(57)【要約】【課題】大塊ずりを好適に検知することが可能な大塊ずり検知システムを提供する。【解決手段】大塊ずり検知システム１は、ずり２を搬送するベルト１２を有するベルトコンベア１０と、ベルト１２上のずり２に互いに異なる方向から互いに異なる波長の光を照射する複数の照明部３１，３２，３３と、互いに異なる波長の光が照射されたずり２を撮影する撮影部４０と、撮影部４０によって撮影された画像に基づいて、大塊ずりを検知する大塊ずり検知部５０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送物に含まれる所定以上の大きさの大塊搬送物を検知する大塊搬送物検知システムであって、
前記搬送物を搬送するベルトを有するベルトコンベアと、
前記ベルト上の前記搬送物に互いに異なる方向から互いに異なる波長の光を照射する複数の照明部と、
互いに異なる波長の前記光が照射された前記搬送物を撮影する撮影部と、
前記撮影部によって撮影された画像に基づいて、前記大塊搬送物を検知する大塊搬送物検知部と、
を備えることを特徴とする大塊搬送物検知システム。
【請求項２】
前記大塊搬送物検知部は、前記画像に二値化処理を施した二値化画像を生成し、生成された前記二値化画像から前記大塊搬送物を検知する
ことを特徴とする請求項１に記載の大塊搬送物検知システム。
【請求項３】
前記大塊搬送物検知部は、前記二値化画像に輪郭縮小処理を施した輪郭縮小画像を生成し、生成された前記輪郭縮小画像から前記大塊搬送物を検知する
ことを特徴とする請求項２に記載の大塊搬送物検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルトコンベアで搬送される搬送物（ずり等）に含まれる大塊搬送物を検知する大塊検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば建設工事では、岩石、土砂、コンクリートガラ、骨材等の搬送物をベルトコンベアで搬送する場合がある。かかるベルトコンベアにおいて、所定以上の大きさの大塊搬送物が搬送される場合には、大塊搬送物によってベルトが損傷するおそれがある。かかる事態が発生すると、ベルトの切断や荷こぼれを引き起こし、その修復のためにベルトコンベアの稼働率が低下することになる。かかる事態を回避するため、特許文献１，２には、搬送物に対して斜め上から光を照射した状態で当該搬送物を撮影し、撮影画像における搬送物の陰影に基づいて大塊搬送物を検知する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１２７７７号公報
【特許文献２】特開２００８−２１２７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１，２に記載された技術では、１つの照明で光を照射しており、搬送物の陰影が一方向にしかできないため、搬送物の形状によっては大塊搬送物を検知することができないおそれがある。
【０００５】
本発明は、前記した事情に鑑みて創案されたものであり、大塊搬送物を好適に検知することが可能な大塊搬送物検知システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明の大塊搬送物検知システムは、搬送物に含まれる所定以上の大きさの大塊搬送物を検知する大塊搬送物検知システムであって、前記搬送物を搬送するベルトを有するベルトコンベアと、前記ベルト上の前記搬送物に互いに異なる方向から互いに異なる波長の光を照射する複数の照明部と、互いに異なる波長の前記光が照射された前記搬送物を撮影する撮影部と、前記撮影部によって撮影された画像に基づいて、前記大塊搬送物を検知する大塊搬送物検知部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
かかる構成によると、互いに異なる方向から互いに異なる波長の光を照射することによって、輪郭が生じた搬送物を含む画像を撮影し、かかる１枚の画像から大塊搬送物を検知するので、簡易な構造で大塊搬送物を好適に検知することができる。
【０００８】
前記大塊搬送物検知部は、前記画像に二値化処理を施した二値化画像を生成し、生成された前記二値化画像から前記大塊搬送物を検知する構成であってもよい。
ことを特徴とする請求項１に記載の大塊搬送物検知システム。
【０００９】
前記大塊搬送物検知部は、前記二値化画像に輪郭縮小処理を施した輪郭縮小画像を生成し、生成された前記輪郭縮小画像から前記大塊搬送物を検知する構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、大塊搬送物を好適に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る大塊ずり検知システムを模式的に示す図である。
【図２】（ａ）は照明部及び撮影部の位置関係を示す平面図、（ｂ）は照明部による光の照射範囲を模式的に示す図、（ｃ）は照明部によって光が当てられた１つのずりの撮影画像を模式的に示す平面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は１つのずりの単色画像を示す図、（ｄ）は１つのずりの合成画像を示す図である。
【図４】（ａ）は合成画像、（ｂ）は輪郭収縮画像を示す図である。
【図５】本発明の第二の実施形態に係る大塊ずり検知システムを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、本発明の大塊搬送物検知システムを山岳トンネル工事において大塊ずりを検知する大塊ずり検知システムに適用した場合を例にとり、適宜図面を参照しながら説明する。
【００１３】
＜第一の実施形態＞
図１に示すように、本発明の第一の実施形態に係る大塊ずり検知システム１Ａは、ベルトコンベア１０と、３つの照明部３１，３２，３３と、撮影部４０Ａと、コンピュータ５０と、を備える。
【００１４】
＜ベルトコンベア１０＞
ベルトコンベア１０は、自走式クラッシャーの一部としての引出しベルコンである。かかる引出しベルコンは、トンネル掘進が行われる切羽（上流側）で発生した搬送物であるずり２を坑口に設けられたずり出し場（下流側）へ搬送する際に用いられる。
発破による掘削で発生したずり２は、図示しない自走式クラッシャーの破砕部によって破砕され、ベルトコンベア１０を介して、ずり出し場まで延びる連続ベルコンに搬送される。
ベルトコンベア１０は、例えば長さが１０［ｍ］、ベルトの速度が１２０［ｍ／ｍｉｎ］でずり２を５秒で自走式クラッシャーから連続ベルコンへと搬送可能なベルコンであって、プーリ１１，１１と、プーリ１１，１１に巻回されたベルト（本実施形態では、無端ベルト）１２と、ずり出し場側のプーリ１１を回転させるモータ１３と、を備える。かかるベルト１２において、上側のベルト１２は、切羽側からずり出し場側へ向けて走行するキャリア側ベルトであり、下側のベルト１２は、ずり出し場側から切羽側へ向けて走行するリターン側ベルトである。
【００１５】
＜照明部３１，３２，３３＞
照明部３１，３２，３３は、上側のベルト（キャリア側ベルト）１２のベルト面（上面）に対して、それぞれ異なる方向からそれぞれ異なる波長の光を照射する。本実施形態において、照明部３１は、光の三原色の一種である赤色光を照射するライトであり、照明部３２は、光の三原色の一種である緑色光を照射するライトであり、照明部３３は、光の三原色の一種である青色光を照射するライトである。これら照明部３１，３２，３３は、ベルト１２のベルト面の照射部位を囲むように、１２０°間隔で配置されている。図２（ａ），（ｂ）に示すように、照明部３１の照射範囲ＳＲと、照明部３２の照射範囲ＳＧと、照明部３３の照射範囲ＳＢとは、互いに重なっており、ベルト面上に３色の光が重なる領域ＳＸが形成される。
【００１６】
＜撮影部４０Ａ＞
図１に戻り、撮影部４０Ａは、上側のベルト１２の上方に設けられた１台のカラーカメラである。撮影部４０Ａは、照明部３１，３２，３３から照射された光が当たっているずり２を真上から所定時間間隔でカラー撮影し、撮影画像（カラー画像）をコンピュータ５０へ出力するカメラである。すなわち、撮影部４０の光軸は、上側のベルト１２のベルト面に直交しており、撮影部４０Ａの画角は、３色の光が重なる領域ＳＸを撮影可能に設定されている。
【００１７】
＜コンピュータ５０＞
コンピュータ５０は、キーボード、マウス等からなる操作部５１と、ディスプレイ、スピーカ等からなる通知部５２と、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる制御部５３と、を備えている。
【００１８】
制御部５３は、機能部として、ベルトコンベア制御部５３ａと、大塊ずり検知部５３ｂと、を備える。
【００１９】
≪ベルトコンベア制御部５３ａ≫
ベルトコンベア制御部５３ａは、利用者による操作部７１の操作内容に基づいて、運転信号をモータ１３の制御部へ出力することによって、モータ１３を回転させ、ベルト１２を走行させる。また、ベルトコンベア制御部５３ａは、停止信号をモータ１３の制御部へ出力することによって、モータ１３を停止させ、ベルト１２を停止させる。
【００２０】
≪大塊ずり検知部５３≫
大塊ずり検知部５３は、撮影部４０Ａによって撮影された撮影画像に基づいて、ずり２に含まれる大塊搬送物である大塊ずりを検知する。
図２（ａ），（ｂ）に示すように、１個のずり２ａに対して照明部３１，３２，３３から三原色の光が照射されると、図２（ｃ）に示すように、撮影画像Ｐ１において、ずり２ａの表面のうち、三原色の光が重なる中央部分２１は白く映る。また、ずり２ａのうち、照明部３１，３２，３３のいずれか１つの光が照射されている周縁部分２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂは、その光の波長に応じた色に映る。また、ずり２ａのうち、照明部３１，３２，３３のいずれか２つの光が照射されている周縁部分２２ＲＧ，２２ＧＢ，２２ＢＲは、それらの光が合成された色に映る。すなわち、撮影画像Ｐ１において、ずり２ａは、中央が白く、周縁に三原色による輪郭があるように映る。
【００２１】
本実施形態において、大塊ずり検知部５３は、撮影部４０Ａによって撮影された撮影画像Ｐ１から、三原色に関するＲＢＧ値をそれぞれ抽出することによって、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように三原色別の単色画像Ｐ２Ｒ，Ｐ２Ｇ，Ｐ２Ｂを生成する。
図３（ａ）に示すように、照明部３１からの赤色光に対応するＲ値によって生成された単色画像Ｐ２Ｒには、照明部３１とは反対側となるずり２ａの周縁部分の一部に陰影２３Ｒが映っている。また、図３（ｂ）に示すように、照明部３２からの緑色光に対応するＧ値によって生成された単色画像Ｐ２Ｇには、照明部３２とは反対側となるずり２ａの周縁部分の一部に陰影２３Ｇが映っている。また、図３（ｃ）に示すように、照明部３３からの青色光に対応するＢ値によって生成された単色画像Ｐ２Ｂには、照明部３３とは反対側となるずり２ａの周縁部分の一部に陰影２２Ｂが映っている。
大塊ずり検知部５３は、予め設定された閾値を用いて、これらの単色画像Ｐ２Ｒ，Ｐ２Ｇ，Ｐ２Ｂに二値化処理を施し、さらに二値化処理が施された各画像を合成することによって陰影のＯＲをとり、ずり２ａの周縁全周にわたって陰影２３を有する合成画像（論理和画像）Ｐ３（図３（ｄ）、図４（ａ）参照）を生成する。
【００２２】
さらに、大塊ずり検知部５３は、予め設定された輝度閾値を用いて、合成画像Ｐ３の輝度を二値化する二値化処理を施すことによって二値化画像（図示せず）を生成する。また、大塊ずり検知部５３は、二値化画像に輪郭縮小処理を施すことによって輪郭縮小画像Ｐ４（図３（ｂ））を生成し、輪郭縮小画像Ｐ４から大塊ずりを検知する。
より詳細には、大塊ずり検知部５３は、輪郭縮小画像に含まれる最も大きい白色部分を探索し、探索された白色部分の面積（ピクセル数）を算出し、算出された面積が所定値以上である場合には、大塊ずり検知と判定し、算出された面積が所定値未満である場合には、大塊ずり未検知と判定する。
大塊ずりを検知した場合、大塊ずり検知部５３が大塊ずりを検知した旨を示す信号を通知部５２へ出力し、通知部５２が大塊ずりの検知を利用者へ通知したり、大塊ずり検知部５３が大塊ずりを検知した旨を示す信号をベルトコンベア制御部５３ａへ出力し、ベルトコンベア制御部５３ａがベルトコンベア１０（本実施形態では、自走式クラッシャー全体）を駆動停止したりする。
【００２３】
本発明の第一の実施形態に係る大塊ずり検知システム１Ａは、互いに異なる方向から互いに異なる波長の光を照射することによって、全周にわたって輪郭が生じたずり２を含む画像を撮影し、かかる１枚の画像から大塊ずりを検知するので、簡易な構造で大塊ずりを検知することができる。
また、本発明の第一の実施形態に係る大塊ずり検知システム１Ａは、特殊な機器を使用せず、カメラ、照明、コンピュータで構成可能であるため、安価であり小型軽量化を図ることができる。
また、本発明の第一の実施形態に係る大塊ずり検知システム１Ａは、論理和、二値化、輪郭縮小、面積探査といったベーシックな処理によって大塊ずりを検知するので、プログラム作成が容易であり処理時間が早い。
また、本発明の第一の実施形態に係る大塊ずり検知システム１Ａは、画像を用いて大塊ずりを検知するので、撮影部４０Ａのズームレンズによって異なる幅のベルトコンベア１０に適用可能である。
【００２４】
＜第二の実施形態＞
続いて、本発明の第二の実施形態に係る大塊ずり検知システムについて、第一の実施形態に係る大塊ずり検知システム１Ａとの相違点を中心に説明する。図５に示すように、本発明の第二の実施形態に係る大塊ずり検知システム１Ｂは、撮影部４０Ａに代えて撮影部４０Ｂを備える。
【００２５】
＜撮影部４０Ｂ＞
撮影部４０Ｂは、３台の単色撮影部４１，４２，４３を備える。単色撮影部４１は、照明３１からの赤色光のみを撮影可能なカメラであり、図３（ａ）に示す単色画像Ｐ２Ｒを撮影して大塊ずり検知部５３ｂへ出力する。単色撮影部４２は、照明３２からの緑色光のみを撮影可能なカメラであり、図３（ｂ）に示す単色画像Ｐ２Ｇを撮影して大塊ずり検知部５３ｂへ出力する。単色撮影部４３は、照明３３からの青色光のみを撮影可能なカメラであり、図３（ｃ）に示す単色画像Ｐ２Ｂを撮影して大塊ずり検知部５３ｂへ出力する。これらの単色撮影部４１，４２，４３は、合成画像Ｐ３の生成処理並びに後記する撮影領域及び撮影方向のズレに関する補正処理を容易化するために、できるだけ近接して設けられて（例えば、平面視で、できるだけ小さい正三角形の頂点に設けられて）、撮影領域及び撮影方向が略同一となるように設定されていることが望ましい。
【００２６】
第二の実施形態において、大塊ずり検知部５３ｂは、３台の単色撮影部４１，４２，４３によって撮影された単色画像Ｐ２Ｒ，Ｐ２Ｇ，Ｐ２Ｂを用いて大塊ずりを検知する。すなわち、本発明の第二の実施形態に係る大塊ずり検知システム１Ｂは、第一の実施形態に係る大塊ずり検知システム１Ａと比較して、撮影画像Ｐ１から単色画像Ｐ２Ｒ，Ｐ２Ｇ，Ｐ２Ｂを生成する手間を省くことができる。なお、第二の実施形態において、大塊ずり検知部５３ｂは、図３（ａ）〜（ｃ）に示す単色画像Ｐ２Ｒ，Ｐ２Ｇ，Ｐ２Ｂから図３（ｄ）に示す合成画像Ｐ３を生成する際に、予め記憶された単色撮影部４１，４２，４３間の距離及び単色撮影部４１，４２，４３の光軸の向き（角度）に基づいて、単色画像Ｐ２Ｒ，Ｐ２Ｇ，Ｐ２Ｂ間における撮影領域及び撮影方向のズレを補正する構成であってもよい。
【００２７】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。例えば、本発明の大塊搬送物検知システムは、自走式クラッシャーの引出しベルコン以外のベルトコンベアにも適用可能である。また、本発明の大塊搬送物検知システムは、ずり以外の搬送物に含まれる大塊搬送物を検知することも可能である。また、本発明の大塊搬送物検知システムは、輪郭縮小画像ではなく、二値化画像又は論理和画像から大塊搬送物を検知する構成であってもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１Ａ，１Ｂ      大塊ずり検知システム（大塊搬送物検知システム）
１０    ベルトコンベア
１２    ベルト
３１，３２，３３    照明部
４０Ａ，４０Ｂ    撮影部
５３ｂ  大塊ずり検知部（大塊搬送物検知部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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