特開 2023-109470 情報処理装置、ごみクレーン制御システム、及びごみクレーン制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023109470

(43)【公開日】2023-08-08

(54)【発明の名称】情報処理装置、ごみクレーン制御システム、及びごみクレーン制御方法

(51)【国際特許分類】

   F23G 5/50 20060101AFI20230801BHJP

【ＦＩ】

F23G5/50 G

F23G5/50 Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022011003

(22)【出願日】2022-01-27

(71)【出願人】

【識別番号】000192590

【氏名又は名称】株式会社神鋼環境ソリューション

(74)【代理人】

【識別番号】100125645

【弁理士】

【氏名又は名称】是枝 洋介

(74)【代理人】

【識別番号】100145609

【弁理士】

【氏名又は名称】楠屋 宏行

(74)【代理人】

【識別番号】100149490

【弁理士】

【氏名又は名称】羽柴 拓司

(72)【発明者】

【氏名】福川 宙季

(72)【発明者】

【氏名】森田 啓

(72)【発明者】

【氏名】清水 克哉

【テーマコード（参考）】

3K062

【Ｆターム（参考）】

3K062AA24

3K062AB01

3K062AC01

3K062BA02

3K062CB01

3K062DA33

3K062DB01

(57)【要約】

【課題】バケットが掴むごみの重量を適正化することが容易なごみクレーン制御システムを提供する。
【解決手段】ごみクレーン制御システムは、ごみピットに貯留されたごみをバケットにより掴むためのごみクレーンと、バケットが掴んだごみの重量を計測する計測部と、ごみの重量が所定の重量を超過した場合に、バケットが掴んだごみの一部を落とすためのバケットの開閉動作の開時間を、ごみの重量と所定の重量の差分に応じて決定する演算部と、決定された開時間を用いたバケットの開閉動作をごみクレーンに行わせる制御部とを備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ごみクレーンのバケットが掴んだごみの重量を表す重量データを取得する重量取得部と、
前記ごみの重量が所定の重量を超過した場合に、前記バケットが掴んだごみの一部を落とすための前記バケットの開閉動作の開時間を、前記ごみの重量と前記所定の重量の差分に応じて決定する演算部と、
前記決定された開時間を用いた前記バケットの開閉動作を前記ごみクレーンに行わせるための制御指令を出力する出力部と、
を備える、情報処理装置。

【請求項2】

前記演算部は、前記ごみの重量と前記所定の重量の差分が大きくなるに従って前記開時間を段階的に長くする、
請求項１に記載の情報処理装置。

【請求項3】

前記演算部及び前記出力部は、前記ごみの重量が前記所定の重量以下になるまで前記開時間の決定及び前記制御指令の出力を繰り返す、
請求項１または２に記載の情報処理装置。

【請求項4】

前記演算部は、前記開時間を、前回の開時間において前記バケットから落下したごみの落下重量に基づいて決定する、
請求項３に記載の情報処理装置。

【請求項5】

前記演算部は、前記ごみの重量と前記所定の重量の差分を、前回の開時間において前記バケットから落下したごみの単位時間当たりの落下重量で割ることで、前記開時間を決定する、
請求項３または４に記載の情報処理装置。

【請求項6】

前記演算部は、前記開時間から次回の開時間までの間の閉時間を、前記開時間よりも長くする、
請求項３ないし５の何れかに記載の情報処理装置。

【請求項7】

ごみピットに貯留されたごみをバケットにより掴むごみクレーンと、
前記バケットが掴んだごみの重量を計測する計測部と、
前記ごみの重量が所定の重量を超過した場合に、前記バケットが掴んだごみの一部を落とすための前記バケットの開閉動作の開時間を、前記ごみの重量と前記所定の重量の差分に応じて決定する演算部と、
前記決定された開時間を用いた前記バケットの開閉動作を前記ごみクレーンに行わせる制御部と、
を備える、ごみクレーン制御システム。

【請求項8】

ごみクレーンのバケットが掴んだごみの重量を計測し、
前記ごみの重量が所定の重量を超過した場合に、前記バケットが掴んだごみの一部を落とすための前記バケットの開閉動作の開時間を、前記ごみの重量と前記所定の重量の差分に応じて決定し、
前記決定された開時間を用いた前記バケットの開閉動作を前記ごみクレーンに行わせる、
ごみクレーン制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、情報処理装置、ごみクレーン制御システム、及びごみクレーン制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ごみピット内に貯留される廃棄物を撮像した画像に対応付けられた教師データを生成する教師データ生成部と、教師データを用いた学習によってモデルを構築するモデル構築部と、ごみピット内に貯留される廃棄物を撮像した新たな画像のデータをモデルに入力して、新たな画像に対応する廃棄物の質を表す値を取得する推定部を備える装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－２０７０９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ごみクレーンは、ごみピットに貯留されたごみをバケットにより掴み上げ、焼却炉に通じるホッパへ投入する。この操作では、焼却炉へのごみ供給量を一定化するために、ホッパへのごみ投入量を適量にする必要がある。しかしながら、ごみピットに貯留されたごみには比重及び堆積形状等にばらつきがあるため、バケットで適量のごみを正確に掴むことは困難である。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、バケットが掴むごみの重量を適正化することが容易な情報処理装置、ごみクレーン制御システム、及びごみクレーン制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明の一の態様の情報処理装置は、ごみクレーンのバケットが掴んだごみの重量を表す重量データを取得する重量取得部と、前記ごみの重量が所定の重量を超過した場合に、前記バケットが掴んだごみの一部を落とすための前記バケットの開閉動作の開時間を、前記ごみの重量と前記所定の重量の差分に応じて決定する演算部と、前記決定された開時間を用いた前記バケットの開閉動作を前記ごみクレーンに行わせるための制御指令を出力する出力部とを備える。

【0007】

また、本発明の他の態様のごみクレーン制御システムは、ごみピットに貯留されたごみをバケットにより掴むごみクレーンと、前記バケットが掴んだごみの重量を計測する計測部と、前記ごみの重量が所定の重量を超過した場合に、前記バケットが掴んだごみの一部を落とすための前記バケットの開閉動作の開時間を、前記ごみの重量と前記所定の重量の差分に応じて決定する演算部と、前記決定された開時間を用いた前記バケットの開閉動作を前記ごみクレーンに行わせる制御部とを備える。

【0008】

また、本発明の他の態様のごみクレーン制御方法は、ごみクレーンのバケットが掴んだごみの重量を計測し、前記ごみの重量が所定の重量を超過した場合に、前記バケットが掴んだごみの一部を落とすための前記バケットの開閉動作の開時間を、前記ごみの重量と前記所定の重量の差分に応じて決定し、前記決定された開時間を用いた前記バケットの開閉動作を前記ごみクレーンに行わせる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、バケットが掴むごみの重量を適正化することが容易となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】ごみクレーン制御システムの構成例を示す図である。

【図2】計測制御ＰＣの構成例を示す図である。

【図3】３次元点群データの例を示す図である。

【図4】ごみクレーン制御方法の手順例を示す図である。

【図5】バケットの開閉動作を説明するための図である。

【図6】バケットの開閉動作を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0012】

図１は、ごみクレーン制御システム１００の構成例を示す図である。同図は、ごみピットの上方に設置されたごみクレーン３及びその制御に係る構成を模式的に示している。ごみピットは、プラットホームから投入されるごみを受け入れる受入ピットＡＰと、受入ピットＡＰから移し替えられたごみを貯留する貯留ピットＲＰとを備えている。

【0013】

ごみクレーン３は、ごみピットに貯留されたごみをバケット３１により掴む。具体的には、ごみクレーン３は、貯留ピットＲＰに貯留されたごみをバケット３１により掴み上げて、焼却炉に通じるホッパ（不図示）に投入する。ごみクレーン３は、例えばトロリ式天井クレーンである。

【0014】

ごみクレーン制御システム１００は、ごみクレーン３に加えて、計測制御ＰＣ１、測域センサ２、荷重計４、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）５、及びクレーン制御装置６を備えている。

【0015】

計測制御ＰＣ１は、情報処理装置の例であり、例えばパーソナルコンピュータ又はサーバコンピュータ等のコンピュータである。

【0016】

測域センサ２は、ごみピットに貯留されたごみの高さを計測する高さ計測部であり、計測されたごみの高さを表す高さデータを計測制御ＰＣ１に出力する。測域センサ２は、ごみピットの上方に設置される。

【0017】

測域センサ２は、例えばＴＯＦ（Time of Flight）方式距離画像センサないしＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）であり、ごみピットに貯留されたごみの表面（以下、「ごみ面」ともいう）の形状を表す３次元点群データを出力する。これに限らず、測域センサ２は、例えばステレオ方式距離画像センサであってもよい。

【0018】

荷重計４は、ごみクレーン３のバケット３１が掴んだごみの重量（以下、「ごみ重量」ともいう）を計測する重量計測部であり、計測されたごみ重量を表す重量データを計測制御ＰＣ１に出力する。

【0019】

ＰＬＣ５及びクレーン制御装置６は、計測制御ＰＣ１から出力された制御指令に応じてごみクレーン３を制御する制御部である。クレーン制御装置６は、モータ及びインバータ等を含む。

【0020】

図２は、計測制御ＰＣ１の構成例を示すブロック図である。計測制御ＰＣ１の制御部１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性メモリ、及び入出力インターフェース等を含むコンピュータである。制御部１０のＣＰＵは、ＲＯＭ又は不揮発性メモリからＲＡＭにロードされたプログラムに従って情報処理を実行する。

【0021】

プログラムは、例えば光ディスク又はメモリカード等の情報記憶媒体を介して供給されてもよいし、例えばインターネット又はＬＡＮ等の通信ネットワークを介して供給されてもよい。

【0022】

計測制御ＰＣ１の制御部１０は、高さ取得部１１、重量取得部１２、開閉時間演算部１３、及び指令出力部１４を備えている。これらの機能部は、制御部１０がプログラムに従って情報処理を実行することによって実現される。

【0023】

高さ取得部１１は、測域センサ２により計測されたごみ高さを表す高さデータを取得する。高さデータは、例えばＴＯＦ方式距離画像センサにより計測された３次元点群データである。

【0024】

図３は、ごみピット内のごみ面の形状を表す３次元点群データの例を示す図である。図中のＸ軸及びＺ軸は水平方向を表し、Ｙ軸は高さ方向を表す。３次元点群データのＹ軸の値が、ごみ高さを表す値として取得される。

【0025】

図２の説明に戻る。重量取得部１２は、荷重計４により計測されたごみ重量を表す重量データを取得する。

【0026】

開閉時間演算部１３は、バケット３１の開閉動作における開閉時間を演算する。バケット３１の開閉動作は、バケット３１が掴んだごみの一部を落とすための動作である。開閉時間の演算の詳細については後述する。

【0027】

指令出力部１４は、ごみクレーン３を制御するための制御指令を生成し、ＰＬＣ５に出力する。ＰＬＣ５及びクレーン制御装置６は、受信した制御指令に応じてごみクレーン３を制御する。

【0028】

具体的には、指令出力部１４は、開閉時間演算部１３により決定された開閉時間を用いたバケット３１の開閉動作をごみクレーン３に行わせるための制御指令を出力する。

【0029】

その他にも、指令出力部１４は、指定された水平位置にバケット３１を移動させるための制御指令、及び指定された高さにバケット３１を昇降させるための制御指令など、種々の制御指令を出力する。

【0030】

図４は、ごみクレーン制御システム１００において実現されるごみクレーン制御方法のうちの、バケット３１の開閉動作に係る処理の手順例を示す図である。計測制御ＰＣ１の制御部１０は、プログラムに従って同図に示す情報処理を実行する。

【0031】

図５は、バケット３１の開閉動作を説明するための図である。横軸は時間を表し、縦軸はごみ重量を表す。同図は、バケット３１の開閉動作に伴うごみ重量の時間的変化を示している。

【0032】

バケット３１の開閉動作は、ごみ重量が所定の適正重量範囲を超える場合に、バケット３１を瞬間的に開閉することでバケット３１が掴んだごみの一部を落とす動作である（図６参照）。

【0033】

バケット３１の開閉動作は、ごみを焼却炉に通じるホッパに投入する際に行われる。これに限らず、バケット３１の開閉動作は、ごみピットに貯留されたごみを撹拌する際又は積替える際などに行われてもよい。

【0034】

以下、図４及び図５に示したバケット３１の開閉動作に係る処理について説明する。同処理は、バケット３１がごみを掴んだ後に実行される。

【0035】

まず、計測制御ＰＣ１の制御部１０は、荷重計４により計測されたごみ重量を取得し（Ｓ１１、重量取得部１２としての処理）、ごみ重量が適正重量範囲の上限Ｗ_{ｌｉｍｉｔ}を超過するか否か判定する（Ｓ１２）。

【0036】

ごみ重量が上限Ｗ_{ｌｉｍｉｔ}以下である場合（Ｓ１２：ＮＯ）、制御部１０は、本処理を終了し、ごみをホッパに投入する処理に移る。

【0037】

一方、ごみ重量が上限Ｗ_{ｌｉｍｉｔ}を超過する場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、制御部１０は、バケット開閉時間を演算する（Ｓ１３、開閉時間演算部１３としての処理）。具体的には、制御部１０は、バケット３１の開閉動作の開時間を、ごみ重量と上限Ｗ_{ｌｉｍｉｔ}の差分に応じて決定する。また、制御部１０は、開時間から次回の開時間までの間の閉時間を、開時間よりも長くする。

【0038】

図５に示すように、制御部１０は、第１回目のバケット開動作の開時間ｔ_１を、ごみ重量Ｗ_１と上限Ｗ_{ｌｉｍｉｔ}の差分Ｗ_１－Ｗ_{ｌｉｍｉｔ}が大きくなるに従って段階的に長くする。例えば、α＞β、ｔ_α＞ｔ_β＞ｔ_γとするとき、ごみ重量Ｗ_１がＷ_{ｌｉｍｉｔ}＋α超過である場合には開時間ｔ_１をｔ_αとし、ごみ重量Ｗ_１がＷ_{ｌｉｍｉｔ}＋α以下、Ｗ_{ｌｉｍｉｔ}＋β超過である場合には開時間ｔ_１をｔ_βとし、ごみ重量Ｗ_１がＷ_{ｌｉｍｉｔ}＋β以下、Ｗ_{ｌｉｍｉｔ}超過である場合には開時間ｔ_１をｔ_γとする。

【0039】

これに限らず、制御部１０は、第１回目のバケット開動作の開時間ｔ_１を、ごみ重量Ｗ_１と上限Ｗ_{ｌｉｍｉｔ}の差分が大きくなるに従って連続的に長くしてもよい。

【0040】

また、制御部１０は、第１回目のバケット開動作後のバケット閉動作の閉時間ｔ_Ｃを、第１回目のバケット開動作の開時間ｔ_１よりも長くする。例えば、ε＞１とするとき、閉時間ｔ_Ｃをε×ｔ_１とする。さらに、制御部１０は、バケット閉動作の閉時間ｔ_Ｃに加えて、ごみ重量の計測を行うための時間も確保する。

【0041】

図４の説明に戻る。次に、制御部１０は、決定された開閉時間を用いたバケット３１の開閉動作をごみクレーン３に行わせるための制御指令を出力する（Ｓ１４、指令出力部１４としての処理）。すなわち、制御部１０は、開時間ｔ_１（＝ｔ_α）のバケット開動作及び閉時間ｔ_Ｃ（＝ε×ｔ_１）のバケット閉動作をごみクレーン３に行わせるための制御指令を出力する。

【0042】

次に、制御部１０は、荷重計４により計測されたごみ重量を取得し（Ｓ１５、重量取得部１２としての処理）、ごみ重量が適正重量範囲の上限Ｗ_{ｌｉｍｉｔ}を超過するか否か判定する（Ｓ１６）。具体的には、制御部１０は、バケット閉動作の閉時間ｔ_ｃ（＝ε×ｔ_１）が経過した後に荷重計４により計測されたごみ重量を取得する。

【0043】

ごみ重量が上限Ｗ_{ｌｉｍｉｔ}以下である場合（Ｓ１６：ＮＯ）、制御部１０は、本処理を終了し、ごみをホッパに投入する処理に移る。

【0044】

一方、ごみ重量が上限Ｗ_{ｌｉｍｉｔ}を超過する場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、制御部１０は、再びＳ１３ないしＳ１６の処理を実行する。すなわち、制御部１０は、ごみ重量が上限Ｗ_{ｌｉｍｉｔ}以下となるまでＳ１３ないしＳ１６の処理を繰り返す。

【0045】

図５に示すように、制御部１０は、第２回目のバケット開動作の開時間ｔ_２を、前回の開時間ｔ_１においてバケット３１から落下したごみの落下重量Ｗ_１－Ｗ_２に基づいて決定する。具体的には、制御部１０は、ごみ重量Ｗ_２と上限Ｗ_{ｌｉｍｉｔ}の差分Ｗ_２－Ｗ_{ｌｉｍｉｔ}を、前回の開時間ｔ_１においてバケット３１から落下したごみの単位時間当たりの落下重量（Ｗ_１－Ｗ_２）／ｔ_αで割ることで、開時間ｔ_２を決定する。すなわち、開時間ｔ_２は（Ｗ_２－Ｗ_{ｌｉｍｉｔ}）÷｛（Ｗ_１－Ｗ_２）÷ｔ_α｝となる。

【0046】

図５の例では、第２回目のバケット開動作によってごみ重量Ｗ_３が上限Ｗ_{ｌｉｍｉｔ}以下になった例を示している。

【0047】

第２回目のバケット開動作によってもごみ重量Ｗ_３が上限Ｗ_{ｌｉｍｉｔ}以下にならない場合には、制御部１０は、第３回目のバケット開動作の開時間を、上記と同様に、前回の開時間ｔ_２においてバケット３１から落下したごみの落下重量Ｗ_２－Ｗ_３に基づいて決定する。第４回目以降のバケット開動作の開時間についても同様である。

【0048】

以上に説明した実施形態によれば、ごみ重量が適正重量範囲の上限Ｗ_{ｌｉｍｉｔ}を超過する場合に、バケット３１の開閉動作の開時間をごみ重量と上限Ｗ_{ｌｉｍｉｔ}の差分に応じて決定することで、ごみ重量を適正重量範囲内に調整することが容易となる。

【0049】

具体的には、第１回目のバケット開動作について、開時間ｔ_１を、ごみ重量Ｗ_１と上限Ｗ_{ｌｉｍｉｔ}の差分Ｗ_１－Ｗ_{ｌｉｍｉｔ}が大きくなるに従って長くすることで、ごみ重量を適正重量範囲内に調整することが容易となる。

【0050】

また、第１回目のバケット開動作後のバケット閉動作について、閉時間ｔ_ｃを開時間ｔ_１よりも長くすることで、ごみ重量の計測を安定して行うことが可能となる。すなわち、開時間ｔ_１が長くなるほどバケット３１からごみがこぼれ落ちやすくなり、ごみ重量の計測を安定して行いにくくなるが、上記のように閉時間ｔ_ｃを開時間ｔ_１よりも長くすることで、ごみ重量の計測を安定して行うことが可能となる。

【0051】

また、第２回目のバケット開動作について、開時間ｔ_２を、前回の開時間ｔ_１においてバケット３１から落下したごみの落下重量Ｗ_１－Ｗ_２に基づいて決定することで、ごみ重量を適正重量範囲内に調整することが容易となる。すなわち、ごみの落ち方には、ごみの形状、大きさ、及び比重等によりばらつきがあるが、開時間ｔ_２においてバケット３１から落下するごみの落下重量は、前回の開時間ｔ_１と同様の傾向を示すため、上記のように開時間ｔ_２を決定することで、ごみ重量を適正重量範囲内に調整することが容易となる。

【0052】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が当業者にとって可能であることはもちろんである。

【0053】

上記実施形態では、バケット３１の開閉時間を、バケット３１が現在掴んでいるごみ重量、ごみ重量と適正重量範囲の上限の差分、又は前回の開時間においてバケット３１から落下したごみの落下重量などに基づいて決定したが、これらの他にも、例えばバケット３１の開閉状態、バケット３１の形状・サイズ、過去のごみの落下重量の傾向、掴み位置におけるごみの撹拌度、掴み位置のエリア属性、又は掴み位置におけるごみの傾斜度などに基づいて決定してもよい。

【符号の説明】

【0054】

１ 計測制御ＰＣ（情報処理装置の例）、２ 測域センサ、３ ごみクレーン、３１ バケット、４ 荷重計、５ ＰＬＣ、６ クレーン制御装置、１０ 制御部、１１ 高さ取得部、１２ 重量取得部、１３ 開閉時間演算部、１４ 指令出力部、１００ クレーン制御システム、ＡＰ 受入ピット、ＲＰ 貯留ピット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】