(57)【要約】【課題】選別サイズの砕石に混入された過大粒子あるいは扁平サイズの粒子、及びプラスチック破片等の着色異物を同じ装置を用いて検出する。【解決手段】単一の撮影装置により監視対象の画像を取得し、この画像から濃淡画像に変換して設定された閾値で２値化画像を得ると共に濃淡画像の境界線を抽出して、２値化画像と境界線抽出画像をＡＮＤ合成して境界線を強調し、個体を分離した画像を作成して、その画素領域から、設定されたサイズより大きな画像エリアがあるか否かによって大きさ判定処理を行い、設定されたサイズより大きなサイズの異物を検出する一方で、取得された監視対象の画像のＲＧＢ信号の各値で指定される色画像が、設定された着色異物のものに相当するか否かを判定し、着色異物と同じ色である場合には、その色成分に対して設定されたサイズ以上のものであるか否かによって、大きさ判定処理を行い、設定されたサイズ以上の設定された色成分を有する異物を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の撮影装置により監視対象の画像を取得し、この画像から濃淡画像に変換して設定された閾値で２値化画像を得ると共に濃淡画像の境界線を抽出して、２値化画像と境界線抽出画像をＡＮＤ合成して境界線を強調し、個体を分離した画像を作成して、その画素領域から、設定されたサイズより大きな画像エリアがあるか否かによって大きさ判定処理を行い、設定されたサイズより大きなサイズの異物を検出する一方で、取得された監視対象の画像のＲＧＢ信号の各値で指定される色画像が、設定された着色異物の色に相当するか否かを判定し、着色異物と同じ色である場合には、その色成分に対して設定されたサイズ以上のものであるか否かによって、大きさ判定処理を行い、設定されたサイズ以上の設定された色成分を有する異物を検出する方法。
【請求項２】
単一の撮影装置を用いて搬送手段上を移動する砕石の画像を取得し、この画像から濃淡画像に変換して設定された閾値で２値化画像を得ると共に濃淡画像の境界線を抽出して、２値化画像と境界線抽出画像をＡＮＤ合成して境界線を強調し、個体を分離した画像を作成して、その画素領域から、設定された大きさ以上の辺を有する画像エリアがあるか否かによって大きさ判定処理を行い、選別サイズより大きなサイズの石を検出する一方で、取得された監視対象の画像のＲＧＢ信号の各値で指定される色画像が、設定された着色異物の色に相当するか否かを判定し、着色異物と同じ色である場合には、その色成分に対して設定されたサイズ以上のものであるか否かによって、大きさ判定処理を行い、設定されたサイズ以上の設定された色成分を有する異物を検出する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石灰石採掘鉱山等において発破により起砕された岩石を破砕して製造された砕石を選別する際に、砕石中に混入した選別サイズより大きな石や発破に使用された雷管破片等の異物を検出する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
破砕して得られた砕石は、必要に応じた大きさに篩い分けされるが、篩い分けに用いられる網が僅かでも破れると予定サイズ以上の石（以下、過大粒子という）が混じることがあり、選別品質、ひいては製品品質を損なうことになる。そこで、網の破れを早期に見出して対策を講じる必要があるとともに、過大粒子が一定以上混じった砕石群は出荷製品から除く必要がある。
【０００３】
過大粒子の検出を速やかに実行するため、例えば特許文献１によれば、篩い分けされた岩石や鉱石等の砕石を、撮影装置を用いて撮影し、この撮影装置からの画像信号を画像処理装置に送り、画像処理装置にて個々の砕石の寸法を計測し、得られた計測値と予め設定された設定値とを演算装置により比較して、設定値よりも計測値が大きいときに過大粒子を認識することが行われている。
【０００４】
また、発破に使用される雷管には様々なタイプのものがあり、大別すると導火線式雷管、電気式雷管、非電気式雷管に分けられるが、装薬作業中に発生する静電気の影響を考慮する必要がない非電気式雷管がトンネル工事や大規模鉱山で広く用いられている。非電気式雷管であるノネル雷管は、中空チューブの内壁に爆薬が塗布されていて、チューブの一端に点火することで爆轟伝播する火工品であり、多段発破に際しては爆轟波を分岐伝達させるために複数のコネクターも利用される。このようなコネクターは雷管、コネクターブロック、チューブで構成されている。
【０００５】
原石を発破して起砕する場合、起砕岩石中にノネル雷管等に由来する破片が混じることになる。チューブやコネクターブロックのようなプラスチック部品は着色されており、その破片は、砕石の用途としてセメント原料や製鉄用副原料に供されるのであれば、高温処理にさらされ溶融するので問題ないが、コンクリート用骨材として使用される場合、破片はそのまま残るため、建築エクステリアに用いられるコンクリートの骨材に砕石が供されると、コンクリート表面にプラスチック破片が現れることがある。その結果、プラスチック破片の色のために、建築エクステリアの装飾性を著しく損なう虞がある。
【０００６】
特許文献２には、ノネルチューブ等の着色導火管破片を簡便かつ効率的に検知し、それを簡便かつ効率的に除去することを目的に、移動中の砕石をカラービデオカメラで撮影して、そのカメラで得たＲＧＢ信号に基づいてＨ（色相）信号を形成した後、そのＨ信号を着色導火管破片の色相域が画像化できるように２値化して得られた画像により砕石中に残存する着色導火管破片を検知し、その検知信号に基づいて、移動する砕石中から着色導火管破片が残存する部分を分別することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−１７２５２５号公報
【特許文献２】特開２００１−２７２４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来においては、過大粒子検出と着色異物検出が別々の装置を用いて行われていた。本発明は、監視対象に混入した過大異物と着色異物を同じ装置を用いて検出する方法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】
【０００９】
上記課題は、単一の撮影装置により監視対象の画像を取得し、この画像から濃淡画像に変換して設定された閾値で２値化画像を得ると共に濃淡画像の境界線を抽出して、２値化画像と境界線抽出画像をＡＮＤ合成して境界線を強調し、個体を分離した画像を作成して、その画素領域から、設定されたサイズより大きな画像エリアがあるか否かによって大きさ判定処理を行い、設定されたサイズより大きなサイズの異物を検出する一方で、取得された監視対象の画像のＲＧＢ信号の各値で指定される色画像が、設定された着色異物の色に相当するか否かを判定し、着色異物と同じ色である場合には、その色成分に対して設定されたサイズ以上のものであるか否かによって、大きさ判定処理を行い、設定されたサイズ以上の設定された色成分を有する異物を検出することによって、解決される。
【００１０】
監視対象が砕石である場合、単一の撮影装置を用いて搬送手段上を移動する砕石の画像を取得し、この画像から濃淡画像に変換して設定された閾値で２値化画像を得ると共に濃淡画像の境界線を抽出して、２値化画像と境界線抽出画像をＡＮＤ合成して境界線を強調し、個体を分離した画像を作成して、その画素領域から、設定された大きさ以上の辺を有する画像エリアがあるか否かによって大きさ判定処理を行い、選別サイズより大きなサイズの石を検出する一方で、取得された監視対象の画像のＲＧＢ信号の各値で指定される色画像が、設定された着色異物の色に相当するか否かを判定し、着色異物と同じ色である場合には、その色成分に対して設定されたサイズ以上のものであるか否かによって、大きさ判定処理を行い、設定されたサイズ以上の設定された色成分を有するプラスチック破片を検出する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、単一の撮影装置で過大異物と着色異物の両方を同時に検出することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る検出方法を実施する装置の説明図である。
【図２】オーバーサイズ検出のステップを説明する図で、２−１は撮影により得られた画像から変換された濃淡画像であり、２−２は濃淡画像を２値化して得られた画像（２値化画像）であり、２−３は濃淡画像をエッジ抽出されたエッジ画像（境界線画像）、２−４は２値化画像とエッジ画像の反転画像をＡＮＤ合成した合成画像である。
【図３】着色異物検出の流れをオーバーサイズ検出と関係づけて説明する図で、３−１は撮影により得られたＲＧＢ画像（出願ソフトの関係でカラーで示せていない）であり、３−２は図２の濃淡画像（２−１）であり、３−３はＲＧＢ抽出後の１色目画像であり、３−４はＲＧＢ抽出後の２色目画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図１において、不図示の破砕機より搬出された砕石１は、ふるい分け機の網２上に落下し、網２の通過・不通過により寸法による選別を受ける。網２の目開きより大きな砕石１ａは、網２の目を通ることなく網上排出コンベア３上に落ちて排出され、網２の目開きより小さい砕石１ｂは網２の目を通って網下排出コンベア４上に落下して排出される。
【００１４】
網下排出コンベア４上の砕石１ｂに対して、サイズ判定と色判定が行われる。それらの判定のために網下搬出コンベア４には検出装置が付設されている。検出装置は、ＧｉｇＥカメラのような撮影装置５、画像処理・演算装置６等により構成される。稼働中に限って検出を行うようにするため、運転信号に応じて検出機能をＯＮ・ＯＦＦ制御するようになっている。
【００１５】
まず、網下排出コンベア４により搬送される砕石１ｂが、例えばＬＥＤのような光源８で照射され、ＧｉｇＥカメラのような撮影装置５により撮影される。撮影装置５は、１台のみに限られず、コンベアの搬送方向に沿って複数個設置することも可能である。撮影により得られた画像情報（取り込み画像）からＲＧＢ信号、即ち、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各信号が形成され、画像処理・演算装置６へ送られる。
【００１６】
画像処理・演算装置６では、ＲＧＢ信号から検出用の画像が作成され、オーバーサイズ検出、着色異物検出それぞれのために予め設定された基準値と比較され、必要な場合にオーバーサイズ検出信号、着色異物検出信号を出力する。基準値は、オペレータが予め入力設定しておいても、画像処理・演算装置６の検出ソフトに備えられた学習機能により画像処理・演算装置自体が設定変更するようになっていてもよい。更に、本実施形態においては、信号出力に応じて、オーバーサイズ砕石あるいは着色異物が残存する部分を分別すべく、排出コンベアの搬送方向下流側に設置されたダンバー（図示せず）を作動して異物を自動的に排除するようになっている。
【００１７】
オーバーサイズ検出に当たっては、それらＲＧＢ信号から輝度信号、色相信号、あるいは彩度・飽和度信号を用いて濃淡画像たるモノクロ画像に変換し（図２の２−１）、その際、平滑化フィルタ処理を実施して雑音信号等を除去して、適正な検知信号とする。そして、設定された閾値と比較することによって２値化処理を行う（図２の２−２）。この２値化画像において、閾値を超えた画素は白で表され、閾値未満の画素は黒で表されている。また、同じ雑音等除去後のモノクロ画像からエッジ検出フィルタにより、境界線を抽出する（図２の２−３）。２値化により得られた画像と境界線を抽出した画像（反転画像）とをＡＮＤ合成し、輪郭追跡して境界線を強調し、個体を分離した画像を作成する（図２の２−４）。この合成画像において、○印で付した部分で隣の図形と切り離され、正常にサイズ判定することができる（２−２の２値化画像では、隣の図形とつながっているため、正しく判定できない）。
【００１８】
以上のプロセスによって作成された画像を構成する画素領域から、設定された大きさ以上の一辺を有する画像エリアがあるか否かによって、大きさ判定処理を行う。例えば製品サイズが５〜２０ｍｍ（一辺の長さ）である場合には、３０ｍｍ以上のものを過大粒子と認識する（２０〜３０ｍｍは誤差として見逃す設定となっている）。また製品サイズが１０〜３０ｍｍ、２０〜４０ｍｍである場合には、それぞれ４０ｍｍ以上、５０ｍｍ以上のものを過大粒子とする。その際、コンベア上に砕石がないか、少ない場合にコンベア表面の汚れを誤検知することがないように、面積判定が加味される。例えば、まず適切な面積率Ｐ（％）で画像の２値化を行い、最大図形の抽出、予め設定された面積の基準値と抽出図形の比較を通じて過大粒子が検出された場合は、追加設定としての、当初の面積率Ｐよりも小さな面積率Ｐ１（５〜２０ｍｍ製品の場合、過大粒子検出の閾値である３０ｍｍより大きい一辺長さから求められる）、及び当初の面積率Ｐよりも大きな面積率Ｐ２（ベルトコンベアの泥汚れのような過大粒子として大きすぎてあり得ないサイズ、例えば一辺１００ｍｍから求められる；任意設定可能）で再度それぞれ画像の２値化を行い、それぞれの場合の最大図形の面積Ａ１、Ａ２を求める。そして、この両者の比：Ｒ（＝Ａ１／Ａ２）の値が例えば０．５より小さい場合には誤検出として判別する。
【００１９】
また着色異物検出に当たっては、カラー画像をそのまま使い、Ｒ、Ｇ、Ｂの各値で指定される色画像が、設定された着色異物の色に相当するか否かをまず判定する。本例において色の設定は黄色と赤色の２色とする。したがって、ＲＧＢ画像（図３の３−１）から、ＲＬ１＜Ｒ＜ＲＨ１、ＧＬ１＜Ｇ＜ＧＨ１、ＢＬ１＜Ｂ＜ＢＨ１の画素を抽出して、その後に膨張処理を実施して、黄色画像を生成する（図３の３−３）。黄色成分に対して設定された面積以上のものであるか否か（判定対象の一辺の長さに基づく）によって、黄色異物における大きさ判定処理を行う。同時にＲＧＢ画像から、ＲＬ２＜Ｒ＜ＲＨ２、ＧＬ２＜Ｇ＜ＧＨ２、ＢＬ２＜Ｂ＜ＢＨ２の画素を抽出して、その後に膨張処理を実施して、赤色画像（図３の３−４）を生成した上で、黄色画像と同じように、大きさ判定処理を行う。色の設定は、ここでは赤色と黄色の２色としているが、色指定にＲＧＢカラーモデルを使い、Ｒ、Ｇ、Ｂの値の組み合わせで色を指定し、設定値を、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値と、それぞれの±許容値で指定することで、任意に色指定を変更することができ、これにより、砕石中に混在し、砕石や背景となるベルト表面と色差がはっきりしている異物であれば検出することが可能となる。つまり、例えば赤色のノネルチューブを指定するパラメータが（Ｒ＝５０、許容値５）、（Ｇ＝３０、許容値４）、（Ｂ＝４０、許容値４）の場合、４５≦Ｒ≦５５かつ２６≦Ｇ≦３４かつ３６≦Ｂ≦４４が同色とみなされ、Ｒ＝５０、Ｇ＝３０、Ｂ＝５０であれば、Ｂが範囲外なので、違う色とみなすことになる。砕石の色分布と、ノネルチューブの色分布を分析して、ノネルチューブのみ検出できる範囲を指定して、検出させるのである。
【００２０】
なお、着色異物検出の際に、ノネルチューブのようなプラスチック材の選別を目的として、赤みがかった砕石のようなものの混在が容認される場合には、２値化した検知信号を使用して形成された画像上の長さ、縦横比（長さと幅の比）及び複雑度（周囲の長さを２乗した値と面積の比）を利用することで、ノネルチューブのような異材料の異物のみを除去することも可能である。
【００２１】
同一の撮影装置で取り込んだ同じＲＧＢ信号をオーバーサイズ検出と着色異物検出のそれぞれに独立して用いることができ、コンベアの速度や設置条件に応じて、例えば１秒当たり７枚の画像取り込みを行うことができる。そして一回の撮像、検出判定に対して、設定された個数以上のオーバーサイズあるいは着色異物を検出した場合に、一回パルス出力を行う。色については指定色のor条件でカウントを行う。
【００２２】
なお、オーバーサイズ検出、着色異物検出それぞれの大きさ判定処理での結果を、圧縮保存するとともに、画像処理・演算装置６に付設された、砕石監視のための画像モニター７に表示する。この画像モニター７は、点検調整にも使用される。ちなみに、オーバーサイズ判定、異物判定をそれぞれ独立に行った処理結果は互いに関与しない。
【符号の説明】
【００２３】
１  砕石
１ａ  網を通過しなかった砕石
１ｂ  網を通過した砕石
２  網
３  網上排出コンベア
４  網下排出コンベア
５  撮影装置
６  画像処理・演算装置
７  画像モニター
８  光源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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