粉塵の種別判別装置および粉塵の種別判別方法
【課題】製鉄所の敷地内あるいは製鉄所の周辺で捕集された粉塵を、少なくとも、鉄の製造に由来する粉塵と、鉄の製造に由来しない粉塵である珪砂とに精度高く判別すること。
【解決手段】粉塵が捕集された粉塵捕集板１１と、粉塵捕集板１１上の粉塵に対して照明光を照射する下部照明部１４と、下部照明部１４によって透過照明された前記粉塵の透過明暗画像Ｄ２を取得する撮像部１２と、透過明暗画像Ｄ２をもとに前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別する判別処理部２５と、を備える。
【解決手段】粉塵が捕集された粉塵捕集板１１と、粉塵捕集板１１上の粉塵に対して照明光を照射する下部照明部１４と、下部照明部１４によって透過照明された前記粉塵の透過明暗画像Ｄ２を取得する撮像部１２と、透過明暗画像Ｄ２をもとに前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別する判別処理部２５と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉塵の種別を判別する粉塵の種別判別装置および粉塵の種別判別方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、製鉄所からは多くの粉塵が発生し、周辺地域へ飛散する。ここで、鉄の製造に由来する粉塵の主なものとしては、石炭、コークス、鉄鉱石、焼結石、スラグ、石灰などがあり、この他のものとしては、製鉄所内敷地から舞い上がって飛散する砂がある。この周辺地域への粉塵の飛散を防止することは、製造業者の義務であり、粉塵の発生防止のために、製鉄所を含めた広い地域に渡って飛散状況を把握する必要がある。
【０００３】
一方、自然界には珪砂を主体とした砂塵が常に飛散しており、このために何らかの方法で粉塵を捕集し計測する際に、粉塵を、鉄の製造に由来する粉塵と、元来自然界に舞っている珪砂と、に区別することが重要である。この区別ができなければ、製鉄所において取り組む粉塵防止対策の効果を確認することができないからである。
【０００４】
ここで、粉塵を計測する従来技術としては、市販品を含めて多くの方法が知られており、代表的なものはパーティクルカウンターと呼ばれる粉塵計を用いるものがある。このパーティクルカウンターは、例えば捕集容器に入れた試料空気にレーザー光を照射し、粉塵粒子から生じる散乱光の強度を測定するものである。この散乱光の強さは、粉塵の濃度と相対的に比例することが知られており、パーティクルカウンターを用いて、散乱光の強さをフォトダイオードによって電気信号に変換することで空気中の粉塵濃度を測定することができる。
【０００５】
一方、特許文献１には、石炭とコークスとを見分ける方法が記載されている。この方法は、捕集された粉塵にヨウ素をドープし、エタノールで洗浄した後、元素分析の手法を用いて、個々の粒子が石炭であるかコークスであるかを判別している。なお、その他の粒子は、顕微鏡による目視によって判別している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２４８６５５号公報
【特許文献２】特開２００６−１２６０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、鉄の製造に由来する粉塵は、その特性に基づいて３つのグループに分類することができる。その第１のグループは、石炭とコークスである。これらは、一般の粉塵にはほとんど含まれておらず、炭素を主成分とする黒い粒子であり、様々なものに付着して外観を損ねる場合がある。
【０００８】
その第２のグループは、鉄鉱石と焼結鉱の微粉である。これらは、鉄および酸化鉄を主成分とするため赤みを帯び、自動車の屋根などに堆積すると錆びを誘発する場合がある。
【０００９】
その第３のグループは、石灰とスラグである。これらは、白色あるいは黄色がかった白色であり、大量に飛散すると濃色の物品の外観を損ねる場合がある。
【００１０】
そして、一般の砂塵である、上述した元来自然界に舞っている珪砂は、鉄の製造に由来しない粉塵として第４のグループに分類される。この珪砂は、主成分が二酸化珪素すなわち石英の多結晶であり、すりガラスの微小粒のように白色調の透明または半透明の粒子である。このため、珪砂は、通常の照明下では、第３のグループである石灰やスラグと区別することが難しい。また、珪砂は、不純物により黄色または赤茶色の色を有する場合も多く、この場合、珪砂は、第２のグループである鉄鉱石や焼結鉱と区別することが難しい。
【００１１】
すなわち、通常の照明下では、珪砂は、第３のグループや第２のグループとして判別される場合があり、製鉄所の敷地内あるいは製鉄所の周辺で捕集された粉塵を、鉄の製造に由来する粉塵と、元来自然界に舞っている珪砂である鉄の製造に由来しない粉塵とに精度高く判別することができない場合があるという問題点があった。この結果、鉄の製造に由来する粉塵と、鉄の製造に由来しない粉塵との定量測定を精度高く行うことができなかった。
【００１２】
なお、第１のグループである石炭やコークスのような黒色の粉塵は、日本の砂塵としては非常に稀であるため、顕微鏡などによる目視で容易に判別することができる。また、特許文献２には、石炭とコークスを複雑な工程によって見分けることができるものが記載されているが、鉄鉱石、焼結鉱、スラグ、石灰などの鉄の製造に由来する粉塵を、一般の珪砂と区別することができない。
【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、捕集された粉塵を、少なくとも、鉄の製造に由来する粉塵と、鉄の製造に由来しない粉塵である珪砂とに精度高く判別することができる粉塵の種別判別装置および粉塵の種別判別方法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】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる粉塵の種別判別装置は、粉塵を捕集することができる粉塵捕集板と、前記粉塵捕集板上に捕集された前記粉塵に対して照明光を照射する照明手段と、前記照明手段によって照明された前記粉塵の透過明暗画像を取得する撮像手段と、前記透過明暗画像をもとに前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別する判別手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかる粉塵の種別判別装置は、上記の発明において、前記撮像手段は、前記粉塵のカラー画像を取得し、前記判別手段は、前記カラー画像をもとに、前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別し、さらに該鉄の製造に由来する粉塵のうち、黒色系の粉塵を石炭あるいはコークスの粉塵と判別し、赤色系の粉塵を鉄鉱石あるいは焼結石の粉塵と判別し、白色系の粉塵をスラグあるいは石灰の粉塵と判別することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明にかかる粉塵の種別判別装置は、上記の発明において、前記照明手段は、前記粉塵捕集板上の粉塵の上部から前記照明光を照射し、前記判別手段は、前記粉塵の明暗をもとに前記照明光の透過度を取得することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明にかかる粉塵の種別判別装置は、上記の発明において、前記粉塵捕集板は、光を透過可能であり、前記照明手段は、前記粉塵捕集板上の粉塵の上部および下部から前記照明光を照射することが可能であり、前記撮像手段は、前記照明手段が前記粉塵の上部から照明光が照射された場合に前記粉塵捕集板上の粉塵の上部から撮像したカラー画像を取得し、前記照明手段が前記粉塵の下部から照明光が照射された場合に前記粉塵捕集板上の粉塵の上部から撮像した透過明暗画像を取得することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明にかかる粉塵の種別判別装置は、上記の発明において、前記照明手段は、前記粉塵捕集板上の粉塵の上部から照明光を照射する上部照明手段と、前記粉塵捕集板上の粉塵の下部から照明光を照射する下部照明手段と、を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明にかかる粉塵の種別判別方法は、粉塵が捕集された粉塵捕集板上の前記粉塵に対して照明光を照射して前記粉塵の透過明暗画像を取得する撮像ステップと、前記透過明暗画像をもとに前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別する判別ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明にかかる粉塵の種別判別方法は、上記の発明において、前記撮像ステップは、前記粉塵に対して照明光を照射して前記粉塵のカラー画像を取得し、前記判別ステップは、前記カラー画像をもとに、前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別し、さらに該鉄の製造に由来する粉塵のうち、黒色系の粉塵を石炭あるいはコークスの粉塵と判別し、赤色系の粉塵を鉄鉱石あるいは焼結石の粉塵と判別し、白色系の粉塵をスラグあるいは石灰の粉塵と判別することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明にかかる粉塵の種別判別方法は、上記の発明において、前記粉塵捕集板は、光を透過可能であり、前記撮像ステップは、前記粉塵の上部から照明光を照射して前記粉塵捕集板上の粉塵の上部から撮像したカラー画像を取得するとともに、前記粉塵の下部から照明光を照射して前記粉塵捕集板上の粉塵の上部から撮像した透過明暗画像を取得することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明にかかる粉塵の種別判別方法は、上記の発明において、前記判別ステップは、前記カラー画像あるいは前記透過明暗画像をもとに、前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別する第１判別ステップと、前記カラー画像をもとに、前記鉄の製造に由来する粉塵のうち、黒色系の粉塵を石炭あるいはコークスの粉塵と判別し、赤色系の粉塵を鉄鉱石あるいは焼結石の粉塵と判別し、白色系の粉塵をスラグあるいは石灰の粉塵と判別する第２判別ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明にかかる粉塵の種別判別方法は、上記の発明において、前記判別ステップは、前記カラー画像をもとに、前記鉄の製造に由来する粉塵のうち、黒色系の粉塵を石炭あるいはコークスの粉塵と判別し、赤色系の粉塵を鉄鉱石あるいは焼結石の粉塵と仮判別し、白色系の粉塵をスラグあるいは石灰の粉塵と仮判別する第１判別ステップと、前記カラー画像あるいは前記透過明暗画像をもとに、前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別する第２判別ステップと、前記第１判別ステップで仮判別された鉄鉱石あるいは焼結石の粉塵および仮判別されたスラグあるいは石灰の粉塵のうち、前記第２判別ステップで珪砂と判別された粉塵を除外した粉塵をそれぞれ鉄鉱石あるいは焼結石の粉塵およびスラグあるいは石灰の粉塵として判定する第３判別ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、照明手段が、粉塵捕集板上の粉塵に対して照明光を照射し、撮像手段が前記照明手段によって照明された前記粉塵の透過明暗画像を取得し、判別手段が前記透過明暗画像をもとに前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別するようにしているので、少なくとも、鉄の製造に由来する粉塵と、鉄の製造に由来しない粉塵である珪砂とに精度高く判別することができる。
【００２５】
ここで、あらゆる産業分野において周辺環境を汚染しないための対策は極めて重要な責務となっており、鉄鋼業においては飛散する粉塵の抑制が課題となっており、発生源の特定、発生量の把握、飛散の抑制対策が必要であり、そのために、飛散状況を定量的に把握することが求められていた。製鉄所からは、上述した第１〜第３のグループの粉塵が発生するが、それぞれの発生源は異なっているため、種別を区分けして測定することが重要である。従来の粉塵計などでは、全く粉塵の種別を判別することができず、また自然界の粉塵も区別することができなかった。本実施の形態では、鉄の製造に由来する粉塵（第１〜第３のグループ）と、鉄の製造に由来しない粉塵第（第４グループ）とに区分けし、さらに鉄の製造に由来する粉塵を第１〜第３のグループに区分けしているので、鉄の製造に由来する粉塵のみを定量的に測定することができるため、たとえば製鉄所周辺において捕集した粉塵を本発明によって測定することによって、操業状態と気象条件との関係、飛散防止対策の有効性などを的確に把握することが可能となる。これによって、製鉄所側では、本発明を用いることによって、さらなる粉塵飛散防止対策が可能となり、製鉄所周辺住民にとっては、本発明を用いることによって、環境監視をさらに的確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる粉塵の種別判別装置を模式的に示したブロック図である。
【図２】図２は、図１に示した粉塵の種別判別装置による粉塵の判別処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は、カラー画像をもとに粉塵の種別を判別する手順を示す図である。
【図４】図４は、透過明暗画像をもとに粉塵の種別を判別する手順を示す図である。
【図５】図５は、カラー画像および透過明暗画像の判別結果をもとに最終的な粉塵の種別の判別処理手順を示す図である。
【図６】図６は、粉塵の定量的な色識別処理の具体例を示す図である。
【図７】図７は、粉塵の定量的な色識別処理を他の具体例を示す図である。
【図８】図８は、判別処理部によるカラー画像をもとにした色識別処理手順を示すフローチャートである。
【図９】図９は、判別処理部による透過明暗画像をもとにした透過識別処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、図１に示した粉塵の種別判別装置による粉塵の他の判別処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、図１０に示したフローチャートをもとに最終的な粉塵の種別の判別処理手順を示す図である。
【図１２】図１２は、透過明暗画像の取得のみによる粉塵の種別の判別処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態２にかかる粉塵の種別判別装置を模式的に示したブロック図である。
【図１４】図１４は、図１３に示した粉塵の種別判別装置によって透過度が求められる原理を説明する説明図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態３にかかる粉塵の種別判別装置を模式的に示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明にかかる粉塵の種別判別装置および粉塵の種別判別方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００２８】
ここで、粉塵は、上述したように、第１〜第４のグループに分類され、第１〜第３のグループが鉄の製造に由来する粉塵とし、第４のグループが鉄の製造に由来しない粉塵、つまり珪砂とするものであったが、通常の照明下での色情報のみでは、第２のグループである鉄鉱石や焼結鉱、あるいは第３のグループである石灰やスラグと、第４のグループである珪砂との判別が難しかったため、粉塵を、鉄の製造に由来する粉塵と、珪砂とに精度高く判別することができなかった。そこで、本発明者らは、鉄の製造に由来する粉塵に対する光の透過度に比して、珪砂に対する光の透過度が大きいことに着目し、粉塵を、鉄の製造に由来する粉塵と掲載とに判別できることを見出した。
すなわち、粉塵を透過照明顕微鏡で観察すると、第４のグループの珪砂のみの透過度が大きくなることがわかり、これによって第１〜第３のグループである鉄の製造に由来する粉塵と第４のグループである珪砂とを判別できることがわかった。なお、第３のグループである石灰やスラグに対する光の透過度が低いのは、観察される粒子そのものが細かい粒子の集合構造となっており、この構成によって光が散乱しているものと推定される。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる粉塵の種別判別装置の構成を模式的に示したブロック図である。図１に示すように、粉塵の種別判別装置１は、製鉄所の敷地内あるいは製鉄所の周辺で捕集された粉塵の画像を取得する画像取得部１０と、画像取得部１０の駆動制御を行うとともに、取得された画像をもとに粉塵の種別を判別する処理制御を行う制御装置２０とを有する。
【００３０】
画像取得部１０は、粉塵捕集板１１上の粉塵を観察するための近同軸落射リング白色照明と透過白色照明とを行う顕微鏡であり、取得された画像は、制御装置２０側に送られる。
【００３１】
粉塵捕集板１１は、光を透過可能であり、この粉塵捕集板１１上に、製鉄所の敷地内あるいは製鉄所の周辺で一定期間暴露することによって捕集された粉塵Ｓが配置される。なお、この粉塵捕集板１１は、図示しない試料台に載置される。粉塵捕集板１１は、観察される粉塵Ｓの色と混同しない色の透過材料で形成され、例えば空色の半透明の薄いビニールテープ１１ａと、１ｍｍ程度の厚さをもつ透明のガラスプレート１１ｂとを重ねている。ビニールテープ１１ａ上には、粉塵Ｓが捕集された状態となり、ガラスプレート１１ｂは、ビニールテープ１１ａを保持するようにしている。なお、粉塵Ｓの粒径は、μｍ以下から５００μｍ程度のものまで様々であるが、この実施の形態では、１μｍから１００μｍ程度までの粉塵Ｓが用いられている。
【００３２】
画像取得部１０は、鏡筒１２ａ、画像検出部１２ｂ、および撮像素子１２ｃを有した撮像部１２を有する。鏡筒１２ａの先端側には対物レンズが配置され、鏡筒１２ａ内の光学系を介して粉塵Ｓの画像を、たとえば１００〜３００倍程度に拡大し、撮像素子１２ｃで撮像する。鏡筒１２ａの軸周辺には、リング状に配置され、粉塵Ｓに白色照明光を照射する上部照明部１３を有する。すなわち、撮像部１２と上部照明部１３とで、近同軸落射リング白色照明型実体顕微鏡を構成している。
【００３３】
一方、粉塵捕集板１１の下部側には透過照明光を照射する下部照明部１４が設けられ、撮像部１２と下部照明部１４とで、透過照明側顕微鏡を構成している。なお、上部照明部１３による照明と下部照明部１４による照明とは、制御装置２０の制御によって排他的に切り替えられる。また、撮像素子１２ｃは、カラー画像を撮像可能な固体撮像素子であり、たとえば、ＣＣＤデバイスやＣＭＯＳデバイスによって実現される。また、上部照明部１３および下部照明部１４は、鏡筒１２ａの軸にほぼ平行な指向性が小さい均一照明光を粉塵Ｓに対して照射する。
【００３４】
上部照明部１３は、粉塵捕集台１１の上方に設けられ、上部側からの照明手段として、粉塵捕集台１１に載置された捕集粉塵Ｓを粉塵捕集台１１の上部側から照明する。上部照明部１３は、白色光を発するリング照明である。なお、上部照明部１３は、リング照明に限らず、捕集粉塵Ｓに対して指向性の少ない均一な照明を行うことができればよい。また、上部照明部１３は、粉塵捕集台１１の上方に設けられるものを例示したが、これに限らず、粉塵捕集台１１に載置された捕集粉塵Ｓを粉塵捕集台１１の上部側から照明することができればよい。例えば、上部照明部１３は、粉塵捕集台１１の下方に設けられ、反射鏡等によって、粉塵捕集台１１の上部側から照明するようにしてもよい。
【００３５】
下部照明部１４は、粉塵捕集台１１の下方に設けられ、下部側からの照明手段として、粉塵捕集台１１に載置された捕集粉塵Ｓを粉塵捕集台１１の下部側から照明する。下部照明部１４は、白色光を発する照明である。なお、下部照明部１４は、捕集粉塵Ｓに対して指向性の少ない均一な照明を行うことができればよい。また、下部照明部１４は、粉塵捕集台１１の下方に設けられるものを例示したが、これに限らず、粉塵捕集台１１に載置された捕集粉塵Ｓを粉塵捕集台１１の下部側から照明することができればよい。例えば、下部照明部１４は、粉塵捕集台１１の上方に設けられ、反射鏡等によって、粉塵捕集台１１の下部側から照明するようにしてもよい。
【００３６】
制御装置２０は、制御部２１、出力部２２、入力部２３および記憶部２４を有し、制御部２１は、判別処理部２５を有する。制御部２１は、出力部２２、入力部２３、記憶部２４を制御するとともに、画像取得部１０を制御する。判別処理部２５は、上部照明部１３による照明をオンにし、下部照明部１４による照明をオフにし、粉塵Ｓのカラー画像を取得させ、記憶部２４内にカラー画像Ｄ１として記憶させ、上部照明部１３による照明をオフにし、下部照明部１４による照明をオンにし、粉塵Ｓの透過明暗画像を取得させ、記憶部２４内に透過明暗画像Ｄ２として記憶させる。そして、判別処理部２５は、記憶されたカラー画像Ｄ１による色情報と透過明暗画像Ｄ２による透過度とをもとに、粉塵Ｓを鉄に由来する粉塵（第１〜第３のグループ）と珪砂（第４のグループ）とに判別するとともに、鉄に由来する粉塵を第１〜第３のグループにさらに判別する。なお、判別処理部２５は、判別結果を判別情報Ｄ３として記憶部２４に記憶し、入力部２３からの指示等によって出力部２２等に判別情報Ｄ３を出力する。
【００３７】
ここで、図２に示したフローチャートを参照して、判別処理部２５による粉塵の種別判別処理手順について説明する。画像取得部１０には、捕集された粉塵Ｓを有する粉塵捕集板１１が配置されており、判別処理部２５は、入力部２３から判別指示の入力があったか否かを判断し（ステップＳ１０１）、判別指示の入力があった場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）に限り、上部照明部１３をオンにし（ステップＳ１０２）、粉塵Ｓのカラー画像を撮像し、この撮像したカラー画像を記憶部２４内にカラー画像Ｄ１として記憶する（ステップＳ１０３）。その後、上部照明部１３をオフにする（ステップＳ１０４）。
【００３８】
その後、下部照明部１４をオンに（ステップＳ１０５）、粉塵Ｓを透過した透過明暗画像を撮像し、この撮像した透過明暗画像を記憶部２４内に透過明暗画像Ｄ２として記憶する（ステップＳ１０６）。その後、下部照明部１４をオフにする（ステップＳ１０７）。
【００３９】
その後、判別処理部２５は、取得されたカラー画像Ｄ１をもとに、色識別処理を行い、黒色系の粉塵を第１のグループ（石炭，コークス）として判別するとともに、赤色系の粉塵を第２のグループ（鉄鉱石，焼結鉱）として仮判別し、黄色がかった白色を含む白色系の粉塵を第３のグループ（石灰，スラグ）として仮判別する（ステップＳ１０８）。
【００４０】
さらに、判別処理部２５は、取得された透過明暗画像Ｄ２をもとに、透過識別処理を行い、所定値以上の透過度（輝度または明度）をもつ粉塵を第４のグループ（珪砂）として判別する（ステップＳ１０９）。ここで、カラー画像Ｄ１と透過明暗画像Ｄ２とは、同一視野内の画像であり、各粉塵Ｓは、それぞれ対応した位置で認識される。そして、判別処理部２５は、仮判別された第２および第３のグループの粉塵から第４のグループとして判別された粉塵を除いたものを第２および第３のグループとして判別する（ステップＳ１１０）。
【００４１】
これによって、各粉塵Ｓは、すべて第１〜第４のグループへの判別が確定され、それぞれ判別された第１〜第４のグループに属する粉塵の情報を判別情報Ｄ３として記憶部２４に記憶する（ステップＳ１１１）。そして、制御部２１は、この判別情報Ｄ３を用いた粉塵計測処理およびその結果出力処理を行って（ステップＳ１１２）、本処理を終了する。この粉塵計測処理とは、各第１〜第４のグループに属する粉塵の数を計測する処理などであり、結果出力処理とは、その処理結果を出力部２２に表示出力する処理などである。
【００４２】
ここで、図３〜図５を参照して、具体的な粉塵の種別判別処理について説明する。まず、図３（ａ）は、粉塵捕集板１１上に捕集された粉塵Ｓの一例を示している。図３（ａ）では、実際に配置されている粉塵Ｓを示し、左から、第１のグループの粉塵１−１〜１−３、第２のグループの粉塵２−１〜２−３、第３のグループの粉塵３−１〜３−３、第４のグループの粉塵４−１〜４−３が、それぞれ列Ｌ１〜Ｌ４として列として３つずつ配置されている。
【００４３】
図３（ｂ）は、これらの粉塵Ｓに対してのカラー画像Ｄ１である。判別処理部２５は、このカラー画像Ｄ１に対して、図３（ｃ）に示した判別情報Ｄ３１に示すように、黒色系の粉塵に識別符号Ｂ−１〜Ｂ−３を付し、第１のグループの粉塵として判別し、赤色系の粉塵に識別符号Ｒ−１〜Ｒ５を付し、第２のグループの粉塵として仮判別し、白色系の粉塵に識別符号Ｗ−１〜Ｗ−４を付し、第３のグループとして仮判別する（ステップＳ１０８参照）。なお、図３（ｄ）に示した判別情報Ｄ３２に示すように、識別符号Ｂ−１〜Ｂ−３が付された粉塵は黒色系であり、黒色系の粉塵は非常に稀であるため、石炭、コークスなどの第１のグループの粉塵１−１〜１−３として確定した判別が行われる。
【００４４】
一方、図４（ａ）は、図３（ａ）と同じ実際の粉塵Ｓの配置状態を示しており、図４（ｂ）は、この粉塵Ｓに対しての透過明暗画像Ｄ２である。判別処理部２５は、この透過明暗画像Ｄ２に対して、図４（ｃ）に示した判別情報Ｄ３３に示すように、所定値よりも低い透過度をもつ粉塵に対しては識別符号Ｆ−１〜Ｆ−９を付し、所定値以上の透過度をもつ粉塵に対しては、そのまま珪砂であるとして、第４のグループの粉塵４−１〜４−３として確定した判別を行う（ステップＳ１０９参照）。なお、識別符号Ｆ−１〜Ｆ−９が付された粉塵は、第１〜第３のグループに属し、鉄の製造に由来する粉塵として判別されたものと言える。
【００４５】
図５（ａ）は、図３（ｄ）に示したカラー画像Ｄ１による判別結果に対応し、図５（ｂ）は、図４（ｃ）に示した透過明暗画像Ｄ２による判別結果に対応している。この段階で、第１のグループの粉塵１−１〜１−３および第４のグループの粉塵４−１〜４−３は確定した判別がされており、第２および第３のグループの粉塵に対しては確定した判別がなされていない。そして、判別処理部２５は、図５（ａ）および図５（ｂ）に示した判別結果を比較し、第２のグループあるいは第３のグループの粉塵として仮判別された識別符号Ｒ−１〜Ｒ−５，Ｗ−１〜Ｗ−４のうち、すでに判別が確定した第４のグループの粉塵４−１〜４−３に対応する粉塵を除外し、図５（ｃ）に示すように、識別符号Ｒ−１〜Ｒ−３の粉塵を第２のグループの粉塵２−１〜２−３として判別し、識別符号Ｗ−１〜Ｗ−３の粉塵を第３のグループの粉塵３−１〜３−３として判別し、最終的な判別情報Ｄ３を記憶部２４に出力する（ステップＳ１１０参照）。これによって、すべての粉塵Ｓは、第１〜第４のグループの種別に対応した判別が行われ、図３（ａ）および図４（ａ）に示した実際の粉塵Ｓに対応した判別処理がなされたことになる。
【００４６】
ここで、上述したステップＳ１０８によるカラー画像Ｄ１をもとにした色識別処理およびステップＳ１０９による透過明暗画像をもとにした透過識別処理について説明する。
【００４７】
（色識別処理）
まず、黒色系（第１のグループ）、赤色系（第２のグループ）、白色系（第３のグループ）の粉塵の識別は、カラー画像内の粉塵領域の色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの割合から求めることができる。ここで、各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が「０」〜「２５５」の２５６階調で表されていると、たとえば、各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が全て「２５５」である場合、白色になり、各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が全て「０」である場合、黒色になる。各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が中間値（たとえば「２００」）で、全て同じ値である場合、グレーになる。
【００４８】
ここで、図６に示すように、色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が全て同じ値で「４０」以下の場合は、黒色系の粉塵（第１のグループ）として識別する。また、色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が全て同じで「２２０」以上の場合は、白色系の粉塵（第２のグループ）として識別する。また、図７に示すように、赤色系の粉塵（第３のグループ）は、色成分Ｇ，Ｂの値が同じで、色成分Ｒの値との差ｄをもつが、色成分Ｇ，Ｂの値が同じで、色成分Ｇ，Ｂの値に対して色成分Ｒの値が２０％以上高い場合は、赤色系の粉塵（第３のグループ）として識別する。
【００４９】
すなわち、カラー画像に対して、図８のフローチャートに示した色識別処理手順が施される。まず、カラー画像Ｄ１の中から１つの粉塵である対象領域を選択する（ステップＳ１５０）。そして、各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値は同じであるか否かを判断する（ステップＳ１５１）。各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が同じでない場合（ステップＳ１５１，Ｎｏ）には、さらに、色成分Ｇ，Ｂが同じであるか否かを判断する（ステップＳ１５２）。色成分Ｇ，Ｂの値が同じである場合（ステップＳ１５２，Ｙｅｓ）には、さらに、色成分Ｒの値が色成分Ｇ，Ｂの値に対して所定率、たとえば上述したように２０％以上高いか否かを判断する（ステップＳ１５３）。色成分Ｒの値が色成分Ｇ，Ｂに対して所定率以上高い場合（ステップＳ１５３，Ｙｅｓ）には、この対象領域の粉塵を赤色系（第２のグループ）と仮判別する判定を行う（ステップＳ１５６）。
【００５０】
一方、ステップＳ１５１で、色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が同じである場合には、さらに各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が所定値以下、たとえば上述したように「４０」以下であるか否かを判断する（ステップＳ１５４）。色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が所定値以下である場合（ステップＳ１５４，Ｙｅｓ）には、この対象領域の粉塵を黒色系（第１のグループ）と判別する判定を行う（ステップＳ１５９）。
【００５１】
また、ステップＳ１５４で、色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が同じでない場合には、さらに、各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が所定値以上、たとえば上述したように「２２０」以上であるか否かを判断する（ステップＳ１５５）。各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が所定値以上である場合（ステップＳ１５５，Ｙｅｓ）には、この対象領域の粉塵を白色系（第３のグループ）と仮判別する判定を行う（ステップＳ１５８）。
【００５２】
一方、ステップＳ１５２で、色成分Ｇ，Ｂの値が同じでない場合（ステップＳ１５２，Ｎｏ）、ステップＳ１５３で、色成分Ｒの値が色成分Ｇ，Ｂの値に対して所定率以上高くない場合（ステップＳ１５３，Ｎｏ）、ステップＳ１５５で、各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が所定値以上でない場合（ステップＳ１５５，Ｎｏ）には、この対象領域の粉塵が、第１〜第３のグループに属さないものとし、未判別として判定する（ステップＳ１５７）。
【００５３】
その後、ステップＳ１５６〜Ｓ１５９の判定後、さらに次の対象領域があるか否かを判断し（ステップＳ１６０）、次の対象領域がある場合（ステップＳ１６０，Ｙｅｓ）には、ステップＳ１５０に移行し、上述した処理を繰り返し、次の対象領域がない場合（ステップＳ１６０，Ｎｏ）には、ステップＳ１０８にリターンする。
【００５４】
なお、ステップＳ１５１，Ｓ１５２における同一か否かの判断では、色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が、所定の許容範囲内であればよい。また、ステップＳ１５３における所定率、ステップＳ１５４，Ｓ１５５における各所定値は、過去の判定結果などから経験的に求められた値であり、さらに粉塵の種別判別装置１固有の値として設定される。また、ステップＳ１５６，Ｓ１５８では、仮判別としているが、これは、つぎの透過識別処理の結果をも参照して最終判別を行うためである。
【００５５】
（透過識別処理）
つぎに、ステップＳ１０９による透過明暗画像Ｄ２を用いた透過識別処理について説明する。この場合、透過明暗画像Ｄ２内の粉塵に対応する対象領域に対して、この対象領域内の輝度値をもとに、珪砂（第４のグループ）か否かを判別する。上述したように、珪砂は、透過度（輝度）が大きいため、たとえば輝度値が「６３」以上の場合に、対象領域の粉塵を珪砂（第４のグループ）として判別する。
【００５６】
具体的に、透過明暗画像Ｄ２に対して、図９のフローチャートに示した透過識別処理手順が施される。まず、透過明暗画像Ｄ２の中から１つの粉塵である対象領域を選択する（ステップＳ１７０）。そして、輝度値所定値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１７１）。輝度値が所定値、たとえば上述したように「６３」以上であるか否かを判断する（ステップＳ１７１）。輝度値が所定値以上である場合（ステップＳ１７１，Ｙｅｓ）には、この対象領域は、珪砂（第４のグループ）であると判別し（ステップＳ１７２）、輝度値が所定値以上でない場合（ステップＳ１７１，Ｎｏ）には、この対象領域を未判別と判定し（ステップＳ１７３）、ステップＳ１７４に移行する。ステップＳ１７４では、さらに次の対象領域があるか否かを判断し（ステップＳ１７４）、次の対象領域がある場合（ステップＳ１７４，Ｙｅｓ）には、ステップＳ１７０に移行し、上述した処理を繰り返し、次の対象領域がない場合（ステップＳ１７４，Ｎｏ）には、ステップＳ１０９にリターンする。
【００５７】
なお、ステップＳ１７１における所定値は、過去の判定結果などから経験的に求められた値であり、さらに粉塵の種別判別装置１固有の値として設定される。また、上述した輝度値は、透明明暗画像Ｄ２がモノクロ画像であるとして説明したが、透明明暗画像Ｄ２が色成分Ｒ，Ｇ，Ｂをもつカラー画像をもとにして得る場合、種々の色空間に変換後、その色空間の輝度や明度を用いればよい、たとえばＹＵＶ表示系のＹ（輝度）値とする。この輝度値Ｙは、Ｙ＝０．３＊Ｒ＋０．６＊Ｇ＋０．１＊Ｂ で求められる。もちろん、各色成分の平均値や最大値を用いてもよい。
【００５８】
このような色識別処理や透過判別処理によって、粉塵の種別判別を定量的に行うことができる。
【００５９】
（実施の形態１の変形例）
上述した実施の形態１では、最初にカラー画像Ｄ１をもとに第１のグループの判別を行い、次に透過明暗画像Ｄ２をもとに第４のグループの判別を行い、最後にカラー画像Ｄ１および透過明暗画像Ｄ２に対する判別結果をもとに第２および第３のグループを最終判別を行うようにしていたが、この変形例では、最初に透過明暗画像Ｄ２をもとに、第１〜第３のグループである鉄の製造に由来する粉塵と、第４のグループである珪砂とを判別し、その後、残りの粉塵に対し、カラー画像Ｄ２をもとに第２および第３のグループの粉塵の判別を行うようにしている。
【００６０】
図１０は、この発明の実施の形態１の変形例の判別処理部２５による粉塵の種別判別処理手順を示すフローチャートである。図１０において、ステップＳ２０１〜Ｓ２０７は、図２に示したフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１０７に対応する。そして、この変形例では、カラー画像Ｄ１および透過明暗画像Ｄ２が取得された段階で、判別処理部２５が、まず透過明暗画像Ｄ２をもとに、ステップＳ１０９と同様に、所定値以上の透過度をもつ粉塵を第４のグループの粉塵４−１〜４−３として判別する（ステップＳ２０８、図１１（ｂ）参照）。
【００６１】
その後、判別処理部２５は、透過明暗画像Ｄ２をもとに、判別された第４のグループの粉塵を除いた粉塵に対して、ステップＳ１０８と同様な色識別判別処理を行って、黒色系を第１のグループの粉塵１−１〜１−３、赤色系を第２のグループの粉塵２−１〜２−３、白色系を第３のグループの粉塵３−１〜３−３としてそれぞれ判別する（ステップＳ２０９、図１１（ｃ）参照）。ここでは、すでに第４のグループが判別されているため、ステップＳ１５６，Ｓ１５８の仮判別は、確定した判別となる。
【００６２】
この結果、各粉塵Ｓは、すべて第１〜第４のグループへの判別が確定され、それぞれ判別された第１〜第４のグループに属する粉塵の情報を判別情報Ｄ３として記憶部２４に記憶する（ステップＳ２１０）。そして、制御部２１は、この判別情報Ｄ３を用いた粉塵計測処理およびその結果出力処理を行って（ステップＳ２１１）、本処理を終了する。
【００６３】
なお、上述した実施の形態１およびその変形例では、すべての粉塵Ｓを第１〜第４のグループに判別するものであったが、粉塵Ｓを、第１〜第３のグループに対応する鉄の製造に由来する粉塵と、珪砂との２つに判別する処理のみを行うようにしてもよい。この場合、カラー画像Ｄ１は用いず、透過明暗画像Ｄ２のみを取得し、この透過明暗画像Ｄ２をもとに透過度から２つに判別するようにする。すなわち、図１０に示したステップＳ２０２〜Ｓ２０７の処理を、図１２に示したステップＳ３０２〜Ｓ３０４に簡略化した処理を行う。もちろん、この場合、上部照明部１３は、不要である。このような判別処理であっても、鉄の製造に由来する粉塵と珪砂との数量を測定することができ、鉄の製造に由来する粉塵の飛散に対する処置の効果を確認することができる。また、この場合、透明明暗画像Ｄ２は、カラーである必要はなく、撮像素子１２ｃは、モノクロ画像を取得できるものであればよい。
【００６４】
この実施の形態１では、珪砂の透過度が高いことを利用して、少なくとも粉塵捕集板１１の下側から透過照明光を照射して透過明暗画像Ｄ２を取得し、捕集した粉塵を珪砂（第４のグループ）と、鉄の製造に由来する粉塵（第１〜第３のグループ）とに確実に判別するようにしているので、鉄の製造に由来する粉塵の数量などの計測を精度高く行うことができる。さらに、粉塵捕集板１１の上側からリング照明光を照射してカラー画像Ｄ１を取得し、捕集した粉塵であって鉄の製造に由来する粉塵をその色調によって第１〜第３のグループに判別するようにしているので、一層、鉄の製造に由来する粉塵の詳細情報を精度高く得ることができる。
【００６５】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、透過明暗画像Ｄ２を粉塵捕集板１１の下部から透過照明光を照射することによって得ていたが、この実施の形態２では、粉塵捕集板１１の上部からのリング照明光の照射によって得られたカラー画像Ｄ１をもとに実質的な透過明暗画像Ｄ２を得るものである。
【００６６】
図１３は、本発明の実施の形態２である粉塵の種別判別装置の構成を模式的に示したブロック図である。この粉塵の種別判別装置１０１が、実施の形態１に示した粉塵の種別判別装置１と異なるのは、下部照明部１４を削除し、粉塵捕集板１１に替えて上部照明部１３からの照明光を反射することができる粉塵捕集板３１としている点である。また、判別処理部２５は、カラー画像Ｄ１をもとに透過明暗画像Ｄ２に相当する透過明暗画像ＤＤ２を生成して記憶部２４に記憶する。その他の構成および処理は、実施の形態１と同じである。なお、粉塵捕集板３１は、リング照明光を反射可能なビニールテープ３１ａとガラスプレート３１ｂとからなるが、これに限らず、リング照明光を反射することができればよく、たとえば、ビニールテープ３１ａを透明部材とし、ガラスプレート３１ｂを不透明部材としてもよい。
【００６７】
ここで、カラー画像Ｄ１から透過明暗画像ＤＤ２が生成できる概念について説明する。図１４に示すように、粉塵捕集板３１にリング照明光を照射すると、ビニールテープ３１ａはリング照明光を反射するが、この際、粉塵捕集板３１上のすべての粉塵には、リング照明光が通過することになる。そして、たとえば第１のグループの粉塵１−１には、リング照明光がほとんど透過せず、第２および第３のグループの粉塵２−１，３−１に対するリング照明光の透過は小さく、第４のグループの粉塵４−１は、ほとんどリング照明光を透過する。この結果、カラー画像Ｄ１の明暗、すなわち粉塵の反射光量、具体的には粉塵の輝度を測定することによって、透過明暗画像Ｄ２に対応した透過明暗画像ＤＤ２を生成することができる。なお、カラー画像Ｄ１内から粉塵の明暗を測定する際、粉塵表面からの反射があるため、粉塵捕集板３１の表面から反射した反射光量ＬＥと比較して粉塵の明暗を測定することが好ましい。さらに、粉塵捕集板３１は、すべての粉塵の色調とは異なる色調、たとえば、空色とすることが好ましい。この場合、空色の成分のみの反射光量を比較することによって精度の高い粉塵の透過度を求めることができるからである。
【００６８】
たとえば、図１４では、粉塵１−１，２−１，３−１，４−１および粉塵捕集板３１表面のそれぞれに対する空色の反射光量が、０，１，１，９，１０である場合、粉塵１−１，２−１，３−１，４−１の反射光量を粉塵捕集板３１表面の反射光量で除算することによって、粉塵１−１，２−１，３−１，４−１の相対反射光量が、それぞれ０，０．１，０．１，０．９と求まる。そして、相対反射光量、すなわち透過度が０．５以上の粉塵を第４のグループの珪砂として判別し、透過度が０．５未満の粉塵を、鉄の製造に由来する粉塵（第１〜第３のグループ）として判別する。
【００６９】
この実施の形態２では、上部照明部１３からの照明光のみによってカラー画像Ｄ１を撮像し、このカラー画像Ｄ１をもとに透過明暗画像ＤＤ２を生成するようにしているので、簡易な構成で、実施の形態１と同様な精度の高い粉塵の種別判別を行うことができる。
【００７０】
（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１では、実質的に２つの光源を用いることを前提として述べたが、本実施の形態３では、１つの光源で、上部照明部１３に対応するリング照明の照射と、下部照明部１４に対応する透過照明の照射とを行うようにしている。
【００７１】
図１５は、本発明の実施の形態３にかかる粉塵の種別判別装置の構成を模式的に示したブロック図である。図１５に示すように、画像取得部１０は、上部照明部１３に対応する上部照明部４３と下部照明部１４に対応する下部照明部４４とを有するが、これら上部照明部４３と下部照明部４４とに対する照明光は、１つの光源４０から供給され、上部照明部４３および下部照明部４４自体が照明光を発するものではない。したがって、上部照明部４３および下部照明部４４は、光学系のみによって形成されている。
【００７２】
光源４０から出力された照明光は、光路ＬＮを介して光路切替部４１に出力される。光路切替部４１は、光路ＬＮ１，ＬＮ２をそれぞれ介して上部照明部４３および下部照明部４４に接続され、制御部２１による制御のもとに光路切替が行われる。光路切替部４１の光路切替は、制御部２１によって排他的に行われる。
【００７３】
この実施の形態３では、１つの光源のみで、カラー画像Ｄ１および透過明暗画像Ｄ２を取得することができるため、簡易な構成で、粉塵の種別判別を精度高く行うことができる。
【符号の説明】
【００７４】
１，１０１，２０１ 粉塵の種別判別装置
１０ 画像取得部
１１，３１ 粉塵捕集板
１１ａ，３１ａ ビニールテープ
１１ｂ，３１ｂ ガラスプレート
１２ 撮像部
１２ａ 鏡筒
１２ｂ 画像検出部
１２ｃ 撮像素子
１３，４３ 上部照明部
１４，４４ 下部照明部
２０ 制御装置
２１ 制御部
２２ 出力部
２３ 入力部
２４ 記憶部
２５ 判別処理部
Ｄ１ カラー画像
Ｄ２ 透過明暗画像
Ｄ３ 判別情報
Ｓ 粉塵
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉塵の種別を判別する粉塵の種別判別装置および粉塵の種別判別方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、製鉄所からは多くの粉塵が発生し、周辺地域へ飛散する。ここで、鉄の製造に由来する粉塵の主なものとしては、石炭、コークス、鉄鉱石、焼結石、スラグ、石灰などがあり、この他のものとしては、製鉄所内敷地から舞い上がって飛散する砂がある。この周辺地域への粉塵の飛散を防止することは、製造業者の義務であり、粉塵の発生防止のために、製鉄所を含めた広い地域に渡って飛散状況を把握する必要がある。
【０００３】
一方、自然界には珪砂を主体とした砂塵が常に飛散しており、このために何らかの方法で粉塵を捕集し計測する際に、粉塵を、鉄の製造に由来する粉塵と、元来自然界に舞っている珪砂と、に区別することが重要である。この区別ができなければ、製鉄所において取り組む粉塵防止対策の効果を確認することができないからである。
【０００４】
ここで、粉塵を計測する従来技術としては、市販品を含めて多くの方法が知られており、代表的なものはパーティクルカウンターと呼ばれる粉塵計を用いるものがある。このパーティクルカウンターは、例えば捕集容器に入れた試料空気にレーザー光を照射し、粉塵粒子から生じる散乱光の強度を測定するものである。この散乱光の強さは、粉塵の濃度と相対的に比例することが知られており、パーティクルカウンターを用いて、散乱光の強さをフォトダイオードによって電気信号に変換することで空気中の粉塵濃度を測定することができる。
【０００５】
一方、特許文献１には、石炭とコークスとを見分ける方法が記載されている。この方法は、捕集された粉塵にヨウ素をドープし、エタノールで洗浄した後、元素分析の手法を用いて、個々の粒子が石炭であるかコークスであるかを判別している。なお、その他の粒子は、顕微鏡による目視によって判別している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２４８６５５号公報
【特許文献２】特開２００６−１２６０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、鉄の製造に由来する粉塵は、その特性に基づいて３つのグループに分類することができる。その第１のグループは、石炭とコークスである。これらは、一般の粉塵にはほとんど含まれておらず、炭素を主成分とする黒い粒子であり、様々なものに付着して外観を損ねる場合がある。
【０００８】
その第２のグループは、鉄鉱石と焼結鉱の微粉である。これらは、鉄および酸化鉄を主成分とするため赤みを帯び、自動車の屋根などに堆積すると錆びを誘発する場合がある。
【０００９】
その第３のグループは、石灰とスラグである。これらは、白色あるいは黄色がかった白色であり、大量に飛散すると濃色の物品の外観を損ねる場合がある。
【００１０】
そして、一般の砂塵である、上述した元来自然界に舞っている珪砂は、鉄の製造に由来しない粉塵として第４のグループに分類される。この珪砂は、主成分が二酸化珪素すなわち石英の多結晶であり、すりガラスの微小粒のように白色調の透明または半透明の粒子である。このため、珪砂は、通常の照明下では、第３のグループである石灰やスラグと区別することが難しい。また、珪砂は、不純物により黄色または赤茶色の色を有する場合も多く、この場合、珪砂は、第２のグループである鉄鉱石や焼結鉱と区別することが難しい。
【００１１】
すなわち、通常の照明下では、珪砂は、第３のグループや第２のグループとして判別される場合があり、製鉄所の敷地内あるいは製鉄所の周辺で捕集された粉塵を、鉄の製造に由来する粉塵と、元来自然界に舞っている珪砂である鉄の製造に由来しない粉塵とに精度高く判別することができない場合があるという問題点があった。この結果、鉄の製造に由来する粉塵と、鉄の製造に由来しない粉塵との定量測定を精度高く行うことができなかった。
【００１２】
なお、第１のグループである石炭やコークスのような黒色の粉塵は、日本の砂塵としては非常に稀であるため、顕微鏡などによる目視で容易に判別することができる。また、特許文献２には、石炭とコークスを複雑な工程によって見分けることができるものが記載されているが、鉄鉱石、焼結鉱、スラグ、石灰などの鉄の製造に由来する粉塵を、一般の珪砂と区別することができない。
【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、捕集された粉塵を、少なくとも、鉄の製造に由来する粉塵と、鉄の製造に由来しない粉塵である珪砂とに精度高く判別することができる粉塵の種別判別装置および粉塵の種別判別方法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】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる粉塵の種別判別装置は、粉塵を捕集することができる粉塵捕集板と、前記粉塵捕集板上に捕集された前記粉塵に対して照明光を照射する照明手段と、前記照明手段によって照明された前記粉塵の透過明暗画像を取得する撮像手段と、前記透過明暗画像をもとに前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別する判別手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかる粉塵の種別判別装置は、上記の発明において、前記撮像手段は、前記粉塵のカラー画像を取得し、前記判別手段は、前記カラー画像をもとに、前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別し、さらに該鉄の製造に由来する粉塵のうち、黒色系の粉塵を石炭あるいはコークスの粉塵と判別し、赤色系の粉塵を鉄鉱石あるいは焼結石の粉塵と判別し、白色系の粉塵をスラグあるいは石灰の粉塵と判別することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明にかかる粉塵の種別判別装置は、上記の発明において、前記照明手段は、前記粉塵捕集板上の粉塵の上部から前記照明光を照射し、前記判別手段は、前記粉塵の明暗をもとに前記照明光の透過度を取得することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明にかかる粉塵の種別判別装置は、上記の発明において、前記粉塵捕集板は、光を透過可能であり、前記照明手段は、前記粉塵捕集板上の粉塵の上部および下部から前記照明光を照射することが可能であり、前記撮像手段は、前記照明手段が前記粉塵の上部から照明光が照射された場合に前記粉塵捕集板上の粉塵の上部から撮像したカラー画像を取得し、前記照明手段が前記粉塵の下部から照明光が照射された場合に前記粉塵捕集板上の粉塵の上部から撮像した透過明暗画像を取得することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明にかかる粉塵の種別判別装置は、上記の発明において、前記照明手段は、前記粉塵捕集板上の粉塵の上部から照明光を照射する上部照明手段と、前記粉塵捕集板上の粉塵の下部から照明光を照射する下部照明手段と、を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明にかかる粉塵の種別判別方法は、粉塵が捕集された粉塵捕集板上の前記粉塵に対して照明光を照射して前記粉塵の透過明暗画像を取得する撮像ステップと、前記透過明暗画像をもとに前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別する判別ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明にかかる粉塵の種別判別方法は、上記の発明において、前記撮像ステップは、前記粉塵に対して照明光を照射して前記粉塵のカラー画像を取得し、前記判別ステップは、前記カラー画像をもとに、前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別し、さらに該鉄の製造に由来する粉塵のうち、黒色系の粉塵を石炭あるいはコークスの粉塵と判別し、赤色系の粉塵を鉄鉱石あるいは焼結石の粉塵と判別し、白色系の粉塵をスラグあるいは石灰の粉塵と判別することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明にかかる粉塵の種別判別方法は、上記の発明において、前記粉塵捕集板は、光を透過可能であり、前記撮像ステップは、前記粉塵の上部から照明光を照射して前記粉塵捕集板上の粉塵の上部から撮像したカラー画像を取得するとともに、前記粉塵の下部から照明光を照射して前記粉塵捕集板上の粉塵の上部から撮像した透過明暗画像を取得することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明にかかる粉塵の種別判別方法は、上記の発明において、前記判別ステップは、前記カラー画像あるいは前記透過明暗画像をもとに、前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別する第１判別ステップと、前記カラー画像をもとに、前記鉄の製造に由来する粉塵のうち、黒色系の粉塵を石炭あるいはコークスの粉塵と判別し、赤色系の粉塵を鉄鉱石あるいは焼結石の粉塵と判別し、白色系の粉塵をスラグあるいは石灰の粉塵と判別する第２判別ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明にかかる粉塵の種別判別方法は、上記の発明において、前記判別ステップは、前記カラー画像をもとに、前記鉄の製造に由来する粉塵のうち、黒色系の粉塵を石炭あるいはコークスの粉塵と判別し、赤色系の粉塵を鉄鉱石あるいは焼結石の粉塵と仮判別し、白色系の粉塵をスラグあるいは石灰の粉塵と仮判別する第１判別ステップと、前記カラー画像あるいは前記透過明暗画像をもとに、前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別する第２判別ステップと、前記第１判別ステップで仮判別された鉄鉱石あるいは焼結石の粉塵および仮判別されたスラグあるいは石灰の粉塵のうち、前記第２判別ステップで珪砂と判別された粉塵を除外した粉塵をそれぞれ鉄鉱石あるいは焼結石の粉塵およびスラグあるいは石灰の粉塵として判定する第３判別ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、照明手段が、粉塵捕集板上の粉塵に対して照明光を照射し、撮像手段が前記照明手段によって照明された前記粉塵の透過明暗画像を取得し、判別手段が前記透過明暗画像をもとに前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別するようにしているので、少なくとも、鉄の製造に由来する粉塵と、鉄の製造に由来しない粉塵である珪砂とに精度高く判別することができる。
【００２５】
ここで、あらゆる産業分野において周辺環境を汚染しないための対策は極めて重要な責務となっており、鉄鋼業においては飛散する粉塵の抑制が課題となっており、発生源の特定、発生量の把握、飛散の抑制対策が必要であり、そのために、飛散状況を定量的に把握することが求められていた。製鉄所からは、上述した第１〜第３のグループの粉塵が発生するが、それぞれの発生源は異なっているため、種別を区分けして測定することが重要である。従来の粉塵計などでは、全く粉塵の種別を判別することができず、また自然界の粉塵も区別することができなかった。本実施の形態では、鉄の製造に由来する粉塵（第１〜第３のグループ）と、鉄の製造に由来しない粉塵第（第４グループ）とに区分けし、さらに鉄の製造に由来する粉塵を第１〜第３のグループに区分けしているので、鉄の製造に由来する粉塵のみを定量的に測定することができるため、たとえば製鉄所周辺において捕集した粉塵を本発明によって測定することによって、操業状態と気象条件との関係、飛散防止対策の有効性などを的確に把握することが可能となる。これによって、製鉄所側では、本発明を用いることによって、さらなる粉塵飛散防止対策が可能となり、製鉄所周辺住民にとっては、本発明を用いることによって、環境監視をさらに的確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる粉塵の種別判別装置を模式的に示したブロック図である。
【図２】図２は、図１に示した粉塵の種別判別装置による粉塵の判別処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は、カラー画像をもとに粉塵の種別を判別する手順を示す図である。
【図４】図４は、透過明暗画像をもとに粉塵の種別を判別する手順を示す図である。
【図５】図５は、カラー画像および透過明暗画像の判別結果をもとに最終的な粉塵の種別の判別処理手順を示す図である。
【図６】図６は、粉塵の定量的な色識別処理の具体例を示す図である。
【図７】図７は、粉塵の定量的な色識別処理を他の具体例を示す図である。
【図８】図８は、判別処理部によるカラー画像をもとにした色識別処理手順を示すフローチャートである。
【図９】図９は、判別処理部による透過明暗画像をもとにした透過識別処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、図１に示した粉塵の種別判別装置による粉塵の他の判別処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、図１０に示したフローチャートをもとに最終的な粉塵の種別の判別処理手順を示す図である。
【図１２】図１２は、透過明暗画像の取得のみによる粉塵の種別の判別処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態２にかかる粉塵の種別判別装置を模式的に示したブロック図である。
【図１４】図１４は、図１３に示した粉塵の種別判別装置によって透過度が求められる原理を説明する説明図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態３にかかる粉塵の種別判別装置を模式的に示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明にかかる粉塵の種別判別装置および粉塵の種別判別方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００２８】
ここで、粉塵は、上述したように、第１〜第４のグループに分類され、第１〜第３のグループが鉄の製造に由来する粉塵とし、第４のグループが鉄の製造に由来しない粉塵、つまり珪砂とするものであったが、通常の照明下での色情報のみでは、第２のグループである鉄鉱石や焼結鉱、あるいは第３のグループである石灰やスラグと、第４のグループである珪砂との判別が難しかったため、粉塵を、鉄の製造に由来する粉塵と、珪砂とに精度高く判別することができなかった。そこで、本発明者らは、鉄の製造に由来する粉塵に対する光の透過度に比して、珪砂に対する光の透過度が大きいことに着目し、粉塵を、鉄の製造に由来する粉塵と掲載とに判別できることを見出した。
すなわち、粉塵を透過照明顕微鏡で観察すると、第４のグループの珪砂のみの透過度が大きくなることがわかり、これによって第１〜第３のグループである鉄の製造に由来する粉塵と第４のグループである珪砂とを判別できることがわかった。なお、第３のグループである石灰やスラグに対する光の透過度が低いのは、観察される粒子そのものが細かい粒子の集合構造となっており、この構成によって光が散乱しているものと推定される。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる粉塵の種別判別装置の構成を模式的に示したブロック図である。図１に示すように、粉塵の種別判別装置１は、製鉄所の敷地内あるいは製鉄所の周辺で捕集された粉塵の画像を取得する画像取得部１０と、画像取得部１０の駆動制御を行うとともに、取得された画像をもとに粉塵の種別を判別する処理制御を行う制御装置２０とを有する。
【００３０】
画像取得部１０は、粉塵捕集板１１上の粉塵を観察するための近同軸落射リング白色照明と透過白色照明とを行う顕微鏡であり、取得された画像は、制御装置２０側に送られる。
【００３１】
粉塵捕集板１１は、光を透過可能であり、この粉塵捕集板１１上に、製鉄所の敷地内あるいは製鉄所の周辺で一定期間暴露することによって捕集された粉塵Ｓが配置される。なお、この粉塵捕集板１１は、図示しない試料台に載置される。粉塵捕集板１１は、観察される粉塵Ｓの色と混同しない色の透過材料で形成され、例えば空色の半透明の薄いビニールテープ１１ａと、１ｍｍ程度の厚さをもつ透明のガラスプレート１１ｂとを重ねている。ビニールテープ１１ａ上には、粉塵Ｓが捕集された状態となり、ガラスプレート１１ｂは、ビニールテープ１１ａを保持するようにしている。なお、粉塵Ｓの粒径は、μｍ以下から５００μｍ程度のものまで様々であるが、この実施の形態では、１μｍから１００μｍ程度までの粉塵Ｓが用いられている。
【００３２】
画像取得部１０は、鏡筒１２ａ、画像検出部１２ｂ、および撮像素子１２ｃを有した撮像部１２を有する。鏡筒１２ａの先端側には対物レンズが配置され、鏡筒１２ａ内の光学系を介して粉塵Ｓの画像を、たとえば１００〜３００倍程度に拡大し、撮像素子１２ｃで撮像する。鏡筒１２ａの軸周辺には、リング状に配置され、粉塵Ｓに白色照明光を照射する上部照明部１３を有する。すなわち、撮像部１２と上部照明部１３とで、近同軸落射リング白色照明型実体顕微鏡を構成している。
【００３３】
一方、粉塵捕集板１１の下部側には透過照明光を照射する下部照明部１４が設けられ、撮像部１２と下部照明部１４とで、透過照明側顕微鏡を構成している。なお、上部照明部１３による照明と下部照明部１４による照明とは、制御装置２０の制御によって排他的に切り替えられる。また、撮像素子１２ｃは、カラー画像を撮像可能な固体撮像素子であり、たとえば、ＣＣＤデバイスやＣＭＯＳデバイスによって実現される。また、上部照明部１３および下部照明部１４は、鏡筒１２ａの軸にほぼ平行な指向性が小さい均一照明光を粉塵Ｓに対して照射する。
【００３４】
上部照明部１３は、粉塵捕集台１１の上方に設けられ、上部側からの照明手段として、粉塵捕集台１１に載置された捕集粉塵Ｓを粉塵捕集台１１の上部側から照明する。上部照明部１３は、白色光を発するリング照明である。なお、上部照明部１３は、リング照明に限らず、捕集粉塵Ｓに対して指向性の少ない均一な照明を行うことができればよい。また、上部照明部１３は、粉塵捕集台１１の上方に設けられるものを例示したが、これに限らず、粉塵捕集台１１に載置された捕集粉塵Ｓを粉塵捕集台１１の上部側から照明することができればよい。例えば、上部照明部１３は、粉塵捕集台１１の下方に設けられ、反射鏡等によって、粉塵捕集台１１の上部側から照明するようにしてもよい。
【００３５】
下部照明部１４は、粉塵捕集台１１の下方に設けられ、下部側からの照明手段として、粉塵捕集台１１に載置された捕集粉塵Ｓを粉塵捕集台１１の下部側から照明する。下部照明部１４は、白色光を発する照明である。なお、下部照明部１４は、捕集粉塵Ｓに対して指向性の少ない均一な照明を行うことができればよい。また、下部照明部１４は、粉塵捕集台１１の下方に設けられるものを例示したが、これに限らず、粉塵捕集台１１に載置された捕集粉塵Ｓを粉塵捕集台１１の下部側から照明することができればよい。例えば、下部照明部１４は、粉塵捕集台１１の上方に設けられ、反射鏡等によって、粉塵捕集台１１の下部側から照明するようにしてもよい。
【００３６】
制御装置２０は、制御部２１、出力部２２、入力部２３および記憶部２４を有し、制御部２１は、判別処理部２５を有する。制御部２１は、出力部２２、入力部２３、記憶部２４を制御するとともに、画像取得部１０を制御する。判別処理部２５は、上部照明部１３による照明をオンにし、下部照明部１４による照明をオフにし、粉塵Ｓのカラー画像を取得させ、記憶部２４内にカラー画像Ｄ１として記憶させ、上部照明部１３による照明をオフにし、下部照明部１４による照明をオンにし、粉塵Ｓの透過明暗画像を取得させ、記憶部２４内に透過明暗画像Ｄ２として記憶させる。そして、判別処理部２５は、記憶されたカラー画像Ｄ１による色情報と透過明暗画像Ｄ２による透過度とをもとに、粉塵Ｓを鉄に由来する粉塵（第１〜第３のグループ）と珪砂（第４のグループ）とに判別するとともに、鉄に由来する粉塵を第１〜第３のグループにさらに判別する。なお、判別処理部２５は、判別結果を判別情報Ｄ３として記憶部２４に記憶し、入力部２３からの指示等によって出力部２２等に判別情報Ｄ３を出力する。
【００３７】
ここで、図２に示したフローチャートを参照して、判別処理部２５による粉塵の種別判別処理手順について説明する。画像取得部１０には、捕集された粉塵Ｓを有する粉塵捕集板１１が配置されており、判別処理部２５は、入力部２３から判別指示の入力があったか否かを判断し（ステップＳ１０１）、判別指示の入力があった場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）に限り、上部照明部１３をオンにし（ステップＳ１０２）、粉塵Ｓのカラー画像を撮像し、この撮像したカラー画像を記憶部２４内にカラー画像Ｄ１として記憶する（ステップＳ１０３）。その後、上部照明部１３をオフにする（ステップＳ１０４）。
【００３８】
その後、下部照明部１４をオンに（ステップＳ１０５）、粉塵Ｓを透過した透過明暗画像を撮像し、この撮像した透過明暗画像を記憶部２４内に透過明暗画像Ｄ２として記憶する（ステップＳ１０６）。その後、下部照明部１４をオフにする（ステップＳ１０７）。
【００３９】
その後、判別処理部２５は、取得されたカラー画像Ｄ１をもとに、色識別処理を行い、黒色系の粉塵を第１のグループ（石炭，コークス）として判別するとともに、赤色系の粉塵を第２のグループ（鉄鉱石，焼結鉱）として仮判別し、黄色がかった白色を含む白色系の粉塵を第３のグループ（石灰，スラグ）として仮判別する（ステップＳ１０８）。
【００４０】
さらに、判別処理部２５は、取得された透過明暗画像Ｄ２をもとに、透過識別処理を行い、所定値以上の透過度（輝度または明度）をもつ粉塵を第４のグループ（珪砂）として判別する（ステップＳ１０９）。ここで、カラー画像Ｄ１と透過明暗画像Ｄ２とは、同一視野内の画像であり、各粉塵Ｓは、それぞれ対応した位置で認識される。そして、判別処理部２５は、仮判別された第２および第３のグループの粉塵から第４のグループとして判別された粉塵を除いたものを第２および第３のグループとして判別する（ステップＳ１１０）。
【００４１】
これによって、各粉塵Ｓは、すべて第１〜第４のグループへの判別が確定され、それぞれ判別された第１〜第４のグループに属する粉塵の情報を判別情報Ｄ３として記憶部２４に記憶する（ステップＳ１１１）。そして、制御部２１は、この判別情報Ｄ３を用いた粉塵計測処理およびその結果出力処理を行って（ステップＳ１１２）、本処理を終了する。この粉塵計測処理とは、各第１〜第４のグループに属する粉塵の数を計測する処理などであり、結果出力処理とは、その処理結果を出力部２２に表示出力する処理などである。
【００４２】
ここで、図３〜図５を参照して、具体的な粉塵の種別判別処理について説明する。まず、図３（ａ）は、粉塵捕集板１１上に捕集された粉塵Ｓの一例を示している。図３（ａ）では、実際に配置されている粉塵Ｓを示し、左から、第１のグループの粉塵１−１〜１−３、第２のグループの粉塵２−１〜２−３、第３のグループの粉塵３−１〜３−３、第４のグループの粉塵４−１〜４−３が、それぞれ列Ｌ１〜Ｌ４として列として３つずつ配置されている。
【００４３】
図３（ｂ）は、これらの粉塵Ｓに対してのカラー画像Ｄ１である。判別処理部２５は、このカラー画像Ｄ１に対して、図３（ｃ）に示した判別情報Ｄ３１に示すように、黒色系の粉塵に識別符号Ｂ−１〜Ｂ−３を付し、第１のグループの粉塵として判別し、赤色系の粉塵に識別符号Ｒ−１〜Ｒ５を付し、第２のグループの粉塵として仮判別し、白色系の粉塵に識別符号Ｗ−１〜Ｗ−４を付し、第３のグループとして仮判別する（ステップＳ１０８参照）。なお、図３（ｄ）に示した判別情報Ｄ３２に示すように、識別符号Ｂ−１〜Ｂ−３が付された粉塵は黒色系であり、黒色系の粉塵は非常に稀であるため、石炭、コークスなどの第１のグループの粉塵１−１〜１−３として確定した判別が行われる。
【００４４】
一方、図４（ａ）は、図３（ａ）と同じ実際の粉塵Ｓの配置状態を示しており、図４（ｂ）は、この粉塵Ｓに対しての透過明暗画像Ｄ２である。判別処理部２５は、この透過明暗画像Ｄ２に対して、図４（ｃ）に示した判別情報Ｄ３３に示すように、所定値よりも低い透過度をもつ粉塵に対しては識別符号Ｆ−１〜Ｆ−９を付し、所定値以上の透過度をもつ粉塵に対しては、そのまま珪砂であるとして、第４のグループの粉塵４−１〜４−３として確定した判別を行う（ステップＳ１０９参照）。なお、識別符号Ｆ−１〜Ｆ−９が付された粉塵は、第１〜第３のグループに属し、鉄の製造に由来する粉塵として判別されたものと言える。
【００４５】
図５（ａ）は、図３（ｄ）に示したカラー画像Ｄ１による判別結果に対応し、図５（ｂ）は、図４（ｃ）に示した透過明暗画像Ｄ２による判別結果に対応している。この段階で、第１のグループの粉塵１−１〜１−３および第４のグループの粉塵４−１〜４−３は確定した判別がされており、第２および第３のグループの粉塵に対しては確定した判別がなされていない。そして、判別処理部２５は、図５（ａ）および図５（ｂ）に示した判別結果を比較し、第２のグループあるいは第３のグループの粉塵として仮判別された識別符号Ｒ−１〜Ｒ−５，Ｗ−１〜Ｗ−４のうち、すでに判別が確定した第４のグループの粉塵４−１〜４−３に対応する粉塵を除外し、図５（ｃ）に示すように、識別符号Ｒ−１〜Ｒ−３の粉塵を第２のグループの粉塵２−１〜２−３として判別し、識別符号Ｗ−１〜Ｗ−３の粉塵を第３のグループの粉塵３−１〜３−３として判別し、最終的な判別情報Ｄ３を記憶部２４に出力する（ステップＳ１１０参照）。これによって、すべての粉塵Ｓは、第１〜第４のグループの種別に対応した判別が行われ、図３（ａ）および図４（ａ）に示した実際の粉塵Ｓに対応した判別処理がなされたことになる。
【００４６】
ここで、上述したステップＳ１０８によるカラー画像Ｄ１をもとにした色識別処理およびステップＳ１０９による透過明暗画像をもとにした透過識別処理について説明する。
【００４７】
（色識別処理）
まず、黒色系（第１のグループ）、赤色系（第２のグループ）、白色系（第３のグループ）の粉塵の識別は、カラー画像内の粉塵領域の色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの割合から求めることができる。ここで、各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が「０」〜「２５５」の２５６階調で表されていると、たとえば、各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が全て「２５５」である場合、白色になり、各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が全て「０」である場合、黒色になる。各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が中間値（たとえば「２００」）で、全て同じ値である場合、グレーになる。
【００４８】
ここで、図６に示すように、色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が全て同じ値で「４０」以下の場合は、黒色系の粉塵（第１のグループ）として識別する。また、色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が全て同じで「２２０」以上の場合は、白色系の粉塵（第２のグループ）として識別する。また、図７に示すように、赤色系の粉塵（第３のグループ）は、色成分Ｇ，Ｂの値が同じで、色成分Ｒの値との差ｄをもつが、色成分Ｇ，Ｂの値が同じで、色成分Ｇ，Ｂの値に対して色成分Ｒの値が２０％以上高い場合は、赤色系の粉塵（第３のグループ）として識別する。
【００４９】
すなわち、カラー画像に対して、図８のフローチャートに示した色識別処理手順が施される。まず、カラー画像Ｄ１の中から１つの粉塵である対象領域を選択する（ステップＳ１５０）。そして、各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値は同じであるか否かを判断する（ステップＳ１５１）。各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が同じでない場合（ステップＳ１５１，Ｎｏ）には、さらに、色成分Ｇ，Ｂが同じであるか否かを判断する（ステップＳ１５２）。色成分Ｇ，Ｂの値が同じである場合（ステップＳ１５２，Ｙｅｓ）には、さらに、色成分Ｒの値が色成分Ｇ，Ｂの値に対して所定率、たとえば上述したように２０％以上高いか否かを判断する（ステップＳ１５３）。色成分Ｒの値が色成分Ｇ，Ｂに対して所定率以上高い場合（ステップＳ１５３，Ｙｅｓ）には、この対象領域の粉塵を赤色系（第２のグループ）と仮判別する判定を行う（ステップＳ１５６）。
【００５０】
一方、ステップＳ１５１で、色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が同じである場合には、さらに各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が所定値以下、たとえば上述したように「４０」以下であるか否かを判断する（ステップＳ１５４）。色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が所定値以下である場合（ステップＳ１５４，Ｙｅｓ）には、この対象領域の粉塵を黒色系（第１のグループ）と判別する判定を行う（ステップＳ１５９）。
【００５１】
また、ステップＳ１５４で、色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が同じでない場合には、さらに、各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が所定値以上、たとえば上述したように「２２０」以上であるか否かを判断する（ステップＳ１５５）。各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が所定値以上である場合（ステップＳ１５５，Ｙｅｓ）には、この対象領域の粉塵を白色系（第３のグループ）と仮判別する判定を行う（ステップＳ１５８）。
【００５２】
一方、ステップＳ１５２で、色成分Ｇ，Ｂの値が同じでない場合（ステップＳ１５２，Ｎｏ）、ステップＳ１５３で、色成分Ｒの値が色成分Ｇ，Ｂの値に対して所定率以上高くない場合（ステップＳ１５３，Ｎｏ）、ステップＳ１５５で、各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が所定値以上でない場合（ステップＳ１５５，Ｎｏ）には、この対象領域の粉塵が、第１〜第３のグループに属さないものとし、未判別として判定する（ステップＳ１５７）。
【００５３】
その後、ステップＳ１５６〜Ｓ１５９の判定後、さらに次の対象領域があるか否かを判断し（ステップＳ１６０）、次の対象領域がある場合（ステップＳ１６０，Ｙｅｓ）には、ステップＳ１５０に移行し、上述した処理を繰り返し、次の対象領域がない場合（ステップＳ１６０，Ｎｏ）には、ステップＳ１０８にリターンする。
【００５４】
なお、ステップＳ１５１，Ｓ１５２における同一か否かの判断では、色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの値が、所定の許容範囲内であればよい。また、ステップＳ１５３における所定率、ステップＳ１５４，Ｓ１５５における各所定値は、過去の判定結果などから経験的に求められた値であり、さらに粉塵の種別判別装置１固有の値として設定される。また、ステップＳ１５６，Ｓ１５８では、仮判別としているが、これは、つぎの透過識別処理の結果をも参照して最終判別を行うためである。
【００５５】
（透過識別処理）
つぎに、ステップＳ１０９による透過明暗画像Ｄ２を用いた透過識別処理について説明する。この場合、透過明暗画像Ｄ２内の粉塵に対応する対象領域に対して、この対象領域内の輝度値をもとに、珪砂（第４のグループ）か否かを判別する。上述したように、珪砂は、透過度（輝度）が大きいため、たとえば輝度値が「６３」以上の場合に、対象領域の粉塵を珪砂（第４のグループ）として判別する。
【００５６】
具体的に、透過明暗画像Ｄ２に対して、図９のフローチャートに示した透過識別処理手順が施される。まず、透過明暗画像Ｄ２の中から１つの粉塵である対象領域を選択する（ステップＳ１７０）。そして、輝度値所定値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１７１）。輝度値が所定値、たとえば上述したように「６３」以上であるか否かを判断する（ステップＳ１７１）。輝度値が所定値以上である場合（ステップＳ１７１，Ｙｅｓ）には、この対象領域は、珪砂（第４のグループ）であると判別し（ステップＳ１７２）、輝度値が所定値以上でない場合（ステップＳ１７１，Ｎｏ）には、この対象領域を未判別と判定し（ステップＳ１７３）、ステップＳ１７４に移行する。ステップＳ１７４では、さらに次の対象領域があるか否かを判断し（ステップＳ１７４）、次の対象領域がある場合（ステップＳ１７４，Ｙｅｓ）には、ステップＳ１７０に移行し、上述した処理を繰り返し、次の対象領域がない場合（ステップＳ１７４，Ｎｏ）には、ステップＳ１０９にリターンする。
【００５７】
なお、ステップＳ１７１における所定値は、過去の判定結果などから経験的に求められた値であり、さらに粉塵の種別判別装置１固有の値として設定される。また、上述した輝度値は、透明明暗画像Ｄ２がモノクロ画像であるとして説明したが、透明明暗画像Ｄ２が色成分Ｒ，Ｇ，Ｂをもつカラー画像をもとにして得る場合、種々の色空間に変換後、その色空間の輝度や明度を用いればよい、たとえばＹＵＶ表示系のＹ（輝度）値とする。この輝度値Ｙは、Ｙ＝０．３＊Ｒ＋０．６＊Ｇ＋０．１＊Ｂ で求められる。もちろん、各色成分の平均値や最大値を用いてもよい。
【００５８】
このような色識別処理や透過判別処理によって、粉塵の種別判別を定量的に行うことができる。
【００５９】
（実施の形態１の変形例）
上述した実施の形態１では、最初にカラー画像Ｄ１をもとに第１のグループの判別を行い、次に透過明暗画像Ｄ２をもとに第４のグループの判別を行い、最後にカラー画像Ｄ１および透過明暗画像Ｄ２に対する判別結果をもとに第２および第３のグループを最終判別を行うようにしていたが、この変形例では、最初に透過明暗画像Ｄ２をもとに、第１〜第３のグループである鉄の製造に由来する粉塵と、第４のグループである珪砂とを判別し、その後、残りの粉塵に対し、カラー画像Ｄ２をもとに第２および第３のグループの粉塵の判別を行うようにしている。
【００６０】
図１０は、この発明の実施の形態１の変形例の判別処理部２５による粉塵の種別判別処理手順を示すフローチャートである。図１０において、ステップＳ２０１〜Ｓ２０７は、図２に示したフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１０７に対応する。そして、この変形例では、カラー画像Ｄ１および透過明暗画像Ｄ２が取得された段階で、判別処理部２５が、まず透過明暗画像Ｄ２をもとに、ステップＳ１０９と同様に、所定値以上の透過度をもつ粉塵を第４のグループの粉塵４−１〜４−３として判別する（ステップＳ２０８、図１１（ｂ）参照）。
【００６１】
その後、判別処理部２５は、透過明暗画像Ｄ２をもとに、判別された第４のグループの粉塵を除いた粉塵に対して、ステップＳ１０８と同様な色識別判別処理を行って、黒色系を第１のグループの粉塵１−１〜１−３、赤色系を第２のグループの粉塵２−１〜２−３、白色系を第３のグループの粉塵３−１〜３−３としてそれぞれ判別する（ステップＳ２０９、図１１（ｃ）参照）。ここでは、すでに第４のグループが判別されているため、ステップＳ１５６，Ｓ１５８の仮判別は、確定した判別となる。
【００６２】
この結果、各粉塵Ｓは、すべて第１〜第４のグループへの判別が確定され、それぞれ判別された第１〜第４のグループに属する粉塵の情報を判別情報Ｄ３として記憶部２４に記憶する（ステップＳ２１０）。そして、制御部２１は、この判別情報Ｄ３を用いた粉塵計測処理およびその結果出力処理を行って（ステップＳ２１１）、本処理を終了する。
【００６３】
なお、上述した実施の形態１およびその変形例では、すべての粉塵Ｓを第１〜第４のグループに判別するものであったが、粉塵Ｓを、第１〜第３のグループに対応する鉄の製造に由来する粉塵と、珪砂との２つに判別する処理のみを行うようにしてもよい。この場合、カラー画像Ｄ１は用いず、透過明暗画像Ｄ２のみを取得し、この透過明暗画像Ｄ２をもとに透過度から２つに判別するようにする。すなわち、図１０に示したステップＳ２０２〜Ｓ２０７の処理を、図１２に示したステップＳ３０２〜Ｓ３０４に簡略化した処理を行う。もちろん、この場合、上部照明部１３は、不要である。このような判別処理であっても、鉄の製造に由来する粉塵と珪砂との数量を測定することができ、鉄の製造に由来する粉塵の飛散に対する処置の効果を確認することができる。また、この場合、透明明暗画像Ｄ２は、カラーである必要はなく、撮像素子１２ｃは、モノクロ画像を取得できるものであればよい。
【００６４】
この実施の形態１では、珪砂の透過度が高いことを利用して、少なくとも粉塵捕集板１１の下側から透過照明光を照射して透過明暗画像Ｄ２を取得し、捕集した粉塵を珪砂（第４のグループ）と、鉄の製造に由来する粉塵（第１〜第３のグループ）とに確実に判別するようにしているので、鉄の製造に由来する粉塵の数量などの計測を精度高く行うことができる。さらに、粉塵捕集板１１の上側からリング照明光を照射してカラー画像Ｄ１を取得し、捕集した粉塵であって鉄の製造に由来する粉塵をその色調によって第１〜第３のグループに判別するようにしているので、一層、鉄の製造に由来する粉塵の詳細情報を精度高く得ることができる。
【００６５】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、透過明暗画像Ｄ２を粉塵捕集板１１の下部から透過照明光を照射することによって得ていたが、この実施の形態２では、粉塵捕集板１１の上部からのリング照明光の照射によって得られたカラー画像Ｄ１をもとに実質的な透過明暗画像Ｄ２を得るものである。
【００６６】
図１３は、本発明の実施の形態２である粉塵の種別判別装置の構成を模式的に示したブロック図である。この粉塵の種別判別装置１０１が、実施の形態１に示した粉塵の種別判別装置１と異なるのは、下部照明部１４を削除し、粉塵捕集板１１に替えて上部照明部１３からの照明光を反射することができる粉塵捕集板３１としている点である。また、判別処理部２５は、カラー画像Ｄ１をもとに透過明暗画像Ｄ２に相当する透過明暗画像ＤＤ２を生成して記憶部２４に記憶する。その他の構成および処理は、実施の形態１と同じである。なお、粉塵捕集板３１は、リング照明光を反射可能なビニールテープ３１ａとガラスプレート３１ｂとからなるが、これに限らず、リング照明光を反射することができればよく、たとえば、ビニールテープ３１ａを透明部材とし、ガラスプレート３１ｂを不透明部材としてもよい。
【００６７】
ここで、カラー画像Ｄ１から透過明暗画像ＤＤ２が生成できる概念について説明する。図１４に示すように、粉塵捕集板３１にリング照明光を照射すると、ビニールテープ３１ａはリング照明光を反射するが、この際、粉塵捕集板３１上のすべての粉塵には、リング照明光が通過することになる。そして、たとえば第１のグループの粉塵１−１には、リング照明光がほとんど透過せず、第２および第３のグループの粉塵２−１，３−１に対するリング照明光の透過は小さく、第４のグループの粉塵４−１は、ほとんどリング照明光を透過する。この結果、カラー画像Ｄ１の明暗、すなわち粉塵の反射光量、具体的には粉塵の輝度を測定することによって、透過明暗画像Ｄ２に対応した透過明暗画像ＤＤ２を生成することができる。なお、カラー画像Ｄ１内から粉塵の明暗を測定する際、粉塵表面からの反射があるため、粉塵捕集板３１の表面から反射した反射光量ＬＥと比較して粉塵の明暗を測定することが好ましい。さらに、粉塵捕集板３１は、すべての粉塵の色調とは異なる色調、たとえば、空色とすることが好ましい。この場合、空色の成分のみの反射光量を比較することによって精度の高い粉塵の透過度を求めることができるからである。
【００６８】
たとえば、図１４では、粉塵１−１，２−１，３−１，４−１および粉塵捕集板３１表面のそれぞれに対する空色の反射光量が、０，１，１，９，１０である場合、粉塵１−１，２−１，３−１，４−１の反射光量を粉塵捕集板３１表面の反射光量で除算することによって、粉塵１−１，２−１，３−１，４−１の相対反射光量が、それぞれ０，０．１，０．１，０．９と求まる。そして、相対反射光量、すなわち透過度が０．５以上の粉塵を第４のグループの珪砂として判別し、透過度が０．５未満の粉塵を、鉄の製造に由来する粉塵（第１〜第３のグループ）として判別する。
【００６９】
この実施の形態２では、上部照明部１３からの照明光のみによってカラー画像Ｄ１を撮像し、このカラー画像Ｄ１をもとに透過明暗画像ＤＤ２を生成するようにしているので、簡易な構成で、実施の形態１と同様な精度の高い粉塵の種別判別を行うことができる。
【００７０】
（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１では、実質的に２つの光源を用いることを前提として述べたが、本実施の形態３では、１つの光源で、上部照明部１３に対応するリング照明の照射と、下部照明部１４に対応する透過照明の照射とを行うようにしている。
【００７１】
図１５は、本発明の実施の形態３にかかる粉塵の種別判別装置の構成を模式的に示したブロック図である。図１５に示すように、画像取得部１０は、上部照明部１３に対応する上部照明部４３と下部照明部１４に対応する下部照明部４４とを有するが、これら上部照明部４３と下部照明部４４とに対する照明光は、１つの光源４０から供給され、上部照明部４３および下部照明部４４自体が照明光を発するものではない。したがって、上部照明部４３および下部照明部４４は、光学系のみによって形成されている。
【００７２】
光源４０から出力された照明光は、光路ＬＮを介して光路切替部４１に出力される。光路切替部４１は、光路ＬＮ１，ＬＮ２をそれぞれ介して上部照明部４３および下部照明部４４に接続され、制御部２１による制御のもとに光路切替が行われる。光路切替部４１の光路切替は、制御部２１によって排他的に行われる。
【００７３】
この実施の形態３では、１つの光源のみで、カラー画像Ｄ１および透過明暗画像Ｄ２を取得することができるため、簡易な構成で、粉塵の種別判別を精度高く行うことができる。
【符号の説明】
【００７４】
１，１０１，２０１ 粉塵の種別判別装置
１０ 画像取得部
１１，３１ 粉塵捕集板
１１ａ，３１ａ ビニールテープ
１１ｂ，３１ｂ ガラスプレート
１２ 撮像部
１２ａ 鏡筒
１２ｂ 画像検出部
１２ｃ 撮像素子
１３，４３ 上部照明部
１４，４４ 下部照明部
２０ 制御装置
２１ 制御部
２２ 出力部
２３ 入力部
２４ 記憶部
２５ 判別処理部
Ｄ１ カラー画像
Ｄ２ 透過明暗画像
Ｄ３ 判別情報
Ｓ 粉塵
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉塵を捕集することができる粉塵捕集板と、
前記粉塵捕集板上に捕集された前記粉塵に対して照明光を照射する照明手段と、
前記照明手段によって照明された前記粉塵の透過明暗画像を取得する撮像手段と、
前記透過明暗画像をもとに前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別する判別手段と、
を備えたことを特徴とする粉塵の種別判別装置。
【請求項２】
前記撮像手段は、前記粉塵のカラー画像を取得し、
前記判別手段は、前記カラー画像をもとに、前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別し、さらに該鉄の製造に由来する粉塵のうち、黒色系の粉塵を石炭あるいはコークスの粉塵と判別し、赤色系の粉塵を鉄鉱石あるいは焼結石の粉塵と判別し、白色系の粉塵をスラグあるいは石灰の粉塵と判別することを特徴とする請求項１に記載の粉塵の種別判別装置。
【請求項３】
前記照明手段は、前記粉塵捕集板上の粉塵の上部から前記照明光を照射し、
前記判別手段は、前記粉塵の明暗をもとに前記照明光の透過度を取得することを特徴とする請求項１または２に記載の粉塵の種別判別装置。
【請求項４】
前記粉塵捕集板は、光を透過可能であり、
前記照明手段は、前記粉塵捕集板上の粉塵の上部および下部から前記照明光を照射することが可能であり、
前記撮像手段は、前記照明手段が前記粉塵の上部から照明光が照射された場合に前記粉塵捕集板上の粉塵の上部から撮像したカラー画像を取得し、前記照明手段が前記粉塵の下部から照明光が照射された場合に前記粉塵捕集板上の粉塵の上部から撮像した透過明暗画像を取得することを特徴とする請求項２に記載の粉塵の種別判別装置。
【請求項５】
前記照明手段は、前記粉塵捕集板上の粉塵の上部から照明光を照射する上部照明手段と、前記粉塵捕集板上の粉塵の下部から照明光を照射する下部照明手段と、を有することを特徴とする請求項４に記載の粉塵の種別判別装置。
【請求項６】
粉塵が捕集された粉塵捕集板上の前記粉塵に対して照明光を照射して前記粉塵の透過明暗画像を取得する撮像ステップと、
前記透過明暗画像をもとに前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別する判別ステップと、
を含むことを特徴とする粉塵の種別判別方法。
【請求項７】
前記撮像ステップは、前記粉塵に対して照明光を照射して前記粉塵のカラー画像を取得し、
前記判別ステップは、前記カラー画像をもとに、前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別し、さらに該鉄の製造に由来する粉塵のうち、黒色系の粉塵を石炭あるいはコークスの粉塵と判別し、赤色系の粉塵を鉄鉱石あるいは焼結石の粉塵と判別し、白色系の粉塵をスラグあるいは石灰の粉塵と判別することを特徴とする請求項６に記載の粉塵の種別判別方法。
【請求項８】
前記粉塵捕集板は、光を透過可能であり、
前記撮像ステップは、前記粉塵の上部から照明光を照射して前記粉塵捕集板上の粉塵の上部から撮像したカラー画像を取得するとともに、前記粉塵の下部から照明光を照射して前記粉塵捕集板上の粉塵の上部から撮像した透過明暗画像を取得することを特徴とする請求項６または７に記載の粉塵の種別判別方法。
【請求項９】
前記判別ステップは、
前記カラー画像あるいは前記透過明暗画像をもとに、前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別する第１判別ステップと、
前記カラー画像をもとに、前記鉄の製造に由来する粉塵のうち、黒色系の粉塵を石炭あるいはコークスの粉塵と判別し、赤色系の粉塵を鉄鉱石あるいは焼結石の粉塵と判別し、白色系の粉塵をスラグあるいは石灰の粉塵と判別する第２判別ステップと、
を含むことを特徴とする請求項７または８に記載の粉塵の種別判別方法。
【請求項１０】
前記判別ステップは、
前記カラー画像をもとに、前記鉄の製造に由来する粉塵のうち、黒色系の粉塵を石炭あるいはコークスの粉塵と判別し、赤色系の粉塵を鉄鉱石あるいは焼結石の粉塵と仮判別し、白色系の粉塵をスラグあるいは石灰の粉塵と仮判別する第１判別ステップと、
前記カラー画像あるいは前記透過明暗画像をもとに、前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別する第２判別ステップと、
前記第１判別ステップで仮判別された鉄鉱石あるいは焼結石の粉塵および仮判別されたスラグあるいは石灰の粉塵のうち、前記第２判別ステップで珪砂と判別された粉塵を除外した粉塵をそれぞれ鉄鉱石あるいは焼結石の粉塵およびスラグあるいは石灰の粉塵として判定する第３判別ステップと、
を含むことを特徴とする請求項７または８に記載の粉塵の種別判別方法。
【請求項１】
粉塵を捕集することができる粉塵捕集板と、
前記粉塵捕集板上に捕集された前記粉塵に対して照明光を照射する照明手段と、
前記照明手段によって照明された前記粉塵の透過明暗画像を取得する撮像手段と、
前記透過明暗画像をもとに前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別する判別手段と、
を備えたことを特徴とする粉塵の種別判別装置。
【請求項２】
前記撮像手段は、前記粉塵のカラー画像を取得し、
前記判別手段は、前記カラー画像をもとに、前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別し、さらに該鉄の製造に由来する粉塵のうち、黒色系の粉塵を石炭あるいはコークスの粉塵と判別し、赤色系の粉塵を鉄鉱石あるいは焼結石の粉塵と判別し、白色系の粉塵をスラグあるいは石灰の粉塵と判別することを特徴とする請求項１に記載の粉塵の種別判別装置。
【請求項３】
前記照明手段は、前記粉塵捕集板上の粉塵の上部から前記照明光を照射し、
前記判別手段は、前記粉塵の明暗をもとに前記照明光の透過度を取得することを特徴とする請求項１または２に記載の粉塵の種別判別装置。
【請求項４】
前記粉塵捕集板は、光を透過可能であり、
前記照明手段は、前記粉塵捕集板上の粉塵の上部および下部から前記照明光を照射することが可能であり、
前記撮像手段は、前記照明手段が前記粉塵の上部から照明光が照射された場合に前記粉塵捕集板上の粉塵の上部から撮像したカラー画像を取得し、前記照明手段が前記粉塵の下部から照明光が照射された場合に前記粉塵捕集板上の粉塵の上部から撮像した透過明暗画像を取得することを特徴とする請求項２に記載の粉塵の種別判別装置。
【請求項５】
前記照明手段は、前記粉塵捕集板上の粉塵の上部から照明光を照射する上部照明手段と、前記粉塵捕集板上の粉塵の下部から照明光を照射する下部照明手段と、を有することを特徴とする請求項４に記載の粉塵の種別判別装置。
【請求項６】
粉塵が捕集された粉塵捕集板上の前記粉塵に対して照明光を照射して前記粉塵の透過明暗画像を取得する撮像ステップと、
前記透過明暗画像をもとに前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別する判別ステップと、
を含むことを特徴とする粉塵の種別判別方法。
【請求項７】
前記撮像ステップは、前記粉塵に対して照明光を照射して前記粉塵のカラー画像を取得し、
前記判別ステップは、前記カラー画像をもとに、前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別し、さらに該鉄の製造に由来する粉塵のうち、黒色系の粉塵を石炭あるいはコークスの粉塵と判別し、赤色系の粉塵を鉄鉱石あるいは焼結石の粉塵と判別し、白色系の粉塵をスラグあるいは石灰の粉塵と判別することを特徴とする請求項６に記載の粉塵の種別判別方法。
【請求項８】
前記粉塵捕集板は、光を透過可能であり、
前記撮像ステップは、前記粉塵の上部から照明光を照射して前記粉塵捕集板上の粉塵の上部から撮像したカラー画像を取得するとともに、前記粉塵の下部から照明光を照射して前記粉塵捕集板上の粉塵の上部から撮像した透過明暗画像を取得することを特徴とする請求項６または７に記載の粉塵の種別判別方法。
【請求項９】
前記判別ステップは、
前記カラー画像あるいは前記透過明暗画像をもとに、前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別する第１判別ステップと、
前記カラー画像をもとに、前記鉄の製造に由来する粉塵のうち、黒色系の粉塵を石炭あるいはコークスの粉塵と判別し、赤色系の粉塵を鉄鉱石あるいは焼結石の粉塵と判別し、白色系の粉塵をスラグあるいは石灰の粉塵と判別する第２判別ステップと、
を含むことを特徴とする請求項７または８に記載の粉塵の種別判別方法。
【請求項１０】
前記判別ステップは、
前記カラー画像をもとに、前記鉄の製造に由来する粉塵のうち、黒色系の粉塵を石炭あるいはコークスの粉塵と判別し、赤色系の粉塵を鉄鉱石あるいは焼結石の粉塵と仮判別し、白色系の粉塵をスラグあるいは石灰の粉塵と仮判別する第１判別ステップと、
前記カラー画像あるいは前記透過明暗画像をもとに、前記粉塵に対する前記照明光の透過度を取得し、該透過度が所定値よりも低い粉塵を鉄の製造に由来する粉塵と判別し、該透過度が所定値以上の粉塵を珪砂と判別する第２判別ステップと、
前記第１判別ステップで仮判別された鉄鉱石あるいは焼結石の粉塵および仮判別されたスラグあるいは石灰の粉塵のうち、前記第２判別ステップで珪砂と判別された粉塵を除外した粉塵をそれぞれ鉄鉱石あるいは焼結石の粉塵およびスラグあるいは石灰の粉塵として判定する第３判別ステップと、
を含むことを特徴とする請求項７または８に記載の粉塵の種別判別方法。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−２０３１２８（Ｐ２０１１−２０３１２８Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７０９３８（Ｐ２０１０−７０９３８）
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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