特許 6851234 粒度分布測定用の画像撮影装置

(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】6851234

(24)【登録日】2021年3月11日

(45)【発行日】2021年3月31日

(54)【発明の名称】粒度分布測定用の画像撮影装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 15/02 20060101AFI20210322BHJP

【ＦＩ】

   G01N15/02 B

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-53020(P2017-53020)

(22)【出願日】2017年3月17日

(65)【公開番号】特開2018-155612(P2018-155612A)

(43)【公開日】2018年10月4日

【審査請求日】2020年3月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000206211

【氏名又は名称】大成建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】片山 三郎

(72)【発明者】

【氏名】青木 浩章

(72)【発明者】

【氏名】石井 喬之

【審査官】 外川 敬之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０６２８７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０１０９５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第９７／１４９５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第４２８８１６２（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２２５３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１９１９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２１０９２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ １５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上流側から下流側に向けて材料が流下する整流板と、
前記整流板の下流側に設けられ、前記整流板に対して裏側にオフセットされているスクリーンと、
前記スクリーンの表側の空間を通過する材料を撮影する撮影部と、を備え、
前記整流板の表面には、回転ピンが立設され、
前記回転ピンは、前記整流板に対して軸回りに回転自在に取り付けられていることを特徴とする粒度分布測定用の画像撮影装置。

【請求項2】

請求項１に記載の粒度分布測定用の画像撮影装置であって、
前記整流板の表面には、複数の前記回転ピンが立設されていることを特徴とする粒度分布測定用の画像撮影装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の粒度分布測定用の画像撮影装置であって、
前記回転ピンを軸回りに回転させる駆動装置が設けられていることを特徴とする粒度分布測定用の画像撮影装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、材料の粒度分布測定に用いられる画像撮影装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ダム等の建設においてコンクリートを製造する工程では、バッチャープラントやＣＳＧ（Cemented Sand and Gravel）混合プラントなどが用いられている。
これらのプラントでは、コンクリートの品質管理上、材料の粒度分布を把握する必要がある。そこで、流下する材料を撮影し、その撮影結果に基づいて材料の粒度分布を測定することが提案されている。

【0003】

粒度分布測定用の画像撮影装置としては、上流側から下流側に向けて材料が流下する整流板と、整流板の下流側に設けられたスクリーンと、スクリーンの表側に設けられた撮影部と、を備えているものがある（例えば、特許文献１参照）。
前記した画像撮影装置では、整流板の表面に複数の突起が形成されている。このようにすると、整流板の表面を流下する材料が突起に接触して拡散される。これにより、整流板から流下する材料が整流されるため、粒度分布測定の精度を高めることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５９０８３８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

前記した画像撮影装置において、材料の粘性が大きい場合や材料の表面に粘度等が付着している場合には、材料が突起に付着して塊になり、材料が整流板の表面を流れ難くなる場合がある。

【0006】

本発明は、前記した問題を解決し、ピンを有する整流板に対して材料をスムーズに流下させることができる画像撮影装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を解決するため、本発明は、粒度分布測定用の画像撮影装置であって、上流側から下流側に向けて材料が流下する整流板を備えている。また、前記画像撮影装置は、前記整流板の下流側に設けられ、前記整流板に対して裏側にオフセットされているスクリーンと、前記スクリーンの表側の空間を通過する材料を撮影する撮影部と、を備えている。前記整流板の表面には、回転ピンが立設され、前記回転ピンは、前記整流板に対して軸回りに回転自在に取り付けられている。

【0008】

本発明の画像撮影装置では、材料が整流板に対して流下したときに、材料が回転ピンに接触することで、材料が拡散して整流される。そして、整流された材料がスクリーンの表側で撮影部に撮影されるため、材料の画像に基づいて行われる粒度分布測定の精度を高めることができる。

【0009】

また、本発明の画像撮影装置では、回転ピンの上側に材料が付着しても、回転ピンの回転に伴って、材料が回転ピンの下側に移動するので、材料が回転ピンから剥がれ易くなり、その結果、回転ピンに材料の塊が付着し難くなる。これにより、本発明の画像撮影装置では、回転ピンを有する整流板に対して材料をスムーズに流下させて、材料を整流させることができる。

【0010】

前記した粒度分布測定用の画像撮影装置において、前記整流板の表面に複数の前記回転ピンを立設した場合には、整流板の表面を流下する材料を効果的に拡散させることができる。

【0011】

前記した粒度分布測定用の画像撮影装置において、前記回転ピンを軸回りに回転させる駆動装置を設けることが好ましい。この構成では、回転ピンの上側に付着した材料を回転ピンの下側に確実に移動させることができる。また、回転ピンに付着した材料は回転ピンの回転による遠心力によって回転ピンから剥がれ易くなる。

【発明の効果】

【0012】

本発明の粒度分布測定用の画像撮影装置では、回転ピンが回転することで、回転ピンに材料の塊が付着し難くなる。これにより、回転ピンを有する整流板に材料をスムーズに流下させて、材料を整流させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第一実施形態に係る粒度分布測定システムを示す全体構成図である。

【図2】本発明の第一実施形態に係る整流部を示す斜視図である。

【図3】本発明の第二実施形態に係る粒度分布測定システムを示す全体構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。
本実施形態では、本発明の画像撮影装置を、コンクリートの製造工程において、材料の粒度分布を測定するための粒度分布測定システムに適用した場合について説明する。

【0015】

［第一実施形態］
第一実施形態の粒度分布測定システム１は、図１に示すように、材料３を撮影する画像撮影装置２Ａと、画像撮影装置２Ａから得られた材料３の画像に基づいて、材料３の粒度分布を算出する算出部６０と、を備えている。また、粒度分布測定システム１は、画像撮影装置２Ａに材料３を搬送するベルトコンベア１０と、画像撮影装置２Ａを通過した材料３が収容されるホッパ８０と、を備えている。

【0016】

ベルトコンベア１０は、粗粒材（骨材等）および細粒材（土砂等）を含有する粒状の材料３を後記する整流部２０に供給するためのものである。
ベルトコンベア１０は、上流側および下流側のプーリ１１，１１と、両プーリ１１，１１に掛け回された無端ベルト１２と、上流側のプーリ１１を回転させるモータ（図示せず）と、を備えている。

【0017】

画像撮影装置２Ａは、ベルトコンベア１０の下流側に設けられた整流部２０と、整流部２０の下流側に設けられたスクリーン３０と、スクリーン３０を照らす照明部４０と、スクリーン３０の前側の空間を通過する材料３を撮影する撮影部５０と、を備えている。

【0018】

整流部２０は、図２に示すように、前後二枚の整流板２１，２２と、左右二枚の側壁２３，２３とを備えている。両整流板２１，２２および両側壁２３，２３によって角筒状のダクトとなるように形成されている。

【0019】

前後の整流板２１，２２は、図１に示すように、前後の平面の法線が水平方向に配置されている。前後の整流板２１，２２は、前後方向に間隔を空けて平行に配置されている。前側の整流板２１の後面２１ａと、後側の整流板２２の前面２２ａ（特許請求の範囲における「表面」）とは、前後方向に間隔を空けて対峙している。

【0020】

後側の整流板２２の上端部は、後方に向けて傾斜している（図２参照）。また、前側の整流板２１の上端部は、後側の整流板２２の上縁部よりも上方に突出している。
左右の側壁２３，２３は、図２に示すように、前後の整流板２１，２２の側縁部に取り付けられている。両側壁２３，２３の上縁部は、両整流板２１，２２の上縁部よりも下方に配置されている。

【0021】

整流部２０の上側開口部２０ａは、図１に示すように、無端ベルト１２の下流側の端部の下方に配置されている。無端ベルト１２から排出された材料３は、整流部２０の上側開口部２０ａに流入する。
後側の整流板２２の上端部は後方に向けて傾斜しており、上側開口部２０ａの上側において前後の整流板２１，２２の間隔が広がっているため、材料３は上側開口部２０ａに入り易い。
また、前側の整流板２１は、上側開口部２０ａよりも上方に突出しているため、無端ベルト１２から排出された材料３が前側の整流板２１の前方に飛び出すのを防ぐことができる。

【0022】

整流部２０内に流入した材料３は、前側の整流板２１の後面２１ａおよび後側の整流板２２の前面２２ａに沿って流下する。そして、整流部２０の下側開口部２０ｂから鉛直下向きに直線状の軌道（軌線）で流下する。

【0023】

第一実施形態の整流部２０では、図２に示すように、前側の整流板２１の後面２１ａおよび後側の整流板２２の前面２２ａに三本の回転ピン２５が立設されている。
回転ピン２５は、軸断面が円形の部材である。回転ピン２５の軸方向は、図１に示すように、前側の整流板２１の後面２１ａおよび後側の整流板２２の前面２２ａに対して垂直に配置されている。すなわち、回転ピン２５は、前後方向に水平に延びている。

【0024】

回転ピン２５の前端部２５ａは、前側の整流板２１に形成された取付穴２１ｂに挿通され、前側の整流板２１の前面２１ｃに設けられた軸受に軸支されている。
回転ピン２５の後端部２５ｂは、後側の整流板２２に形成された取付穴２２ｂに挿通され、後側の整流板２２の後面２２ｃ側に突出している。
回転ピン２５の前端部２５ａおよび後端部２５ｂは、前後の整流板２１，２２に対して軸回りに回転自在に取り付けられている。

【0025】

第一実施形態では、図２に示すように、整流部２０の上部に一本の回転ピン２５を配置し、整流部２０の下部に二本の回転ピン２５，２５を配置している。
上側の回転ピン２５は、整流部２０の左右方向の中央部に配置され、下側の二本の回転ピン２５，２５は、上側の回転ピン２５の左右両側に配置されている。

【0026】

第一実施形態の画像撮影装置２Ａでは、図１に示すように、回転ピン２５を軸回りに回転させるための駆動装置２６が設けられている。
第一実施形態の駆動装置２６は、電動モータであり、後側の整流板２２の後面２２ｃに取り付けられている。また、三本の回転ピン２５にそれぞれ駆動装置２６が設けられている。したがって、後側の整流板２２の後面２２ｃには、三台の駆動装置２６が三本の回転ピン２５の位置に合わせて配置されている。
駆動装置２６の出力軸には、回転ピン２５の後端部２５ｂが連結されている。これにより、駆動装置２６の出力軸の回転に連動して、回転ピン２５が軸回りに回転する。

【0027】

スクリーン３０は、図１に示すように、整流部２０の下流側に設けられた平板である（図２参照）。このスクリーン３０は、両整流板２１，２２に対して平行に配置されている。さらに、スクリーン３０は、後側の整流板２２に対して後側（特許請求の範囲における「裏側」）にオフセットされている。
なお、スクリーン３０は、整流部２０の下側開口部２０ｂから流下した材料３が、スクリーン３０の前面３０ａに接触しないように、材料３の軌道（軌線）から離れた位置に配置されている。

【0028】

照明部４０は、スクリーン３０の前面３０ａを照らす光源（ライト）であり、後側の整流板２２とスクリーン３０との間に形成された隙間から前面３０ａに光を照射するように構成されている。つまり、照明部４０は、スクリーン３０の前側の空間を通過する材料３の後側に配置されている。

【0029】

ホッパ８０は、スクリーン３０の前側の空間を通過した材料３を収容するものである。ホッパ８０の上側の開口部は、スクリーン３０の下方に配置されている。

【0030】

撮影部５０は、スクリーン３０の前側（特許請求の範囲における「表側」）の空間を通過する材料３を前側から撮影し、撮影結果を後記する算出部６０に出力するカメラである。撮影部５０は、鉛直下向きに流下する材料３を水平方向から撮影するように設定されている。すなわち、撮影部５０の撮像素子の撮像面は、鉛直方向に平行な平面に配置されている。なお、撮影部５０としては、デジタル画像を取得可能なビデオカメラまたはデジタルカメラが好適である。

【0031】

算出部６０は、入力手段、出力手段、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるコンピュータである。算出部６０は、撮影部５０の画像を取得し、その画像に基づいて、材料３の粒度分布を算出する。

【0032】

ここで、算出部６０による粒度分布の算出方法について説明する。
撮影部５０では、スクリーン３０の前面３０ａを背景として、上流側から下流側に向けて流れる材料３を撮影する。そして、算出部６０では撮影結果を二値化処理して材料３の大きさを算出する。

【0033】

第一実施形態の画像撮影装置２Ａでは、スクリーン３０の前側の空間を通過する材料３の後側で、スクリーン３０の前面３０ａが照明部４０によって照らされている。そのため、スクリーン３０の前面３０ａのみが明るくなり、材料３は黒い影として撮影される。これにより、材料３に模様がある場合でも、画像上で材料３の外形を明確に認識することができる。

【0034】

また、整流部２０を通過した材料３は、スクリーン３０から離れた位置を通過するため、スクリーン３０の前面３０ａが材料３によって汚れるのを防ぐことができる。これにより、撮影部５０が材料３を撮影したときに、スクリーン３０の汚れが撮影されなくなるため、画像上の材料３を正確に認識することができる。

【0035】

また、整流部２０から流下した材料３は、撮影部５０の撮像素子の撮像面に平行して鉛直下向きに流下しており、撮像面から撮影領域内の各材料３までの距離が一定になるため、画像上で材料３の大きさを正確に測定することができる。

【0036】

以上のような粒度分布測定システム１の画像撮影装置２Ａでは、図１に示すように、整流部２０に流入した材料３は、前後の整流板２１，２２に沿って鉛直下向きに流下する。また、材料３は三本の回転ピン２５に接触して効果的に拡散される。これにより、各材料３は重なり合うことなく、整流された状態で流下する。
そして、整流された材料３がスクリーン３０の前側で撮影部５０に撮影されるため、材料３の画像に基づいて行われる粒度分布測定の精度を高めることができる。

【0037】

また、整流部２０に材料３を流入させるときには、駆動装置２６によって回転ピン２５を軸回りに回転させておく。このようにすると、回転ピン２５の上側に材料３が付着した場合でも、材料３は回転ピン２５の回転に伴って回転ピン２５の下側に移動するので、材料３が回転ピン２５から剥がれ落ちる。また、回転ピン２５に付着した材料３は回転ピン２５の回転による遠心力によって回転ピン２５から剥がれ落ちる。これにより、回転ピン２５に付着した材料３を確実に落下させることができる。
したがって、画像撮影装置２Ａでは、回転ピン２５に材料３の塊が付着し難いため、回転ピン２５を有する整流部２０に材料３をスムーズに流下させて、材料３を整流させることができる。

【0038】

なお、整流部２０に材料３を流入させるときに、回転ピン２５を常に回転させておいてもよいが、間欠的に回転ピン２５を回転させてもよい。さらに、回転ピン２５に材料３が付着したときに回転ピン２５を回転させてもよい。

【0039】

以上、本発明の第一実施形態について説明したが、本発明は前記第一実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
例えば、第一実施形態では、三本の回転ピン２５が設けられているが、回転ピンの本数や配置は限定されるものではない。また、回転ピン２５の太さや軸断面の形状も限定されるものではない。回転ピン２５の構成は、材料３の大きさや粘性等に応じて適宜に設定される。

【0040】

また、第一実施形態の画像撮影装置２Ａでは、前後の整流板２１，２２が鉛直に配置されているが、前後の整流板２１，２２の上部が下部に対して後方に配置されるように傾斜させ、材料３が後側の整流板２２の前面２２ａを滑り落ちるように構成してもよい。

【0041】

また、第一実施形態の画像撮影装置２Ａでは、前後二枚の整流板２１，２２が設けられているが、後側の整流板２２のみを設け、材料３が後側の整流板２２の前面２２ａに沿って流下するように構成してもよい。

【0042】

また、第一実施形態の画像撮影装置２Ａでは、後側の整流板２２の後面２２ｃに駆動装置２６が取り付けられているが、前側の整流板２１の前面２１ｃに駆動装置２６を取り付けてもよい。この場合には、駆動装置２６の出力軸を回転ピン２５の前端部２５ａに連結する。

【0043】

また、第一実施形態の駆動装置２６は、電動モータであるが、駆動装置２６の構成は限定されるものではない。また、一台の駆動装置２６と複数の回転ピン２５とをベルト機構などの駆動伝達機構によって連結することで、一台の駆動装置２６によって複数の回転ピン２５を回転させてもよい。

【0044】

［第二実施形態］
次に、第二実施形態の画像撮影装置２Ｂについて説明する。
第二実施形態の画像撮影装置２Ｂは、図３に示すように、前記第一実施形態の画像撮影装置２Ａ（図１参照）と略同様な構成であり、駆動装置２６を備えていない点が異なっている。

【0045】

第二実施形態の画像撮影装置２Ｂの整流部２０では、回転ピン２５の前端部２５ａは、前側の整流板２１に形成された取付穴２１ｂに挿通され、前側の整流板２１の前面２１ｃに設けられた軸受に軸支されている。
また、回転ピン２５の後端部２５ｂは、後側の整流板２２に形成された取付穴２２ｂに挿通され、後側の整流板２２の後面２２ｃに設けられた軸受に軸支されている。
回転ピン２５の前端部２５ａおよび後端部２５ｂは、前後の整流板２１，２２に対して軸回りに回転自在に取り付けられている。

【0046】

第二実施形態の整流部２０において、回転ピン２５の上側に材料３が付着した場合には、材料３の重さや、材料３が回転ピン２５に衝突したときの衝撃によって、回転ピン２５が軸回りに回転し、回転ピン２５の下側から材料３が剥がれ落ちる。

【0047】

第二実施形態の画像撮影装置２Ｂのように、回転ピン２５を自由回転させる構成では、整流部２０の構成を簡素化することができる。

【0048】

以上、本発明の第二実施形態について説明したが、本発明は前記第二実施形態に限定されることなく、前記第一実施形態と同様に、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
例えば、第二実施形態の整流部２０において、回転ピン２５の外周面に羽根を設け、流下する材料３が羽根に接触することで、回転ピン２５が回転するように構成してもよい。

【符号の説明】

【0049】

１ 粒度分布測定システム
２Ａ 画像撮影装置（第一実施形態）
２Ｂ 画像撮影装置（第二実施形態）
３ 材料
１０ ベルトコンベア
２０ 整流部
２０ａ 上側開口部
２０ｂ 下側開口部
２１ 前側の整流板
２２ 後側の整流板
２３ 側壁
２５ 回転ピン
２６ 駆動装置
３０ スクリーン
４０ 照明部
５０ 撮影部
６０ 算出部
８０ ホッパ

【図1】

【図2】

【図3】