特開 2023-135239 混合度判定装置及び混合度判定方法

(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】P2023135239

(43)【公開日】2023-09-28

(54)【発明の名称】混合度判定装置及び混合度判定方法

(51)【国際特許分類】

   G06T 7/60 20170101AFI20230921BHJP

   G06T 7/00 20170101ALI20230921BHJP

【ＦＩ】

G06T7/60 110

G06T7/00 610

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022040347

(22)【出願日】2022-03-15

(71)【出願人】

【識別番号】515086908

【氏名又は名称】株式会社トヨタプロダクションエンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】100114306

【弁理士】

【氏名又は名称】中辻 史郎

(74)【代理人】

【識別番号】100148655

【弁理士】

【氏名又は名称】諏訪 淳一

(72)【発明者】

【氏名】椛島 治樹

(72)【発明者】

【氏名】石田 雄貴

【テーマコード（参考）】

5L096

【Ｆターム（参考）】

5L096BA03

5L096DA02

5L096EA03

5L096EA43

5L096FA52

5L096FA59

5L096GA34

5L096GA59

(57)【要約】

【課題】複数種類の粉粒体から構成される混合材料の混合度を正確に判定することを課題とする。
【解決手段】混合度判定装置１０は、攪拌装置３０の上部の混合材料の上面画像を撮像部２０で撮像し、撮像した原画像Ｄ０から縮小率の異なる縮小画像Ｄ１を生成する。そして、生成された縮小画像Ｄ１に基づいてアダプティブスレッショルド手法を用いて二値化画像Ｄ２を生成し、二値化画像Ｄ２からシャノンインデックスを用いて縮小画像混合度（シャノン・エントロピーＳ）を算出し、所定の範囲の縮小率の縮小画像混合度の平均を平均混合度として算出するようにした。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数種類の粉粒体が混合された混合材料の混合度を判定する混合度判定装置であって、
前記混合材料を撮像した一又は複数の画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部により取得された画像を複数の異なる縮小率で縮小した複数の縮小画像を生成する縮小画像生成部と、
前記縮小画像生成部により生成された複数の縮小画像をそれぞれ二値化して複数の二値画像を生成する二値画像生成部と、
前記二値画像生成部により生成された前記複数の二値画像からそれぞれ混合度を算出する混合度算出部と、
前記混合度算出部により算出された複数の混合度に基づいて、前記混合材料の混合度を判定する混合度判定部と
を備えたことを特徴とする混合度判定装置。

【請求項2】

前記縮小画像生成部は、
前記画像を縮小しない縮小率１００％から前記画像の縮小率８０％までの複数の縮小画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の混合度判定装置。

【請求項3】

前記二値画像生成部は、
アダプティブスレッショルド手法により前記複数の縮小画像を二値化処理して複数の二値画像を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の混合度判定装置。

【請求項4】

前記混合度算出部は、シャノンインデックスを用いて各二値化画像における前記選択粉粒体の混合度を算出することを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の混合度判定装置。

【請求項5】

前記混合度判定部は、各二値化画像の混合度を平均化した平均混合度に基づいて、前記混合材料の混合度を判定することを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の混合度判定装置。

【請求項6】

前記画像取得部は、
前記混合材料を上方から撮像した上面画像と、前記混合材料を側面から撮像した側面画像とを含む複数の画像を取得することを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の混合度判定装置。

【請求項7】

複数種類の粉粒体が混合された混合材料の混合度を判定する混合度判定装置における混合度判定方法であって、
前記混合材料を撮像した一又は複数の画像を取得する画像取得工程と、
前記画像取得工程により取得された画像を複数の異なる縮小率で縮小した複数の縮小画像を生成する縮小画像生成工程と、
前記縮小画像生成工程により生成された複数の縮小画像をそれぞれ二値化して複数の二値画像を生成する二値画像生成工程と、
前記二値画像生成工程により生成された前記複数の二値画像からそれぞれ混合度を算出する混合度算出工程と、
前記混合度算出工程により算出された複数の混合度に基づいて、前記混合材料の混合度を判定する混合度判定工程と
を含むことを特徴とする混合度判定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数種類の粉粒体から構成される混合材料の混合度を正確に判定することができる混合度判定装置及び混合度判定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、樹脂成型品を製造する前段階では、樹脂ペレット、着色剤、発泡剤などの複数種類の粉粒体を混合する処理が施される。このため、例えば主材に着色剤を混ぜるような場合に、２種の粉粒体の混ざり具合を定量評価できることが重要となる。

【0003】

このため、複数種類の粉粒体の混合度を求める従来技術が知られている。例えば、非特許文献１には、シャノン・エントロピーを演算し、このシャノン・エントロピーの値を粉粒体の分散具合を示す混合度とする技術が開示されている。

【0004】

また、特許文献１には、混合粉体全体画像における特定粉体の存在確率に基づく混合度を算出し、混合度が所定条件を満たすと混合を終了させる粉体混合システムが開示されている。さらに、特許文献２には、複数種類の粉粒体から構成される混合材料の画像を取得し、取得された画像から混合度を判定する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２１－５８８６０号公報

【特許文献2】特開２０１９－６０８０５号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】「シャノン・エントロピーによる粉粒体の混合度の定量評価」 中田洋一ら著、粉体工学会誌、ｖｏｌ．５７ Ｎｏ．５ ｐｐ２９６－３０４ ２０１７年

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、カメラで撮像した画像は、該カメラの解像度及び撮影環境などにより画質が不安定となるため、上記の従来技術（非特許文献１、特許文献１及び特許文献２）を用いたとしても、複数種類の粉粒体の状態が正確に画像に表れていない場合には、適正な混合度を求めることができないという問題がある。

【0008】

例えば、黒色の着色剤が半透明の主材に混ぜられた混合材料を上方からカメラで撮影した場合に、混合材料の表面に位置する着色剤の粒は大きく濃く映り、混合材料の内部に位置する着色剤の粒が小さく薄く映る場合がある。このような場合に、単純に混合度を求めたとしても、混合材料の内部に位置する着色剤の粒の状態は反映されない可能性がある。

【0009】

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、複数種類の粉粒体から構成される混合材料の混合度を正確に判定することができる混合度判定装置及び混合度判定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、複数種類の粉粒体が混合された混合材料の混合度を判定する混合度判定装置であって、前記混合材料を撮像した一又は複数の画像を取得する画像取得部と、前記画像取得部により取得された画像を複数の異なる縮小率で縮小した複数の縮小画像を生成する縮小画像生成部と、前記縮小画像生成部により生成された複数の縮小画像をそれぞれ二値化して複数の二値画像を生成する二値画像生成部と、前記二値画像生成部により生成された前記複数の二値画像からそれぞれ混合度を算出する混合度算出部と、前記混合度算出部により算出された複数の混合度に基づいて、前記混合材料の混合度を判定する混合度判定部とを備えたことを特徴とする。

【0011】

また、本発明は、上記発明において、前記縮小画像生成部は、前記画像を縮小しない縮小率１００％から前記画像の縮小率８０％までの複数の縮小画像を生成することを特徴とする。

【0012】

また、本発明は、上記発明において、前記二値画像生成部は、アダプティブスレッショルド手法により前記複数の縮小画像を二値化処理して複数の二値画像を生成することを特徴とする。

【0013】

また、本発明は、上記発明において、前記混合度算出部は、シャノンインデックスを用いて各二値化画像における前記選択粉粒体の混合度を算出することを特徴とする。

【0014】

また、本発明は、上記発明において、前記混合度判定部は、各二値化画像の混合度を平均化した平均混合度に基づいて、前記混合材料の混合度を判定することを特徴とする。

【0015】

また、本発明は、上記発明において、前記画像取得部は、前記混合材料を上方から撮像した上面画像と、前記混合材料を側面から撮像した側面画像とを含む複数の画像を取得することを特徴とする。

【0016】

また、本発明は、複数種類の粉粒体が混合された混合材料の混合度を判定する混合度判定装置における混合度判定方法であって、前記混合材料を撮像した一又は複数の画像を取得する画像取得工程と、前記画像取得工程により取得された画像を複数の異なる縮小率で縮小した複数の縮小画像を生成する縮小画像生成工程と、前記縮小画像生成工程により生成された複数の縮小画像をそれぞれ二値化して複数の二値画像を生成する二値画像生成工程と、前記二値画像生成工程により生成された前記複数の二値画像からそれぞれ混合度を算出する混合度算出工程と、前記混合度算出工程により算出された複数の混合度に基づいて、前記混合材料の混合度を判定する混合度判定工程とを含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、複数種類の粉粒体から構成される混合材料の混合度を正確に判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、実施形態１に係る混合度判定装置の概要を説明する説明図である。

【図2】図２は、縮小画像及び二値化画像の生成を説明するための説明図である。

【図3】図３は、原画像、原画像を含む縮小画像及びアダプティブスレッショルド手法を適用して二値化を行った二値化画像の一例を示す図である。

【図4】図４は、シャノン・エントロピーの算出を説明するための説明図である。

【図5】図５は、図１に示した混合度判定装置の処理手順を示すフローチャートである。

【図6】図６は、変形例を説明するための説明図である。

【図7】図７は、実施形態２に係る混合度判定装置の概要を説明する説明図である。

【図8】図８は、図７に示した混合度判定装置の処理手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に、本発明に係る混合度判定装置及び混合度判定方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0020】

［実施形態１］
＜混合度判定システムの概要＞
まず、本実施形態１に係る混合度判定装置の概要について説明する。図１は、実施形態１に係る混合度判定装置の概要を説明するための説明図である。図１に示すように、混合度判定装置１０は、攪拌装置３０において、例えば主材と着色材とを混合し、攪拌装置３０の上部に設けられた撮像部２０にて混合材料を撮像し、撮像した上面画像に基づいて混合された主材及び着色材の混合度を求めるものである。

【0021】

＜混合度判定装置１０の構成＞
混合度判定装置１０は、表示部１１、入力部１２、記憶部１４、制御部１５及び撮像部２０を有する。表示部１１は、各種情報を表示する液晶ディスプレイなどの表示デバイスである。入力部１２は、マウスやキーボードなどの入力デバイスである。撮像部２０は、カメラなどの撮像デバイスである。

【0022】

記憶部１４は、ハードディスク装置や不揮発性メモリなどの記憶デバイスであり、画像データ１４ａと、縮小画像データ１４ｂと、二値化画像データ１４ｃと、縮小画像混合度データ１４ｄとを記憶する。画像データ１４ａは、撮像部２０で撮像した混合材料の画像データである。縮小画像データ１４ｂは、画像データ１４ａの解像度を落とした複数の画像データである。二値化画像データ１４ｃは、縮小画像データ１４ｂに二値化処理を行った画像データである。縮小画像混合度データ１４ｄは、各縮小画像に基づいて主材及び着色材との混合度を示すデータである。

【0023】

制御部１５は、混合度判定装置１０の全体を制御する制御部であり、画像取得処理部１５ａと、縮小画像生成部１５ｂと、二値化処理部１５ｃと、縮小画像混合度算出部１５ｄと、平均混合度算出部１５ｅと、平均混合度判定部１５ｆとを有する。実際には、これらのプログラムをＣＰＵにロードして実行することにより、画像取得処理部１５ａと、縮小画像生成部１５ｂと、二値化処理部１５ｃと、縮小画像混合度算出部１５ｄと、平均混合度算出部１５ｅと、平均混合度判定部１５ｆとにそれぞれ対応するプロセスを実行させることになる。

【0024】

画像取得処理部１５ａは、撮像部２０を制御して攪拌装置３０内の混合材料の上部表面の上面画像を原画像として高解像度で取得する。具体的には、攪拌装置３０の混合材料の上面画像を撮像部２０で撮像し、画像データ１４ａとして記憶部１４に記憶する。

【0025】

縮小画像生成部１５ｂは、画像取得処理部１５ａにおいて取得した高解像度の画像（以下、「原画像」と言う）を含み、原画像の解像度を順次低くした複数の縮小画像を生成する。画像サイズの低減は、例えば、原画像を１００％とすると、縮小率を１００％から１％ずつ小さくして、例えば原画像の８０％のサイズまで小さくする。

【0026】

ここで、縮小率の下限を「８０％」とした理由は、縮小すればするほど、縮小時の量子化誤差により縮小画像が粗くなり、表面画像に含まれる特定の着色剤が存在しない扱いとされ、混合度を正確に判定できなくなるためである。この点につき、実験において検証した結果、縮小率の下限が「８０％」である場合には、量子化誤差による大きな影響が生じないことを確認した。

【0027】

二値化処理部１５ｃは、各縮小画像に対して白黒に二値化された画像を生成する。二値化処理は、撮像した画像の明度が均一でない場合は、正しく二値化されない可能性が高いので、アダプティブスレッショルド手法を用いて二値化を行う。アダプティブスレッショルド手法は、画像全体の中で任意の大きさの局所領域を設定し、この局所領域ごとに閾値の計算を行って各画像を二値化する。

【0028】

縮小画像混合度算出部１５ｄは、各縮小画像に基づいて二値化された画像における白黒の画素数から二値化画像における混合度を算出する。この混合度は、シャノンインデックスを用いたエントロピーであるシャノン・エントロピーを求めることによって得られる。

【0029】

平均混合度算出部１５ｅは、縮小画像混合度算出部１５ｄで算出された各画像縮小率における混合度に基づいて、混合度の平均値を算出する処理を行う。例えば、画像縮小率が１００％から８０％まで１％ごとの縮小画像混合度が算出されていたならば、２１個の縮小画像混合度を加算し、２１で乗算した値を平均混合度として算出する。

【0030】

平均混合度判定部１５ｆは、平均混合度算出部１５ｅにより算出された平均混合度が、所定の閾値より大きいか否かを判定し、所定の閾値より大きい場合は、混合度は良と判定し、所定の閾値より小さい場合は、混合度は不良と判定する。

【0031】

＜縮小画像及び二値化画像の生成について＞
次に、縮小画像及び二値化画像の生成について説明する。図２は、縮小画像及び二値化画像の生成を説明するための説明図である。図２に示すように、混合度判定装置１０は、撮像部２０を制御して混合材料の上面画像（原画像Ｄ０）を取得する。そして、原画像Ｄ０より原画像を含む縮小画像Ｄ１を生成する。

【0032】

縮小画像Ｄ１の生成には、画像処理に一般的に利用されている画像縮小技術を用いる。そして、混合度判定装置１０は、生成した縮小画像Ｄ１に基づいて二値化画像Ｄ２を生成する。

【0033】

二値化画像Ｄ２の生成については、撮像時の影や光の反射などの影響を除去し、材料の色情報のみに適応させるため、アダプティブスレッショルド手法を用いて二値化を行う。アダプティブスレッショルド手法は、画像全体の中で任意の大きさの局所領域を設定し、その領域の中で閾値の計算を行い、その局所領域内の画素は、該閾値で１つ１つの画素を二値化する。そして、この局所領域を画像全領域で走査することで、画像の画素全体の二値化を行う。

【0034】

図３は、原画像Ｄ０、原画像を含む縮小画像Ｄ１及びアダプティブスレッショルド手法を適用して二値化を行った二値化画像Ｄ２の一例を示す図である。図３（ａ）に示すように、原画像Ｄ０では、画像に色むらが存在する。この原画像Ｄ０を図３（ｂ）に示すように、縮小画像（１００％）（Ｄ１－１）を生成し、図３（ｃ）に示すように、アダプティブスレッショルド手法を適用して二値化画像Ｄ２－１を生成する。アダプティブスレッショルド手法を行った二値化画像Ｄ２－１では、原画像Ｄ０の黒の画素部分が抽出されており、アダプティブスレッショルド手法を行うことにより背景色に変化がある画像でも二値化を適切に行うことができる。

【0035】

＜混合度算出＞
次に、混合度の算出について説明する。図４は、シャノン・エントロピーの算出を説明するための説明図である。混合度は、シャノンインデックスを用いて各二値化画像における粉粒体の混合度を算出する。シャノンインデックスを用いたエントロピー（シャノン・エントロピーＳ）は、図４に示す式により求める。

【0036】

二値化画像データ１４ｃに基づいて算出するシャノン・エントロピーＳは、図４に示すように、攪拌装置３０の上部の撮像部２０にて撮像された上面画像に基づいて作成された二値化画像Ｄ２の判定領域Ｅを同一のサイズのサブセルＥ_Sに分割して求める。ここで、ＭはサブセルＥ_Sの数、ｊはサブセルＥ_Sの呼び番号、Ｃは判定領域Ｅ内の粉粒体種類の呼び番号、ｐ_c/jは判定領域Ｅ内の粉粒体総数に対するサブセルＥ_S内の粉粒体種類の粉粒体数の割合である。ｐ_jは判定領域Ｅ内の粉粒体総数に対するサブセルＥ_S内の粉粒体数の割合である。

【0037】

ここで、（ｐ_C/jｌｎｐ_C/j）の総和は、サブセルＥ_S内の混合度を表わし、Ａ＝（白画素の割合）×ｌｎ（白画素の割合）＋（黒画素の割合）×ｌｎ（黒画素の割合）として、サブセルＥ_S内の混合度が求まる。これにより、シャノン・エントロピーＳは、サブセルＥ_S内の混合度を示す項にｐ_jを乗算した値をサブセルＥ_Sごとに求め、求めた値をＭ個分、総和することによって算出される。

【0038】

＜混合度判定装置１０の処理手順＞
次に混合度判定装置１０の処理手順について説明する。図５は、図１に示す混合度判定装置１０の処理手順を示すフローチャートである。図５に示すように、混合度判定装置１０は、撮像部２０を制御し、攪拌装置３０の上面画像を撮像し、原画像Ｄ０を取得する（ステップＳ１０１）。

【0039】

そして、混合度判定装置１０は、原画像Ｄ０を含み、原画像Ｄ０の解像度を順次低くした縮小画像Ｄ１を生成し（ステップＳ１０２）、生成した縮小画像Ｄ１からアダプティブスレッショルド手法を用いた二値化処理を行い（ステップＳ１０３）、二値化画像Ｄ２を生成する。その後、混合度判定装置１０は、シャノンインデックスを用い、二値化画像Ｄ２における選択粉粒体の画素数に基づいて、二値化画像Ｄ２の縮小画像混合度（シャノン・エントロピーＳ）を算出する（ステップＳ１０４）。

【0040】

そして、混合度判定装置１０は、縮小率が所定の縮小率（閾値ＴＨ）以下か否かを判定する（ステップＳ１０５）。縮小率Ａが閾値ＴＨより大きい場合は（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、新たな縮小率ＡをＡ＝Ａ－Ｂにて算出し（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０２に移行する。なお、Ｂ＝１にすることにより縮小率Ａを１％ずつ減少させることができる。

【0041】

これに対して、縮小率Ａが閾値ＴＨ以下の場合は（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、平均混合度の算出を行う（ステップＳ１０７）。ここで平均混合度は、各縮小画像に基づいて算出された縮小画像混合度の平均である。

【0042】

そして、混合度判定装置１０は、平均混合度の判定を行う（ステップＳ１０８）。具体的には、求めた平均混合度が所定の閾値以上の場合には、混合度は良とし、求めた平均混合度が所定の閾値より小さい場合は、混合度は不良と判定し、一連の処理を終了する。

【0043】

上述してきたように、本実施形態１では、混合度判定装置１０は、攪拌装置３０の上部の混合材料の上面画像を撮像部２０で撮像し、撮像した原画像Ｄ０から縮小率の異なる縮小画像Ｄ１を生成する。そして、生成された縮小画像に基づいてアダプティブスレッショルド手法を用いて二値化画像Ｄ２を生成し、二値化画像Ｄ２からシャノンインデックスを用いて縮小画像混合度（シャノン・エントロピーＳ）を算出し、所定の範囲の縮小率の縮小画像混合度の平均を平均混合度として算出するようにしたので、複数種類の材料から構成される混合材料の混合度を安定して判定することができる。

【0044】

＜変形例＞
なお、本実施形態１では、攪拌装置３０内部の混合材料の上面画像を用いて混合度を算出する場合を説明したが、混合装置から出力され平ベルトコンベアで運搬されている混合材料の混合度を判定する場合について説明する。なお、実施形態１と同様の部位については、同一の符号を付すこととして、その詳細な説明は省略する。

【0045】

図６は、変形例を説明するための説明図である。図６に示すように、混合度判定装置４０は、混合器５０から出力された混合済材料５２が、例えば、次工程の生成器に平ベルトコンベア５１を用いて搬送される場合に、平ベルトコンベア５１を流れる混合済材料５２を、撮像部２１で撮像し、撮像した画像から混合度を算出する。そして、算出された混合度が所定の閾値より低い場合は、アラームを通知する。

【0046】

＜混合度判定装置４０の構成＞
混合度判定装置４０は、表示部１１、入力部１２、記憶部１４、制御部４５及び撮像部２１を有する。

【0047】

制御部４５は、混合度判定装置４０の全体を制御する制御部であり、画像取得処理部１５ａと、縮小画像生成部１５ｂと、二値化処理部１５ｃと縮小画像混合度算出部１５ｄと、平均混合度算出部１５ｅと、平均混合度判定部１５ｆと、アラーム通知部４５ａとを有する。実際には、これらのプログラムをＣＰＵにロードして実行することにより、画像取得処理部１５ａと、縮小画像生成部１５ｂと、二値化処理部１５ｃと縮小画像混合度算出部１５ｄと、平均混合度算出部１５ｅと、平均混合度判定部１５ｆと、アラーム通知部４５ａとにそれぞれ対応するプロセスを実行させることになる。

【0048】

アラーム通知部４５ａは、撮像部２１で撮像された画像に基づいて判定された平均混合度が、所定の混合度より低くなった場合に、アラームを通知する処理を行う。これにより、主材に対する着色材の混合不足により不良品の混入を防ぐとこができる。

【0049】

［実施形態２］
ところで、上記実施形態１では、攪拌装置３０内部の混合材料の上部からの上面画像に基づいて混合度を算出する場合を説明したが、攪拌装置３０の側面に材料の状況が見える窓を具備した攪拌装置３１に上面画像を撮像する撮像部２０の他に、側面に可動式の可動式撮像部２２を配設し、上面及び側面からの画像に基づき混合度を算出する場合について説明する。なお、実施形態１と同様の部位については、同一の符号を付すこととして、その詳細な説明は省略する。

【0050】

まず、本実施形態２に係る混合度判定装置の概要について説明する。図７は、実施形態２に係る混合度判定装置の概要を説明するための説明図である。図７にしめすように、混合度判定装置６０は、攪拌装置３１において、例えば主材と着色材とを混合し、攪拌装置３１の上部に設けられた撮像部２０と、攪拌装置３１の側面に設けられた可動式撮像部２２にて混合材料を撮像し、撮像した画像に基づいて混合された主材及び着色材の混合度を求めるものである。

【0051】

＜混合度判定装置６０の構成＞
混合度判定装置６０は、表示部１１、入力部１２、記憶部６４、制御部６５、撮像部２０及び可動式撮像部２２を有する。

【0052】

可動式撮像部２２は、カメラなどの撮像デバイスで、攪拌装置３１の側面の窓の上部から下部まで任意の位置の画像を撮像可能なように可動部を具備している。

【0053】

記憶部６４は、ハードディスク装置や不揮発性メモリなどの記憶デバイスであり、縮小画像データ１４ｂと、二値化画像データ１４ｃと、縮小画像混合度データ１４ｄと、画像データ６４ａと、平均混合度データ６４ｂとを記憶する。画像データ６４ａは、撮像部２０にて、攪拌装置３１の上部から撮像した上面画像と、可動式撮像部２２にて、攪拌装置３１の側面の窓から撮像した複数枚の側面画像である。平均混合度データ６４ｂは、撮像部２０及び可動式撮像部２２で撮像した複数の画像データ６４ａの、それぞれの画像に基づいて算出した平均混合度のデータである。

【0054】

制御部６５は、混合度判定装置６０の全体を制御する制御部であり、画像取得処理部１５ａと、縮小画像生成部１５ｂと、二値化処理部１５ｃと、縮小画像混合度算出部１５ｄと、平均混合度算出部１５ｅと、平均混合度判定部１５ｆと、総合混合度算出部６５ａと、総合混合度判定部６５ｂとを有する。実際には、これらのプログラムをＣＰＵにロードして実行することにより、画像取得処理部１５ａと、縮小画像生成部１５ｂと、二値化処理部１５ｃと、縮小画像混合度算出部１５ｄと、平均混合度算出部１５ｅと、平均混合度判定部１５ｆと、総合混合度算出部６５ａと、総合混合度判定部６５ｂとにそれぞれ対応するプロセスを実行させることになる。

【0055】

総合混合度算出部６５ａは、撮像部２０で撮像した攪拌装置３１の上面画像に基づいて算出された平均混合度と、可動式撮像部２２で撮像した、例えば、攪拌装置３１の側面の窓３２の上方の側面画像及び側面の窓３２の下方の側面画像に基づいて算出された平均混合度との平均値を算出する処理部である。

【0056】

総合混合度判定部６５ｂは、総合混合度算出部６５ａにより算出された総合混合度が、所定の閾値より大きいか否かを判定する。総合混合度が予定の閾値より大きい場合は、混合度は良と判定し、所定の閾値より小さい場合は、混合度は不良と判定する。

【0057】

＜混合度判定装置６０の処理手順＞
次に、混合度判定装置６０の処理手順について説明する。図８は、図７に示した混合度判定装置の処理手順を示すフローチャートである。図８に示すように、混合度判定装置６０は、撮像部２０及び可動式撮像部２２を制御し、攪拌装置３１の上部の上面画像及び側面の複数の側面画像を撮像し、複数の原画像Ｄ０を取得する（ステップＳ２０１）。

【0058】

そして、混合度判定装置６０は、原画像Ｄ０を含み、原画像Ｄ０の解像度を順次低くした縮小画像Ｄ１を生成し（ステップＳ２０２）、生成した縮小画像Ｄ１からアダプティブスレッショルド手法を用いた二値化処理を行い（ステップＳ２０３）、二値化画像Ｄ２を生成する。その後、混合度判定装置６０は、シャノンインデックスを用い、二値化画像Ｄ２における選択粉粒体の画素数に基づいて、二値化画像Ｄ２の縮小画像混合度（シャノン・エントロピーＳ）を算出する（ステップＳ２０４）。

【0059】

そして、混合度判定装置６０は、縮小率Ａが所定の縮小率（閾値ＴＨ）以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。縮小率Ａが閾値ＴＨより大きい場合は（ステップＳ２０５；Ｎｏ）、新たな縮小率ＡをＡ＝Ａ－Ｂにて算出し（ステップＳ２０６）、ステップＳ２０２に移行する。なお、Ｂ＝１にすることにより縮小率Ａを１％ずつ減少させることができる。

【0060】

これに対して、縮小率Ａが閾値ＴＨ以下である場合は（ステップＳ２０５；Ｙｅｓ）、平均混合度の算出を行う（ステップＳ２０７）。ここで平均混合度は、各縮小画像に基づいて算出された縮小画像混合度の平均である。

【0061】

そして、混合度判定装置６０は、撮像した全ての画像が処理されたか否かを判定する（ステップ；Ｓ２０８）。全ての画像が処理されていない場合は（ステップＳ２０８；Ｎｏ）、次の画像を選択する（ステップＳ２０９）。その後、ステップＳ２０２に移行し次の原画像Ｄ０の平均混合度の算出を行う。

【0062】

これに対して、全ての画像の処理が終了した場合は（ステップＳ２０８；Ｙｅｓ）、算出された複数の平均混合度に基づいて総合混合度を算出する（ステップＳ２１０）。総合混合度は、複数の平均混合度の平均を算出する。また、複数の平均混合度に重みを付加し、加重平均を算出してもよい。

【0063】

その後、混合度判定装置６０は、総合混合度の判定を行う（ステップＳ２１１）。具体的には、算出された総合混合度が所定の閾値以上の場合は、混合度は良と判定し、総合混合度が所定の閾値より小さい場合は、混合度は不良と判定し、一連の処理を終了する。

【0064】

上述してきたように、本実施形態２では、混合度判定装置６０は、攪拌装置３１の上部の混合材料の上面画像を撮像部２０で撮像し、攪拌装置３１の側面の混合材料の側面画像を可動式撮像部２２で撮像し、撮像した原画像Ｄ０から縮小率の異なる縮小画像Ｄ１を生成する。そして、生成された縮小画像に基づいてアダプティブスレッショルド手法を用いて二値化画像Ｄ２を生成し、二値化画像Ｄ２からシャノンインデックスを用いて縮小画像混合度（シャノン・エントロピーＳ）を算出し、所定の範囲の縮小率の縮小画像混合度の平均を平均混合度として算出し、複数の平均混合度に基づいて総合混合度を算出するようにしたので、複数種類の材料から構成される混合材料の混合度を安定して判定することができる。

【0065】

なお、上記実施形態１及び実施形態２では、縮小画像を生成し、二値化画像を算出する場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、縮小画像を生成せず、原画像から二値化画像を生成し、この二値化画像に基づいて混合度判定を行ってもよい。

【0066】

また、上記実施形態１及び実施形態２では、複数の縮小画像混合度から平均混合度を算出する場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の縮小画像混合度の中央値や他のモーメント量等の統計量から混合度を算出してもよい。

【0067】

上記の各実施形態で図示した各構成は機能概略的なものであり、必ずしも物理的に図示の構成をされていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

【産業上の利用可能性】

【0068】

本発明に係る混合度判定装置及び混合度判定方法は、複数種類の材料から構成される混合材料の混合度を安定して判定する場合に適している。

【符号の説明】

【0069】

１０ 混合度判定装置
１１ 表示部
１２ 入力部
１４ 記憶部
１４ａ 画像データ
１４ｂ 縮小画像データ
１４ｃ 混合度データ
１４ｄ 縮小画像混合度データ
１５ 制御部
１５ａ 画像取得処理部
１５ｂ 縮小画像生成部
１５ｃ 二値化処理部
１５ｄ 縮小画像混合度算出部
１５ｅ 平均混合度算出部
１５ｆ 平均混合度判定部
２０、２１ 撮像部
２２ 可動式撮像部
３０、３１ 攪拌装置
３２ 窓
４０ 混合度判定装置
４５ 制御部
４５ａ アラーム通知部
５０ 混合器
５１ 平ベルトコンベア
５２ 混合済材料
６０ 混合度判定装置
６４ 記憶部
６４ａ 画像データ
６４ｂ 平均混合度データ
６５ 制御部
６５ａ 総合混合度算出部
６５ｂ 総合混合度判定部
Ａ 縮小率
Ｄ０ 原画像
Ｄ１ 縮小画像
Ｄ２ 二値化画像
Ｅ 判定領域
Ｅ_S サブセル
Ｓ シャノン・エントロピー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】