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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5658613
(24)【登録日】2014年12月5日
(45)【発行日】2015年1月28日
(54)【発明の名称】粒状材料の分割式粒度計測方法及びシステム
(51)【国際特許分類】
G01N 15/02 20060101AFI20150108BHJP
【ＦＩ】
G01N15/02 B
【請求項の数】8
【全頁数】23
(21)【出願番号】特願2011-109125(P2011-109125)
(22)【出願日】2011年5月16日
(65)【公開番号】特開2012-242099(P2012-242099A)
(43)【公開日】2012年12月10日
【審査請求日】2013年11月2日
(73)【特許権者】
【識別番号】000001373
【氏名又は名称】鹿島建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110711
【弁理士】
【氏名又は名称】市東 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100078798
【弁理士】
【氏名又は名称】市東 禮次郎
(72)【発明者】
【氏名】川野 健一
(72)【発明者】
【氏名】藤崎 勝利
(72)【発明者】
【氏名】黒沼 出
(72)【発明者】
【氏名】岡本 道孝
(72)【発明者】
【氏名】上本 勝広
【審査官】
▲高▼見 重雄
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１０−２４９５５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−０３６５３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０２−０１６４３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１０−０６６１２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００６−０７８２３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開昭６３−２０８７４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１１−１６３８３６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０１Ｎ １５／００−１５／１４
Ｇ０１Ｎ ３３／２４
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｄｉｒｅｃｔ
Ｔｈｏｍｓｏｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
粒径の異なる粒状材が混在した粒状材料Ｓを複数に分割して各分割粒状材群の撒き出し画像Ｇｊを撮影し、前記画像Ｇｊ毎に各粒状材の輪郭から面積ｅ及び粒径ｄと粒状材全体の投影面積Ｅｊとを検出し、前記画像Ｇｊ毎の各粒状材の粒径ｄから所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）を算出し、前記画像Ｇｊ毎の投影面積Ｅｊで重み付けした所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）の全画像にわたる面積平均値により前記分割前の粒状材料Ｓの所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）を計測してなる粒状材料の分割式粒度計測方法。
【請求項2】
請求項１の計測方法において、前記各分割粒状材群を一定面密度又は一定厚さに撒き出してなる粒状材料の分割式粒度計測方法。
【請求項3】
請求項１又は２の計測方法において、前記粒状材料Ｓ中の最大粒径を測定し、その最大粒径の１〜３倍長さを一辺とする矩形面積で前記各分割粒状材群を撒き出してなる粒状材料の分割式粒度計測方法。
【請求項4】
請求項１から３の何れかの計測方法において、前記粒状材料Ｓから所定限界粒径Ｄ未満の微小粒状材を分離すると共に分離前後の粒状材料Ｓの重量及び含水率を測定し、前記分離後の粒状材料Ｓを複数に分割して各分割粒状材群の撒き出し画像Ｇｊを撮影すると共に前記重量及び含水率の測定値から粒状材料Ｓ中の微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）を演算し、前記画像Ｇｊ毎の投影面積Ｅｊで重み付けした所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）の全画像にわたる面積平均値と微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）とから前記分割前の粒状材料Ｓの所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）を計測してなる粒状材料の分割式粒度計測方法。
【請求項5】
請求項１から４の何れかの計測方法において、前記画像Ｇｊ毎の各粒状材の粒径ｄから、当該画像Ｇｊの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）の算出に代えて、当該画像Ｇｊの粒状材全体の投影面積Ｅｊに対する所定粒径ｄｉ以上の粒状材の面積割合（＝Σｅ／Ｅｊ）を所定粒径ｄｉの粒度インデクスＩｊ（ｄｉ）として算出し、前記粒状材料Ｓの標本Ｔから求めた所定粒径ｄｉの粒度インデクスＩ（ｄｉ）と当該標本Ｔ中の所定粒径ｄｉ以下の粒状材の加積通過率Ｐ（ｄｉ）との関係式に基づき、前記画像Ｇｊ毎の投影面積Ｅｊで重み付けした所定粒径ｄｉの粒度インデクスＩｊ（ｄｉ）の全画像にわたる面積平均値Ｉ（ｄｉ）を前記分割前の粒状材料Ｓの所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）に変換してなる粒状材料の分割式粒度計測方法。
【請求項6】
粒径の異なる粒状材が混在した粒状材料Ｓを複数に分割した各分割粒状材群の撒き出し画像Ｇｊを撮影する撮像装置、前記画像Ｇｊ毎に各粒状材の輪郭から面積ｅ及び粒径ｄと粒状材全体の投影面積Ｅｊとを検出する検出手段、前記画像Ｇｊ毎の各粒状材の粒径ｄから所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）を算出する算出手段、並びに前記画像Ｇｊ毎の投影面積Ｅｊで重み付けした所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）の全画像にわたる面積平均値により前記分割前の粒状材料Ｓの所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）を計測する計測手段を備えてなる粒状材料の分割式粒度計測システム。
【請求項7】
請求項６の計測システムにおいて、前記粒状材料から所定限界粒径Ｄ未満の微小粒状材を分離する分離装置、前記分離前後の粒状材料の重量及び含水率を測定する測定器、並びに前記重量及び含水率の測定値から粒状材料中の微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）を求める演算手段を設け、前記計測手段により、前記画像Ｇｊ毎の投影面積Ｅｊで重み付けした所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）の全画像にわたる面積平均値と微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）とから前記分割前の粒状材料の所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）を計測してなる粒状材料の分割式粒度計測システム。
【請求項8】
請求項６又は７の計測システムにおいて、前記算出手段により、前記画像Ｇｊ毎の加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）の算出に代えて、当該画像Ｇｊ毎の粒状材全体の投影面積Ｅｊに対する所定粒径ｄｉ以上の粒状材の面積割合（＝Σｅ／Ｅｊ）を所定粒径ｄｉの粒度インデクスＩｊ（ｄｉ）として算出し、前記粒状材料の標本Ｔから求めた所定粒径ｄｉの粒度インデクスＩ（ｄｉ）と当該標本Ｔ中の所定粒径ｄｉ以下の粒状材の加積通過率Ｐ（ｄｉ）との関係式を記憶する記憶手段を設け、その関係式に基づき前記計測手段により画像Ｇｊ毎の投影面積Ｅｊで重み付けした所定粒径ｄｉの粒度インデクスＩｊ（ｄｉ）の全画像にわたる面積平均値Ｉ（ｄｉ）を前記分割前の粒状材料Ｓの所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）に変換してなる粒状材料の分割式粒度計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は粒状材料の分割式粒度計測方法及びシステムに関し、とくに粒径の異なる粒状材が混在した粒状材料を複数に分割したうえで分割前の粒度を計測する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
ダム・堤防・路体・路盤・路床・コンクリート・舗装・植栽基盤等の土木構造物を構築する場合に、粒度が調整された骨材や砕石ではなく、現場付近の地山等の採取場で調達された地盤材料、原石を破砕装置等で砕いただけの岩砕材料その他の粒状材料Ｓ（粒径の異なる粒状材が混在した土木材料）を用いる工法を採用する場合がある（例えば非特許文献１のＣＳＧ（Ｃｅｍｅｎｔｅｄ Ｓａｎｄ ａｎｄ Ｇｒａｖｅｌ）工法等）。このような粒状材料Ｓを用いる工法（ＣＳＧ工法等）では、材料合理化の観点から、調達した粒状材料Ｓ（ＣＳＧ材）に水及びセメントを混合してそのまま土木構造物の材料（ＣＳＧ）とすることが多く、構造物の品質（特に強度）を確保するために粒状材料Ｓの粒度が規定範囲内にあるか否かを確認・管理することが必要となる。
【0003】
図１３は、ＣＳＧ工法によって構築する土木構造物の強度管理方法の一例を示す（ひし形理論、非特許文献１参照）。先ず、粒状材料Ｓ（ＣＳＧ材）の粒度について数多くの粒度試験を行い、粒度が最も粗い標本Ｔｒ（大径粒状材の含有率が最も多い標本。以下、最粗粒標本ということがある）と粒度が最も細かい標本Ｔｓ（小径粒状材の含有率が最も多い標本。以下、最細粒標本ということがある）とを選定する。次いで、最粗粒標本Ｔｒ及び最細粒標本Ｔｓの範囲内の粒状材料Ｓを用いたＣＳＧについて単位水量を変えながら強度試験を行い、強度不足となる下限値と施工に不向きな上限値とを検出する。そのうえでＣＳＧの製造時ないし打設時に、ＣＳＧの粒度及び単位水量を、最粗粒標本Ｔｒの粒度−強度曲線（図中の点線）と最細粒標本Ｔｓの粒度−強度曲線（図中の実線）と２本の許容単位水量範囲を示す縦線とで囲まれた「ひし形」（斜線部分）の規定範囲内となるように管理する。図示例のひし形の規定範囲内で最も低い強度はＣＳＧ強度と呼ばれ、このひし形の範囲内にあるＣＳＧを用いることで構造物にＣＳＧ強度以上の強度を確保することができる。
【0004】
一般に粒状材料Ｓの粒度は、混在している各粒状材の粒径ｄを横軸（対数軸）とし、その粒径ｄ以下の粒状材の全体に対する質量百分率Ｐ（ｄ）（粒径ｄの粒状材より小径の粒状材の総質量／粒状材全体の総質量×１００。以下、加積通過率ということがある）を縦軸（線形軸）とした片対数グラフ、すなわち図１２に示すような粒径加積曲線Ｐ（ｄ）によって表される。従って、図１２のように粒状材料Ｓの最粗粒標本Ｔｒの粒径加積曲線Ｐｒ（ｄ）と最細粒標本Ｔｓの粒径加積曲線Ｐｓ（ｄ）とを予め求めておき、継続的に供給される粒状材料Ｓの粒径加積曲線Ｐ（ｄ）が粒径加積曲線Ｐｒ（ｄ）と粒径加積曲線Ｐｓ（ｄ）とで囲まれた範囲（規定範囲）内にあるか否かを確認すれば、図１３のひし形理論に基づく粒度の品質管理が実現できる。
【0005】
しかし、様々な粒径ｄの粒状材が混在している粒状材料Ｓの粒径加積曲線Ｐを作成するためには、例えばダム等の土木工事において１回当たり数百〜数千ｋｇにもなる大量の粒状材料Ｓを何度も篩い分けする作業と、篩い分け毎（篩目のサイズ毎）に通過率（通過質量）を求める作業とが必要であり、しかも現段階ではそれらを全て人力で行う必要があるため、多大な労力と時間を要する問題点がある。ＣＳＧ工法の品質管理では、とくに施工開始当初において使用する粒状材料Ｓの粒度をできるだけ頻繁に（例えば１回／１時間で）確認することが望ましいとされているが（非特許文献１参照）、多大な労力・時間を要する篩い分け作業を繰り返すことは土木工事の進捗上の問題ともなるので、粒状材料Ｓの粒度を簡単に計測できる技術の開発が望まれている。
【0006】
これに対し本発明者らは、コンピュータによる画像解析技術を用いて粒状材料Ｓの粒度を求めるシステムを開発し、特許文献１及び２に開示した。従来から、粒状材料Ｓ中の各粒状材の輪郭をコンピュータの画像解析により特定し、その輪郭から各粒状材の形状をモデル化して粒度分布曲線を作成する方法が知られている（特許文献３及び４参照）。しかし、従来の画像解析方法は粒状材料Ｓのうち輪郭の検出できる範囲の粒状材の粒度分布を求めるのみであり、輪郭の検出されない粒状材の材料全体に対する割合を求めることができない問題点がある。上述したＣＳＧ工法において粒状材料Ｓの粒度を管理するためには、粒状材料Ｓ中の粒径ｄ毎に全体に対する割合として加積通過率Ｐ（ｄ）を求めて粒径加積曲線Ｐ（ｄ）を作成する必要があるが、例えばロックフィルダム等で用いる粒状材料Ｓは最大粒径（１ｍ以上）が最小粒径（０．１ｍｍ以下）の１万倍以上にも達する粒径分布幅の広いものであり、そのような粒径分布幅の非常に広い粒状材料Ｓの粒径加積曲線Ｐ（ｄ）を従来の画像解析方法で作成することは困難であった。
【0007】
図９は、特許文献１の開示する粒状材料Ｓの粒度計測システムの一例を示す。図示例のシステムは、所定の採取場（地山や地層）１又は破砕装置２で採取された粒状材料Ｓの体積Ｖを測定する測定装置９と、体積計測後の粒状材料Ｓを薄く撒き出した画像Ｇ（図１０（Ａ）参照）を撮像する撮像装置５と、粒状材料Ｓの標本Ｔから予め求めた所定粒径Ｄ未満の微小粒状材の粒径加積曲線Ｐ（ｄ≦Ｄ）をその標本Ｔ中の微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）の関数Ｕ、Ｒとして記憶する記憶手段１６付きコンピュータ１０とを有する。またコンピュータ１０には、撮像装置５による粒状材料Ｓの撒き出し画像Ｇから所定粒径Ｄ以上の大径粒状材の輪郭（図１０（Ｂ）及び（Ｃ）参照）を検出する画像解析手段３１と、その輪郭の検出値から大径粒状材の各々の体積ｖを算出して粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧Ｄ）を作成する作成手段３７と、大径粒状材の体積ｖの合計Σｖと粒状材料Ｓの全体積Ｖの測定値とから粒状材料Ｓ中の微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）（＝Ｖ−Σｖ）を算出し且つそ加積通過率Ｐ（Ｄ）から関数Ｕ、Ｒにより微小粒状材の粒径加積曲線Ｐ（ｄ≦Ｄ）を推定する推定手段３８と、作成手段３７で作成した粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧Ｄ）と推定手段３８で推定した粒径加積曲線Ｐ（ｄ≦Ｄ）とを合成する合成手段３９（図１１参照）を設けている。
【0008】
図９の粒度計測システムによれば、画像解析によって輪郭が検出できる大径粒状材の粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧Ｄ）から輪郭が検出できない微小粒状材の粒径加積曲線Ｐ（ｄ≦Ｄ）を推定し、両者を合成して図１１のように粒状材料Ｓの粒径加積曲線Ｐ（ｄ）とすることにより、上述したように粒径分布幅の非常に広い粒状材料Ｓの粒径加積曲線Ｐ（ｄ）を画像解析によって迅速・簡単に作成することができる。そして、粒径加積曲線Ｐ（ｄ）を迅速に作成できることから、例えばＣＳＧ工法において粒状材料Ｓの粒度管理の頻度を大幅に増やし、ＣＳＧ工法により構築される土木構造物の品質管理の精度向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開２００９−０３６５３３号公報
【特許文献2】特開２０１０−２４９５５３号公報
【特許文献3】特開２００３−０１０７２６号公報
【特許文献4】特開２００６−０７８２３４号公報
【非特許文献】
【0010】
【非特許文献1】台形ＣＳＧダム施工・品質管理技術資料作成検討会編集「台形ＣＳＧダム施工・品質管理技術資料」財団法人ダム技術センター、平成１９年９月発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかし図９の粒度計測システムは、微小粒状材を含む粒径分布幅の広い粒状材料Ｓの粒径加積曲線Ｐ（ｄ）を画像解析処理により迅速・簡単に作成することができ、従来の篩い分け方法に比して粒径加積曲線Ｐ（ｄ）の作成に要する労力・時間を大幅に削減できるものの、上述したＣＳＧ工法等の土木工事では数百〜数千ｋｇにも及ぶ大量の粒状材料Ｓの粒度を計測する必要があるので、その撒き出し画像Ｇ（図１０（Ａ）参照）を撮影するための準備作業（撒き出し作業又は片付け作業）に依然として甚大な労力・時間を要する問題点がある。すなわち、図９において粒状材料Ｓの撒き出し画像Ｇを撮影するためには、所定粒径Ｄ以上の大径粒状材の輪郭が検出できるような所定厚さ（例えば、所定粒径Ｄ以下の厚さ）に粒状材料Ｓを撒き出す必要があるが（図５（Ａ）参照）、粒状材料Ｓの量が多くなると撒き出し面積（Ａ×Ｂ）も大きくなるのでその撒き出し作業に労力・時間がかかると共に、撒き出し面積の全体が写り込むように撮像装置５の設置高さｈ（粒状材料Ｓの撒き出し面から撮像装置５までの距離ｈ≒（Ａ／２）／ｔａｎ（θ／２）、ただしＡ≒Ｂ、θは撮像装置の画角）も大きくする必要があるので撮影装置５の支持枠等も大型化・大規模化する必要が生じる。
【0012】
本発明者の実験によれば、例えば１ｍ以上の大粒径の粒状材を含む数百〜数千ｋｇの粒状材料Ｓを対象として図５（Ａ）のような撒き出し画像Ｇを撮影する場合は、５ｍ×５ｍ以上の撒き出し面積が必要であり、撮像装置５の設置高さｈも７ｍ以上とする必要がある。このように撒き出し面積が大きくなると、単に撒き出し・敷き均し作業の負担が大きくなるだけでなく、撮像装置５の高さｈの増大に伴って撒き出し画像Ｇから輪郭を検出できる粒状材の粒径にも限界が生じるので、画像Ｇからの粒状材の輪郭検出精度が低下し、ひいては粒状材料Ｓの粒度管理の精度低下を招くおそれもある。このため、大粒径の粒状材を含む大量の粒状材料Ｓの粒度を短時間で精度よく計測できる技術の開発が望まれている。
【0013】
そこで本発明の目的は、大粒径の粒状材を含む粒状材料の分割式粒度を短時間で精度よく計測する方法及びシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
図１のブロック図及び図２の流れ図を参照するに、本発明による粒状材料の分割式粒度計測方法は、粒径ｄの異なる粒状材ｓが混在した粒状材料Ｓを複数に分割して各分割粒状材群Ｓｊの撒き出し画像Ｇｊ（図１０（Ａ）参照）を撮影し、その撒き出し画像Ｇｊ毎に各粒状材ｓの輪郭から面積ｅ及び粒径ｄと粒状材全体の投影面積Ｅｊとを検出し、前記画像Ｇｊ毎の各粒状材ｓの粒径ｄから所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）を算出し、撒き出し画像Ｇｊ毎の投影面積Ｅｊで重み付けした所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）の全画像にわたる面積平均値（＝（ΣＰｊ（ｄｉ）・Ｅｊ）／ΣＥｊ）により分割前の粒状材料Ｓの所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）を計測してなるものである。
【0015】
また、図１のブロック図を参照するに、本発明による粒状材料の分割式粒度計測システムは、粒径ｄの異なる粒状材ｓが混在した粒状材料Ｓを複数に分割した各分割粒状材群Ｓｊの撒き出し画像Ｇｊ（図１０（Ａ）参照）を撮影する撮像装置５、その撒き出し画像Ｇｊ毎に各粒状材ｓの輪郭から面積ｅ及び粒径ｄと粒状材全体の投影面積Ｅｊとを検出する検出手段１７、撒き出し画像Ｇｊ毎の各粒状材ｓの粒径ｄから所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）を算出する算出手段１８、並びに撒き出し画像Ｇｊ毎の投影面積Ｅｊで重み付けした所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）の全画像にわたる面積平均値（＝（ΣＰｊ（ｄｉ）・Ｅｊ）／ΣＥｊ）により分割前の粒状材料Ｓの所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）を計測する計測手段１９を備えてなるものである。
【0016】
好ましくは、図１に示すように、各分割粒状材群Ｓｊを一定面密度又は一定厚さに撒き出す撒き出し装置４を設ける。撒き出し装置４を設ければ、撒き出し条件の一定化によって撮影条件も一定化することができ、撒き出し条件の変動に起因する計測値の変動要因を除去することができる。また、予め粒状材料Ｓ中の最大粒径を測定しておき、その最大粒径の１〜３倍長さを一辺とする矩形面積で各分割粒状材群Ｓｊを撒き出すことが望ましい。
【0017】
望ましくは、図１に示すように、粒状材料Ｓから所定限界粒径Ｄ未満の微小粒状材を分離する分離装置６、分離前後の粒状材料Ｓの重量Ｍ及び含水率Ｚを測定する測定器７、８、並びに重量Ｍ及び含水率Ｚの測定値から粒状材料Ｓ中の微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）を求める演算手段２２を設け、計測手段１９において、撒き出し画像Ｇｊ毎の投影面積Ｅｊで重み付けした所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）の全画像にわたる面積平均値（＝（ΣＰｊ（ｄｉ）・Ｅｊ）／ΣＥｊ）と微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）とから分割前の粒状材料Ｓの所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）を計測する。
【0018】
更に好ましくは、算出手段１８により、撒き出し画像Ｇｊ毎の加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）の算出に代えて、撒き出し画像Ｇｊ毎の粒状材全体の投影面積Ｅｊに対する所定粒径ｄｉ以上の粒状材の面積割合（＝Σｅ／Ｅｊ）を所定粒径ｄｉの粒度インデクスＩｊ（ｄｉ）として算出し、粒状材料Ｓの標本Ｔから求めた所定粒径ｄｉの粒度インデクスＩ（ｄｉ）とその標本Ｔ中の所定粒径ｄｉ以下の粒状材の加積通過率Ｐ（ｄｉ）との関係式Ｋ（図６参照）を記憶する記憶手段１６を設け、その関係式Ｋに基づき、計測手段１９により画像Ｇｊ毎の投影面積Ｅｊで重み付けした所定粒径ｄｉの粒度インデクスＩｊ（ｄｉ）の全画像にわたる面積平均値Ｉ（ｄｉ）（＝（ΣＩｊ（ｄｉ）・Ｅｊ）／ΣＥｊ）を分割前の粒状材料Ｓの所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）に変換する。
【発明の効果】
【0019】
本発明による粒状材料の分割式粒度計測方法及びシステムは、粒状材料Ｓを複数に分割したうえで各分割粒状材群Ｓｊの撒き出し画像Ｇｊを撮影し、その撒き出し画像Ｇｊ毎に各粒状材ｓの輪郭から面積ｅ及び粒径ｄと粒状材全体の投影面積Ｅｊとを検出して所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）を算出し、撒き出し画像Ｇｊ毎の投影面積Ｅｊで重み付けした所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）の全画像にわたる面積平均値により分割前の粒状材料Ｓの所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）を計測するので、次の有利な効果を奏する。
【0020】
（イ）粒状材料Ｓを複数に分割したうえで撒き出し画像Ｇｊを撮影するので、撒き出し面積を比較的小さく抑え、粒状材料Ｓの撒き出し・敷き均し作業の短時間化、簡単化を図ることができる。（ロ）また、撒き出し面積を小さく抑えることにより、その面積全体が写り込む撮像装置５の高さｈの比較的低く抑え、撮像装置５の小型化が図れると共に、撮像装置５の高さの増大（撒き出し面からの離隔）に伴う画像Ｇｊ中の粒状材の輪郭検出精度の低下、ひいては粒状材料Ｓの粒度計測精度の低下を抑えることができる。
（ハ）更に、粒状材料Ｓを分割したうえで撒き出し画像Ｇｊを撮影するので、各分割粒状材群Ｓｊについて撒き出し画像Ｇｊの撮影を同時並行に進めることにより、粒状材料Ｓの粒度計測に要する時間を大幅に削減することも可能となる。
（ニ）撒き出し画像Ｇｊ毎に所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）の算出に代えて粒度インデクスＩｊ（ｄｉ）を算出し、画像Ｇｊ毎の粒度インデクスＩｊ（ｄｉ）から分割前の粒状材料Ｓの所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）に変換することにより、画像Ｇｊ毎に加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）を算出する手間を省き、粒状材料Ｓの粒度計測の更なる迅速化、簡単化を図ることができる。
（ヘ）とくに１ｍ以上の大粒径の粒状材を含む大量の粒状材料Ｓの粒度を短時間で計測することが可能となり、例えばロックフィルダム建設工事等の粒状材料Ｓを用いた建設工事に適用した場合に、粒状材料Ｓの品質管理の容易化を図ると共に粒度管理の頻繁を増やすことで品質管理の高精度化を図ることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態及び実施例を説明する。【図1】本発明による粒状材料の粒度計測システムの一実施例のブロック図である。
【図2】本発明による粒状材料の粒度計測方法の流れ図の一例である。
【図4】粒度インデクスを用いた本発明による粒度計測方法の流れ図の一例である。
【図5】粒状材料の撒き出し画像の撮影方法およびその画像の各粒状材の輪郭から面積を算出する方法の一例の説明図である。
【図6】粒状材料の各粒径ｄｉの粒度インデクスＩ（ｄｉ）とその粒状材料中の粒径ｄｉ以下の粒状材の加積通過率Ｐ（ｄｉ）との関係式Ｋを示すグラフの一例である。
【図7】本発明のシステムで作成した粒状材料の粒径加積曲線を示すグラフの一例である。
【図8】本発明のシステムで作成した粒状材料の粒径加積曲線を示すグラフの他の一例である。
【図9】従来の画像解析処理を用いた粒状材料の粒度計測方法の一例の説明図である。
【図10】粒状材料の撒き出し画像から各粒状材の輪郭を検出する方法の一例の説明図である。
【図12】粒状材料の最粗粒標本Ｔｒ及び最細粒標本Ｔｓの粒径加積曲線Ｐｒ、Ｐｓを示すグラフの一例である。
【図13】従来のＣＳＧ工法における粒度管理方法の一例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
図１は、本発明の分割式粒度計測システムのブロック図を示す。図示例のシステムは、粒状材料Ｓを複数の分割粒状材群Ｓｊに小分けして撒き出す撒き出し装置４と、各分割粒状材群Ｓｊの撒き出し画像Ｇｊ（図１０（Ａ）参照）を撮影する撮像装置５と、各分割粒状材群Ｓｊの撒き出し画像Ｇｊを入力して分割前の粒状材料Ｓの粒度を計測するコンピュータ１０とを有する。例えばＣＳＧ工法で土木構造物を構築する場合に、構築現場付近の採取場（地山や地層）１で調達してダンプトラック等の運搬機械３で工事現場へ継続的に供給される地盤材料等の全体又は一部を品質管理用の粒状材料Ｓとし、その運搬単位毎に粒状材料Ｓの粒度を計測して品質を管理する。運搬機械３で搬送する材料が均質とみなせる場合は、運搬機械３上の一部を管理対象の粒状材料Ｓとすれば足りる。なお、本発明の適用対象は地山等から調達される地盤材料等に限らず、例えば原石を所定破砕装置２で破砕して継続的に供給される岩砕材料等の粒状材料Ｓにも広く適用可能である。
【0023】
図示例の撒き出し装置４は、粒状材料Ｓを複数の分割粒状材群Ｓｊに分割してそれぞれ所定面積に一定面密度となるように撒き出すものである。例えば最大粒径Ｄｍａｘが１ｍ以上の大粒径の粒状材ｓを含む数百〜数千ｋｇの粒状材料Ｓの全体を図５（Ａ）のように撒き出し面積（Ａ×Ｂ）で撒き出す場合、本発明者の実験によれば、撒き出し面積の一辺Ａ（及びＢ）を最大粒径Ｄｍａｘの４〜１０倍程度に設定する必要があり、その撒き出し作業の労力・時間が大きくなると共に、その全体が写り込む撮像装置５の高さｈも大きくする必要が生じる。これに対し、例えば図５（Ｂ）のように粒状材料Ｓを分割して撒き出し面積の一辺ａｊ（及びｂｊ）を最大粒径Ｄｍａｘの１〜３倍程度に設定すれば、短時間での撒き出し作業が可能になると共に、撮像装置５の高さの増大（撒き出し面からの離隔）を防ぐことができる。
【0024】
例えば、分割前の粒状材料Ｓ中の最大粒径Ｄｍａｘを予め測定しておき、各分割粒状材群Ｓｊをその最大粒径Ｄｍａｘの１〜３倍の一辺長さの矩形面積に順次撒き出して画像Ｇｊを撮影する。こうすれば、粒状材料Ｓの全体を撮影する場合に比して画像枚数は増えるが、各画像の撮影準備作業（撒き出し作業及び片付け作業）の短時間化・簡単化を図ると共に、画像からの粒状材輪郭の検出精度ひいては粒状材料Ｓの粒度計測精度を高めることができる。最大粒径Ｄｍａｘは一般に粒状材料Ｓ中の全ての粒状材ｓが通過する篩の最小呼び寸法として定義されるが、例えば同じ採取場で採取された粒状材料Ｓからそのような最大粒径Ｄｍａｘを予め求め、本発明における各分割粒状材群Ｓｊの撒き出しに利用することができる。
【0025】
望ましくは、分割前の粒状材料Ｓの全重量を測定し、その重量を均等分することで分割後の各分割粒状材群Ｓｊの重量を揃えたうえで、それぞれ一定面積に撒き出す。各分割粒状材群Ｓｊの重量及び撒き出し面積を揃えることで、一定面密度の撒き出し作業の効率化を図ることができる。なお、各分割粒状材群Ｓｊの撒き出し面の形状および各辺の大きさは図示例に限定されず、例えば各辺の長さの比（ａｊ／ｂｊ）を０．５〜１．５の範囲内で選択することができ、矩形面に代えて円形面状に撒き出すことも可能である。
【0026】
或いは、各分割粒状材群Ｓｊの重量を測定し、その測定重量に応じて一定面密度（例えば１０〜４００ｋｇ／ｍ２程度）となるように各粒状材群Ｓｊの撒き出し面積（ａｊ×ｂｊ）を設定する。各粒状材群Ｓｊが１ｍ以上の大粒径粒状材を含有しており重量を直接測定することが難しい場合は、粒状材料Ｓの比重に応じて所定撒き出し面積（ａｊ×ｂｊ）における各粒状材群Ｓｊの撒き出し厚さを一定とすることで、面密度を一定にすることも可能である。その撒き出し厚さより大きな粒径の粒状材ｓはそのまま撒き出さざるを得ないが、その撒き出し厚さより小粒の粒状材ｓを一定厚さで撒き出すことで、各分割粒状材群Ｓｊの撒き出し面密度の均一化を図ることができる。好ましくは、後述するように撒き出し画像Ｇｊから所定限界粒径Ｄ（例えば５〜１０ｍｍ）以上の粒状材の輪郭を全て検出可能とするため、所定限界粒径Ｄ以上の粒状材が埋もれない厚さに各分割粒状材群Ｓｊを撒き出す。
【0027】
図示例の撮像装置５は、図５（Ａ）に示すように、撒き出し装置４で撒き出された分割粒状材群Ｓｊの全体が写り込む高さｈに下向きに設置されており、各分割粒状材群Ｓｊの全体が写り込む撒き出し画像Ｇｊを撮像する。上述したように本発明では、粒状材料Ｓを複数に分割して撒き出し面積を小さく抑えることで撮像装置５の大型化（撒き出し面からの離隔）を防ぐことができるので、例えば小型デジタルカメラ等の撮像装置５を用いて比較的高精細な撒き出し画像Ｇｊを撮影することができる。
【0028】
図示例のコンピュータ１０は、キーボード等の入力装置１１と、ディスプレイ等の出力装置１２と、一次又は二次記憶装置等の記憶手段１６とを有する。またコンピュータ１０は内蔵プログラムとして、撮像装置５から各分割粒状材群Ｓｊの撒き出し画像Ｇｊを入力する入力手段１４と、その撒き出し画像Ｇｊ毎に分割粒状材群Ｓｊ中の各粒状材ｓの輪郭から面積ｅ及び粒径ｄと粒状材全体の投影面積Ｅｊとを検出する検出手段１７と、その各粒状材ｓの粒径ｄから画像Ｇｊ毎に所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）を算出する算出手段１８と、その画像Ｇｊ毎の所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）から分割前の粒状材料Ｓの所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）を計測する計測手段１９と、計測した加積通過率Ｐ（ｄｉ）等を出力装置１２に出力する出力手段１５とを有する。図示例のコンピュータ１０の内蔵プログラムには、分割前の粒状材料Ｓの所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）から粒径加積曲線Ｐ（ｄ）を作成する作成手段２０、及びその粒状材料Ｓの粒径加積曲線Ｐ（ｄ）と最粗粒標本Ｔｒ及び最細粒標本Ｔｓの粒径加積曲線Ｐｒ（ｄ）、Ｐｓ（ｄ）とを比較して粒度品質を判定する判定手段２１も含まれる。
【0029】
好ましくは、図示例のように、分割前の粒状材料Ｓから所定限界粒径Ｄ（例えば５〜１０ｍｍ）未満の微小粒状材（シルト・粘土等）を分離する分離装置６を設け、分離装置６により粒状材料Ｓから微小粒状材を分離したうえで撒き出し装置４により複数に分割し、微小粒状材を分離した各分割粒状材群Ｓｊの撒き出し画像Ｇｊをコンピュータ１０に入力する。例えば、画像Ｇｊから輪郭を検出することが困難な限界粒径Ｄ未満の微小粒状材が分割粒状材群Ｓｊ中に多量に含まれていると、限界粒径Ｄ以上の粒状材が微小粒状材に埋もれてしまい、検出手段１７において画像Ｇｊから必要な粒状材の輪郭を検出することが難しくなる。また、微小粒状材が団子状に固まり又は大径の粒子にこびり付くことによって、検出手段１７が各粒状材の粒径を誤認識し、検出した面積ｅ及び粒径ｄに誤差を生じるおそれがある。予め分離装置６によって粒状材料Ｓから微小粒状材を分離しておくことにより、検出手段１７における各粒状材の輪郭検出精度を高めることができる。使用する分離装置６は粒状材料Ｓ中の微小粒状材の状態に応じて異なりうるが、例えば微小粒状材が乾燥している場合は篩い分け装置とし、微小粒状材が湿潤して他の粒状材にこびり付いている場合は水洗い装置等とすることができる。ただし、分離装置６は本発明のシステムに必須のものではなく、例えば粒状材料Ｓ中に含まれる微小粒状材が少なく、検出手段１７において粒状材の粒径を誤認識するおそれが小さいときは、分離装置６は省略可能である。
【0030】
図２は、図１のシステムを用いた本発明による粒状材料Ｓの分割式粒度計測方法の流れ図を示す。以下、図２の流れ図を参照して図１のシステムを説明する。先ず図２のステップＳ１０１は、上述した撒き出し装置４により粒状材料Ｓを複数に分割して撒き出し、撮像装置５により各分割粒状材群Ｓｊの撒き出し画像Ｇｊ（図１０（Ａ）参照）を撮像してコンピュータ１０に入力する処理を示す。次いでステップＳ１０２〜Ｓ１０４において、入力した撒き出し画像Ｇｊ毎に、そこに写り込んだ分割粒状材群Ｓｊについて所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）を算出する。
【0031】
ステップＳ１０２では、入力した撒き出し画像Ｇｊをコンピュータ１０の検出手段１７に入力し、先ず図１０（Ｃ）に示すように画像Ｇ中の個々の粒状材の輪郭を検出する。例えば画像Ｇを画素の明暗に基づいて二値化処理し、その二値化画像からラベリングやパターンマッチング等の手法を用いて各粒子の輪郭を抽出する（図１０（Ｂ）参照）。望ましくは、上述したように画像Ｇｊから所定限界粒径Ｄ（例えば５〜１０ｍｍ）以上の粒状材の輪郭を全て検出する。
【0032】
またステップＳ１０２において、検出した各粒状材の輪郭から各粒状材の面積ｅ及び粒径ｄを求め、面積情報（二次元情報）を体積情報（三次元情報）へ変換すると共に、粒状材全体の投影面積Ｅｊ（＝Σｅ）を求める。例えば図５（Ｃ）のように粒状材が球体とみなせる場合は、その粒状材の面積等価径を粒径ｄとし、その球体の断面積を面積ｅとする。或いは図５（Ｄ）に示すように、各粒状材の輪郭に楕円形を（例えば最小二乗近似により）フィッティングさせて長径ｂ・短径ａを求め、その短径ａを粒状材の粒径ｄ（篩い径）とし、近似した楕円形の面積を粒状材の面積ｅとする。楕円近似に代えて各粒状材の輪郭に外接する最小矩形を求め、その最小矩形の短径ａを粒径ｄとし、その最小矩形の面積を粒状材の面積ｅとしてもよい。或いは各粒状材の輪郭内部の画素数を面積に換算して各粒状材の面積ｅを算出することも可能である。
【0033】
次いでステップＳ１０３において、検出手段１７で検出された各粒状材ｓの粒径ｄをコンピュータ１０の算出手段１８に入力し、撒き出し画像Ｇｊ毎の所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）を算出する。例えば、算出手段１８により各粒状材ｓの粒径ｄから各粒状材を等価径の単純立体（球又は立方体）にモデル化して体積ｖを算出し、各粒状材の体積ｖを粒径ｄの降順に並べると共に全体積Ｖｊ（＝Σｖ）を算出し、その全体積Ｖｊに対する所定粒径ｄｉより小径の粒状材の割合として所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）を算出する。各粒状材ｓの体積ｖから加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）を算出する方法に代えて、粒状材料Ｓの各粒状材ｓの土粒子密度又は単位体積重量を予め求めておき、それらを用いて所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）を算出することも可能である。好ましくは、複数の所定粒径ｄｉ（例えば１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ等）について、それぞれ全体積Ｖｊに対する所定粒径ｄｉより小径の粒状材の割合ｐを求めることにより、撒き出し画像Ｇ毎に複数の所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）を算出する。ステップＳ１０４は、全ての撒き出し画像ＧｊについてステップＳ１０２〜Ｓ１０３を繰り返すことを示す。
【0034】
ステップＳ１０２〜Ｓ１０４において全ての撒き出し画像Ｇｊについて所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）を算出したのち、その算出結果をステップＳ１０７においてコンピュータ１０の計測手段１９に入力し、分割前の粒状材料Ｓの所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）を計測する。図５（Ｂ）に示すように、粒状材料Ｓを分割した各分割粒状材群Ｓｊの所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）を、各分割粒状材群Ｓｊの撒き出し面積（ａｊ×ｂｊ）で重み付けしたうえで総計し、その総計を撒き出し面積の総計（＝Σａｊ×Σｂｊ＝Ａ×Ｂ）で除して平均値を求めることにより、分割前の粒状材料Ｓの所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）が得られる。具体的には、各画像Ｇｊの投影面積Ｅｊで重み付けされた所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）の総計（＝（ΣＰｊ（ｄｉ）・Ｅｊ）を求め、その加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）の総計を全画像Ｇｊの投影面積Ｅｊの総計（＝ΣＥｊ）によって除して面積平均値（＝（ΣＰｊ（ｄｉ）・Ｅｊ）／ΣＥｊ）を算出することにより分割前の粒状材料Ｓの所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）を求める。或いは、各画像Ｇｊの投影面積Ｅｊで重み付けするのではなく、上述した各画像Ｇｊに写り込んだ粒状材の全体積Ｖｊ（＝Σｖ）で所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）を重み付けし、それを全画面Ｇｊの総計全体積Ｖ（＝ΣＶｊ）により除して体積平均値を算出することにより、分割前の粒状材料Ｓの所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）を求めることも可能である。
【0035】
図２のステップＳ１０８は、分割前の粒状材料Ｓについて算出した所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）をコンピュータ１０の作成手段２０に入力し、粒状材料Ｓの粒径加積曲線Ｐ（ｄ）を作成する処理を示す。図７は、上述した分離装置６により所定限界粒径Ｄ未満の微小粒状材を分離した後の粒状材料Ｓについて、作成手段２０で作成した所定限界粒径Ｄ以上の粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧Ｄ）の一例を示す。図示例の粒径加積曲線Ｐは、算出手段１８において各撒き出し画像Ｇｊの複数の所定粒径ｄｉ（図示例では１０ｍｍ、２０ｍｍ、４０ｍｍ）についてそれぞれ加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）を算出し、計測手段１９において分割前の粒状材料Ｓの複数の所定粒径ｄｉにおける各加積通過率Ｐ（ｄｉ）に変換したものである。
【0036】
ステップＳ１０９〜Ｓ１１０は、ステップＳ１０８で作成した粒状材料Ｓの粒径加積曲線Ｐ（ｄ）をコンピュータ１０の判定手段２１に入力し、判定手段２１において、粒状材料Ｓの粒径加積曲線Ｐ（ｄ）を最粗粒標本Ｔｒ及び最細粒標本Ｔｓの粒径加積曲線Ｐｒ（ｄ）、Ｐｓ（ｄ）と比較して粒度品質を判定する処理を示す。このような最粗粒標本Ｔｒ及び最細粒標本Ｔｓは、上述したように粒状材料Ｓの数多くの粒度試験によって予め選定し、その粒度試験で求めた粒径加積曲線Ｐｒ（ｄ）、Ｐｓ（ｄ）を例えばステップＳ１０１において記憶手段１６に登録しておくことができる。或いは、図７に示すように所定限界粒径Ｄ未満の微小粒状材を分離した粒状材料Ｓの粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧Ｄ）と対比する場合は、最粗粒標本Ｔｒ及び最細粒標本Ｔｓから微小粒状材を分離した所定限界粒径Ｄ以上の粒径加積曲線Ｐｒ（ｄ≧Ｄ）、Ｐｓ（ｄ≧Ｄ）を作成して記憶手段１６に登録しておくことができる（図１２も参照）。例えば、判定手段２１により粒状材料の粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧Ｄ）が粒径加積曲線Ｐｒ（ｄ≧Ｄ）、Ｐｓ（ｄ≧Ｄ）の間の規定範囲内にあるか否か（正常か否か）、何れの粒径加積曲線Ｐｒ、Ｐｓの側に変動しているか（変動の傾向）等を確認することにより、粒状材料Ｓの粒度品質を判定する。
【0037】
図２のステップＳ１１１は、ステップＳ１０９〜Ｓ１１０において粒状材料Ｓの粒度品質が規定範囲外であると判定された場合に、必要に応じて粒状材料Ｓの粒度を調整する処理を示す。粒度の調整方法は、例えば図７において粒状材料Ｓの粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧Ｄ）が最粗粒標本Ｔｒ及び最細粒標本Ｔｓの何れの側に外れているかによって相違するが、粒径加積曲線Ｐの判定結果を総合的に考慮して粒状材料Ｓの粒度を調整することができる。粒度調整後にステップＳ１０１へ戻り、上述したステップＳ１０１〜Ｓ１１０の処理をやり直す。ただし、ステップＳ１１１の粒度調整は本発明に必須の処理ではなく、ステップＳ１１１において図１３のひし形の規定範囲内となるように粒状材料Ｓに混合する単位水量を調整することも可能であり、規定範囲外であると判定された粒状材料Ｓを土木工事に使用しない場合はステップＳ１１１を省略できる。
【0038】
ステップＳ１０９〜Ｓ１１０で粒状材料Ｓの粒度品質が規定範囲内であると判定された場合はステップＳ１１２へ進み、例えば図７の今回供給された粒状材料Ｓｔの所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｔ（ｄｉ）及び粒径加積曲線Ｐｔ（ｄ≧Ｄ）を記憶手段１６に累積記憶したのち、ステップＳ１１３において粒状材料Ｓの粒度計測を継続するか否かを判断する。継続する場合はステップＳ１０１へ戻り、次回供給される粒状材料Ｓｔ＋１について上述したステップＳ１０１〜Ｓ１１８を繰り返し、所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｔ＋１（ｄｉ）を計測して粒径加積曲線Ｐｔ＋１を作成する。ステップＳ１１２において粒状材料Ｓの加積通過率Ｐ（ｄｉ）及び粒径加積曲線Ｐを記憶手段１６に累積記憶しておくことにより、次回以降のステップＳ１０９〜Ｓ１１０の判定処理において、判定手段２１により今回供給材料Ｓｔの加積通過率Ｐｔ（ｄｉ）又は粒径加積曲線Ｐｔ（ｄ）と前回供給材料Ｓｔ−１の加積通過率Ｐｔ−１（ｄｉ）又は粒径加積曲線Ｐ（ｄ）ｔ−１とを比較して粒状材料Ｓの粒度の経時的変化（粒度変動）を判定し、粒状材料Ｓの粒度品質の変化を迅速に把握することが可能となる。
【0039】
本発明は、粒状材料Ｓを複数に分割したうえで撒き出し画像Ｇｊを撮影し、複数の撒き出し画像Ｇｊから分割前の加積通過率Ｐ（ｄｉ）を計測し、さらに粒径加積曲線Ｐ（ｄ）を作成するので、撒き出し面積を比較的小さく抑え、粒状材料Ｓの撒き出し・敷き均し作業の短時間化、簡単化を図ることができる。また、撒き出し面積全体が写り込む撮像装置５の高さｈの比較的低く抑え、撮像装置５の高さの増大に伴う計測精度の低下、ひいては粒状材料Ｓの粒度計測精度の低下を抑えることができる。更に、各分割粒状材群Ｓｊの撒き出し画像Ｇｊの撮影を同時並行に進めることにより、粒状材料Ｓの粒度計測に要する時間を大幅に削減することも期待できる。
【0040】
こうして本発明の目的である「大粒径の粒状材を含む粒状材料の分割式粒度を短時間で精度よく計測する方法及びシステム」の提供を達成できる。
【実施例1】
【0041】
図４は、本発明による粒状材料Ｓの分割式粒度計測方法の他の流れ図を示す。上述した図２の流れ図のステップＳ１０２〜１０３では、撒き出し画像Ｇｊ毎に各粒状材ｓの輪郭及び粒径ｄから体積ｖを算出すると共に全粒状材ｓの体積Ｖｊ（＝Σｖ）を算出し、その全体積Ｖｊに対する所定粒径ｄｉより小径の粒状材の割合として所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）を算出している。ただし、例えば図１０（Ａ）に示すような撒き出し画像Ｇから所定粒径ｄｉ（例えば１０ｍｍ）以下の全ての粒状材ｓの輪郭及び粒径ｄを検出することが画像解析上困難であることも多い。このような所定粒径ｄｉ以下の粒状材ｓの検出に比して、その所定粒径ｄｉ（例えば１０ｍｍ）以上の粒状材の検出は画像解析上比較的容易であり、例えば撒き出し画像Ｇ中の粒状材全体の投影面積Ｅｊに対する所定粒径ｄｉ以上の粒状材ｓの面積ｅの総和（Σｅ）の面積割合Σｅ／Ｅ（以下、所定粒径ｄｉの粒度インデクスＩ（ｄｉ）という）は比較的容易に精度よく求めることができる。
【0042】
図６は、同じ地山から採取された複数の粒状材料Ｓについて、それぞれ篩分け作業等の従来方法により粒径ｄｉ＝１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ以下の粒状材の加積通過率Ｐ（ｄｉ）を求めると共に、その撒き出し画像Ｇから各粒径ｄｉ＝１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ以上の粒状材の粒度インデクスＩ（ｄｉ）を算出し、それらの結果を二次平面（加積通過率Ｐ（ｄ）を縦軸とし面積割合（Σｅ／Ｅ）を横軸とした平面）上にプロットしたものである。図６のグラフは、粒状材料Ｓの異なる粒径ｄｉにおける加積通過率Ｐ（ｄｉ）がそれぞれ、粒度インデクスＩ（ｄｉ）の多次元回帰モデル（ｙ＝Σａｎ・ｘｎ）で表わせることを示している。図６のような関係式（例えば多次元回帰モデル）を利用すれば、撒き出し画像Ｇから検出した所定粒径ｄｉの粒度インデクスＩ（ｄｉ）に基づき、その所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄ）を推定することができる。図４の流れ図は、図２（ステップＳ１０３）のように撒き出し画像Ｇｊ毎に加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）を算出することに代えて、撒き出し画像Ｇｊ毎の粒度インデクスＩ（ｄｉ）を用いて粒状材料Ｓの粒度を計測する方法である。
【0043】
図４のステップＳ３０１〜Ｓ３０３は、コンピュータ１０の関係式設定手段２３（図１参照）により、粒状材料Ｓの所定粒径ｄｉの粒度インデクスＩ（ｄｉ）とその粒径ｄｉ以下の粒状材の加積通過率Ｐ（ｄｉ）との関係式Ｋを設定する初期処理を示す。先ずステップＳ３０１において、粒状材料Ｓの標本Ｔを用い、例えば図１の分離装置６によって標本Ｔから所定限界粒径Ｄ（例えば５〜１０ｍｍ）未満の微小粒状材を分離したうえで、撮像装置５により標本Ｔの撒き出し画像Ｇを撮像してコンピュータ１０に入力する。また、その微小粒状材分離後の標本Ｔについて、標本Ｔ中の所定粒径ｄｉ（例えば図６に示す１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ等）以下の粒状材の加積通過率Ｐ（ｄｉ）を篩い分けその他の従来方法により求め、求めた各粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）を入力装置１１からコンピュータ１０に入力する。
【0044】
ステップＳ３０２において、撒き出し画像Ｇをコンピュータ１０の検出手段１７に入力し、図１０（Ｃ）に示すように画像Ｇ中の各粒状材の輪郭を検出し、更にその輪郭から各粒状材の面積ｅ及び粒径ｄを求めると共に、粒状材全体の投影面積Ｅ（＝Σｅ）を求める。画像Ｇ中の全ての粒状材の輪郭及び粒径ｄを検出することが難しい場合でも、輪郭が検出できる限界粒径Ｄ（例えば５〜１０ｍｍ）以上の粒状材の輪郭を全て検出することが望ましく、少なくともステップＳ３０１において加積通過率Ｐ（ｄｉ）を求めた最小の粒径ｄｉ（例えば１０ｍｍ）以上の粒状材の輪郭及び粒径ｄを全て検出する。
【0045】
またステップＳ３０２において、検出手段１７で検出した撒き出し画像Ｇ中の各粒状材の粒径ｄをコンピュータ１０の粒度インデクス算出手段１８ａに入力し、例えば撒き出し画像Ｇ中の複数の所定粒径ｄｉ（例えば１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ等）について、それぞれ各粒径ｄｉ以上の粒状材の面積の総和Σｅを求め、撒き出し画像Ｇ中の粒状材全体の投影面積Ｅに対する粒径ｄｉ以上の粒状材の面積割合（＝Σｅ／Ｅ）を各粒径ｄｉの粒度インデクスＩ（ｄｉ）として算出する。
【0046】
次いで、ステップＳ３０３において、算出手段１８ａで求めた複数の所定粒径ｄｉの粒度インデクスＩ（ｄｉ）を関係式設定手段２３に入力し、関係式設定手段２３においてステップＳ３０１で入力した各所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）と算出手段１８ａで求めた粒度インデクスＩ（ｄｉ）との関係式Ｋを設定する。例えば図６に示すように、複数の所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）及び粒度インデクスＩ（ｄｉ）をそれぞれ二次平面上にプロットし、加積通過率Ｐ（ｄｉ）を目的変数（従属変数）とし粒度インデクスＩ（ｄｉ）を説明変数（独立変数）とする適切な回帰モデル（例えば粒度インデックスの多項式（多次元回帰モデル）、対数関数、べき関数、指数関数等）を設定して関係式Ｋとし、設定した関係式Ｋを記憶手段１６に記憶する。
【0047】
好ましくは、ステップＳ３０１において複数の標本Ｔの撒き出し画像Ｇを撮像すると共にその複数の標本Ｔからそれぞれ加積通過率Ｐ（ｄｉ）を求め、ステップＳ３０３において複数の標本Ｔから求めた加積通過率Ｐ（ｄｉ）及び粒度インデクスＩ（ｄｉ）に基づき関係式Ｋを設定する。図６から分かるように、同じ採取場で採取した粒状材料Ｓの標本Ｔから求めた各粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）及び粒度インデクスＩ（ｄｉ）は概ね近似しているが、標本Ｔ毎に多少の変動がみられるので、複数の標本Ｔに基づき相関係数ｒのできるだけ大きい関係式Ｋを設定することにより、後述する粒度インデクスＩ（ｄｉ）から加積通過率Ｐ（ｄｉ）を推定する精度を高めることができる。本発明者の実験によれば、例えば粒状材料Ｓの５〜１０程度の標本Ｔを用いることにより、例えば相関係数ｒが０．９９５程度の関係式Ｋを設定することが可能である。
【0048】
なお、ステップＳ３０１〜Ｓ３０３の関係式Ｋの設定は、必ずしも工事現場で行う必要はなく、例えば実験室等において粒状材料Ｓの複数の標本Ｔを用いて予め関係式Ｋを設定し、その関係式Ｋを現場のコンピュータ１０に入力して記憶手段１６に記憶することも可能である。この場合は、ステップＳ３０１〜Ｓ３０３に代えて関係式Ｋをコンピュータ１０に入力するステップを設ければ足り、粒状材料Ｓの標本Ｔから関係式Ｋを求めるコンピュータ１０の関係式設定手段２３（図１参照）は省略可能である。
【0049】
図４のステップＳ３０４〜Ｓ３０９は、記憶手段１６に記憶された関係式Ｋに基づき、採取場１又は破砕装置２から継続的に供給される粒状材料Ｓの分割式粒度計測方法の流れを示す。先ずステップＳ３０４において、上述した図２のステップＳ１０１と同様に、撒き出し装置４により粒状材料Ｓを複数に分割して撒き出し、撮像装置５により各分割粒状材群Ｓｊの撒き出し画像Ｇｊ（図１０（Ａ）参照）を撮像してコンピュータ１０に入力する。次いでステップＳ３０５〜Ｓ３０６において、コンピュータ１０の検出手段１７において撒き出し画像Ｇｊ毎に各粒状材の輪郭から面積ｅ及び粒径ｄを求めると共に粒状材全体の投影面積Ｅｊ（＝Σｅ）を求め、更に上述したステップＳ３０２と同様に、粒度インデクス算出手段１８ａにおいて撒き出し画像Ｇ毎に所定粒径ｄｉの粒度インデクスＩｊ（ｄｉ）を算出する。
【0050】
ステップＳ３０９において、撒き出し画像Ｇ毎の所定粒径ｄｉの粒度インデクスＩｊ（ｄｉ）をコンピュータ１０の計測手段１９の粒度インデクス変換手段１９ａに入力し、分割前の粒状材料Ｓの所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）を計測する。粒度インデクス変換手段１９ａは、先ず上述した図２のステップＳ１０７と同様に、各画像Ｇｊの投影面積Ｅｊで重み付けした所定粒径ｄｉの粒度インデクスＩｊ（ｄｉ）の総計（＝（ΣＩｊ（ｄｉ）・Ｅｊ）を求め、その粒度インデクスＩｊ（ｄｉ）の総計を全画像Ｇｊの投影面積Ｅｊの総計（＝ΣＥｊ）によって除して面積平均値（＝（ΣＩｊ（ｄｉ）・Ｅｊ）／ΣＥｊ）を算出することにより分割前の粒状材料Ｓの所定粒径ｄｉの粒度インデクスＩ（ｄｉ）を求める。次いで、関係式Ｋにより、算出した粒状材料Ｓの所定粒径ｄｉの粒度インデクスＩ（ｄｉ）を加積通過率Ｐ（ｄｉ）に変換する。或いは、各画像Ｇｊの投影面積Ｅｊによる重み付けに代えて、上述したステップＳ１０８の場合と同様に、各画像Ｇｊの全体積Ｖｊ（＝Σｖ）で重み付けを行うことも可能である。
【0051】
図４のステップＳ３１０は、図２のステップＳ１０８と同様に、コンピュータ１０の作成手段２０により、粒状材料Ｓの加積通過率Ｐ（ｄｉ）から粒径加積曲線Ｐ（ｄ）を作成する処理を示す（図７参照）。またステップＳ３１１は、図２のステップＳ１０９と同様に、コンピュータ１０の判定手段２１により、粒状材料Ｓの粒径加積曲線Ｐ（ｄ）を最粗粒標本Ｔｒ及び最細粒標本Ｔｓの粒径加積曲線Ｐｒ（ｄ）、Ｐｓ（ｄ）と比較して粒度品質を判定する処理を示す。図３の流れ図のように、粒状材料Ｓの撒き出し画像Ｇから比較的容易に検出できる所定粒径ｄｉの粒度インデクスＩ（ｄｉ）とその粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄ）との関係式Ｋを用いることにより、撒き出し画像Ｇｊ毎に加積通過率Ｐｊ（ｄｉ）を算出する手間を省き、粒状材料Ｓの粒度計測の更なる迅速化、簡単化を図ることができる。
【実施例2】
【0052】
上述した図２及び図４の流れ図では、図７に示すように微小粒状材分離後の粒状材料Ｓから所定限界粒径Ｄ（例えば５〜１０ｍｍ）以上の粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧Ｄ）を作成し、その粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧Ｄ）を最粗粒標本Ｔｒ及び最細粒標本Ｔｓの所定限界粒径Ｄ以上の粒径加積曲線Ｐｒ（ｄ≧Ｄ）、Ｐｓ（ｄ≧Ｄ）と対比して粒度品質を判定している。しかし、図７の粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧Ｄ）には所定限界粒径Ｄ未満の微小粒状材の含有率が反映されておらず、とくに粒状材料Ｓ中に所定限界粒径Ｄ未満の微小粒状材が多量に含まれている場合は、所定限界粒径Ｄの近傍において粒状材料Ｓの粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧Ｄ）と最粗粒標本Ｔｒ及び最細粒標本Ｔｓとを対比し、その何れの側に変動しているか（変動の傾向）等を確認することが難しくなる。最粗粒標本Ｔｒ及び最細粒標本Ｔｓとの対比を簡単化するためには、所定限界粒径Ｄ未満の微小粒状材の含有率を考慮した粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧Ｄ）を作成することが有用である。
【0053】
図１の実施例では、粒径計測システムに微小粒状材を分離する分離装置６を含めると共に、微小粒状材を分離する前後の粒状材料Ｓの重量Ｍ及び含水率Ｚを計測する測定器７、８を含め、その重量Ｍ及び含水率Ｚの計測値から粒状材料Ｓ中の微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）を求める演算手段２２をコンピュータ１０に設けている。図２のステップＳ１０５及び図４のステップＳ３０７は、コンピュータ１０の演算手段２２において、微小粒状材を分離する前後の粒状材料Ｓの重量Ｍ及び含水率Ｚの計測値から粒状材料Ｓ中の微小粒状材の含有率すなわち加積通過率Ｐ（Ｄ）を求める処理を示す。図２のステップＳ１０７及び図４のステップ３０９において演算手段２２で求めた微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）を算出手段１９へ入力し（図１も参照）、算出手段１９で算出した粒状材料Ｓの所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）を微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）に基づき調整している。
【0054】
図３は、演算手段２２による処理（図２のステップＳ１０５及び図４のステップＳ３０７）の詳細な流れ図を示す。先ず、ステップＳ２０１〜Ｓ２０２において分離装置６で所定限界粒径Ｄ（例えば５〜１０ｍｍ）未満の微小粒状材を分離する前の粒状材料Ｓの重量Ｍｂ及び含水率Ｚｂを重量測定器７ｂ及び含水率測定器８ｂにより計測し、ステップＳ２０３において微小粒状材分離前の粒状材料Ｓの乾燥重量Ｍｄｂを算出する。次いで、ステップＳ２０４〜Ｓ２０５において分離装置６で微小粒状材を分離した後の粒状材料Ｓの重量Ｍａ及び含水率Ｚａを重量測定器７ａ及び含水率測定器８ａにより計測し、ステップＳ２０６において微小粒状材分離後の粒状材料Ｓの乾燥重量Ｍｄａを算出する。重量測定器７ｂ、７ａの一例は、天秤、ロードセル等の粒状材料Ｓの質量測定で従来使用される装置であり、含水率測定器８ｂ、８ａの一例は近赤外線水分計やＲＩ水分計である。ステップＳ２０７において、微小粒状材分離前後の粒状材料Ｓの乾燥重量Ｍｄｂ、Ｍｄａから、粒状材料Ｓ中の所定限界粒径Ｄ未満の微小粒状材の質量百分率すなわち加積通過率Ｐ（Ｄ）を算出する。
【0055】
図２のステップＳ１０７及び図４のステップＳ３０９において、微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）に基づき加積通過率Ｐ（ｄｉ）を用いることにより、コンピュータ１０の作成手段２０において、ステップＳ１０８及びステップＳ３１０において、図８に示すような微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）を考慮した粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧Ｄ）を作成することができる。具体的には、ステップＳ１０７及びステップＳ３０９において、演算手段２２で求めた微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）から所定限界粒径Ｄ以上の質量割合を求め（１００−Ｐ（Ｄ））、その質量割合と計測手段１９で計測した所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ（ｄｉ）とを乗算することで所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ´（ｄｉ）（＝Ｐ（Ｄ）＋（１００−Ｐ（Ｄ））×Ｐ（ｄｉ））を再計算する。再計算後の所定粒径ｄｉの加積通過率Ｐ´（ｄｉ）と微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）とを粒径ｄｉ別にプロットして連結することにより、図８のような粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧Ｄ）を作成する。
【0056】
微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）を考慮して作成した粒状材料Ｓの粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧Ｄ）は、図２のステップＳ１０９〜Ｓ１１０及び図４のステップＳ３１１において、図８に示すように最粗粒標本Ｔｒ及び最細粒標本Ｔｓの粒径加積曲線Ｐｒ（ｄ）、Ｐｓ（ｄ）と直接比較して粒度品質を判定することができる。例えば、図８において粒状材料Ｓの粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧Ｄ）は、粒径加積曲線Ｐｒ、Ｐｓの規定範囲内にあるが、所定限界粒径Ｄの近傍において最粗粒標本Ｔｒ側よりも最細粒標本Ｔｓ側に近接しており、平均粒径よりも若干細かい粒径分布であると判定できる。また、図８のような粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧Ｄ）を累積記憶しておけば、今回と前回の粒径加積曲線Ｐとを比較することにより、粒状材料Ｓの粒度の正確な経時的変化（粒度変動）を迅速に把握することができる。
【0057】
なお、図３のステップＳ２０８〜Ｓ２１１は、本発明の粒径計測システムに粒状材料Ｓの粒径ｄｉ毎の吸水率ｑ及び表乾密度ρを計測する測定器（図示せず）を含め、コンピュータ１０の演算手段２２により、その吸水率ｑ及び表乾密度ρの計測値から粒状材料Ｓの表面水量Ｗを算出する処理を示す。図１３を参照して上述したように、ＣＳＧ工法では粒状材料Ｓの粒度と共にＣＳＧの単位水量を管理する必要があり（図１３のひし形（斜線部分）の規定範囲を参照）、粒状材料Ｓの表面水量Ｗが求まればＣＳＧの単位水量の管理に利用できる。図３の流れ図ではステップＳ２０８〜２０９において粒状材料Ｓの吸水率ｑを測定器から入力し、ステップＳ２０２で計測した含水率Ｚｂに基づき粒状材料Ｓの表面水率ωを算出する。そして、ステップＳ２１０において粒状材料Ｓの表乾密度ρを測定器から入力し、ステップＳ２１１において粒状材料Ｓの表面水率ωと表乾密度ρとから表面水量Ｗを算出する。例えば図２のステップＳ１１１において、図３のステップＳ２１１で求めた表面水量Ｗに基づき、粒状材料Ｓに混合する水量を図１３の「ひし形」の規定範囲内となるように調整・管理する。
【0058】
また、図２のステップＳ１１２において、今回供給材料Ｓｔの各粒径ｄｉの粒度インデクスＩｔ及び粒径加積曲線Ｐｔ（ｄ）と共に図３のステップＳ２１１で求めた表面水量Ｗｔを記憶手段１６に累積記憶しておけば、次回以降のステップＳ１０９〜１１０の判定処理において、判定手段２１により今回及び前回の粒度インデクスＩｔと粒径加積曲線Ｐ（ｄ）ｔと表面水量Ｗｔとを比較して粒度及び表面水量の変動を迅速に判定することができる。粒状材料Ｓの粒度及び表面水量の変動を迅速に把握することにより、ＣＳＧ工法等の粒状材料Ｓを用いた建設工事における詳細な品質管理が可能となり、管理精度の更なる向上が期待できる。
【実施例3】
【0059】
図１の実施例においても、上述した特許文献１と同様に、コンピュータ１０の記憶手段１６に、粒状材料Ｓの標本Ｔから求めた所定限界粒径Ｄ未満の微小粒状材の粒径加積曲線Ｐ（ｄ≦Ｄ）をその標本Ｔ中の微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）の関数Ｕ、Ｒとして記憶しておけば、上述した演算手段２２で求めた粒状材料Ｓ中の微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）から関数Ｕ、Ｒにより微小粒状材の粒径加積曲線Ｐ（ｄ≦Ｄ）を推定することができる（図１の推定手段２４参照）。更に、コンピュータ１０の作成手段２０（図２のステップＳ１０８及び図４のステップＳ３１０）において、例えば図８に示すような微小粒状材分離後の粒状材料Ｓの粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧Ｄ）と、推定手段２４で推定した粒状材料Ｓの微小粒状材の粒径加積曲線Ｐ（ｄ≦Ｄ）とを合成することにより、例えば図１１に示すように全粒径範囲にわたる粒径加積曲線Ｐ（ｄ）を作成することができる。
【0060】
粒状材料Ｓの所定限界粒径Ｄ未満の粒径加積曲線Ｐ（ｄ≦Ｄ）は、例えば微小粒状材の所定限界粒径Ｄに対する粒径比（＝ｄ／Ｄ）の所定指数関数Ｕ｛（ｄ／Ｄ）ｎ｝として近似することができる。そのような指数関数Ｐの一例は、Ｔａｌｂｏｔ関数（Ｐ／Ｐ（Ｄ）＝（ｄ／Ｄ）ｎ）、Ｇａｕｄｉｎ−Ｍｅｌｏｙ関数（Ｐ／Ｐ（Ｄ）＝１−（１−ｄ／Ｄ）ｎ）、又はＲｏｓｉｎ−Ｒａｍｍｌｅｒ関数（Ｐ／Ｐ（Ｄ）＝１−ｅｘｐ（−ｄ／Ｄ）ｎ））である。図２及び図４の流れ図においても、予め粒状材料Ｓの標本Ｔから所定限界粒径Ｄ未満の微小粒状材の粒径加積曲線Ｐ（ｄ≦Ｄ）の近似関数Ｕを求めておけば、ステップＳ１０８又はステップＳ３１０において、作成手段２０によって所定限界粒径Ｄ以上の粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧Ｄ）と微小粒状材の粒径加積曲線Ｐ（ｄ≦Ｄ）の近似関数Ｕとを合成することにより、粒状材料Ｓの全粒径範囲にわたる粒径加積曲線Ｐ（ｄ）を作成することができる。
【0061】
図２のステップＳ１０６及び図４のステップＳ３０８は、コンピュータ１０の推定手段２４により、粒状材料Ｓ中の微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）から関数Ｕにより微小粒状材の粒径加積曲線Ｐ（ｄ≦Ｄ）を推定する処理を示す。例えば、上述した所定指数関数Ｕ｛（ｄ／Ｄ）ｎ｝の指数ｎが微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）に拘わらず一定であれば、演算手段２２で求めた微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）を指定関数Ｕ｛（ｄ／Ｄ）ｎ｝へ代入することにより、微小粒状材の粒径加積曲線Ｐ（ｄ≦Ｄ）を推定することができる。図２のステップＳ１０８又は図４のステップＳ３１０において、推定手段２４で推定した微小粒状材の粒径加積曲線Ｐ（ｄ≦Ｄ）を作成手段２０に入力し、その粒径加積曲線Ｐ（ｄ≦Ｄ）と所定限界粒径Ｄ以上の粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧Ｄ）とを連結することにより、図１１に示すような全粒径範囲にわたる粒径加積曲線Ｐ（ｄ）を作成することができる。
【0062】
また、特許文献１が開示するように、微小粒状材の粒径加積曲線Ｐ（ｄ≦Ｄ）を所定指数関数Ｕ｛（ｄ／Ｄ）ｎ｝で近似した場合に、その指数関数Ｕ｛（ｄ／Ｄ）ｎ｝の指数ｎが粒状材料Ｓ中の微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）に依存して変化する場合がある。その場合は、粒状材料Ｓの複数の標本Ｔから指数関数Ｕ｛（ｄ／Ｄ）ｎ｝を求めると共に、その指数ｎと粒状材料Ｓ中の微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）との関係式Ｒを検出し、その関係式Ｒをコンピュータ１０の記憶手段１６に記憶しておく。図２のステップＳ１０６又は図４のステップＳ３０８において、先ず演算手段２２で求めた微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）から指数ｎを求めて指数関数Ｕ｛（ｄ／Ｄ）ｎ｝を定めたうえで、その指数関数Ｕ｛（ｄ／Ｄ）ｎ｝に微小粒状材の加積通過率Ｐ（Ｄ）を代入することにより、微小粒状材の粒径加積曲線Ｐ（ｄ≦Ｄ）を推定する。例えば図２のステップＳ１０８において、図１１のような全粒径範囲にわたる粒径加積曲線Ｐ（ｄ）を作成しておけば、ステップＳ１０９〜１１０の判定処理において最粗粒標本Ｔｒ及び最細粒標本Ｔｓの粒径加積曲線Ｐｒ（ｄ）、Ｐｓ（ｄ）と全粒径範囲にわたり比較することができ、粒状材料Ｓの粒度品質を高精度で判定することが可能となる。
【符号の説明】
【0063】
１…採取場（地山） ２…破砕装置３…運搬装置 ４…撒き出し装置
５…撮像装置 ６…分離装置
７ａ、８ａ…重量測定器 ７ｂ、８ｂ…含水率測定器
９…体積測定装置
１０…コンピュータ １１…入力装置
１２…出力装置 １４…入力手段
１５…出力手段 １６…記憶手段
１７…検出手段
１８…算出手段 １８ａ…粒度インデクス算出手段
１９…計測手段 １９ａ…粒度インデクス変換手段
２０…作成手段 ２１…判定手段
２２…演算手段 ２３…関係式設定手段
２４…推定手段
３０…粒度試験装置 ３１…画像解析手段
３２…（粒径加積曲線）作図手段 ３３…関係式検知手段
３４…体積測定手段 ３７…（粒径加積曲線）作成手段
３８…推定手段 ３９…合成手段
Ｓ…粒状材料 Ｔ…粒状材料標本
Ｓｊ…分割粒状材群 ｓ…粒状材
Ｇｊ…撒き出し画像 Ｅｊ…（画像毎の）粒状材全体の投影面積
Ｐ…加積通過率、粒径加積曲線 Ｉ…粒度インデクス
Ｐｊ…（画像毎の）加積通過率 Ｉｊ…（画像毎の）粒度インデクス
ｄ…（粒状材の）粒径
Ｍ…重量 Ｚ…含水率