(57)【要約】【課題】材料の粒度分布測定の精度を高め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。【解決手段】粒度分布測定用の画像撮影装置２であって、上流側から下流側に向けて材料３が流下する表面２０ａを有する傾斜板２０と、傾斜板２０の下流側に設けられた流下方向変換部７０と、流下方向変換部７０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を水平方向から撮影する撮影部５０と、を備え、流下方向変換部７０は、前後二つの鉛直板７１，７２を有し、傾斜板２０から前側に向けて流下した材料３が両鉛直板７１，７２の間を通過し、スクリーン３０は流下方向変換部７０に対して後側にオフセットされている。【選択図】図１
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【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表面を有する傾斜板と、
前記傾斜板の下流側に設けられた流下方向変換部と、
前記流下方向変換部の下流側に設けられたスクリーンと、
前記スクリーンを照らす照明部と、
前記スクリーンの前側の空間を通過する材料を水平方向から撮影する撮影部と、を備え、
前記流下方向変換部は、前後二つの鉛直板を有し、前記傾斜板から前側に向けて流下した材料が前記両鉛直板の間を通過し、
前記スクリーンは、前記流下方向変換部に対して後側にオフセット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２】
少なくとも一方の前記鉛直板には、他方の前記鉛直板に向かって突出する複数の突起が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の粒度分布測定用の画像撮影装置。
【請求項３】
前記照明部は、前記スクリーンの前側の空間を通過する材料の後側に配置されていることを特徴とする請求項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。
【請求項４】
前記傾斜板の表面には、複数の突起が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の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、材料の粒度分布を測定する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、搬送ライン上を移動する材料を撮影し、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（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−０８３８６８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、特許文献１に記載された技術では、ベルト上で搬送されている材料が重なっている場合には、骨材が土砂に埋もれて撮影されず、粒度分布を正確に測定することができないという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、材料の粒度分布測定の精度を高め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】
【０００６】
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表面を有する傾斜板と、前記傾斜板の下流側に設けられた流下方向変換部と、前記流下方向変換部の下流側に設けられたスクリーンと、前記スクリーンを照らす照明部と、前記スクリーンの前側の空間を通過する材料を水平方向から撮影する撮影部と、を備えている。前記流下方向変換部は、前後二つの鉛直板を有し、前記傾斜板から前側に向けて流下した材料が前記両鉛直板の間を通過する。前記スクリーンは、前記流下方向変換部に対して後側にオフセットされている。
【０００７】
この構成では、材料を傾斜板の表面に沿って流下させることで、材料を拡散させることができる。さらに、流下方向変換部を通過した材料は、スクリーンから離れた位置を通過するため、スクリーンの表面が材料によって汚れるのを防ぐことができる。これにより、撮影部が材料を撮影したときに、材料が重なることなく、また、スクリーンの汚れも撮影されなくなるため、画像上の材料を正確に認識することができる。
また、傾斜板から流下した材料は、流下方向変換部を通過することで、鉛直下向きに直線状に流下する。これにより、撮影部の撮像素子の撮像面に平行な平面に沿って材料が流下するため、画像上で材料の大きさを正確に測定することができる。
また、照明部によってスクリーンを照らすことで、スクリーンが明るくなり、材料は黒い影として撮影される。これにより、材料に模様がある場合でも、画像上で材料の外形を明確に認識することができる。
したがって、本発明の画像撮影装置では、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。
また、粗細粒の分離装置を用いた従来の設備構成に比べて、流下方向変換部を設けることで、粒度分布測定システムの設備構成を小型化することができる。
【０００８】
前記した粒度分布測定用の画像撮影装置において、少なくとも一方の前記鉛直板に、他方の前記鉛直板に向かって突出する複数の突起を形成した場合には、材料が突起に接触することで、材料の粗粒物に付着した細粒物を、材料の撮影前に粗粒物から分離させるとともに、材料を整流させることができる。
【０００９】
前記した粒度分布測定用の画像撮影装置において、前記照明部を前記スクリーンの前側の空間を通過する材料の後側に配置した場合には、スクリーンがより明るくなるため、材料の外形をより明確に認識することができる。
【００１０】
前記した粒度分布測定用の画像撮影装置において、前記傾斜板の表面に複数の突起を形成した場合には、傾斜板の表面を流下する材料を効果的に拡散させるとともに、材料を整流させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の画像撮影装置では、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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の粒度分布測定システムを示す構成図である。
【図２】本実施形態の傾斜板、流下方向変換部およびスクリーンを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
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。
【００１４】
粒度分布測定システム１は、図１に示すように、材料３を搬送するベルトコンベア１０と、材料３を撮影する画像撮影装置２と、画像撮影装置２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、画像撮影装置２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。
【００１５】
画像撮影装置２は、ベルトコンベア１０の下流側に設けられた傾斜板２０と、傾斜板２０の下流側に設けられた流下方向変換部７０と、流下方向変換部７０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。
【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を後記する傾斜板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と、両プーリ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】
傾斜板２０は、平板であり、上流側（後側）から下流側（前側）に向けて材料３が流下する表面２０ａを有している。また、傾斜板２０は、表面２０ａの幅方向両縁部に立設された一対の側壁２１，２１と、表面２０ａに形成された複数の突起２２と、を備えている（図２参照）。
傾斜板２０の上流側の縁部は、無端ベルト１２の下流側の端部の下方に配置されている。傾斜板２０は、表面２０ａが上流側から下流側に向かうに従って下がるように傾斜しており、無端ベルト１２から排出された材料３は、表面２０ａに沿って前側に流下する。
【００１８】
一対の側壁２１は、図２に示すように、傾斜板２０の表面２０ａの幅方向両縁部に立設された壁であり、表面２０ａ上を流れ落ちる材料が横にこぼれるのを防ぐものである。また、一対の側壁２１の下流側の端部は、傾斜板２０の下流側の縁部よりも下流側に突出している。
【００１９】
突起２２は、傾斜板２０の表面２０ａに着脱自在に立設された三角錐型（△型）突起であり、三角錐の底面の一の頂点が上流側を向く姿勢で、表面２０ａの上下方向に段階的（本実施形態では四段）に配置されている。
複数の突起２２は、表面２０ａ上を流れ落ちる材料を広く薄く分散させるとともに、材料を整流させるものである。各突起２２の間隔は、各突起２２の間を材料が詰まらずに通過するように設定されている。
【００２０】
流下方向変換部７０は、傾斜板２０の下流側に配置され、傾斜板２０の下流側（前側）の縁部に取り付けられた前後二つの鉛直板７１，７２を有している。
鉛直板７１，７２は、表面２０ａの下流側（前側）の縁部の幅と同じ幅に形成された平板であり、前後の面の法線方向が水平方向となるように配置されている。後側の鉛直板７２の上端縁部は、表面２０ａの下流側（前側）の縁部に蝶番（図示せず）によって取り付けられ、前側の鉛直板７１の上端縁部は、両側壁２１の下流側（前側）の縁部に蝶番７１ｃによって取り付けられている。
【００２１】
図１に示すように、両鉛直板７１，７２は、前後方向に間隔を空けて平行に配置されており、傾斜板２０から前側に向けて流下した材料３は、両鉛直板７１，７２の間に流入する。前側の鉛直板７１は、傾斜板２０から流下した材料３が前側に飛び出ないように、後側の鉛直板７２の上端縁部よりも上方に延ばされている。
両鉛直板７１，７２の間隔は限定されるものではないが、両鉛直板７１，７２の間に流入した材料３が、両鉛直板７１，７２の間をスムーズに流れるように、両鉛直板７１，７２の間隔が設定されている。
【００２２】
前側の鉛直板７１の後面７１ａおよび後側の鉛直板７２の前面７２ａには、複数の突起７１ｂ，７２ｂが形成されている。突起７１ｂ，７２ｂは、後面７１ａおよび前面７２ａに水平方向に突設された円形断面の棒状部材である。後面７１ａおよび前面７２ａには、複数の突起７１ｂ，７２ｂが、上下方向および幅方向に間隔を空けて配置されている。
【００２３】
両鉛直板７１，７２の間に流入した材料３は、両鉛直板７１，７２の間を通過する。このとき、前側の鉛直板７１の後面７１ａおよび後側の鉛直板７２の前面７２ａに材料３が接触し、材料３の前後方向への移動が規制されることで、材料３の水平方向の速度成分が消失し、材料３の流下方向が鉛直下向きになる。これにより、流下方向変換部７０を通過した材料３は、鉛直下向きに直線状の軌道（軌線）で流下する。
【００２４】
なお、含水量が大きい土砂などの材料３である場合には、粗粒物に複数の細粒物が付着して団子状に固まった状態となる。このような材料３を両鉛直板７１，７２の間に通過させた場合には、材料３が複数の突起７１ｂ，７２ｂに接触することで、粗粒物と細粒物とを分離させることができる。
【００２５】
スクリーン３０は、図１に示すように、流下方向変換部７０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、両鉛直板７１，７２に対して平行に配置されている。さらに、スクリーン３０は、後側の鉛直板７２に対して後側にオフセットされており、後側の鉛直板７２とスクリーン３０との間に前後方向の隙間が形成されている。
なお、スクリーン３０は、両鉛直板７１，７２の間から流下した材料３が、スクリーン３０の表面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。
【００２６】
照明部４０は、スクリーン３０の表面３０ａを照らす光源（ライト）であり、後側の鉛直板７２とスクリーン３０との間に形成された隙間から表面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。
【００２７】
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の下流側の端部の下方に配置されている。
【００２８】
撮影部５０は、スクリーン３０の前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。
【００２９】
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り、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ものである。
【００３０】
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。
図１に示す撮影部５０では、スクリーン３０の表面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。このとき、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の表面３０ａが照明部４０によって照らされているため、スクリーン３０の表面３０ａのみが明るくなり、材料３は黒い影として撮影される。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。
【００３１】
以上のような粒度分布測定システム１では、図１に示すように、材料３を傾斜板２０の表面２０ａに沿って流下させることで、材料３を拡散させることができる。
さらに、流下方向変換部７０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の表面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、材料３が重なることなく、また、スクリーン３０の汚れも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。
【００３２】
また、傾斜板２０から流下した材料３は、水平方向の速度成分を有した状態で、流下方向変換部７０に流入するが、流下方向変換部７０を通過することで、水平方向の速度成分が消失し、鉛直下向きに直線状に流下する。これにより、流下方向変換部７０を通過した材料３は、撮影部５０の撮像素子の撮像面に平行な平面に沿って流下することになる。
スクリーン３０の前側を通過する材料３に水平方向の速度成分が含まれていると、材料３の落下軌道が放物線となり、撮像面から撮影領域内の各材料３までの距離が、撮影領域の上側と下側とで一定にならないため、算出部６０において空間分解能に差異が生じてしまう。これに対して、本実施形態の画像撮影装置２では、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ので、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。
【００３３】
また、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を照らすことで、スクリーン３０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】
したがって、本実施形態の画像撮影装置２を用いた粒度分布測定システム１では、材料３の画像に基づいて、粒度分布を正確に測定することができる。
【００３５】
また、粗細粒の分離装置を用いた従来の設備構成に比べて、流下方向変換部７０を設けることで、粒度分布測定システム１の設備構成を小型化することができる。
【００３６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記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、傾斜板２０の突起２２の形状は、前記した三角錐型（△型）に限定されず、フィン型（Ｉ型）、ピン型（○型）、折り曲げ板の折り曲げ部分を上に向けた型（∧型）等を用いることができる。さらに、これらの複数の形状の突起を組み合わせてもよい。
【００３７】
また、鉛直板７１，７２の突起７１ｂ，７２ｂの形状は、前記した円形断面の棒状部材（ピン型）に限定されず、円錐形状や板状等の形状を用いることができる。さらに、これらの複数の形状の突起を組み合わせてもよい。
【００３８】
また、傾斜板２０の傾斜角度、並びに、突起２２の高さや向きは、材料３の大きさ等に応じて適宜に設定されるものである。
【符号の説明】
【００３９】
１      粒度分布測定システム
２      画像撮影装置
３      材料
１０    ベルトコンベア
１１    プーリ
１２    無端ベルト
２０    傾斜板
２０ａ  表面
２１    側壁
２２    突起
３０    スクリーン
３０ａ  表面
４０    照明部
５０    撮影部
６０    算出部
７０    流下方向変換部
７１    前側の鉛直板
７１ａ  後面
７１ｂ  突起
７２    後側の鉛直板
７２ａ  前面
７２ｂ  突起
８０    ホッパ
【図１】
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【図２】
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