JP2010281631A - 品質検査方法および品質検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】篩の編み目、コンクリート、地質、アスファルトの表面状態の品質を分析・評価することができる品質検査方法および品質検査装置に関する。
【解決手段】編み目または表面に微細開孔を有する被測定部材４４が予め決められた大きさのものであるか否かをパーソナルコンピュータ４１に予め記憶されたデータと比較することによって品質を判断することができる。デジタルカメラ４２は被測定部材４４を撮影し、微細開孔の大きさ、分布等により品質を分析することができる。デジタルカメラ４２は、被測定部材４４をデジタルカメラによって撮影し、画像データとしてパーソナルコンピュータ４１に読み込み込まれる。パーソナルコンピュータ４１はデジタルカメラ４２によって予め読み込まれている基準スケールの画像データに被測定部材４４の画像データを重ね１ピクセル毎に比較される。
【選択図】図４

Description

本発明は、篩の編み目、あるいは、コンクリート、地質、アスファルトの表面状態の品質を分析・評価することができる品質検査方法および品質検査装置に関するものである。

コンクリート構造物の構成材料となるコンクリート骨材の砂粒は、同じふるい分けされたものであっても、様々な形状のものからなる。前記様々な形状からなるコンクリート骨材は、前記コンクリート構築物のそれぞれの用途、目的、強度によって異なり、強度計算上の重要な基礎資料となっている。前記コンクリート骨材の粒径を測定する方法は、日本工業規格（ＪＩＳ Ａ１１０２）によって、骨材ふるい分け試験方法として定められている。前記ふるい分け試験方法は、サンプリングされたコンクリート骨材を、細骨材と粗骨材とに分けて、それぞれをふるい分けし、粗粒率の算定式に基づいて粒度を算定し、前記コンクリート骨材の良否を判定している。前記日本工業規格（ＪＩＳ Ａ１１０２）による骨材ふるい分け試験方法は、所望の工事に対する適否、あるいは混合骨材の割合の決定に用いられていた。（非特許文献１参照）

前記日本工業規格（ＪＩＳ Ａ１１０２）による骨材ふるい分け試験方法は、コンクリート骨材をふるい分けるための、はかり、ふるい、乾燥機、試料の採取、試料の質量、試験方法等細かに規定されている。たとえば、前記ふるい分け試験方法は、メッシュの異なる複数枚のふるいを用意し、細目ふるいを最下部にして、順次に荒目ふるいを上段に重ねて一群となし、電動ふるい機をセットして振り分け、通過しなかったコンクリート骨材をそれぞれのふるい毎に分量を秤で計量するという複雑な作業があった。

また、打ち込まれたコンクリート、アスファルト、地質等の表面状態は、凹凸あるいは孔の分布状態、深さの程度を安価な装置により評価することが容易ではなかった。

本工業規格（ＪＩＳ Ａ１１０２）

前記日本工業規格（ＪＩＳ Ａ１１０２）による骨材ふるい分け試験方法は、篩の編み目の大きさおよび形状が正しいという前提である。しかし、前記篩の編み目の大きさおよび形状が正しいか否かの判定は、ノギスによる長さの実測、あるいは高級な検査装置（投影機、顕微鏡、測定器）による全体の大きさおよび形状を知る必要があった。また、前記編み目の検査方法は、正確な検査に時間がかかり、検査をしないのが実情であった。

また、ＪＩＳ規格は、金属製網ふるいに関するものがある。前記ＪＩＳ規格（Ｚ８８０１−１）は、編み目の線径に対する最大目開きの許容差、平均目開きの許容差、最大標準偏差、線径の許容範囲等が決められている。しかし、前記篩は、前記ＪＩＳ規格の範囲に入るか否かの検査を容易に行うことが困難であるために、実行されていない。また、前記コンクリート、地質、あるいはアスファルトの表面状態は、ノギス等による実測以外に、簡単な方法により評価することができなかった。

以上の課題を解決するために、本発明は、篩の編み目、あるいは、コンクリート、地質、アスファルトの表面状態等の被測定部材についての品質を簡単、しかも短時間で、かつ、安価で検査することができる品質検査方法および品質検査装置を提供することを目的とする。

（第１発明）
第１発明の品質検査方法は、編み目または表面に微細開孔を有する被測定部材をデジタルカメラにより撮像し、前記デジタルカメラによって撮影された画像データをパーソナルコンピュータに読み込み、前記デジタルカメラによって予め読み込まれている基準スケールの画像データに前記被測定部材の画像データを重ね、前記被測定部材が予め決められた大きさの範囲にあるものであるか否かを１単位毎に比較し、前記パーソナルコンピュータによって、前記の大きさの範囲にある数を数えることによって、前記被測定部材の品質を判断することを特徴とする。

（第２発明）
第２発明の品質検査方法は、撮影された基準スケールと前記パーソナルコンピュータに予め読み込まれているスケールとの間でキャリブレーションを行った後に、前記被測定部材の画像データと前記キャリブレーション後のスケールとに基づいて前記被測定部材の品質を判断することを特徴とする。

（第３発明）
第３発明の品質検査方法において、前記被測定物の品質は、単位面積当たりの、最大許容差、平均許容差、最大標準偏差について判断されることを特徴とする。

（第４発明）
第４発明の品質検査方法において、前記被測定物は、篩の編み目、あるいは、コンクリート、地質、アスファルトの表面状態の内の少なくとも一つであることを特徴とする。

（第５発明）
第５発明の品質検査装置は、基準スケール、篩の編み目、または、コンクリート、地質、アスファルトの表面状態を測定するために被測定部材を載置することができる測定板と、前記測定板のｚ軸方向に調整可能であり、ｘ軸方向およびｙ軸方向に走査して前記測定板上に載置された前記基準スケールおよび被測定部材を撮影できるデジタルカメラと、前記デジタルカメラによって撮影された前記基準スケールおよび被測定部材の画像データを読み込む画像データ読込手段と、前記画像データ読込手段によって読み込まれた前記基準スケールの画像データに前記被測定部材の画像データを重ねる画像データ重ね手段と、前記被測定部材の単位当たりの大きさの許容判定基準が記憶されている判定基準記憶手段と、前記画像データ重ね手段により重ねられた画像データが前記判定基準記憶手段に記憶されている判定基準を満たしているか否かを判定する判定手段とから少なくとも構成されていることを特徴とする。

（第６発明）
第６発明における品質検査装置において、前記測定板は、予め碁盤目となるスケールが設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、高価な測定機器、人手間、時間、費用がかかる日本工業規格（ＪＩＳ Ｚ８８０１−１）に規定された品質検査を簡単な装置により、短時間で安価に行うことができる。

本発明によれば、安価なデジタルカメラ（１２００万画素、クローズアップ倍率２倍）により、短時間で、被測定部材の品質を判断することができる。

本発明によれば、試験方法の操作が簡単であるため、処理作業が迅速で、高精度であるにもかかわらず、処理作業に当たる個人差がなく、信頼性の高いデータを得ることができるようになった。

本発明の実施例である品質検査装置の全体を上方から見た平面図である。（実施例１） 本発明の実施例である品質検査装置の側面図である。 （イ）は本発明の実施例である品質検査装置において、篩を検査する状態を説明するための図、（ロ）は篩の編み目を説明するための図である。 本発明の実施例である被測定部材についての品質を検査することができる品質検査装置のブロック構成図である。 本発明の実施例を説明するためのフローチャートである。 図６（イ）は篩の編み目を説明するための図、（ロ）は測定板のスケールを編み目越しに見た図、（ハ）実際の編み目に対する許容誤差を説明するための図である。

（第１発明）
第１発明の品質検査方法は、編み目または表面に微細開孔を有する被測定部材が予め決められた大きさのものであるか否かを前記パーソナルコンピュータに予め記憶されたデータと比較することによって品質を判断することができるものである。デジタルカメラは、編み目または表面に微細開孔を有する被測定部材を撮影する。前記編み目または表面に微細開孔を有する被測定部材は、微細開孔の大きさ、あるいはその分布等により、品質を分析することができる。

前記デジタルカメラは、前記被測定部材を前記デジタルカメラによって撮影し、画像データとして、パーソナルコンピュータに読み込み込まれる。パーソナルコンピュータは、前記デジタルカメラによって予め読み込まれている基準スケールの画像データに前記被測定部材の画像データを重ねる。前記被測定部材は、予め決められた大きさの１単位（ピクセル−線径を除いた部分の面積）毎に比較される。

前記パーソナルコンピュータは、所定の基準範囲内にある数を数え、その数が予め記憶された数より多いか否かにより品質を判断する。前記品質検査方法は、検査装置が既製品で賄うことができるとともに、簡単なソフトウエアにより達成することができる。また、前記品質検査方法は、篩の編み目または表面に微細開孔を有する部材に対して、大型の検査装置を必要とせずに、安価で、かつ、迅速に行うことができる。

（第２発明）
第２発明の品質検査方法は、第１発明より、精度を高くするために、撮影された基準スケールと前記パーソナルコンピュータに予め読み込まれているスケールとの間でキャリブレーションを行い、デジタルカメラと実際に撮影された基準スケールとの誤差を補正する。その後、前記被測定部材の画像データは、前記キャリブレーション後のスケールに基づいて前記被測定部材の品質が判断される。

（第３発明）
第３発明の品質検査方法は、単位面積当たりについて、最大許容差、平均許容差、最大標準偏差のそれぞれを算出する。前記被測定部材の品質検査方法は、単位面積（ピクセル）当たりについて、最大目開き許容差、平均目開き許容差、最大標準偏差のそれぞれを算出し、その数が許容される範囲にあるか否かを判定する。

（第４発明）
第４発明の品質検査方法は、篩の編み目、あるいは、コンクリート、地質、アスファルトの表面状態等の被測定物についての品質を検査する。前記被測定物である前記コンクリート、地質、アスファルトの表面状態は、単位大きさの中で、表面の凹部の大きさ、深さ、バラツキの程度等の最大許容差、平均許容差、最大標準偏差の三つに注目することにより品質を決めることができる。

（第５発明）
第５発明の品質検査装置は、基準スケール、篩の編み目、または、コンクリート、地質、アスファルトの表面状態を測定するために被測定部材を載置することができる測定板と、デジタルカメラ、画像データ読込手段、画像データ重ね手段、判定基準記憶手段、および判定手段から少なくとも構成されている。前記測定板は、所定の間隔で碁盤目に線を設けることができる。また、前記測定板は、ｙ軸方向、ｘ軸方向、およびｙ軸方向に移動できる支持部材が設けられている。前記支持部材は、デジタルカメラを取り付け、前記測定板に対する高さを調整した後、前記ｘ軸方向およびｙ軸方向に走査して前記測定板上に載置された前記被測定部材を撮影する。

前記画像データ読込手段は、前記デジタルカメラによって撮影された前記基準スケールおよび被測定部材の画像データを読み込む。前記画像データ重ね手段は、前記画像データ読込手段によって読み込まれた前記基準スケールの画像データに前記被測定部材の画像データを重ねる。前記画像データの重ね処理は、パーソナルコンピュータのディスプレイ上で行われる、いわゆる、「マウスによるドラッグ」に相当するものである。

前記判定基準記憶手段は、前記被測定部材の単位当たりの大きさの許容判定基準が記憶されている。前記判定基準は、前記被測定部材により異なるが、たとえば、篩の場合、最大目開き許容差、平均目開き許容差、最大標準偏差等がある。前記判定手段は、前記画像データ重ね手段により重ねられた画像データが前記判定基準記憶手段に記憶されている判定基準を満たしているか否かを判定する。前記品質検査装置は、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、測定板、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向に移動できるスタンド、予めデータ等が記憶されているソフトウエアがあれば、投影機、顕微鏡等の高額な測定器が不要である。また、前記品質検査装置は、被測定部材の検査にかかる時間が短く、かつ、費用も安価にできる。

（第６発明）
第６発明の品質検査装置において、前記測定板は、予め碁盤目となるスケールが設けられている。編み目等、透過孔を有する被測定部材は、前記編み目を通して前記スケールがデジタルカメラによって撮影される。前記撮影結果は、最大目開き許容差、平均目開き許容差、最大標準偏差を容易に計算することができ、品質の良否が判る。

図１は本発明の実施例である品質検査装置の全体を上方から見た平面図である。図２は本発明の実施例である品質検査装置の側面図である。図１および図２において、品質検査装置は、碁盤（ピクセル１３）目１２が設けられている測定板１１と、デジタルカメラ１８をｘ軸方向およびｚ軸方向に移動できる支持手段１６、１６′と、ｘ軸方向レール１４と、ｙ軸方向レール１５と、前記デジタルカメラ１８を所定の高さに固定できる固定手段１７とから少なくとも構成されている。

前記デジタルカメラ１８は、前記測定板１１の上をｘ軸方向およびｙ軸方向に走査することができ、前記測定板１１上に載置された被測定部材の全ての面を撮影することができる。前記デジタルカメラ１８は、支持手段１６′のｚ軸方向に移動させることにより、焦点を調整できる。

図３（イ）は本発明の実施例である品質検査装置において、篩を検査する状態を説明するための図、（ロ）は篩の編み目を説明するための図である。図３（ロ）において、篩３１の編み目３１１は、間隔（ｐ）と、線の太さ（ｄ）とからなる。前記篩の編み目３１１は、図３（イ）に示すようにデジタルカメラ１８によって上部から撮影される。篩３１の編み目３１１は、線径ｄを除いたｐ×ｐの面積を１単位（ピクセル）として、前記ピクセル内における目開きの最大許容差、平均許容差、最大標準偏差について判断される。

図４は本発明の実施例である被測定部材についての品質を検査することができる品質検査装置のブロック構成図である。図４において、品質検査装置は、パーソナルコンピュータ４１と、デジタルカメラ４２と、デジタルカメラ４３の支持および走査ができるようにした図示されていない支持部材と、被測定部材を載置して、撮影を行う測定板４３とから少なくとも構成されている。

前記パーソナルコンピュータ４１は、電子映像化手段４１１と、映像スケール記憶手段４１２と、基準スケール記憶手段４１３と、キャリブレーション手段４１４と、撮影画面走査手段４１５と、スケールおよび被測定部材重ね手段４１６と、判定基準記憶手段４１７と、被測定部材合否判定手段４１８と、出力手段４１９とから少なくとも構成されている。

前記デジタルカメラ４２は、市販されている通常のものであり、１２００万画素で、クローズアップ倍率が２倍程度の普及品とすることができる。前記測定板４３は、必要に応じて、メッシュが設けられており、たとえば、篩のような被測定部材４４を撮影した際に、各編み目単位の大きさの違い、すり減り、歪み、破れ等について、撮影することができる。前記デジタルカメラ４２、測定板４３、および被測定物４４の全体像は、図１から図３について説明した通りである。

前記電子映像化手段４１１は、前記デジタルカメラ４２よって撮影されたデジタル信号を前記パーソナルコンピュータ４１の図示されていない画面に表示させるための処理を行う。映像スケール記憶手段４１２は、前記測定板４３に置かれた際に、前記デジタルカメラ４２によって撮影されて記憶されたものである。また、基準スケール記憶手段４１３は、予め、精度の高い基準スケールが読み込まれている。

前記キャリブレーション手段４１４は、撮影された映像スケールと基準スケールとを較正するもので、前記デジタルカメラ４２の精度が高い場合、不要である。前記撮影画面走査手段４１５は、前記デジタルカメラ４２をｘ軸方向およびｙ軸方向に走査させて、被測定部材４４の全面を撮影する。前記パーソナルコンピュータ４１は、前記スケールおよび被測定部材４４の走査画像をスケールおよび被測定部材重ね手段４１６によって、図示されていない表示装置によって重ねる。前記撮影画像の重ね処理は、パーソナルコンピュータのディスプレイ上で行われる、いわゆる、「マウスによるドラッグ」に相当するものである。

前記被測定部材は、たとえば、篩の編み目の他に、コンクリート、地質、アスファルト等の表面状態がある。前記コンクリート、地質、アスファルト等の表面状態は、単位大きさの中で、表面の凹部の大きさ、深さ、バラツキの程度等の最大許容差、平均許容差、最大標準偏差により品質が決められる。また、前記篩の編み目は、最大目開き許容差、平均目開き許容差、最大標準偏差等がある。

前記判定基準記憶手段４１７は、たとえば、篩の場合、それぞれの網の線径に対する最大目開き許容差、平均目開き許容差、最大標準偏差が予め記憶されている。前記測定部材合否判定手段４１８は、前記判定基準記憶手段４１７に予め記憶されている線径に基づく編み目の１ピクセル当たりの最大目開き許容差、平均目開き許容差、最大標準偏差と比較し、撮影された全体のピクセル当たり何個が許容されるか判定する。

前記コンクリート、地質、アスファルト等の表面状態は、前記判定基準記憶手段４１７に予め記憶されているデータと比較することにより、それぞれの品質を判定することができる。前記判定後の結果は、前記出力手段４１９に出力され、品質を検討することができる。

本発明の実施例を説明するためのフローチャートである。図５において、図４に示す品質検査装置の流れを説明する。前記品質検査装置は、パーソナルコンピュータ４１に篩の編み目、または、コンクリート、地質、アスファルト等を処理するためのアプリケーションを入れて起動する（ステップ５１）。前記パーソナルコンピュータ４１は、測定板４３に載置されたスケールを撮影し、必要に応じて、キャリブレーションを行う（ステップ５２、ステップ５４）。

その後、デジタルカメラ４２は、被測定部材４４を測定板４３載置した後、撮影を行う（ステップ５３）。前記パーソナルコンピュータ４１は、前記撮影されたスケールおよび被測定部材４４が重なるように、それぞれの画像データをドラッグする（ステップ５５）。前記パーソナルコンピュータ４１は、各ピクセル当たり、予め記憶されている、たとえば、最大目開き許容差、平均目開き許容差、最大標準偏差が一定のしきい値内であるか否かを演算する（ステップ５６）。

前記被測定部材合否判定手段４１８は、判定基準記憶手段４１７の値と比較して、合否を決めて、表示装置（出力手段４１９）に表示または印刷を行う（ステップ５７、ステップ５８）。

図６（イ）は篩の編み目を説明するための図、（ロ）は測定板のスケールを編み目越しに見た図、（ハ）実際の編み目に対する許容誤差を説明するための図である。図６に示す篩は、編み目が２．３６ｍｍの場合であり、その際のデータが表になっている。前記篩の検査は、編み目６１とスケール６４をピクセル６２毎に、図６（ハ）の表に示されている、少なくとも最大許容差、平均許容差、最大標準偏差の３種類が演算されて、評価される。

以上、本実施例を詳述したが、本発明は、前記本実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。たとえば、本発明の測定板、デジタルカメラ、キャリブレーション手段、電子映像化手段、撮影画面走査手段、スケールおよび被測定部材重ね手段、パーソナルコンピュータ等は、周知または公知のものを使用することができる。

１１・・・測定板
１２・・・碁盤目
１３・・・ピクセル
１４・・・ｘ軸方向レール
１５・・・ｙ軸方向レール
１６、１６′・・・支持手段
１７・・・固定手段
１８・・・デジタルカメラ

Claims (6)

1. 編み目または表面に微細開孔を有する被測定部材をデジタルカメラにより撮像し、
   前記デジタルカメラによって撮影された画像データをパーソナルコンピュータに読み込み、
   前記デジタルカメラによって予め読み込まれている基準スケールの画像データに前記被測定部材の画像データを重ね、
   前記被測定部材が予め決められた大きさの範囲にあるものであるか否かを１単位毎に比較し、
   前記パーソナルコンピュータによって、前記の大きさの範囲にある数を数えることによって、前記被測定部材の品質を判断することを特徴とする品質検査方法。
2. 撮影された基準スケールと前記パーソナルコンピュータに予め読み込まれているスケールとの間でキャリブレーションを行った後に、前記被測定部材の画像データと前記キャリブレーション後のスケールとに基づいて前記被測定部材の品質を判断することを特徴とする請求項１に記載された品質検査方法。
3. 前記被測定物の品質は、単位面積当たりの、最大許容差、平均許容差、最大標準偏差について判断されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された品質検査方法。
4. 前記被測定物は、篩の編み目、あるいは、コンクリート、地質、アスファルトの表面状態の内の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された品質検査方法。
5. 基準スケール、篩の編み目、または、コンクリート、地質、アスファルトの表面状態を測定するために被測定部材を載置することができる測定板と、
   前記測定板のｚ軸方向に調整可能であり、ｘ軸方向およびｙ軸方向に走査して前記測定板上に載置された前記基準スケールおよび被測定部材を撮影できるデジタルカメラと、
   前記デジタルカメラによって撮影された前記基準スケールおよび被測定部材の画像データを読み込む画像データ読込手段と、
   前記画像データ読込手段によって読み込まれた前記基準スケールの画像データに前記被測定部材の画像データを重ねる画像データ重ね手段と、
   前記被測定部材の単位当たりの大きさの許容判定基準が記憶されている判定基準記憶手段と、
   前記画像データ重ね手段により重ねられた画像データが前記判定基準記憶手段に記憶されている判定基準を満たしているか否かを判定する判定手段と、
   から少なくとも構成されていることを特徴とする品質検査装置。
6. 前記測定板は、予め碁盤目となるスケールが設けられていることを特徴とする 請求項５に記載された品質検査装置。

Images