(57)【要約】      （修正有）【課題】粉体を扱う作業現場で従来よりも手軽に粒度分布の計測を行えるようにする。【解決手段】分散部１１０は内部に空間を持つボックス状筐体からなり、開口１１４から投入した粉体を開口から注入する空気流に乗せて内部で分散、飛散させて、スロット１１２から内部に挿入した試料台１１３に互いに分離された粉体粒子を回収することができる。試料台１１３上の粉体粒子を、マイクロスコープ１３１及び防塵カバー１３２からなる撮像部１３０で撮像し、その画像データを例えばタブレット型情報端末からなる解析部１５０に送って、解析及び表示する。【選択図】図１
2020085644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に粉体の回収室として用いられる空間及び前記回収室に連通する開口を有して前記回収室に投入される粉体の粒子を分散させて回収することができる分散部、前記回収された粉体粒子を撮像することができる撮像部及び前記撮像された粉体粒子の画像データを表示及び解析することができる解析部を備えた可搬の粉体分散解析装置を携帯し、
前記開口から前記回収室へ粉体を投入して前記回収室内に分散及び飛散させ、
前記分散された粉体粒子を回収し、
前記撮像部により、前記回収された粉体粒子を撮像し、
前記撮像された粉体粒子の画像データを前記解析部により解析すると共に、前記解析によって得た前記粉体粒子の個数及び外形の特徴のデータを統計処理して表示する
ことを特徴とする粉体の分散解析方法。
【請求項２】
内部に粉体の回収室として用いられる空間並びに互いに近傍にあって前記回収室に連通する第１の開口及び第２の開口を有して前記回収室に投入される粉体の粒子を分散させて回収することができる分散部、前記回収された粉体粒子を撮像することができる撮像部及び前記撮像された粉体粒子の画像データを表示及び解析することができる解析部を備えた可搬の粉体分散解析装置を携帯し、
前記回収室に試料台を挿入し、
前記第２の開口から前記回収室へ空気を注入すると共に前記第１の開口から前記回収室へ粉体を投入し、前記投入された粉体粒子を前記注入された空気の流れに乗せて前記回収室に分散及び飛散させ、
前記分散された粉体粒子を前記試料台に回収し、
前記撮像部により、前記試料台に回収された粉体粒子を撮像し、
前記撮像された粉体粒子の画像データを前記解析部により解析すると共に、前記解析によって得た前記粉体粒子の個数及び外形の特徴のデータを統計処理して表示する
ことを特徴とする粉体の分散解析方法。
【請求項３】
前記粉体粒子の個数並びに外形の面積、粒子径、円形度、周囲長、凹凸度、円相当径及び球換算体積から選ばれたデータの度数分布又は相対度数分布を、前記解析部により表示することを特徴とする請求項２に記載の粉体の分散解析方法。
【請求項４】
前記粉体粒子の外形の個数並びに面積、粒子径、円形度、周囲長、凹凸度、円相当径及び球換算体積から選ばれたデータの散布図を、前記解析部により表示することを特徴とする請求項２に記載の粉体の分散解析方法。
【請求項５】
可搬の筐体内部に粉体の回収室として用いられる空間及び前記回収室に連通する開口を有し、前記開口から前記回収室に投入される粉体の粒子を分散及び飛散させて回収することができる分散部と、
前記回収された粉体粒子を撮像することができる可搬型の撮像部と、
前記撮像された粉体粒子の画像データを解析すると共に、前記解析によって得た前記粉体粒子の個数及び外形の特徴のデータを統計処理して表示することができる可搬型の解析部とを
備えたことを特徴とする粉体分散解析装置。
【請求項６】
可搬の筐体内部に粉体の回収室として用いられる空間を有すると共に、互いに近傍にあって前記回収室に連通する第１の開口及び第２の開口を備え、
前記回収室に試料台を挿入することができるように構成され、
前記第２の開口から前記回収室の内部へ空気を注入すると共に前記第１の開口から粉体を投入したとき、前記第１の開口から投入された粉体粒子を前記注入された空気の流れに乗せて前記回収室に分散及び飛散させるように構成され、かつ、前記分散させられた粉体粒子を前記試料台に回収することができる
ように構成された分散部と、
前記試料台に回収された粉体粒子を撮像することができる可搬型の撮像部と、
前記撮像された粉体粒子の画像データを解析すると共に、前記解析によって得た前記粉体粒子の個数及び外形の特徴のデータを統計処理して表示することができる可搬型の解析部とを
備えたことを特徴とする粉体分散解析装置。
【請求項７】
前記分散部は、前記第１の開口にふるいを設けて、前記第１の開口から前記ふるいを経由して粉体を投入することができるように構成されたことを特徴とする請求項６に記載の粉体分散解析装置。
【請求項８】
前記分散部は、
一端に前記第２の開口が設けられると共に他端が前記回収室に向けて開口し、前記第２の開口から注入された空気を前記回収室に送るように構成された粒子分散室と、
一端に前記第１の開口が設けられると共に他端が前記粒子分散室に向けて開口して構成された粉体投入室を
前記筐体内に設けたことを特徴とする請求項６及び請求項７のいずれか１稿に記載の粉体分散解析装置。
【請求項９】
前記粉体投入室は、前記第１の開口から前記粒子分散室側の開口に向かって漏斗状に狭まるように形成されたことを特徴とする請求項８に記載の粉体分散解析装置。
【請求項１０】
前記筐体は、前記第１の開口を上向きにしたとき、前記試料台を前記回収室の下部に挿入することができるように構成されたことを特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれか１項に記載の粉体分散解析装置。
【請求項１１】
前記筐体は、前記第１の開口を上向きにしたとき、前記第２の開口が横向きになるように構成されたことを特徴とする請求項１０に記載の粉体分散解析装置。
【請求項１２】
前記撮像部は、前記試料台に回収された粉体粒子を撮像して得た画像データを前記解析部に送ることができる光学装置と、前記光学装置を覆うように構成された防塵カバーを備えたことを特徴とする請求項６ないし請求項１１のいずれか１項に記載の粉体分散解析装置。
【請求項１３】
前記撮像部は、前記試料台に回収された粉体粒子を撮像して得た画像データを前記解析部に送ることができる光学装置を備え、
前記解析部は、
前記撮像部との間でデータを送受信することができる通信部と、
前記画像データに基づき前記撮像された粉体粒子の画像を表示することができる表示部と、
前記画像データを記憶することができる記憶部と、
前記記憶された画像データを解析し、前記撮像された粉体粒子の外形の特徴を解析すると共に、前記解析によって得た前記粉体粒子の個数及び外形の特徴のデータを統計処理して前記表示部に表示することができる制御部と、
前記制御部に対する指示操作を入力することができる操作部と
を備えたことを特徴とする請求項６ないし請求項１１のいずれか１項に記載の粉体分散解析装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記粉体粒子の個数並びに外形の面積、粒子径、円形度、周囲長、凹凸度、円相当径及び球換算体積から選ばれたデータの度数分布又は相対度数分布を、前記表示部に表示することができることを特徴とする請求項１３に記載の粉体分散解析装置。
【請求項１５】
前記制御部は、前記粉体粒子の個数並びに外形の面積、粒子径、円形度、周囲長、凹凸度、円相当径及び球換算体積から選ばれたデータの散布図を、前記表示部に表示することができることを特徴とする請求項１３に記載の粉体分散解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体粒子を分散させて回収し、粒子の外形の特徴を解析してその結果を表示する粉体の分散解析方法及び粉体分散解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上下水道、農業用水、工業用水などの造水プラントや、化学工業、石油・石油化学工業、バイオ産業、食品工業などの各種プラントでは、品質管理等の目的で、各工程で使用される粒子の形状測定が行われている。特に高機能製品の製造プラントでは、高機能・高品質確保のため、微細な粒子の形状解析まで行われている。
【０００３】
このような粒子の形状を解析する技術としては、乾式分散や湿式分散により粒子を分散させて顕微鏡などで撮影して形状解析する方法が一般的に行われてきた（例えば、非特許文献１参照。）。乾式分散による方法とは、プレパラート上に粒子を散布し、それらの粒子を撮影して解析するというものである。しかしながら、この方法では、粒子どうしの凝集、付着、重なり合いのために、粒子を確実に分散させることができず、単一粒子の正確な形状解析を行うことが難しいという問題があった。
【０００４】
一方、湿式分散による方法とは、粒子（分散質）を分散媒体中に分散させ、その状態の粒子を撮影して形状解析するというものである。しかしながら、この方法では、粒子が分散媒体中に三次元的に分散してしまうために、この状態のまま顕微鏡などで撮影しても、大半の粒子に焦点を合わせることができないという問題があった。
【０００５】
この改善策として、粒子が含まれるサンプル液をキャリア液で包んだサンプル流を作製し、そのサンプル流をフローセルに通して扁平な流れにすることにより、顕微鏡などの観察系の焦点上を粒子が通過するようにする方法が用いられてきた。さらに形状を改良して、複数の粒子が重なった状態となる確率を下げ、特定の姿勢に保たれた状態の粒子の形態的情報を得られるサンプル流を生成することができるフローセルの開発等が行われてきた（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００８／１０８２３７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】松本保著  「画像解析による粒子計測」計測技術  ’８３．１０、４０−４５ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
粒子を分散させた媒質（液体）を流してその流路形状を整える等の方法は、専用の設備を必要とするため、粉体を扱う作業現場で手軽に粒度分布の計測を行いたいという要望に応えることが難しい。また、乾式分散であっても、従来のように据え置き型の顕微鏡やパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣという。）を用いて撮影や解析を行う方法は、粉体を扱う作業現場で手軽に粒度分布の計測を行いたいという要望に応えることが難しい。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、粉体を扱う作業現場で従来よりも手軽に粒度分布の計測を行えるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するため、本発明の粉体の分散解析方法は、内部に粉体の回収室として用いられる空間及び前記回収室に連通する開口を有して前記回収室に投入される粉体の粒子を分散させて回収することができる分散部、前記回収された粉体粒子を撮像することができる撮像部及び前記撮像された粉体粒子の画像データを表示及び解析することができる解析部を備えた可搬の粉体分散解析装置を携帯し、前記開口から前記回収室へ粉体を投入して前記回収室内に分散及び飛散させ、前記分散された粉体粒子を回収し、前記撮像部により、前記回収された粉体粒子を撮像し、前記撮像された粉体粒子の画像データを前記解析部により解析すると共に、前記解析によって得た前記粉体粒子の個数及び外形の特徴のデータを統計処理して表示することを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、本発明の粉体の分散解析方法は、内部に粉体の回収室として用いられる空間並びに互いに近傍にあって前記回収室に連通する第１の開口及び第２の開口を有して前記回収室に投入される粉体の粒子を分散させて回収することができる分散部、前記回収された粉体粒子を撮像することができる撮像部及び前記撮像された粉体粒子の画像データを表示及び解析することができる解析部を備えた可搬の粉体分散解析装置を携帯し、前記回収室に試料台を挿入し、前記第２の開口から前記回収室へ空気を注入すると共に前記第１の開口から前記回収室へ粉体を投入し、前記投入された粉体粒子を前記注入された空気の流れに乗せて前記回収室に分散及び飛散させ、前記分散された粉体粒子を前記試料台に回収し、前記撮像部により、前記試料台に回収された粉体粒子を撮像し、前記撮像された粉体粒子の画像データを前記解析部により解析すると共に、前記解析によって得た前記粉体粒子の個数及び外形の特徴のデータを統計処理して表示することを特徴とする。
【００１２】
上述した課題を解決するため、本発明の粉体分散解析装置は、可搬の筐体内部に粉体の回収室として用いられる空間及び前記回収室に連通する開口を有し、前記開口から前記回収室に投入される粉体の粒子を分散及び飛散させて回収することができる分散部と、前記回収された粉体粒子を撮像することができる可搬型の撮像部と、前記撮像された粉体粒子の画像データを解析すると共に、前記解析によって得た前記粉体粒子の個数及び外形の特徴のデータを統計処理して表示することができる可搬型の解析部とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
好ましくは、本発明の粉体分散解析装置は、可搬の筐体内部に粉体の回収室として用いられる空間を有すると共に、互いに近傍にあって前記回収室に連通する第１の開口及び第２の開口を備え、前記回収室に試料台を挿入することができるように構成され、前記第２の開口から前記回収室の内部へ空気を注入すると共に前記第１の開口から粉体を投入したとき、前記第１の開口から投入された粉体粒子を前記注入された空気の流れに乗せて前記回収室に分散及び飛散させるように構成され、かつ、前記分散させられた粉体粒子を前記試料台に回収することができるように構成された分散部と、前記試料台に回収された粉体粒子を撮像することができる可搬型の撮像部と、前記撮像された粉体粒子の画像データを解析すると共に、前記解析によって得た前記粉体粒子の個数及び外形の特徴のデータを統計処理して表示することができる可搬型の解析部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、可搬型の粉体分散解析装置を作業現場に携帯し、粒子どうしの凝集、付着、重なり合いを避けて分散させた粉体粒子の撮像から画像の解析までを、粉体を扱う作業現場で従来よりも手軽に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明の実施例に係る粉体分散解析装置の構成を説明する図である。
【図２】図２は本発明の実施例に係る分散部の斜視図である。
【図３】図３は本発明の実施例に係る分散部の背面図である。
【図４】図４は本発明の実施例に係る分散部の断面図である。
【図５】図５は本発明の実施例に係る解析部のブロック図である。
【図６】図６は本発明の実施例に係る方法のフローを示すフローチャートである。
【図７】図７は図６における粉体粒子の解析と表示の詳細なフローチャートである。
【図８】図８は図７における画像解析の詳細なフローチャートである。
【図９】図９は２値化された粉体粒子の画像を例示する図である。
【図１０】図１０は粒子の円相当径の相対度数分布の表示例である。
【図１１】図１１は粒子の円相当径と円形度の散布図の表示例である。
【図１２】図１２は本発明を実施した装置による粉体粒子の解析結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１ないし図１２を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、本発明の実施例に係る粉体分散解析装置１００の構成を説明する図である。粉体分散解析装置１００は、分散部１１０と、撮像部１３０と、解析部１５０を備える。分散部１１０は内部に空間を有するボックス状であって持ち運びのできる筐体を有し、当該筐体の図１における上部に、内部の空間と連通する２つの開口を備えている。２つの開口のうち一方の開口１１４から、粉体を投入することができる。また、同じ開口１１４にふるい１１１を設けることができる。
【００１７】
当該筐体の２つの開口のうち他方（後で説明する開口１１５である。図１では見えない。）から、内部の空間に向けて空気を注入することができる。当該筐体の図１における下部のスロット１１２から、分散部１１０の内部で互いに分離された粉体粒子を回収するための試料台１１３を挿入することができる。当該筐体のスロット１１２を設けた面を正面とし、その反対側の面（図１では見えない。）を背面とする。
【００１８】
撮像部１３０は、例えば可搬型のマイクロスコープ１３１（図１に破線で示す。）を防塵カバー１３２で覆って構成される。解析部１５０は可搬型の情報処理装置で、例えばタブレット型の情報端末又はノートブック型ＰＣである。撮像部１３０と解析部１５０は、図示するようにケーブルで互いに接続され、撮像部１３０が撮像して得た画像データを解析部１５０に送ることができる。撮像部１３０と解析部１５０は、ケーブル接続に代えてワイヤレス接続により画像データのやりとりをしてもよい。
【００１９】
図１に示すように、試料台１１３を分散部１１０の内部に挿入して分離された粉体を回収した後、試料台１１３をスロット１１２から取り出して、撮像部１３０により回収された粉体粒子を撮像する。解析部１５０は撮像部１３０から粉体粒子の画像データを得て、画像の表示や解析を行うことができる。
【００２０】
図２は、背面側から分散部１１０を見て、分散部１１０の構成を説明する斜視図である（ふるい１１１の図示は省略した。）。図２において、符号１１０及び符号１１４を付して表した構成は、図１を参照して説明したものと同じである。図２に示すように、分散部１１０の背面側に開口１１５が設けられている。開口１１５は分散部１１０の内部の空間と連通して、当該空間への空気の注入口として機能することができる。
【００２１】
当該筐体の２箇所に、開口１１６が設けられている。開口１１６は分散部１１０の内部の空間と連通して、当該空間へ注入された空気の出口として機能することができる。図３は分散部１１０の背面図であり、図中の各符号を付した構成は、同じ符号を付して図２に表したものと同じである。図２及び図３における開口１１６の位置、形状及び個数は例示であり、適宜変更することができる。
【００２２】
図４は、図３の矢印付き一点鎖線Ａ−Ａ’の向きの分散部１１０の断面を表す図である。図中に網掛けを付して表した部分以外は、空間である。図４の左方の断面が長方形に近い広い空間は、回収室１１７である。回収室１１７の底部であって図４における左端に、スロット１１２が設けられている。回収室１１７の図４における右方に、外部と連通するための連通孔１１８が設けられている。
【００２３】
開口１１５と連通孔１１８の間の内部空間を、粒子分散室１１９とする。粒子分散室１１９は、外部から開口１１５を経て注入される空気を回収室１１７に取り入れると共に、開口１１４から投入される粉体粒子を分散させるための空間である。
【００２４】
図４において開口１１４のすぐ下に位置する空間は、粉体投入室１２０である。粉体投入室１２０は、図４において下側に位置する粒子分散室１１９に向けて開口し、同じ向きに漏斗状に狭まるように形成されている。上述したように、開口１１４にふるい１１１（図４では省略。）を設けてもよい。
【００２５】
図２ないし図４に示すように、分散部１１０の筐体は、開口１１４を上向きにしたときスロット１１２が下側に位置して、試料台１１３を回収室１１７の底部に挿入することができるように構成されている。分散部１１０は、開口１１４を上向きにしたとき開口１１５が横向きになるように構成されている。
【００２６】
撮像部１３０のマイクロスコープ１３１は、計測対象の試料に対する光の照射機能と、試料からの反射光の受光機能を備える。例えば図１において、防塵カバー１３２の下端（受光端）を試料台１１３の表面に押し当てたとき、マイクロスコープ１３１のレンズが試料台１１３の表面に合焦するように防塵カバー１３２のサイズを設定するものとする。又は、マイクロスコープ１３１として、自動焦点（オートフォーカス）機能を搭載しているものを使用してもよい。
【００２７】
図５は、解析部１５０の構成を示すブロック図である。解析部１５０は、例えばタブレット型の情報端末として、撮像部１３０との間でデータを送受信することができる通信部１５１、液晶又は有機エレクトロルミネセンス表示デバイスからなる表示部１５２、撮像部１３０から得た画像データを含むデータ及びプログラムを記憶することができる記憶部１５３、プログラムを実行する演算制御デバイスからなる制御部１５４及び表示部１５２に組み込まれて操作入力を受け付けるタッチスクリーンからなる操作部１５５を備えている。
【００２８】
解析部１５０は、タブレット型の情報端末と類似の構成、機能及び操作性を有するスマートフォンであってもよい。解析部１５０は、タブレット型と同様の通信部１５１、表示部１５２、記憶部１５３、制御部１５４の他、操作部１５５としてキーボード及びタッチパッド等のポインティングデバイスを備えたノートブック型ＰＣであってもよい。
【００２９】
以下に、粉体分散解析装置１００の動作と、粉体分散解析装置１００を用いて行う粉体の分散解析方法について説明する。図６は、実施例に係る粉体の分散解析方法を説明するフローチャートである。
【００３０】
作業者は、粉体を扱う作業現場に粉体分散解析装置１００を携帯し、粉体の分散解析作業を開始する（ＳＴＡＲＴ）。分散部１１０を、開口１１４を上向きにして平らな場所に置き、試料台１１３をスロット１１２から回収室１１７の内側の底部に挿入する（ステップＳ６０１）。
【００３１】
次に、開口１１５から粒子分散室１１９を経て回収室１１７に向けて空気を注入すると共に、開口１１４から解析の対象とする粉体を投入する（ステップＳ６０２）。投入された粉体は直接に又はふるい１１１を経て粉体投入室１２０へ落下し、さらに粒子分散室１１９へ導かれる。
【００３２】
粒子分散室１１９へ導かれた粉体は開口１１５から注入された空気流に乗り、粉体粒子どうしを分散させながら連通孔１１８を通過して回収室１１７の室内に飛散して、回収室１１７の底部に設けられた試料台１１３の上面に落下する。このようにして、試料台１１３に粉体粒子を回収することができる（ステップＳ６０３）。このとき、開口１１５から注入された空気流により、エジェクタ効果によって粉体投入室１２０内に負圧が生成する。この負圧によって、周囲の空気が開口１１４を通して吸引され、粉体投入室１２０内の粉体を同伴して粒子分散室１１９へと入り、開口１１５からの空気流と合流して圧力が上昇する過程で、粉体の効率的な分散が起こる。これによって、粒子どうしの凝集、付着、重なり合いが低減するので、粒度分布計測の精度を高めることができる。
【００３３】
作業者は粉体粒子の回収を終えると空気の注入を止め、粉体粒子を回収した試料台１１３をスロット１１２から外部に引き出す（ステップＳ６０４）。作業者は、撮像部１３０の防塵カバー１３２の下端を試料台１１３の表面に押し当てて回収された粉体粒子を撮像し（ステップＳ６０５）、その画像データを撮像部１３０から解析部１５０に送って粉体粒子画像を解析し、粒子画像及び解析の結果を解析部１５０の表示部１５２に表示する（ステップＳ６０６）。
【００３４】
マイクロスコープ１３１は通常はカラー画像を出力するので、解析部１５０はカラー画像をグレースケール化して前処理を行い、さらに白黒２値画像に変換して（後述する図８のステップＳ８０４）粒子の外形の特徴を抽出する。
【００３５】
図７は、図６のステップＳ６０５（粉体粒子の撮像）及びステップＳ６０６（粉体粒子画像の解析及び表示）の詳細を説明するフローチャートである。図６のステップＳ６０４（試料台１１３の引き出し）に続いて粉体粒子の撮像を開始すると、撮像部１３０から送られた粉体粒子の画像データが、記憶部１５３に格納されると共に解析部１５０の表示部１５２に表示される（ステップＳ７０１）。
【００３６】
操作部１５５において撮像を終了し解析を開始する操作がされないうちは（ステップＳ７０２の“ＮＯ”）、制御部１５４は処理フローをステップＳ７０２に戻して撮像及び粒子画像の表示を継続する。操作部１５５において撮像を終了し解析を開始する操作がされると（ステップＳ７０２の“ＹＥＳ”）、撮像された粒子の画像データの解析（ステップＳ７０４）が開始される。解析の詳細な処理フローについては、後で図８を参照して説明する。
【００３７】
制御部１５４は、解析処理と並行して、処理対象とした画像範囲に含まれる複数個の粉体粒子のうち何個までの処理を終了したかを監視して（経過モニター）、表示部１５２に進捗状況を表示する（ステップＳ７０５）。
【００３８】
ステップＳ７０４の画像解析処理はバッチ処理として実行され、終了すると終了フラグを立てるように設定しておく。制御部１５４は、終了フラグが立つまで処理フローを待機させる（ステップＳ７０６の“ＮＯ”）。制御部１５４は、終了フラグが立つと（ステップＳ７０６の“ＹＥＳ”）、解析の結果を表示部１５２に表示する（ステップＳ７０７）。
【００３９】
次に、操作部１５５において解析を続行する操作がされると（ステップＳ７０８の“続行”）、制御部１５４は処理フローをステップＳ７０１に戻し、試料台１１３上で撮像部１３０を移動させてから改めて撮像を行う。操作部１５５において解析を終了する操作がされると（ステップＳ７０８の“終了”）、制御部１５４は処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００４０】
図８は、図７のステップＳ７０４（画像解析）の詳細を説明するフローチャートである。制御部１５４は、撮像のときの倍率や処理対象範囲を選択したときの画像サイズに応じて、正方形の画素の辺長（画素サイズ）を決定する。制御部１５４は、さらに、選択した範囲の画像に含まれる粒子（画像の背景色が黒、粒子色が白のときの白色部分）のうち、データ抽出の対象とする粒子を選ぶフィルター条件を決定する（ステップＳ８０１）。フィルター条件については、後でステップＳ８１２に関連して説明する。
【００４１】
選択された処理対象範囲のグレースケール画像には、複数の粒子が含まれている。まず、これらの粒子に対してエッジ強調処理を行う（ステップＳ８０２）。エッジ強調処理では、ある画素と隣接画素のグレースケール階調値を要素とする行列に対して、画素間の差分を強調するような行列の乗算を行う。
【００４２】
次に、ノイズ除去を行う（ステップＳ８０３）。ノイズ除去の処理では、注目する画素の周辺画素の輝度を上げる膨張処理と逆に下げる収縮処理を繰り返して（クロージング又はオープニングという。）、ノイズ相当の微細なパターンを除去する。
【００４３】
ノイズ除去に続いて、グレースケール画像を２値化する（ステップＳ８０４）。２値化後の処理対象範囲の画像は、撮像時の条件によって、「背景が黒、粒子が白」と、「背景が白、粒子が黒」の２通りの場合が考えられる。いずれの場合にも、粒子の面積は背景の面積より小さいと考えられるから、黒の面積が白の面積より小さければ（ステップＳ８０５の“ＹＥＳ”）「背景が白、粒子が黒」であると認識して白と黒を反転する（ステップＳ８０６）。その結果、処理対象画像は、撮像時の条件によらず「背景が黒、粒子が白」として扱われることになる。
【００４４】
以上のステップＳ８０２からＳ８０６までの前処理を終えると、画像データに含まれる複数の粒子を個別に検出して、ラベル（番号）を付与することができる（ステップＳ８０７）。その後は粒子に付与した番号順に、以下に説明するステップＳ８０８からＳ８１６までの処理を繰り返して行う。
【００４５】
初めに、画像範囲の境界部分に位置して一部が欠けた状態にある粒子を除去する（ステップＳ８０８）。次に個別の粒子を含む画像を解析に適するサイズで切り出し（ステップＳ８０９）、必要があれば穴埋めを行い（ステップＳ８１０）、位置座標及び座標上の幅並びに特徴量（面積、粒子径、円形度、周囲長、凹凸度を含む。）を抽出する（ステップＳ８１１）。
【００４６】
例えばステップＳ８０１において、フィルター条件として面積を設定したものとする。２値化された後の粒子の画像を画素の単位で区切って表した例を、図９に示す。図中の小さい正方形のマス目１個が１画素に相当する。例えば１画素の辺長を０．３６μｍ、フィルター条件６画素に設定すると、面積０．７８μｍ２未満の粒子が除外される。
【００４７】
粒子の面積（又は面積に対応する画素数）がフィルター条件として設定した値を超えるならば、フィルター条件を満たすと判断する。フィルター条件としては面積以外の特徴量（例えば凹凸度）を併せて設定してもよく、例えば所定の面積を超えると共に所定の凹凸度を超える場合にフィルター条件を満たすと判断することができる（ステップＳ８１２の“ＹＥＳ”）。
【００４８】
フィルター条件を満たした粒子について、円相当径を算出し（ステップＳ８１３）、例えば円相当径が球相当径に等しいと仮定して球換算体積を算出する（ステップＳ８１４）。その後、粒子画像とそれまでに算出した特徴量（円相当径及び球換算体積を含む。）のデータを、記憶部１５３に格納する。制御部１５４は、粒子画像と特徴量のデータを、通信部１５１から無線又は有線の通信手段により外部に送信するようにしてもよい。
【００４９】
粒子に付与した番号が最後のものでなければ（ステップＳ８１６の“ＮＯ”）、次の番号の粒子について改めてステップＳ８０８から処理を行う。粒子に付与した番号が最後のものであれば（ステップＳ８１６の“ＹＥＳ”）、終了フラグを立てて（ステップＳ８１７）、図７のステップＳ７０４の処理を終了する。ステップＳ８１２においてフィルター条件が満たされない場合は、処理フローをステップＳ８１６に移す。
【００５０】
図７のステップＳ７０７における解析結果の表示例を、図１０及び図１１に示す。図１０は、円相当径を横軸に、頻度を縦軸にとって表した円相当径の相対度数分布のグラフ表示である。棒グラフは円相当径の値ごとの頻度を表し、曲線は累積分布を表す。円相当径に限らず、算出した粉体粒子の外形の特徴量の度数分布又は相対度数分布を、表示部１５２上に表示することができる。
【００５１】
図１１は、円相当径を横軸に、円形度を縦軸にとって表した散布図である。円相当径と円形度の組み合わせに限らず、粉体粒子の外形の特徴量から選んだ２種類の量の散布図を、表示部１５２上に表示することができる。例えば長径と短径、繊維の長さを表示するための円相当径と細線化画素数、細線化画素数と太さ等の組み合わせの散布図が有用と考えられる。
【００５２】
本発明の効果を検証した事例を、図１２を参照して説明する。図１２は、実施例に係る粉体分散解析装置１００と同等の装置を用いて、上述したエジェクタ効果により分散させた粉体粒子の解析結果と、エジェクタ効果を取り除いた条件下で分散させた粉体粒子の解析結果を比較して示す図である。それぞれ上から、粒子の円相当径に対する球換算体積の相対度数分布、粒子の円相当径に対する個数の相対度数分布及び円形度と円相当径の散布図を示す。
【００５３】
上記の検証に用いた試料はアルミナの粉末で、同じ装置を用いてふるいを使わずに分散させた。図１２の左列のグラフは、粉体分散解析装置１００と同じエジェクタ効果を発揮させた場合のデータ（観測粒子数は１０２３個）を図示したものである。図１２の右列のグラフは、同じ装置でエジェクタ効果を取り除いた場合（観測粒子数は１０４４個）のデータを図示したものである。
【００５４】
図１２の左列データでは、体積分布の累積相対度数１０％、５０％及び９０％に対応する円相当径は、それぞれ５．９９５μｍ、８．７２１μｍ、１１．８０５μｍである。図１２の右列データでは、体積分布の累積相対度数１０％、５０％及び９０％に対応する円相当径は、それぞれ７．０６４μｍ、１０．４２７μｍ、１４．２３４μｍである。これらのデータを比較すると、本願発明の効果として微細粒子の分別度合いに１５〜２０％程度の改善が得られたことがわかる。
【００５５】
以上に説明した実施例によれば、粉体を取り扱う作業現場に粉体分散解析装置を携帯し、分散部のボックスに粉体と空気を分けて投入又は注入することにより高度に分離された状態で粉体粒子を回収し、そのまま現場で粉体粒子の画像や外形の特徴量の分布を確認することができる。その結果、粉体を取り扱う工程の生産性を高めることができる。実施例として説明した粉体分散解析装置１００の構成及び粉体の分散解析方法の処理フローは例示であって、本願発明の要旨の範囲内で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１００    粉体分散解析装置
１１０    分散部
１１１    ふるい
１１２    スロット
１１３    試料台
１１４、１１５、１１６    開口
１１７    回収室
１１８    連通孔
１１９    粒子分散室
１２０    粉体投入室
１３０    撮像部
１３１    マイクロスコープ
１３２    防塵カバー
１５０    解析部
１５１    通信部
１５２    表示部
１５３    記憶部
１５４    制御部
１５５    操作部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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