力するとともに、記憶部１０９に出力する。更に、このデータ取得部１０１は、記憶部１０９に記憶した白色校正板の測定データを取得して強度算出部１１１に出力する。強度算出部１１１は、データ取得部１０１から出力された測定データと、白色校正板の測定データと、を利用して、改質コークスの校正反射強度を算出し（ステップＳ１２３）、続いて、波長λｂ１，λｂ２間の相対反射強度を算出する（ステップＳ１２５）。その後、強度算出部１１１は、得られた相対反射強度を、表面状態判定部１１３に出力する。
【００８６】
表面状態判定部１１３は、強度算出部１１１により算出された相対反射強度を、記憶部１０９等に格納されている表面状態判定用閾値を用いて閾値判定し、改質コークスの表面状態を判定する（ステップＳ１２７）。表面状態判定部１１３は、表面状態の判定が終了すると、得られた判定結果を示す情報を生成して、結果出力部１０５に出力する（ステップＳ１２９）。
【００８７】
結果出力部１０５は、判定結果を示す情報を取得すると、この収得情報を表示制御部１０７及び記憶部１０９に出力する。表示制御部１０７は、この判定結果を示す情報を表示画面上に表示する。これにより、ユーザは、製造している改質コークスの表面状態を短時間で把握することが可能となる。
【００８８】
以上、図３〜図１０を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る表面状態判定装置及び表面状態判定方法について、詳細に説明した。
【００８９】
（ハードウェア構成について）
次に、図１１を参照しながら、本発明の実施形態に係る表面状態判定装置１０のハードウェア構成について、詳細に説明する。図１１は、本発明の実施形態に係る表面状態判定装置１０のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
【００９０】
表面状態判定装置１０は、主に、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、を備える。また、表面状態判定装置１０は、更に、バス９０７と、入力装置９０９と、出力装置９１１と、ストレージ装置９１３と、ドライブ９１５と、接続ポート９１７と、通信装置９１９とを備える。
【００９１】
ＣＰＵ９０１は、演算処理装置および制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１３、またはリムーバブル記録媒体９２１に記録された各種プログラムに従って、表面状態判定装置１０内の動作全般またはその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはＣＰＵバス等の内部バスにより構成されるバス９０７により相互に接続されている。
【００９２】
バス９０７は、ブリッジを介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バスに接続されている。
【００９３】
入力装置９０９は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチおよびレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置９０９は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段（いわゆる、リモコン）であってもよいし、表面状態判定装置１０の操作に対応したＰＤＡ等の外部接続機器９２３であってもよい。さらに、入力装置９０９は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。表面状態判定装置１０のユーザは、この入力装置９０９を操作することにより、表面状態判定装置１０に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。
【００９４】
出力装置９１１は、取得した情報をユーザに対して視覚的または聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬディスプレイ装置およびランプなどの表示装置や、スピーカおよびヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置９１１は、例えば、表面状態判定装置１０が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、表面状態判定装置１０が行った各種処理により得られた結果を、テキストまたはイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。
【００９５】
ストレージ装置９１３は、表面状態判定装置１０の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１３は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、または光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置９１３は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ、および外部から取得した各種のデータなどを格納する。
【００９６】
ドライブ９１５は、記録媒体用リーダライタであり、表面状態判定装置１０に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９１５は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２１に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９１５は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２１に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体９２１は、例えば、ＣＤメディア、ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ−ｒａｙメディア等である。また、リムーバブル記録媒体９２１は、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ：ＣＦ）、フラッシュメモリ、または、ＳＤメモリカード（Ｓｅｃｕｒｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ｍｅｍｏｒｙ  ｃａｒｄ）等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体９２１は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  ｃａｒｄ）または電子機器等であってもよい。
【００９７】
接続ポート９１７は、機器を表面状態判定装置１０に直接接続するためのポートである。接続ポート９１７の一例として、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート、ＲＳ−２３２Ｃポート等がある。この接続ポート９１７に外部接続機器９２３を接続することで、表面状態判定装置１０は、外部接続機器９２３から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器９２３に各種のデータを提供したりする。
【００９８】
通信装置９１９は、例えば、通信網９２５に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置９１９は、例えば、有線または無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、またはＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＵＳＢ）用の通信カード等である。また、通信装置９１９は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）用のルータ、または、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置９１９は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばＴＣＰ／ＩＰ等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置９１９に接続される通信網９２５は、有線または無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、赤外線通信、ラジオ波通信または衛星通信等であってもよい。
【００９９】
以上、本発明の実施形態に係る表面状態判定装置１０の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の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。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。
【０１００】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１０１】
１０    表面状態判定装置
１０１    データ取得部
１０３    演算処理部
１０５    結果出力部
１０７    表示制御部
１０９    記憶部
１１１    強度算出部
１１３    表面状態判定部
【図１】
2014211413.tif 000003
【図２】
2014211413.tif 000004
【図３】
2014211413.tif 000005
【図４】
2014211413.tif 000006
【図５】
2014211413.tif 000007
【図６】
2014211413.tif 000008
【図７】
2014211413.tif 000009
【図８】
2014211413.tif 000010
【図９】
2014211413.tif 000011
【図１０】
2014211413.tif 000012
【図１１】
2014211413.tif 000013