JP6726753B2 - 選別装置及び選別方法 - Google Patents

Description

本発明は、主として、金属の破砕片に含まれる添加金属の含有割合に応じて、当該破砕片を選別する選別装置に関する。

従来から、自動車等の製品を製造する過程で生じた不要な鋼板、又は、不要となった製品に含まれていた鋼板等の金属を破砕機等で破砕した後にリサイクルすることが行われている。リサイクルとしては、様々な用途が存在するが、例えば鋳物用の鋳鉄として利用されることがある。

ここで、近年では鋼板の強度を上げるために、マンガン又はクロム等の金属を鋼板に添加することが行われている。従って、これらの金属（以下、添加金属）が添加された鋼板がリサイクルされる機会が多くなっている。しかし、添加金属の含有量が多い鋼板は、鋳鉄として用いることが好ましくない場合がある。例えば、マンガン又はクロムの含有量が多い鋼板は、鋳造における凝固時に黒鉛が析出しにくくなったり、チルと称される脆い組織が生成されることがある。

特許文献１は、マンガンの含有量が多い鋼板であっても硫黄及び希土類金属等を添加することで、問題なく鋳造を行うことができる方法を開示する。しかし、この方法では、硫黄及び希土類金属等を添加する必要があるため、鋳鉄の組成が変化するので、所望の材料を用いて鋳造を行うことができない。

特許文献２は、破砕片の表面の３次元形状を測定することで、破砕片が炭素鋼由来の破砕片か特殊鋼由来の破砕片かを判定する方法を開示する。具体的には、高さの変化量が大きい部分の数を数え、この数と、破砕片の重量、面積、長さ等の多種類の測定値とともに総合的に判断を行うことで判定を行う。なお、特許文献２では、鉄の中にＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓの５元素を含んでいる鋼を炭素鋼と称し、炭素鋼に、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏ等を加えた鋼を特殊鋼と称している。

特開２００３−１７１７２９号公報 特開２０１６−１１８４７５号公報

しかし、特許文献２の方法では、多種類の測定値を取得する必要があるためセンサの構成が複雑になるとともに、多種類の測定値を用いた判定処理を行うため演算処理も複雑となる。この方法では、特に、複数の破砕片を同時に判定する処理が複雑となり、同時に処理する破砕片の数を増やすことが困難である。従って、この方法では、破砕片の選別効率（単位時間あたりの選別量）が低くなるため、簡単な方法で添加金属の含有割合を簡単な方法で検出して破砕片を選別できる装置及び方法が求められていた。また、この種の課題は、鉄合金に限られず、他の合金（例えばアルミニウム合金）にも同様の課題が存在する。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、添加金属の含有割合を簡単な方法で検出して破砕片を選別できる選別装置を提供することにある。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の第１の観点によれば、金属の破砕片に含まれる添加金属の含有割合に応じて、当該破砕片を選別する選別装置において、以下の構成を備える選別装置が提供される。即ち、この選別装置は、取得部と、画像処理部と、選別部と、を備える。前記取得部は、前記破砕片の表面形状に関する情報である表面情報を取得する。前記画像処理部は、前記取得部が取得した表面情報に基づいて、前記破砕片の表面のうち皺が生じている部分の割合である皺割合を算出する。前記選別部は、前記画像処理部が検出した前記皺割合に基づいて当該破砕片を選別する。

本発明の第２の観点によれば、金属の破砕片に含まれる添加金属の含有割合に応じて、当該破砕片を選別する選別方法において、以下の工程を含む方法が提供される。即ち、この選別方法は、取得工程と、画像処理工程と、選別工程と、を含む。前記取得工程では、前記破砕片の表面形状に関する情報である表面情報を取得する。前記画像処理工程では、前記取得工程で取得した表面情報に基づいて、前記破砕片の表面のうち皺が生じている部分の割合である皺割合を算出する。前記選別工程では、前記画像処理工程で検出した前記皺割合に基づいて当該破砕片を選別する。

添加金属の含有割合と、破砕片の表面の皺割合と、に相関性があることが本願の発明者により発見され、それを利用すると、上記のように表面情報を取得して皺割合を求めるだけで破砕片を選別することができる。従って、添加金属の含有割合を簡単な方法で検出して破砕片を選別できる。

本発明によれば、添加金属の含有割合に応じて破砕片を選別する選別装置において選別効率が高い構成が実現できる。

第１実施形態に係る選別装置の構成を示す図。 レーザ装置が照射するレーザ光及び３次元カメラの撮影位置を示す斜視図。 破砕片の選別時に制御部が行う処理を示すフローチャート。 レーザ画像から距離画像を作成する際に行う細線化処理を示す図。 ２次微分処理を説明する図。 Ｍｎの含有率が低い破砕片とＭｎの含有率が高い破砕片について、距離画像と微分画像をそれぞれ示す図。 距離画像と二値画像とを示す図。 第２実施形態に係る選別装置の構成を示す図。 破砕片の選別時に制御部が行う処理を示すフローチャート。 下面照明部の照明中に得られた第１画像と、破砕片の演算領域を示す画像と、を示す図。 上面及び側面照明部の照明中に得られた第２画像と、エッジ処理後の画像と、を示す図。 マンガンの含有率が高い破砕片とマンガンの含有率が低い破砕片の画像処理後の映像を比較する図。 第２実施形態、第２実施形態の第１変形例及び第２変形例における第１画像取得時及び第２画像取得時の照明部の点灯状況を示す図。 メッキされた破砕片におけるエッジ割合とＭｎ割合との関係性を示すグラフ。 非メッキの破砕片におけるエッジ割合とＭｎ割合との関係性を示すグラフ。 第３実施形態において主選別部の前段に設けられる前段選別部の構成を示す図。 第３実施形態の第１変形例における前段選別部の構成を示す図。 第３実施形態の第２変形例における前段選別部の構成を示す図。 第３実施形態の第３変形例における前段選別部の構成を示す図。

次に、図面を参照して本発明の第１実施形態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る選別装置１の構成を示す図である。なお、以下の説明では、破砕片の搬送方向の上流及び下流を単に上流及び下流等と称する。

図１に示すように、選別装置１は、供給部１１と、第１搬送部１２ａと、第２搬送部１２ｂと、第３搬送部１２ｃと、レーザ装置５１と、３次元カメラ（取得部）５２と、選別部１５と、制御部１６と、を備える。

供給部１１は、鉄合金又はアルミニウム合金等の金属の部材（例えば板状の部材）を破砕機等で処理することで得られる破砕片を第１搬送部１２ａへ供給する。供給部１１は、斜面であってもよいし、ベルトコンベアであってもよい。また、供給部１１の上流側の端部は、破砕機等で処理されて排出された破砕片を投入する投入口と接続されている。なお、この構成に代えて供給部１１の上流側の端部を破砕機等と接続し、破砕機から排出された破砕片を自動的に供給する構成であってもよい。

第１搬送部１２ａは、供給部１１から供給された破砕片を下流側へ搬送する。破砕片は、第１搬送部１２ａの搬送面（測定面）に載せられて搬送される間に添加金属の含有割合が測定される。第２搬送部１２ｂ及び第３搬送部１２ｃは、第１搬送部１２ａの下流側に配置されている。第１搬送部１２ａによって搬送された破砕片のうち、添加金属の含有割合が低い破砕片（図１において符号４１で示す破砕片４１）が第２搬送部１２ｂに送られる。一方、第１搬送部１２ａによって搬送された破砕片のうち、添加金属の含有割合が高い破砕片（図１において符号４２で示す破砕片４２）が第３搬送部１２ｃに送られる。第１搬送部１２ａ〜第３搬送部１２ｃは、本実施形態では何れもプーリでベルトを駆動するベルトコンベアであるが、破砕片を搬送可能であれば別の構成（振動コンベア又は斜面等）であってもよい。なお、上記の構成に代えて、添加金属の含有割合が低い破砕片４１が第３搬送部１２ｃに送られ、添加金属の含有割合が高い破砕片４２が第２搬送部１２ｂに送られる構成であってもよい。

また、本実施形態では、ベルトを駆動するプーリに、当該プーリの回転を検出するエンコーダ（動き検出部）５３が設けられている。具体的には、エンコーダ５３は、プーリの回転回数及び回転角を検出して制御部１６へ出力する。これにより、第１搬送部１２ａのベルトの移動量を制御部１６側で把握することができる。なお、エンコーダ５３はプーリではなくベルトに取り付けられ、当該ベルトの移動に伴って回転することでベルトの移動量（直線的な移動量）を検出する構成であってもよい。

レーザ装置５１は、図２に示すように、第１搬送部１２ａの上方に配置されている。具体的には、レーザ装置５１は、支持台に取り付けられており、第１搬送部１２ａのベルトに対して相対移動しないように固定されている。レーザ装置５１は、破砕片の上方から鉛直方向下側の破砕片に向けて（第１搬送部１２ａの搬送面に向けて）、搬送面の幅方向（搬送方向と垂直な方向）に広がるレーザ光を照射する。具体的には、レーザ装置５１は、搬送面上において照射箇所が線状となるレーザ光を照射し、この線の方向が搬送方向と垂直となる。照射したレーザ光は搬送面又は破砕片の表面に表れる。従って、レーザ光の照射箇所に破砕片が存在する場合は、破砕片の高さに応じた位置に、照射したレーザ光が表れる。図２では、１台のレーザ装置５１が第１搬送部１２ａの一端から他端まで広がるレーザ光を照射する。これに代えて、複数台のレーザ装置５１を搬送面の幅方向に並べて配置する構成であってもよい。

３次元カメラ５２は、図２に示すように、レーザ装置５１よりも下流側であって、搬送面の上方に配置されている。具体的には、３次元カメラ５２は、支持台に取り付けられており、第１搬送部１２ａのベルトに対して相対移動しないように固定されている。３次元カメラ５２は、レーザ光の照射箇所の画像（以下、レーザ画像）を取得できるように、傾斜させて取り付けられている。具体的には、３次元カメラ５２の軸方向（映像を取得する方向）と、鉛直方向と、がなす角θが１０°から３５°であることが好ましい。なお、３次元カメラ５２ではなくレーザ装置５１を鉛直方向に対して傾斜させてもよいし、レーザ装置５１と３次元カメラ５２の両方を鉛直方向に対して傾斜させてもよい。また、３次元カメラ５２をレーザ装置５１よりも上流側に配置してもよい。

レーザ装置５１、搬送面、及び３次元カメラ５２の位置は既知である。そのため、三角測量の原理を用いることで、レーザ画像に表れるレーザ光の位置に基づいて、当該レーザ光が照射された部分の高さを算出することができる。また、３次元カメラ５２が連続的にレーザ画像の取得及び高さの算出を行うことで、破砕片の高さの分布を検出することができる。本実施形態では、エンコーダ５３の検出結果に基づいて、所定距離毎にレーザ画像を取得する。なお、エンコーダ５３の検出結果は常に記憶及び更新される。そのため、例えば選別装置１が一時的に停止した場合であっても、停止前のレーザ画像の取得時から所定距離の経過後にレーザ画像を取得できる（停止の前後においてもレーザ画像の取得間隔を維持できる）。なお、所定距離毎にレーザ画像を取得する構成に代えて、所定時間毎にレーザ画像を取得する構成であってもよい。

本実施形態では、レーザ画像に基づいて算出された高さに基づいて距離画像が作成される。距離画像とは、後述の図６等に示すように、色ではなく高さに応じて輝度（又は濃淡）を変化させた画像である。また、図６に示す例では、矩形の一辺が搬送方向であり他辺が幅方向である。そして、高さが高くなるほど輝度が小さくなって白くなるように（淡くなるように）設定されている。距離画像は破砕片の表面形状に関する情報であるため「表面情報」に相当し、特に破砕片の表面の高さの情報を示すため「高さ情報」に相当する。レーザ画像から距離画像を作成する処理は、３次元カメラ５２で行ってもよいし、制御部１６で行ってもよい。

選別部１５は、第１搬送部１２ａを搬送される破砕片を、第２搬送部１２ｂに送るか、第３搬送部１２ｃに送るかを切換可能に構成されている。具体的には、選別部１５は圧縮空気を噴射可能に構成されている。選別部１５が圧縮空気を噴射した場合、破砕片は圧縮空気によって飛ばされて第２搬送部１２ｂへ送られる。一方、選別部１５は、圧縮空気を噴射しない場合、破砕片は第１搬送部１２ａから落下して（場合により第１搬送部１２ａと第２搬送部１２ｂとを仕切る仕切り壁に衝突し、）第３搬送部１２ｃに送られる。選別部１５は、別の構成により破砕片を選別してもよい。例えば、第１搬送部１２ａの下流側の端部に可動式の案内板を設置し、案内板が第１位置にあるときは破砕片が第２搬送部１２ｂに案内され、案内板が第２位置にあるときは破砕片が第３搬送部１２ｃに案内される構成であってもよい。なお、上述のように添加金属の含有割合が高い破砕片４２が第２搬送部１２ｂに送られる場合は、選別部１５によって破砕片４２が圧縮空気によって飛ばされる。破砕片４１と破砕片４２のうち、想定される絶対量が少ない方を選別部１５の圧縮空気によって飛ばして第２搬送部１２ｂに送る方が好ましい。

制御部１６は、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、又はＣＰＵ等の演算装置により実現される。制御部１６は、予め作成されたプログラムを読み出して実行することで、選別装置１に関する様々な処理を実行可能に構成されている。以下の説明では、制御部１６が実行する処理のうち一部の処理について説明するが、制御部１６はそれ以外の処理についても実行可能である。

制御部１６は、搬送制御部２１と、カメラ制御部２２と、光源制御部（照明制御部）２３と、画像処理部２４と、選別制御部２５と、を備える。搬送制御部２１は、第１搬送部１２ａ〜第３搬送部１２ｃの駆動を制御する。カメラ制御部２２は、３次元カメラ５２の動作（特に撮像するタイミング）を制御する。光源制御部２３は、レーザ装置５１の動作（特にＯＮ／ＯＦＦ）を制御する。画像処理部２４は、３次元カメラ５２により取得された距離画像を画像処理して解析する。選別制御部２５は、画像処理部２４の解析結果に応じて選別部１５の動作（圧縮空気の噴射の有無）を制御する。

次に、制御部１６の詳細な制御、特に破砕片の距離画像に基づいて破砕片を選別する処理について、図３から図７を参照して詳細に説明する。

上述したように、破砕片に含まれる添加金属の含有割合によって、当該破砕片のリサイクル用途が異なる。しかし、破砕片に含まれる添加金属の含有割合を求めることは容易ではない。ここで、添加金属は、主として鉄又はアルミニウム等の金属（例えば金属板）の強度を向上させるために添加される。従って、添加金属の含有割合が高い破砕片は、相対的に強度が高く、破砕機によって処理された場合に変形しにくい。逆に、添加金属の含有割合が低い破砕片は、相対的に強度が低く、破砕機によって処理された場合に変形し易い。具体的には、破砕機に投入された添加金属の含有割合が低い合金ほど、丸みを帯びるように折り曲げられ易くなり、これにより破砕片の表面に皺となって現れ易くなる。選別装置１は、今回発見されたこの特徴を用いて破砕片を選別するものである。以下、具体的に説明する。

図３（ａ）は、破砕片の選別を行うために制御部１６が行う処理を示すフローチャートである。初めに、制御部１６（カメラ制御部２２及び光源制御部２３）は、距離画像の取得又は作成を行う（Ｓ１０１、取得工程）。具体的には、制御部１６は、レーザ装置５１を動作させてレーザ光を照射させるとともに、３次元カメラ５２を動作させてレーザ画像を取得させる。制御部１６は、レーザ画像に基づいて３次元カメラ５２が作成した距離画像を取得するか、レーザ画像を取得して距離画像を作成する。

また、本実施形態では、この距離画像の作成時において、３次元カメラ５２が取得したレーザ画像におけるレーザ光の位置を正確に求めるために、図４に示す細線化処理を行う。図４の上側の図は、３次元カメラ５２が取得したレーザ画像であり、横軸は搬送方向における位置を示しており、縦軸は搬送方向に垂直な方向における位置を示している。図４の下側の図は、レーザ画像に表れるレーザ光の位置を正確に特定するための処理を示す図であり、横軸が搬送方向における位置を示しており、縦軸は輝度を示している。

本実施形態では、第１輝度と第２輝度とが設定されている。第１輝度及び第２輝度は、レーザ光が照射されていない箇所よりも高い輝度であって、レーザ光が照射された箇所の最大の輝度よりも小さくなるように定められている。レーザ光の正確な位置を特定するために、本実施形態では、輝度が第１輝度に一致する２点（図４の（１）と（２））を特定するとともに、輝度が第２輝度に一致する２点（図４の（３）と（４））を特定する。そして、これらの４点の搬送方向の位置の平均を求めることで、レーザ光の照射位置を特定する。この方法を用いることにより、レーザ光の照射位置を正確に特定することができる。従って、破砕片の表面の形状を精度良く特定することができる。

次に、制御部１６（画像処理部２４）は、距離画像に２次微分処理を行って破砕片の表面の皺を検出する（Ｓ１０３）。２次微分処理は空間フィルタリング処理の一種であり、皺の有無を判定する対象である判定対象部分の輝度と、その周囲の輝度と、に基づいて判定対象部分の輝度を変換する。本実施形態では、画素毎の輝度を変換するため、判定対象部分は１画素となる。以下では、この画素を注目画素と称する。即ち、本実施形態では、注目画素の輝度と、注目画素の周辺に配置された画素（以下、周辺画素）の輝度と、に基づいて、注目画素の輝度を変換する。

図５に示すように、本実施形態では、周辺画素は、図５の上下方向の２画素、左右方向の２画素、及び２つの斜め方向の４画素（２画素×２）の合計８画素が存在する。言い換えれば、高さ方向に垂直な平面（搬送面）に沿う４方向において隣接する画素を周辺画素としている。

変換後の輝度を求める際には、周辺画素の各輝度を−１倍し、注目画素の輝度の８倍（周辺画素の個数倍）と足し合わせる。言い換えれば、注目画素と周辺画素の差分を算出して足し合わせている。この処理を行うことにより、輝度の変化が大きい部分（即ち、高さの変化が大きい部分）は輝度が大きくなり、輝度の変化が小さい部分（即ち、高さの変化が小さい部分）は輝度が小さくなる。従って、高さの変化が大きい部分を強調することができる。ここで、破砕片の表面に皺が発生している場合は高さの変化が大きくなるため、２次微分処理を行うことで、皺を強調（検出）することができる。例えば、変換後の輝度が所定の閾値以上の部分を皺が存在している部分と推定できる。

なお、本実施形態の周辺画素が８画素であるが、例えば斜め方向を省略して周辺画素が４画素となるようにして処理を行ってもよい。また、本実施形態の周辺画素は注目画素に隣接する画素であるが、注目画素の２つ隣（即ち、注目画素の周囲の２画素分）を周辺画素に含めて処理を行ってもよい。

図６には、Ｍｎ含有率が低く皺が多い破砕片と、Ｍｎ含有率が高く皺が少ない破砕片とについて、距離画像と、２次微分処理を行うことで得られた微分画像と、がそれぞれ示されている。図６により、２次微分処理を行うことで、皺が生じている部分が強調されていることが確認できる。なお、距離画像から高さの変化が大きい部分を強調する処理であれば、２次微分処理以外の処理を用いることもできる。

次に、制御部１６（画像処理部２４）は、距離画像に２値化処理を実行する（Ｓ１０３）。２値化処理とは、基準となる輝度（基準輝度）よりも輝度が高い画素と、低い画素と、に分類して、輝度が２種類の画像（２値画像）を作成する処理である。本実施形態では、図７に示すように、基準輝度よりも輝度が高い画素を白で描画し、基準輝度よりも輝度が低い画素を黒で描画している。本実施形態では、基準輝度を搬送面の輝度（即ち、搬送面の高さ）にする。破砕片は搬送面に載っているため搬送面よりも高い位置に存在する。従って、基準輝度を搬送面の輝度にすることで、搬送面と破砕片を明確に区別することができる。

次に、制御部１６（画像処理部２４）は、破砕片を特定して破砕片毎にＩＤを付与して、面積及び周囲長と関連付けて記憶する（Ｓ１０４）。２値化処理を実行して得られた２値画像では、破砕片の位置（例えば距離画像における破砕片の中心位置又は重心位置）及び形状等に基づいて破砕片を特定できる。制御部１６は、特定した破砕片毎に異なるＩＤを付与する。破砕片に付与したＩＤは図略の記憶部に記憶される。

２値画像では、搬送面と破砕片とが明確に区別されるため、２値画像のアングル（即ち距離画像のアングル）における破砕片の面積及び周囲長（破砕片と搬送面との境界線の長さ）を算出することができる。算出された面積及び周囲長は、破砕片のＩＤと関連付けられて図略の記憶部に記憶される。また、面積又は周囲長が所定の上限閾値を超える又は下限閾値を下回る場合は、破砕片以外の何かが誤って検出されている可能性が高いため、ＩＤを付与せず、破砕片として登録しない。

次に、制御部１６（画像処理部２４）は、検出した皺、面積、及び周囲長に基づいて、破砕片毎に皺割合を算出する（Ｓ１０５、画像処理工程）。皺割合とは、破砕片の表面（詳細には距離画像に表れる表面）のうち皺が生じている部分の割合である。ここで、２次微分処理を行って皺を強調する処理では、破砕片の皺だけでなく、破砕片と搬送面の境界部分も強調される。従って、この境界部分を除外して皺割合を求める。具体的には、以下の計算式を用いて皺割合を算出する。
皺割合＝（２次微分処理により強調された部分の面積−周囲長に相当する面積）／（破砕片の面積）
なお、破砕片の面積からも周囲長に相当する面積を減算してもよい。

次に、図３（ｂ）を参照して、破砕片毎に記憶された皺割合に基づいて、破砕片を選別する処理について簡単に説明する。図３（ｂ）は、制御部１６（選別制御部２５）が選別部１５を動作させる際に行う処理を示すフローチャートである。

制御部１６（選別制御部２５）は、第１搬送部１２ａを搬送される選別対象の破砕片に対して、皺割合が所定の閾値以上か否かを判定する（Ｓ１１０）。この閾値は予め選別装置１に設定されていてもよいし、オペレータの設定により変更可能であってもよい。基本的には、破砕片に含まれている添加金属の含有割合が少ないほど、破砕片の強度が相対的に低くなり、皺が生じ易くなり、皺割合が高くなる。従って、要求される添加金属の含有割合に応じて閾値を変更することで、全体の破砕片から、添加金属の含有割合が所定以下の破砕片を選別できる。

制御部１６（選別制御部２５）は、皺割合が所定の閾値以上である場合、選別部１５を動作させて（Ｓ１１１）、破砕片を第２搬送部１２ｂへ送る。一方、制御部１６（選別制御部２５）は、皺割合が所定の閾値より小さい場合、選別部１５を動作させずに（Ｓ１１２）、破砕片を第３搬送部１２ｃへ送る。以上により、添加金属の含有割合に応じて破砕片を選別できる。本実施形態では、破砕片を２つに選別するが、３つ以上に選別する構成であってもよい。なお、上述のように添加金属の含有割合が高い破砕片４２が第２搬送部１２ｂに送られる場合は、ステップＳ１１１とＳ１１２の処理を逆にすることで、選別部１５の動作回数を減らすことができるので、消費エネルギーを低減できる。

次に、第２実施形態の選別装置１について説明する。なお、以後の説明においては、第１実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。第２実施形態の選別装置１は、レーザ装置５１及び３次元カメラ５２に代えて、カメラ１３と、上面照明部１４ａと、２つの側面照明部１４ｂと、下面照明部１４ｃと、を備える。なお、上面照明部１４ａ、側面照明部１４ｂ、及び下面照明部１４ｃは、何れも「照明部」に相当する。

カメラ１３は、第１搬送部１２ａにより搬送される破砕片を所定の方向から撮像することで外観画像を取得する。外観画像とは、破砕片の色が含まれた画像（２次元画像、写真）である。外観画像は破砕片の表面形状に関する情報であるため「表面情報」に相当する。なお、外観画像は距離画像とは異なるため、破砕片の高さを詳細に把握することはできないが、以下に示すように照明の当て方等を工夫することで、高さが変化している部分（即ち皺が生じている部分）を推定することができる。本実施形態では、カメラ１３は、第１搬送部１２ａの上側に配置されており、第１搬送部１２ａを上方向から撮像することで、第１搬送部１２ａの上面の外観画像を取得する。なお、カメラ１３は、破砕片の側面を撮像する構成であってもよい。また、第１搬送部１２ａを透明等にすることで、破砕片の底面を撮像する構成であってもよい。

上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂは、第１搬送部１２ａにより搬送される破砕片の表面に光を照射する。言い換えれば、上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂは、カメラ１３が外観画像を取得する箇所を含んだ位置に光を照射する。本実施形態では、カメラ１３は破砕片の上側に配置されているため、上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂは破砕片の上面を含んだ位置に光を照射する。

上面照明部１４ａは、側面視（図８）において、破砕片の搬送方向の位置がカメラ１３と重なるように配置されている。この上面照明部１４ａは、鉛直方向下向きに光を照射する。２つの側面照明部１４ｂは、カメラ１３よりも上流側及び下流側に配置されており、破砕片に向けて斜め下向きに光を照射する。上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂが照射した光は、カメラ１３の下方において重なるようになっている。本実施形態では、上流側と下流側に側面照明部１４ｂを配置しているが、破砕片の搬送方向下流側を向いて（言い換えれば、下流側を前側としたときにおいて）左側と右側に側面照明部１４ｂを配置してもよい。なお、上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂの少なくとも一方を省略してもよい。また、上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂのそれぞれの個数を、本実施形態と異なる数にしてもよい。また、外部の照明（例えば、選別装置１が配置される工場に設けられた照明）を用いてもよい。

下面照明部（裏面照明部）１４ｃは、第１搬送部１２ａにより搬送される破砕片の裏面に光を照射する。言い換えれば、下面照明部１４ｃは、カメラ１３が外観画像を取得する箇所の反対側を含んだ位置に光を照射する。本実施形態では、カメラ１３は破砕片の上側に配置されているため、下面照明部１４ｃは破砕片の下面に光を照射する。下面照明部１４ｃが照射する光が破砕片に届くように、第１搬送部１２ａのうち少なくとも下面照明部１４ｃの上方は、透明の部材を設けるか、あるいは孔を形成する等して、光透過性を有している。なお、本実施形態では下面照明部１４ｃは１つであるが、２つ以上であってもよい。また、本実施形態では下面照明部１４ｃはカメラ１３の真下に配置されているが、カメラ１３の斜め下方に配置されていてもよい。また、下面照明部１４ｃは、選別装置１の必須の構成要素ではなく、省略することもできる（詳細は後述）。

また、第２実施形態では、カメラ制御部２２がカメラ１３の動作（特に撮像するタイミング）を制御する。また、光源制御部２３が上面照明部１４ａ、側面照明部１４ｂ、及び下面照明部１４ｃの動作（特にＯＮ／ＯＦＦ）を制御する。

次に、制御部１６の詳細な制御、特に画像処理部２４の解析内容について、図９から図１２を参照して詳細に説明する。

図９は、破砕片の選別時に制御部１６が行う処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、１つの破砕片を選別する処理を示している。なお、このフローチャートは、一例であり、処理の順序を変更したり、他の処理を追加したり、一部の処理を省略することができる。選別装置１には、連続的に破砕片が供給されるので、それぞれの破砕片に図９の処理が行われる。

初めに、制御部１６（光源制御部２３）は、下面照明部１４ｃをＯＮにして光を照射させ、更に上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂをＯＦＦにして光を照射させない状態にする（Ｓ２０１）。この状態で、制御部１６（カメラ制御部２２）は、カメラ１３に画像を取得させる（Ｓ２０１）。ステップＳ２０１で取得した外観画像を第１画像と称する。図１０の左側の画像に示すように、第１画像は、破砕片の裏側から光を照射しているため逆光となる。従って、第１画像において破砕片が存在する部分は、破砕片の形状に関係なく黒くなり易い。一方、第１画像において破砕片が存在しない部分は、下面照明部１４ｃが照射した光により白くなり易い。なお、下面照明部１４ｃを省略する場合は、ステップＳ２０１が省略され、後述のステップＳ２０２で得られた第２画像を用いて、ステップＳ２０３及びＳ２０４の処理が行われる。

次に、制御部１６（光源制御部２３）は、下面照明部１４ｃをＯＦＦにして光を照射させず、更に上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂをＯＮにして光を照射させる状態にする（Ｓ２０２）。この状態で、制御部１６（カメラ制御部２２）は、カメラ１３に画像を取得させる（Ｓ２０２）。ステップＳ２０２で取得した外観画像を第２画像と称する。図１１に示すように、第２画像は、破砕片の表面に光を照射しているため、全体的に明るい（白っぽい）画像が得られるが、皺が生じている部分とそうでない部分を区別可能である。

なお、第１画像と第２画像は、同じアングルかつ同じ縮尺にすることが好ましい。従って、制御部１６は、ステップＳ２０１とステップＳ２０２を短時間の間に行うことが好ましい。あるいは、制御部１６（搬送制御部２１）は、ステップＳ２０１を行ってからステップＳ２０２を行うまで第１搬送部１２ａを停止させてもよい。

次に、制御部１６（画像処理部２４）は、ステップＳ２０１で取得した第１画像に基づいて演算領域を算出する（Ｓ２０３）。ここで、演算領域とは、破砕片の皺割合を求める領域（即ち、演算を行う領域）である。具体的には、制御部１６は、第１画像に画像処理を行い、画像の明るさが所定の閾値以下の画素を特定する。これにより、第１画像における破砕片の全体の領域が求められる（図１０の右側の画像を参照）。なお、制御部１６は、破砕片から離れた箇所においてノイズ等により明るさが低い画素が特定されないように、例えば大きさが所定以下の暗い領域を無視する。次に、制御部１６は、破砕片の全体の領域から所定の画素数だけ内側の領域を演算領域として算出する（図１０の右側の画像を参照）。

次に、制御部１６（画像処理部２４）は、第２画像における演算領域についてエッジ処理を行う（Ｓ２０４）。エッジ処理とは、１枚の第２画像について、画像の明るさの変化量が所定以上となる領域であるエッジ領域を特定する処理である。画像の明るさの変化量が所定以上となる領域か否かの判定は、画素毎に行う。なお、画像の明るさの変化量が所定以上となる画素だけでなく、その周囲の数画素をエッジ領域に含めてもよい。あるいは、所定数の画素を１単位領域として当該１単位領域に属する画素の明るさの平均値等を求め、その明るさの平均値等（１単位領域の明るさ）を隣接する他の単位領域の明るさと比較してもよい。図１１の右側には、エッジ処理を行った後の画像が示されている（白い部分がエッジ領域に相当する）。図１１に示すように、破砕片の表面の皺が生じている領域は、エッジ処理を行うことでエッジ領域として特定される。このように、本実施形態では、１枚の外観画像における明るさの分布に基づいてエッジ領域を特定する。

次に、制御部１６（画像処理部２４）は、エッジ割合（エッジ領域／演算領域）を算出する（Ｓ２０５）。具体的には、制御部１６は、ステップＳ２０４で算出したエッジ領域の面積を、ステップＳ２０３で算出した演算領域の面積で除することで、エッジ割合を求める。つまり、エッジ割合とは、破砕片の表面全体における、皺が生じている領域の割合である。図１２では、エッジ領域が白色で示されており、皺割合が多いほどエッジ割合が高くなることが示されている。

ここで、ステップＳ２０３において、破砕片の全体の領域ではなく、破砕片の全体の領域から所定の画素数だけ内側の領域を演算領域とした。これは、破砕片の端部（輪郭）は必ずエッジ領域となるため、仮に破砕片の全体を演算領域とした場合、実際よりもエッジ領域（皺割合）が多くなると判定されるためである。なお、演算処理を簡単にするために、破砕片の全体の領域を演算領域としてもよい。

次に、制御部１６（画像処理部２４）は、エッジ割合が所定の閾値以上か否かを判定する（Ｓ２０６）。この閾値は予め選別装置１に設定されていてもよいし、オペレータの設定により変更可能であってもよい。基本的には、破砕片に含まれている添加金属の含有割合が少ないほど、破砕片の強度が相対的に低くなり、皺が生じ易くなり、エッジ割合が高くなる。従って、要求される添加金属の含有割合に応じて閾値を変更することで、全体の破砕片から、添加金属の含有割合が所定以下の破砕片を選別できる。

制御部１６（選別制御部２５）は、第１搬送部１２ａを搬送される選別対象の破砕片に対して、図３（ｂ）のフローチャートに示すように、エッジ割合が所定の閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ２１０）。制御部１６は、エッジ割合が所定の閾値以上である場合、選別部１５を動作させ（Ｓ２１１）、破砕片を第２搬送部１２ｂへ送る。一方、制御部１６は、エッジ割合が所定の閾値より小さい場合、選別部１５を動作させずに（Ｓ２１２）、破砕片を第３搬送部１２ｃへ送る。以上により、添加金属の含有割合に応じて破砕片を選別できる。本実施形態では、破砕片を２つに選別するが、３つ以上に選別する構成であってもよい。なお、上述のように添加金属の含有割合が高い破砕片４２が第２搬送部１２ｂに送られる場合は、ステップＳ２１１とＳ２１２の処理が逆になる。

次に、下面照明部１４ｃを設けない変形例について、図１３を参照して説明する。図１３は、第２実施形態、第２実施形態の第１変形例及び第２変形例における第１画像取得時及び第２画像取得時の照明部の点灯状況を示す図である。図１３に示すように、第２実施形態では、上述したように、第１画像（演算領域の算出用の画像）の取得時には下面照明部１４ｃを点灯させ、第２画像（エッジ領域の算出用の画像）の取得時には上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂを点灯させる。

これに対し、第２実施形態の第１変形例の選別装置１は、下面照明部１４ｃを備えていない。そのため、第１画像の取得時には、側面照明部１４ｂを点灯させて上面照明部１４ａを点灯させないことで、破砕片の輪郭を明確にする。そして、第２画像の取得時には、第２実施形態と同様に、上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂを点灯させる。第１変形例では、第２実施形態と比較して、第１画像の取得時の照明部の状況が異なるだけであり、エッジ割合を算出する処理は、第２実施形態と同様である。第１変形例の構成を採用することで、下面照明部１４ｃが不要になるとともに、第１搬送部１２ａの一部に光透過性を持たせる必要がない。

なお、上述したように、選別装置１に配置される照明部の位置及び数は様々なパターンがあるが、第１画像の取得時と第２画像の取得時とで、どの照明部を点灯させるかを変更することが好ましい。

第２実施形態の第２変形例では、選別装置１は、照明部として上面照明部１４ａのみを備える。また、第２変形例では、第１搬送部１２ａの表面の色と、破砕片の色と、を異ならせている。この構成により、上面照明部１４ａが光を照射した場合においても、画像処理部２４は、第１搬送部１２ａと破砕片との境界を認識可能である。従って、第２変形例では、第１画像を取得する必要がない。具体的には、図９のステップＳ２０１の処理が不要となる。また、ステップＳ２０３では、第２画像に基づいて演算領域を算出する。第２変形例の構成により、選別精度を維持しつつ、画像の取得回数を減らすことができる。なお、選別装置１は、供給される破砕片に応じて、第１搬送部１２ａの表面の部材（ベルト等）を変更可能であってもよい。

次に、図１４及び図１５を参照して、添加金属の含有割合とエッジ割合との相関性を確かめた実験の結果について説明する。この実験では、添加金属としてＭｎを対象としている。また、Ｍｎの含有割合（Ｍｎ割合）を所定の基準値αを基準として２つに分け、Ｍｎ割合が基準値α以下の破砕片を四角（図１４）及び丸（図１５）で示し、Ｍｎ割合が基準値αより大きい破砕片を三角（図１４）及び菱型（図１５）で示している。

図１４に示す例では、例えば、エッジ割合＝１０％を閾値とすることで、Ｍｎ割合が高い破砕片とＭｎ割合が低い破砕片を所定の精度で選別できる。なお、Ｍｎ以外の金属（例えばＣｒ）を添加した場合であっても鋼板の強度が上昇することが知られているため、Ｍｎ以外の金属を用いた場合であっても、添加金属の含有割合とエッジ割合に相関性が生じると考えられる。

ここで、破砕片の元となった鋼板の厚みが大きい場合、破砕機によって処理された際に丸みが生じにくく皺が生じにくいと考えられる。図１４及び図１５で示す実験では、鋼板の厚みは考慮していないため、鋼板の厚みを考慮することで、更に高い相関性が得られると考えられる。従って、破砕片の元となった鋼板の厚さが分かる場合は、例えば選別装置１に当該厚さを入力することで、鋼板の厚さを考慮して閾値を調整することで更に選別精度が向上できる。

次に、図１６から図１９を参照して、第３実施形態を説明する。第３実施形態の選別装置１は、第１実施形態又は第２実施形態の供給部１１〜制御部１６（これらをまとめて主選別部と称する）の上流側に、更に前段選別部３０を備える。図１６から図１９では、添加金属の含有量が低い破砕片を符号４１で示し、添加金属の含有量が高い破砕片を符号４２で示している。なお、前段選別部３０は、主選別部の前段以外にも（つまり単独で）使用することもできる。また、以下の第３実施形態及びその変形例の説明では、図１６から図１９に示すように、斜面部３１，３５上において重力が作用する方向を傾斜方向と称し、斜面部３５上において傾斜方向に垂直な方向を斜面幅方向と称する。

第３実施形態の前段選別部３０は、何れも、斜面に沿って破砕片を移動させたときの速さの差に基づいて当該破砕片を選別するものである。第３実施形態の前段選別部３０は、斜面部３１，３５に沿って破砕片を移動させる構成であるため、破砕片を斜面部３１，３５に沿って確実に移動させるために、斜面部３１，３５の傾斜を安息角より大きい角度（言い換えれば、丸まっていない破砕片であっても自発的に滑る角度）にする必要がある。なお、破砕片を斜面部３１，３５に沿って確実に移動させることができれば、構成は任意である。例えばバイブレータモータにより斜面部３１，３５の表面を振動させることにより、斜面部３１，３５に沿って破砕片を確実に移動させる構成であってもよい。また、斜面部３１，３５の表面は、破砕片を滑らせ易くするために摩擦係数が小さい素材であることが好ましい（例えばゴムは好ましくない）。

図１６は、第３実施形態の前段選別部３０を示す図である。前段選別部３０は、斜面部３１を備える。斜面部３１の中途部には、傾斜方向における所定範囲に溝部３２が形成されている。図１６（ａ）に示すように、添加金属の含有率が低い破砕片４１は、傾斜方向の速度成分が高速になり易いため、溝部３２を乗り越えることができる。一方、図１６（ｂ）に示すように、添加金属の含有率が高い破砕片４２は、傾斜方向の速度成分が高速になりにくいため、溝部３２を乗り越えることができず、溝部３２から落下する。以上のようにして、第３実施形態の前段選別部３０は、添加金属の含有率が高い破砕片４２が丸まりにくいため傾斜方向の速度成分が破砕片４１よりも大きくなりにくい特性を利用して、破砕片を選別する。また、斜面部３１の下端又は溝部３２の下方には、主選別部へ破砕片４１又は破砕片４２を搬送する図略のベルトコンベア等が配置されている。なお、破砕片を主選別部へ搬送する装置はベルトコンベアに限られず、別の斜面部又は振動コンベア等であってもよい。また、ベルトコンベア等の搬送装置ではなく、前段選別部３０が選別した破砕片を一時的に貯留する貯留部（例えば、ストックヤード等の貯留場所、又は、ビン等の貯留容器）が設けられていてもよい。

図１７は、第３実施形態の第１変形例の前段選別部３０を示す図である。第１変形例の前段選別部３０は、斜面部３５とガイド部３６とを備える。ガイド部３６は、斜面部３１上に設けられており、斜面幅方向の一側に進むにつれて、傾斜方向の下流側に進むように傾斜している。また、ガイド部３６の傾斜方向の上端は、斜面部３５の傾斜方向の上端よりも下流側に位置している。

図１７に示すように、破砕片４１及び破砕片４２は、ガイド部３６に衝突するように、斜面部３５に供給される。破砕片４２は、破砕片４１と比較して摩擦抵抗力が大きくなり速度が低下し易いので、ガイド部３６と衝突した際における斜面幅方向の速度成分も破砕片４１と比較して小さくなり易い。これにより、破砕片４２は、斜面幅方向の移動量が破砕片４１よりも小さくなり易い。第３実施形態の第１変形例の前段選別部３０は以上のようにして破砕片を選別する。

図１８は、第３実施形態の第２変形例の前段選別部３０を示す図である。第２変形例の前段選別部３０は、斜面部３５とガイド部３６とを備える。ガイド部３６は、斜面部３１上に設けられており、斜面幅方向の一側に進むにつれて、斜面部３５の下流側に進むように傾斜している。図１８に示すように、破砕片４１及び破砕片４２は、ガイド部３６に沿って移動するように、斜面部３５に供給される。破砕片４２は、ガイド部３６に沿って移動する間において破砕片４１と比較して摩擦抵抗力が大きくなり速度が低下し易いので、斜面幅方向の速度成分も破砕片４１と比較して小さくなり易い。これにより、破砕片４２は、斜面幅方向の移動量が破砕片４１よりも小さくなり易い。第３実施形態の第２変形例の前段選別部３０は以上のようにして破砕片を選別する。なお、第２変形例におけるガイド部３６は、破砕片４１と破砕片４２とで斜面幅方向の速度差を大きくするために、図１７のガイド部３６と比較して長くすることが好ましい。

図１９は、第３実施形態の第３変形例の前段選別部３０を示す図である。第３変形例の前段選別部３０は、斜面部３５とガイド部３６を備える。第３変形例では、破砕片４１及び破砕片４２は、斜面幅方向に平行に同じ速度でガイド部３６から斜面部３５に供給される。図１９に示すように、破砕片４２は、破砕片４１と比較して摩擦抵抗力が大きくなり速度が低下し易いので、斜面幅方向の速度成分も破砕片４１と比較して小さくなり易い。これにより、破砕片４２は、斜面幅方向の移動量が破砕片４１よりも小さくなり易い。第３実施形態の第３変形例の前段選別部３０は以上のようにして破砕片を選別する。

以上に示した第１変形例から第３変形例は、添加金属の含有割合が高い破砕片４２の斜面幅方向の速度成分が破砕片４１よりも減速し易い特性を用いて、破砕片を選別している。また、第１変形例から第３変形例において、斜面部３５の傾斜方向の下流側の端部には、斜面幅方向の所定の位置にベルトコンベア等が配置されており、主選別部へ破砕片４１又は破砕片４２を案内する。なお、第１変形例から第３変形例においても、第３実施形態と同様に、ベルトコンベア以外の搬送装置が設けられていてもよいし、破砕片を貯留する貯留部が設けられていてもよい。

以上に説明したように、第１から第３実施形態の選別装置１は、取得部（３次元カメラ５２又はカメラ１３）と、画像処理部２４と、選別部１５と、を備え、以下の選別方法を行う。取得部は、破砕片の表面形状に関する情報である表面情報（距離画像、外観画像）を取得する（取得工程）。画像処理部２４は、取得部が取得した表面情報に基づいて、破砕片の表面のうち皺が生じている部分の割合である皺割合を算出する（画像処理工程）。選別部１５は、画像処理部２４が検出した皺割合に基づいて当該破砕片を選別する（選別工程）。

添加金属の含有割合と、破砕片の表面の皺割合と、に相関性があることが本願の発明者により発見され、それを利用すると、上記のように表面情報を取得して皺割合を求めるだけで破砕片を選別することができる。従って、添加金属の含有割合を簡単な方法で検出して破砕片を選別できる。

また、第１実施形態の選別装置１では、３次元カメラ５２は、破砕片の表面の位置に応じた高さである高さ情報（更に具体的には距離画像）を表面情報として取得する。

これにより、皺が生じている部分は高さが変化しているため、高さ情報を用いることで皺割合を精度良く算出できる。

また、第１実施形態の選別装置１では、３次元カメラ５２は、一方向から見た破砕片について高さ情報を取得する。画像処理部２４は、高さ情報に基づいて、一方向から見た破砕片の面積を算出するとともに、一方向から見た破砕片の皺の面積を算出し、それらに基づいて皺割合を算出する。

これにより、一方向から見た高さ情報を用いて皺割合を算出するため、複数の方向から見た高さ情報を用いる場合よりも装置構成及び処理が単純になる。また、同じ３次元カメラ５２で取得した高さ情報を用いて、破砕片の面積と皺の面積との両方を算出するため、面積と皺の面積を別々のセンサの検出結果を用いて算出する構成と比較して、部品点数を減らすことができる。

また、第１実施形態の選別装置１では、画像処理部２４は、破砕片の表面について高さに応じた輝度を設定した距離画像を用いて皺割合を算出する。

これにより、距離画像を用いて画像処理を行うことで、皺割合を簡単な処理で算出することができる。

また、第１実施形態の選別装置１では、高さ方向に垂直な平面（第１搬送部１２ａの搬送面、測定面）に沿う第１方向及び第２方向（図１２の上下方向、左右方向、斜め２方向のうちの２つの方向）を設定する。破砕片の皺の有無を判定する対象である判定対象部分（注目画素）について、判定対象部分の高さと、第１方向において隣り合う部分（周辺画素）の高さと、の差分である第１差分を算出する。更に、判定対象部分の高さと、第２方向において隣り合う部分の高さと、の差分である第２差分を算出する。第１差分と第２差分とに基づいて、判定対象部分の皺の有無を判定する。

これにより、少なくとも２方向において隣り合う部分との高さの差を検出するため、皺の有無をより正確に判定できる。

また、第１実施形態の選別装置１では、３次元カメラ５２は、測定面に載せられた破砕片の高さ情報を取得する。画像処理部２４は、破砕片のうち測定面との境界（周囲長を示す画素）を除いた部分について、皺割合を算出する。

これにより、破砕片と測定面との高さの差が皺として取り扱われることを防止できるので、皺割合を一層精度良く算出できる。

また、第１実施形態の選別装置１は、第１搬送部１２ａと、エンコーダ５３と、を備える。第１搬送部１２ａは、破砕片を搬送する。エンコーダ５３は、第１搬送部１２ａ又は当該第１搬送部１２ａと一体的に動く部材（プーリ）の移動量又は回転量を検出する。３次元カメラ５２は、第１搬送部１２ａに対して移動不能に固定されており、エンコーダ５３の検出結果で定められるタイミングにおいて、高さ情報を取得する。

これにより、破砕片の高さ情報を一定の間隔で取得できる。また、第１搬送部１２ａの速度を常に一定に保つことは難しいため、時間に基づいて高さ情報を取得するタイミングを定める構成と比較して、より正確な間隔で高さ情報を取得できる。

また、第２実施形態の選別装置１において、カメラ１３は、破砕片を所定の方向から撮像することで当該破砕片の外観を示す外観画像を表面情報として取得する。画像処理部２４は、カメラ１３が取得した外観画像内における明るさの分布に基づいて、皺割合を検出する。

これにより、簡単な構成で皺割合を算出することができる。

また、第２実施形態の選別装置１において、画像処理部２４は、カメラ１３が取得した外観画像内における明るさの変化量が所定以上となる領域であるエッジ領域を特定するエッジ処理を行い、外観画像における破砕片にエッジ領域が生じている割合であるエッジ割合に基づいて破砕片の表面に生じた皺割合を検出する。選別部１５は、破砕片のエッジ割合に基づいて当該破砕片を選別する。

これにより、画像処理において一般的な方法であるエッジ処理を用いて、破砕片の表面の皺割合（つまり、破砕片の添加金属の含有割合）を求めることができる。

また、第２実施形態の選別装置１は、複数の照明部（上面照明部１４ａ、側面照明部１４ｂ、及び下面照明部１４ｃ）を備える。画像処理部２４は、カメラ１３が取得した外観画像に基づいて外観画像における破砕片の面積（演算領域の面積、上述のように破砕片の全体の領域の面積でもよい）を求め、当該破砕片の面積に基づいて（具体的には、演算領域を算出して、エッジ領域／演算領域を算出することで）エッジ割合を検出する。選別装置１は、エッジ領域の算出に用いる外観画像（第１画像）を取得するときと、破砕片の面積の算出に用いる外観画像（第２画像）を取得するときと、で少なくとも１つの照明部の点灯の有無を異ならせる。

これにより、外観画像における破砕片の全体の面積を精度良く求めることができるので、破砕片の表面の皺割合（つまり、破砕片の添加金属の含有割合）を精度良く求めることができ、破砕片の選別精度を向上させることができる。

また、第２実施形態の選別装置１は、破砕片のうち、カメラ１３が外観画像を取得する箇所を含んだ位置に光を照射する表面照明部（上面照明部１４ａ及び側面照明部１４ｂ）を備える。画像処理部２４は、表面照明部が光を照射している間にカメラ１３が取得した外観画像に基づいて破砕片の表面に生じた皺割合を検出する。

これにより、破砕片の表面の皺が他の部分と区別し易くなるため、破砕片の選別精度を向上させることができる。

また、上記第３実施形態及び各変形例の選別装置１は、斜面部３１，３５に沿って破砕片を移動させたときの、傾斜方向又は斜面幅方向の速度成分の大きさの差に基づいて当該破砕片を選別する前段選別部３０を備える。前段選別部３０で選別された破砕片は、主選別部（カメラ１３、画像処理部２４、及び選別部１５）により選別される。

添加金属の含有割合と、破砕片の丸まり易さと、に相関性があることが発見されたため、第３実施形態及び各変形例の方法で破砕片を選別できる。この選別方法は選別精度が高くなりにくいが下流の主選別部への破砕片の供給量を下げることが可能となるので、主選別部を小型化することができる。特に、主選別部は装置コストが高いので、主選別部を小型化することによって、設備コストを低減できる。

また、上記第３実施形態の選別装置１においては、前段選別部３０の斜面部３１には、傾斜方向における所定範囲に溝部３２を形成されており、当該溝部３２から落下したか否かに基づいて、破砕片を選別する。

これにより、丸まり易い破砕片は斜面を移動することで速度が上昇し易いので溝部を飛び越え易い。従って、単純な構成で破砕片を選別できる。また、破砕片の添加金属の含有割合を検出する処理と、検出結果に応じて選別する（例えば破砕片のルートを変える）処理と、を一度に行うことができるので、破砕片を効率的に選別できる。

また、上記第３実施形態の第１から第３変形例の選別装置１においては、前段選別部３０は、斜面幅方向の速度成分を有するように破砕片を斜面部３５に沿って移動させ、斜面部３５に沿って移動させた後の斜面幅方向の位置に基づいて、破砕片を選別する。

これにより、丸まりにくい破砕片４２は斜面を移動することで速度が低下し易いので水平方向の移動量が小さくなり易い。従って、単純な構成で破砕片を選別できる。また、破砕片の添加金属の含有割合を検出する処理と、検出結果に応じて選別する（例えば破砕片のルートを変える）処理と、を一度に行うことができるので、破砕片を効率的に選別できる。また、溝部を用いる選別方法は、破砕片を２つに選別するが、斜面幅方向の速度成分を利用する方法は、破砕片を複数に選別できる。

以上に本発明の好適な実施の形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

上記では、測定した高さ情報から距離画像を作成し、この距離画像を用いて皺割合を算出している。これに代えて、距離画像を作成せずに高さ情報を直接的に用いることで皺割合を算出することができる。

上記では、エッジ処理により破砕片の表面の皺割合を検出したが、外観画像の明るさの分布を利用する処理であれば、別の処理（例えば、明るさが所定以下の画素が示す領域の形状に基づいて皺か否かを判断する方法等）を用いて、皺割合を検出してもよい。

破砕片を搬送する第１搬送部１２ａに代えて、破砕片を一時的に置いておくための載置台を設けてもよい。この構成では、載置台に置かれた破砕片について、皺割合を検出する処理が行われる。そのため、カメラ１３及び上面照明部１４ａ等を載置台に沿って移動可能にするか、あるいは、カメラ１３を比較的上方に配置して載置台に載せられた全ての破砕片の外観画像を取得可能にすることが好ましい。また、この構成における選別部は、載置台に載せられた破砕片のうち、皺割合に応じて選別されたものを、載置台から落下させるアーム等を有していることが好ましい。

上記では、１台のカメラ１３で第１画像と第２画像を取得する構成であるが、第１画像を取得するカメラと第２画像を取得するカメラが別であってもよい。

第３実施形態では、添加金属の含有率が高い破砕片４２が丸まりにくいため傾斜方向の速度成分が破砕片４１よりも大きくなりにくい特性、又は、この破砕片４２の斜面幅方向の速度成分が破砕片４１よりも減速し易い特性を利用して様々な選別方法を説明したが、上記で説明した以外の選別方法を用いてもよい。

１ 選別装置
１１ 供給部
１２ａ 第１搬送部
１２ｂ 第２搬送部
１２ｃ 第３搬送部
１３ カメラ（取得部）
１４ａ 上面照明部（表面照明部、照明部）
１４ｂ 側面照明部（表面照明部、照明部）
１４ｃ 下面照明部（照明部）
１５ 選別部
１６ 制御部
２４ 画像処理部
５１ レーザ装置
５２ ３次元カメラ（取得部）
５３ エンコーダ（動き検出部）

Claims (15)

1. 金属の破砕片に含まれる添加金属の含有割合に応じて、当該破砕片を選別する選別装置において、
   前記破砕片の位置に応じた高さの指標値を示す情報である表面情報を取得する取得部と、
   前記取得部が取得した表面情報に基づいて、前記破砕片の表面の部分のうち周辺領域と比較した前記指標値の差が閾値以上である部分を皺と特定し、前記破砕片の表面のうち皺が生じている部分の割合である皺割合を算出する画像処理部と、
   前記画像処理部が検出した前記皺割合に基づいて当該破砕片を選別する選別部と、
   を備えることを特徴とする選別装置。
2. 請求項１に記載の選別装置であって、
   前記取得部は、前記破砕片の表面の位置に応じた高さである高さ情報を前記表面情報として取得することを特徴とする選別装置。
3. 請求項２に記載の選別装置であって、
   前記取得部は、一方向から見た前記破砕片について前記高さ情報を取得し、
   前記画像処理部は、前記高さ情報に基づいて、前記一方向から見た前記破砕片の面積を算出するとともに、前記一方向から見た前記破砕片の皺の面積を算出し、それらに基づいて前記皺割合を算出することを特徴とする選別装置。
4. 請求項２又は３に記載の選別装置であって、
   前記画像処理部は、前記破砕片の表面について高さに応じた輝度を設定した距離画像を用いて前記皺割合を算出することを特徴とする選別装置。
5. 請求項２から４までの何れか一項に記載の選別装置であって、
   前記画像処理部は、
   高さ方向に垂直な平面に沿う第１方向及び第２方向を設定し、
   前記破砕片の皺の有無を判定する対象である判定対象部分について、
   前記判定対象部分の高さと、前記第１方向において隣り合う部分の高さと、の差分である第１差分を算出し、
   更に、前記判定対象部分の高さと、前記第２方向において隣り合う部分の高さと、の差分である第２差分を算出し、
   前記第１差分と前記第２差分とに基づいて、前記判定対象部分の皺の有無を判定することを特徴とする選別装置。
6. 請求項１に記載の選別装置であって、
   前記取得部は、測定面に載せられた前記破砕片の前記表面情報を取得し、
   前記画像処理部は、前記表面情報に基づいて、前記破砕片のうち前記測定面との境界を除いた部分又は前記破砕片の輪郭を除いた部分についての皺の面積を算出し、前記破砕片の面積と前記皺の面積に基づいて前記皺割合を算出することを特徴とする選別装置。
7. 請求項２から６までの何れか一項に記載の選別装置であって、
   前記破砕片を搬送する搬送部と、
   前記搬送部又は当該搬送部と一体的に動く部材の移動量又は回転量を検出する動き検出部と、
   を備え、
   前記取得部は、前記搬送部に対して移動不能に固定されており、前記動き検出部の検出結果で定められるタイミングにおいて、前記高さ情報を取得することを特徴とする選別装置。
8. 請求項１又は６に記載の選別装置であって、
   前記取得部は、前記破砕片を所定の方向から撮像することで当該破砕片の外観を示す外観画像を前記表面情報として取得し、
   前記画像処理部は、前記取得部が取得した前記外観画像内における明るさの分布に基づいて、前記皺割合を検出することを特徴とする選別装置。
9. 請求項８に記載の選別装置であって、
   前記画像処理部は、前記取得部が取得した前記外観画像内における明るさの変化量が所定以上となる領域であるエッジ領域を特定するエッジ処理を行い、前記外観画像における前記破砕片に前記エッジ領域が生じている割合であるエッジ割合に基づいて前記皺割合を検出し、
   前記選別部は、前記破砕片の前記エッジ割合に基づいて当該破砕片を選別することを特徴とする選別装置。
10. 請求項９に記載の選別装置であって、
    前記破砕片に光を照射する１又は複数の照明部を備え、
    前記画像処理部は、前記外観画像に基づいて、当該外観画像における前記破砕片の面積を算出し、当該破砕片の面積に基づいて前記エッジ割合を検出し、
    前記エッジ領域の算出に用いる前記外観画像を取得するときと、前記破砕片の面積の算出に用いる前記外観画像を取得するときと、で少なくとも１つの前記照明部の点灯の有無を異ならせることを特徴とする選別装置。
11. 請求項１０に記載の選別装置であって、
    前記照明部には、前記破砕片のうち、前記取得部が前記外観画像を取得する箇所を含んだ位置に光を照射する表面照明部が含まれており、
    前記画像処理部は、少なくとも１つの前記表面照明部が光を照射している間に前記取得部が取得した前記外観画像に基づいて、前記皺割合を検出することを特徴とする選別装置。
12. 請求項８から１１までの何れか一項に記載の選別装置であって、
    前記破砕片を選別するための斜面部を有する前段選別部を備え、
    前記前段選別部の前記斜面部上において重力が作用する方向を傾斜方向とし、当該斜面部上において前記傾斜方向と垂直な方向を斜面幅方向としたときに、
    前記破砕片を前記斜面部に沿って移動させたときの、前記傾斜方向又は前記斜面幅方向の速度成分の大きさの差に基づいて当該破砕片を選別する前段選別部を備え、
    前記前段選別部で選別された前記破砕片を、前記取得部、前記画像処理部、及び前記選別部により選別することを特徴とする選別装置。
13. 請求項１２に記載の選別装置であって、
    前記前段選別部の前記斜面部には、前記傾斜方向における所定範囲に溝部が形成されており、
    前記前段選別部は、前記溝部から落下したか否かに基づいて、前記破砕片を選別することを特徴とする選別装置。
14. 請求項１２に記載の選別装置であって、
    前記前段選別部は、前記斜面幅方向の速度成分を有するように前記破砕片を前記斜面部に沿って移動させ、当該斜面部に沿って移動させた後の前記斜面幅方向の位置に基づいて、前記破砕片を選別することを特徴とする選別装置。
15. 金属の破砕片に含まれる添加金属の含有割合に応じて、当該破砕片を選別する選別方法において、
    前記破砕片の位置に応じた高さの指標値を示す情報である表面情報を取得する取得工程と、
    前記取得工程で取得した表面情報に基づいて、前記破砕片の表面の部分のうち周辺領域と比較した前記指標値の差が閾値以上である部分を皺と特定し、前記破砕片の表面のうち皺が生じている部分の割合である皺割合を算出する画像処理工程と、
    前記画像処理工程で検出した前記皺割合に基づいて当該破砕片を選別する選別工程と、
    を含むことを特徴とする選別方法。