2013 Fiscal Year Research-status Report
風力選別機の選別状況モニタリングのための未知粒子判定システム
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25420883
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Kitakyushu National College of Technology |
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Principal Investigator |
太屋岡 篤憲 北九州工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (60236768)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉野 慶一 北九州工業高等専門学校, 電子制御工学科, 教授 (40249876)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 風力選別 / リサイクル / アコースティックエミッション / フラクタル / ファジィ推論 |
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| Research Abstract |
現在、風力選別機を用いて、廃棄された被覆電線を粉砕した銅と塩ビの粉砕混合物から製品となる銅を回収するリサイクルが行われているが、その際の回収率は、高々80%程度に留まり、回収率を大幅に向上させる高効率の風力選別システムの開発が望まれている。このシステムの実現には、回収箱内の選別結果、すなわち、銅と塩ビの混合比を算出する計測システムが必要となる。
本研究では、製品回収箱の壁に両粉砕粒子が同時に衝突する際に生じるノイズ的な衝突音を、AE(Acoustic Emission)センサにより測定し、フラクタル次元解析及び逐次ルール生成型ファジィ推論を用いて、両粒子の混合比を自動で算出するモニタリングシステムを作成する。さらに、算出した混合比をセンサ信号として、雑音の影響を受けにくい一般化最小分散制御を用いて、銅の回収率を制御するフィードバック制御系を構成することを目的に研究を進めた。以下に、平成25年度に実施した研究成果について述べる。
(1) 本研究費により納入した粉砕機及び電磁式ふるい振とう機を用いて、廃被覆電線を粉砕し、ふるいの目開きサイズにより7段階(粒径200mm～200μm)に分けた銅 / 塩ビのテスト粒子を作成した。
(2) (1)の銅 / 塩ビのテスト粒子を、実体顕微鏡及びUSBカメラを用いて撮影し、形状の特徴量(面積、円形度、凹凸度、アスペクト比等)を算出するプログラムを作成した。
(3) (2)のプログラムでは、背景色に似た塩ビ粒子が背景に埋もれてしまったため、HSV色空間上で、大津の方法を数回適用し、背景色に似た塩ビ粒子も抽出できるようにプログラムを改良した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の計画では、平成25年度に、銅 / 塩ビのテスト粒子を撮影した各画像より、形状の特徴量を算出し，フラクタル次元解析を併用して、形状によって、銅 / 塩ビ粒子を幾つかのグループに分類するプログラムを作成する予定であったが、背景色に埋もれた背景色に似た塩ビ粒子も抽出できるようにプログラムを改良したため、フラクタル次元解析による粒子のグループ分類まで至らなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度の成果をもとに、平成26年度は、以下の項目について、検討、改良を行う。
(1) 画像処理により算出した銅 / 塩ビのテスト粒子の形状の特徴量にフラクタル次元解析を併用して、形状によって、銅 / 塩ビ粒子を幾つかのグループに分類するプログラムを作成する。
(2) (1)により分類した各グループ粒子を用いて、AEセンサへの衝突実験を行い、それらの衝突音を、高速AD変換ボード(サンプル周期 0.05μs)を用いて、パソコンに取り込み、DFT(離散フーリエ変換)またはDWT(離散ウェーブレット変換)を行い、各粒子のスペクトルを収集する。
(3) (2)で収集した各粒子のスペクトルから粒子毎の基準となるスペクトルを決定し、逐次ルール生成ファジィ推論を用いて、未知粒子のスペクトルから銅 / 塩ビのどちらの粒子なのかを判定するプログラムを作成する。
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