物体識別装置および物体選別装置
【課題】透明体と複数種類の不透明体とが混在する被識別物体において、再資源とする種類の物体を簡易に識別する。
【解決手段】透明体２０１と、複数種類の不透明体２０２、２０３とが混在する被識別物体２００を対象として、各被識別物体２００がそれぞれいずれの種類の物体かを識別する物体識別装置に、各被識別物体２００に光を照射する投光部４０と、投光部４０から照射された光のうち各被識別物体２００を透過した光を受光すると共に、各被識別物体２００で拡散反射した光を受光する受光部５０と、受光部５０により受光された光の光量に基づいて、各被識別物体２００がそれぞれいずれの種類の物体かを識別する識別部６０とを設ける。
【解決手段】透明体２０１と、複数種類の不透明体２０２、２０３とが混在する被識別物体２００を対象として、各被識別物体２００がそれぞれいずれの種類の物体かを識別する物体識別装置に、各被識別物体２００に光を照射する投光部４０と、投光部４０から照射された光のうち各被識別物体２００を透過した光を受光すると共に、各被識別物体２００で拡散反射した光を受光する受光部５０と、受光部５０により受光された光の光量に基づいて、各被識別物体２００がそれぞれいずれの種類の物体かを識別する識別部６０とを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明体と不透明体とが混在する被識別物体を種類毎に識別することができる物体識別装置および物体選別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種製品のリサイクルが行われている。特に、ガラスやプラスチック等の廃材に関しては、カレットなどの破砕された一つ一つの被識別物体に対して光を照射し、各被識別物体を透過した透過光に基づいてそれぞれの色や材質を識別することが行われている（例えば、「特許文献１」および「特許文献２」参照）。廃材を再資源として利用するには、この様な物体識別装置や物体選別装置を用いて、人手やコストをかけることなく被識別物体を種類毎に識別若しくは選別することが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８４３５号公報
【特許文献２】特開２００４−３５１８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、廃材には、ガラスやプラスチック等の光透過性を有する透明体だけではなく、各種の不透明体が混在する場合がある。各種の不透明体が混在する被識別物体において、特定の種類の不透明体を再資源とするために各種の不透明体の識別を要する場合がある。しかしながら、不透明体は光を透過しないので、上記従来の様に、透過光に基づいて被識別物体の識別を行う方法を適用することはできない。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、透明体と複数種類の不透明体とが混在する被識別物体において、再資源とする種類の物体を簡易に識別することのできる物体識別装置および物体選別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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の第一態様は、透明体と、複数種類の不透明体とが混在する被識別物体を対象として、各被識別物体がそれぞれいずれの種類の物体かを識別する物体識別装置であって、各被識別物体に光を照射する投光部と、各被識別物体について、前記投光部から照射された光のうち各被識別物体を透過した光を受光すると共に、各被識別物体で拡散反射した光を受光する受光部と、前記受光部により受光された光の光量に基づいて、各被識別物体がそれぞれいずれの種類の物体かを識別する識別部と、を備えたことを特徴とする物体識別装置を提供する。
上記構成によれば、透明体は光を透過するのに対し、不透明体は光を透過しないので、各被識別物体について、受光部が受光した光の光量に基づいて、現在の識別対象となっている被識別物体が透明体であるか不透明体であるかを簡易に識別することができる。また、不透明体については、それぞれの種類毎に表面の光の反射特性が異なることが想定される。また、不透明体の表面色や表面の荒さ等によって拡散反射する光量も異なることが想定される。従って、受光部において受光した光の光量に基づいて、拡散反射光量の違いから、各不透明体の種類を簡易に識別することができる。
但し、被識別物体において複数種類の透明体が混在する場合は、上記従来の方法を適用して、各透明体を透過した光に基づいて、各透明体がいずれの種類の物体であるかを識別することができる。
以上の様にして、透明体と複数種類の不透明体とが混在する被識別物体において、各被識別物体がいずれの種類の物体であるかを簡易に識別することができ、これにより透明体と複数種類の不透明体とが混在する被識別物体において、再資源とする種類の物体を簡易に識別することができる。
但し、透明体と複数種類の不透明体とが混在する被識別物体として、例えば、シリコンの端材等がある。シリコンの端材には例えば太陽電池等の原料として利用可能なシリコンと、透明体の二酸化ケイ素と、不透明体の二酸化ケイ素とが含まれる。シリコンは、鏡面反射特性を有し、黒色を呈する。一方、不透明体の二酸化ケイ素は、複数の泡を内包したものである。当該不透明体の二酸化ケイ素は、内包した泡により拡散反射特性を有し、白色を呈する。
【０００６】
本発明の第二態様は、上記第一態様において、前記投光部は、各被識別物体に対して互いに異なる方向からそれぞれ光を同時に照射する第一の投光器および第二の投光器を備え、前記受光部は、各被識別物体について、前記第一の投光器から照射された光のうち各被識別物体を透過した光を受光すると同時に、前記第二の投光器から照射された光のうち各被識別物体で拡散反射した光を受光すること、を特徴とする。
上記構成によれば、投光部は第一の投光器および第二の投光器を備え、各被識別物体に対して、互いに異なる方向からそれぞれ同時に光を照射することができる。すなわち、第一の投光器の光の投光面と、受光部の受光面とを互いに対向するように配置し、この第一の投光器の光の投光面と受光部の受光面とを結ぶ直線を交差するように、被識別物体を通過させ、この被識別物体に対して受光部の受光面の側から光を照射するように第二の投光器を配置することによって、ＣＣＤカメラ等により構成される一の構成部品としての受光部により、現在の識別対象である一の被識別物体を透過した光と、被識別物体で拡散反射された光とを同時に受光することができる。従って、各被識別物体について、各被識別物体を透過した光を受光する受光手段と、被識別物体で拡散反射した光を受光する受光手段とを別々に設ける必要がなく、透過光量と、拡散反射光量とを加算したり、各光量について別個評価を行ったりするなどの各被識別物体の種類を識別するために要する演算の手間を省くことができる。
【０００７】
本発明の第三態様は、上記第二態様において、前記受光部は、各被識別物体について、前記第一の投光器から照射された光のうち各被識別物体を透過した光を受光すると同時に、前記第二の投光器から照射された光のうち各被識別物体で拡散反射した光を受光する第一の受光器とともに、各被識別物体について、前記第二の投光器から照射された光のうち各被識別物体を透過した光を受光すると同時に、前記第一の投光器から照射された光のうち各被識別物体で拡散反射した光を受光する第二の受光器を備えたこと、を特徴とする。
上記構成によれば、第一の受光器と第二の受光器とにおいてそれぞれ受光した光の光量に基づいて、現在の識別対象とする一の被識別物体がいずれの種類の物体であるかを識別することができる。二つの受光器においてそれぞれ受光した光の光量に基づいて、被識別物体を識別することにより、識別精度を向上することができる。特に、現在の識別対象となっている被識別物体が複数種類の不透明体が付着して、一の不透明体となっているような場合がある。このような場合、第一の投光器から照射された光のうち、被識別物体で拡散反射した光の光量と、第二の投光器から照射された光のうち、被識別物体で拡散反射した光の光量とが大きく異なる場合がある。各種類の物体を識別して、各種類毎に物体を選別するような場合に、異なる種類の不透明体が付着して一つの物体となっているような被識別物体を排除することが可能となり、選別精度を向上することができる。
【０００８】
本発明の第四態様は、上記第一態様〜第三態様のいずれか一の態様において、前記複数種類の不透明体の中には、鏡面反射特性を有する不透明体が含まれ、前記鏡面反射特性を有する不透明体の端部で鏡面反射をした光が前記受光部に受光されないように各被識別物体に対する前記投光部による光の照射範囲が制限されていること、を特徴とする。
上記構成によれば、投光部による各被識別物体に対する照射範囲は、現在の識別対象の被識別物体が鏡面反射特性を有する不透明体である場合、当該不透明体の端部で鏡面反射された光が受光部に受光されないように制限されている。従って、不透明体の端部で鏡面反射された光が受光部に受光されて、受光部において受光した光量が増加し、不透明体が透明体であると識別されるのを防止して、各被識別物体がいずれの種類の物体であるかを精度よく識別することができる。
【０００９】
本発明の第五態様は、上記第一態様〜第四態様のいずれか一の態様において、前記投光部により各被識別物体に対して光が照射される照射位置は中空に設けられ、各被識別物体を前記照射位置に所定の落下軌道で一つ一つ落下させるための搬送溝を有する搬送部を備えたこと、を特徴とする。
上記構成によれば、投光部により各被識別物体に対して光が照射される照射位置は中空に設けられるため、被識別物体を照射位置に搬送するための搬送路を透明部材で構成したり、搬送路を構成する部材の光の透過性や吸光性等を考慮したりする必要がない。また、搬送溝を有する搬送部により、各被識別物体が投光部による照射位置に所定の落下軌道で一つ一つ落下させることにより、被識別物体が重なりあって光が照射されるのを防止することができる。また、各被識別物体に対して、光を確実に照射することができ、識別精度を向上することができる。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、本発明の第六態様は、透明体と、複数種類の不透明体とが混在する被識別物体から、予め設定された所定の種類の不透明体を識別するための物体識別装置であって、各被識別物体に光を照射する投光部と、各被識別物体について、前記投光部から照射された光のうち各被識別物体を透過した光を受光すると共に、各被識別物体で拡散反射した光を受光する受光部と、前記受光部により受光された光の光量に基づいて、各被識別物体がそれぞれ予め設定された所定の種類の物体であるか否かを識別する識別部と、を備えたことを特徴とする物体識別装置を提供する。
上記構成によれば、透明体は光を透過するのに対し、不透明体は光を透過しないので、各被識別物体について、受光部が受光した光の光量に基づいて、現在の識別対象となっている被識別物体が透明体であるか不透明体であるかを簡易に識別することができる。また、不透明体については、それぞれの種類毎に表面の光の反射特性が異なることが想定される。また、不透明体の表面色や表面の荒さ等によって拡散反射する光量も異なることが想定される。従って、受光部において受光した光の光量に基づいて、拡散反射光量の違いから、各不透明体の種類を簡易に識別することができる。
例えば、予め設定された所定の種類の物体について、予め、受光部において受光される光の光量を測定しておくことなどにより、当該光量と同程度の光量が受光されるか否かにより、受光部において受光された光の光量に基づいて、現在の識別対象となっている一の被識別物体が予め設定された所定の種類の物体であるか否かを簡易に識別することができる。
従って、透明体と複数種類の不透明体とが混在する被識別物体において、再資源とする種類の物体を所定の種類の物体とすることにより、当該物体を簡易に識別することができる。
【００１１】
また、上記目的を達成するために、本発明の第七態様は、透明体と、複数種類の不透明体とが混在する被識別物体を搬送する搬送部と、前記搬送部による搬送の過程で、各被識別物体に光を照射する投光部と、各被識別物体について、前記投光部から照射された光のうち各被識別物体を透過した光を受光すると共に、各被識別物体で拡散反射した光を受光する受光部と、前記受光部により受光された光の光量に基づいて、各被識別物体がそれぞれいずれの種類の物体かを識別する識別部と、前記識別部により識別された種類に応じて、各被識別物体を種類毎に選別する選別部と、を備えたことを特徴とする物体選別装置を提供する。
上記構成によれば、上記本発明の第一態様と略同様の構成を有するので、上記本発明の第一態様と略同様の作用および効果を奏する。また、上記構成によれば、搬送部と選別部とを備えているので、搬送部により被識別物体を搬送させながら、各被識別物体がそれぞれいずれの種類かを識別し、その識別された種類に応じて、被識別物体を選別する作業を自動的に行うことができ、再資源とする種類の物体を簡易に識別して選別することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、透明体と、複数種類の不透明体とが混在する被識別物体に対して、投光部により光を照射し、受光部により受光した光量に基づいて、再資源とする種類の物体を簡易に識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態の物体選別装置の概観構成例を示す側面図である。
【図２】識別対象若しくは選別対象とする各被識別物体の概観を示す図である。
【図３】振動篩の構成を示す側面図（ａ）、一部上面図（ｂ）である。
【図４】本実施の形態の物体選別装置の主要部の模式的な構成を示す図である。
【図５】投光部から照射された光が、被識別物体の端部で鏡面反射して受光部に入射する様子を説明するための説明図である。
【図６】投光器に設けられる投光面制限部材の構成を示す正面図である。
【図７】投光面制限部材を説明するための説明図である。
【図８】（ａ）透明体、（ｂ）鏡面反射特性を有する不透明体、（ｃ）拡散反射特性を有する不透明体のそれぞれについて、受光部に受光された光の光量を示した図である。
【図９】受光部を二つの受光器を用いて構成した場合の物体選別装置の主要部の模式的な構成を示す図である。
【図１０】鏡面反射特性を有する不透明体の表面に、拡散反射特性を有する不透明体が付着している場合に、受光部に受光される光を説明するための図である。
【図１１】滑り板に設けられる搬送溝を示す図である。
【図１２】吹出ノズルの吹出面積を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１に、本発明の実施の形態の物体選別装置１００を示す。図１に示す物体選別装置１００は、透明体２０１と、複数種類の不透明体２０２、２０３とが混在する被識別物体２００（図２参照）において、各被識別物体２００がそれぞれいずれの種類の物体であるかをそれぞれ識別して、所定の種類の物体を他の種類の物体から選別するための装置である。本実施の形態では、被識別物体２００には、再資源として利用可能な所定の種類の不透明体２０３と、それ以外の物体（透明体２０１および不透明体２０２）とが含まれており、物体選別装置１００では、この再資源として利用可能な所定の種類の不透明体２０３を良品として選別し、透明体２０１およびそれ以外の種類の不透明体２０２を異物として選別するものとして、以下説明する。
【００１５】
図１に示す様に、物体選別装置１００は、被識別物体２００が供給される供給部１０と、供給部１０から供給された被識別物体２００を搬送する搬送部２０と、搬送部２０による搬送の過程で、各被識別物体２００がそれぞれいずれの種類の物体かを識別し、被識別物体２００を良品と異物とに選別する本体部３０とを備えている。
【００１６】
図２に、被識別物体２００の概観例を示す。被識別物体２００は、再資源として利用可能な有用物を含む廃材を所定の程度まで破砕した破砕物である。図２に示す様に、各被識別物体２００は、破砕物であるため、各種の形状を呈する。本実施の形態では、被識別物体２００は最長２０ｍｍ程度の大きさとなる様に破砕される。但し、最長２０ｍｍ程度とは、一つの被識別物体２００について、任意の端部間の長さを測定した場合の最長の長さを指す。
本実施の形態にでは、上記の廃材を破砕した結果、透明体２０１と、複数種類の不透明体２０２、２０３として、反射特性の異なる２種類の不透明体２０２、２０３を含むものとする。ここで、透明体２０１とは光透過性を有する物体を指す。また、不透明体２０２、２０３は光透過性を有さず、照射された光を反射又は吸収する物体を指す。
本実施の形態では、反射特性の異なる２種類の不透明体２０２、２０３のうち、一方は、拡散反射特性を有する不透明体２０２であり、他方は鏡面反射特性を有する不透明体２０３であるものとする。また、本実施の形態では、被識別物体２００のうち、良品とする再資源化が可能な所定の種類の物体を、鏡面反射特性を有する不透明体２０３として、以下、説明する。但し、図２に示した透明体２０１、不透明体２０２、２０３の形状は一例であり、各透明体２０１、各不透明体２０２、２０３はそれぞれ様々な形状を呈する。
【００１７】
この様な被識別物体２００として、例えば、シリコンの精製時に生じるシリコンの端材を破砕した破砕物を挙げることができる。シリコンウエーハの原料として使用されるシリコンに要求される純度は極めて高い。高純度のシリコンは、るつぼ等に二酸化ケイ素を入れて、アーク炉などで還元することにより精製されている。シリコン精製後に、高純度のシリコンを取り出した後のるつぼには、廃材としてのシリコンの端材が残る。このシリコンの端材には、シリコンウエーハの原料に要求される程度の純度には至らなかったシリコンと、還元されなかった二酸化ケイ素とが含まれる。シリコンの端材に含まれるシリコンは、太陽電池の原料等として利用可能な程度の純度を有し、再資源として利用可能な有用物である。
ここで、シリコンは不透明体（２０３）であり、黒色を呈する。シリコンの端材を破砕する際に、シリコンは割れて滑らかな表面を有する。このため、シリコンの表面は鏡面反射特性を示し、シリコンの表面に照射された光は正反射する。
一方、還元されなかった二酸化ケイ素には透明体２０１の二酸化ケイ素と、還元の過程で複数の泡を内包した不透明体２０２の二酸化ケイ素とが含まれる。透明体の二酸化ケイ素は照射された光を透過する。不透明体の二酸化ケイ素は、複数の泡を内包するため白色を呈し、この不透明体の二酸化ケイ素に照射された光は拡散反射する。
【００１８】
供給部１０は漏斗状に形成され、供給口１１からオペレーター等により供給された被識別物体２００を搬送部２０に供給する。
搬送部２０は、供給部１０から供給された被識別物体２００を本体部３０に搬送する搬送経路上に設けられ、電動により振動する振動篩２１（図３参照）を備えている。この振動篩２１により篩のメッシュ径以下の被識別物体２００は排除品として排除される。
ここで、被識別物体２００のうち、再資源として利用する物体が上述したシリコン等の半導体等である場合など、金属に触れると性質が変化する物体である場合には、上記の供給部１０及び搬送部２０のうち、被識別物体２００が接触する可能性のある箇所は、被識別物体２００と金属との接触を防止すべくプラスチック等の非金属製の素材を用いて構成され、あるいは非金属製の素材により被覆される。なお、以下に説明する良品収容部８１についても同様である。
図３（ａ）に振動篩２１の側面図を示す。また、図３（ｂ）に振動篩２１の上面図を示す。被識別物体２００のうち、図３（ａ）、（ｂ）に示す振動篩２１において、メッシュ面２１ａ及びメッシュ面２１ａの両側方に配置される側壁面２１ｂについて、非金属製の素材により被覆されている。また、供給部１０と、後述する滑り板２３および良品収容部８１については非金属製の素材により構成されている。
振動篩２１の下部には、排除品収容部２２が設けられている。振動篩２１により排除品として排除された被識別物体２００はこの排除品収容部２２に落下されて収容される。振動篩２１のメッシュ径よりも大きな被識別物体２００は、振動篩２１を搬送経路として本体部３０に搬送される。
本実施の形態では、振動篩２１のメッシュ径を４ｍｍとしている。このメッシュ径は、識別対象とする廃材の破砕物を精度よく識別する観点、および、廃材のリサイクルに係るコスト、エネルギー、人的資源を合理的なものとする観点から、適宜、適切なメッシュ径とすることができる。
【００１９】
図４に、搬送部２０の一部を含む本体部３０の主要な構成を示す。
図４に示す様に、搬送部２０は、振動篩２１を通過した被識別物体２００を上端（図示略）から下端２３ａに向けて落下させる滑り板２３を備えている。
【００２０】
本体部３０は、各被識別物体２００に光を照射する投光部４０と、投光部４０から照射された光のうち各被識別物体２００を透過した光を受光すると共に、各被識別物体２００で拡散反射した光を受光する受光部５０と、受光部５０により受光された光の光量に基づいて、各被識別物体２００がそれぞれいずれの種類の物体であるかを識別する識別部としての制御部６０と、制御部６０における被識別物体２００の識別結果に応じて良品と異物とを選別する選別部８０とを備えている。但し、本発明に係る物体識別装置は、これらの投光部４０と、受光部５０と、制御部６０とを備えて構成される。
【００２１】
投光部４０は、互いに異なる方向からそれぞれ光を同時に照射する第一の投光器４１と第二の投光器４２とを備えている。第一の投光器４１は、被識別物体２００を透過した透過光を検出するための透過光検出用の投光器である。また、第二の投光器４２は、被識別物体２００で拡散反射した反射光を検出するための拡散反射光検出用の投光器である。
受光部５０は、各被識別物体２００を透過した光と、各被識別物体２００で拡散反射した光を受光して、受光した光量に基づく信号を制御部６０に出力するもので、例えば、ＣＣＤカメラ等を用いて構成される。
【００２２】
ここで、第一の投光器４１、第二の投光器４２、受光部５０及び滑り板２３のそれぞれの配置及び滑り板２３の傾斜角度θ１について説明する。
図４に示す様に、第一の投光器４１の光の投光面４１ａと、受光部５０の受光面５０ａとは互いに対向するように配置される。この第一の投光器４１の光の投光面４１ａと、受光部５０の受光面５０ａとを結ぶ直線Ｌ１と、滑り板２３による被識別物体２００の落下軌道Ｃとが交差するように、滑り板２３の配置及び滑り板２３の傾斜角度θ１を決定する。ここで、この第一の投光器４１の光の投光面４１ａと、受光部５０の受光面５０ａとを結ぶ直線Ｌ１と、滑り板２３による被識別物体２００の落下軌道Ｃとが交差する位置を、被識別物体２００に対して光が照射される光の照射位置Ｐ１とする。そして、照射位置Ｐ１を通過する被識別物体２００に対して、受光部５０の側から光を照射するように、第二の投光器４２が配置される。このように配置することにより、受光部５０では、第一の投光器４１により照射された光が被識別物体２００を透過した場合、この被識別物体２００を透過した光を受光し、第二の投光器４２により照射された光が被識別物体２００で拡散反射した場合、この被識別物体２００で拡散反射した光を受光することができる。
【００２３】
また、本実施の形態では、後述する様に、受光部５０において受光した光の光量に基づいて、制御部６０は被識別物体２００が透明体２０１であるか不透明体２０２、２０３であるかを識別するとともに、被識別物体２００が不透明体２０２、２０３である場合には拡散反射特性を有する不透明体２０２であるか、鏡面反射特性を有する不透明体２０３であるかを識別する。従って、受光部５０は、被識別物体２００を透過した光と、被識別物体２００で拡散反射した光とを同時に受光するとともに、被識別物体２００で鏡面反射した光が入射しない位置に配置することが好ましい。
すなわち、本実施の形態では、図４に示す様に、照射位置Ｐ１は中空に設けられており、第一の投光器４１と、被識別物体２００に対する光の照射位置Ｐ１と、受光部５０とを一直線上に配置するとともに、当該第一の投光器４１、照射位置Ｐ１および受光部５０を結ぶ直線Ｌ１と、第二の投光器４２と照射位置Ｐ１とを結ぶ直線Ｌ２とが成す角度θ２が鋭角となるように、第二の投光器４２が配置される。本実施の形態では、角度θ２は３０度程度としている。このように第二の投光器４２を配置することにより、第二の投光器４２により照射された光が被識別物体２００で鏡面反射した場合でも、この鏡面反射した光が受光部５０に概ね受光されないようにすることができる。但し、第二の投光器４２の位置は、予め、実験や計算等により、最適な位置が決定される。
【００２４】
ここで、図２に示した様に、廃材の破砕物である被識別物体２００は様々な形状を有している。このため、例えば、現在の識別対象とする被識別物体２００が鏡面反射特性を有する不透明体２０３である場合に、図５に示す様に、第一の投光器４１から照射された光がこの不透明体２０３の端部２０３ａ（特に、被識別物体２００の落下方向Ｆにおいて、上端部若しくは下端部）に照射され、この端部２０３ａにおいて鏡面反射した光が受光部５０に受光された場合、受光部５０により受光された光の光量が透明体２０１を透過した光の光量と同程度になることが想定される。この場合、制御部６０は受光部５０において受光された光の光量に基づいて、被識別物体２００が透明体２０１であるか不透明体２０２、２０３であるかを識別するのが困難になる。そこで、本実施の形態では、図６および図７に示す様に、第一の投光器４１の投光面４１ａの面積を、特に高さ方向Ｈにおいて狭めて、被識別物体２０３の端部２０３ａにおいて鏡面反射した光が受光部５０に入射しない様に制限する投光面制限部材４３が第一の投光器４１に設けられている。但し、高さ方向Ｈとは、被識別物体２００の落下方向Ｆである。
【００２５】
図６に示す様に、投光面制限部材４３は、光を遮蔽する遮蔽板４３ａの略中央部に、遮蔽板４３ａの幅方向Ｗに長尺なスリット４３ｂが形成されたものである。このスリット４３ｂを介して被識別物体２００に光が照射される。この投光面制限部材４３を設けれることにより、第一の投光器４１の投光面４１ａの面積が、その高さ方向Ｈにおいて狭められている。但し、この遮蔽板４３ａは、被識別物体２００の大きさや第一の投光器４１の投光面４１ａの大きさによっては、特に設けなくてもよい場合がある。また、被識別物体２００の大きさに応じて、スリット４３ｂの大きさは適宜適切な大きさとすることができる。
図７に示す様に、第一の投光器４１の投光面４１ａにこの投光面制限部材４３を設け、被識別物体２００に対する光の照射範囲を制限することにより、被識別物体２００が鏡面反射特性を有する不透明体２０３である場合であっても、被識別物体２００の端部２００ａに光が照射されることが防止されているので、図５に示した例と異なり、被識別物体２００の端部２００ａで鏡面反射した光が受光部５０に受光されるのを防止することができる。
また、本実施の形態では、第二の投光器４２にもこの投光面制限部材４３が設けられており、第一の投光器４１と第二の投光器４２の投光面４２ａの大きさは略等しいものとなっている。
【００２６】
図４に示す制御部６０は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備え、受光部５０において受光した光の光量、すなわち、ＣＣＤカメラ等として構成される受光部５０により撮影された撮影画像に基づいて、各被識別物体２００がいずれの種類の物体であるかを識別する識別処理を実行する。
また、制御部６０には、表示装置７０が接続されている。表示装置７０では、制御部６０による識別処理等の処理結果に応じた表示内容を表示することができる。さらに、制御部６０は、識別処理の処理結果に応じて、選別部８０に対して選別制御信号Ｓを送信する。
【００２７】
制御部６０では、上記識別処理において、予め設定された第一の閾値Ｔ１、第二の閾値Ｔ２および第三の閾値Ｔ３と（図８参照）、受光部５０で受光した光の光量とを比較し、現在の識別対象とする被識別物体２００がそれぞれいずれの種類の物体であるかを識別する構成としている。これらの第一の閾値Ｔ１〜第三の閾値Ｔ３は、ＣＰＵにより読み出し可能にＲＯＭに格納されている。また、表示装置７０には、受光部５０において受光した光の光量を上記第一の閾値Ｔ１〜第三の閾値Ｔ３と共に表示することができる。更に、現在の被識別物体２００を、各種類に対応付けられた色により各被識別物体２００の種類を識別可能に表示することができる。
【００２８】
ここで、第一の閾値Ｔ１は、現在、照射位置Ｐ１に被識別物体２００が存在しているか否かを識別するための閾値として設けられる。受光部５０に受光された光の光量が第一の閾値Ｔ１以上の値を示す場合、照射位置Ｐ１に被識別物体２００が存在しないと判別される。受光部５０に受光された光の光量が第一の閾値Ｔ１未満の値を示す場合、現在、照射位置Ｐ１に被識別物体２００が存在していることを示す。
第二の閾値Ｔ２は、照射位置Ｐ１に被識別物体２００が存在する場合に、現在の識別対象とする被識別物体２００が透明体２０１であるか不透明体２０２、２０３であるかを識別するための閾値として設けられる。受光部５０において受光した光の光量が、第一の閾値Ｔ１と第二の閾値Ｔ２との間の値を示す場合、現在の識別対象とする被識別物体２００は、透明体２０１であると判別される。受光部５０において受光した光の光量が第二の閾値Ｔ２に達しない場合、現在の識別対象とする被識別物体２００は、不透明体２０２、２０３であると判別される。
【００２９】
第三の閾値Ｔ３は、現在の識別対象とする被識別物体２００が不透明体２０２、２０３である場合に、この不透明体２０２、２０３の反射特性に応じて、いずれの種類の不透明体２０２、２０３であるかを識別するための閾値として設けられる。具体的には、現在の識別対象とする不透明体２０２、２０３が拡散反射特性を有する不透明体２０２であるか鏡面反射特性を有する不透明体２０３であるかを識別するための閾値として設けられる。被識別物体２００が拡散反射特性を有する場合、受光部５０には第二の投光器４２により照射された光のうち、被識別物体２００で拡散反射した光が受光される。一方、被識別物体２００が鏡面反射特性を有する不透明体２０３である場合、第二の投光器４２により照射された光は正反射する。上述した様に、受光部５０は、被識別物体２００で鏡面反射した光が入射されないように、受光部５０と第二の投光器４２との位置関係が決定されているため、受光部５０における光の受光量は略「０」に等しくなる。したがって、本実施の形態では、受光部５０において受光した光の光量が、第二の閾値Ｔ２と第三の閾値Ｔ３との間の値を示す場合、現在の識別対象とする被識別物体２００は、拡散反射特性を有する不透明体２０２であると判別される。また、受光部５０において受光した光の光量が第三の閾値Ｔ３に達しない場合、現在の識別対象とする被識別物体２００は、鏡面反射特性を有する不透明体２０３であると判別される。
【００３０】
これらの閾値の値は、予め、実験を繰り返し行うこと等により、透明体２０１と、複数種類の不透明体２０２、２０３とが混在する被識別物体２００において、各識別物体が透明体２０１であるか、不透明体２０２、２０３であるか、いずれの種類の不透明体２０２、２０３であるかを識別可能な値となる様に設定される。
図８は、照射位置Ｐ１を通過した被識別物体２００が透明体２０１であった場合（ａ）、鏡面反射特性を有する不透明体２０３であった場合（ｂ）、拡散反射特性を有する不透明体２０２であった場合のそれぞれについて、受光部５０において受光された光の光量の一例を示したものである。
但し、図８において、縦軸は受光部５０が受光した光の光量を「０（ゼロ）」から「２５５」の範囲で示している。なお、光量が「０（０％）」とは、受光部５０に受光された光量が「０」であることを示す。また、光量が「２５５（１００％）」とは、第一の投光器４１により照射された光が、被識別物体２００により遮られることなく、受光部５０に受光された場合の光量を示す。
【００３１】
図８（ａ）に示す様に、被識別物体２００が透明体２０１である場合、受光部５０には「１００」〜「２２０」未満の範囲の光量の光が受光される。また、図８（ｂ）に示す様に、被識別物体２００が鏡面反射特性を有する不透明体２０３である場合、受光部５０に受光される光量は「３０」未満の値を示し、図８（ｃ）に示す様に、被識別物体２００が拡散反射特性を有する不透明体２０２である場合、受光部５０に受光される光量は「３０」〜「１００」未満の光量を示す。
そこで、図８に示す例において、第一の閾値Ｔ１を「２２０」（約８６％）、第二の閾値Ｔ２を「１００」（約３９％）、第三の閾値Ｔ３を「３０」（約１２％）としている。
このように、実際の被識別物体２００を用いて実験を繰り返すこと等により、各被識別物体２００を種類毎に識別可能な第一の閾値Ｔ１〜第三の閾値Ｔ３を設定することができる。
【００３２】
次に、選別部８０の構成を図４を参照して説明する。
選別部８０は、制御部６０から送信される選別制御信号Ｓに基づいて、照射位置Ｐ１を通過して落下する被識別物体２００を、良品（２０３）と異物（２０１、２０２）とに選別して、良品を良品収容部８１に収容させ、異物を異物収容部８２に収容させるものである。具体的には、図４に示す様に、滑り板２３による被識別物体２００の落下軌道Ｃの延長軌道上に配置される良品収容部８１と、良品収容部８１に隣接して設けられとともに、滑り板２３の落下軌道Ｃの延長軌道を外した位置に配置される異物収容部８２と、被識別物体２００が異物であった場合に、制御部６０からの選別制御信号Ｓに基づいてこの被識別物体２００の落下軌道Ｃを変更させて、異物を異物収容部８２に収容させる収容位置制御部８３とを備えている。
【００３３】
収容位置制御部８３は、空気を吹き出す吹出ノズル８４と、この吹出ノズル８４に接続され、圧縮空気を溜める圧縮空気貯留部（図示略）と、圧縮空気貯留部と吹出ノズル８４との間に設けられる電磁弁８５と、この電磁弁８５の開閉動作を制御する電磁弁制御部８６と、を備えている。電磁弁制御部８６は、制御部６０から送信される選別制御信号Ｓに基づいて、被識別物体２００が異物である場合に、電磁弁８５を一定時間だけ開く。但し、本実施の形態では、選別制御信号Ｓは、被識別物体２００が異物である場合に制御部６０から電磁弁制御部８６に送信される。電磁弁８５が開くと、圧縮空気貯留部に貯留された圧縮空気は吹出ノズル８４を介して吹き出される。吹出ノズル８４は、照射位置Ｐ１から被識別物体２００の落下軌道Ｃの延長軌道上の所定の位置に設けられた異物排除位置Ｐ２に対して空気を吹き出すように、吹出ノズル８４の空気吹出口８４ａの方向が定められている。吹出ノズル８４から吹き出された空気により、被識別物体２００の落下軌道Ｃは異物収容部８２側に変更される。これにより、異物であると識別された被識別物体２００（２０１、２０２）の落下軌道Ｃが異物排除位置Ｐ２において変更されて、異物収容部８２に当該被識別物体２００（２０１、２０２）が収容される。
但し、被識別物体２００が照射位置Ｐ１を通過した時間から、この吹出ノズル８４による異物排除位置Ｐ２を通過するまでの時間までの間には遅れ時間が生じることから、電磁弁制御部８６は制御部６０から選別制御信号Ｓを受信した後、所定の遅れ時間が経過した後に電磁弁８５を開くように制御する。制御部６０から選別制御信号Ｓを受信してから、電磁弁８５を開くまでの遅れ時間は、実際に使用する電磁弁８５や、照射位置Ｐ１と異物排除位置Ｐ２、滑り板２３の傾斜角度θ１、被識別物体２００の落下速度等に応じて適宜変更される。また、通常、電磁弁８５は閉状態であり、制御部６０から電磁弁制御部８６に選別制御信号Ｓが送信された場合に、所定の遅れ時間後、一定時間だけ開状態となる。
【００３４】
次に、本実施の形態の物体選別装置１００の動作を説明する。
まず、物体選別装置１００に電源が投入されると、振動篩２１に電源が供給され振動篩２１の振動が開始する。オペレーターが供給部１０に被識別物体２００を供給すると、この供給部１０に供給された被識別物体２００は、振動篩２１を通過する過程で、振動篩２１のメッシュ径以下の被識別物体２００は排除品収容部２２に、排除品として収容される（図１参照）。振動篩２１を通過した被識別物体２００は、振動篩２１に接続された滑り板２３の上端（図示略）に到達する。そして、被識別物体２００は滑り板２３の上端から下端２３ａ（図３参照）に向けて滑り落ち、滑り板２３の下端２３ａから所定の落下軌道Ｃを描いて落下する。被識別物体２００は、滑り板２３から落下する過程で、照射位置Ｐ１を通過する。このとき、第一の投光器４１および第二の投光器４２から被識別物体２００に対して光が同時に照射される。これと同時に、受光部５０は、被識別物体２００が透明体２０１である場合には、被識別物体２００を透過した光を受光し、被識別物体２００が拡散反射特性を有する不透明体２０２である場合には、被識別物体２００で拡散反射した光を受光する。制御部６０では、受光部５０において受光した光の光量を図８に示す第一の閾値Ｔ１〜第三の閾値Ｔ３と比較し、現在の識別対象とする被識別物体２００がいずれの種類の物体であるかを識別する。そして、制御部６０は、現在、照射位置Ｐ１を通過した被識別物体２００が透明体２０１である、若しくは、拡散反射特性を有する不透明体２０２であると識別した場合、これらを異物と識別し、選別制御信号Ｓを選別部８０の電磁弁制御部８６に送信する。この選別制御信号Ｓを受信した場合、所定の遅れ時間の経過後、電磁弁制御部８６は電磁弁８５を開く。これにより、吹出ノズル８４から空気が吹き出され、異物であると識別された被識別物体２００の落下軌道Ｃが変更され、異物収容部８２に収容される。一方、制御部６０により鏡面反射特性を有する不透明体２０３であると識別された被識別物体２００は、滑り板２３により良品収容部８１に落下し、良品収容部８１に収容される。但し、供給部１０から複数の被識別物体２００が一度に供給され、供給された被識別物体２００は振動篩２１を通過しながら、滑り板２３の上端にそれぞれ異なる時間に到達する。これにより、一つ一つの被識別物体２００が互いに重なり合わないように照射位置Ｐ１を通過する。
【００３５】
以上説明した上記実施の形態によれば、制御部６０は、各被識別物体２００について、受光部５０において受光された光の光量に基づいて、図８に例示する当該光量を第一の閾値Ｔ１〜第三の閾値Ｔ３と比較することにより、透明体２０１と複数種類の不透明体２０２、２０３とが混在する被識別物体２００において、各被識別物体２００がいずれの種類の物体であるかを簡易に識別することができる。これにより透明体２０１と複数種類の不透明体２０２、２０３とが混在する被識別物体２００において、再資源とする種類の物体を簡易に識別することができる。
また、上記実施の形態によれば、図４に示す様に、投光部４０は透過光検出用の第一の投光器４１と、拡散反射光検出用の第二の投光器４２を備え、現在の識別対象となっている一の被識別物体２００に対して、互いに異なる方向からそれぞれ同時に光を照射することができる。すなわち、第一の投光器４１の光の投光面４１ａと、受光部５０の受光面５０ａとを互いに対向するように配置し、この第一の投光器４１の光の投光面４１ａと受光部５０の受光面５０ａとを結ぶ直線Ｌ１を交差するように、被識別物体２００を通過させ、この被識別物体２００に対して受光部５０の受光面５０ａの側から光を照射するように第二の投光器４２を配置することによって、ＣＣＤカメラ等により構成される一の構成部品としての受光部５０により、現在の識別対象である被識別物体２００を透過した光と、被識別物体２００で拡散反射された光とを同時に受光することができる。従って、被識別物体２００を透過した光を受光する受光手段と、被識別物体２００で拡散反射した光を受光する受光手段とを別々に設ける必要がなく、透過光量と、拡散反射光量とを加算したり、各光量について別個評価を行ったりするなどの各被識別物体２００の種類を識別するために要する演算の手間を省くことができる。
【００３６】
また、上記実施の形態によれば、図６及び図７に示す様に、第一の投光器４１の投光面４１ａには、投光面４１ａの面積を制限する投光面制限部材４３が設けられている。第一の投光器４１の投光面４１ａにこの投光面制限部材４３を設けることにより、鏡面反射特性を有する不透明体２０３の端部２０３ａで鏡面反射をした光が受光部５０に受光されないように各被識別物体２００に対する光の照射範囲を制限することができる。従って、不透明体２０２、２０３の端部２０３ａで鏡面反射された光が受光部５０に受光されて、受光部５０において受光した光量が増加し、不透明体２０２、２０３が透明体２０１であると識別されるのを防止して、各被識別物体２００がいずれの種類の物体であるかを精度よく識別することができる。
【００３７】
また、上記実施の形態によれば、図４に示す様に、投光部４０により各被識別物体２００に対して光を照射する照射位置Ｐ１を中空に設けているので、第一の投光器４１と第二の投光器４２とから、それぞれ異なる方向から光を照射する場合に、各被識別物体２００を照射位置Ｐ１に搬送するための搬送路を透明部材で構成したり、搬送路を構成する部材の光の透過性や吸光性等を考慮したりする必要がない。
【００３８】
但し、上記実施の形態は、本発明の一態様であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、上記実施の形態では、一の受光部５０により、第一の投光器４１から照射された光のうち、被識別物体２００を透過した光を受光するとともに、第二の投光器４２から照射された光のうち、被識別物体２００で拡散反射した光とを同時に受光する構成としたが、例えば、図９に示す様に、受光部５０を第一の受光器５１と第二の受光器５２の二つの受光器を用いて構成してもよい。
図９に示す例では、ＣＣＤ等により構成される第一の受光器５１を、上記実施の形態と同様に、第一の投光器４１の投光面４１ａに対向する位置に受光面５１ａが配置されるよう配置している。そして、同じくＣＣＤ等により構成される第二の受光器５２を、第二の投光器４２の投光面４２ａに対向する位置に受光面５１ａが配置されるように配置している。このように、第一の受光器５１と第二の受光器５２とを用いて受光部５０を構成することにより、第一の受光器５１では、上記実施の形態と同様に、第一の投光器４１により照射された光のうち、被識別物体２００を透過した光を受光すると同時に、第二の投光器４２により照射された光のうち、被識別物体２００で拡散反射した光を受光する。一方、第二の受光器５２では、第二の投光器４２により照射された光のうち、被識別物体２００を透過した光を受光すると同時に、第一の投光器４１により照射された光のうち、被識別物体２００で拡散反射した光を受光する。第一の受光器５１において受光した光の光量と、第二の受光器５２において受光した光の光量とに基づいて、それぞれ現在識別対象とする被識別物体２００がいずれの種類の物体であるかを識別することにより、識別精度を向上することができる。
例えば、図１０（ａ）に示す様に、現在の識別対象となっている被識別物体２００が鏡面反射特性を有する不透明体２０３であるが、第二の投光器４２から光が照射される側に、拡散反射特性を有する不透明体２０２が異物として付着しているような場合は、一の受光器により受光部５０を構成した場合であっても、不透明体２０２で拡散反射した光を受光することができるため、当該異物が付着した良品を異物として異物収容部８２に収容させることができる。しかしながら、図１０（ｂ）に示す様に、現在の識別対象となっている被識別物体２００が鏡面反射特性を有する不透明体２０３であって、第一の投光器４１から光が照射される側に拡散反射特性を有する不透明体２０２が付着しているような場合には、第二の投光器４２から照射された光は被識別物体２００で鏡面反射して、受光部５０には拡散反射光が受光されないため、制御部６０は当該被識別物体２００を良品と識別する。しかしながら、図９に示す様に、第一の受光器５１と第二の受光器５２とを用いて受光部５０を構成することにより、第一の投光器４１側に異物が付着した良品についても異物として良品から選別することができ、良品の選別精度を向上することができる。
【００３９】
また、図１１に示す様に、滑り板２３に照射位置Ｐ１に被識別物体２００を所定の落下軌道Ｃで確実に落下するように搬送溝２３ｂを設けるとより好ましい。このように、搬送溝２３ｂを設けることにより、被識別物体２００の落下軌道Ｃが、照射位置Ｐ１から外れるのを防止することができ、第一の投光器４１および第二の投光器４２から照射される光を各被識別物体２００に確実に照射させることができる。また、図１１に示す様に、搬送溝２３ｂを複数設けて、滑り板２３の幅に相当する幅若しくは滑り板２３から落下する被識別物体２００が通過する可能性のある幅に相当する幅に対して、第一の投光器４１および第二の投光器４２から光を照射するようにしてもよい。この場合も、一つ一つの被識別物体２００に対して光を照射し、各被識別物体２００について、受光部５０において受光した光の光量に基づいて、各被識別物体２００がいずれの種類の物体であるかを識別する構成とすることができる。滑り板２３に搬送溝２３ｂを設けない場合についても同様である。
【００４０】
また、上記実施の形態では、特に説明をしなかったが、吹出ノズル８４の空気を吹き出す吹出面積は、被識別物体２００の大きさに応じて適宜設定することができる。この吹出ノズル８４の吹出面積が大きいと、異物と識別された被識別物体２００の前後に落下する被識別物体２００にも空気が吹き付けられる可能性がある。前後に落下する被識別物体２００に空気が吹き付けられた場合、当該被識別物体２００が良品と識別されていても、落下軌道Ｃが変更されて異物収容部８２に収容されることになる。したがって、図１２に示す様に、吹出ノズル８４の吹出面積Ａは、異物と識別された被識別物体２００（２０１、２０２）の前後に落下する被識別物体２００に空気が吹き付けられないような大きさとなるように、被識別物体２００の大きさ、被識別物体２００の落下速度等に基づいて設定することが好ましい。また、吹出ノズル８４の吹出面積Ａと共に、滑り板２３の傾斜角度θ１を調整して被識別物体２００の落下速度を調整することも好ましい。
【００４１】
また、上記実施の形態では、複数種類の不透明体２０２、２０３として、拡散反射特性を有する不透明体２０２と、鏡面反射特性を有する不透明体２０３とを例に挙げて説明したが、本発明に係る不透明体２０２、２０３はこの二種類に限定されるものではない。種類の異なる不透明体ついては、それぞれの種類毎に表面の光の反射特性が異なることが想定される。また、不透明体の表面色や表面の荒さ等によって拡散反射する光量も異なることが想定される。従って、受光部５０において、各不透明体について、その種類を識別可能な拡散反射光量の値を閾値として予め設定しておくことにより、受光部５０において受光された光の光量に基づいて、現在の識別対象となっている一の被識別物体２００がいずれの種類の不透明体であるかを簡易に識別することができる。
【符号の説明】
【００４２】
２０ 搬送部
４０ 投光部
４１ 第一の投光器
４２ 第二の投光器
４３ 投光面制限部材
５０ 受光部
５０ａ 受光面
５１ 第一の受光器
５１ａ 受光面
５２ 第二の受光器
６０ 制御部（識別部）
８０ 選別部
１００ 物体選別装置
２００ 被識別物体
２０１ 透明体
２０２、２０３ 不透明体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明体と不透明体とが混在する被識別物体を種類毎に識別することができる物体識別装置および物体選別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種製品のリサイクルが行われている。特に、ガラスやプラスチック等の廃材に関しては、カレットなどの破砕された一つ一つの被識別物体に対して光を照射し、各被識別物体を透過した透過光に基づいてそれぞれの色や材質を識別することが行われている（例えば、「特許文献１」および「特許文献２」参照）。廃材を再資源として利用するには、この様な物体識別装置や物体選別装置を用いて、人手やコストをかけることなく被識別物体を種類毎に識別若しくは選別することが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８４３５号公報
【特許文献２】特開２００４−３５１８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、廃材には、ガラスやプラスチック等の光透過性を有する透明体だけではなく、各種の不透明体が混在する場合がある。各種の不透明体が混在する被識別物体において、特定の種類の不透明体を再資源とするために各種の不透明体の識別を要する場合がある。しかしながら、不透明体は光を透過しないので、上記従来の様に、透過光に基づいて被識別物体の識別を行う方法を適用することはできない。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、透明体と複数種類の不透明体とが混在する被識別物体において、再資源とする種類の物体を簡易に識別することのできる物体識別装置および物体選別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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の第一態様は、透明体と、複数種類の不透明体とが混在する被識別物体を対象として、各被識別物体がそれぞれいずれの種類の物体かを識別する物体識別装置であって、各被識別物体に光を照射する投光部と、各被識別物体について、前記投光部から照射された光のうち各被識別物体を透過した光を受光すると共に、各被識別物体で拡散反射した光を受光する受光部と、前記受光部により受光された光の光量に基づいて、各被識別物体がそれぞれいずれの種類の物体かを識別する識別部と、を備えたことを特徴とする物体識別装置を提供する。
上記構成によれば、透明体は光を透過するのに対し、不透明体は光を透過しないので、各被識別物体について、受光部が受光した光の光量に基づいて、現在の識別対象となっている被識別物体が透明体であるか不透明体であるかを簡易に識別することができる。また、不透明体については、それぞれの種類毎に表面の光の反射特性が異なることが想定される。また、不透明体の表面色や表面の荒さ等によって拡散反射する光量も異なることが想定される。従って、受光部において受光した光の光量に基づいて、拡散反射光量の違いから、各不透明体の種類を簡易に識別することができる。
但し、被識別物体において複数種類の透明体が混在する場合は、上記従来の方法を適用して、各透明体を透過した光に基づいて、各透明体がいずれの種類の物体であるかを識別することができる。
以上の様にして、透明体と複数種類の不透明体とが混在する被識別物体において、各被識別物体がいずれの種類の物体であるかを簡易に識別することができ、これにより透明体と複数種類の不透明体とが混在する被識別物体において、再資源とする種類の物体を簡易に識別することができる。
但し、透明体と複数種類の不透明体とが混在する被識別物体として、例えば、シリコンの端材等がある。シリコンの端材には例えば太陽電池等の原料として利用可能なシリコンと、透明体の二酸化ケイ素と、不透明体の二酸化ケイ素とが含まれる。シリコンは、鏡面反射特性を有し、黒色を呈する。一方、不透明体の二酸化ケイ素は、複数の泡を内包したものである。当該不透明体の二酸化ケイ素は、内包した泡により拡散反射特性を有し、白色を呈する。
【０００６】
本発明の第二態様は、上記第一態様において、前記投光部は、各被識別物体に対して互いに異なる方向からそれぞれ光を同時に照射する第一の投光器および第二の投光器を備え、前記受光部は、各被識別物体について、前記第一の投光器から照射された光のうち各被識別物体を透過した光を受光すると同時に、前記第二の投光器から照射された光のうち各被識別物体で拡散反射した光を受光すること、を特徴とする。
上記構成によれば、投光部は第一の投光器および第二の投光器を備え、各被識別物体に対して、互いに異なる方向からそれぞれ同時に光を照射することができる。すなわち、第一の投光器の光の投光面と、受光部の受光面とを互いに対向するように配置し、この第一の投光器の光の投光面と受光部の受光面とを結ぶ直線を交差するように、被識別物体を通過させ、この被識別物体に対して受光部の受光面の側から光を照射するように第二の投光器を配置することによって、ＣＣＤカメラ等により構成される一の構成部品としての受光部により、現在の識別対象である一の被識別物体を透過した光と、被識別物体で拡散反射された光とを同時に受光することができる。従って、各被識別物体について、各被識別物体を透過した光を受光する受光手段と、被識別物体で拡散反射した光を受光する受光手段とを別々に設ける必要がなく、透過光量と、拡散反射光量とを加算したり、各光量について別個評価を行ったりするなどの各被識別物体の種類を識別するために要する演算の手間を省くことができる。
【０００７】
本発明の第三態様は、上記第二態様において、前記受光部は、各被識別物体について、前記第一の投光器から照射された光のうち各被識別物体を透過した光を受光すると同時に、前記第二の投光器から照射された光のうち各被識別物体で拡散反射した光を受光する第一の受光器とともに、各被識別物体について、前記第二の投光器から照射された光のうち各被識別物体を透過した光を受光すると同時に、前記第一の投光器から照射された光のうち各被識別物体で拡散反射した光を受光する第二の受光器を備えたこと、を特徴とする。
上記構成によれば、第一の受光器と第二の受光器とにおいてそれぞれ受光した光の光量に基づいて、現在の識別対象とする一の被識別物体がいずれの種類の物体であるかを識別することができる。二つの受光器においてそれぞれ受光した光の光量に基づいて、被識別物体を識別することにより、識別精度を向上することができる。特に、現在の識別対象となっている被識別物体が複数種類の不透明体が付着して、一の不透明体となっているような場合がある。このような場合、第一の投光器から照射された光のうち、被識別物体で拡散反射した光の光量と、第二の投光器から照射された光のうち、被識別物体で拡散反射した光の光量とが大きく異なる場合がある。各種類の物体を識別して、各種類毎に物体を選別するような場合に、異なる種類の不透明体が付着して一つの物体となっているような被識別物体を排除することが可能となり、選別精度を向上することができる。
【０００８】
本発明の第四態様は、上記第一態様〜第三態様のいずれか一の態様において、前記複数種類の不透明体の中には、鏡面反射特性を有する不透明体が含まれ、前記鏡面反射特性を有する不透明体の端部で鏡面反射をした光が前記受光部に受光されないように各被識別物体に対する前記投光部による光の照射範囲が制限されていること、を特徴とする。
上記構成によれば、投光部による各被識別物体に対する照射範囲は、現在の識別対象の被識別物体が鏡面反射特性を有する不透明体である場合、当該不透明体の端部で鏡面反射された光が受光部に受光されないように制限されている。従って、不透明体の端部で鏡面反射された光が受光部に受光されて、受光部において受光した光量が増加し、不透明体が透明体であると識別されるのを防止して、各被識別物体がいずれの種類の物体であるかを精度よく識別することができる。
【０００９】
本発明の第五態様は、上記第一態様〜第四態様のいずれか一の態様において、前記投光部により各被識別物体に対して光が照射される照射位置は中空に設けられ、各被識別物体を前記照射位置に所定の落下軌道で一つ一つ落下させるための搬送溝を有する搬送部を備えたこと、を特徴とする。
上記構成によれば、投光部により各被識別物体に対して光が照射される照射位置は中空に設けられるため、被識別物体を照射位置に搬送するための搬送路を透明部材で構成したり、搬送路を構成する部材の光の透過性や吸光性等を考慮したりする必要がない。また、搬送溝を有する搬送部により、各被識別物体が投光部による照射位置に所定の落下軌道で一つ一つ落下させることにより、被識別物体が重なりあって光が照射されるのを防止することができる。また、各被識別物体に対して、光を確実に照射することができ、識別精度を向上することができる。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、本発明の第六態様は、透明体と、複数種類の不透明体とが混在する被識別物体から、予め設定された所定の種類の不透明体を識別するための物体識別装置であって、各被識別物体に光を照射する投光部と、各被識別物体について、前記投光部から照射された光のうち各被識別物体を透過した光を受光すると共に、各被識別物体で拡散反射した光を受光する受光部と、前記受光部により受光された光の光量に基づいて、各被識別物体がそれぞれ予め設定された所定の種類の物体であるか否かを識別する識別部と、を備えたことを特徴とする物体識別装置を提供する。
上記構成によれば、透明体は光を透過するのに対し、不透明体は光を透過しないので、各被識別物体について、受光部が受光した光の光量に基づいて、現在の識別対象となっている被識別物体が透明体であるか不透明体であるかを簡易に識別することができる。また、不透明体については、それぞれの種類毎に表面の光の反射特性が異なることが想定される。また、不透明体の表面色や表面の荒さ等によって拡散反射する光量も異なることが想定される。従って、受光部において受光した光の光量に基づいて、拡散反射光量の違いから、各不透明体の種類を簡易に識別することができる。
例えば、予め設定された所定の種類の物体について、予め、受光部において受光される光の光量を測定しておくことなどにより、当該光量と同程度の光量が受光されるか否かにより、受光部において受光された光の光量に基づいて、現在の識別対象となっている一の被識別物体が予め設定された所定の種類の物体であるか否かを簡易に識別することができる。
従って、透明体と複数種類の不透明体とが混在する被識別物体において、再資源とする種類の物体を所定の種類の物体とすることにより、当該物体を簡易に識別することができる。
【００１１】
また、上記目的を達成するために、本発明の第七態様は、透明体と、複数種類の不透明体とが混在する被識別物体を搬送する搬送部と、前記搬送部による搬送の過程で、各被識別物体に光を照射する投光部と、各被識別物体について、前記投光部から照射された光のうち各被識別物体を透過した光を受光すると共に、各被識別物体で拡散反射した光を受光する受光部と、前記受光部により受光された光の光量に基づいて、各被識別物体がそれぞれいずれの種類の物体かを識別する識別部と、前記識別部により識別された種類に応じて、各被識別物体を種類毎に選別する選別部と、を備えたことを特徴とする物体選別装置を提供する。
上記構成によれば、上記本発明の第一態様と略同様の構成を有するので、上記本発明の第一態様と略同様の作用および効果を奏する。また、上記構成によれば、搬送部と選別部とを備えているので、搬送部により被識別物体を搬送させながら、各被識別物体がそれぞれいずれの種類かを識別し、その識別された種類に応じて、被識別物体を選別する作業を自動的に行うことができ、再資源とする種類の物体を簡易に識別して選別することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、透明体と、複数種類の不透明体とが混在する被識別物体に対して、投光部により光を照射し、受光部により受光した光量に基づいて、再資源とする種類の物体を簡易に識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態の物体選別装置の概観構成例を示す側面図である。
【図２】識別対象若しくは選別対象とする各被識別物体の概観を示す図である。
【図３】振動篩の構成を示す側面図（ａ）、一部上面図（ｂ）である。
【図４】本実施の形態の物体選別装置の主要部の模式的な構成を示す図である。
【図５】投光部から照射された光が、被識別物体の端部で鏡面反射して受光部に入射する様子を説明するための説明図である。
【図６】投光器に設けられる投光面制限部材の構成を示す正面図である。
【図７】投光面制限部材を説明するための説明図である。
【図８】（ａ）透明体、（ｂ）鏡面反射特性を有する不透明体、（ｃ）拡散反射特性を有する不透明体のそれぞれについて、受光部に受光された光の光量を示した図である。
【図９】受光部を二つの受光器を用いて構成した場合の物体選別装置の主要部の模式的な構成を示す図である。
【図１０】鏡面反射特性を有する不透明体の表面に、拡散反射特性を有する不透明体が付着している場合に、受光部に受光される光を説明するための図である。
【図１１】滑り板に設けられる搬送溝を示す図である。
【図１２】吹出ノズルの吹出面積を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１に、本発明の実施の形態の物体選別装置１００を示す。図１に示す物体選別装置１００は、透明体２０１と、複数種類の不透明体２０２、２０３とが混在する被識別物体２００（図２参照）において、各被識別物体２００がそれぞれいずれの種類の物体であるかをそれぞれ識別して、所定の種類の物体を他の種類の物体から選別するための装置である。本実施の形態では、被識別物体２００には、再資源として利用可能な所定の種類の不透明体２０３と、それ以外の物体（透明体２０１および不透明体２０２）とが含まれており、物体選別装置１００では、この再資源として利用可能な所定の種類の不透明体２０３を良品として選別し、透明体２０１およびそれ以外の種類の不透明体２０２を異物として選別するものとして、以下説明する。
【００１５】
図１に示す様に、物体選別装置１００は、被識別物体２００が供給される供給部１０と、供給部１０から供給された被識別物体２００を搬送する搬送部２０と、搬送部２０による搬送の過程で、各被識別物体２００がそれぞれいずれの種類の物体かを識別し、被識別物体２００を良品と異物とに選別する本体部３０とを備えている。
【００１６】
図２に、被識別物体２００の概観例を示す。被識別物体２００は、再資源として利用可能な有用物を含む廃材を所定の程度まで破砕した破砕物である。図２に示す様に、各被識別物体２００は、破砕物であるため、各種の形状を呈する。本実施の形態では、被識別物体２００は最長２０ｍｍ程度の大きさとなる様に破砕される。但し、最長２０ｍｍ程度とは、一つの被識別物体２００について、任意の端部間の長さを測定した場合の最長の長さを指す。
本実施の形態にでは、上記の廃材を破砕した結果、透明体２０１と、複数種類の不透明体２０２、２０３として、反射特性の異なる２種類の不透明体２０２、２０３を含むものとする。ここで、透明体２０１とは光透過性を有する物体を指す。また、不透明体２０２、２０３は光透過性を有さず、照射された光を反射又は吸収する物体を指す。
本実施の形態では、反射特性の異なる２種類の不透明体２０２、２０３のうち、一方は、拡散反射特性を有する不透明体２０２であり、他方は鏡面反射特性を有する不透明体２０３であるものとする。また、本実施の形態では、被識別物体２００のうち、良品とする再資源化が可能な所定の種類の物体を、鏡面反射特性を有する不透明体２０３として、以下、説明する。但し、図２に示した透明体２０１、不透明体２０２、２０３の形状は一例であり、各透明体２０１、各不透明体２０２、２０３はそれぞれ様々な形状を呈する。
【００１７】
この様な被識別物体２００として、例えば、シリコンの精製時に生じるシリコンの端材を破砕した破砕物を挙げることができる。シリコンウエーハの原料として使用されるシリコンに要求される純度は極めて高い。高純度のシリコンは、るつぼ等に二酸化ケイ素を入れて、アーク炉などで還元することにより精製されている。シリコン精製後に、高純度のシリコンを取り出した後のるつぼには、廃材としてのシリコンの端材が残る。このシリコンの端材には、シリコンウエーハの原料に要求される程度の純度には至らなかったシリコンと、還元されなかった二酸化ケイ素とが含まれる。シリコンの端材に含まれるシリコンは、太陽電池の原料等として利用可能な程度の純度を有し、再資源として利用可能な有用物である。
ここで、シリコンは不透明体（２０３）であり、黒色を呈する。シリコンの端材を破砕する際に、シリコンは割れて滑らかな表面を有する。このため、シリコンの表面は鏡面反射特性を示し、シリコンの表面に照射された光は正反射する。
一方、還元されなかった二酸化ケイ素には透明体２０１の二酸化ケイ素と、還元の過程で複数の泡を内包した不透明体２０２の二酸化ケイ素とが含まれる。透明体の二酸化ケイ素は照射された光を透過する。不透明体の二酸化ケイ素は、複数の泡を内包するため白色を呈し、この不透明体の二酸化ケイ素に照射された光は拡散反射する。
【００１８】
供給部１０は漏斗状に形成され、供給口１１からオペレーター等により供給された被識別物体２００を搬送部２０に供給する。
搬送部２０は、供給部１０から供給された被識別物体２００を本体部３０に搬送する搬送経路上に設けられ、電動により振動する振動篩２１（図３参照）を備えている。この振動篩２１により篩のメッシュ径以下の被識別物体２００は排除品として排除される。
ここで、被識別物体２００のうち、再資源として利用する物体が上述したシリコン等の半導体等である場合など、金属に触れると性質が変化する物体である場合には、上記の供給部１０及び搬送部２０のうち、被識別物体２００が接触する可能性のある箇所は、被識別物体２００と金属との接触を防止すべくプラスチック等の非金属製の素材を用いて構成され、あるいは非金属製の素材により被覆される。なお、以下に説明する良品収容部８１についても同様である。
図３（ａ）に振動篩２１の側面図を示す。また、図３（ｂ）に振動篩２１の上面図を示す。被識別物体２００のうち、図３（ａ）、（ｂ）に示す振動篩２１において、メッシュ面２１ａ及びメッシュ面２１ａの両側方に配置される側壁面２１ｂについて、非金属製の素材により被覆されている。また、供給部１０と、後述する滑り板２３および良品収容部８１については非金属製の素材により構成されている。
振動篩２１の下部には、排除品収容部２２が設けられている。振動篩２１により排除品として排除された被識別物体２００はこの排除品収容部２２に落下されて収容される。振動篩２１のメッシュ径よりも大きな被識別物体２００は、振動篩２１を搬送経路として本体部３０に搬送される。
本実施の形態では、振動篩２１のメッシュ径を４ｍｍとしている。このメッシュ径は、識別対象とする廃材の破砕物を精度よく識別する観点、および、廃材のリサイクルに係るコスト、エネルギー、人的資源を合理的なものとする観点から、適宜、適切なメッシュ径とすることができる。
【００１９】
図４に、搬送部２０の一部を含む本体部３０の主要な構成を示す。
図４に示す様に、搬送部２０は、振動篩２１を通過した被識別物体２００を上端（図示略）から下端２３ａに向けて落下させる滑り板２３を備えている。
【００２０】
本体部３０は、各被識別物体２００に光を照射する投光部４０と、投光部４０から照射された光のうち各被識別物体２００を透過した光を受光すると共に、各被識別物体２００で拡散反射した光を受光する受光部５０と、受光部５０により受光された光の光量に基づいて、各被識別物体２００がそれぞれいずれの種類の物体であるかを識別する識別部としての制御部６０と、制御部６０における被識別物体２００の識別結果に応じて良品と異物とを選別する選別部８０とを備えている。但し、本発明に係る物体識別装置は、これらの投光部４０と、受光部５０と、制御部６０とを備えて構成される。
【００２１】
投光部４０は、互いに異なる方向からそれぞれ光を同時に照射する第一の投光器４１と第二の投光器４２とを備えている。第一の投光器４１は、被識別物体２００を透過した透過光を検出するための透過光検出用の投光器である。また、第二の投光器４２は、被識別物体２００で拡散反射した反射光を検出するための拡散反射光検出用の投光器である。
受光部５０は、各被識別物体２００を透過した光と、各被識別物体２００で拡散反射した光を受光して、受光した光量に基づく信号を制御部６０に出力するもので、例えば、ＣＣＤカメラ等を用いて構成される。
【００２２】
ここで、第一の投光器４１、第二の投光器４２、受光部５０及び滑り板２３のそれぞれの配置及び滑り板２３の傾斜角度θ１について説明する。
図４に示す様に、第一の投光器４１の光の投光面４１ａと、受光部５０の受光面５０ａとは互いに対向するように配置される。この第一の投光器４１の光の投光面４１ａと、受光部５０の受光面５０ａとを結ぶ直線Ｌ１と、滑り板２３による被識別物体２００の落下軌道Ｃとが交差するように、滑り板２３の配置及び滑り板２３の傾斜角度θ１を決定する。ここで、この第一の投光器４１の光の投光面４１ａと、受光部５０の受光面５０ａとを結ぶ直線Ｌ１と、滑り板２３による被識別物体２００の落下軌道Ｃとが交差する位置を、被識別物体２００に対して光が照射される光の照射位置Ｐ１とする。そして、照射位置Ｐ１を通過する被識別物体２００に対して、受光部５０の側から光を照射するように、第二の投光器４２が配置される。このように配置することにより、受光部５０では、第一の投光器４１により照射された光が被識別物体２００を透過した場合、この被識別物体２００を透過した光を受光し、第二の投光器４２により照射された光が被識別物体２００で拡散反射した場合、この被識別物体２００で拡散反射した光を受光することができる。
【００２３】
また、本実施の形態では、後述する様に、受光部５０において受光した光の光量に基づいて、制御部６０は被識別物体２００が透明体２０１であるか不透明体２０２、２０３であるかを識別するとともに、被識別物体２００が不透明体２０２、２０３である場合には拡散反射特性を有する不透明体２０２であるか、鏡面反射特性を有する不透明体２０３であるかを識別する。従って、受光部５０は、被識別物体２００を透過した光と、被識別物体２００で拡散反射した光とを同時に受光するとともに、被識別物体２００で鏡面反射した光が入射しない位置に配置することが好ましい。
すなわち、本実施の形態では、図４に示す様に、照射位置Ｐ１は中空に設けられており、第一の投光器４１と、被識別物体２００に対する光の照射位置Ｐ１と、受光部５０とを一直線上に配置するとともに、当該第一の投光器４１、照射位置Ｐ１および受光部５０を結ぶ直線Ｌ１と、第二の投光器４２と照射位置Ｐ１とを結ぶ直線Ｌ２とが成す角度θ２が鋭角となるように、第二の投光器４２が配置される。本実施の形態では、角度θ２は３０度程度としている。このように第二の投光器４２を配置することにより、第二の投光器４２により照射された光が被識別物体２００で鏡面反射した場合でも、この鏡面反射した光が受光部５０に概ね受光されないようにすることができる。但し、第二の投光器４２の位置は、予め、実験や計算等により、最適な位置が決定される。
【００２４】
ここで、図２に示した様に、廃材の破砕物である被識別物体２００は様々な形状を有している。このため、例えば、現在の識別対象とする被識別物体２００が鏡面反射特性を有する不透明体２０３である場合に、図５に示す様に、第一の投光器４１から照射された光がこの不透明体２０３の端部２０３ａ（特に、被識別物体２００の落下方向Ｆにおいて、上端部若しくは下端部）に照射され、この端部２０３ａにおいて鏡面反射した光が受光部５０に受光された場合、受光部５０により受光された光の光量が透明体２０１を透過した光の光量と同程度になることが想定される。この場合、制御部６０は受光部５０において受光された光の光量に基づいて、被識別物体２００が透明体２０１であるか不透明体２０２、２０３であるかを識別するのが困難になる。そこで、本実施の形態では、図６および図７に示す様に、第一の投光器４１の投光面４１ａの面積を、特に高さ方向Ｈにおいて狭めて、被識別物体２０３の端部２０３ａにおいて鏡面反射した光が受光部５０に入射しない様に制限する投光面制限部材４３が第一の投光器４１に設けられている。但し、高さ方向Ｈとは、被識別物体２００の落下方向Ｆである。
【００２５】
図６に示す様に、投光面制限部材４３は、光を遮蔽する遮蔽板４３ａの略中央部に、遮蔽板４３ａの幅方向Ｗに長尺なスリット４３ｂが形成されたものである。このスリット４３ｂを介して被識別物体２００に光が照射される。この投光面制限部材４３を設けれることにより、第一の投光器４１の投光面４１ａの面積が、その高さ方向Ｈにおいて狭められている。但し、この遮蔽板４３ａは、被識別物体２００の大きさや第一の投光器４１の投光面４１ａの大きさによっては、特に設けなくてもよい場合がある。また、被識別物体２００の大きさに応じて、スリット４３ｂの大きさは適宜適切な大きさとすることができる。
図７に示す様に、第一の投光器４１の投光面４１ａにこの投光面制限部材４３を設け、被識別物体２００に対する光の照射範囲を制限することにより、被識別物体２００が鏡面反射特性を有する不透明体２０３である場合であっても、被識別物体２００の端部２００ａに光が照射されることが防止されているので、図５に示した例と異なり、被識別物体２００の端部２００ａで鏡面反射した光が受光部５０に受光されるのを防止することができる。
また、本実施の形態では、第二の投光器４２にもこの投光面制限部材４３が設けられており、第一の投光器４１と第二の投光器４２の投光面４２ａの大きさは略等しいものとなっている。
【００２６】
図４に示す制御部６０は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備え、受光部５０において受光した光の光量、すなわち、ＣＣＤカメラ等として構成される受光部５０により撮影された撮影画像に基づいて、各被識別物体２００がいずれの種類の物体であるかを識別する識別処理を実行する。
また、制御部６０には、表示装置７０が接続されている。表示装置７０では、制御部６０による識別処理等の処理結果に応じた表示内容を表示することができる。さらに、制御部６０は、識別処理の処理結果に応じて、選別部８０に対して選別制御信号Ｓを送信する。
【００２７】
制御部６０では、上記識別処理において、予め設定された第一の閾値Ｔ１、第二の閾値Ｔ２および第三の閾値Ｔ３と（図８参照）、受光部５０で受光した光の光量とを比較し、現在の識別対象とする被識別物体２００がそれぞれいずれの種類の物体であるかを識別する構成としている。これらの第一の閾値Ｔ１〜第三の閾値Ｔ３は、ＣＰＵにより読み出し可能にＲＯＭに格納されている。また、表示装置７０には、受光部５０において受光した光の光量を上記第一の閾値Ｔ１〜第三の閾値Ｔ３と共に表示することができる。更に、現在の被識別物体２００を、各種類に対応付けられた色により各被識別物体２００の種類を識別可能に表示することができる。
【００２８】
ここで、第一の閾値Ｔ１は、現在、照射位置Ｐ１に被識別物体２００が存在しているか否かを識別するための閾値として設けられる。受光部５０に受光された光の光量が第一の閾値Ｔ１以上の値を示す場合、照射位置Ｐ１に被識別物体２００が存在しないと判別される。受光部５０に受光された光の光量が第一の閾値Ｔ１未満の値を示す場合、現在、照射位置Ｐ１に被識別物体２００が存在していることを示す。
第二の閾値Ｔ２は、照射位置Ｐ１に被識別物体２００が存在する場合に、現在の識別対象とする被識別物体２００が透明体２０１であるか不透明体２０２、２０３であるかを識別するための閾値として設けられる。受光部５０において受光した光の光量が、第一の閾値Ｔ１と第二の閾値Ｔ２との間の値を示す場合、現在の識別対象とする被識別物体２００は、透明体２０１であると判別される。受光部５０において受光した光の光量が第二の閾値Ｔ２に達しない場合、現在の識別対象とする被識別物体２００は、不透明体２０２、２０３であると判別される。
【００２９】
第三の閾値Ｔ３は、現在の識別対象とする被識別物体２００が不透明体２０２、２０３である場合に、この不透明体２０２、２０３の反射特性に応じて、いずれの種類の不透明体２０２、２０３であるかを識別するための閾値として設けられる。具体的には、現在の識別対象とする不透明体２０２、２０３が拡散反射特性を有する不透明体２０２であるか鏡面反射特性を有する不透明体２０３であるかを識別するための閾値として設けられる。被識別物体２００が拡散反射特性を有する場合、受光部５０には第二の投光器４２により照射された光のうち、被識別物体２００で拡散反射した光が受光される。一方、被識別物体２００が鏡面反射特性を有する不透明体２０３である場合、第二の投光器４２により照射された光は正反射する。上述した様に、受光部５０は、被識別物体２００で鏡面反射した光が入射されないように、受光部５０と第二の投光器４２との位置関係が決定されているため、受光部５０における光の受光量は略「０」に等しくなる。したがって、本実施の形態では、受光部５０において受光した光の光量が、第二の閾値Ｔ２と第三の閾値Ｔ３との間の値を示す場合、現在の識別対象とする被識別物体２００は、拡散反射特性を有する不透明体２０２であると判別される。また、受光部５０において受光した光の光量が第三の閾値Ｔ３に達しない場合、現在の識別対象とする被識別物体２００は、鏡面反射特性を有する不透明体２０３であると判別される。
【００３０】
これらの閾値の値は、予め、実験を繰り返し行うこと等により、透明体２０１と、複数種類の不透明体２０２、２０３とが混在する被識別物体２００において、各識別物体が透明体２０１であるか、不透明体２０２、２０３であるか、いずれの種類の不透明体２０２、２０３であるかを識別可能な値となる様に設定される。
図８は、照射位置Ｐ１を通過した被識別物体２００が透明体２０１であった場合（ａ）、鏡面反射特性を有する不透明体２０３であった場合（ｂ）、拡散反射特性を有する不透明体２０２であった場合のそれぞれについて、受光部５０において受光された光の光量の一例を示したものである。
但し、図８において、縦軸は受光部５０が受光した光の光量を「０（ゼロ）」から「２５５」の範囲で示している。なお、光量が「０（０％）」とは、受光部５０に受光された光量が「０」であることを示す。また、光量が「２５５（１００％）」とは、第一の投光器４１により照射された光が、被識別物体２００により遮られることなく、受光部５０に受光された場合の光量を示す。
【００３１】
図８（ａ）に示す様に、被識別物体２００が透明体２０１である場合、受光部５０には「１００」〜「２２０」未満の範囲の光量の光が受光される。また、図８（ｂ）に示す様に、被識別物体２００が鏡面反射特性を有する不透明体２０３である場合、受光部５０に受光される光量は「３０」未満の値を示し、図８（ｃ）に示す様に、被識別物体２００が拡散反射特性を有する不透明体２０２である場合、受光部５０に受光される光量は「３０」〜「１００」未満の光量を示す。
そこで、図８に示す例において、第一の閾値Ｔ１を「２２０」（約８６％）、第二の閾値Ｔ２を「１００」（約３９％）、第三の閾値Ｔ３を「３０」（約１２％）としている。
このように、実際の被識別物体２００を用いて実験を繰り返すこと等により、各被識別物体２００を種類毎に識別可能な第一の閾値Ｔ１〜第三の閾値Ｔ３を設定することができる。
【００３２】
次に、選別部８０の構成を図４を参照して説明する。
選別部８０は、制御部６０から送信される選別制御信号Ｓに基づいて、照射位置Ｐ１を通過して落下する被識別物体２００を、良品（２０３）と異物（２０１、２０２）とに選別して、良品を良品収容部８１に収容させ、異物を異物収容部８２に収容させるものである。具体的には、図４に示す様に、滑り板２３による被識別物体２００の落下軌道Ｃの延長軌道上に配置される良品収容部８１と、良品収容部８１に隣接して設けられとともに、滑り板２３の落下軌道Ｃの延長軌道を外した位置に配置される異物収容部８２と、被識別物体２００が異物であった場合に、制御部６０からの選別制御信号Ｓに基づいてこの被識別物体２００の落下軌道Ｃを変更させて、異物を異物収容部８２に収容させる収容位置制御部８３とを備えている。
【００３３】
収容位置制御部８３は、空気を吹き出す吹出ノズル８４と、この吹出ノズル８４に接続され、圧縮空気を溜める圧縮空気貯留部（図示略）と、圧縮空気貯留部と吹出ノズル８４との間に設けられる電磁弁８５と、この電磁弁８５の開閉動作を制御する電磁弁制御部８６と、を備えている。電磁弁制御部８６は、制御部６０から送信される選別制御信号Ｓに基づいて、被識別物体２００が異物である場合に、電磁弁８５を一定時間だけ開く。但し、本実施の形態では、選別制御信号Ｓは、被識別物体２００が異物である場合に制御部６０から電磁弁制御部８６に送信される。電磁弁８５が開くと、圧縮空気貯留部に貯留された圧縮空気は吹出ノズル８４を介して吹き出される。吹出ノズル８４は、照射位置Ｐ１から被識別物体２００の落下軌道Ｃの延長軌道上の所定の位置に設けられた異物排除位置Ｐ２に対して空気を吹き出すように、吹出ノズル８４の空気吹出口８４ａの方向が定められている。吹出ノズル８４から吹き出された空気により、被識別物体２００の落下軌道Ｃは異物収容部８２側に変更される。これにより、異物であると識別された被識別物体２００（２０１、２０２）の落下軌道Ｃが異物排除位置Ｐ２において変更されて、異物収容部８２に当該被識別物体２００（２０１、２０２）が収容される。
但し、被識別物体２００が照射位置Ｐ１を通過した時間から、この吹出ノズル８４による異物排除位置Ｐ２を通過するまでの時間までの間には遅れ時間が生じることから、電磁弁制御部８６は制御部６０から選別制御信号Ｓを受信した後、所定の遅れ時間が経過した後に電磁弁８５を開くように制御する。制御部６０から選別制御信号Ｓを受信してから、電磁弁８５を開くまでの遅れ時間は、実際に使用する電磁弁８５や、照射位置Ｐ１と異物排除位置Ｐ２、滑り板２３の傾斜角度θ１、被識別物体２００の落下速度等に応じて適宜変更される。また、通常、電磁弁８５は閉状態であり、制御部６０から電磁弁制御部８６に選別制御信号Ｓが送信された場合に、所定の遅れ時間後、一定時間だけ開状態となる。
【００３４】
次に、本実施の形態の物体選別装置１００の動作を説明する。
まず、物体選別装置１００に電源が投入されると、振動篩２１に電源が供給され振動篩２１の振動が開始する。オペレーターが供給部１０に被識別物体２００を供給すると、この供給部１０に供給された被識別物体２００は、振動篩２１を通過する過程で、振動篩２１のメッシュ径以下の被識別物体２００は排除品収容部２２に、排除品として収容される（図１参照）。振動篩２１を通過した被識別物体２００は、振動篩２１に接続された滑り板２３の上端（図示略）に到達する。そして、被識別物体２００は滑り板２３の上端から下端２３ａ（図３参照）に向けて滑り落ち、滑り板２３の下端２３ａから所定の落下軌道Ｃを描いて落下する。被識別物体２００は、滑り板２３から落下する過程で、照射位置Ｐ１を通過する。このとき、第一の投光器４１および第二の投光器４２から被識別物体２００に対して光が同時に照射される。これと同時に、受光部５０は、被識別物体２００が透明体２０１である場合には、被識別物体２００を透過した光を受光し、被識別物体２００が拡散反射特性を有する不透明体２０２である場合には、被識別物体２００で拡散反射した光を受光する。制御部６０では、受光部５０において受光した光の光量を図８に示す第一の閾値Ｔ１〜第三の閾値Ｔ３と比較し、現在の識別対象とする被識別物体２００がいずれの種類の物体であるかを識別する。そして、制御部６０は、現在、照射位置Ｐ１を通過した被識別物体２００が透明体２０１である、若しくは、拡散反射特性を有する不透明体２０２であると識別した場合、これらを異物と識別し、選別制御信号Ｓを選別部８０の電磁弁制御部８６に送信する。この選別制御信号Ｓを受信した場合、所定の遅れ時間の経過後、電磁弁制御部８６は電磁弁８５を開く。これにより、吹出ノズル８４から空気が吹き出され、異物であると識別された被識別物体２００の落下軌道Ｃが変更され、異物収容部８２に収容される。一方、制御部６０により鏡面反射特性を有する不透明体２０３であると識別された被識別物体２００は、滑り板２３により良品収容部８１に落下し、良品収容部８１に収容される。但し、供給部１０から複数の被識別物体２００が一度に供給され、供給された被識別物体２００は振動篩２１を通過しながら、滑り板２３の上端にそれぞれ異なる時間に到達する。これにより、一つ一つの被識別物体２００が互いに重なり合わないように照射位置Ｐ１を通過する。
【００３５】
以上説明した上記実施の形態によれば、制御部６０は、各被識別物体２００について、受光部５０において受光された光の光量に基づいて、図８に例示する当該光量を第一の閾値Ｔ１〜第三の閾値Ｔ３と比較することにより、透明体２０１と複数種類の不透明体２０２、２０３とが混在する被識別物体２００において、各被識別物体２００がいずれの種類の物体であるかを簡易に識別することができる。これにより透明体２０１と複数種類の不透明体２０２、２０３とが混在する被識別物体２００において、再資源とする種類の物体を簡易に識別することができる。
また、上記実施の形態によれば、図４に示す様に、投光部４０は透過光検出用の第一の投光器４１と、拡散反射光検出用の第二の投光器４２を備え、現在の識別対象となっている一の被識別物体２００に対して、互いに異なる方向からそれぞれ同時に光を照射することができる。すなわち、第一の投光器４１の光の投光面４１ａと、受光部５０の受光面５０ａとを互いに対向するように配置し、この第一の投光器４１の光の投光面４１ａと受光部５０の受光面５０ａとを結ぶ直線Ｌ１を交差するように、被識別物体２００を通過させ、この被識別物体２００に対して受光部５０の受光面５０ａの側から光を照射するように第二の投光器４２を配置することによって、ＣＣＤカメラ等により構成される一の構成部品としての受光部５０により、現在の識別対象である被識別物体２００を透過した光と、被識別物体２００で拡散反射された光とを同時に受光することができる。従って、被識別物体２００を透過した光を受光する受光手段と、被識別物体２００で拡散反射した光を受光する受光手段とを別々に設ける必要がなく、透過光量と、拡散反射光量とを加算したり、各光量について別個評価を行ったりするなどの各被識別物体２００の種類を識別するために要する演算の手間を省くことができる。
【００３６】
また、上記実施の形態によれば、図６及び図７に示す様に、第一の投光器４１の投光面４１ａには、投光面４１ａの面積を制限する投光面制限部材４３が設けられている。第一の投光器４１の投光面４１ａにこの投光面制限部材４３を設けることにより、鏡面反射特性を有する不透明体２０３の端部２０３ａで鏡面反射をした光が受光部５０に受光されないように各被識別物体２００に対する光の照射範囲を制限することができる。従って、不透明体２０２、２０３の端部２０３ａで鏡面反射された光が受光部５０に受光されて、受光部５０において受光した光量が増加し、不透明体２０２、２０３が透明体２０１であると識別されるのを防止して、各被識別物体２００がいずれの種類の物体であるかを精度よく識別することができる。
【００３７】
また、上記実施の形態によれば、図４に示す様に、投光部４０により各被識別物体２００に対して光を照射する照射位置Ｐ１を中空に設けているので、第一の投光器４１と第二の投光器４２とから、それぞれ異なる方向から光を照射する場合に、各被識別物体２００を照射位置Ｐ１に搬送するための搬送路を透明部材で構成したり、搬送路を構成する部材の光の透過性や吸光性等を考慮したりする必要がない。
【００３８】
但し、上記実施の形態は、本発明の一態様であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、上記実施の形態では、一の受光部５０により、第一の投光器４１から照射された光のうち、被識別物体２００を透過した光を受光するとともに、第二の投光器４２から照射された光のうち、被識別物体２００で拡散反射した光とを同時に受光する構成としたが、例えば、図９に示す様に、受光部５０を第一の受光器５１と第二の受光器５２の二つの受光器を用いて構成してもよい。
図９に示す例では、ＣＣＤ等により構成される第一の受光器５１を、上記実施の形態と同様に、第一の投光器４１の投光面４１ａに対向する位置に受光面５１ａが配置されるよう配置している。そして、同じくＣＣＤ等により構成される第二の受光器５２を、第二の投光器４２の投光面４２ａに対向する位置に受光面５１ａが配置されるように配置している。このように、第一の受光器５１と第二の受光器５２とを用いて受光部５０を構成することにより、第一の受光器５１では、上記実施の形態と同様に、第一の投光器４１により照射された光のうち、被識別物体２００を透過した光を受光すると同時に、第二の投光器４２により照射された光のうち、被識別物体２００で拡散反射した光を受光する。一方、第二の受光器５２では、第二の投光器４２により照射された光のうち、被識別物体２００を透過した光を受光すると同時に、第一の投光器４１により照射された光のうち、被識別物体２００で拡散反射した光を受光する。第一の受光器５１において受光した光の光量と、第二の受光器５２において受光した光の光量とに基づいて、それぞれ現在識別対象とする被識別物体２００がいずれの種類の物体であるかを識別することにより、識別精度を向上することができる。
例えば、図１０（ａ）に示す様に、現在の識別対象となっている被識別物体２００が鏡面反射特性を有する不透明体２０３であるが、第二の投光器４２から光が照射される側に、拡散反射特性を有する不透明体２０２が異物として付着しているような場合は、一の受光器により受光部５０を構成した場合であっても、不透明体２０２で拡散反射した光を受光することができるため、当該異物が付着した良品を異物として異物収容部８２に収容させることができる。しかしながら、図１０（ｂ）に示す様に、現在の識別対象となっている被識別物体２００が鏡面反射特性を有する不透明体２０３であって、第一の投光器４１から光が照射される側に拡散反射特性を有する不透明体２０２が付着しているような場合には、第二の投光器４２から照射された光は被識別物体２００で鏡面反射して、受光部５０には拡散反射光が受光されないため、制御部６０は当該被識別物体２００を良品と識別する。しかしながら、図９に示す様に、第一の受光器５１と第二の受光器５２とを用いて受光部５０を構成することにより、第一の投光器４１側に異物が付着した良品についても異物として良品から選別することができ、良品の選別精度を向上することができる。
【００３９】
また、図１１に示す様に、滑り板２３に照射位置Ｐ１に被識別物体２００を所定の落下軌道Ｃで確実に落下するように搬送溝２３ｂを設けるとより好ましい。このように、搬送溝２３ｂを設けることにより、被識別物体２００の落下軌道Ｃが、照射位置Ｐ１から外れるのを防止することができ、第一の投光器４１および第二の投光器４２から照射される光を各被識別物体２００に確実に照射させることができる。また、図１１に示す様に、搬送溝２３ｂを複数設けて、滑り板２３の幅に相当する幅若しくは滑り板２３から落下する被識別物体２００が通過する可能性のある幅に相当する幅に対して、第一の投光器４１および第二の投光器４２から光を照射するようにしてもよい。この場合も、一つ一つの被識別物体２００に対して光を照射し、各被識別物体２００について、受光部５０において受光した光の光量に基づいて、各被識別物体２００がいずれの種類の物体であるかを識別する構成とすることができる。滑り板２３に搬送溝２３ｂを設けない場合についても同様である。
【００４０】
また、上記実施の形態では、特に説明をしなかったが、吹出ノズル８４の空気を吹き出す吹出面積は、被識別物体２００の大きさに応じて適宜設定することができる。この吹出ノズル８４の吹出面積が大きいと、異物と識別された被識別物体２００の前後に落下する被識別物体２００にも空気が吹き付けられる可能性がある。前後に落下する被識別物体２００に空気が吹き付けられた場合、当該被識別物体２００が良品と識別されていても、落下軌道Ｃが変更されて異物収容部８２に収容されることになる。したがって、図１２に示す様に、吹出ノズル８４の吹出面積Ａは、異物と識別された被識別物体２００（２０１、２０２）の前後に落下する被識別物体２００に空気が吹き付けられないような大きさとなるように、被識別物体２００の大きさ、被識別物体２００の落下速度等に基づいて設定することが好ましい。また、吹出ノズル８４の吹出面積Ａと共に、滑り板２３の傾斜角度θ１を調整して被識別物体２００の落下速度を調整することも好ましい。
【００４１】
また、上記実施の形態では、複数種類の不透明体２０２、２０３として、拡散反射特性を有する不透明体２０２と、鏡面反射特性を有する不透明体２０３とを例に挙げて説明したが、本発明に係る不透明体２０２、２０３はこの二種類に限定されるものではない。種類の異なる不透明体ついては、それぞれの種類毎に表面の光の反射特性が異なることが想定される。また、不透明体の表面色や表面の荒さ等によって拡散反射する光量も異なることが想定される。従って、受光部５０において、各不透明体について、その種類を識別可能な拡散反射光量の値を閾値として予め設定しておくことにより、受光部５０において受光された光の光量に基づいて、現在の識別対象となっている一の被識別物体２００がいずれの種類の不透明体であるかを簡易に識別することができる。
【符号の説明】
【００４２】
２０ 搬送部
４０ 投光部
４１ 第一の投光器
４２ 第二の投光器
４３ 投光面制限部材
５０ 受光部
５０ａ 受光面
５１ 第一の受光器
５１ａ 受光面
５２ 第二の受光器
６０ 制御部（識別部）
８０ 選別部
１００ 物体選別装置
２００ 被識別物体
２０１ 透明体
２０２、２０３ 不透明体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明体と、複数種類の不透明体とが混在する被識別物体を対象として、各被識別物体がそれぞれいずれの種類の物体かを識別する物体識別装置であって、
各被識別物体に光を照射する投光部と、
各被識別物体について、前記投光部から照射された光のうち各被識別物体を透過した光を受光すると共に、各被識別物体で拡散反射した光を受光する受光部と、
前記受光部により受光された光の光量に基づいて、各被識別物体がそれぞれいずれの種類の物体かを識別する識別部と、
を備えたことを特徴とする物体識別装置。
【請求項２】
前記投光部は、各被識別物体に対して互いに異なる方向からそれぞれ光を同時に照射する第一の投光器および第二の投光器を備え、
前記受光部は、各被識別物体について、前記第一の投光器から照射された光のうち各被識別物体を透過した光を受光すると同時に、前記第二の投光器から照射された光のうち各被識別物体で拡散反射した光を受光すること、
を特徴とする請求項１に記載の物体識別装置。
【請求項３】
前記受光部は、
各被識別物体について、前記第一の投光器から照射された光のうち各被識別物体を透過した光を受光すると同時に、前記第二の投光器から照射された光のうち各被識別物体で拡散反射した光を受光する第一の受光器とともに、
各被識別物体について、前記第二の投光器から照射された光のうち各被識別物体を透過した光を受光すると同時に、前記第一の投光器から照射された光のうち各被識別物体で拡散反射した光を受光する第二の受光器を備えたこと、
を特徴とする請求項２に記載の物体識別装置。
【請求項４】
前記複数種類の不透明体の中には、鏡面反射特性を有する不透明体が含まれ、
前記鏡面反射特性を有する不透明体の端部で鏡面反射をした光が前記受光部に受光されないように各被識別物体に対する前記投光部による光の照射範囲が制限されていること、
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の物体識別装置。
【請求項５】
前記投光部により各被識別物体に対して光が照射される照射位置は中空に設けられ、
各被識別物体を前記照射位置に所定の落下軌道で一つ一つ落下させるための搬送溝を有する搬送部を備えたこと、
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の物体識別装置。
【請求項６】
透明体と、複数種類の不透明体とが混在する被識別物体から、予め設定された所定の種類の不透明体を識別するための物体識別装置であって、
各被識別物体に光を照射する投光部と、
各被識別物体について、前記投光部から照射された光のうち各被識別物体を透過した光を受光すると共に、各被識別物体で拡散反射した光を受光する受光部と、
前記受光部により受光された光の光量に基づいて、各被識別物体がそれぞれ予め設定された所定の種類の物体であるか否かを識別する識別部と、
を備えたことを特徴とする物体識別装置。
【請求項７】
透明体と、複数種類の不透明体とが混在する被識別物体を搬送する搬送部と、
前記搬送部による搬送の過程で、各被識別物体に光を照射する投光部と、
各被識別物体について、前記投光部から照射された光のうち各被識別物体を透過した光を受光すると共に、各被識別物体で拡散反射した光を受光する受光部と、
前記受光部により受光された光の光量に基づいて、各被識別物体がそれぞれいずれの種類の物体かを識別する識別部と、
前記識別部により識別された種類に応じて、各被識別物体を種類毎に選別する選別部と、
を備えたことを特徴とする物体選別装置。
【請求項１】
透明体と、複数種類の不透明体とが混在する被識別物体を対象として、各被識別物体がそれぞれいずれの種類の物体かを識別する物体識別装置であって、
各被識別物体に光を照射する投光部と、
各被識別物体について、前記投光部から照射された光のうち各被識別物体を透過した光を受光すると共に、各被識別物体で拡散反射した光を受光する受光部と、
前記受光部により受光された光の光量に基づいて、各被識別物体がそれぞれいずれの種類の物体かを識別する識別部と、
を備えたことを特徴とする物体識別装置。
【請求項２】
前記投光部は、各被識別物体に対して互いに異なる方向からそれぞれ光を同時に照射する第一の投光器および第二の投光器を備え、
前記受光部は、各被識別物体について、前記第一の投光器から照射された光のうち各被識別物体を透過した光を受光すると同時に、前記第二の投光器から照射された光のうち各被識別物体で拡散反射した光を受光すること、
を特徴とする請求項１に記載の物体識別装置。
【請求項３】
前記受光部は、
各被識別物体について、前記第一の投光器から照射された光のうち各被識別物体を透過した光を受光すると同時に、前記第二の投光器から照射された光のうち各被識別物体で拡散反射した光を受光する第一の受光器とともに、
各被識別物体について、前記第二の投光器から照射された光のうち各被識別物体を透過した光を受光すると同時に、前記第一の投光器から照射された光のうち各被識別物体で拡散反射した光を受光する第二の受光器を備えたこと、
を特徴とする請求項２に記載の物体識別装置。
【請求項４】
前記複数種類の不透明体の中には、鏡面反射特性を有する不透明体が含まれ、
前記鏡面反射特性を有する不透明体の端部で鏡面反射をした光が前記受光部に受光されないように各被識別物体に対する前記投光部による光の照射範囲が制限されていること、
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の物体識別装置。
【請求項５】
前記投光部により各被識別物体に対して光が照射される照射位置は中空に設けられ、
各被識別物体を前記照射位置に所定の落下軌道で一つ一つ落下させるための搬送溝を有する搬送部を備えたこと、
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の物体識別装置。
【請求項６】
透明体と、複数種類の不透明体とが混在する被識別物体から、予め設定された所定の種類の不透明体を識別するための物体識別装置であって、
各被識別物体に光を照射する投光部と、
各被識別物体について、前記投光部から照射された光のうち各被識別物体を透過した光を受光すると共に、各被識別物体で拡散反射した光を受光する受光部と、
前記受光部により受光された光の光量に基づいて、各被識別物体がそれぞれ予め設定された所定の種類の物体であるか否かを識別する識別部と、
を備えたことを特徴とする物体識別装置。
【請求項７】
透明体と、複数種類の不透明体とが混在する被識別物体を搬送する搬送部と、
前記搬送部による搬送の過程で、各被識別物体に光を照射する投光部と、
各被識別物体について、前記投光部から照射された光のうち各被識別物体を透過した光を受光すると共に、各被識別物体で拡散反射した光を受光する受光部と、
前記受光部により受光された光の光量に基づいて、各被識別物体がそれぞれいずれの種類の物体かを識別する識別部と、
前記識別部により識別された種類に応じて、各被識別物体を種類毎に選別する選別部と、
を備えたことを特徴とする物体選別装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−４１８７２（Ｐ２０１１−４１８７２Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８９７９２（Ｐ２００９−１８９７９２）
【出願日】平成２１年８月１９日（２００９．８．１９）
【出願人】（０００２２２２２２）東洋ガラス株式会社 (102)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１９日（２００９．８．１９）
【出願人】（０００２２２２２２）東洋ガラス株式会社 (102)
【Ｆターム（参考）】
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