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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】
(24)【登録日】2024-11-22
(45)【発行日】2024-12-02
(54)【発明の名称】粒径分布計測装置
(51)【国際特許分類】
G01N 15/0227 20240101AFI20241125BHJP
【ＦＩ】
G01N15/0227
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2021105001
(22)【出願日】2021-06-24
(65)【公開番号】P2023003741
(43)【公開日】2023-01-17
【審査請求日】2024-04-17
(73)【特許権者】
【識別番号】302060926
【氏名又は名称】株式会社フジタ
(74)【代理人】
【識別番号】100089875
【弁理士】
【氏名又は名称】野田 茂
(72)【発明者】
【氏名】北島 明
(72)【発明者】
【氏名】福島 伸二
(72)【発明者】
【氏名】小島 秋
(72)【発明者】
【氏名】仲沢 武志
(72)【発明者】
【氏名】平野 勝識
(72)【発明者】
【氏名】新井 智之
【審査官】福田 裕司
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－２００５１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１２４６６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－１４６８１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０２－０１６４３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１１０１７４３３４（ＣＮ，Ａ）
【文献】国際公開第２００５／０１５５２３（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ １５／０２２７
ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
異なる粒径の粒状材が混合された粒状材料が投入される載置面部と、設定された振動周波数で前記載置面部に振動を加えて前記粒状材を前記載置面部上で振動させる振動部と、
所定の周波数範囲にわたって前記振動周波数を変化させる周波数制御部と、
前記載置面部上の前記粒状材を撮像して動画データを生成する撮像部と、
前記載置面部の前記振動周波数に共振する前記粒状材を前記動画データから特定する共振粒状材特定部と、
前記動画データにおいて前記載置面部上に分散された前記粒状材の面積の合計を総面積Ｓａとして算出し、前記共振することで特定された前記粒状材の面積の合計を共振部分面積Ｓｂとして算出し、体積比Ｖｂａ＝（Ｓｂ）３／２／（Ｓａ）３／２を前記振動周波数が変化する毎に算出する体積比算出部と、
前記所定の周波数範囲にわたって得られた前記体積比Ｖｂａと前記振動周波数との関係に基づいて前記粒状材料における粒状材の粒径の分布を示す粒径加積曲線を算出する粒径分布算出部と、
を備えることを特徴とする粒径分布計測装置。
【請求項2】
前記周波数制御部による前記振動周波数の変化は、前記所定の周波数範囲にわたって連続的になされる、ことを特徴とする請求項１記載の粒径分布計測装置。
【請求項3】
前記共振粒状材特定部による前記粒状材の特定は、前記動画データを構成する複数の静止画データから選択した２つの静止画データから検出される前記粒状材の移動量と所定のしきい値との比較結果に基づいてなされる、ことを特徴とする請求項１または２記載の粒径分布計測装置。
【請求項4】
前記振動部による前記載置面部の振動の振幅を設定する振幅制御部をさらに備える、ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の粒径分布計測装置。
【請求項5】
前記載置面部の表面は、前記粒状材に対して摩擦係数の大きい材料で形成されている、ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の粒径分布計測装置。
【請求項6】
前記載置面部の表面は、前記粒状材の分散を促進するための凹凸形状が形成されている、ことを特徴とする請求項１から５の何れか１項記載の粒径分布計測装置。
【請求項7】
前記載置面部は水平面に対して傾斜した傾斜載置面部で構成されている、ことを特徴とする請求項１から６の何れか１項記載の粒径分布計測装置。
【請求項8】
前記載置面部の色を変化させる色変化部が設けられている、ことを特徴とする請求項１から７の何れか１項記載の粒径分布計測装置。
【請求項9】
前記載置面部は、光が透過可能に形成されると共に、前記粒状材が分散される表面とその反対側に位置する裏面とを備え、前記色変化部は、前記載置面部の前記裏面側から前記表面側に光を照射すると共に前記光の色が変化可能に構成された光源装置で構成されている、
ことを特徴とする請求項８記載の粒径分布計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、粒径分布計測装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、セメントと混ぜてコンクリートを構成する砂や砂利などの骨材や、土地を平坦にしたり土地に勾配を付けたりするために土地に盛る盛土材といった粒状材の粒径を測定して粒径の分布を示す粒径加積曲線を算出する場合、目の大きさが異なる複数のふるいを用いて粒状材をふるい分けし、各ふるいを通過した粒状材の質量が粒状材全体の質量に占める割合を算出する方法が用いられている。
このような方法では、人的作業に多大な労力と時間を要する問題がある。
そこで、特許文献１には、デジタルカメラにより粒状材を撮像して生成された画像データから粒状材の粒径を求める技術が提案されている。
また、特許文献２には、粒状材に振動を加えて分散させた粒状材を撮像して画像データを生成し、画像データに基づいて粒状材の粒径を算出し、算出された粒状材の粒径に基づいて粒径加積曲線を算出する技術が提案されている。
このような方法では、人的作業に多大な労力と時間を要する問題がある。
そこで、特許文献１には、デジタルカメラにより粒状材を撮像して生成された画像データから粒状材の粒径を求める技術が提案されている。
また、特許文献２には、粒状材に振動を加えて分散させた粒状材を撮像して画像データを生成し、画像データに基づいて粒状材の粒径を算出し、算出された粒状材の粒径に基づいて粒径加積曲線を算出する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１０－０３８８６５号公報
【文献】特許第６３１９７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記従来技術は粒状材が静止した状態で撮像した静止画の画像データから粒状材の面積を画像認識により算出しており、言い換えると、粒状材の投影面積から粒状材の粒径を算出している。
一方、粒状材は３次元形状で不定形を呈しているため、粒状材が撮像される方向によって粒状材の投影面積は変化するので、このような投影面積から算出された粒状材の粒径には誤差が含まれ、算出される粒径の精度を確保する上で改善の余地がある。
本発明は前記事情に鑑み案出されたもので、本発明の目的は、粒状材の粒径を正確に計測して粒状材の粒径加積曲線を正確に算出する上で有利な粒径分布計測装置を提供することにある。
一方、粒状材は３次元形状で不定形を呈しているため、粒状材が撮像される方向によって粒状材の投影面積は変化するので、このような投影面積から算出された粒状材の粒径には誤差が含まれ、算出される粒径の精度を確保する上で改善の余地がある。
本発明は前記事情に鑑み案出されたもので、本発明の目的は、粒状材の粒径を正確に計測して粒状材の粒径加積曲線を正確に算出する上で有利な粒径分布計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上述した目的を達成するために、本発明の一実施の形態は、異なる粒径の粒状材が混合された粒状材料が投入される載置面部と、設定された振動周波数で前記載置面部に振動を加えて前記粒状材を前記載置面部上で振動させる振動部と、所定の周波数範囲にわたって前記振動周波数を変化させる周波数制御部と、前記載置面部上の前記粒状材を撮像して動画データを生成する撮像部と、前記載置面部の前記振動周波数に共振する前記粒状材を前記動画データから特定する共振粒状材特定部と、前記動画データにおいて前記載置面部上に分散された前記粒状材の面積の合計を総面積Ｓａとして算出し、前記共振することで特定された前記粒状材の面積の合計を共振部分面積Ｓｂとして算出し、体積比Ｖｂａ＝（Ｓｂ）３／２／（Ｓａ）３／２を前記振動周波数が変化する毎に算出する体積比算出部と、前記所定の周波数範囲にわたって得られた前記体積比Ｖｂａと前記振動周波数との関係に基づいて前記粒状材料における粒状材の粒径の分布を示す粒径加積曲線を算出する粒径分布算出部とを備えることを特徴とする。
本発明の一実施の形態は、前記周波数制御部による前記振動周波数の変化は、前記所定の周波数範囲にわたって連続的になされることを特徴とする。
本発明の一実施の形態は、前記共振粒状材特定部による前記粒状材の特定は、前記動画データを構成する複数の静止画データから選択した２つの静止画データから検出される前記粒状材の移動量と所定のしきい値との比較結果に基づいてなされることを特徴とする。
本発明の一実施の形態は、前記振動部による前記載置面部の振動の振幅を設定する振幅制御部をさらに備えることを特徴とする。
本発明の一実施の形態は、前記載置面部の表面は、前記粒状材に対して摩擦係数の大きい材料で形成されていることを特徴とする。
本発明の一実施の形態は、前記載置面部の表面は、前記粒状材の分散を促進するための凹凸形状が形成されていることを特徴とする。
本発明の一実施の形態は、前記載置面部は水平面に対して傾斜した傾斜載置面部で構成されていることを特徴とする。
本発明の一実施の形態は、前記載置面部の色を変化させる色変化部が設けられていることを特徴とする。
本発明の一実施の形態は、前記載置面部は、光が透過可能に形成されると共に、前記粒状材が分散される表面とその反対側に位置する裏面とを備え、前記色変化部は、前記載置面部の前記裏面側から前記表面側に光を照射すると共に前記光の色が変化可能に構成された光源装置で構成されていることを特徴とする。
本発明の一実施の形態は、前記周波数制御部による前記振動周波数の変化は、前記所定の周波数範囲にわたって連続的になされることを特徴とする。
本発明の一実施の形態は、前記共振粒状材特定部による前記粒状材の特定は、前記動画データを構成する複数の静止画データから選択した２つの静止画データから検出される前記粒状材の移動量と所定のしきい値との比較結果に基づいてなされることを特徴とする。
本発明の一実施の形態は、前記振動部による前記載置面部の振動の振幅を設定する振幅制御部をさらに備えることを特徴とする。
本発明の一実施の形態は、前記載置面部の表面は、前記粒状材に対して摩擦係数の大きい材料で形成されていることを特徴とする。
本発明の一実施の形態は、前記載置面部の表面は、前記粒状材の分散を促進するための凹凸形状が形成されていることを特徴とする。
本発明の一実施の形態は、前記載置面部は水平面に対して傾斜した傾斜載置面部で構成されていることを特徴とする。
本発明の一実施の形態は、前記載置面部の色を変化させる色変化部が設けられていることを特徴とする。
本発明の一実施の形態は、前記載置面部は、光が透過可能に形成されると共に、前記粒状材が分散される表面とその反対側に位置する裏面とを備え、前記色変化部は、前記載置面部の前記裏面側から前記表面側に光を照射すると共に前記光の色が変化可能に構成された光源装置で構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0006】
本発明の一実施の形態によれば、粒状材が載置された載置面部の振動周波数を所定の周波数範囲にわたって変化させることで固有振動数、すなわち質量が異なる粒状材をそれぞれ共振させることで、粒状材の動画データに基づいて質量に対応した粒状材をそれぞれ特定し、特定した粒状材の体積の合計が全ての粒状材の体積の合計に占める体積比Ｖｂａを、振動周波数が変化する毎に算出し、所定の周波数範囲にわたって得られた体積比Ｖｂａと振動周波数との関係に基づいて粒状材料における粒状材の粒径の分布を示す粒径加積曲線を算出するようにした。
したがって、従来技術では、静止画データから算出された粒状材の投影面積から算出された粒状材の粒径には誤差が含まれるので、粒径加積曲線の精度を確保する上で不利であったのに対し、本発明の一実施の形態では、従来技術と異なり体積比Ｖｂａと振動周波数との関係に基づいて粒状材の粒径加積曲線を算出するので、正確な粒径加積曲線を得る上で有利となり、粒状材料の評価を効率よく正確に行なう上で有利となる。
また、周波数制御部による振動周波数の変化が、所定の周波数範囲にわたって連続的になされるようにすると、体積比Ｖｂａと振動周波数との関係をきめ細かく得ることができ、粒状材の粒径加積曲線を正確に算出する上でより有利となる。
また、共振粒状材特定部による粒状材の特定が、動画データを構成する複数の静止画データから選択した２つの静止画データから検出される粒状材の移動量と所定のしきい値との比較結果に基づいてなされようにすると、粒状材の特定を簡単かつ確実に行なう上で有利となり、共振粒状材特定部による粒状材の特定に関する処理を効率的に行なう上で有利となる。
また、振動部による載置面部の振動の振幅を設定する振幅制御部を設けると、含水率などの粒状材の性状の違いによって粒状材の共振のしやすさが影響を受ける場合に、粒状材の性状に応じて振動の振幅を変化させることで粒状材の共振を促進し、共振した粒状材の特定を確実に行なわせる上で有利となる。
また、載置面部の表面が、粒状材に対して摩擦係数の大きい材料で形成されていると、載置面部の振動に追従して粒状材が移動しやすくなり、載置面部の振動周波数に粒状材の固有振動数が合致したときに、粒状材が共振しやすくなるため、粒状材の特定を簡単かつ確実に行なう上で有利となり、共振粒状材特定部による粒状材の特定に関する処理を効率的に行なう上で有利となる。
また、載置面部の表面に粒状材の分散を促進するための凹凸形状が形成されていると、載置面部が平面で形成されている場合に比較して、粒状材同士が重なり合ったり接触することを解消する上で有利となり、動画データ上において一つ一つの粒状材を正確に認識することができ、粒状材の粒径加積曲線を正確に算出する上で有利となり、粒状材料の評価を効率よく正確に行なう上で有利となる。
また、載置面部が、水平面に対して傾斜した傾斜載置面部で構成されていると、載置面部の振動に伴い傾斜載置面部によって粒状材が分散されるため、載置面部が水平面上を延在する平面で形成されている場合に比較して、粒状材同士が重なり合ったり接触することを解消する上で有利となり、動画データ上において一つ一つの粒状材を正確に認識することができ、粒状材の粒径加積曲線を正確に算出する上で有利となり、粒状材料の評価を効率よく正確に行なう上で有利となる。
また、載置面部の色を変化させる色変化部を設けると、動画データに基づいて算出された粒状材の面積の精度を評価しつつ、粒状材の面積の精度が向上するように色変化部により載置面部の色を変化させることができる。
そのため、精度が高い粒状材の面積に基づいて体積比Ｖｂａと振動周波数との関係を精度良く得ることができ、粒状材の粒径加積曲線を正確に算出する上で有利となり、粒状材料の評価を効率よく正確に行なう上で有利となる。
また、載置面部は、光が透過可能に形成されると共に、色変化部は、載置面部の裏面側から表面側に光を照射すると共に光の色が変化可能に構成された光源装置で構成されていると、簡単な構成により載置面部の色を変化させる上で有利となる。
したがって、従来技術では、静止画データから算出された粒状材の投影面積から算出された粒状材の粒径には誤差が含まれるので、粒径加積曲線の精度を確保する上で不利であったのに対し、本発明の一実施の形態では、従来技術と異なり体積比Ｖｂａと振動周波数との関係に基づいて粒状材の粒径加積曲線を算出するので、正確な粒径加積曲線を得る上で有利となり、粒状材料の評価を効率よく正確に行なう上で有利となる。
また、周波数制御部による振動周波数の変化が、所定の周波数範囲にわたって連続的になされるようにすると、体積比Ｖｂａと振動周波数との関係をきめ細かく得ることができ、粒状材の粒径加積曲線を正確に算出する上でより有利となる。
また、共振粒状材特定部による粒状材の特定が、動画データを構成する複数の静止画データから選択した２つの静止画データから検出される粒状材の移動量と所定のしきい値との比較結果に基づいてなされようにすると、粒状材の特定を簡単かつ確実に行なう上で有利となり、共振粒状材特定部による粒状材の特定に関する処理を効率的に行なう上で有利となる。
また、振動部による載置面部の振動の振幅を設定する振幅制御部を設けると、含水率などの粒状材の性状の違いによって粒状材の共振のしやすさが影響を受ける場合に、粒状材の性状に応じて振動の振幅を変化させることで粒状材の共振を促進し、共振した粒状材の特定を確実に行なわせる上で有利となる。
また、載置面部の表面が、粒状材に対して摩擦係数の大きい材料で形成されていると、載置面部の振動に追従して粒状材が移動しやすくなり、載置面部の振動周波数に粒状材の固有振動数が合致したときに、粒状材が共振しやすくなるため、粒状材の特定を簡単かつ確実に行なう上で有利となり、共振粒状材特定部による粒状材の特定に関する処理を効率的に行なう上で有利となる。
また、載置面部の表面に粒状材の分散を促進するための凹凸形状が形成されていると、載置面部が平面で形成されている場合に比較して、粒状材同士が重なり合ったり接触することを解消する上で有利となり、動画データ上において一つ一つの粒状材を正確に認識することができ、粒状材の粒径加積曲線を正確に算出する上で有利となり、粒状材料の評価を効率よく正確に行なう上で有利となる。
また、載置面部が、水平面に対して傾斜した傾斜載置面部で構成されていると、載置面部の振動に伴い傾斜載置面部によって粒状材が分散されるため、載置面部が水平面上を延在する平面で形成されている場合に比較して、粒状材同士が重なり合ったり接触することを解消する上で有利となり、動画データ上において一つ一つの粒状材を正確に認識することができ、粒状材の粒径加積曲線を正確に算出する上で有利となり、粒状材料の評価を効率よく正確に行なう上で有利となる。
また、載置面部の色を変化させる色変化部を設けると、動画データに基づいて算出された粒状材の面積の精度を評価しつつ、粒状材の面積の精度が向上するように色変化部により載置面部の色を変化させることができる。
そのため、精度が高い粒状材の面積に基づいて体積比Ｖｂａと振動周波数との関係を精度良く得ることができ、粒状材の粒径加積曲線を正確に算出する上で有利となり、粒状材料の評価を効率よく正確に行なう上で有利となる。
また、載置面部は、光が透過可能に形成されると共に、色変化部は、載置面部の裏面側から表面側に光を照射すると共に光の色が変化可能に構成された光源装置で構成されていると、簡単な構成により載置面部の色を変化させる上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】第１の実施の形態に係る粒径分布計測装置の構成を示す説明図である。
【図2】第１の実施の形態に係る粒径分布計測装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図3】第１の実施の形態に係る粒径分布計測装置の容器を示す斜視図である。
【図4】時間経過に伴う振動周波数の変化状態を示す説明図である。
【図5】載置面部上に載置された粒状材を模式的に示す平面図であり、（Ａ）は載置面部が静止した状態を示し、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は載置面部が振動した状態を示す。
【図6】第１の実施の形態に係る粒径分布計測装置の動作フローチャートである。
【図7】載置面部上に分散された粒状材の動画データを構成する静止画データの一例を示す説明図である。
【図8】第１の実施の形態に係る粒径分布計測装置によって算出された粒径加積曲線の一例を示す線図である。
【図9】第２の実施の形態に係る粒径分布計測装置の容器の断面図である。
【図10】第３の実施の形態に係る粒径分布計測装置の容器の斜視図である。
【図11】（Ａ）は第３の実施の形態に係る粒径分布計測装置の容器の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。
【図12】第４の実施の形態に係る粒径分布計測装置の構成を示す説明図である。
【図13】（Ａ）は第５の実施の形態に係る粒径分布計測装置の構成を示す説明図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ矢視図である。
【図14】第６の実施の形態に係る粒径分布計測装置の容器とシートを示す斜視図、（Ｂ）は載置面部にシートを載置した状態を示す斜視図、（Ｃ）は載置面部に別のシートを載置した状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、本明細書で用いる用語について説明する。
粒状材とは、例えば、土木工事や建築工事などで使用する材料であり、具体的には、セメントと混ぜてコンクリートを構成する砂や砂利などの骨材や、土地を平坦にしたり土地に勾配を付けたりするために土地に盛る盛土材などを含んでいる。
骨材や盛土材は、異なる粒径の粒状材が混合された粒状材料で構成されている。
粒状材の粒径の定義として様々なものが知られており、その一つとして面積等価径が知られている。
面積等価径とは、粒状材を球体と仮定し、粒状材を平面に投影した際の輪郭で規定される面積、言い換えると、撮像装置で撮像した画像データ上で特定される粒状材の輪郭で規定される面積を球体の投影面積とした場合における、この球体の直径として算出される面積等価径である。
粒状材の粒径として面積等価径を算出する理由は、粒状材が様々な形状の不定形であるためである。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、本明細書で用いる用語について説明する。
粒状材とは、例えば、土木工事や建築工事などで使用する材料であり、具体的には、セメントと混ぜてコンクリートを構成する砂や砂利などの骨材や、土地を平坦にしたり土地に勾配を付けたりするために土地に盛る盛土材などを含んでいる。
骨材や盛土材は、異なる粒径の粒状材が混合された粒状材料で構成されている。
粒状材の粒径の定義として様々なものが知られており、その一つとして面積等価径が知られている。
面積等価径とは、粒状材を球体と仮定し、粒状材を平面に投影した際の輪郭で規定される面積、言い換えると、撮像装置で撮像した画像データ上で特定される粒状材の輪郭で規定される面積を球体の投影面積とした場合における、この球体の直径として算出される面積等価径である。
粒状材の粒径として面積等価径を算出する理由は、粒状材が様々な形状の不定形であるためである。
【0009】
骨材や盛土材を構成する粒状材は、粒径Ｄの範囲によって以下のように区分されている（ＪＩＳＡ０２０７：２０１８（地盤工学用語））。
粘土分： 粒径Ｄ＜０．００５ｍｍ
シルト分： ０．００５ｍｍ≦粒径Ｄ＜０．０７５ｍｍ
砂分： ０．０７５ｍｍ≦粒径Ｄ＜２ｍｍ
れき（礫）分： ２ｍｍ≦粒径Ｄ＜７５ｍｍ
石分： ７５ｍｍ≦粒径Ｄ
粘土分： 粒径Ｄ＜０．００５ｍｍ
シルト分： ０．００５ｍｍ≦粒径Ｄ＜０．０７５ｍｍ
砂分： ０．０７５ｍｍ≦粒径Ｄ＜２ｍｍ
れき（礫）分： ２ｍｍ≦粒径Ｄ＜７５ｍｍ
石分： ７５ｍｍ≦粒径Ｄ
【0010】
粒径加積曲線とは、粒状材料を構成する粒状材の粒径の分布を示すものである。
図８は２つの粒径加積曲線Ｃ１、Ｃ２が例示されており、粒径加積曲線Ｃ１、Ｃ２は、各粒状材の粒径Ｄを横軸（対数スケール）とし、通過質量百分率Ｐ（加積通過率ともいう）を縦軸（線形スケール）とした片対数グラフによって表される。
通過質量百分率Ｐとは、各粒径Ｄ以下の粒状材の全体に対する質量百分率、すなわち、その粒径Ｄ以下の粒状材の総質量の粒状材全体の総質量に占める割合をパーセンテージで示した値である。
図８は２つの粒径加積曲線Ｃ１、Ｃ２が例示されており、粒径加積曲線Ｃ１、Ｃ２は、各粒状材の粒径Ｄを横軸（対数スケール）とし、通過質量百分率Ｐ（加積通過率ともいう）を縦軸（線形スケール）とした片対数グラフによって表される。
通過質量百分率Ｐとは、各粒径Ｄ以下の粒状材の全体に対する質量百分率、すなわち、その粒径Ｄ以下の粒状材の総質量の粒状材全体の総質量に占める割合をパーセンテージで示した値である。
【0011】
次に、本実施の形態に係る粒径分布計測装置１０の構成について説明する。
図１、図２に示すように、粒径分布計測装置１０は、容器１２Ａと、振動部１４と、撮像部１６と、コンピュータ１８とを含んで構成されている。
図３に示すように、容器１２Ａは、異なる粒径の粒状材が混合された粒状材料が投入されるものであり、載置面部２０と、載置面部２０の周囲から起立された側壁２２とを備え上方に開放状に形成されている。
本実施の形態では、載置面部２０は矩形板状を呈しているが、載置面部２０の形状は円形や多角形状などであってもよく限定されない。
載置面部２０は、上記の粒状材料が投入される箇所であり、後述する振動部１４によって載置面部２０が振動されることで、投入された粒状材が載置面部２０上で分散され移動する。
図１、図２に示すように、粒径分布計測装置１０は、容器１２Ａと、振動部１４と、撮像部１６と、コンピュータ１８とを含んで構成されている。
図３に示すように、容器１２Ａは、異なる粒径の粒状材が混合された粒状材料が投入されるものであり、載置面部２０と、載置面部２０の周囲から起立された側壁２２とを備え上方に開放状に形成されている。
本実施の形態では、載置面部２０は矩形板状を呈しているが、載置面部２０の形状は円形や多角形状などであってもよく限定されない。
載置面部２０は、上記の粒状材料が投入される箇所であり、後述する振動部１４によって載置面部２０が振動されることで、投入された粒状材が載置面部２０上で分散され移動する。
【0012】
また、載置面部２０を含む容器１２Ａは、例えば、金属や合成樹脂など従来公知の材料で構成することができるが、載置面部２０の表面２００２を、粒状材に対して摩擦係数の大きい材料で形成すると、載置面部２０の振動に追従して粒状材が移動しやすくなり、載置面部２０の振動周波数に粒状材の固有振動数が合致したときに、粒状材が共振しやすくなる。
粒状材に対して摩擦係数の大きい材料として、例えばゴムなどの従来公知の様々な材料が使用可能である。
なお、粒状材の固有振動数および共振については後述する。
粒状材に対して摩擦係数の大きい材料として、例えばゴムなどの従来公知の様々な材料が使用可能である。
なお、粒状材の固有振動数および共振については後述する。
【0013】
図１に示すように、振動部１４は、設定された振動周波数および振幅で載置面部２０に振動を加えて粒状材を載置面部２０上で振動させるものである。
また、振動の方向は、載置面部２０と平行する平面に沿った方向であるが、振動の方向が載置面部２０と直交する方向（鉛直方向）の成分を含んでいてもよい。
本実施の形態では、振動部１４は、試験管や三角フラスコなどの容器１２Ａを振とうして（振って）中の試料を混ぜたり分離する振とう器と同様の原理で構成されている。
振動部１４は、基台２６の上に載置される本体部１４０２と、本体部１４０２の上部に揺動可能に支持され水平面上を延在する振動テーブル１４０４と、本体部１４０２に設けられ後述するコンピュータ１８に接続された振動部側制御部１４０６と、本体部１４０２に設けられた操作部１４０８とを備えている。
振動テーブル１４０４は、本体部１４０２に組み込まれた不図示のアクチュエータによって振動される。
本実施の形態では、容器１２Ａは振動テーブル１４０４上に載置された状態で不図示の取付具によって振動テーブル１４０４に取り付けられ、これにより容器１２Ａは振動テーブル１４０４と一体に振動される。
容器１２Ａが振動テーブル１４０４に取り付けられた状態で、載置面部２０は水平面上を延在している。
また、振動の方向は、載置面部２０と平行する平面に沿った方向であるが、振動の方向が載置面部２０と直交する方向（鉛直方向）の成分を含んでいてもよい。
本実施の形態では、振動部１４は、試験管や三角フラスコなどの容器１２Ａを振とうして（振って）中の試料を混ぜたり分離する振とう器と同様の原理で構成されている。
振動部１４は、基台２６の上に載置される本体部１４０２と、本体部１４０２の上部に揺動可能に支持され水平面上を延在する振動テーブル１４０４と、本体部１４０２に設けられ後述するコンピュータ１８に接続された振動部側制御部１４０６と、本体部１４０２に設けられた操作部１４０８とを備えている。
振動テーブル１４０４は、本体部１４０２に組み込まれた不図示のアクチュエータによって振動される。
本実施の形態では、容器１２Ａは振動テーブル１４０４上に載置された状態で不図示の取付具によって振動テーブル１４０４に取り付けられ、これにより容器１２Ａは振動テーブル１４０４と一体に振動される。
容器１２Ａが振動テーブル１４０４に取り付けられた状態で、載置面部２０は水平面上を延在している。
【0014】
振動部側制御部１４０６は、図２に示すコンピュータ１８で構成された周波数制御部１８Ｂおよび振幅制御部１８Ｃから設定される振動周波数および振幅に基づいて上記アクチュエータを制御することにより、振動テーブル１４０４の振動周波数および振幅を制御するものである。
また、本実施の形態では、振動テーブル１４０４の振動方向については、操作部１４０８の操作によって設定され、それら設定された振動方向に基づいて振動部側制御部１４０６がアクチュエータを制御する。
なお、操作部１４０８を用いる代わりに、上記コンピュータ１８から振動テーブル１４０４の振動方向を振動部側制御部１４０６に設定するようにするなど任意である。
また、振動部１４の構成は任意であり、例えば、振動可能に支持された容器１２Ａに、従来公知のバイブレータ装置から振動を加えることで載置面部２０に振動を与えるようにしてもよい。
また、本実施の形態では、振動テーブル１４０４の振動方向については、操作部１４０８の操作によって設定され、それら設定された振動方向に基づいて振動部側制御部１４０６がアクチュエータを制御する。
なお、操作部１４０８を用いる代わりに、上記コンピュータ１８から振動テーブル１４０４の振動方向を振動部側制御部１４０６に設定するようにするなど任意である。
また、振動部１４の構成は任意であり、例えば、振動可能に支持された容器１２Ａに、従来公知のバイブレータ装置から振動を加えることで載置面部２０に振動を与えるようにしてもよい。
【0015】
撮像部１６は、ビデオカメラなどの撮像装置１６Ａで構成され、載置面部２０上に分散され載置面部２０の振動に追従して振動する粒状材を撮像して動画データを生成するものである。
動画データは、所定のフレームレートで連続的に撮像された複数の静止画データ（フレームともいう）で構成されている。
撮像部１６は、基台２６上に配置されたスタンド２８を介して載置面部２０の上方に離間した箇所に支持され、上方から載置面部２０の全域を撮像できるように構成されている。
動画データは、所定のフレームレートで連続的に撮像された複数の静止画データ（フレームともいう）で構成されている。
撮像部１６は、基台２６上に配置されたスタンド２８を介して載置面部２０の上方に離間した箇所に支持され、上方から載置面部２０の全域を撮像できるように構成されている。
【0016】
図２に示すように、コンピュータ１８は、何れも不図示のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク装置、入出力インターフェースに加えて、入力装置３０、出力装置３２、外部記憶装置３４を含んで構成されている。
ＲＯＭは所定の制御プログラムなどを格納し、ＲＡＭはワーキングエリアを提供するものである。
ハードディスク装置は、後述する入力部１８Ａ、周波数制御部１８Ｂと、振幅制御部１８Ｃと、共振粒状材特定部１８Ｄと、体積比算出部１８Ｅと、粒径分布算出部１８Ｆと、出力部１８Ｇと、通信部１８Ｈを実現するための制御プログラムを格納している。
入出力インターフェースは、以下の入力装置３０、出力装置３２、ネットワーク３６とのインターフェースを取るものである。
入力装置３０は、操作者による操作入力を受け付けるものであり、キーボード３００２、マウス３００４を備えている。
出力装置３２は、情報を出力するものであり、ディスプレイ３２０２、プリンタ３２０４を備えている。
外部記憶装置３４は、情報を記憶するものであり、外付けのハードディス装置や外付けのＳＳＤ（ソリッドステートドライブ装置）、あるいは、メモリカードやＵＳＢメモリなどの半導体記録媒体、あるいは、ＤＶＤなどの光ディスク記録媒体などを含む。
ＲＯＭは所定の制御プログラムなどを格納し、ＲＡＭはワーキングエリアを提供するものである。
ハードディスク装置は、後述する入力部１８Ａ、周波数制御部１８Ｂと、振幅制御部１８Ｃと、共振粒状材特定部１８Ｄと、体積比算出部１８Ｅと、粒径分布算出部１８Ｆと、出力部１８Ｇと、通信部１８Ｈを実現するための制御プログラムを格納している。
入出力インターフェースは、以下の入力装置３０、出力装置３２、ネットワーク３６とのインターフェースを取るものである。
入力装置３０は、操作者による操作入力を受け付けるものであり、キーボード３００２、マウス３００４を備えている。
出力装置３２は、情報を出力するものであり、ディスプレイ３２０２、プリンタ３２０４を備えている。
外部記憶装置３４は、情報を記憶するものであり、外付けのハードディス装置や外付けのＳＳＤ（ソリッドステートドライブ装置）、あるいは、メモリカードやＵＳＢメモリなどの半導体記録媒体、あるいは、ＤＶＤなどの光ディスク記録媒体などを含む。
【0017】
ＣＰＵがハードディスク装置の制御プログラムを実行することにより、入力部１８Ａと、周波数制御部１８Ｂと、振幅制御部１８Ｃと、共振粒状材特定部１８Ｄと、体積比算出部１８Ｅと、粒径分布算出部１８Ｆと、出力部１８Ｇと、通信部１８Ｈとが実現される。
入力部１８Ａは、撮像装置１６Ａで撮像された動画データを受け付けるものである。
周波数制御部１８Ｂは、振動部側制御部１４０６に対して振動周波数を設定するものであり、所定の周波数範囲にわたって振動部１４によって載置面部２０に加えられる振動の振動周波数を変化させる。
図４は、周波数制御部１８Ｂによる振動周波数の変化を説明する線図であり、横軸に時間Ｔ、縦軸に振動周波数Ｆｎをとっている。
周波数制御部１８Ｂによる振動周波数Ｆｎの変化は、所定の周波数範囲にわたって連続的に行なわれる。
ここで、所定の周波数範囲とは、載置面部２０に載置された粒状材の固有振動数の最低値から最高値までの範囲を含む範囲である。
入力部１８Ａは、撮像装置１６Ａで撮像された動画データを受け付けるものである。
周波数制御部１８Ｂは、振動部側制御部１４０６に対して振動周波数を設定するものであり、所定の周波数範囲にわたって振動部１４によって載置面部２０に加えられる振動の振動周波数を変化させる。
図４は、周波数制御部１８Ｂによる振動周波数の変化を説明する線図であり、横軸に時間Ｔ、縦軸に振動周波数Ｆｎをとっている。
周波数制御部１８Ｂによる振動周波数Ｆｎの変化は、所定の周波数範囲にわたって連続的に行なわれる。
ここで、所定の周波数範囲とは、載置面部２０に載置された粒状材の固有振動数の最低値から最高値までの範囲を含む範囲である。
【0018】
振幅制御部１８Ｃは、振動部側制御部１４０６に対して載置面部２０の振動の振幅を設定するものである。
設定する振幅は、載置面部２０に載置された粒状材の共振が生じやすくなる振幅を実験的に求めればよい。
設定する振幅は、載置面部２０に載置された粒状材の共振が生じやすくなる振幅を実験的に求めればよい。
【0019】
共振粒状材特定部１８Ｄは、載置面部２０の振動周波数Ｆｎに共振する粒状材を動画データから特定するものである。
ここで、粒状材の共振について説明する。
共振とは、物体がそれぞれ有する固有振動数と合致する振動周波数Ｆｎで振動されたときに大きく振動（移動）することをいう。
ここで、粒状材の固有振動数Ｆｎは以下の式（１）で示される。
Ｆｎ＝（ｋ／ｍ）０．５／（２π）…（１）
ただし、ｋ：粒状材のばね定数、ｍ：粒状材の質量
粒状材におけるばね定数ｋはほぼ一定と考えられるので、粒状材の固有振動数Ｆｎは質量ｍに依存するといえる。
そのため、ある振動周波数Ｆｎを加えた場合に共振する粒状材の質量ｍは同一であり、質量ｍが異なる粒状材は共振しないと考えられる。
ここで、粒状材の質量ｍは粒状材の体積、言い換えると粒径に相当するため、ある振動周波数Ｆｎを加えた場合に共振する粒状材の粒径は同一であり、その粒径と異なる粒径の粒状材は共振しないと考えられる。
ここで、粒状材の共振について説明する。
共振とは、物体がそれぞれ有する固有振動数と合致する振動周波数Ｆｎで振動されたときに大きく振動（移動）することをいう。
ここで、粒状材の固有振動数Ｆｎは以下の式（１）で示される。
Ｆｎ＝（ｋ／ｍ）０．５／（２π）…（１）
ただし、ｋ：粒状材のばね定数、ｍ：粒状材の質量
粒状材におけるばね定数ｋはほぼ一定と考えられるので、粒状材の固有振動数Ｆｎは質量ｍに依存するといえる。
そのため、ある振動周波数Ｆｎを加えた場合に共振する粒状材の質量ｍは同一であり、質量ｍが異なる粒状材は共振しないと考えられる。
ここで、粒状材の質量ｍは粒状材の体積、言い換えると粒径に相当するため、ある振動周波数Ｆｎを加えた場合に共振する粒状材の粒径は同一であり、その粒径と異なる粒径の粒状材は共振しないと考えられる。
【0020】
図５は、載置面部２０上の粒状材２の挙動を模式的に示した説明図である。
図５（Ａ）は、互いに粒径が異なる３種類の粒状材２Ａ、２Ｂ、２Ｃが静止された載置面部２０上に載置された状態を示している。なお、実際の粒状材２は不定形であるが、図５では、粒状材２が球状を呈しているものとして示す。
なお、図中矢印は粒状材２の共振方向を示し、矢印の長さが共振した粒状材２の移動量を示している。
図５（Ｂ）は、載置面部２０が振動周波数Ｆｎ１で振動され、粒状材２Ａの固有振動数ｆｎ１が振動周波数Ｆｎ１に一致することで共振して大きく移動しているのに対して、残りの粒状材２Ｂ、２Ｃの固有振動数ｆｎ２、ｆｎ３が振動周波数Ｆｎ１と一致しないため共振していない状態を示す。
図５（Ｃ）は、載置面部２０が振動周波数Ｆｎ２で振動され、粒状材２Ｂの固有振動数ｆｎ２が振動周波数Ｆｎ２に一致することで共振して大きく移動しているのに対して、残りの粒状材２Ａ、２Ｃの固有振動数ｆｎ１、ｆｎ３が振動周波数Ｆｎ２と一致しないため共振していない状態を示す。
図５（Ｄ）は、載置面部２０が振動周波数Ｆｎ３で振動され、粒状材２Ｃの固有振動数ｆｎ３が振動周波数Ｆｎ３に一致することで共振して大きく移動しているのに対して、残りの粒状材２Ａ、２Ｂの固有振動数ｆｎ１、ｆｎ２が振動周波数Ｆｎ３と一致しないため共振していない状態を示す。
ここで、固有周波数の大小関係は、ｆｎ１＜ｆｎ２＜ｆｎ３となっており、粒状材２の質量（粒径）が小さいほど固有振動数が高いものとなっている。
図５（Ａ）は、互いに粒径が異なる３種類の粒状材２Ａ、２Ｂ、２Ｃが静止された載置面部２０上に載置された状態を示している。なお、実際の粒状材２は不定形であるが、図５では、粒状材２が球状を呈しているものとして示す。
なお、図中矢印は粒状材２の共振方向を示し、矢印の長さが共振した粒状材２の移動量を示している。
図５（Ｂ）は、載置面部２０が振動周波数Ｆｎ１で振動され、粒状材２Ａの固有振動数ｆｎ１が振動周波数Ｆｎ１に一致することで共振して大きく移動しているのに対して、残りの粒状材２Ｂ、２Ｃの固有振動数ｆｎ２、ｆｎ３が振動周波数Ｆｎ１と一致しないため共振していない状態を示す。
図５（Ｃ）は、載置面部２０が振動周波数Ｆｎ２で振動され、粒状材２Ｂの固有振動数ｆｎ２が振動周波数Ｆｎ２に一致することで共振して大きく移動しているのに対して、残りの粒状材２Ａ、２Ｃの固有振動数ｆｎ１、ｆｎ３が振動周波数Ｆｎ２と一致しないため共振していない状態を示す。
図５（Ｄ）は、載置面部２０が振動周波数Ｆｎ３で振動され、粒状材２Ｃの固有振動数ｆｎ３が振動周波数Ｆｎ３に一致することで共振して大きく移動しているのに対して、残りの粒状材２Ａ、２Ｂの固有振動数ｆｎ１、ｆｎ２が振動周波数Ｆｎ３と一致しないため共振していない状態を示す。
ここで、固有周波数の大小関係は、ｆｎ１＜ｆｎ２＜ｆｎ３となっており、粒状材２の質量（粒径）が小さいほど固有振動数が高いものとなっている。
【0021】
したがって、ある振動周波数Ｆｎで載置面部２０を振動させたときに、動画データ上で共振する粒状材２を特定すれば、それら特定した粒状材２の質量（粒径）は同一であると言える。
本実施の形態では、共振粒状材特定部１８Ｄは、動画データを構成する複数の静止画データから選択した２つの静止画データから検出される粒状材２の移動量と所定のしきい値との比較結果に基づいて共振している粒状材２の特定を行なう。
図５では、粒状材２Ａ、２Ｂ、２Ｃの移動量ΔＬが所定のしきい値Ｌｔｈ以上であるときにその粒状材２Ａ、２Ｂ、２Ｃが共振しているものと判定する。
なお、粒状材２の質量によって固有振動数ｆｎが違うので、粒状材２の移動速度も移動量も変わると考えられる。すなわち、小さい粒状材２は速く短い距離を往復し、大きい粒状材２は遅く長い距離を往復する。
そのため、粒状材２の質量（粒径）すなわち固有振動数ｆｎに応じて、選択する２つの静止画データ（２つのフレーム）の撮像時間差ΔＴとしきい値Ｌｔｈを変更することが粒状材２の特定を正確に行なう上で好ましい。
言い換えると、選択する２つの静止画データ（２つのフレーム）は連続する２つの静止画データに限定されず、選択する２つの静止画データの間に１以上の静止画データが存在してもよい。また、しきい値Ｌｔｈは１つの値に限定されない。
以下に例示するように、２つの静止画データを選択し、しきい値Ｌｔｈを変更することができる。
１）固有振動数ｆｎ＝１００Ｈｚの場合は、撮像時間差ΔＴが０．０１秒となる２つの静止画データを選択すると共に、しきい値ΔＬｔｈを０．５ｍｍとする。
２）固有振動数ｆｎ＝１Ｈｚの場合は、撮像時間差ΔＴが１秒となる２つの静止画データを選択すると共に、しきい値ΔＬｔｈを２ｍｍとする。
すなわち、１）の粒状材２の粒径（質量）は、２）の粒状材２の粒径（質量）よりも小さく、したがって、１）の粒状材２の共振時の移動速度および移動量は、２）の粒状材２の共振時の移動速度および移動量よりも小さいことになる。
本実施の形態では、共振粒状材特定部１８Ｄは、動画データを構成する複数の静止画データから選択した２つの静止画データから検出される粒状材２の移動量と所定のしきい値との比較結果に基づいて共振している粒状材２の特定を行なう。
図５では、粒状材２Ａ、２Ｂ、２Ｃの移動量ΔＬが所定のしきい値Ｌｔｈ以上であるときにその粒状材２Ａ、２Ｂ、２Ｃが共振しているものと判定する。
なお、粒状材２の質量によって固有振動数ｆｎが違うので、粒状材２の移動速度も移動量も変わると考えられる。すなわち、小さい粒状材２は速く短い距離を往復し、大きい粒状材２は遅く長い距離を往復する。
そのため、粒状材２の質量（粒径）すなわち固有振動数ｆｎに応じて、選択する２つの静止画データ（２つのフレーム）の撮像時間差ΔＴとしきい値Ｌｔｈを変更することが粒状材２の特定を正確に行なう上で好ましい。
言い換えると、選択する２つの静止画データ（２つのフレーム）は連続する２つの静止画データに限定されず、選択する２つの静止画データの間に１以上の静止画データが存在してもよい。また、しきい値Ｌｔｈは１つの値に限定されない。
以下に例示するように、２つの静止画データを選択し、しきい値Ｌｔｈを変更することができる。
１）固有振動数ｆｎ＝１００Ｈｚの場合は、撮像時間差ΔＴが０．０１秒となる２つの静止画データを選択すると共に、しきい値ΔＬｔｈを０．５ｍｍとする。
２）固有振動数ｆｎ＝１Ｈｚの場合は、撮像時間差ΔＴが１秒となる２つの静止画データを選択すると共に、しきい値ΔＬｔｈを２ｍｍとする。
すなわち、１）の粒状材２の粒径（質量）は、２）の粒状材２の粒径（質量）よりも小さく、したがって、１）の粒状材２の共振時の移動速度および移動量は、２）の粒状材２の共振時の移動速度および移動量よりも小さいことになる。
【0022】
なお、粒状材２の移動量の検出は、公知の画像処理技術を用いて行なうことができ、例えば、ライブラリとして提供されているＯｐｅｎＣＶの一機能であるＯｐｔｉｃａｌｆｌｏｗ（オプティカルフロー）を用いることにより、連続する２つの静止画データから検出された粒状材２の移動ベクトルに基づいて行なうことができる。
【0023】
体積比算出部１８Ｅは、動画データを構成する静止画データにおいて載置面部２０上に分散された粒状材２の面積の合計を総面積Ｓａとして算出し、共振することで特定された粒状材２の面積の合計を共振部分面積Ｓｂとして算出し、体積比Ｖｂａ＝（Ｓｂ）３／２／（Ｓａ）３／２を振動周波数Ｆｎが変化する毎に算出するものである。
ここで、体積比Ｖｂａは、載置面部２０上の全ての粒状材２の体積の合計Ｖａに対する共振することで特定された粒状材２の体積の合計Ｖｂの比率を示している。
体積比Ｖｂａ＝（Ｓｂ）３／２／（Ｓａ）３／２について具体的に説明すると、粒状材２を球体と仮定したとき、上記総面積Ｓａ、共振部分面積Ｓｂは粒状材２の面積であるため、それら面積の平方根（１／２乗）が粒状材２の粒径Ｄに対応することになり、粒径Ｄの３乗が粒状材２の体積に対応することになる。
なお、本明細書において、静止画データにおける粒状材２の面積は、粒状材２の輪郭で規定（区画）される領域の面積、言い換えると、粒状材２の投影面積である。
具体的に説明すると、図７は、動画データを構成する静止画データを例示するものであり、大きさが異なる多数の粒状材２が表示されている。
この静止画データに表示されている全ての粒状材２の面積の合計が総面積Ｓａであり、共振粒状材特定部１８Ｄによって特定された粒状材２の面積の合計が共振部分面積Ｓｂである。
ここで、体積比Ｖｂａは、載置面部２０上の全ての粒状材２の体積の合計Ｖａに対する共振することで特定された粒状材２の体積の合計Ｖｂの比率を示している。
体積比Ｖｂａ＝（Ｓｂ）３／２／（Ｓａ）３／２について具体的に説明すると、粒状材２を球体と仮定したとき、上記総面積Ｓａ、共振部分面積Ｓｂは粒状材２の面積であるため、それら面積の平方根（１／２乗）が粒状材２の粒径Ｄに対応することになり、粒径Ｄの３乗が粒状材２の体積に対応することになる。
なお、本明細書において、静止画データにおける粒状材２の面積は、粒状材２の輪郭で規定（区画）される領域の面積、言い換えると、粒状材２の投影面積である。
具体的に説明すると、図７は、動画データを構成する静止画データを例示するものであり、大きさが異なる多数の粒状材２が表示されている。
この静止画データに表示されている全ての粒状材２の面積の合計が総面積Ｓａであり、共振粒状材特定部１８Ｄによって特定された粒状材２の面積の合計が共振部分面積Ｓｂである。
【0024】
なお、総面積Ｓａと共振部分面積Ｓｂの算出は、動画データを構成する静止画データに基づいて以下に例示するような画像認識処理により算出することができる。
１）ＲＧＢ画像データで構成される静止画データから、以下の式（１）に基づいてグレースケール画像データを生成する。
Ｙ＝ａ＊Ｒ＋ｂ＊Ｇ＋ｃ＊Ｂ…（１）
ただし、Ｙ：輝度、Ｒ：Ｒ画像データ、Ｇ：Ｇ画像データ、Ｂ：Ｂ画像データ、ａ，ｂ，ｃ：係数であり、記号＊は乗算記号を示す。
２）グレースケール画像データを所定のしきい値と比較して２値化して２値化データを生成する。このような処理は、例えば、公知のオープンソースのライブラリであるＯｐｅｎＣＶのｔｈｒｅｓｈｏｌｄ関数を用いることで実現することができる。
３）２値化データから粒状材の輪郭を示す輪郭データを抽出する。このような処理は、例えば、上記ＯｐｅｎＣＶのｆｉｎｄＣｏｎｔｏｕｒｓ関数を用いることで実現することができる。
４）輪郭データに基づいて各粒状材の面積を算出する。具体的には、輪郭データで区画される閉領域の面積を算出する。ここで、閉領域の面積は、画素単位で算出されるので、画素単位で求められた閉領域の面積Ｓｃに、１画素当たりの面積を示す校正係数αの２乗を乗算して実空間での面積Ｓ＝α＊α＊Ｓｃを算出する。
５）各粒状材２の面積に基づいて総面積Ｓａと共振部分面積Ｓｂとを算出する。
１）ＲＧＢ画像データで構成される静止画データから、以下の式（１）に基づいてグレースケール画像データを生成する。
Ｙ＝ａ＊Ｒ＋ｂ＊Ｇ＋ｃ＊Ｂ…（１）
ただし、Ｙ：輝度、Ｒ：Ｒ画像データ、Ｇ：Ｇ画像データ、Ｂ：Ｂ画像データ、ａ，ｂ，ｃ：係数であり、記号＊は乗算記号を示す。
２）グレースケール画像データを所定のしきい値と比較して２値化して２値化データを生成する。このような処理は、例えば、公知のオープンソースのライブラリであるＯｐｅｎＣＶのｔｈｒｅｓｈｏｌｄ関数を用いることで実現することができる。
３）２値化データから粒状材の輪郭を示す輪郭データを抽出する。このような処理は、例えば、上記ＯｐｅｎＣＶのｆｉｎｄＣｏｎｔｏｕｒｓ関数を用いることで実現することができる。
４）輪郭データに基づいて各粒状材の面積を算出する。具体的には、輪郭データで区画される閉領域の面積を算出する。ここで、閉領域の面積は、画素単位で算出されるので、画素単位で求められた閉領域の面積Ｓｃに、１画素当たりの面積を示す校正係数αの２乗を乗算して実空間での面積Ｓ＝α＊α＊Ｓｃを算出する。
５）各粒状材２の面積に基づいて総面積Ｓａと共振部分面積Ｓｂとを算出する。
【0025】
粒径分布算出部１８Ｆは、所定の周波数範囲にわたって得られた体積比Ｖｂａと振動周波数Ｆｎとの関係に基づいて粒状材料における粒状材２の粒径の分布を示す粒径加積曲線を算出するものである。
すなわち、粒状材２はその質量に対応した固有振動数ｆｎを有しているので、ある振動周波数Ｆｎで共振した粒状材２は質量がほぼ同じである。
ここで、粒状材２の質量は、粒状材２の体積または粒径と言い換えることができる。
したがって、特定の振動周波数Ｆｎに対応する体積比Ｖｂａは、特定の質量（粒径）の粒状材２が粒状材２の全体の質量に示す質量の割合（分布）を示すことになる。
そのため、所定の周波数範囲にわたって得られた体積比Ｖｂａと振動周波数Ｆｎとの関係に基づいて粒状材２の粒径の分布が算出され、したがって、粒径加積曲線を得ることができる。
なお、図８に示すように、粒径加積曲線は、各粒状材２の粒径Ｄを横軸、通過質量百分率Ｐを縦軸としているため、体積比Ｖｂａと振動周波数Ｆｎとの関係に基づいて粒状材２の粒径の分布が算出する際には粒状材２の体積を粒径に換算すればよい。
また、粒状材２の粒径の定義として何を用いるかは限定されないが、例えば、前述した面積等価径を用いることができる。
すなわち、粒状材２はその質量に対応した固有振動数ｆｎを有しているので、ある振動周波数Ｆｎで共振した粒状材２は質量がほぼ同じである。
ここで、粒状材２の質量は、粒状材２の体積または粒径と言い換えることができる。
したがって、特定の振動周波数Ｆｎに対応する体積比Ｖｂａは、特定の質量（粒径）の粒状材２が粒状材２の全体の質量に示す質量の割合（分布）を示すことになる。
そのため、所定の周波数範囲にわたって得られた体積比Ｖｂａと振動周波数Ｆｎとの関係に基づいて粒状材２の粒径の分布が算出され、したがって、粒径加積曲線を得ることができる。
なお、図８に示すように、粒径加積曲線は、各粒状材２の粒径Ｄを横軸、通過質量百分率Ｐを縦軸としているため、体積比Ｖｂａと振動周波数Ｆｎとの関係に基づいて粒状材２の粒径の分布が算出する際には粒状材２の体積を粒径に換算すればよい。
また、粒状材２の粒径の定義として何を用いるかは限定されないが、例えば、前述した面積等価径を用いることができる。
【0026】
出力部１８Ｇは、粒径分布算出部１８Ｆで算出された粒径加積曲線のデータを、出力装置３２、あるいは、外部記憶装置３４に供給するものである。
通信部１８Ｈはインターネットや専用回線などを含むネットワーク３６を介して不図示の端末（コンピュータ）と通信を行なうものであり、本実施の形態では、粒径分布算出部１８Ｆで算出された粒径加積曲線のデータを不図示の端末に送信する。
通信部１８Ｈはインターネットや専用回線などを含むネットワーク３６を介して不図示の端末（コンピュータ）と通信を行なうものであり、本実施の形態では、粒径分布算出部１８Ｆで算出された粒径加積曲線のデータを不図示の端末に送信する。
【0027】
次に、本実施の形態に係る粒径分布計測装置１０の動作について図６のフローチャートを参照して説明する。
まず初めに粒径分布を計測する対象となる粒状材料、例えば、骨材や盛土材の採取を行なう（ステップＳ１０）。
次いで、採取した粒状材料を容器１２Ａの載置面部２０上に投入する（ステップＳ１２）。
なお、予め、容器１２Ａは振動部１４の振動テーブル１４０４に取り付けられているものとする。
そして、周波数制御部１８Ｂ、振幅制御部１８Ｃにより振動部１４の振動周波数Ｆｎ、振幅を設定し、振動部１４により載置面部２０の振動を開始させる（ステップＳ１４）。
載置面部２０の振動により、載置面部２０上に投入された粒状材料は載置面部２０上で分散された状態となる。
次いで、載置面部２０の振動がなされた状態で撮像装置１６Ａにより載置面部２０の全域を撮像して動画データを取得する（ステップＳ１６）。
図７に示すように、動画データを構成する静止画データ上において、粒状材２の一つ一つは重なり合うことなく、また、接触することなく互いに距離をおいた状態となる。
そして、そのときの振動周波数Ｆｎと合致する固有振動数を有する粒状材２が共振する（ステップＳ１８）。
まず初めに粒径分布を計測する対象となる粒状材料、例えば、骨材や盛土材の採取を行なう（ステップＳ１０）。
次いで、採取した粒状材料を容器１２Ａの載置面部２０上に投入する（ステップＳ１２）。
なお、予め、容器１２Ａは振動部１４の振動テーブル１４０４に取り付けられているものとする。
そして、周波数制御部１８Ｂ、振幅制御部１８Ｃにより振動部１４の振動周波数Ｆｎ、振幅を設定し、振動部１４により載置面部２０の振動を開始させる（ステップＳ１４）。
載置面部２０の振動により、載置面部２０上に投入された粒状材料は載置面部２０上で分散された状態となる。
次いで、載置面部２０の振動がなされた状態で撮像装置１６Ａにより載置面部２０の全域を撮像して動画データを取得する（ステップＳ１６）。
図７に示すように、動画データを構成する静止画データ上において、粒状材２の一つ一つは重なり合うことなく、また、接触することなく互いに距離をおいた状態となる。
そして、そのときの振動周波数Ｆｎと合致する固有振動数を有する粒状材２が共振する（ステップＳ１８）。
【0028】
共振粒状材特定部１８Ｄは、載置面部２０の振動周波数Ｆｎに共振する粒状材２を動画データから特定する（ステップＳ２０）。
体積比算出部１８Ｅは、動画データから共振部分面積Ｓｂと総面積Ｓａを算出し、体積比Ｖｂａを算出する（ステップＳ２２）。
振動周波数制御部１８Ｂは、所定の周波数範囲にわたって振動周波数Ｆｎが変化したか否かを判定し（ステップＳ２４）、判定結果が否定であれば、振動周波数Ｆｎを変化させ（ステップＳ２６）、ステップＳ１８に戻って同様の処理を繰り返す。
ステップＳ２４の判定結果が肯定であれば、すなわち、所定の周波数範囲にわたって振動周波数Ｆｎを変化させたならば、ステップＳ２８に進む。
体積比算出部１８Ｅは、動画データから共振部分面積Ｓｂと総面積Ｓａを算出し、体積比Ｖｂａを算出する（ステップＳ２２）。
振動周波数制御部１８Ｂは、所定の周波数範囲にわたって振動周波数Ｆｎが変化したか否かを判定し（ステップＳ２４）、判定結果が否定であれば、振動周波数Ｆｎを変化させ（ステップＳ２６）、ステップＳ１８に戻って同様の処理を繰り返す。
ステップＳ２４の判定結果が肯定であれば、すなわち、所定の周波数範囲にわたって振動周波数Ｆｎを変化させたならば、ステップＳ２８に進む。
【0029】
粒径分布算出部１８Ｆは、所定の周波数範囲にわたって得られた体積比Ｖｂａと振動周波数Ｆｎとの関係に基づいて図８に示すような粒径加積曲線を算出する（ステップＳ２８）。
出力部１８Ｇは、算出された粒径加積曲線を、ディスプレイ３２０２に出力することで画面表示させ、あるいは、プリンタ３２０４から印刷出力させる。あるいは、算出された粒径加積曲線を、外部記憶装置３４に供給する（ステップＳ３０）。
また、出力部１８Ｇは、算出された粒径加積曲線を、通信部１８Ｈからネットワーク３６を介して他の端末に送信する（ステップＳ３２）。
以上で一連の動作を終了する。
出力部１８Ｇは、算出された粒径加積曲線を、ディスプレイ３２０２に出力することで画面表示させ、あるいは、プリンタ３２０４から印刷出力させる。あるいは、算出された粒径加積曲線を、外部記憶装置３４に供給する（ステップＳ３０）。
また、出力部１８Ｇは、算出された粒径加積曲線を、通信部１８Ｈからネットワーク３６を介して他の端末に送信する（ステップＳ３２）。
以上で一連の動作を終了する。
【0030】
算出された粒径加積曲線は、粒状材料の粒度を評価するために用いられる。
図８には、傾斜度合いが緩やかな粒径加積曲線Ｃ１と、傾斜度合いが急な粒径加積曲線Ｃ２とが例示されている。
一般的に、粒径加積曲線の傾斜度合いが緩やかなほど広範囲の粒径Ｄの粒状材２が含まれていることから粒状材２同士の隙間が小となり、安定した状態となることから粒状材料の粒度の評価は高くなる。
これとは逆に、粒径加積曲線の傾斜度合いが急になるほど粒径Ｄがそろった粒状材２が含まれていることから粒状材２同士の隙間が大となり、不安定な状態となることから粒状材料の粒度の評価は低くなる。
図８には、傾斜度合いが緩やかな粒径加積曲線Ｃ１と、傾斜度合いが急な粒径加積曲線Ｃ２とが例示されている。
一般的に、粒径加積曲線の傾斜度合いが緩やかなほど広範囲の粒径Ｄの粒状材２が含まれていることから粒状材２同士の隙間が小となり、安定した状態となることから粒状材料の粒度の評価は高くなる。
これとは逆に、粒径加積曲線の傾斜度合いが急になるほど粒径Ｄがそろった粒状材２が含まれていることから粒状材２同士の隙間が大となり、不安定な状態となることから粒状材料の粒度の評価は低くなる。
【0031】
以上説明したように、本実施の形態によれば、粒状材２が載置された載置面部２０の振動周波数Ｆｎを所定の周波数範囲にわたって変化させることで固有振動数、すなわち質量が異なる粒状材２をそれぞれ共振させることで、粒状材２の動画データに基づいて質量に対応した粒状材２をそれぞれ特定し、特定した粒状材の体積の合計が全ての粒状材の体積の合計に占める体積比Ｖｂａを、振動周波数Ｆｎが変化する毎に算出し、所定の周波数範囲にわたって得られた体積比Ｖｂａと振動周波数Ｆｎとの関係に基づいて粒状材料における粒状材２の粒径の分布を示す粒径加積曲線を算出するようにした。
したがって、従来技術では、静止画データから算出された粒状材２の投影面積から算出された粒状材２の粒径には誤差が含まれるので、粒径加積曲線の精度を確保する上で不利であったのに対し、本実施の形態では、従来技術と異なり体積比Ｖｂａと振動周波数との関係に基づいて粒状材の粒径加積曲線を算出するので、正確な粒径加積曲線を得る上で有利となり、粒状材料の評価を効率よく正確に行なう上で有利となる。
したがって、従来技術では、静止画データから算出された粒状材２の投影面積から算出された粒状材２の粒径には誤差が含まれるので、粒径加積曲線の精度を確保する上で不利であったのに対し、本実施の形態では、従来技術と異なり体積比Ｖｂａと振動周波数との関係に基づいて粒状材の粒径加積曲線を算出するので、正確な粒径加積曲線を得る上で有利となり、粒状材料の評価を効率よく正確に行なう上で有利となる。
【0032】
また、本実施の形態では、周波数制御部１８Ｂによる振動周波数Ｆｎの変化が、所定の周波数範囲にわたって連続的になされるようにしたので、体積比Ｖｂａと振動周波数Ｆｎとの関係をきめ細かく得ることができ、粒状材２の粒径加積曲線を正確に算出する上でより有利となる。
【0033】
なお、図８において、粒径Ｄの全ての範囲にわたって粒径加積曲線を算出できない場合が考えられる。
例えば、粒径Ｄが０．１ｍｍ未満といった非常に小さい領域では、撮像装置１６Ａの性能によっては粒状材２を精度良く撮像することができず、動画データの精度も低くなり、共振した粒状材２を特定することが困難となり、体積比Ｖｂａと振動周波数Ｆｎとの関係を得ることができないことが想定される。
このような場合は、粒径Ｄが０．１ｍｍ以上の領域において粒径加積曲線を算出する一方、粒径Ｄが０．１ｍｍ未満の領域では、上記算出済の粒径加積曲線を外挿することで、体積比Ｖｂａと振動周波数Ｆｎとの関係を得ることができない領域においても粒径加積曲線を推定することができる。
すなわち、粒径加積曲線は、例えば、公知のタルボット関数などを近似関数（近似曲線）として近似できることが知られている。
したがって、粒径加積曲線の既知の座標点に基づいて上記の関数を特定し、この特定した関数を用いて粒径加積曲線を外挿することにより、粒径加積曲線を補間（推定）することが可能である。
例えば、粒径Ｄが０．１ｍｍ未満といった非常に小さい領域では、撮像装置１６Ａの性能によっては粒状材２を精度良く撮像することができず、動画データの精度も低くなり、共振した粒状材２を特定することが困難となり、体積比Ｖｂａと振動周波数Ｆｎとの関係を得ることができないことが想定される。
このような場合は、粒径Ｄが０．１ｍｍ以上の領域において粒径加積曲線を算出する一方、粒径Ｄが０．１ｍｍ未満の領域では、上記算出済の粒径加積曲線を外挿することで、体積比Ｖｂａと振動周波数Ｆｎとの関係を得ることができない領域においても粒径加積曲線を推定することができる。
すなわち、粒径加積曲線は、例えば、公知のタルボット関数などを近似関数（近似曲線）として近似できることが知られている。
したがって、粒径加積曲線の既知の座標点に基づいて上記の関数を特定し、この特定した関数を用いて粒径加積曲線を外挿することにより、粒径加積曲線を補間（推定）することが可能である。
【0034】
また、本実施の形態では、共振粒状材特定部１８Ｄによる粒状材２の特定が、動画データを構成する複数の静止画データから選択した２つの静止画データから検出される粒状材２の移動量と所定のしきい値との比較結果に基づいてなされる。
そのため、粒状材２の特定を簡単かつ確実に行なう上で有利となり、共振粒状材特定部１８Ｄによる粒状材２の特定に関する処理を効率的に行なう上で有利となる。
そのため、粒状材２の特定を簡単かつ確実に行なう上で有利となり、共振粒状材特定部１８Ｄによる粒状材２の特定に関する処理を効率的に行なう上で有利となる。
【0035】
また、本実施の形態では、振動部１４による載置面部２０の振動の振幅を設定する振幅制御部１８Ｃを設けたので、含水率などの粒状材２の性状の違いによって粒状材２の共振のしやすさが影響を受ける場合に、粒状材２の性状に応じて振動の振幅を変化させることで粒状材２の共振を促進し、共振した粒状材２の特定を確実に行なわせる上で有利となる。
【0036】
また、本実施の形態では、載置面部２０の表面２００２が、粒状材２に対して摩擦係数の大きい材料で形成されているので、載置面部２０の振動に追従して粒状材２が移動しやすくなり、載置面部２０の振動周波数Ｆｎに粒状材２の固有振動数が合致したときに、粒状材２が共振しやすくなる。
そのため、粒状材２の特定を簡単かつ確実に行なう上で有利となり、共振粒状材特定部１８Ｄによる粒状材２の特定に関する処理を効率的に行なう上で有利となる。
そのため、粒状材２の特定を簡単かつ確実に行なう上で有利となり、共振粒状材特定部１８Ｄによる粒状材２の特定に関する処理を効率的に行なう上で有利となる。
【0037】
（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について図９を参照して説明する。
なお、以下の実施の形態において第１の実施の形態と同様の部分、部材については同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について重点的に説明する。
第１の実施の形態では、容器１２Ｂの載置面部２０の表面２００２が平面で構成されていたのに対して、第２の実施の形態では、図９に示すように、載置面部２０の表面２００２は、粒状材２の分散を促進するための凹凸形状３８が形成されている点が第１の実施の形態と異なっている。
次に第２の実施の形態について図９を参照して説明する。
なお、以下の実施の形態において第１の実施の形態と同様の部分、部材については同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について重点的に説明する。
第１の実施の形態では、容器１２Ｂの載置面部２０の表面２００２が平面で構成されていたのに対して、第２の実施の形態では、図９に示すように、載置面部２０の表面２００２は、粒状材２の分散を促進するための凹凸形状３８が形成されている点が第１の実施の形態と異なっている。
【0038】
凹凸形状３８は、載置面部２０の表面２００２の全域にわたって形成されており、凹凸形状３８の形状、凹凸形状３８の高さ方向の寸法、単位面積当たりの凹凸形状３８の数は、実際に載置面部２０を振動部１４により振動させて粒状材２の分散が効率よく行われるように設定すればよい。
また、凹凸形状３８は、規則的に配置されていても、不規則に配置されていてもよく、実際に載置面部２０を振動部１４により振動させて粒状材２の分散が効率よく行われるように設定すればよい。
このような凹凸形状３８が形成されることによって、載置面部２０に粒状材料が投入された状態で振動部１４により載置面部２０が振動されると、振動により粒状材２の一つ一つが凹凸形状３８に沿って転がり分散しやすくなる。
また、凹凸形状３８は、規則的に配置されていても、不規則に配置されていてもよく、実際に載置面部２０を振動部１４により振動させて粒状材２の分散が効率よく行われるように設定すればよい。
このような凹凸形状３８が形成されることによって、載置面部２０に粒状材料が投入された状態で振動部１４により載置面部２０が振動されると、振動により粒状材２の一つ一つが凹凸形状３８に沿って転がり分散しやすくなる。
【0039】
第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が奏されることは無論のこと、載置面部２０の振動に伴い凹凸形状３８によって粒状材２が分散されるため、載置面部２０が平面で形成されている場合に比較して、粒状材２同士が重なり合ったり接触することを解消する上で有利となる。
そのため、撮像装置１６Ａで撮像した動画データ上において一つ一つの粒状材２を正確に認識することができ、共振粒状材特定部１８Ｄによる粒状材２の特定、および、体積比算出部１８Ｅによる粒状材２の体積比Ｖｂａの算出をそれぞれ精度良く行なう上で有利となる。
したがって、粒状材２の粒径加積曲線を正確に算出する上で有利となり、粒状材料の評価を効率よく正確に行なう上で有利となる。
そのため、撮像装置１６Ａで撮像した動画データ上において一つ一つの粒状材２を正確に認識することができ、共振粒状材特定部１８Ｄによる粒状材２の特定、および、体積比算出部１８Ｅによる粒状材２の体積比Ｖｂａの算出をそれぞれ精度良く行なう上で有利となる。
したがって、粒状材２の粒径加積曲線を正確に算出する上で有利となり、粒状材料の評価を効率よく正確に行なう上で有利となる。
【0040】
（第３の実施の形態）
次に第３の実施の形態について図１０、図１１を参照して説明する。
第１の実施の形態では、容器１２Ｃの載置面部２０の表面２００２が平面で構成されていたのに対して、第３の実施の形態では、図１０、図１１に示すように、容器１２Ａが振動部１４に取り付けられた状態で、載置面部２０は、水平面に対して傾斜した傾斜載置面部４０で構成されている。
第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が奏されることは無論のこと、載置面部２０に粒状材料が投入された状態で振動部１４により載置面部２０が振動されることにより振動により粒状材２の一つ一つが粒状材２は傾斜載置面部４０に沿って転がり分散しやすくなるため、載置面部２０が水平面上を延在する平面で形成されている場合に比較して、粒状材２同士が重なり合ったり接触することを解消する上で有利となる。
そのため、撮像装置１６Ａで撮像した動画データ上において一つ一つの粒状材２を正確に認識することができ、共振粒状材特定部１８Ｄによる粒状材２の特定、および、体積比算出部１８Ｅによる粒状材２の体積比Ｖｂａの算出をそれぞれ精度良く行なう上で有利となる。
したがって、粒状材２の粒径加積曲線を正確に算出する上で有利となり、粒状材料の評価を効率よく正確に行なう上で有利となる。
次に第３の実施の形態について図１０、図１１を参照して説明する。
第１の実施の形態では、容器１２Ｃの載置面部２０の表面２００２が平面で構成されていたのに対して、第３の実施の形態では、図１０、図１１に示すように、容器１２Ａが振動部１４に取り付けられた状態で、載置面部２０は、水平面に対して傾斜した傾斜載置面部４０で構成されている。
第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が奏されることは無論のこと、載置面部２０に粒状材料が投入された状態で振動部１４により載置面部２０が振動されることにより振動により粒状材２の一つ一つが粒状材２は傾斜載置面部４０に沿って転がり分散しやすくなるため、載置面部２０が水平面上を延在する平面で形成されている場合に比較して、粒状材２同士が重なり合ったり接触することを解消する上で有利となる。
そのため、撮像装置１６Ａで撮像した動画データ上において一つ一つの粒状材２を正確に認識することができ、共振粒状材特定部１８Ｄによる粒状材２の特定、および、体積比算出部１８Ｅによる粒状材２の体積比Ｖｂａの算出をそれぞれ精度良く行なう上で有利となる。
したがって、粒状材２の粒径加積曲線を正確に算出する上で有利となり、粒状材料の評価を効率よく正確に行なう上で有利となる。
【0041】
（第４の実施の形態）
次に第４の実施の形態について説明する。
まず、粒状材２の色について説明する。
粒状材料を構成する粒状材２は、採取された土地の違いなどによって様々な色を呈している。また、同じ土地から採取された粒状材料を構成する粒状材２同士も様々な色を呈している。
本発明者らは、様々な色の粒状材２を試料として用い、載置面部２０の色と粒状材２の色との組み合わせを変更しつつ、撮像装置１６Ａから得られた動画データを構成する静止画データ（ＲＧＢ画像データ）からグレースケール画像データを生成し、グレースケール画像データを２値化して２値化データを生成し、２値化データから粒状材２の輪郭を示す輪郭データを抽出し、粒状材２の面積を算出する実験を行なった。
なお、この画像処理は、前述した体積比算出部１８Ｅによって粒状材２の体積比Ｖｂａの算出を行なう処理と同じである。
その結果、載置面部２０の色と粒状材２の色との組み合わせによっては、得られた粒状材２の輪郭が曖昧となったり、あるいは、独立した複数の粒状材２の輪郭が単一の輪郭として誤って認識されたり、あるいは、小さい粒状材２ではその輪郭自体が消失してしまったりする現象が発生するという知見を得た。
すなわち、載置面部２０の色と粒状材２の色との組み合わせによって、粒状材２の輪郭の認識精度が影響を受け、したがって、得られた輪郭データの精度が影響を受け、算出される粒状材２の面積の精度が左右される。
例えば、載置面部２０の色と粒状材２の色とが類似していると、画像データから粒状材２の輪郭を示す輪郭データを抽出する際に、粒状材２の輪郭の認識精度が低下しやすくなり、算出される粒状材２の面積の精度が低下する。
あるいは、載置面部２０の色と粒状材２の色との組み合わせが特定の組み合わせになると、画像データから粒状材２の輪郭を示す輪郭データを抽出する際に、粒状材２の輪郭の認識精度が低下しやすくなり、算出される粒状材２の面積の精度が低下する。
したがって、載置面部２０の色と粒状材２の色とを様々なパターンで組み合わせて実験を行ない、得られた輪郭データから算出される粒状材２の面積の精度を評価することによって、算出される粒状材２の面積の精度を確保できる載置面部２０の色と粒状材２の色との組み合わせを見出すことが可能と考えられる。
次に第４の実施の形態について説明する。
まず、粒状材２の色について説明する。
粒状材料を構成する粒状材２は、採取された土地の違いなどによって様々な色を呈している。また、同じ土地から採取された粒状材料を構成する粒状材２同士も様々な色を呈している。
本発明者らは、様々な色の粒状材２を試料として用い、載置面部２０の色と粒状材２の色との組み合わせを変更しつつ、撮像装置１６Ａから得られた動画データを構成する静止画データ（ＲＧＢ画像データ）からグレースケール画像データを生成し、グレースケール画像データを２値化して２値化データを生成し、２値化データから粒状材２の輪郭を示す輪郭データを抽出し、粒状材２の面積を算出する実験を行なった。
なお、この画像処理は、前述した体積比算出部１８Ｅによって粒状材２の体積比Ｖｂａの算出を行なう処理と同じである。
その結果、載置面部２０の色と粒状材２の色との組み合わせによっては、得られた粒状材２の輪郭が曖昧となったり、あるいは、独立した複数の粒状材２の輪郭が単一の輪郭として誤って認識されたり、あるいは、小さい粒状材２ではその輪郭自体が消失してしまったりする現象が発生するという知見を得た。
すなわち、載置面部２０の色と粒状材２の色との組み合わせによって、粒状材２の輪郭の認識精度が影響を受け、したがって、得られた輪郭データの精度が影響を受け、算出される粒状材２の面積の精度が左右される。
例えば、載置面部２０の色と粒状材２の色とが類似していると、画像データから粒状材２の輪郭を示す輪郭データを抽出する際に、粒状材２の輪郭の認識精度が低下しやすくなり、算出される粒状材２の面積の精度が低下する。
あるいは、載置面部２０の色と粒状材２の色との組み合わせが特定の組み合わせになると、画像データから粒状材２の輪郭を示す輪郭データを抽出する際に、粒状材２の輪郭の認識精度が低下しやすくなり、算出される粒状材２の面積の精度が低下する。
したがって、載置面部２０の色と粒状材２の色とを様々なパターンで組み合わせて実験を行ない、得られた輪郭データから算出される粒状材２の面積の精度を評価することによって、算出される粒状材２の面積の精度を確保できる載置面部２０の色と粒状材２の色との組み合わせを見出すことが可能と考えられる。
【0042】
そこで、第４の実施の形態では、図１２に示すように、異なる粒径Ｄの粒状材２が混合された粒状材料が投入され分散される載置面部２０の色を変化させる色変化部４２を設けた。
第４の実施の形態では、載置面部２０は、光が透過可能に形成されると共に、粒状材が分散される表面２００２と、その反対側に位置する裏面２００４とを備えている。
載置面部２０は光が透過可能であればよく、無色透明であっても、白色半透明であってもよく、色変化部４２から照射される光の色（光色）が載置面部２０の表面２００２側から見て撮像部１６で撮像できればよい。言い換えると、撮像部１６で撮像された載置面部２０の画像データに光の色が反映されればよい。
載置面部２０を構成する材料として、光が透過可能な合成樹脂やガラスなどの材料が使用可能である。
本実施の形態では、色変化部４２は、載置面部２０の裏面２００４側から表面２００２側に光を照射すると共に光の色が変化可能に構成された光源装置４４で構成されている。
光源装置４４として、液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイが使用可能である。
光源装置４４は、矩形板状の本体部４４０２と、本体部４４０２が振動テーブル１４０４に設置されて取り付けられた状態で本体部４４０２の上面に位置し水平面上を延在する矩形状の表示画面４４０４と、操作部４４０６とを備えている。
操作部４４０６は、表示画面４４０４から照射される光の色を変化させ、また、表示画面４４０４から照射される光の光量を変化させるものである。
第４の実施の形態では、載置面部２０は、光が透過可能に形成されると共に、粒状材が分散される表面２００２と、その反対側に位置する裏面２００４とを備えている。
載置面部２０は光が透過可能であればよく、無色透明であっても、白色半透明であってもよく、色変化部４２から照射される光の色（光色）が載置面部２０の表面２００２側から見て撮像部１６で撮像できればよい。言い換えると、撮像部１６で撮像された載置面部２０の画像データに光の色が反映されればよい。
載置面部２０を構成する材料として、光が透過可能な合成樹脂やガラスなどの材料が使用可能である。
本実施の形態では、色変化部４２は、載置面部２０の裏面２００４側から表面２００２側に光を照射すると共に光の色が変化可能に構成された光源装置４４で構成されている。
光源装置４４として、液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイが使用可能である。
光源装置４４は、矩形板状の本体部４４０２と、本体部４４０２が振動テーブル１４０４に設置されて取り付けられた状態で本体部４４０２の上面に位置し水平面上を延在する矩形状の表示画面４４０４と、操作部４４０６とを備えている。
操作部４４０６は、表示画面４４０４から照射される光の色を変化させ、また、表示画面４４０４から照射される光の光量を変化させるものである。
【0043】
第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が奏されることは無論のこと、撮像装置１６Ａから得られた動画データに基づいて算出された粒状材２の面積の精度を評価しつつ、粒状材２の面積の精度が向上するように色変化部４２により載置面部２０の色を変化させることができる。
そのため、精度が高い粒状材２の面積に基づいて体積比Ｖｂａと振動周波数Ｆｎとの関係を精度良く得ることができ、粒状材２の粒径加積曲線を正確に算出する上で有利となり、粒状材料の評価を効率よく正確に行なう上で有利となる。
また、色変化部４２を、光源装置４４で構成すると、簡単な構成により載置面部２０の色を変化させる上で有利となる。
この場合、光源装置４４を、液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイで構成すると、光源装置４４から照射する光の色を簡単かつ容易に変化させる上で有利となる。
なお、光源装置４４は、載置面部２０の裏面２００４側から表面２００２側に光を照射すると共に光の色が変化可能に構成されていればよく、光の色を変化することができる従来公知の様々な照明装置を用いることができ、液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイに限定されるものではない。
例えば、白色光を照射する光源部と、光源部に着脱可能に設けられた照明用の複数のカラーフィルタとを組み合わせ、カラーフィルタを交換することで光の色を変化させてもよい。
そのため、精度が高い粒状材２の面積に基づいて体積比Ｖｂａと振動周波数Ｆｎとの関係を精度良く得ることができ、粒状材２の粒径加積曲線を正確に算出する上で有利となり、粒状材料の評価を効率よく正確に行なう上で有利となる。
また、色変化部４２を、光源装置４４で構成すると、簡単な構成により載置面部２０の色を変化させる上で有利となる。
この場合、光源装置４４を、液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイで構成すると、光源装置４４から照射する光の色を簡単かつ容易に変化させる上で有利となる。
なお、光源装置４４は、載置面部２０の裏面２００４側から表面２００２側に光を照射すると共に光の色が変化可能に構成されていればよく、光の色を変化することができる従来公知の様々な照明装置を用いることができ、液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイに限定されるものではない。
例えば、白色光を照射する光源部と、光源部に着脱可能に設けられた照明用の複数のカラーフィルタとを組み合わせ、カラーフィルタを交換することで光の色を変化させてもよい。
【0044】
（第５の実施の形態）
次に第５の実施の形態について図１３を参照して説明する。
第５の実施の形態は、第４の実施の形態の変形例であり、載置面部２０および色変化部４２の構成が第４の実施の形態と異なっている。
図１３（Ａ）に示すように、第１の実施の形態と同様に、容器１２Ｅは、載置面部２０と、載置面部２０の周囲から起立された側壁２２とを備え上方に開放状に形成され、振動部１４の振動テーブル１４０４に取り付けられている。
載置面部２０は、粒状材２が分散される表面２００２を備えている。
表面２００２は、その全域の色が予め定められた規定色を呈している。
規定色は、載置面部２０の表面２００２に照射された光の色を正確に反映しやすい白色や白色に類似した色が好ましい。
次に第５の実施の形態について図１３を参照して説明する。
第５の実施の形態は、第４の実施の形態の変形例であり、載置面部２０および色変化部４２の構成が第４の実施の形態と異なっている。
図１３（Ａ）に示すように、第１の実施の形態と同様に、容器１２Ｅは、載置面部２０と、載置面部２０の周囲から起立された側壁２２とを備え上方に開放状に形成され、振動部１４の振動テーブル１４０４に取り付けられている。
載置面部２０は、粒状材２が分散される表面２００２を備えている。
表面２００２は、その全域の色が予め定められた規定色を呈している。
規定色は、載置面部２０の表面２００２に照射された光の色を正確に反映しやすい白色や白色に類似した色が好ましい。
【0045】
色変化部４２は、載置面部２０の表面２００２から上方に離間した箇所に配置され、表面２００２および表面２００２に分散された粒状材２に対して光を照射すると共に光の色が変化可能に構成された光源装置４６で構成されている。
例えば、光源装置４６は、ＬＥＤを光源とする公知のリングライト４６Ａで構成されており、不図示の操作部を操作することにより、照射する光の色と光量とを調整できるように構成されている。
リングライト４６Ａは、中心軸４６０２を中心として円環状に延在しており、載置面部２０の表面２００２から上方に離間し、かつ、中心軸４６０２を撮像装置１６Ａの光軸Ｌａとほぼ合致させ、光を照射する照射面を載置面部２０に向けた状態で基台２６上にスタンド４８を介して支持されている。
このようなリングライト４６Ａを用いることにより、載置面部２０の全域にわたって均一の色で均一の光量の光が照射されるように図られている。
なお、光源装置４６は、載置面部２０の上方から載置面部２０に向かって光を照射し、かつ、光の色を変化させることができればよく、光の色を変化することができる従来公知の様々な照明装置を用いることができ、リングライト４６Ａに限定されるものではない。
前述と同様に、白色光を照射する光源部と照明用の複数のカラーフィルタとを組み合わせて光源装置４６を構成してもよい。
例えば、光源装置４６は、ＬＥＤを光源とする公知のリングライト４６Ａで構成されており、不図示の操作部を操作することにより、照射する光の色と光量とを調整できるように構成されている。
リングライト４６Ａは、中心軸４６０２を中心として円環状に延在しており、載置面部２０の表面２００２から上方に離間し、かつ、中心軸４６０２を撮像装置１６Ａの光軸Ｌａとほぼ合致させ、光を照射する照射面を載置面部２０に向けた状態で基台２６上にスタンド４８を介して支持されている。
このようなリングライト４６Ａを用いることにより、載置面部２０の全域にわたって均一の色で均一の光量の光が照射されるように図られている。
なお、光源装置４６は、載置面部２０の上方から載置面部２０に向かって光を照射し、かつ、光の色を変化させることができればよく、光の色を変化することができる従来公知の様々な照明装置を用いることができ、リングライト４６Ａに限定されるものではない。
前述と同様に、白色光を照射する光源部と照明用の複数のカラーフィルタとを組み合わせて光源装置４６を構成してもよい。
【0046】
第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が奏されることは無論のこと、第４の実施の形態と同様に、撮像装置１６Ａから得られた動画データに基づいて算出された粒状材２の面積の精度を評価しつつ、粒状材２の面積の精度が向上するように色変化部４２により載置面部２０の色を変化させることができる。
そのため、精度が高い粒状材２の面積に基づいて体積比Ｖｂａと振動周波数Ｆｎとの関係を精度良く得ることができ、粒状材２の粒径加積曲線を正確に算出する上で有利となり、粒状材料の評価を効率よく正確に行なう上で有利となる。
そのため、精度が高い粒状材２の面積に基づいて体積比Ｖｂａと振動周波数Ｆｎとの関係を精度良く得ることができ、粒状材２の粒径加積曲線を正確に算出する上で有利となり、粒状材料の評価を効率よく正確に行なう上で有利となる。
【0047】
また、第５の実施の形態では、載置面部２０を、粒状材２が分散される表面２００２の全域の色が予め定められた規定色を呈したものとし、色変化部４２を、載置面部２０の表面２００２から上方に離間した箇所に配置し、表面２００２および表面２００２に分散された粒状材２に対して光を照射すると共に光の色が変化可能に構成された光源装置４６で構成した。
したがって、光源装置４６から照射する光の色を変えることで、載置面部２０の色と粒状材２の色との組み合わせを変えることができることは無論のこと、粒状材２の色も照射する光に応じて変わるので、撮像装置１６Ａによって取得した画像データ上における載置面部２０の色と粒状材２の色との組み合わせのパターンをより多く実現させることができる。
そのため、撮像装置１６Ａから得られた動画データに基づいて算出された粒状材２の面積の精度を評価しつつ、粒状材２の面積の精度が向上するように色変化部４２により載置面部２０の色を変化させる上でより有利となる。
これにより、精度が高い粒状材２の面積に基づいて割合Ｓｂ／Ｓｂを正確に算出することができるため、体積比Ｖｂａと振動周波数Ｆｎとの関係を精度良く得ることができ、粒状材２の粒径加積曲線を正確に算出する上でより有利となり、粒状材料の評価を効率よく正確に行なう上でより有利となる。
したがって、光源装置４６から照射する光の色を変えることで、載置面部２０の色と粒状材２の色との組み合わせを変えることができることは無論のこと、粒状材２の色も照射する光に応じて変わるので、撮像装置１６Ａによって取得した画像データ上における載置面部２０の色と粒状材２の色との組み合わせのパターンをより多く実現させることができる。
そのため、撮像装置１６Ａから得られた動画データに基づいて算出された粒状材２の面積の精度を評価しつつ、粒状材２の面積の精度が向上するように色変化部４２により載置面部２０の色を変化させる上でより有利となる。
これにより、精度が高い粒状材２の面積に基づいて割合Ｓｂ／Ｓｂを正確に算出することができるため、体積比Ｖｂａと振動周波数Ｆｎとの関係を精度良く得ることができ、粒状材２の粒径加積曲線を正確に算出する上でより有利となり、粒状材料の評価を効率よく正確に行なう上でより有利となる。
【0048】
（第６の実施の形態）
次に第６の実施の形態について図１４を参照して説明する。
第６の実施の形態は、載置面部２０および色変化部４２の構成が第４、第５の実施の形態と異なっている。
また、図１３を流用して説明すると、第４の実施の形態と同様に、載置面部２０の上方に撮像装置１６Ａと光源装置４６が設置されている。
図１４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、容器１２Ｆの載置面部２０は、粒状材２が分散される表面２００２の全域が、互いに色が異なる複数のシート５０（本実施の形態では第１シート５０Ａ、第２シート５０Ｂ）により交換可能に構成されている。図中、ハッチングの違いは色の違いを示している。
具体的には、載置面部２０の上に各シート５０を選択して載置することで載置面部２０の表面２００２が交換可能となっている。
したがって、第４、第５の実施の形態と異なり、色変化部４２は、互いに色が異なる複数のシート５０で構成されている。
各シート５０は、載置面部２０と同形同大の輪郭で形成されており、全域にわたって均一な色で着色された紙や合成樹脂製のシート材料で構成されている。
なお、光源装置４６から載置面部２０に照射される照明光は、各シート５０の色に影響を与えない白色光であることが好ましい。
次に第６の実施の形態について図１４を参照して説明する。
第６の実施の形態は、載置面部２０および色変化部４２の構成が第４、第５の実施の形態と異なっている。
また、図１３を流用して説明すると、第４の実施の形態と同様に、載置面部２０の上方に撮像装置１６Ａと光源装置４６が設置されている。
図１４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、容器１２Ｆの載置面部２０は、粒状材２が分散される表面２００２の全域が、互いに色が異なる複数のシート５０（本実施の形態では第１シート５０Ａ、第２シート５０Ｂ）により交換可能に構成されている。図中、ハッチングの違いは色の違いを示している。
具体的には、載置面部２０の上に各シート５０を選択して載置することで載置面部２０の表面２００２が交換可能となっている。
したがって、第４、第５の実施の形態と異なり、色変化部４２は、互いに色が異なる複数のシート５０で構成されている。
各シート５０は、載置面部２０と同形同大の輪郭で形成されており、全域にわたって均一な色で着色された紙や合成樹脂製のシート材料で構成されている。
なお、光源装置４６から載置面部２０に照射される照明光は、各シート５０の色に影響を与えない白色光であることが好ましい。
【0049】
第６の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が奏されることは無論のこと、撮像装置１６Ａから得られた動画データに基づいて算出された粒状材２の面積の精度を評価しつつ、粒状材２の面積の精度が向上するように載置面部２０の表面２００２のシート５０を交換することによって載置面部２０の色を変化させることができる。
そのため、精度が高い粒状材２の面積に基づいて体積比Ｖｂａと振動周波数Ｆｎとの関係を精度良く得ることができ、粒状材２の粒径加積曲線を正確に算出する上で有利となり、粒状材料の評価を効率よく正確に行なう上で有利となる。
また、第６の実施の形態では、色変化部４２を複数のシート５０で構成したので、色変化部４２を安価に実現でき、粒径分布計測装置の低コスト化を図る上で有利となる。
そのため、精度が高い粒状材２の面積に基づいて体積比Ｖｂａと振動周波数Ｆｎとの関係を精度良く得ることができ、粒状材２の粒径加積曲線を正確に算出する上で有利となり、粒状材料の評価を効率よく正確に行なう上で有利となる。
また、第６の実施の形態では、色変化部４２を複数のシート５０で構成したので、色変化部４２を安価に実現でき、粒径分布計測装置の低コスト化を図る上で有利となる。
【0050】
なお、第２の実施の形態に第３の実施の形態を組み合わせても良い。
また、第２の実施の形態に第４、第５、第６の実施の形態の何れかを組み合わせても良い。
また、第３の実施の形態に第４、第５、第６の実施の形態の何れかを組み合わせても良い。
また、第２の実施の形態に第４、第５、第６の実施の形態の何れかを組み合わせても良い。
また、第３の実施の形態に第４、第５、第６の実施の形態の何れかを組み合わせても良い。
【符号の説明】
【0051】
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ 粒状材
１０ 粒径分布計測装置
１２Ａ－１２Ｆ 容器
１４ 振動部
１４０２ 本体部
１４０４ 振動テーブル
１４０６ 振動部側制御部
１４０８ 操作部
１６ 撮像部
１６Ａ 撮像装置
１８ コンピュータ
１８Ａ 入力部
１８Ｂ 周波数制御部
１８Ｃ 振幅制御部
１８Ｄ 共振粒状材特定部
１８Ｅ 体積比算出部
１８Ｆ 粒径分布算出部
１８Ｇ 出力部
１８Ｈ 通信部
２０ 載置面部
２００２ 表面
２００４ 裏面
２２ 側壁
２６ 基台
２８ スタンド
３０ 入力装置
３００２ キーボード
３００４ マウス
３２ 出力装置
３２０２ ディスプレイ
３２０４ プリンタ
３４ 外部記憶装置
３６ ネットワーク
３８ 凹凸形状
４０ 傾斜載置面部
４２ 色変化部
４４ 光源装置
４４０２ 本体部
４４０４ 表示画面
４４０６ 操作部
４６ 光源装置
４６Ａ リングライト
４６０２ 中心軸
４８ スタンド
５０ シート
Ｆｎ 振動周波数
Ｃ１、Ｃ２ 粒径加積曲線
Ｌａ 光軸
１０ 粒径分布計測装置
１２Ａ－１２Ｆ 容器
１４ 振動部
１４０２ 本体部
１４０４ 振動テーブル
１４０６ 振動部側制御部
１４０８ 操作部
１６ 撮像部
１６Ａ 撮像装置
１８ コンピュータ
１８Ａ 入力部
１８Ｂ 周波数制御部
１８Ｃ 振幅制御部
１８Ｄ 共振粒状材特定部
１８Ｅ 体積比算出部
１８Ｆ 粒径分布算出部
１８Ｇ 出力部
１８Ｈ 通信部
２０ 載置面部
２００２ 表面
２００４ 裏面
２２ 側壁
２６ 基台
２８ スタンド
３０ 入力装置
３００２ キーボード
３００４ マウス
３２ 出力装置
３２０２ ディスプレイ
３２０４ プリンタ
３４ 外部記憶装置
３６ ネットワーク
３８ 凹凸形状
４０ 傾斜載置面部
４２ 色変化部
４４ 光源装置
４４０２ 本体部
４４０４ 表示画面
４４０６ 操作部
４６ 光源装置
４６Ａ リングライト
４６０２ 中心軸
４８ スタンド
５０ シート
Ｆｎ 振動周波数
Ｃ１、Ｃ２ 粒径加積曲線
Ｌａ 光軸
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】