JP2019113429A

JP2019113429A - 土質材料の粒度計測方法及びシステム

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Publication number: JP2019113429A
Application number: JP2017247223A
Authority: JP
Inventors: 総一郎和辻; Soichiro Watsuji
Original assignee: Hazama Ando Corp
Current assignee: Hazama Ando Corp
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2017-12-25
Publication date: 2019-07-11
Anticipated expiration: 2037-12-25
Also published as: JP7030507B2

Abstract

【課題】土質材料の撮影前に土粒子を分散させ一つ一つの土粒子のエッジを明確にする。【解決手段】この方法及びシステムは、土質材料をベルトコンベヤ１で搬送しながら土質材料をデジタルカメラ４で撮影し、パソコン５により土質材料の粒度を計測するもので、土質材料をベルトコンベヤ１に供給する位置に振動フィーダ２を設置し、土質材料を振動フィーダ２の材料の投入口２１１から投入し振動を加えて、材料の投入口２１１から排出口２１２へ各バー２３間のスリット２４を通じて土質材料を粒径の小さい順に落下させてベルトコンベヤ１上に供給し、土質材料をベルトコンベヤ１上に分散して撮影する。【選択図】図１

Description

本発明は、ダムその他の構造物を構築する土木建設工事において、工事現場付近の地山などで採取した土質材料を原材料とする構造材料の品質管理に使用する土質材料の粒度計測方法及びシステムに関する。

ダム工事で使用されるＣＳＧ（Cemented Sand and Gravel）などの構造材料は、現場付近で採取した土質材料に水及びセメントを混合してそのまま施工するものであり、大量かつ高速の施工を可能とする点で利点がある。
この種の構造材料では、土質材料の粒度分布や含水率の変動によって、構造物の品質に変動を生じさせるため、土質材料の粒度分布や含水率を確認し、土質材料と混合する水の供給量やセメントの添加量を調整して、構造材料の品質を適切に管理することが必要とされる。

従来、土質材料の粒度分布を求めるには、篩を用いて篩い分けが行われてきたが、この篩い分けの作業では非常に手間がかかるため、近時は、デジタルカメラやラインレーザーなどを使用した画像処理技術を利用して、土質材料の粒度分布の傾向をリアルタイムで把握することが行われている。
この種の土質材料の粒度計測方法やシステムが特許文献１、２などにより提案されている。

特許文献１の地盤材料の粒度監視方法では、三次元画像処理設備を利用して、規定時間内に３Ｄラインレーザーカメラによる撮像対象領域を通過した地盤材料群すべての三次元表面形状データを取得する一方で、あらかじめふるい分け試験に用いる目開きの異なる複数のふるい各々に対応する最適閾値を設定しておき、三次元表面形状データから端末装置にて地盤材料群の、全体積に対するコンベヤベルトの搬送面から最適閾値に相当する高さまでの体積の比を、加積通過率（画像体積比）として算定した後、ふるいごとに対応させた最適閾値にて算定した加積通過率（画像体積比）を、各ふるいの加積通過率（重量比）に見立てて、粒度分布曲線（重量比）を推定する。
このようにして簡略な方法で精度よく地盤材料の粒度を連続的かつリアルタイムに把握することができる。

特許文献２の粒状材料の粒度分布計測方法及びシステムでは、異なる粒径ｄの粒状材が混合した粒状材料Ｓを撒き出して全体画像Ｇ０及び所定拡大倍率の部分画像Ｇ１を撮影する。全体画像Ｇ０から検出下限粒径ｄ１以上の複数の所定粗粒径ｄｉについてその粒径ｄｉ以上の検出粒状材の画像全体に対する面積割合である粒度インデクスＩｉを算出し、その粒度インデクスＩｉを加積通過率Ｐ（ｄｉ）に変換して粒径ｄ１以上の粗粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧ｄ１）を作成する。部分画像Ｇ１から粒径ｄ１以下の所定細粒径ｄｊについて粒径ｄ１以下の粒状材を検出して所定細粒径ｄｊの粒度インデクスＩｊを算出し、その粒度インデクスＩｊを加積通過率Ｐ（ｄｊ）に変換して粒径ｄ１以下の細粒径加積曲線Ｐ（ｄ≦ｄ１）を作成する。粗粒径及び細粒径の加積曲線を合成して粒径加積曲線Ｐ（ｄ）を作成する。
このようにして篩い分けのような手間を必要とせず、広い粒径範囲の粒径加積曲線Ｐ（ｄ）を短時間で簡単に作成できるので、例えば粒状材料Ｓを用いた構造物工事（フィルダム等の建設工事）に適用した場合に、粒状材料Ｓの透水係数・透水性・圧縮性等を含む多様な品質管理作業の容易化・高度化を図ることができる。

特開２０１７−１２９４０８号公報特開２０１３−２５７１８８号公報

しかしながら、この種従来の土質材料の粒度計測方法やシステムでは、土質材料をベルトコンベヤで搬送しながらこのベルトコンベヤ上の土質材料を撮像機で撮影し、この土質材料の画像を画像処理装置により画像処理して土質材料の粒度を計測すると、土粒子同士が密集している場合に、土粒子の重なりや接触により、個々の土粒子のエッジ（輪郭）が不鮮明で認識できなかったり大きな土粒子と判断されたりして、「JIS A1204土の粒度試験」の結果と大きく異なる結果となり、粒度分布の精度向上の妨げとなっている、という問題がある。
本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、この種の土質材料の粒度計測方法及びシステムにおいて、土質材料を撮像機で撮影する前に、土粒子を多くの時間を掛けることなく確実に分散し、一つ一つの土粒子のエッジを明確にして、土質材料の撮像機による撮影及びこの土質材料の画像の画像処理装置による画像処理により計測する土質材料の粒度分布の精度を向上させること、を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明（１）は、
土質材料をベルトコンベヤに供給し前記ベルトコンベヤで搬送しながら前記ベルトコンベヤ上の土質材料を撮像機で撮影し、土質材料の画像を画像処理装置により画像処理して土質材料の粒度を計測する土質材料の粒度計測方法において、
土質材料を前記ベルトコンベヤに供給する位置に、上面に材料の投入口、下面に材料の排出口を有する箱に振動装置を装着され、前記箱の内部に基端から先端に向けて漸次幅狭の複数のバーが前記ベルトコンベヤの幅方向に並列に相互の間に基端が狭く基端から先端に向けて漸次幅広のスリットを介して配列され、先端を前記ベルトコンベヤによる土質材料の搬送方向とは反対方向に向けてかつ先端側を下方向に傾動可能に基端を軸支されてなる振動フィーダを設置し、前記各バーを土質材料が滑動しやすい適宜の角度に傾斜させて、
土質材料を前記振動フィーダの前記材料の投入口から投入し前記振動装置で振動を加えて、前記材料の投入口から前記材料の排出口へ前記各バー間のスリットを通じて土質材料を粒径の小さい順に落下させることにより、土質材料を粒径の小さい順に分散して前記ベルトコンベヤ上に供給し、土質材料をベルトコンベヤ上に分散して撮影する、
ことを要旨とする。
この場合、振動フィーダの材料の投入口にベルトフィーダを接続して、前記ベルトフィーダを低速の所定の速度で回転させ又は低速の所定の速度の回転と一時停止とを繰り返し、他方、ベルトコンベヤを高速の所定の速度で駆動して、土質材料を前記低速のベルトフィーダで搬送して前記振動フィーダに投入し、前記振動フィーダから土質材料を前記高速のベルトコンベヤに供給することが好ましい。
また、上記目的を達成するために、本発明（２）は、
土質材料を搬送するベルトコンベヤと、前記ベルトコンベヤの上方に設置され、前記ベルトコンベヤの土質材料を撮影するための撮像機、及び土質材料の画像を画像処理する画像処理装置とを備え、土質材料を前記ベルトコンベヤに供給し前記ベルトコンベヤで搬送しながら前記ベルトコンベヤ上の土質材料を前記撮像機で撮影し、土質材料の画像を前記画像処理装置により画像処理して土質材料の粒度を計測する土質材料の粒度計測システムにおいて、
土質材料を前記ベルトコンベヤに供給する位置に設置され、上面に材料の投入口、下面に材料の排出口を有する箱に振動装置を装着され、箱の内部に基端から先端に向けて漸次幅狭の複数のバーが前記ベルトコンベヤの幅方向に並列に相互の間に基端が狭く基端から先端に向けて漸次幅広のスリットを介して先端を前記ベルトコンベヤによる土質材料の搬送方向とは反対方向に向けてかつ先端側を下方向に傾動可能に基端を軸支されてなる振動フィーダを備え、
前記各バーが土質材料が滑動しやすい適宜の角度に傾斜されて、
土質材料を前記材料の投入口から投入し前記振動装置で振動を加え、前記材料の投入口から前記材料の排出口へ前記各バー間のスリットを通じて土質材料を粒径の小さい順に落下させることにより、土質材料を粒径の小さい順に分散して前記ベルトコンベヤ上に供給し、土質材料をベルトコンベヤ上に分散して撮影する、
ことを要旨とする。
この場合、振動フィーダの材料の投入口にベルトフィーダが接続され、前記ベルトフィーダを低速の所定の速度で駆動し又は低速の所定の速度の駆動と一時停止とを繰り返し、他方、ベルトコンベヤを高速の所定の速度で駆動して、土質材料を前記低速のベルトフィーダで搬送して前記振動フィーダに投入し、前記振動フィーダから土質材料を前記高速のベルトコンベヤに供給することが好ましい。

本発明の土質材料の粒度計測方法及びシステムによれば、土質材料をベルトコンベヤに供給する位置に、振動フィーダを設置し、振動フィーダの各バーを土質材料が滑動しやすい適宜の角度に傾斜させて、土質材料を振動フィーダの材料の投入口から投入し振動装置で振動を加えて、材料の投入口から材料の排出口へ各バー間のスリットを通じて土質材料を粒径の小さい順に落下させることにより、土質材料を粒径の小さい順に分散してベルトコンベヤ上に供給し、土質材料をベルトコンベヤ上に分散して撮影するようにしたので、土質材料を撮像機で撮影する前に、土粒子を多くの時間を掛けることなく確実に分散し、一つ一つの土粒子のエッジを明確にして、土質材料の撮像機による撮影及びこの土質材料の画像の画像処理装置による画像処理により計測する土質材料の粒度分布の精度を向上させることができる、という本発明独自の格別な効果を奏する。

本発明の一実施の形態による方法及びシステムの構成を示す図（側方から見た図）同方法及びシステムの構成を示す図（材料の搬送先側から見た図）同方法及びシステムによる土質材料分散の流れを示す図同方法及びシステムの実機による実験を示す図

次に、この発明を実施するための形態について図を用いて説明する。

図１、図２に土質材料の粒度計測方法（以下、単に粒度計測方法又は方法という場合がある。）を示している。
図１、図２に示すように、この粒度計測方法では、土質材料をベルトコンベヤ１に供給しベルトコンベヤ１で搬送しながらベルトコンベヤ１上の土質材料を撮像機４で撮影し、この土質材料の画像を画像処理装置５により画像処理して土質材料の粒度を計測する。
そして、この方法においては、特に、土質材料をベルトコンベヤ１に供給する位置に、上面に材料の投入口２１１、下面に材料の排出口２１２を有する箱２１に振動装置２２を装着され、箱２１の内部に基端から先端に向けて漸次幅狭の複数のバー２３がベルトコンベヤ１の幅方向に並列に相互の間に基端が狭く基端から先端に向けて漸次幅広のスリット（隙間）２４を介して配列され、先端をベルトコンベヤ１による土質材料の搬送方向とは反対方向に向けてかつ先端側を下方向に傾動可能に基端を軸支されてなる振動フィーダ２を設置し、各バー２３を土質材料が滑動しやすい適宜の角度に傾斜させて、土質材料を振動フィーダ２の材料の投入口２１１から投入し振動装置２２で振動を加えて、材料の投入口２１１から材料の排出口２１２へ各バー２３間のスリット２４を通じて土質材料を粒径の小さい順に落下させることにより、土質材料を粒径の小さい順に分散してベルトコンベヤ１上に供給し、土質材料をベルトコンベヤ１上に分散して撮影する。
また、この方法では、振動フィーダ２の材料の投入口２１１にベルトフィーダ３を接続して、ベルトフィーダ３を低速の所定の速度で駆動し又は低速の所定の速度の駆動と一時停止とを繰り返し、他方、ベルトコンベヤ１を高速の所定の速度で駆動して、土質材料を低速のベルトフィーダ３で搬送して振動フィーダ２に投入し、振動フィーダ２から土質材料を分散して高速のベルトコンベヤ１に供給する。

図１、図２に土質材料の粒度計測システム（以下、単に粒度計測システム又はシステムという場合がある。）を併せて示している。
図１、図２に示すように、この粒度計測システムは、土質材料を搬送するベルトコンベヤ１と、ベルトコンベヤ１の長さ方向中間上方に設置され、ベルトコンベヤ１上の土質材料を撮影するための撮像機４、及び土質材料の画像を画像処理する画像処理装置５とを備え、土質材料をベルトコンベヤ１に供給しベルトコンベヤ１で搬送しながらベルトコンベヤ１上の土質材料を撮像機４で撮影し、この土質材料の画像を画像処理装置５で画像処理して土質材料の粒度を計測するもので、このシステムでは、特に、土質材料をベルトコンベヤ１に供給する位置に設置され、上面に材料の投入口２１１、下面に材料の排出口２１２を有する箱２１に振動装置２２を装着され、箱２１の内部に基端から先端に向けて漸次幅狭の複数のバー２３がベルトコンベヤ１の幅方向に並列に相互の間に基端が狭く基端から先端に向けて漸次幅広のスリット（隙間）２４を介して配列され、先端をベルトコンベヤ１による土質材料の搬送方向とは反対方向に向けてかつ先端側を下方向に傾動可能に基端を軸支されてなる振動フィーダ２を備え、各バー２３を土質材料が滑動しやすい適宜の角度に傾斜されて、土質材料を振動フィーダ２の材料の投入口２１１から投入し振動装置２２で振動を加え、材料の投入口２１１から材料の排出口２１２へ各バー２３間のスリット２４を通じて土質材料を粒径の小さい順に落下させることにより、土質材料を粒径の小さい順に分散してベルトコンベヤ１上に供給し、土質材料をベルトコンベヤ１上に分散して撮影するようになっている。
このシステムではまた、振動フィーダ２の材料の投入口２１１にベルトフィーダ３が接続され、ベルトフィーダ３を材料投入用に低速の所定の速度で駆動し又は低速の所定の速度の駆動と一時停止とを繰り返し、他方、ベルトコンベヤ１を粒度計測用に高速の所定の速度で駆動して、土質材料を低速のベルトフィーダ３で搬送して振動フィーダ２に投入し、振動フィーダ２から土質材料を高速のベルトコンベヤ１に供給するようにしている。

ここで、ベルトコンベヤ１は一般に使用されるもので、一端の駆動プーリ１１と、他端のテールプーリ１２、及びこれら駆動プーリ１１、テールプーリ１２間に配置される複数のキャリアローラ１３と、駆動プーリ１１に作動連結され、駆動プーリ１１を駆動する駆動装置（モータ）１４と、駆動プーリ１１、テールプーリ１２間に複数のキャリアローラ１３を介して環状に架け渡される無端ベルト１５とを備えて構成される。このベルトコンベヤ１は工事現場において土質材料の搬送元と搬送先との間に、複数の支柱１６を介して、搬送先側の一端を所定の高さの高位置に搬送元側の他端を所定の高さの低位置に配置して設置面上に斜めに、又は設置面から所定の高さに全体を水平にして設置される。このベルトコンベヤ１は、既述のとおり、粒度計測用に高速の所定の速度で駆動される。
ベルトフィーダ３は一般に使用されるもので、ベルトコンベヤ１と同様に、一端の駆動プーリ３１と、他端の従動プーリ３２、及びこれら駆動プーリ３１、従動プーリ３２間に配置される複数のキャリアローラ３３と、駆動プーリ３１に作動連結され、駆動プーリ３１を駆動する駆動装置（モータ）３４と、駆動プーリ３１、従動プーリ３２間に複数のキャリアローラ３３を介して環状に架け渡される無端ベルト３５とからなり、ベルトコンベヤ１と異なり、全長（搬送距離）は短い。このベルトフィーダ３は工事現場において一端をベルトコンベヤ１の搬送元側他端の上方所定の高さに重ねて複数の支柱３６を介して設置される。この場合、ベルトフィーダ３は、必要に応じて、一端をベルトコンベヤ１の他端側上方で所定の高さの高位置に他端を所定の高さの低位置に配置して設置面上に斜めに設置され、又は一端をベルトコンベヤ１の他端側上方で所定の高さに全体を設置面上に水平にして設置される。このベルトフィーダ３は、既述のとおり、材料投入用に低速の所定の速度で駆動され、また、任意の（時間的）間隔で、走行と（一時）停止が可能になっている。
振動フィーダ２は、既述のとおり、箱２１と、振動装置２２と、複数の手動可変式（手動で傾斜角を任意に変えることが可能）のバー２３とからなる。この場合、箱２１は全体が両側面間を漸次幅狭とするホッパー形に形成され、上面の材料の投入口２１１が箱２１の両端方向に長い矩形状に開口され、下面の材料の排出口２１２が箱２１の両端方向に長い矩形状に開口される。また、この箱２１の両側面で一端の上部にそれぞれ、後述する複数のバー２３の基端を軸支するための支軸２５の軸挿通部２１３が設けられ、他端の上部で一端の軸挿通部２１３と同じ高さから下方の一端の軸挿通部２１３を中心とする円周上にそれぞれ等間隔に複数のバー２３の先端を軸支するための支軸２６の複数の軸挿通部２１４が設けられる。振動装置２２はバイブレータ（振動モータ）が用いられ（以下、バイブレータ２２という。）、この場合、バイブレータ２２が箱２１の一端部の外面に取り付けられる。このようにして箱２１全体がバイブレータ２２により後述する複数のバー２３と共に振動するようにしてある。複数のバー２３はそれぞれ、基端から先端に向けて漸次幅狭の細長い金属板からなり、基端と先端側のそれぞれ両側面間に、支軸２５を通すための通し孔２３１、２３２が穿たれる。これらのバー２３は箱２１上面の材料の投入口２１１内に箱２１の両側面間に並列に配置され、各バー２３基端の通し孔２３１に箱２１の一方の側面一端上部の軸挿通部２１３から他方の側面一端上部の軸挿通部２１３に支軸２５を通されて、各バー２３は箱２１の内部でベルトコンベヤ１の幅方向に並列に相互の間に基端が狭く基端から先端に向けて漸次幅広のスリット２４を介して配列され、先端をベルトコンベヤ１による土質材料の搬送方向とは反対方向に向けてかつ先端側を下方向に傾動可能に基端を軸支される。そして、各バー２３先端の通し孔２３２に箱２１の両側面他端の適宜の軸挿通部２１４間に挿通される支軸２６を通されて、各バー２３が箱２１の内部に適宜の角度に傾斜されて固定される。また、この場合、ベルトフィーダ３の一端下部に当該一端から（ホッパー６の）一部がベルトフィーダ３の先方に突出するようにホッパー６が取り付けられて、ホッパー６がベルトフィーダ３の一端とベルトコンベヤ１の他端との間に配置され、振動フィーダ２の箱２１がホッパー６の下部排出口に取り付けられてホッパー６に一体的に連結される。このようにしてベルトフィーダ３で搬送される土質材料がホッパー６に投入され、土質材料がホッパー６を通じて振動フィーダ２上面の材料の投入口２１１の各バー２３の基端側に落下するように案内される。
撮像機４はデジタルカメラ、ビデオカメラ、ラインレーザーカメラなど（以下、デジタルカメラ４という。）、画像処理装置５は画像処理プログラムを搭載のパソコンなど（以下、パソコン５という。）、この種の土質材料の粒度分布の計測に一般に用いられる機器（特許文献１、２参照）が採用され、この場合、デジタルカメラ４で撮影した土質材料の画像データをパソコン５に取り込み、パソコン５で画像データの各粒子の形状、粒径、個数などを演算して、この演算結果から粒度分布を算出し、この算出された粒度分布をパソコン５のディスプレイに表示し、また、パソコン５に接続されたプリンタからプリントアウトする構成としてある。なお、この場合、ベルトコンベヤ１の走行方向中間部上に撮影室４０が設置され、この撮影室４０内にデジタルカメラ４がベルトコンベヤ１（の上面）に向けて設置される。

図３にこのシステムを用いた上記の土質材料の粒度計測方法の具体的手順を示している。なお、ベルトコンベヤ１他端部上の振動フィーダ２においては各バー２３を土質材料が滑動しやすい適宜の角度（この場合、３０°）に傾斜させてある。
図１、図３を併せて参照する。まず、ベルトフィーダ３、振動フィーダ２、ベルトコンベヤ１をそれぞれ駆動する。続いて、ベルトフィーダ３に土質材料を投入し、ベルトフィーダ３の低速走行で土質材料をベルトフィーダ３の一端に向けて運搬する。ベルトフィーダ３の一端から土質材料を投下し、ホッパー６を介して、振動フィーダ２へ土質材料を投入する。このとき、振動フィーダ２の各バー２３は各バー２３間の基端側のスリット２４が小さく、先端側のスリット２４が大きく、スリット２４の大きい側が下になるように傾斜されており、ベルトフィーダ３から投下された土質材料はホッパー６を通じて各バー２３の基端側に落下される。この土質材料の投入後、ベルトフィーダ３を一時停止する。
一方、振動フィーダ２では、ベルトフィーダ３から土質材料が投入され、各バー２３の基端側に落下されて、この土質材料のうち、各バー２３の基端側のスリット２４よりも小径の細かい粒子の材料が最初に基端側の狭いスリット２４を通じて落下し、高速走行中のベルトコンベヤ１上に投下され、その他の材料は各バー２３の基端側の上面上に一時的に載せられる。この各バー２３の基端側の上面上に載せられた材料は、バイブレータ２２による箱２１、各バー２３の振動と各バー２３のベルトコンベヤ１の走行方向とは逆方向に向けた下り傾斜により、土質材料が濡れていても、各バー２３の基端側から先端に向けて滑り移動しながら、小さい粒子（径）から徐々に大きな粒子（径）の材料が各バー２３間の基端から先端に向けて徐々に大きくなるスリット２４から落下し、最後に大きな粒子（径）の材料が先端の広いスリット２４から落下して、それぞれ、振動フィーダ２の下部で高速走行中のベルトコンベヤ１上に投下される。このように低速走行のベルトフィーダ３で搬送された土質材料は振動フィーダ２を通過して粒径の小さい順に高速走行中のベルトコンベヤ１上に落下され、ベルトコンベヤ１上に土質材料が粒径の小さい順に分散されてベルトコンベヤ１により搬送される。そして、これら粒径の小さい順に分散された土質材料を搬送途中にある撮影室４０を通過するときにデジタルカメラ４で撮影する。
そして、振動フィーダ２に土質材料がなくなったときに、一時停止中のベルトフィーダ３の駆動を再開して低速走行し、ベルトフィーダ３に土質材料を投入するところから同様の動作を繰り返す。このようにしてベルトフィーダ３を等間隔で低速走行と一時停止を繰り返し、ベルトコンベヤ１を高速走行させることで、このベルトフィーダ３とベルトコンベヤ１の走行速度差により、先に振動フィーダ２を通過してベルトコンベヤ１上で分散後の土質材料（粒径の大きい材料）の上に後の土質材料（大きさの異なる材料）を重ねて落とすことを防止して、ベルトコンベヤ１上に粒径の小さい順に分散された土質材料をデジタルカメラ４で撮影する。

このようにこの方法及びシステムでは、ベルトフィーダ３の一端とベルトコンベヤ１の他端との間にホッパー６を介在し、このホッパー６の下部に箱２１内に複数のバー２３が相互の間のスリット２４間隔を基端側から先端側へ徐々に大きくし下方に向けて傾動可能に配置されてなる振動フィーダ２を備え付けて、土質材料をベルトフィーダ３によりホッパー６へ投入し振動フィーダ２を通過させて、高速走行中のベルトコンベヤ１上に最初に小さい粒子の材料を落下させ、その後に順次大きい粒子の材料が落下するようにしたので、ベルトコンベヤ１上に大きさの異なる土粒子が重なることを防止して、土質材料を粒子の小さい順に粒子の大きさごとに分類することができる。そして、ベルトフィーダ３を低速走行と一時停止を任意の間隔で繰り返し、ベルトコンベヤ１を高速走行させることで、このベルトフィーダ３とベルトコンベヤ１の走行速度差により、ベルトコンベヤ１に先に落下し搬送中の大きい土粒子の上に、後の小さい土粒子を被せることがなく、異なる大きさの土粒子の重なりを防止することができる。したがって、土質材料をベルトコンベヤ１上に効果的に分散して、この分散された土質材料をデジタルカメラ４で確実に撮影することができる。

本願発明者は、既述のような土質材料の粒度計測システムの実機を作り、この実機で既述の土質材料の粒度計測方法の実験を行った。
この実験では、材料として頁岩を破砕し、図４（ａ）に示すように、約４０ｋｇずつの材料に分けて、含水比を１０％（表乾状態）と１３％（湿潤状態）に調整した。なお、材料の最大粒径は８０ｍｍである。これらの材料をそれぞれ、長さ１００ｃｍ、幅５０ｃｍ、高さ５ｃｍの塊としてベルトフィーダ上に配置した。ベルトフィーダの速度は１．２ｍ／ｍｉｎとし、ベルトコンベヤの速度を７５ｍ／ｍｉｎとした。振動フィーダは各バーの先端のスリットを８０ｍｍ又はそれより僅かに大きくし、各バーの傾斜角度は３０°に設定した。
その結果を、図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）に示すように、塊であった材料はベルトコンベヤ上で分散していることが分かる。ベルトフィーダとベルトコンベヤの走行速度差により、土質材料を５０倍以上の間隔に分散することができる。

以上説明したように、この方法及びシステムによれば、土質材料をベルトコンベヤ１に供給する位置に、振動フィーダ２を設置し、振動フィーダ２の各バー２３を土質材料が滑動しやすい適宜の角度に傾斜させて、土質材料を振動フィーダ２の材料の投入口２１１から投入しバイブレータ２２で振動を加えて、材料の投入口２１１から材料の排出口２１２へ各バー２３間のスリット２４を通じて土質材料を粒径の小さい順に落下させることにより、土質材料を粒径の小さい順に分散してベルトコンベヤ１上に供給し、このベルトコンベヤ１上に分散した土質材料をデジタルカメラ４で撮影するようにしたので、土質材料をデジタルカメラ４で撮影する前に、土粒子を多くの時間を掛けることなく確実に分散し、一つ一つの土粒子のエッジを明確にして、土質材料のデジタルカメラ４による撮影及び土質材料の画像のパソコン５による画像処理により計測する土質材料の粒度分布の精度を向上させることができる。

なお、この実施の形態では、振動フィーダ２は、複数のバー２３が箱２１上面の材料の投入口２１１内に箱２１の両側面間に並列に配置され、各バー２３基端の通し孔２３１に箱２１の一方の側面一端上部の軸挿通部２１３から他方の側面一端上部の軸挿通部２１３に支軸２５を通されて、各バー２３が箱２１の内部にスリット２４を介して配列され、そして、各バー２３先端の通し孔２３２に箱２１の両側面他端の適宜の軸挿通部２１４間に支軸２６を通されて、各バー２３が箱２１の内部に適宜の角度に傾斜されて固定される、手動可変式に構成されているが、箱の両側面一端上部の軸挿通部に挿通される支軸に駆動モータなどの駆動装置が作動連結され、この支軸に各バーが固定されて、駆動装置により各バーが任意の角度に傾動される自動可変式に構成されてもよい。
このようにしても上記実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
また、この実施の形態では、振動フィーダ２への材料投入用にベルトフィーダ３が用いられているが、このベルトフィーダ３は、低速走行のベルトコンベヤに代えてもよい。また、振動フィーダ２への材料の投入は、建設機械を使って行ってもよく、人力で行ってもよい。
このようにしても上記実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

１ベルトコンベヤ
１１駆動プーリ
１２テールプーリ
１３キャリアローラ
１４駆動装置（モータ）
１５無端ベルト
１６支柱
２振動フィーダ
２１箱
２１１材料の投入口
２１２材料の排出口
２１３軸挿通部
２１４軸挿通部
２２振動装置（バイブレータ）
２３バー
２３１通し孔
２３２通し孔
２４スリット（隙間）
２５支軸
２６支軸
３ベルトフィーダ
３１駆動プーリ
３２従動プーリ
３３キャリアローラ
３４駆動装置（モータ）
３５無端ベルト
３６支柱
４撮像機（デジタルカメラ）
４０撮影室
５画像処理装置（パソコン）
６ホッパー

Claims

土質材料をベルトコンベヤに供給し前記ベルトコンベヤで搬送しながら前記ベルトコンベヤ上の土質材料を撮像機で撮影し、土質材料の画像を画像処理装置により画像処理して土質材料の粒度を計測する土質材料の粒度計測方法において、
土質材料を前記ベルトコンベヤに供給する位置に、上面に材料の投入口、下面に材料の排出口を有する箱に振動装置を装着され、前記箱の内部に基端から先端に向けて漸次幅狭の複数のバーが前記ベルトコンベヤの幅方向に並列に相互の間に基端が狭く基端から先端に向けて漸次幅広のスリットを介して配列され、先端を前記ベルトコンベヤによる土質材料の搬送方向とは反対方向に向けてかつ先端側を下方向に傾動可能に基端を軸支されてなる振動フィーダを設置し、前記各バーを土質材料が滑動しやすい適宜の角度に傾斜させて、
土質材料を前記振動フィーダの前記材料の投入口から投入し前記振動装置で振動を加えて、前記材料の投入口から前記材料の排出口へ前記各バー間のスリットを通じて土質材料を粒径の小さい順に落下させることにより、土質材料を粒径の小さい順に分散して前記ベルトコンベヤ上に供給し、土質材料をベルトコンベヤ上に分散して撮影する、
ことを特徴とする土質材料の粒度計測方法。
振動フィーダの材料の投入口にベルトフィーダを接続して、前記ベルトフィーダを低速の所定の速度で回転させ又は低速の所定の速度の回転と一時停止とを繰り返し、他方、ベルトコンベヤを高速の所定の速度で駆動して、土質材料を前記低速のベルトフィーダで搬送して前記振動フィーダに投入し、前記振動フィーダから土質材料を前記高速のベルトコンベヤに供給する請求項１に記載の土質材料の粒度計測方法。
土質材料を搬送するベルトコンベヤと、前記ベルトコンベヤの上方に設置され、前記ベルトコンベヤの土質材料を撮影するための撮像機、及び土質材料の画像を画像処理する画像処理装置とを備え、土質材料を前記ベルトコンベヤに供給し前記ベルトコンベヤで搬送しながら前記ベルトコンベヤ上の土質材料を前記撮像機で撮影し、土質材料の画像を前記画像処理装置により画像処理して土質材料の粒度を計測する土質材料の粒度計測システムにおいて、
土質材料を前記ベルトコンベヤに供給する位置に設置され、上面に材料の投入口、下面に材料の排出口を有する箱に振動装置を装着され、箱の内部に基端から先端に向けて漸次幅狭の複数のバーが前記ベルトコンベヤの幅方向に並列に相互の間に基端が狭く基端から先端に向けて漸次幅広のスリットを介して先端を前記ベルトコンベヤによる土質材料の搬送方向とは反対方向に向けてかつ先端側を下方向に傾動可能に基端を軸支されてなる振動フィーダを備え、
前記各バーが土質材料が滑動しやすい適宜の角度に傾斜されて、
土質材料を前記材料の投入口から投入し前記振動装置で振動を加え、前記材料の投入口から前記材料の排出口へ前記各バー間のスリットを通じて土質材料を粒径の小さい順に落下させることにより、土質材料を粒径の小さい順に分散して前記ベルトコンベヤ上に供給し、土質材料をベルトコンベヤ上に分散して撮影する、
ことを特徴とする土質材料の粒度計測システム。
振動フィーダの材料の投入口にベルトフィーダが接続され、前記ベルトフィーダを低速の所定の速度で駆動し又は低速の所定の速度の駆動と一時停止とを繰り返し、他方、ベルトコンベヤを高速の所定の速度で駆動して、土質材料を前記低速のベルトフィーダで搬送して前記振動フィーダに投入し、前記振動フィーダから土質材料を前記高速のベルトコンベヤに供給する請求項３に記載の土質材料の粒度計測システム。