(57)【要約】  【課題】  粉体堆積層の安息角又はスパチュラ角を精度良くスピーディーに測定でき、構成も簡単な粉体堆積層の角度測定装置を提供する。  【解決手段】  粉体堆積層の角度測定装置１はベース１０の上にカメラ２０を備える。安息角測定時にはカメラ２０の前にバックライトパネル３０ａを背にする形で安息角テーブル４０を置く。スパチュラ角測定時にはカメラの前にバックライトパネル３０ｂを背にする形でスパチュラ５０を置く。カメラ２０で撮影を行うと、安息角テーブル４０上の粉体堆積層Ｐ１のシルエット画像、又はスパチュラ５０上の粉体堆積層Ｐ２のシルエット画像を得ることができる。この画像をコンピュータ６０で解析し、粉体堆積層Ｐ１又はＰ２の傾斜角度を求める。  【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の構成を備える粉体堆積層の角度測定装置：
（Ａ）撮像手段
（Ｂ）前記撮像手段に向かい合う位置に置かれたバックライトパネル
（Ｃ）前記撮像手段とバックライトパネルの間に置かれた粉体堆積層
（Ｄ）前記撮像手段が撮影した、前記粉体堆積層のシルエット画像を解析して粉体堆積層の傾斜角度を求める解析手段。
【請求項２】
前記粉体堆積層が安息角測定用テーブル又はスパチュラ角測定用スパチュラ上に形成されるものであり、前記解析手段は安息角又はスパチュラ角を求めるものであることを特徴とする請求項１に記載の粉体堆積層の角度測定装置。
【請求項３】
前記安息角測定用テーブルとスパチュラ角測定用スパチュラとはいずれか一方が選択使用されるものであり、単一の前記撮像手段に対し前記バックライトパネルとして安息角測定用のものとスパチュラ角測定用のものの２種類が用意されていることを特徴とする請求項２に記載の粉体堆積層の角度測定装置。
【請求項４】
前記解析手段は前記粉体堆積層のシルエット画像内に小面積のウィンドウを設定し、このウィンドウを移動させてウィンドウ内に現れる画像のデータを演算し、解析を進めるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の粉体堆積層の角度測定装置。
【請求項５】
粉体堆積層の角度測定を行うに際し、前記バックライトパネル及びその手前に置かれた粉体堆積層の画像を前記撮像手段で撮影した後、前記解析手段で以下のステップを順次実行することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の粉体堆積層の角度測定装置：
（ａ−１）前記画像を構成する各画素の色レベルを隣接画素同士で比較するステップ
（ａ−２）前記隣接画素相互間の色レベル差が設定値以上である場合、この部分を稜線と判定するステップ
（ａ−３）前記画像全体について実行した上記（ａ−１）（ａ−２）の処理より、粉体堆積層全体の稜線を確定するステップ。
（ａ−４）前記稜線で区切られる領域を二値化して粉体堆積層の二値化画像を形成するステップ
（ａ−５）前記二値化画像に基づき粉体堆積層の傾斜角度を求めるステップ。
【請求項６】
粉体堆積層の角度測定を行うに際し、前記バックライトパネル及びその手前に置かれた粉体堆積層の画像を前記撮像手段で撮影した後、前記解析手段で以下のステップを順次実行することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の粉体堆積層の角度測定装置：
（ｂ−１）前記画像を構成する各画素の色レベルを、三原色の各色単位で設定値と比較するステップ
（ｂ−２）前記三原色の各色の色レベルがすべて設定値以上であるか、設定値未満の色レベルが１色でも存在するかにより二値化を行うステップ
（ｂ−３）前記画像全体について実行した上記（ｂ−１）（ｂ−２）の処理より、粉体堆積層の二値化画像を形成するステップ
（ｂ−４）前記二値化画像に基づき粉体堆積層の傾斜角度を求めるステップ。
【請求項７】
粉体堆積層の角度測定を行うに際し、前記バックライトパネル及びその手前に置かれた粉体堆積層の画像を前記撮像手段で撮影した後、前記解析手段で以下のステップを順次実行することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の粉体堆積層の角度測定装置：
（ｃ−１）前記画像を構成する各画素のうち、バックライトパネル部分に対応する画素を特定するステップ
（ｃ−２）上記（ｃ−１）で特定した画素とそれ以外の画素との色を比較し、同色であるかそうでないかにより画素の二値化を行うステップ
（ｃ−３）前記画像全体について実行した上記（ｃ−２）の処理より、粉体堆積層の二値化画像を形成するステップ
（ｃ−４）前記二値化画像に基づき粉体堆積層の傾斜角度を求めるステップ。
【請求項８】
前記二値化画像に基づき粉体堆積層の傾斜角度を求めるに際し、前記解析手段で以下のステップを順次実行することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の粉体堆積層の角度測定装置：
（ｄ−１）粉体堆積層の二値化画像の中で該堆積層の頂点に対応するピーク画素を特定し、このピーク画素を含む画素列を基準列として設定するステップ
（ｄ−２）前記基準列から左右両側に向けて画素の各列につき粉体堆積層の二値化画像に属する画素数をカウントするステップ
（ｄ−３）前記各列単位の画素数の変化より粉体堆積層の傾斜角度を計算するステップ。
【請求項９】
前記二値化画像に基づき粉体堆積層の傾斜角度を求めるに際し、前記解析手段で以下のステップを順次実行することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の粉体堆積層の角度測定装置：
（ｅ−１）粉体堆積層の二値化画像の中に垂直方向に所定ピッチで複数の水平探索線を設定するステップ
（ｅ−２）前記水平探索線毎に画素数をカウントするステップ
（ｅ−３）前記水平探索線毎の画素数の変化より粉体堆積層の傾斜角度を計算するステップ。
【請求項１０】
前記二値化画像に基づき粉体堆積層の傾斜角度を求めるに際し、前記解析手段で以下のステップを順次実行することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の粉体堆積層の角度測定装置：
（ｆ−１）粉体堆積層の二値化画像の中で該堆積層の頂点に対応するピーク画素を特定し、このピーク画素を含む画素列を基準列として設定するステップ
（ｆ−２）前記基準列から左右両側に向けて粉体堆積層の二値化画像の底辺の画素数をカウントするステップ
（ｆ−３）前記基準列に含まれる粉体堆積層の二値化画像の画素数をカウントするステップ
（ｆ−４）上記（ｆ−１）〜（ｆ−３）で得られた画素数及びピーク画素の位置より粉体堆積層の傾斜角度を計算するステップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は粉体堆積層の角度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体の物性値は、安息角、崩潰角、スパチュラ角、ゆるみ・固め見掛比重、圧縮度、凝集度、分散度、差角など様々なパラメータをもって測定される。安息角やスパチュラ角など、粉体堆積層の角度を測定する装置については、特許文献１、２に構造例を見ることができる。
【特許文献１】特許第３１５５２２９号公報（第４−６頁、図１−５）
【特許文献２】特開平１１−２８１５６０号公報（第３−４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載された装置は、堆積状態にある粉粒体層の自由表面にセンサ光を照射し、センサを水平方向及び垂直方向に移動させては前記自由表面上の各点とセンサとの距離を計測し、これらの距離から粉粒体層の自由表面の傾斜角度を演算によって求めている。この手法は演算に必要なデータを得るのに時間がかかり、速やかに結果を出せないという問題がある。またセンサ光で粉粒体層の自由表面をスキャンするために、センサを水平方向及び垂直方向に移動させる機構と、その制御手段を用意しなければならず、構成が複雑化するうえ、センサ移動時の機械的振動が粉体堆積層に伝わって粉体堆積層の形が崩れるおそれがある。
【０００４】
特許文献２には高温下における物質粒子の挙動を調べるための安息角測定装置が記載されている。この装置では、電気炉内の回転台座上に測定粒子の山を形成し、この山を観察窓よりカメラで観察して安息角を測定している。但し、常温下での安息角を測定するうえでは使いづらく、さらにスパチュラ角の測定はできなかった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、粉体堆積層の傾斜角度を精度良くスピーディーに測定できる粉体堆積層の角度測定装置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】
【０００６】
（１）本発明に係る粉体堆積層の角度測定装置は次の構成を備える：
（Ａ）撮像手段
（Ｂ）前記撮像手段に向かい合う位置に置かれたバックライトパネル
（Ｃ）前記撮像手段とバックライトパネルの間に置かれた粉体堆積層
（Ｄ）前記撮像手段が撮影した、前記粉体堆積層のシルエット画像を解析して粉体堆積層の傾斜角度を求める解析手段。
【０００７】
（２）前記構成の粉体堆積層の角度測定装置において、前記粉体堆積層が安息角測定用テーブル又はスパチュラ角測定用スパチュラ上に形成されるものであり、前記解析手段は安息角又はスパチュラ角を求めるものである。
【０００８】
（３）前記構成の粉体堆積層の角度測定装置において、前記安息角測定用テーブルとスパチュラ角測定用スパチュラとはいずれか一方が選択使用されるものであり、単一の前記撮像手段に対し前記バックライトパネルとして安息角測定用のものとスパチュラ角測定用のものの２種類が用意されている。
【０００９】
（４）前記構成の粉体堆積層の角度測定装置において、前記解析手段は前記粉体堆積層のシルエット画像内に小面積のウィンドウを設定し、このウィンドウを移動させてウィンドウ内に現れる画像のデータを演算し、解析を進める。
【００１０】
（５）前記構成の粉体堆積層の角度測定装置において、粉体堆積層の角度測定を行うに際し、前記バックライトパネル及びその手前に置かれた粉体堆積層の画像を前記撮像手段で撮影した後、前記解析手段で以下のステップを順次実行する：
（ａ−１）前記画像を構成する各画素の色レベルを隣接画素同士で比較するステップ
（ａ−２）前記隣接画素相互間の色レベル差が設定値以上である場合、この部分を稜線と判定するステップ
（ａ−３）前記画像全体について実行した上記（ａ−１）（ａ−２）の処理より、粉体堆積層全体の稜線を確定するステップ。
（ａ−４）前記稜線で区切られる領域を二値化して粉体堆積層の二値化画像を形成するステップ
（ａ−５）前記二値化画像に基づき粉体堆積層の傾斜角度を求めるステップ。
【００１１】
（６）前記構成の粉体堆積層の角度測定装置において、粉体堆積層の角度測定を行うに際し、前記バックライトパネル及びその手前に置かれた粉体堆積層の画像を前記撮像手段で撮影した後、前記解析手段で以下のステップを順次実行する：
（ｂ−１）前記画像を構成する各画素の色レベルを、三原色の各色単位で設定値と比較するステップ
（ｂ−２）前記三原色の各色の色レベルがすべて設定値以上であるか、設定値未満の色レベルが１色でも存在するかにより二値化を行うステップ
（ｂ−３）前記画像全体について実行した上記（ｂ−１）（ｂ−２）の処理より、粉体堆積層の二値化画像を形成するステップ
（ｂ−４）前記二値化画像に基づき粉体堆積層の傾斜角度を求めるステップ。
【００１２】
（７）前記構成の粉体堆積層の角度測定装置において、粉体堆積層の角度測定を行うに際し、前記バックライトパネル及びその手前に置かれた粉体堆積層の画像を前記撮像手段で撮影した後、前記解析手段で以下のステップを順次実行する：
（ｃ−１）前記画像を構成する各画素のうち、バックライトパネル部分に対応する画素を特定するステップ
（ｃ−２）上記（ｃ−１）で特定した画素とそれ以外の画素との色を比較し、同色であるかそうでないかにより画素の二値化を行うステップ
（ｃ−３）前記画像全体について実行した上記（ｃ−２）の処理より、粉体堆積層の二値化画像を形成するステップ
（ｃ−４）前記二値化画像に基づき粉体堆積層の傾斜角度を求めるステップ。
【００１３】
（８）前記構成の粉体堆積層の角度測定装置において、前記二値化画像に基づき粉体堆積層の傾斜角度を求めるに際し、前記解析手段で以下のステップを順次実行する：
（ｄ−１）粉体堆積層の二値化画像の中で該堆積層の頂点に対応するピーク画素を特定し、このピーク画素を含む画素列を基準列として設定するステップ
（ｄ−２）前記基準列から左右両側に向けて画素の各列につき粉体堆積層の二値化画像に属する画素数をカウントするステップ
（ｄ−３）前記各列単位の画素数の変化より粉体堆積層の傾斜角度を計算するステップ。
【００１４】
（９）前記構成の粉体堆積層の角度測定装置において、前記二値化画像に基づき粉体堆積層の傾斜角度を求めるに際し、前記解析手段で以下のステップを順次実行する：
（ｅ−１）粉体堆積層の二値化画像の中に垂直方向に所定ピッチで複数の水平探索線を設定するステップ
（ｅ−２）前記水平探索線毎に画素数をカウントするステップ
（ｅ−３）前記水平探索線毎の画素数の変化より粉体堆積層の傾斜角度を計算するステップ。
【００１５】
（１０）前記構成の粉体堆積層の角度測定装置において、前記二値化画像に基づき粉体堆積層の傾斜角度を求めるに際し、前記解析手段で以下のステップを順次実行する：
（ｆ−１）粉体堆積層の二値化画像の中で該堆積層の頂点に対応するピーク画素を特定し、このピーク画素を含む画素列を基準列として設定するステップ
（ｆ−２）前記基準列から左右両側に向けて粉体堆積層の二値化画像の底辺の画素数をカウントするステップ
（ｆ−３）前記基準列に含まれる粉体堆積層の二値化画像の画素数をカウントするステップ
（ｆ−４）上記（ｆ−１）〜（ｆ−３）で得られた画素数及びピーク画素の位置より粉体堆積層の傾斜角度を計算するステップ。
【発明の効果】
【００１６】
（１）撮像手段とバックライトパネルの間に粉体堆積層を置き、撮像手段が撮影した粉体堆積層のシルエット画像を解析して粉体堆積層の傾斜角度を求めるものであるから、測定に必要なデータを素速く取り込んで解析し、傾斜角度の測定結果を速やかに提示することができる。またバックライトパネルで粉体堆積層のシルエットを際だたせるから、測定精度が向上する。さらに、撮像手段は１点に固定しておけばよく、スキャニングのために移動させる必要がないから、構成が複雑化せず、コスト安で信頼性の高い装置とすることができるとともに、移動時の機械的振動が粉体堆積層に伝わって粉体堆積層の形が崩れるおそれもない。
【００１７】
（２）粉体堆積層は安息角測定用テーブル又はスパチュラ角測定用スパチュラ上に形成されるものであり、解析手段は安息角又はスパチュラ角を求めるものであるから、安息角又はスパチュラ角の測定結果を速やかに提示することができる。
【００１８】
（３）安息角又はスパチュラ角の測定時には、安息角測定用テーブルとスパチュラ角測定用スパチュラのいずれか一方が選択使用されるものであり、バックライトパネルとして安息角測定用のものとスパチュラ角測定用のものの２種類が用意されているから、安息角測定時とスパチュラ角測定時のそれぞれにおいて最適画像を得ることができ、測定精度を高めることができる。
【００１９】
（４）解析手段は粉体堆積層のシルエット画像内に小面積のウィンドウを設定し、このウィンドウを移動させてウィンドウ内に現れる画像のデータを演算し、解析を進めるものであるから、解析手段に画面全体のデータを一時に解析できるだけのデータ処理能力がなかったとしても、データ処理能力に見合った大きさのウィンドウを設定することにより十分に目的を達成できる。
【００２０】
（５）バックライトパネル及びその手前に置かれた粉体堆積層の画像を構成する各画素の色レベルを隣接画素同士で比較し、隣接画素相互間の色レベル差が設定値以上である場合、この部分を稜線と判定するから、粉体堆積層の像を確実に把握して粉体堆積層の傾斜角度を求めることができる。
【００２１】
（６）バックライトパネル及びその手前に置かれた粉体堆積層の画像を構成する各画
素の色レベルを、三原色の各色単位で設定値と比較し、三原色の各色の色レベルがすべて設定値以上であるか、設定値未満の色レベルが１色でも存在するかにより画素の二値化を行うから、粉体堆積層の像を確実に把握して粉体堆積層の傾斜角度を求めることができる。
【００２２】
（７）バックライトパネル及びその手前に置かれた粉体堆積層の画像を構成する各画素のうち、バックライトパネルに対応する画素を特定して、その画素とそれ以外の画素との色を比較し、同色であるかそうでないかにより画素の二値化を行うから、粉体堆積層の像を確実に把握して粉体堆積層の傾斜角度を求めることができる。
【００２３】
（８）粉体堆積層の二値化画像の中で該堆積層の頂点に対応するピーク画素を特定し、このピーク画素を含む画素列を基準列として設定し、この基準列から左右両側に向けて画素の各列につき粉体堆積層の二値化画像に属する画素数をカウントし、各列単位の画素数の変化より粉体堆積層の傾斜角度を計算するから、粉体堆積層の傾斜角度を正確に求めることができる。
【００２４】
（９）粉体堆積層の二値化画像の中に垂直方向に所定ピッチで複数の水平探索線を設定し、水平探索線毎に画素数をカウントし、水平探索線毎の画素数の変化より粉体堆積層の傾斜角度を計算するから、粉体堆積層の傾斜角度を正確に求めることができる。
【００２５】
（１０）粉体堆積層の二値化画像の中で該堆積層の頂点に対応するピーク画素を特定し、このピーク画素を含む画素列を基準列として設定し、この基準列から左右両側に向けて粉体堆積層の二値化画像の底辺の画素数をカウントし、また基準列に含まれる粉体堆積層の二値化画像の画素数をカウントし、このようにして得た画素数及びピーク画素の位置より粉体堆積層の傾斜角度を計算するから、粉体堆積層の傾斜角度を正確に求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明に係る粉体堆積層の角度測定装置の構造を図１〜３に基づき説明する。図１はその概要を示す正面図にして、安息角測定用のセッティングにした状態を示すもの、図２は同じく概要を示す正面図にして、スパチュラ角測定用のセッティングにした状態を示すもの、図３はスパチュラ角測定用セッティング状態における要部側面図である。
【００２７】
粉体堆積層の角度測定装置１は、各種機構を内蔵したベース１０を備える。ベース１０は水平を出すための複数のねじ脚１１をもって床面Ｆに設置する。ベース１０の上面には一方の端に撮像手段が配置される。撮像手段を構成するのはベース１０から立ち上がるカメラハウジング２１の中に水平方向を指向する形で設置されたカメラ２０である。カメラ２０としてはＣ−ＭＯＳやＣＣＤといった固体撮像素子タイプのものを使用する。
【００２８】
また、ベース１０の上面にはカメラ２０に向かい合う位置にバックライトパネルが設置される。バックライトパネルには２種類あり、図１に示すのは安息角測定用のバックライトパネル３０ａ、図２に示すのはスパチュラ角測定用のバックライトパネル３０ｂである。バックライトパネル３０ａ、３０ｂはいずれもＥＬ（electroluminescence）などの平面発光体からなり、発光面が垂直をなすように支持部材３１ａ、３１ｂで支持されている。スパチュラ角測定用バックライトパネル３０ｂの支持部材３１ｂは図３に示す通り横方向に伸びるブラケットの形状を備え、ベース１０の一部をなす支持壁面１０ａに掛け金１０ｂで取り付けられる。
【００２９】
安息角の測定とスパチュラ角の測定時には、いずれか一方を選択して行う。図１に示す安息角測定用のセッティングでは、カメラ２０とバックライトパネル３０ａの間に安息角測定用の安息角テーブル４０が置かれる。安息角テーブル４０は上面が円形平面の台のような形状を有し、バット４１の内底面に基部を据える形で設置される。
【００３０】
図２に示すスパチュラ角測定用のセッティングでは、カメラ２０とバックライトパネル３０ｂの間にスパチュラ角測定用のスパチュラ５０が置かれる。スパチュラ５０はクランク形状に曲げられた柄５１を有する。柄５１の端をベース１０から立ち上がるスパチュラポール５２の先端に取り付けると、スパチュラ５０は水平に支持されることになる。スパチュラ５０には昇降可能なクレードル５４に支持されるバット５３が組み合わせられる。
【００３１】
角度測定装置１の一環をなすものに解析手段がある。コンピュータ６０が解析手段を構成する。コンピュータ６０はカメラ２０を通じて取得した画像データを解析して粉体堆積層の傾斜角度を求めるものであり、演算結果の表示その他に用いるディスプレイ６１を備えている。なおコンピュータ６０は角度測定装置１全体の制御を司る制御手段としての役割も果たす。
【００３２】
角度測定装置１は次のように用いる。まず安息角を測定するときは、図１のようにベース１０に安息角測定用のバックライトパネル３０ａを取り付けるとともに、ベース１０の上にバット４１を置く。バット４１の中には安息角テーブル４０を設置する。バックライトパネル３０ａを背にする形で、カメラ２０の前に安息角テーブル４０が置かれることになる。
【００３３】
図示しない漏斗より安息角テーブル４０の中心部の真上から粉体を注ぐと、安息角テーブル４０の上に円錐形状の粉体堆積層Ｐ１が形成される。バックライトパネル３０ａを発光させ、カメラ２０で撮影を行う。
【００３４】
図４はカメラ２０で撮影した画像の概念図である。画像２２において、粉体堆積層Ｐ１の形はシルエットとなって現れている。この画像２２のデータをコンピュータ６０に取り込む。
【００３５】
画像２２は多数の画素（pixel）により構成される。この画像２２の中に、必要に応じ所定数の画素からなる小面積のウィンドウ２３を設定する。コンピュータ６０の内部の画像処理において、ウィンドウ２３を順次移動させ、ウィンドウ２３内に現れる画像のデータを演算して、粉体堆積層Ｐ１の稜線あるいは全体像を把握する。演算を容易にするため、画像には二値化処理を施す。
【００３６】
粉体堆積層Ｐ１の傾斜角度は後述する様々な手法で求めることができる。角度演算の指示はコンピュータ６０の入出力インターフェースを通じて行い、演算結果はディスプレイ６１に表示させる。
【００３７】
このように、粉体堆積層Ｐ１の背後でバックライトパネル３０ａを発光させることにより、稜線がくっきりと際だったシルエットを得ることができ、高精度の傾斜角度測定を行うことができる。またカメラ２０は撮影中静止しているから、粉体堆積層Ｐ１に振動が伝わって形状が変化したりすることがない。
【００３８】
スパチュラ角を測定するときは、図２のようにベース１０にスパチュラポール５２を立て、その先端にスパチュラ５０を取り付ける。またスパチュラ角測定用のバックライトパネル３０ｂの支持部材３１ｂを図３に示すようにベース１０の支持壁面１０ａに取り付ける。これにより、バックライトパネル３０ｂを背にする形で、カメラ２０の前にスパチュラ５０が置かれることになる。
【００３９】
一方でクレードル５４にバット５３を載置し、バット５３の底面がスパチュラ５０に当たるか当たらないかのところまでクレードル５４を上昇させる。このようにしておいてスプーンなどでスパチュラ５０に粉体をかけ、スパチュラ５０の上に粉体を山盛りする。それからクレードル５４及びバット５３を下降させると、スパチュラ５０の上には連続した山形状の粉体堆積層Ｐ２が残る。以後、安息角測定のときと同様、バックライトパネル３０ｂを発光させておいて粉体堆積層Ｐ２のシルエット画像をカメラ２０で撮影し、画像データをコンピュータ６０に取り込んで演算を行い、角度を求める。
【００４０】
ベース１０にショッカーを設けておけば、安息角測定の局面で、またスパチュラ角測定の局面で、崩潰角も測定することができる。
【００４１】
続いて、粉体堆積層Ｐ１の角度を測定する方法につき説明する。カメラ２０で撮影した生画像は角度測定の演算を行うのには不適当なので、まず生画像に画像処理を施す。画像処理には以下の３種類の方法がある。
【００４２】
第１の画像処理方法を図５〜１０に基づき説明する。図５は画像処理のフローチャート、図６は画像の概念図、図７は画像中に設定したウィンドウの拡大図、図８は第１段階の画像処理を施したウィンドウの拡大図、図９は第２段階の画像処理を施したウィンドウの拡大図、図１０は画像処理の結果得られた二値化画像の図である。
【００４３】
画像処理は図５のフローに従って進められる。ステップ＃１０１ではバックライトパネル３０ａ及びその手前に置かれた粉体堆積層Ｐ１の画像をカメラ２０で撮影する。画像データはコンピュータ６０に取り込まれる。
【００４４】
以後はコンピュータ６０における処理となる。画像２２の中に小面積のウィンドウ２３が設定される。図７に見られるように、７行１０列のマトリックスをなす画素７０がウィンドウ２３を構成する。ステップ＃１０２ではウィンドウ２３の中の各画素７０の色レベルを隣接画素同士で比較する。色レベルは色の計測値をデジタル化して０〜２５５の数字で表したものである。
【００４５】
ステップ＃１０３では隣接画素との色レベル差が所定値以上の画素７０を抽出する。この画素７０を粉体堆積層Ｐ１の稜線と判定する。図８において、稜線と判定された画素７０は白抜きで表現されている。ウィンドウ２３を移動し、この作業を画像２２の全体につき行う。
【００４６】
ステップ＃１０４では稜線と判定された画素７０をすべてつなぎ、粉体堆積層Ｐ１全体の稜線を確定する。ステップ＃１０５では稜線で区切られる２領域を二値化し、一方の領域を白像として扱い、他方の領域を黒像として扱う（図９参照）。これにより、図１０に見られるように、粉体堆積層Ｐ１の像が二値化画像となった画像２２が得られる。
【００４７】
このように、バックライトパネル３０ａ及びその手前に置かれた粉体堆積層Ｐ１の画像を構成する各画素７０の色レベルを隣接画素同士で比較し、隣接画素相互間の色レベル差が設定値以上である場合、この部分を稜線と判定するから、粉体堆積層Ｐ１の像を確実に把握することができる。この後、粉体堆積層Ｐ１の傾斜角度を後述の手法によって求める。
【００４８】
第２の画像処理方法を図１１〜１４に基づき説明する。図１１は画像処理のフローチャート、図１２は画像中に設定したウィンドウの拡大図、図１３は画像処理を施したウィンドウの拡大図、図１４は画像処理の結果得られた二値化画像の図である。
【００４９】
画像処理は図１１のフローに従って進められる。ステップ＃１１１ではバックライトパネル３０ａ及びその手前に置かれた粉体堆積層Ｐ１の画像をカメラ２０で撮影し、画像データをコンピュータ６０に取り込む。
【００５０】
以後はコンピュータ６０における処理となる。ステップ＃１１２では、画像の中に設定したウィンドウの各画素の色レベルを、三原色（赤、緑、青）の各色単位で設定値と比較する。
【００５１】
ここで、色レベルの設定値が赤＝３０、緑＝１５０、青＝１５０であるものとする。また図１１において、画素７０ａの色レベルは赤＝５０、緑＝２５５、青＝２５５であり、画素７０ｂの色レベルは赤＝１１９、緑＝１２０、青＝１３０であるものとする。画素７０ａは赤、緑、青の色レベルがいずれも設定値より高いのに対し、画素７０ｂは赤の色レベルは設定値より高いが、緑と青の色レベルは設定値より低い。
【００５２】
ステップ＃１１３では、三原色すべての色レベルが設定値より高い画素は色レベルの値を三原色とも２５５として処理し、三原色の１色でも色レベルが設定値より低い画素は色レベルの値を三原色ともゼロとする二値化処理を行う。前者の画素は白像画素、後者の画素は黒像画素となり、図１３が得られる。
【００５３】
ステップ＃１１４では適宜ウィンドウ２３を移動し、二値化作業を画像２２の全体につき行う。これにより、図１４に見られるように、粉体堆積層Ｐ１の像が二値化画像となった画像２２が得られる。
【００５４】
このように、バックライトパネル３０ａ及びその手前に置かれた粉体堆積層Ｐ１の画像を構成する各画素７０の色レベルを、三原色の各色単位で設定値と比較し、三原色の各色の色レベルがすべて設定値以上であるか、設定値未満の色レベルが１色でも存在するかにより画素７０の二値化を行うから、粉体堆積層Ｐ１の像を確実に把握することができる。この後、粉体堆積層Ｐ１の傾斜角度を後述の手法によって求める。
【００５５】
第３の画像処理方法を図１５に基づき説明する。図１５は画像処理のフローチャートである。
【００５６】
まずステップ＃１２１でバックライトパネル３０ａ及びその手前に置かれた粉体堆積層Ｐ１の画像をカメラ２０で撮影し、画像データをコンピュータ６０に取り込む。以後はコンピュータ６０における処理となる。ステップ＃１２２では、画像２２を構成する画素７０のうち、バックライトパネル３０ａ部分に対応する画素７０を特定する。特定は、バックパネル３０ａ以外にはあり得ない場所にウィンドウ２３を設定し、このウィンドウ２３を構成する画素７０の１個を選択するという手法で行うことができる。
【００５７】
ステップ＃１２３では特定した画素７０とそれ以外の画素７０の色を比較する。ステップ＃１２４では特定した画素７０と同色であるかそうでないかにより画素７０を二値化する。三原色の各色につき色レベルの差のしきい値を設定し、そのしきい値を超えるかどうかにより同色であるかそうでないかの判定を行う。
【００５８】
ステップ＃１２５では適宜ウィンドウ２３を移動し、二値化作業を画像２２の全体につき行う。これにより、図１４と同様、粉体堆積層Ｐ１の像が二値化画像となった画像２２を得ることができる。
【００５９】
このように、バックライトパネル３０ａ及びその手前に置かれた粉体堆積層Ｐ１の画像を構成する各画素７０のうち、バックライトパネル３０ａ部分に対応する画素７０を特定して、その画素７０とそれ以外の画素７０との色を比較し、同色であるかそうでないかにより画素７０の二値化を行うから、粉体堆積層Ｐ１の像を確実に把握することができる。この後、粉体堆積層Ｐ１の傾斜角度を後述の手法によって求める。
【００６０】
上記３種類の画像処理方法は、最も良好な測定結果が得られるように、粉体の色やバックライト３０ａの色に応じて適切なものが選択される。このように処理を済ませた画像に基づき、コンピュータ６０で演算して粉体堆積層Ｐ１の傾斜角度を測定する。角度測定方法にも以下の３種類がある。
【００６１】
第１の角度測定方法を図１６〜１９に基づき説明する。図１６は角度測定のフローチャート、図１７は画像の概念図、図１８は画像中に設定したウィンドウの拡大図、図１９は角度計算データの取得について説明する画像の概念図である。
【００６２】
図１７に示す画像２２は二値化後の画像である。画像２２の中に設定したウィンドウ２３は図１８に示すように７行１０列のマトリックスをなす。各行には下から順に１〜７の識別番号が付されている。図１８では、行１から行２に移るに従って黒像画素の数が３個減り、行２から行３への移行では黒像画素の数の変化はなく、行３から行４に移るに従って黒像画素の数が２個減り、行４から行５に移るに従って黒像画素の数が１個減り、行５から行６に移るに従って黒像画素の数が１個減り、行６から行７への移行では黒像画素の数は変化していない。すなわちウィンドウ２３において、粉体堆積層Ｐ１を象徴する黒像画素は７行９列にわたって存在し、その斜辺の角度は以下の式により計算することができる。
X1＝7÷9
角度＝ATan(X1)×180÷π
【００６３】
粉体堆積層Ｐ１の左右の傾斜につき角度を求め、それを平均して粉体堆積層Ｐ１の安息角とする。
【００６４】
角度測定は図１６のフローに従って進められる。ステップ＃２０１では粉体堆積層Ｐ１の二値化画像の中で該堆積層の頂点に対応するピーク画素７０ｃを特定する。ステップ＃２０２ではピーク画素７０ｃを含む画素列を基準列として設定する。図１９に基準列７１が示されている。ステップ＃２０３では、基準列７１から左右両側に向けて各列につき粉体堆積層Ｐ１の二値化画像に属する画素数をカウントする。ステップ＃２０４では列単位の画素数の変化より粉体堆積層Ｐ１の傾斜角度を計算する。計算には上記の式を用いる。ステップ＃２０５では計算結果がディスプレイ６１に表示される。
【００６５】
このように、粉体堆積層Ｐ１の二値化画像の中で該堆積層の頂点に対応するピーク画素７０ｃを特定し、このピーク画素７０ｃを含む画素列を基準列７１として設定し、この基準列７１から左右両側に向けて各列につき粉体堆積層Ｐ１の二値化画像に属する画素数をカウントし、列単位の画素数の変化より粉体堆積層Ｐ１の傾斜角度を計算するから、粉体堆積層Ｐ１の傾斜角度を正確に求めることができる。
【００６６】
第２の角度測定方法を図２０〜２２に基づき説明する。図２０は角度測定のフローチャート、図２１は画像の概念図、図２２は角度計算の概念図である。
【００６７】
図２１に示す画像２２は二値化後の画像である。ここで、粉体堆積層Ｐ１の二値化画像の中に垂直方向に所定ピッチで複数の水平探索線７２を設定する。ｎ本の水平探索線７２を設定した場合、２本の水平探索線で区切られた粉体堆積層Ｐ１の傾斜角度は以下の式により計算することができる。
A1＝ATan(Y1÷X1)×180÷π
A2＝ATan(Y2÷X2)×180÷π
・
・
・
An＝ATan(Yn÷Xn)×180÷π
上記の式において、ＸとＹはいずれも画素の数で表現される。Ｙ１〜Ｙｎの値は等しい。
【００６８】
水平探索線７２を設定した領域全体では、A1〜Anを平均することにより粉体堆積層Ｐ１の傾斜角度を次式で求めることができる。
角度＝(A1＋A2＋・・・・An)÷ｎ
【００６９】
角度測定は図２０のフローに従って進められる。ステップ＃２１１では二値化画像の中に垂直方向に所定ピッチで複数の水平探索線７２を設定する。ステップ＃２１２では水平探索線７２毎に画素数をカウントする。ステップ＃２１３では画素数の変化より粉体堆積層Ｐ１の傾斜角度を計算する。計算には上記の式を用いる。ステップ＃２１４では計算結果がディスプレイ６１に表示される。
【００７０】
このように、粉体堆積層Ｐ１の二値化画像の中に垂直方向に所定ピッチで複数の水平探索線７２を設定し、水平探索線７２毎に画素数をカウントし、水平探索線７２毎の画素数の変化より粉体堆積層Ｐ１の傾斜角度を計算するから、粉体堆積層Ｐ１の傾斜角度を正確に求めることができる。
【００７１】
第３の角度測定方法を図２３、２４に基づき説明する。図２３は角度測定のフローチャート、図２４は角度計算の説明図である。
【００７２】
図２４に示す画像２２は二値化後の画像であり、その中の粉体堆積層Ｐ１の二値化画像の高さ及び底辺の幅から角度を計算する。粉体体積層Ｐ１の二値化画像のピークの高さをＹとし、ピークから左側の底辺の幅をＸ１、ピークから右側の底辺の幅をＸ２とすると、角度は次式で表される。
【００７３】
角度＝(ATan(Y1÷X)×180÷π＋ATan(Y2÷X)×180÷π)÷2
角度測定は図２３のフローに従って進められる。ステップ＃２２１では粉体堆積層Ｐ１の二値化画像の中で該堆積層の頂点に対応するピーク画素７０ｃを特定する。ステップ＃２２２ではピーク画素７０ｃを含む画素列を基準列７１として設定する。ステップ＃２２３では、基準列７１から左右両側に向けて二値化画像の底辺の画素数をカウントする。ステップ＃２２４では基準列７１に含まれる二値化画像の画素数をカウントする。ステップ＃２２５ではカウントした画素数及びピーク画素７０ｃの位置より粉体堆積層Ｐ１の傾斜角度を計算する。計算には上記の式を用いる。ステップ＃２２６では計算結果がディスプレイ６１に表示される。
【００７４】
このように、粉体堆積層Ｐ１の二値化画像の中で該堆積層の頂点に対応するピーク画素７０ｃを特定し、このピーク画素７０ｃを含む画素列を基準列７１として設定し、この基準列７１から左右両側に向けて粉体堆積層Ｐ１の二値化画像の底辺の画素数をカウントし、また基準列７１に含まれる粉体堆積層Ｐ１の二値化画像の画素数をカウントし、このようにして得た画素数及びピーク画素の位置より粉体堆積層Ｐ１の傾斜角度を計算するから、粉体堆積層Ｐ１の傾斜角度を正確に求めることができる。
【００７５】
粉体堆積層Ｐ２の傾斜角度も粉体堆積層Ｐ１と同じ方法で求めることができる。
【００７６】
以上本発明の実施形態につき説明したが、この他、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、種々の粉体堆積層の安息角、スパチュラ角、崩壊角等の傾斜角の測定に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】粉体堆積層の角度測定装置の概要を示す正面図にして、安息角測定用のセッティングにした状態を示すもの
【図２】粉体堆積層の角度測定装置の概要を示す正面図にして、スパチュラ角測定用のセッティングにした状態を示すもの
【図３】スパチュラ角測定用セッティング状態における要部側面図
【図４】画像処理の概念説明図
【図５】第１の画像処理方法のフローチャート
【図６】画像の概念図
【図７】画像中に設定したウィンドウの拡大図
【図８】第１段階の画像処理を施したウィンドウの拡大図
【図９】第２段階の画像処理を施したウィンドウの拡大図
【図１０】画像処理の結果得られた二値化画像の図
【図１１】第２の画像処理方法のフローチャート
【図１２】画像中に設定したウィンドウの拡大図
【図１３】画像処理を施したウィンドウの拡大図
【図１４】画像処理の結果得られた二値化画像の図
【図１５】第３の画像処理方法のフローチャート
【図１６】第１の角度測定方法のフローチャート
【図１７】画像の概念図
【図１８】画像中に設定したウィンドウの拡大図
【図１９】角度計算データの取得について説明する画像の概念図
【図２０】第２の角度測定方法のフローチャート
【図２１】画像の概念図
【図２２】角度計算の概念図
【図２３】第３の角度測定方法のフローチャート
【図２４】角度計算の説明図
【符号の説明】
【００７９】
１    粉体堆積層の角度測定装置
２０  カメラ（撮像手段）
２２  画像
２３  ウィンドウ
３０ａ  バックライトパネル（安息角測定用）
３０ｂ  バックライトパネル（スパチュラ角測定用）
４０  安息角テーブル
５０  スパチュラ
６０  コンピュータ（解析手段）
７０  画素
７１  基準列
７２  水平探索線
Ｐ１、Ｐ２  粉体堆積層
【図１】
2005308502.tif 000003
【図２】
2005308502.tif 000004
【図３】
2005308502.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2005308502.tif 000008
【図７】
2005308502.tif 000009
【図８】
2005308502.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2005308502.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2005308502.tif 000018
【図１７】
2005308502.tif 000019
【図１８】
2005308502.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
2005308502.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2005308502.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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