JP6599707B2 - ボトル選別システム - Google Patents

Description

本発明は、廃棄されたボトルの中からリサイクルするためのペット（ＰＥＴ）ボトルを選別するボトル選別システムに係る技術分野に属する。

最近、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）について、リサイクル技術が完成され事業化されるようになってきている。リサイクル対象となるＰＥＴとしては、量的な面から廃棄された飲料用等のボトルが好適とされている。このため、廃棄された飲料用等のボトルの中からペットボトルを簡単，確実に選別する技術が必要とされている。

従来、廃棄されたボトルの中からペットボトルを選別する技術としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。

特許文献１には、廃棄されたボトルを光学的手段でスキャニングして画像データから口部付近の形状を抽出して計測した数値と、事前に設定しておいた口部付近の形状，寸法の数値とを比較して、ペットボトルであるか否かを判定するボトル選別システムが記載されている。

特許文献１に係るボトル選別システムは、ペットボトルの固有の形状である口部付近の形状，寸法からペットボトルであるか否かを判定することで、ペットボトルを確実に選別することができるようにするものである。

特開２０１２−８８０８２号公報

しかし、特許文献１に係るボトル選別システムでは、廃棄されたボトルの色を識別することができないため、リサイクルに好適とされている透明なペットボトルを選別することができないという問題点がある。また、事前に設定しておいた口部付近の形状，寸法の数値から比較して選別するため、多様な形状のボトルが提供されている現状では限界があり選別の確実性が低いという問題点がある。

本発明は、このような問題点を考慮してなされたもので、廃棄されたボトルの中から透明なペットボトルを確実に選別することのできるボトル選別システムを提供することを課題とする。

前述の課題を解決するため、本発明に係るボトル選別システムは、特許請求の範囲の各請求項に記載の手段を採用する。

即ち、請求項１では、廃棄されたボトルの材質と色とをスキャニングにより識別する機能を有した光学的識別手段を備え、光学的識別手段の制御部には、a）画像処理工程と、ｂ）識別領域特定工程と、ｃ）判定工程とがプログラミングされ、ａ）画像処理工程は、ボトルの画像データから外形輪郭線を描出するものであり、ｂ）識別領域特定工程は、描出された外形輪郭線の口部の中央を通過して首部に平行となる基準直線を想定し基準直線に沿って肩部と胴部と底部とを特定するものであり、ｃ）判定工程は、特定された首部が透明または白色でＰＥＴと認識された第１ケースと、特定された首部がＰＥＴでなく特定された肩部と胴部と底部とが透明なＰＥＴと認識された第２ケースと、特定された首部がＰＥＴでなく特定された肩部と底部とのみが透明なＰＥＴと認識された第３ケースと、特定された首部がＰＥＴでなく特定された肩部のみが透明なＰＥＴと認識された第４ケースと、特定された首部がＰＥＴでなく特定された底部のみが透明なＰＥＴと認識された第５ケースとについて、ペットボトルと判定するものであることを特徴とする。

この手段では、廃棄されボトルの材質と色とをスキャニングにより識別する機能を有した光学的識別手段を用いて、ボトルの識別領域を画像処理工程と識別領域特定工程とによって特定してペットボトルであるか否かを判定することで、押潰され変形したボトルであっても材質と色とから透明なペットボトルを識別することができる。

また、請求項２では、廃棄されたボトルの材質と色とをスキャニングにより識別する機能を有した光学的識別手段を備え、光学的識別手段の制御部には、ａ）画像処理工程と、ｂ）識別領域特定工程と、ｃ）判定工程とがプログラミングされ、ａ）画像処理工程は、ボトルの画像データから外形輪郭線を描出するものであり、ｂ）識別領域特定工程は、描出された外形輪郭線の口部の中央を通過して首部に平行となる基準直線を想定し基準直線に沿って肩部と胴部と底部とを特定するものであり、ｃ）判定工程は、特定された首部が透明または白色でＰＥＴと認識された第１ケースについてペットボトルと判定し、特定された首部がＰＥＴでなく特定された肩部と胴部と底部とが透明なＰＥＴと認識された第２ケースと、特定された首部がＰＥＴでなく特定された肩部と底部とのみが透明なＰＥＴと認識された第３ケースと、特定された首部がＰＥＴでなく特定された肩部のみが透明なＰＥＴと認識された第４ケースと、特定された首部がＰＥＴでなく特定された底部のみが透明なＰＥＴと認識された第５ケースとについて、ペットボトルとの判定を保留する。
そして、該ボトルを反転させて、上記画像処理工程と識別領域特定工程を実施し、特定された首部がＰＥＴでなく特定された肩部と胴部と底部とが透明なＰＥＴと認識された第２ケースと、特定された首部がＰＥＴでなく特定された肩部と底部とのみが透明なＰＥＴと認識された第３ケースと、特定された首部がＰＥＴでなく特定された肩部のみが透明なＰＥＴと認識された第４ケースと、特定された首部がＰＥＴでなく特定された底部のみが透明なＰＥＴと認識された第５ケースとについて、ペットボトルと判定する。

この手段では、廃棄されボトルの材質と色とをスキャニングにより識別する機能を有した光学的識別手段を用いて、ボトルの識別領域を画像処理工程と識別領域特定工程とによって特定してペットボトルであるか否かを判定することで、押潰され変形したボトルであっても材質と色とから透明なペットボトルを識別することができ、判定の信頼性が低くなる可能性のあるケースについてボトルを反転して再度の識別作業を行い、再度の識別作業の結果も同様のケースとなった際には信頼できるものとしてペットボトルとして判定することができる。

本発明に係るボトル選別システムは、廃棄されボトルの材質と色とをスキャニングにより識別する機能を有した光学的識別手段を用いて、ボトルの識別領域を画像処理工程と識別領域特定工程とによって特定し、押潰され変形したボトルとそこに商品表示用等のフィルムが巻かれた場合等を含めて、材質と色とから透明なペットボトルであるか否かを判定することができ、廃棄されたボトルの中から透明なペットボトルをより適格に選別することができる効果がある。
さらに、請求項２として、廃棄されボトルの材質と色とをスキャニングにより識別する機能を有した光学的識別手段を用いて、ボトルの識別領域を画像処理工程と識別領域特定工程とによって特定してペットボトルであるか否かを判定することで、押潰され変形したボトルであっても材質と色とから透明なペットボトルを識別することができ、判定により高い精度が求められる場合にボトルを反転して再度の識別作業を行うことにしているため、廃棄されたボトルの中から透明なペットボトルを高精度で選別することができる効果がある。

さらに、請求項２として、廃棄されボトルの材質と色とをスキャニングにより識別する機能を有した光学的識別手段を用いて、ボトルの識別領域を画像処理工程と識別領域特定工程とによって特定してペットボトルであるか否かを判定することで、押潰され変形したボトルであっても材質と色とから透明なペットボトルを識別することができ、判定により高い精度が求められる場合にボトルを反転して再度の識別作業を行うことにしているため、廃棄されたボトルの中から透明なペットボトルを高精度で選別することができる効果がある。
この再度の識別作業の結果も同様のケースとなった際には信頼できるものとしてペットボトルとして判定するため、廃棄されたボトルの中から透明なペットボトルをかなり確実に選別することができる効果がある。

本発明に係るボトル選別システムを実施するための形態の第１例の側面図である。 図１の選別のための一工程を示す出力図である。 図２に続く工程を示す出力図であり、（Ａ），（Ｂ）に処理順が示されている。 図３の変形例を示す出力図であり、（Ａ），（Ｂ）に処理順が示されている。 図１の選別のための各工程のフローチャートである。 図１の選別による良否の判定の表である。 本発明に係るボトル選別システムを実施するための形態の第２例の選別のための各工程のフローチャートである。

以下、本発明に係るボトル選別システムを実施するための形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図６は、本発明に係るボトル選別システムを実施するための形態の第１例を示すものである。

第１例では、廃棄後に減容化されて選別工場等に輸送されるボトルＰを選別対象としている。即ち、押潰されて不規則的に変形した状態のボトルＰを選別対象としている。

第１例は、図１に示すように、搬送台１，光学的識別手段２，選別機３で構成されている。

搬送台１は、エンドレスのベルトコンベアからなるもので、廃棄されたボトルＰを載せて順送式に水平方向へ移動させることができるようになっている。

光学的識別手段２は、センサ部２１，制御部２２からなる。

光学的識別手段２のセンサ部２１は、搬送台１の上に門型に設置されてなるもので、スキャニングしたボトルＰからの反射光によってボトルＰの色と材質とを識別する発光部，受光部，カメラ等を内蔵している。具体的には、近赤外線ソータ，可視光線ソータからなる。近赤外線ソータは、照射された近赤外線（波長域１１００〜２３００ｎｍ）の光吸収スペクトルを検知してボトルＰの材質を識別するものである。可視光線ソータは、照射された可視光線（波長域４００〜７００）の反射光を検知してボトルＰの色さらには形状を識別するものである。

光学的識別手段２の制御部２２は、センサ部２１に接続されてなるもので、センサ部２１のスキャンデータを分光したり他の処理を行うマイクロプロセッサを備えている。制御部２２には、画像処理工程２２ａと識別領域特定工程２２ｂと判定工程２２ｃとがプログラミングされている。

制御部２２の画像処理工程２２ａは、スキャニングされたボトルＰの高精細なドットで構成される画像データＸ（図２（Ａ）参照）から、線図である外形輪郭線Ｙ（図２（Ｂ）参照）を描出する。

制御部２２の識別領域特定工程２２ｂは、描出された外形輪郭線Ｙの変形がし難く認識しやすい口部Ｙａの中央を通過して首部Ｙｂに平行となる基準直線Ｌ１（図３（Ａ）参照）を想定し、基準直線Ｌ１に沿って肩部Ｙｃと胴部Ｙｄと底部Ｙｅとを特定する。
この特定については、方向を座部（フランジ部）Ｙｆ側として一定の長さを介するごと肩部Ｙｃ，胴部Ｙｄ，底部Ｙｅとする。
さらに、口部Ｙａを通る分割直線Ｌ２と、座部Ｙｆと肩部Ｙｃとの境界を通る分割直線Ｌ３と、肩部Ｙｃと胴部Ｙｄとの境界を通る分割直線Ｌ４と、胴部Ｙｄと底部Ｙｅとの境界を通る分割直線Ｌ５と、底部Ｙｅの端部を通る分割直線Ｌ６とを基準直線Ｌ１と直交するように想定する。そして、外形輪郭線Ｙの内部において、分割直線Ｌ２，Ｌ３で囲まれる部分を首部Ｙｂの識別領域Ａとし、分割直線Ｌ３，Ｌ４で囲まれる部分を肩部Ｙｃの識別領域Ｂとし、分割直線Ｌ４，Ｌ５で囲まれる部分を胴部Ｙｄの識別領域Ｃとし、分割直線Ｌ５，Ｌ６で囲まれる部分を底部Ｙｅの識別領域Ｄとする。これ等の基準直線Ｌ１と分割直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６とによる領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの特定手法を採ると、図４に示すような肩部Ｙｃ，胴部Ｙｄ，底部Ｙｅが大きく変形している場合にも対応することができる。

制御部２２の判定工程２２ｃは、図６に示すように、特定された首部Ｙｂ（領域Ａ）が透明または白色でＰＥＴと認識された第１ケースと、特定された首部Ｙｂ（領域Ａ）がＰＥＴでなく特定された肩部Ｙｃ（領域Ｂ）と胴部Ｙｄ（領域Ｃ）と底部Ｙｅ（領域Ｄ）とが透明なＰＥＴと認識された第２ケースと、特定された首部Ｙｂ（領域Ａ）がＰＥＴでなく特定された肩部Ｙｃ（領域Ｂ）と底部Ｙｅ（領域Ｄ）とのみが透明なＰＥＴと認識された第３ケースと、特定された首部Ｙｂ（領域Ａ）がＰＥＴでなく特定された肩部Ｙｃ（領域Ｂ）のみが透明なＰＥＴと認識された第４ケースと、特定された首部Ｙｂ（領域Ａ）がＰＥＴでなく特定された底部Ｙｅ（領域Ｄ）のみが透明なＰＥＴと認識された第５ケースとについて、ペットボトル（良）と判定する。
一方、この判定工程２２ｃは、図６に示すように、特定された首部Ｙｂ（領域Ａ）がＰＥＴでなく特定された肩部Ｙｃ（領域Ｂ）と胴部Ｙｄ（領域Ｃ）とのみが透明なＰＥＴと認識された第６ケースと、特定された首部Ｙｂ（領域Ａ）がＰＥＴでなく特定された胴部Ｙｄ（領域Ｃ）と底部Ｙｅ（領域Ｄ）とのみが透明なＰＥＴと認識された第７ケースと、特定された首部Ｙｂ（領域Ａ）がＰＥＴでなく特定された胴部Ｙｄ（領域Ｃ）のみが透明なＰＥＴと認識された第８ケースと、特定された首部Ｙｂ（領域Ａ）がＰＥＴでなく特定された肩部Ｙｃ（領域Ｂ）と胴部Ｙｄ（領域Ｃ）と底部Ｙｅ（領域Ｄ）とがいずれも透明なＰＥＴでないと認識された第９ケースについて、ペットボトルでない（否）と判定する。

前述の制御部２２の判定工程２２ｃの判定基準については、首部Ｙｂ（領域Ａ）が透明なＰＥＴであれば全体が透明なＰＥＴであること、
首部Ｙｂ（領域Ａ）を除く全体が透明なＰＥＴであっても首部Ｙｂ（領域Ａ）のみが熱処理で白色となっているボトルＰが存在するということ、
まれに透明なＰＥＴが胴部Ｙｄ（領域Ｃ）に巻かれる商品表示用等のフィルム（ラベル）として使用されるということ、胴部Ｙｄ（領域Ｃ）に巻かれていた商品表示用等のフィルム（ＰＥＴであるか否かにかかわらず）が押潰しの変形で他の部分まで被ってきてしまうことがあることを前提にしている。
これを前提としたとき、第３ケースから第５ケースについては、肩部Ｙｃ（領域Ｂ）または底部Ｙｅ（領域Ｄ）が透明なＰＥＴと認識され、且つ、胴部Ｙｄ（領域Ｃ）が透明なＰＥＴと認識されない場合には、選択すべきペットボトルとして判定する。しかし、第６ケースから第８ケースにあっては、同じく肩部Ｙｃ（領域Ｂ）または底部Ｙｅ（領域Ｄ）が透明なＰＥＴと認識された場合であっても、胴部Ｙｄ（領域Ｃ）が透明なＰＥＴと認識された場合には、商品表示用等のフィルムが領域Ｂ又は領域Ｄに被さっており、これを透明なＰＥＴと認識した可能性があり、選択の対象から外すものとする。
肩部Ｙｃ（領域Ｂ）と底部Ｙｅ（領域Ｄ）及び胴部Ｙｄ（領域Ｃ）がすべて透明なＰＥＴと認識された場合の第２ケースにおいては、選択すべきペットボトルとして判定し、逆に、すべてが透明なＰＥＴと認識されなかった場合の第９ケースにおいては、当然に選択の対象から外すものとする。
尚、透明なＰＥＴを選別するのは、本発明は廃棄ＰＥＴからのＰＥＴの再生を目的とするものであり、それ以外のＰＥ、ＰＰ、ＰＶ等を除外する為であり、また、透明とするのは、着色されたＰＥＴは混色の原因となるからである。

選別機３は、搬送台１の終端部に設置されエアー手段等によってボトルを選別するもので、光学的識別手段２の制御部２２のペットボトルの良否の判定に基づいて駆動される。

第１例によると、図５に示すように、廃棄されたボトルＰが搬送台１に載せられて移動される間に光学的識別手段２のセンサ部２１によってスキャニングされる。光学的識別手段２のセンサ部２１によってスキャニングされたスキャンデータは、制御部２２に送信される。スキャンデータを受信した光学的識別手段２の制御部２２は、画像データＸを抽出して前述の画像処理工程２２ａと識別領域特定工程２２ｂと判定工程２２ｃとが順次実行して、選別機３に選別を指示する。

即ち、廃棄されボトルＰの材質と色とをスキャニングにより識別する機能を有した光学的識別手段２を用いて、ボトルＰの識別領域を画像処理工程と識別領域特定工程とによって特定してペットボトルであるか否かを判定する。このため、押潰され変形したボトルＰであっても材質と色とから透明なペットボトルを識別することができ、廃棄されたボトルＰの中から透明なペットボトルを確実に選別することができる。

図７は、本発明に係るボトル選別システムを実施するための形態の第２例を示すものである。

第２例は、前述の第２ケースから第５ケースの場合には、制御部２２の判定工程２２ｃが判定を保留してボトルを反転させた後に再度識別作業を実行するように指示する。
そして、再度前述の第２ケースから第５ケースのいずれかの認識になった際に、ペットボトルとして判定する。もちろん、第６ケースから第９ケースのいずれかの認識になった際には、ペットボトルでない（否）と判定する。
この反転による再度識別により、近赤外線ソータ，可視光線ソータからなる光学的識別手段２のセンサ部２１のボトルＰの色と材質とを識別する角度が全く別のものとなり、前回で欠けていた新たな視点からの判別が可能となる。

なお、再度の識別作業を実行するに際しては、各ボトルに保留番号を付して画像データＸとケースを記憶しておき、対称形となっている画像データＸから再度の識別作業に供されたものであることを確認する。また、選別機３にボトルＰのリターン機構を備えたり、光学的識別手段２の第２のセンサ部２１を備えることで、装置を構成することができる。

第２例によると、胴部Ｙｄ（領域Ｃ）に巻かれていた商品表示用等のフィルム（透明なＰＥＴ）が押潰しの変形で他の部分まで被ってきてしまうことに対して、これに基づく誤りを避け、より選別精度を高めることができる。

以上、図示した各例の外に、第２例の再度の識別作業に別の識別手段を採用することも可能である。

２ 光学的識別手段
２１ センサ部
２２ 制御部
２２ａ 画像処理工程
２２ｂ 識別領域特定工程
２２ｃ 判定工程
Ｐ ボトル
Ｘ 画像データ
Ｙ 外形輪郭線
Ｙａ 口部
Ｙｂ 首部（領域Ａ）
Ｙｃ 肩部（領域Ｂ）
Ｙｄ 胴部（領域Ｃ）
Ｙｅ 底部（領域Ｄ）

Claims (2)

1. 廃棄されたボトルの材質と色とをスキャニングにより識別する機能を有した光学的識別手段を備え、
   光学的識別手段の制御部には、a）画像処理工程と、ｂ）識別領域特定工程と、ｃ）判定工程とがプログラミングされ、
   ａ）画像処理工程は、ボトルの画像データから外形輪郭線を描出するものであり、
   ｂ）識別領域特定工程は、描出された外形輪郭線の口部の中央を通過して首部に平行となる基準直線を想定し基準直線に沿って肩部と胴部と底部とを特定するものであり、
   ｃ）判定工程は、特定された首部が透明または白色でＰＥＴと認識された第１ケースと、特定された首部がＰＥＴでなく特定された肩部と胴部と底部とが透明なＰＥＴと認識された第２ケースと、特定された首部がＰＥＴでなく特定された肩部と底部とのみが透明なＰＥＴと認識された第３ケースと、特定された首部がＰＥＴでなく特定された肩部のみが透明なＰＥＴと認識された第４ケースと、特定された首部がＰＥＴでなく特定された底部のみが透明なＰＥＴと認識された第５ケースとについて、ペットボトルと判定するものである、
   ことを特徴とするボトル選別システム。
2. 廃棄されたボトルの材質と色とをスキャニングにより識別する機能を有した光学的識別手段を備え、
   光学的識別手段の制御部には、ａ）画像処理工程と、ｂ）識別領域特定工程と、ｃ）判定工程とがプログラミングされ、
   ａ）画像処理工程は、ボトルの画像データから外形輪郭線を描出するものであり、
   ｂ）識別領域特定工程は、描出された外形輪郭線の口部の中央を通過して首部に平行となる基準直線を想定し基準直線に沿って肩部と胴部と底部とを特定するものであり、
   ｃ）判定工程は、特定された首部が透明または白色でＰＥＴと認識された第１ケースについてペットボトルと判定し、
   特定された首部がＰＥＴでなく特定された肩部と胴部と底部とが透明なＰＥＴと認識された第２ケースと、特定された首部がＰＥＴでなく特定された肩部と底部とのみが透明なＰＥＴと認識された第３ケースと、特定された首部がＰＥＴでなく特定された肩部のみが透明なＰＥＴと認識された第４ケースと、特定された首部がＰＥＴでなく特定された底部のみが透明なＰＥＴと認識された第５ケースとについて、ペットボトルとの判定を保留し、
   該ボトルを反転させて、上記画像処理工程と識別領域特定工程を実施し、特定された首部がＰＥＴでなく特定された肩部と胴部と底部とが透明なＰＥＴと認識された第２ケースと、特定された首部がＰＥＴでなく特定された肩部と底部とのみが透明なＰＥＴと認識された第３ケースと、特定された首部がＰＥＴでなく特定された肩部のみが透明なＰＥＴと認識された第４ケースと、特定された首部がＰＥＴでなく特定された底部のみが透明なＰＥＴと認識された第５ケースとについて、ペットボトルと判定するものである、
   ことを特徴とするボトル選別システム。