CN202229738U - 粉体堆积层角度测定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种粉体堆积层角度测定装置(1)，其具备：摄像头(20)；背光面板(30)，其被配置在与摄像头相向的位置处；休止角测量台(83)等的粉体堆积层支承装置，其被配置在摄像头与背光面板之间。实施粉体堆积层角度测定装置的整体控制的控制装置(40)具备图像分析装置(22)，该图像分析装置(22)对摄像头拍摄的、粉体堆积层的轮廓图像进行分析，从而求取粉体堆积层的角度。背光面板为以预定波长范围进行发光的构件，在摄像头上组合有，对于背光面板的发光波长范围具有高透射率的滤光器(21)。

Description

粉体堆积层角度测定装置

技术领域

本实用新型涉及一种粉体堆积层角度测定装置。

背景技术

粉体的物性值，以休止角、崩溃角、刮铲角、松密度/振实密度、压缩度、凝聚度、分散度、差角等各种参数来测定。关于对休止角、刮铲角等粉体堆积层的角度进行测定的装置，可以在专利文献1、2中了解到其示例。

专利文献1所记载的装置具备：测定单元，其用于对休止角、崩溃角、松密度/振实密度、压缩度、刮铲角、凝聚度、分散度、差角等粉体的物性中的至少1种进行测定；控制单元，其实施利用测定单元进行测定时所需要的控制和运算处理。测定单元包含角度测定夹具，所述角度测定夹具通过脉冲电机而对角度测定臂进行旋转驱动，以使角度测定臂与堆积的试样粉体的倾斜面平行。控制单元通过驱动脉冲而对脉冲电机进行驱动控制，并通过驱动脉冲数的计数而进行角度测定臂的角度计算。

专利文献2所记载的装置在底座上具备摄像头。当进行休止角测定时，在摄像头的前方以背对背光面板的形式而放置休止角测量台。当进行刮铲角测定时，在摄像头的前方以背对背光面板的形式放置刮铲。当用摄像头进行拍摄时，能够得到休止角测量台上的粉体堆积层的轮廓图像、或刮铲上的粉体堆积层的轮廓图像。用计算机对该图像进行分析，以求取粉体堆积层的倾斜角度。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第2798827号公报

专利文献2：日本专利第4155942号公报

实用新型内容

实用新型要解决的课题

如专利文献2所记载的装置，在通过图像分析技术来求取粉体堆积层的角度时，经常会发生从装置外射入的光成为干扰因素而妨碍图像的分析、或者使分析精度降低的情况。但是，通常情况下使用这种装置的环境被设定为照明较明亮，从而难以遮挡外界的光线。

本实用新型是鉴于上述课题点而完成的，其目的在于，提供一种能够在不受外界光线的影响的条件下进行准确的角度测定的粉体堆积层的角度测定装置。

用于解决课题的方法

本实用新型的粉体堆积层角度测定装置具备：摄像头；背光面板，其被配置在与所述摄像头相向的位置处；粉体堆积层支承装置，其被配置在所述摄像头和所述背光面板之间；图像分析装置，其对所述摄像头拍摄的、所述粉体堆积层的轮廓图像进行分析，从而求取所述粉体堆积层的角度，所述背光面板是在450nm～550nm的范围内具有发射光谱的峰值的光源，在所述摄像头上组合有，对所述背光面板的发射光谱的峰值具有高透射率的滤光器。

在本实用新型的粉体堆积层角度测定装置中，优选为，所述背光面板在460nm～480nm的范围内具有发射光谱的峰值的光源。

在本实用新型的粉体堆积层角度测定装置中，优选为，所述背光面板具备：光传播板与发光二极管的组合，其中，所述光传播板具有导光功能和光漫射功能；所述发光二极管向所述光传播板的端面照射光。

在本实用新型的粉体堆积层角度测定装置中，优选为，所述光传播板通过组合导光板和漫射板而构成。

在本实用新型的粉体堆积层角度测定装置中，优选为，所述滤光器为，对于所述背光面板的峰值波长，最大透射率为30％以上的带通滤光器。

在本实用新型的粉体堆积层角度测定装置中，优选为，设置有遮盖所述摄像头和粉体堆积层支承装置的开闭自如的盖，并在所述盖上安装有所述背光面板。

实用新型的效果

根据本实用新型，由于使背光面板以预定的波长范围而发光，并在摄像头上组合有对于背光面板的发光波长范围具有高透射率的滤光器，因此除了背光面板发射的光之外的光，基本上不会成为向摄像头的入射光。因此，粉体堆积层的轮廓图像仅通过来自背光面板的光而形成，从而能够得到具有准确形状的轮廓图像。利用图像分析装置进行的轮廓图像的分析也将成为准确的分析，从而角度测定精度将提高。

附图说明

图1为粉体堆积层角度测定装置的概要主视图。

图2为粉体堆积层角度测定装置的概要侧视图。

图3为背光面板的概要截面图，且为从侧面观察时的图。

图4为背光面板的概要截面图，且为从正面观察时的图。

图5为背光面板所使用的LED阵列的俯视图。

图6为图像处理的概念的说明图。

图7为粉体堆积层角度测定装置的结构框图。

图8为用于对休止角测定进行说明的概要剖视图。

图9为用于对刮铲角测定进行说明的概要剖视图。

符号说明

1粉体堆积层角度测定装置

2本体

3盖

10测定室

20摄像头

21滤光器

22图像分析装置

30背光面板

33光传播板

33a导光板

33b漫射板

34LED

40控制装置

50冲击施加装置

60振动托盘

80筛

83休止角测量台

90刮铲角测定刮板

93结合工具

具体实施方式

构成粉体堆积层角度测定装置1的外观的二大要素为，本体2和遮盖其前部的盖3。本体2为，使用板金制的筐体4将未图示的架台结构的外侧包围而成的构件，其通过高度可调的多个支承脚5而支承在支承面上。盖3的主要部分由透明的合成树脂形成，并通过左右一对的臂6而被安装在本体2的左右两个侧面上。臂6的前端成为与本体2连结的支点部7，盖3以支点部7为中心而在垂直面内转动。

当放下盖3时将成为图2中的实线的状态。此时，被盖3包围的空间成为图8或图9所示的测定室10。如上所述，由于盖3的主要部位是透明的，因此，即使在放下了盖3的状态下也能够看穿到测定室10的内部。作业者能够在以目视来确认试样的状况等的同时，在不受粉尘的影响的条件下进行测定作业。

在盖3的正面形成有把手部3a，用手抓住把手部3a，从而能够将盖3提起至图2的虚线位置。当提起至图2的虚线位置时，即使将手放开盖3仍将停留在该位置。在以这种方式使测定室10处于开放状态的基础上，作业者再实施对测定结束的试样或用于测定的用具的整理、新的测定作业的设定、保养检修作业等。在不需要预先使测定室10处于开放状态时则放下盖3。在通过支点部7来支承盖3的轴上组合有阻尼器，从而在放下的中途将手放开时盖3将缓慢地下降，由此将在不会发生冲击的条件下安静地关闭。

在测定室10内，摄像头20和背光面板30(参照图3)被以相向的方式而配置。粉体堆积层支承装置被配置在摄像头20和背光面板30之间，对此将在后文进行说明。

摄像头20被固定地设置在，测定室10中从正面观察时偏左的一定高度的位置处。作为摄像头20，可以使用例如：Elecom株式会社作为网络摄像头而销售的UCAM-DLU130H系列(130万像素)、株式会社Buffalo作为网络摄像头而销售的BSW13D06H系列(130万像素)、株式会社MicroVision销售的Global Shutter CMOS Board Camera(单色)MCM-4304(30万像素)、株式会社JAI Corporation销售的黑白逐行扫描照摄像头CM-030GE(30万像素)、株式会社Art Ray销售的Progressive CMOS彩色(BW)摄像头ARTCAM-036MI(36万像素)等。

背光面板30被配置在测定室10的右端。且背光面板30被安装在背光面板支承部6a上，其中，上述背光面板支承部6a形成于盖3的、从正面观察时的右侧的侧面上，具体而言为右侧的臂6上(参照图2)。在盖3上形成有，与背光面板30所具备的矩形的发光面相对应的矩形的开口部，背光面板30的发光面通过该开口部从而露出于测定室10的内部。

在盖3转动的同时背光面板30也与其一起转动。当盖3被关闭时，背光面板30将面对摄像头20。如上所述，通过将盖3利用为背光面板30的安装部件，从而不需要另外设置背光面板30的安装部件，能够使结构简单化。

背光面板30具备图3至图5所示的结构。31为从正面观察时在左右方向上扁平的长方体形状的壳体。壳体31由散热性良好的金属、例如铝的板金形成。壳体31在从正面观察时左侧为开口部，反射片32以及具备导光功能和光漫射功能的光传播板33从该开口部被插入。在实施方式中光传播板33通过对两张板进行组合而构成。即，导光板33a和漫射板33b。漫射板33b的、从正面观察时的左侧的垂直面成为背光面板30的发光面30a。

发光面30a利用与移动电话的背光所采用的结构相同的规格而产生均匀的面状光。使发光面30a发光的是高亮度型的发光二极管(以下称为“LED”)34。以预定间隔安装有多个LED34的基板35被配置在光传播板33的下方。LED34向光传播板33的端面、具体而言向导光板33a的下侧的端面照射光。光在导光板33a的内部改变方向，并进入漫射板33b。光在漫射板33b的内部漫射，从而发光面30a无深浅不匀地、均匀地发光。

LED34为，在特定波长范围内表现出高发光效率的单色发光型的LED，发光面30a的发光波长范围也成为接近上述特定波长范围的预定波长范围。在摄像头20上组合有，对背光面板30的发光波长范围具有高透射率的滤光器21。作为滤光器21，通常可以使用作为长通滤光器、短通滤光器、带通滤光器而已知的装置。

背光面板30的光源和滤光器21根据测定环境来决定。例如，当外界光线主要为太阳光时，太阳光的发射光谱主要在500nm附近的波长处具有峰值。因此，如果在滤光器21中使用至少能够遮挡上述波长范围的光的滤光器，并在背光面板20的光源中使用在不会被滤光器21遮挡的波长范围内具有峰值波长的光源，则能够在测定时减少外界光线的影响。此外，当外界光线主要为荧光灯的光时，荧光灯的发射光谱主要在440nm、550nm、620nm附近的波长处具有峰值。因此，如果在滤光器21中使用至少能够遮挡上述波长范围中发光强度最高的550nm附近的波长的滤光器，并在背光面板30的光源中使用在不会被滤光器21遮挡的波长范围具有峰值波长的光源，则能够在测定时减少外界光线的影响。

另外，在背光面板30的光源的发射光谱具有多个峰值的情况下，则选定在上述峰值中至少不遮挡发光强度最高的峰值波长的滤光器21。

作为背光面板30的光源优选为，在400nm至700nm的范围内具有峰值波长的光源。更优选为，在450nm至550nm的范围内具有峰值波长的光源，进一步优选为，在460nm至480nm的范围内具有峰值波长的光源。只要为上述的峰值波长范围，则可以使用例如比较廉价且容易获得的蓝色LED或白色LED。

滤光器21的最大透射率优选为，对于背光面板30的光源的峰值波长在30％以上。更优选为在50％以上。虽然即使最大透射率小于30％也能够进行角度测定，但可能会出现拍摄的图像变暗，从而角度测定的精度降低的现象。当在滤光器21中使用带通滤光器时，其半值宽度优选为5nm至120nm。更优选为5nm至40nm。虽然即使半值宽度大于120nm仍可以使用，但由于此时被遮挡的波长范围将扩大，因此背光面板30的光源的选择范围会受到限制。如果半值宽度为40nm以下，则背光面板30的光源的选择范围较广。

摄像头20的拍摄信号被输入图7所示的控制装置40。控制装置40是一种被定位于计算机的装置，其向摄像头20和背光面板30输出控制信号。控制装置40具备图像分析装置22，图像分析装置22对拍摄图像进行分析。

摄像头20拍摄的图像如图6所示。图像由多个像素的集合构成。在图6中图示了，在休止角测量台或刮铲角测定刮板上存在圆锥形或山形的粉体堆积层时的状况。

根据图6的图像，能够用日本特许第4155942号公报所公开的计算式来求取粉体堆积层的倾斜角。

由于背光面板30以预定的波长范围发光，且摄像头20上组合有对背光面板30的发光波长范围具有高透射率的滤光器21，因此除了背光面板30放出的光以外的光，基本上不会成为向摄像头20的入射光。因此，粉体堆积层的轮廓图像仅通过来自背光面板30的光而形成，从而可以得到准确形状的轮廓图像。由此利用图像分析装置22进行的轮廓图像的分析也将成为准确的分析，从而角度测定精度将提高。

在粉体堆积层角度测定装置1中，设置有在进行崩溃角测定时所使用的冲击施加装置50(参照图8)。在此，崩溃角是指，形成休止角的粉体堆积层随冲击而改变形状后的、粉体堆积层的倾斜角。

冲击施加装置50具有，在筐体4的内部被水平地配置的托架51、和从托架51起垂直立起的导柱52。在托架51上连结有后文所述的休止角测量台和刮铲角测定刮板。冲击锤53升降自如地被支承在导柱52上。通过升起冲击锤53再使其落下至托架51上，从而使托架51产生振动，并使该振动传播至休止角测量台或刮铲角测定刮板。

在粉体堆积层角度测定装置1中设置有，使试样粉体经过振动筛的振动装置。振动装置的本体部分存在于筐体4内，仅有由该本体部分支承的筛安装框60，如图8所示向测定室10突出。筛安装框60通过图7所示的电磁铁61而被施加了上下方向的振动。

如图7所示，在控制装置40中，除了摄像头20、图像分析装置22、背光面板30、电磁铁61等已述的构成要素外，还连接有显示装置70。显示装置70由外置的监视器装置等构成，并用于进行测定数据或计算结果等的显示。

接下来，基于图8和图9，对怎样使用粉体堆积层用测定装置1进行说明。

图8所示的是休止角测定用的设定。在筛安装框60的上表面安装有筛80。在筛80上重叠筛按压件81，在筛安装框60的下表面安装休止角测定用漏斗82，并用结合件93将它们固定于筛安装框60上。在冲击施加装置50的托架51上连结有，对作为粉体堆积层支承装置的休止角测量台83进行支承的托架84。在休止角测量台83的下方配置有，接收从测量台83上溢出的试样的容器85。容器85被从筐体4的内部突出至测定室10的、垂直的支承轴86支承。支承轴86能够通过图7所示的支承轴升降电机87而进行升降。支承轴升降电机87被电机驱动器88驱动。

当将试样粉体投入筛80，并使筛安装框60振动时，通过了筛80的试样粉体将从休止角测定用漏斗82落下，并在休止角测量台83上堆积成圆锥形。用摄像头20来拍摄上述粉体堆积层的轮廓图像，并通过图像分析而求取休止角。在进行休止角测定后，通过由冲击施加装置50施加的冲击使粉体堆积层崩溃，并测定崩溃角。之后，计算出差角。在此，差角是指，从休止角中减去崩溃角所得的角度，根据其大小能够推测出粉体的流动性(涌料性)。

图9所示的是刮铲角测定用的设定。使在图8的休止角测定用设定中作为休止角测定用漏斗82的构件被替换为休止角测定用滑槽，休止角测量台83与对其进行支承的托架84的组合，被替换为仍作为粉体堆积层支承装置的刮铲角测定刮板90与对其进行支承的托架91的组合。此时，在容器85上设置包围刮铲角测定刮板90的围框92。

事先将容器85抬起至几乎贴紧托架91的高度，并在筛80中投入试样粉体。然后，当使筛安装框60振动石，通过了筛80的试样粉体将从刮铲角测定用滑槽89落下，并在刮铲角测定用刮板90上堆积。当在刮铲角测定刮板90完全被试样粉体埋没时使容器85和围框92降下，在刮铲角测定刮板90上将残留连续的山形形状的粉体堆积层。使用摄像头20拍摄该粉体堆积层的轮廓图像，并通过图像分析而求取倾斜角。之后，通过由冲击施加装置50施加的冲击使粉体堆积层崩溃，并测定崩溃后的倾斜角。然后，计算出崩溃前和崩溃后的倾斜角的平均值。该值即为刮铲角。

以上，对本实用新型的实施方式进行了说明，但本实用新型的范围并不限于上述内容，在不脱离实用新型的主旨的范围内可以加以各种变更来实施。

实施例

使用用于进行粉体的物性特性的评价的测定装置(粉体特性测定装置“Powder Tester”，细川密克朗株式会社制)，进行了角度测定。在外界光线主要为荧光灯的光、且照度为610勒克斯至6300勒克斯的环境下进行了测定。LED34采用了峰值波长为460nm～480nm的范围的蓝色LED。此外，滤光器21采用了中心波长460.0±2.0nm、半值宽度6.0±2nm、最大透射率30.0％以上的带通滤光器。在比较例中，除了没有在摄像头上安装滤光器之外，在与实施例相同的条件下进行了测定。另外，在测定环境的照度较高的情况下外界光线的强度较高，从而在测定时出现了不良影响。

上述角度测定的实验结果如表1所示。在比较例1中，能够在610勒克斯下进行角度计算。在比较例2的750勒克斯下，由于通过二进制化处理从而在轮廓图像中显示出了斑点和狭缝，从而无法检测出轮廓图像的棱线和顶点，因而无法进行角度计算。在实施例1至4中，分别在750勒克斯、2200勒克斯、4200勒克斯、6300勒克斯下进行了测定，从而能够进行预定的角度测定。如此，即使在大幅超过被作为通常测定环境下的照度的3000勒克斯的、6000勒克斯的环境下，仍能够进行角度计算。

表1

	滤光器	测定环境的照度(勒克斯)	角度计算
				比较例1	无	610	○
比较例2	无	750	×
				实施例1	有	750	○
实施例2	有	2200	○
				实施例3	有	4200	○
实施例4	有	6300	○

产业上的可利用性

本实用新型可以广泛应用于粉体堆积层角度测定装置。

Claims (6)

1.一种粉体堆积层角度测定装置，具备：

摄像头；

背光面板，其被配置在与所述摄像头相向的位置处；

粉体堆积层支承装置，其被配置在所述摄像头和所述背光面板之间；

图像分析装置，对所述摄像头拍摄的、所述粉体堆积层的轮廓图像进行分析，从而求取所述粉体堆积层的角度，

所述粉体堆积层角度测定装置的特征在于，具备以下的结构：

所述背光面板是在450nm～550nm的范围内具有发射光谱的峰值的光源，

在所述摄像头上组合有，对所述背光面板的发射光谱的峰值具有高透射率的滤光器。

2.如权利要求1所述的粉体堆积层角度测定装置，其特征在于，具备以下的结构：

所述背光面板是在460nm～480nm范围内具有发射光谱的峰值的光源。

3.如权利要求1所述的粉体堆积层角度测定装置，其特征在于，具备以下的结构：

所述背光面板具备：光传播板与发光二极管的组合，其中，所述光传播板具有导光功能和光漫射功能，所述发光二极管向所述光传播板的端面照射光。

4.如权利要求3所述的粉体堆积层角度测定装置，其特征在于，具备以下的结构：

所述光传播板通过对导光板和漫射板进行组合而构成。

5.如权利要求1所述的粉体堆积层角度测定装置，其特征在于，具备以下的结构：

所述滤光器为，对于所述背光面板的峰值波长，最大透射率为30％以上的带通滤光器。

6.如权利要求1所述的粉体堆积层角度测定装置，其特征在于，具备以下的结构：

设置有遮盖所述摄像头和粉体堆积层支承装置的开闭自如的盖，并在所述盖上安装有所述背光面板。

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