JP2024079337A - Aggregate quality prediction method, ready-mixed concrete manufacturing method, and ready-mixed concrete manufacturing system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize quality of ready-mixed concrete.
SOLUTION: An aggregate quality prediction method includes: a preparation step of, through machine learning based on input information including image data obtained by picking up an image of aggregate and a correct answer value of a fineness modulus of the aggregate associated with the input information, building a prediction model that outputs a value indicating the fineness modulus of the aggregate according to input of the input information; an acquisition step of acquiring evaluation information including image data obtained by picking up an image of aggregate to be evaluated and corresponding to the input information; and a prediction step of inputting the evaluation information to the prediction model to acquire a first prediction value to be output from the prediction model in relation to the fineness modulus of the aggregate.
SELECTED DRAWING: Figure 3
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本開示は、骨材の品質予測方法、生コンクリートの製造方法、及び、生コンクリートの製造システムに関する。 This disclosure relates to a method for predicting aggregate quality, a method for producing ready-mix concrete, and a system for producing ready-mix concrete.

特許文献1には、土の粒度分布の推定方法が開示されている。特許文献2には、骨材の品質推定方法が開示されている。 Patent Document 1 discloses a method for estimating the particle size distribution of soil. Patent Document 2 discloses a method for estimating the quality of aggregate.

特開2021-117625号公報JP 2021-117625 A 特開2021-135199号公報JP 2021-135199 A

本開示は、生コンクリートの品質の安定化に有用な骨材の品質予測方法、生コンクリートの製造方法、及び、生コンクリートの製造システムを提供する。 This disclosure provides a method for predicting aggregate quality, a method for producing ready-mix concrete, and a system for producing ready-mix concrete that are useful for stabilizing the quality of ready-mix concrete.

[1]骨材を撮像して得られる画像データを含む入力情報と、当該入力情報に対応付けられた骨材の粗粒率の正解値とに基づく機械学習により、前記入力情報の入力に応じて骨材の粗粒率を示す値を出力する予測モデルを構築する準備工程と、評価対象の骨材を撮像して得られる画像データを含み、前記入力情報に対応する評価情報を取得する取得工程と、前記評価情報を前記予測モデルに入力して、骨材の粗粒率に関して前記予測モデルから出力される第1予測値を取得する予測工程と、を含む、骨材の品質予測方法。
[2]前記準備工程では、前記予測モデルが、前記入力情報に応じて骨材の粗粒率を示す値のみを出力するように構築される、上記[1]に記載の骨材の品質予測方法。
[3]前記準備工程は、前記入力情報に対応付けられた、骨材の複数の粒度区分それぞれの質量比率の正解値に更に基づく機械学習により、前記予測モデルを構築することを含み、前記準備工程では、前記予測モデルが、前記入力情報に応じて、前記複数の粒度区分に含まれる区分ごとの質量比率を示す値を更に出力するように構築され、前記予測工程は、前記評価情報を前記予測モデルに入力して、前記区分ごとの質量比率に関して前記予測モデルから出力される第2予測値を更に取得することと、前記第2予測値を骨材の粗粒率に換算することと、を含む、上記[1]に記載の骨材の品質予測方法。
[4]前記準備工程は、骨材の粗粒率に関する第1誤差と、前記区分ごとの質量比率に関する第2誤差とに基づいて、前記予測モデルを構築する過程で生成される中間モデルを更新することを含み、前記準備工程では、前記第1誤差と前記第2誤差との差が縮小するように補正された誤差を用いて、前記中間モデルが更新される、上記[3]に記載の骨材の品質予測方法。
[5]前記準備工程は、畳み込みニューラルネットワークを用いた機械学習により前記予測モデルを構築することを含む、上記[1]~[4]のいずれか1つに記載の骨材の品質予測方法。
[6]前記取得工程は、前記評価対象の骨材が積み重なった状態で、前記評価対象の骨材とは離れた位置から前記評価対象の骨材を含む範囲を撮像して、前記評価情報を取得することを含む、上記[1]~[5]のいずれか1つに記載の骨材の品質予測方法。
[7]前記準備工程は、2以上の粒度区分の粒が含まれるように学習用の骨材を準備することを含み、前記入力情報は、前記学習用の骨材を撮像して得られる画像データを含む、上記[1]~[6]のいずれか1つに記載の骨材の品質予測方法。
[8]骨材を含む材料を練り混ぜて、生コンクリートを製造する製造工程と、前記製造工程に用いられる骨材の少なくとも一部の粗粒率を予測する品質予測工程と、を含み、前記品質予測工程は、骨材を撮像して得られる画像データを含む入力情報と、当該入力情報に対応付けられた骨材の粗粒率の正解値とに基づく機械学習により、前記入力情報の入力に応じて骨材の粗粒率を示す値を出力する予測モデルを構築する準備工程と、評価対象の骨材を撮像して得られる画像データを含み、前記入力情報に対応する評価情報を取得する取得工程と、前記評価情報を前記予測モデルに入力して、骨材の粗粒率に関して前記予測モデルから出力される第1予測値を取得する予測工程と、を含む、生コンクリートの製造方法。
[9]骨材を含む材料を練り混ぜて、生コンクリートを製造する製造装置と、前記製造装置が用いる骨材の少なくとも一部の粗粒率を予測する品質予測装置と、を備え、前記品質予測装置は、骨材を撮像して得られる画像データを含む入力情報と、当該入力情報に対応付けられた骨材の粗粒率の正解値とに基づく機械学習により、前記入力情報の入力に応じて骨材の粗粒率を示す値を出力する予測モデルを構築する準備工程と、評価対象の骨材を撮像して得られる画像データを含み、前記入力情報に対応する評価情報を取得する取得工程と、前記評価情報を前記予測モデルに入力して、骨材の粗粒率に関して前記予測モデルから出力される第1予測値を取得する予測工程と、を実行するように構成されている、生コンクリートの製造システム。
[1] A method for predicting quality of aggregate, comprising: a preparation step of constructing a prediction model that outputs a value indicating the coarse aggregate ratio in response to input of input information, the input information including image data obtained by photographing the aggregate, and machine learning based on a ground truth value of the coarse aggregate ratio corresponding to the input information; an acquisition step of acquiring evaluation information that includes image data obtained by photographing the aggregate to be evaluated and corresponds to the input information; and a prediction step of inputting the evaluation information into the prediction model and acquiring a first predicted value output from the prediction model regarding the coarse aggregate ratio.
[2] The quality prediction method for aggregate described in [1] above, wherein in the preparation step, the prediction model is constructed to output only a value indicating the coarse aggregate ratio in accordance with the input information.
[3] The quality prediction method of aggregate described in [1] above, wherein the preparation step includes constructing the prediction model by machine learning further based on correct values of the mass ratio of each of a plurality of granularity classifications of the aggregate corresponding to the input information, and in the preparation step, the prediction model is constructed to further output a value indicating the mass ratio of each classification included in the plurality of granularity classifications in accordance with the input information, and the prediction step includes inputting the evaluation information into the prediction model to further obtain a second predicted value output from the prediction model regarding the mass ratio of each classification, and converting the second predicted value into a coarse aggregate ratio.
[4] The quality prediction method for aggregate described in [3] above, wherein the preparation process includes updating an intermediate model generated in the process of constructing the predictive model based on a first error related to the coarse aggregate ratio and a second error related to the mass ratio for each category, and in the preparation process, the intermediate model is updated using an error corrected so as to reduce the difference between the first error and the second error.
[5] The method for predicting quality of aggregate described in any one of [1] to [4] above, wherein the preparation step includes constructing the prediction model by machine learning using a convolutional neural network.
[6] A method for predicting quality of aggregate described in any one of the above [1] to [5], wherein the acquisition step includes imaging an area including the aggregate to be evaluated from a position away from the aggregate to be evaluated while the aggregate to be evaluated is piled up, thereby acquiring the evaluation information.
[7] A method for predicting quality of aggregate described in any one of [1] to [6] above, wherein the preparation step includes preparing training aggregate so that it contains grains of two or more grain size divisions, and the input information includes image data obtained by photographing the training aggregate.
[8] A method for producing ready-mixed concrete, comprising: a production process for mixing materials including aggregate to produce ready-mix concrete; and a quality prediction process for predicting the coarse aggregate ratio of at least a portion of the aggregate used in the production process, wherein the quality prediction process comprises: a preparation process for constructing a prediction model that outputs a value indicating the coarse aggregate ratio in response to input of input information by machine learning based on input information including image data obtained by photographing the aggregate and a correct value of the coarse aggregate ratio corresponding to the input information; an acquisition process for acquiring evaluation information corresponding to the input information, including image data obtained by photographing the aggregate to be evaluated; and a prediction process for inputting the evaluation information into the prediction model and acquiring a first predicted value output from the prediction model regarding the coarse aggregate ratio.
[9] A ready-mix concrete manufacturing system comprising: a manufacturing apparatus for mixing materials including aggregate to manufacture ready-mix concrete; and a quality prediction device for predicting the coarse aggregate ratio of at least a portion of the aggregate used by the manufacturing apparatus, wherein the quality prediction device is configured to execute the following steps: a preparation step for constructing a prediction model that outputs a value indicating the coarse aggregate ratio in response to input of input information by machine learning based on input information including image data obtained by photographing the aggregate and a ground truth value of the coarse aggregate ratio corresponding to the input information; an acquisition step for acquiring evaluation information corresponding to the input information, the evaluation information including image data obtained by photographing the aggregate to be evaluated; and a prediction step for inputting the evaluation information into the prediction model and acquiring a first predicted value output from the prediction model regarding the coarse aggregate ratio.

本開示によれば、生コンクリートの品質の安定化に有用な骨材の品質予測方法、生コンクリートの製造方法、及び、生コンクリートの製造システムが提供される。 The present disclosure provides an aggregate quality prediction method, a ready-mix concrete manufacturing method, and a ready-mix concrete manufacturing system that are useful for stabilizing the quality of ready-mix concrete.

図1は、生コンクリートの製造システムの一例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a ready-mix concrete manufacturing system. 図2は、制御装置のハードウェア構成の一例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a hardware configuration of the control device. 図3(a)は、学習フェーズで実行される処理の一例を示すフローチャートである。図3(b)は、評価フェーズで実行される処理の一例を示すフローチャートである。3A and 3B are flow charts showing an example of a process executed in the learning phase and an evaluation phase, respectively. 図4(a)は、予測モデルを用いた予測演算の一例を模式的に示す図である。図4(b)は、学習用の画像データを取得する様子の一例を模式的に示す断面図である。Fig. 4A is a schematic diagram showing an example of a predictive calculation using a predictive model, and Fig. 4B is a schematic cross-sectional view showing an example of a state in which image data for learning is acquired. 図5は、学習用の画像データの一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of image data for learning. 図6(a)及び図6(b)は、予測値と正解値との比較結果の一例を示すグラフである。6A and 6B are graphs showing an example of a comparison result between a predicted value and a correct value. 図7(a)及び図7(b)は、予測値と正解値との比較結果の一例を示すグラフである。7A and 7B are graphs showing an example of a comparison result between a predicted value and a correct value. 図8(a)及び図8(b)は、予測値と正解値との比較結果の一例を示すグラフである。8A and 8B are graphs showing an example of a comparison result between a predicted value and a correct value. 図9(a)及び図9(b)は、予測値と正解値との比較結果の一例を示すグラフである。9A and 9B are graphs showing an example of the comparison result between the predicted value and the correct value. 図10(a)及び図10(b)は、予測値と正解値との比較結果の一例を示すグラフである。10A and 10B are graphs showing an example of a comparison result between a predicted value and a correct value. 図11(a)及び図11(b)は、予測値と正解値との比較結果の一例を示すグラフである。11A and 11B are graphs showing an example of the comparison result between the predicted value and the correct value. 図12は、予測値と正解値との比較結果の一例を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing an example of a comparison result between a predicted value and a correct value. 図13は、予測値と正解値との比較結果の一例を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing an example of a comparison result between a predicted value and a correct value. 図14は、予測値と正解値との比較結果の一例を示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing an example of a comparison result between a predicted value and a correct value.

以下、図面を参照して一実施形態について説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 One embodiment will be described below with reference to the drawings. In the description, identical elements or elements having the same functions are given the same reference numerals, and duplicate descriptions will be omitted.

図1には、一実施形態に係る生コンクリートの製造システムが模式的に示されている。図1に示される製造システム1は、生コンクリートを製造するシステムである。製造システム1は、コンクリート材料を練り混ぜて、生コンクリートを製造(生成)する。製造システム1は、生コンクリートを製造する機能に加えて、コンクリート材料の品質を予測する機能を有する。 Figure 1 shows a schematic diagram of a ready-mix concrete manufacturing system according to one embodiment. The manufacturing system 1 shown in Figure 1 is a system for manufacturing ready-mix concrete. The manufacturing system 1 mixes concrete materials to manufacture (produce) ready-mix concrete. In addition to the function of manufacturing ready-mix concrete, the manufacturing system 1 has a function of predicting the quality of the concrete materials.

製造システム1によって用いられるコンクリート材料は、セメント、混和材、粗骨材、細骨材、水、及び混和剤等を含む。粗骨材には、例えば、山砂利、陸砂利、川砂利、海砂利などの砂利;砕石;高炉スラグ骨材、フェロニッケルスラグ骨材、電気炉酸化スラグ骨材、石炭ガス化スラグ骨材などのスラグ粗骨材;天然軽量骨材、副産軽量骨材、人工軽量骨材などの軽量粗骨材;再生粗骨材;回収骨材又はこれらを混合した粗骨材が挙げられる。粗骨材は、例えば、砕岩砕石、又は石灰砕石を含んでよい。細骨材には、例えば、山砂、陸砂、川砂、海砂などの砂;砕砂;高炉スラグ骨材、フェロニッケルスラグ骨材、銅スラグ骨材、電気炉酸化スラグ骨材、石炭ガス化スラグ骨材などのスラグ細骨材;天然軽量骨材、副産軽量骨材、人工軽量骨材などの軽量細骨材;再生細骨材;回収骨材又はこれらを混合した細骨材が挙げられる。また、砕石、砕砂の岩種には、花崗岩、閃緑岩、斑れい岩、ひん岩、輝緑岩、流紋岩、安山岩、玄武岩、蛇紋岩などの火成岩類;礫岩、砂岩、頁岩、粘板岩、凝灰岩などの堆積岩類;片麻岩、結晶片岩などの変成岩類;その他、珪石、石灰岩、ドマロイト、かんらん岩などがある。本開示では、粗骨材及び細骨材を総称して、「骨材」と称する場合がある。この場合、「骨材」は、粗骨材、細骨材、又は、粗骨材及び細骨材の両方を意味する。 The concrete materials used by the manufacturing system 1 include cement, admixtures, coarse aggregates, fine aggregates, water, and admixtures. Examples of coarse aggregates include gravel such as mountain gravel, land gravel, river gravel, and sea gravel; crushed stone; slag coarse aggregates such as blast furnace slag aggregate, ferronickel slag aggregate, electric furnace oxidized slag aggregate, and coal gasification slag aggregate; lightweight coarse aggregates such as natural lightweight aggregate, by-product lightweight aggregate, and artificial lightweight aggregate; recycled coarse aggregate; recovered aggregate, or coarse aggregates made by mixing these. The coarse aggregate may include, for example, crushed rock, or limestone crushed stone. Examples of fine aggregates include sand such as mountain sand, land sand, river sand, and sea sand; crushed sand; slag fine aggregates such as blast furnace slag aggregate, ferronickel slag aggregate, copper slag aggregate, electric furnace oxidized slag aggregate, and coal gasification slag aggregate; lightweight fine aggregates such as natural lightweight aggregate, by-product lightweight aggregate, and artificial lightweight aggregate; recycled fine aggregate; and fine aggregates made of recycled aggregates or mixtures thereof. Rock types of crushed stone and crushed sand include igneous rocks such as granite, diorite, gabbro, porphyrite, diabase, rhyolite, andesite, basalt, and serpentine; sedimentary rocks such as conglomerate, sandstone, shale, slate, and tuff; metamorphic rocks such as gneiss and crystalline schist; and others, silica stone, limestone, domalite, and peridotite. In the present disclosure, coarse aggregates and fine aggregates may be collectively referred to as "aggregates". In this case, "aggregate" means coarse aggregate, fine aggregate, or both coarse and fine aggregate.

製造システム1は、製造した生コンクリートを運搬車Cに積み込む。運搬車Cは、生コンクリートが積み込まれた後に、生コンクリートが使用される現場(例えば、工事現場)まで生コンクリートを運搬する。運搬車Cとしては、例えば、アジテータ車(ミキサ車)、及び、ダンプトラックが挙げられる。製造システム1は、現場ごとに設定された目標品質(要求品質)を満たすように、コンクリート材料から生コンクリートを製造してもよい。一例では、生コンクリートの目標品質は、スランプ、又はスランプフローの目標値を含む。製造システム1は、例えば、材料置場2と、運搬装置8と、製造装置10と、撮像装置50と、制御装置60とを備える。 The manufacturing system 1 loads the manufactured ready-mix concrete onto a transport vehicle C. After the ready-mix concrete is loaded onto the transport vehicle C, the transport vehicle C transports the ready-mix concrete to a site (e.g., a construction site) where the ready-mix concrete is to be used. Examples of the transport vehicle C include an agitator vehicle (mixer vehicle) and a dump truck. The manufacturing system 1 may manufacture ready-mix concrete from concrete materials so as to satisfy a target quality (required quality) set for each site. In one example, the target quality of the ready-mix concrete includes a target value for slump or slump flow. The manufacturing system 1 includes, for example, a material storage area 2, a transport device 8, a manufacturing device 10, an imaging device 50, and a control device 60.

材料置場2は、コンクリート材料を貯蔵する場所である。材料置場2は、複数のサイロ4を含む。複数のサイロ4は、コンクリート材料の少なくとも一部を、材料の種類ごとに貯蔵する容器である。複数のサイロ4は、粗骨材を貯蔵するサイロ4と、細骨材を貯蔵するサイロ4と、セメントを含むサイロ4とを含む。 The material storage yard 2 is a place where concrete materials are stored. The material storage yard 2 includes a plurality of silos 4. The plurality of silos 4 are containers that store at least a portion of the concrete materials by material type. The plurality of silos 4 include a silo 4 that stores coarse aggregate, a silo 4 that stores fine aggregate, and a silo 4 that contains cement.

運搬装置8は、複数のサイロ4に貯蔵されたコンクリート材料を、製造装置10まで運搬する装置である。運搬装置8は、例えば、コンクリート材料を搬送するベルトコンベアを含む。ベルトコンベアの横幅は、30cm~160cm程度であってもよい。運搬装置8は、互いに異なるタイミングで、材料の種類ごとにコンクリート材料を運搬してもよい。一例では、制御装置60による動作指示に基づいて、各種コンクリート材料のうちの特定の材料が運搬装置8に移され、製造装置10まで搬送される。 The transporting device 8 is a device that transports the concrete materials stored in the multiple silos 4 to the manufacturing device 10. The transporting device 8 includes, for example, a belt conveyor that transports the concrete materials. The width of the belt conveyor may be approximately 30 cm to 160 cm. The transporting device 8 may transport the concrete materials by material type at different times. In one example, specific materials from among the various concrete materials are transferred to the transporting device 8 based on operational instructions from the control device 60, and transported to the manufacturing device 10.

製造装置10は、骨材を含むコンクリート材料を練り混ぜて、生コンクリートを製造する装置である。製造装置10は、制御装置60からの動作指示に基づいて動作する。製造装置10は、例えば、貯蔵瓶12と、計量瓶14と、集合ホッパ16と、ミキサ20と、積込ホッパ30とを備える。 The manufacturing device 10 is a device that mixes concrete materials including aggregate to manufacture ready-mix concrete. The manufacturing device 10 operates based on operation instructions from the control device 60. The manufacturing device 10 includes, for example, a storage bottle 12, a measuring bottle 14, a collection hopper 16, a mixer 20, and a loading hopper 30.

貯蔵瓶12は、各種のコンクリート材料を一時的に貯蔵する。貯蔵瓶12には、材料置場2から、運搬装置8によって各種のコンクリート材料が運搬(搬送)される。貯蔵瓶12は、各種のコンクリート材料を個別に貯蔵するように構成されている。以下、「コンクリート材料」を単に「材料」と表記する場合がある。貯蔵瓶12に貯蔵されている各種材料は、必要に応じて計量瓶14に供給される。 The storage bottles 12 temporarily store various types of concrete materials. Various types of concrete materials are transported (conveyed) to the storage bottles 12 from the material storage area 2 by the transport device 8. The storage bottles 12 are configured to store various types of concrete materials individually. Hereinafter, "concrete material" may be simply referred to as "material". The various materials stored in the storage bottles 12 are supplied to the measuring bottles 14 as needed.

計量瓶14は、貯蔵瓶12の下方に配置されている。計量瓶14は、制御装置60からの動作指示に基づいて動作し、各種材料を個別に計量する。計量瓶14は、制御装置60から指示された目標量の材料を検知すると、その材料を集合ホッパ16に供給する。水が計量瓶14に供給される際に、その水に混和剤が混合されてもよい。集合ホッパ16は、計量瓶14の下方に配置されている。集合ホッパ16は、計量瓶14から排出される各種材料を集約し、集約した各種材料をミキサ20に供給する。集合ホッパ16が備えられない場合、計量瓶14から各種材料がミキサ20に供給される。 The measuring bottle 14 is disposed below the storage bottle 12. The measuring bottle 14 operates based on operational instructions from the control device 60, and weighs each material individually. When the measuring bottle 14 detects the target amount of material instructed by the control device 60, it supplies the material to the collecting hopper 16. When water is supplied to the measuring bottle 14, an admixture may be mixed into the water. The collecting hopper 16 is disposed below the measuring bottle 14. The collecting hopper 16 collects the various materials discharged from the measuring bottle 14, and supplies the collected various materials to the mixer 20. When the collecting hopper 16 is not provided, the various materials are supplied to the mixer 20 from the measuring bottle 14.

ミキサ20は、集合ホッパ16の下方に配置されている。ミキサ20は、コンクリート材料を練り混ぜる装置である。ミキサ20は、骨材、セメント、水、及び混和剤等を練り混ぜる(混練する)ことで、生コンクリートを製造する。ミキサ20の底部から、生コンクリートが積込ホッパ30に排出される。積込ホッパ30は、ミキサ20の下方に配置されており、生コンクリートを一時的に収容する。積込ホッパ30は、一時的に収容した生コンクリートを運搬車Cに供給する。 The mixer 20 is disposed below the collecting hopper 16. The mixer 20 is a device that mixes concrete materials. The mixer 20 produces ready-mixed concrete by mixing (kneading) aggregate, cement, water, admixtures, etc. The ready-mixed concrete is discharged from the bottom of the mixer 20 into the loading hopper 30. The loading hopper 30 is disposed below the mixer 20 and temporarily stores the ready-mixed concrete. The loading hopper 30 supplies the temporarily stored ready-mixed concrete to the transport vehicle C.

以上に説明した製造装置10は、生コンクリートの製造装置の一例であり、生コンクリートの製造装置は、コンクリート材料を練り混ぜて、生コンクリートを製造可能であれば、どのように構成されていてもよい。例えば、製造装置10は、集合ホッパ16を備えていなくてもよく、計量瓶14で計量された各種材料が、計量瓶14からミキサ20に供給されてもよい。 The manufacturing device 10 described above is an example of a ready-mix concrete manufacturing device, and the ready-mix concrete manufacturing device may be configured in any way as long as it is capable of mixing concrete materials and manufacturing ready-mix concrete. For example, the manufacturing device 10 does not need to be equipped with a collection hopper 16, and various materials measured in a measuring bottle 14 may be supplied from the measuring bottle 14 to the mixer 20.

撮像装置50は、コンクリート材料の1つである骨材を撮像することが可能な装置(カメラ)である。撮像装置50は、骨材を撮像することで画像データを生成する。撮像装置50は、例えば、可視光に基づき撮像範囲を撮像するデジタルカメラ又はビデオカメラである。撮像装置50によって生成された画像データは、骨材の品質を予測する際に用いられる。骨材の品質の予測については、後述する。なお、撮像装置50が撮像対象の動画を生成し、その動画に含まれる静止画が画像データとして取得されてもよい。 The imaging device 50 is a device (camera) capable of capturing an image of aggregate, which is one of the concrete materials. The imaging device 50 generates image data by capturing an image of the aggregate. The imaging device 50 is, for example, a digital camera or video camera that captures an image of the imaging range based on visible light. The image data generated by the imaging device 50 is used to predict the quality of the aggregate. The prediction of the quality of the aggregate will be described later. Note that the imaging device 50 may generate a video of the subject to be captured, and still images included in the video may be acquired as image data.

撮像装置50は、撮像対象の骨材と離れた位置から、撮像対象の骨材を含む範囲を撮像するように配置されている。撮像装置50は、撮像対象の骨材を含む範囲を上方から撮像してもよい。撮像装置50は、積み重なった状態の骨材を含む範囲を撮像してもよい。積み重なった状態の骨材とは、鉛直上方から見て、骨材に含まれる一部の粒が、他の粒に重なっている状態の骨材をいう。撮像装置50は、運搬装置8によって運搬されている骨材を撮像可能となるように配置されていてもよい。撮像装置50は、運搬装置8に含まれるベルトコンベアが停止している状態、又は動いている状態で、運搬中の骨材を撮像してもよい。なお、撮像装置50は、骨材の受け入れ時において、輸送トラック又は輸送船に積載された状態の骨材を撮像してもよい。撮像装置50は、床又はゴムシートが準備された撮像室内に配置され、床等に載せられた骨材を撮像してもよい。 The imaging device 50 is arranged to image an area including the aggregate to be imaged from a position away from the aggregate to be imaged. The imaging device 50 may image an area including the aggregate to be imaged from above. The imaging device 50 may image an area including the aggregate in a piled state. The piled state refers to aggregate in a state where some grains included in the aggregate are overlapped with other grains when viewed vertically from above. The imaging device 50 may be arranged so as to be able to image the aggregate being transported by the transport device 8. The imaging device 50 may image the aggregate being transported while the belt conveyor included in the transport device 8 is stopped or moving. The imaging device 50 may image the aggregate loaded on a transport truck or transport ship when the aggregate is received. The imaging device 50 may be arranged in an imaging room where a floor or a rubber sheet is prepared, and may image the aggregate placed on the floor or the like.

制御装置60は、製造装置10を制御する装置である。制御装置60は、1つ又は複数のコンピュータによって構成される。制御装置60が複数のコンピュータで構成される場合、これらのコンピュータは、互いに通信可能に接続される。制御装置60は、設定された動作条件に従って製造装置10を制御する。動作条件の少なくとも一部は、作業員等のオペレータからの指示によって定められてもよい。 The control device 60 is a device that controls the manufacturing device 10. The control device 60 is composed of one or more computers. When the control device 60 is composed of multiple computers, these computers are connected so that they can communicate with each other. The control device 60 controls the manufacturing device 10 according to set operating conditions. At least a part of the operating conditions may be determined by instructions from an operator such as a worker.

制御装置60には、入出力デバイス62が接続されてもよい(図2参照)。入出力デバイス62は、作業員等からの指示を示す情報を制御装置60に入力すると共に、制御装置60からの情報を作業員等に出力するためのデバイスである。入出力デバイス62は、入力デバイスとして、キーボード、操作パネル、又はマウスを含んでいてもよく、出力デバイスとして、モニタ(例えば、液晶ディスプレイ)を含んでいてもよい。入出力デバイス62は、入力デバイス及び出力デバイスが一体化されたタッチパネルであってもよい。制御装置60及び入出力デバイス62が一体化されていてもよい。 An input/output device 62 may be connected to the control device 60 (see FIG. 2). The input/output device 62 is a device for inputting information indicating instructions from a worker or the like to the control device 60 and outputting information from the control device 60 to the worker or the like. The input/output device 62 may include a keyboard, an operation panel, or a mouse as an input device, and may include a monitor (e.g., a liquid crystal display) as an output device. The input/output device 62 may be a touch panel in which the input device and the output device are integrated. The control device 60 and the input/output device 62 may be integrated.

製造装置10によって製造される生コンクリートの品質は、コンクリート材料の品質に影響を受けることが知られている。具体的には、生コンクリートの製造に用いられる骨材の粒度が、生コンクリートの流動性(例えば、スランプ、及びスランプフロー)に影響を及ぼす。例えば、同一の単位水量であれば、骨材の粒度が大きいほど、骨材の表面積が減少することで保水量が小さくなり、生コンクリートの流動性が大きくなり得る。反対に、骨材の粒度が小さいほど、骨材の表面積が増加することで保水量が大きくなり、生コンクリートの流動性が小さくなり得る。このように、生コンクリートの流動性を含む品質を安定化させるためには、骨材の粒度を管理する必要がある。骨材の粒度は、粗粒率で表すことができ、生コンクリートの品質の安定化を図るために、例えば、骨材の粗粒率が所望の範囲であるか否かを管理する必要がある。 It is known that the quality of the ready-mix concrete produced by the production apparatus 10 is affected by the quality of the concrete materials. Specifically, the particle size of the aggregate used in producing the ready-mix concrete affects the fluidity (e.g., slump and slump flow) of the ready-mix concrete. For example, for the same unit water content, the larger the particle size of the aggregate, the smaller the surface area of the aggregate, which reduces the amount of water retention, and the greater the fluidity of the ready-mix concrete. Conversely, the smaller the particle size of the aggregate, the larger the surface area of the aggregate, which increases the amount of water retention, and the less fluidity of the ready-mix concrete. In this way, in order to stabilize the quality of the ready-mix concrete, including the fluidity, it is necessary to manage the particle size of the aggregate. The particle size of the aggregate can be expressed by the coarse particle ratio, and in order to stabilize the quality of the ready-mix concrete, it is necessary to manage, for example, whether the coarse particle ratio of the aggregate is within a desired range.

制御装置60は、製造装置10に対する制御に加えて、製造装置10による生コンクリートの製造に用いられる骨材の品質を予測するように構成されていてもよい。この場合、制御装置60が、骨材の品質を予測する品質予測装置を構成する。品質予測装置として機能する制御装置60は、製造装置10が用いる骨材の少なくとも一部の粗粒率を予測する。 In addition to controlling the manufacturing apparatus 10, the control device 60 may be configured to predict the quality of the aggregate used in the manufacturing of ready-mix concrete by the manufacturing apparatus 10. In this case, the control device 60 constitutes a quality prediction device that predicts the quality of the aggregate. The control device 60 functioning as a quality prediction device predicts the coarse aggregate ratio of at least a portion of the aggregate used by the manufacturing apparatus 10.

制御装置60は、少なくとも、骨材を撮像して得られる画像データを含む入力情報と、当該入力情報に対応付けられた骨材の粗粒率の正解値とに基づく機械学習により、入力情報の入力に応じて骨材の粗粒率を示す値を出力する予測モデルを構築する準備工程を実行するように構成されている。また、制御装置60は、評価対象の骨材を撮像して得られる画像データを含み、上記入力情報に対応する評価情報を取得する取得工程と、評価情報を予測モデルに入力して、骨材の粗粒率に関して予測モデルから出力される値を取得する予測工程と、を実行するように構成されている。 The control device 60 is configured to execute a preparation step of constructing a prediction model that outputs a value indicating the aggregate coarse aggregate ratio in response to input information by machine learning based on at least input information including image data obtained by imaging the aggregate and a ground truth value of the aggregate coarse aggregate ratio associated with the input information. The control device 60 is also configured to execute an acquisition step of acquiring evaluation information that includes image data obtained by imaging the aggregate to be evaluated and corresponds to the input information, and a prediction step of inputting the evaluation information into the prediction model and acquiring a value output from the prediction model regarding the aggregate coarse aggregate ratio.

制御装置60は、機能上の構成(以下、「機能モジュール」という。)として、例えば、動作制御部68と、モデル構築部72と、モデル保持部74と、品質予測部76と、出力部78とを有する。これらの機能モジュールが実行する処理は、制御装置60が実行する処理に相当する。動作制御部68は、上記動作条件に従って、生コンクリートを製造するように製造装置10を制御する機能モジュールである。作業員等は、生コンクリートの目標品質に応じて、動作条件を調整(変更)してもよい。 The control device 60 has, as its functional configuration (hereinafter referred to as "functional modules"), for example, an operation control unit 68, a model construction unit 72, a model holding unit 74, a quality prediction unit 76, and an output unit 78. The processes executed by these functional modules correspond to the processes executed by the control device 60. The operation control unit 68 is a functional module that controls the manufacturing device 10 to manufacture ready-mix concrete according to the above operating conditions. Workers, etc. may adjust (change) the operating conditions according to the target quality of the ready-mix concrete.

モデル構築部72は、骨材の粗粒率を予測するためのモデル(以下、「予測モデルM」という。)を構築する機能モジュールである。予測モデルMは、骨材を撮像して得られる画像データを含む入力情報に応じて、少なくとも骨材の粗粒率を示す値を出力するモデルである。モデル構築部72は、上記入力情報と、当該入力情報に対応付けられた骨材の粗粒率の正解値とに基づく機械学習により、予測モデルMを構築する。 The model construction unit 72 is a functional module that constructs a model for predicting the coarse aggregate ratio (hereinafter referred to as the "prediction model M"). The prediction model M is a model that outputs a value indicating at least the coarse aggregate ratio in response to input information including image data obtained by photographing the aggregate. The model construction unit 72 constructs the prediction model M by machine learning based on the input information and the correct value of the coarse aggregate ratio associated with the input information.

機械学習とは、機械(コンピュータ)が与えられた情報に基づいて反復的に学習することで、法則又はルールを自律的に見つけ出す手法をいう。予測モデルMは、アルゴリズム及びデータ構造を用いて構築することができる。予測モデルMは、例えば、人間の脳神経の仕組みを模した情報処理のモデルであるニューラルネットワークを用いて実現される。予測モデルMを構築する際に行われる機械学習の具体的なアルゴリズムは特に限定されない。ニューラルネットワークは、入力層と、1層又は複数層の中間層と、出力層とを有する。1以上の中間層を含むことでより複雑な予測モデルMを構築でき、予測精度を向上できる。 Machine learning is a technique in which a machine (computer) autonomously finds laws or rules by repeatedly learning based on given information. The predictive model M can be constructed using an algorithm and a data structure. The predictive model M is realized, for example, using a neural network, which is an information processing model that mimics the mechanism of the human brain. There are no particular limitations on the specific algorithm of the machine learning used when constructing the predictive model M. The neural network has an input layer, one or more intermediate layers, and an output layer. By including one or more intermediate layers, a more complex predictive model M can be constructed, improving prediction accuracy.

モデル構築部72は、畳み込みニューラルネットワーク(CNN:Convolutional Neural Network)を用いた機械学習により予測モデルMを構築してもよい。モデル構築部72は、骨材の粗粒率の正解値と、骨材の複数の粒度区分それぞれの質量比率の正解値とに基づく機械学習により、予測モデルMを構築してもよい。モデル構築部72によって構築される予測モデルMは、上記入力情報に応じて、骨材の粗粒率を示す値と、複数の粒度区分に含まれる区分ごとの質量比率を示す値とを出力してもよい。すなわち、予測モデルMは、骨材の粗粒率を示す1つの値と、複数の粒度区分について、それぞれが質量比率を示す複数の値とを出力してもよい。 The model construction unit 72 may construct the prediction model M by machine learning using a convolutional neural network (CNN). The model construction unit 72 may construct the prediction model M by machine learning based on the correct value of the coarse aggregate ratio and the correct value of the mass ratio of each of the multiple granularity classifications of the aggregate. The prediction model M constructed by the model construction unit 72 may output a value indicating the coarse aggregate ratio and a value indicating the mass ratio of each classification included in the multiple granularity classifications according to the above input information. In other words, the prediction model M may output one value indicating the coarse aggregate ratio and multiple values indicating the mass ratio for each of the multiple granularity classifications.

モデル構築部72は、例えば、機械学習の入力として与えられるデータと、機械学習の出力の正解データ(粗粒率等の正解値)とを用いて機械学習を行うことで、粗粒率を予測するための予測モデルMを自律的に構築してもよい。機械学習の入力は、骨材の画像を含む入力情報の種々のデータセットである。入力情報の種々のデータセットでは、入力情報に含まれる少なくとも画像データが互いに異なっている。機械学習の出力は、骨材の粗粒率及び粒度区分ごとの質量比率を示すデータ(数値)である。モデル構築部72は、入力情報のデータセット及び粗粒率等の正解値の複数の組合せを用いて、骨材の粗粒率と粒度区分ごとの質量比率との予測値を出力するモデルを反復的に学習する。 The model construction unit 72 may autonomously construct a prediction model M for predicting the coarse aggregate ratio by performing machine learning using, for example, data provided as input for machine learning and correct answer data (correct answer values such as the coarse aggregate ratio) of the machine learning output. The machine learning input is various data sets of input information including images of aggregate. At least the image data included in the input information differs from one another in the various data sets of input information. The machine learning output is data (numerical values) indicating the coarse aggregate ratio of the aggregate and the mass ratio for each gradation class. The model construction unit 72 iteratively learns a model that outputs predicted values of the coarse aggregate ratio of the aggregate and the mass ratio for each gradation class using multiple combinations of the data sets of input information and correct answer values such as the coarse aggregate ratio.

予測モデルMを自律的に構築する段階は、学習フェーズに相当する。上記学習フェーズが、生コンクリートの製造を行う生産フェーズの前に行われてもよく、又は、生産フェーズの初期段階で行われてもよい。学習済みのモデルである予測モデルMは、コンピュータ間で移植可能であってもよい。従って、制御装置60において構築された予測モデルMが、製造システム1とは異なる他の製造システムで用いられてもよい。 The stage of autonomously constructing the predictive model M corresponds to a learning phase. The learning phase may be performed before the production phase in which ready-mix concrete is manufactured, or may be performed at an early stage of the production phase. The predictive model M, which is a trained model, may be portable between computers. Therefore, the predictive model M constructed in the control device 60 may be used in another manufacturing system different from the manufacturing system 1.

モデル保持部74は、予測モデルMを保持(記憶)する機能モジュールである。品質予測部76は、骨材の粗粒率を予測する機能モジュールである。以下、粗粒率の予測が行われる対象の骨材を「評価対象の骨材」と称する。品質予測部76は、評価対象の骨材を撮像して得られる画像データを含み、上記入力情報に対応する情報(以下、「評価情報」という。)を取得する。上記入力情報が粗粒率の正解値に対応付けられていたのに対して、評価情報は、骨材の粗粒率が未知な情報である。品質予測部76が、予測モデルMを用いて骨材の粗粒率を予測する段階は、評価フェーズに相当する。 The model holding unit 74 is a functional module that holds (stores) the prediction model M. The quality prediction unit 76 is a functional module that predicts the coarse aggregate ratio. Hereinafter, the target aggregate for which the coarse aggregate ratio is predicted is referred to as the "aggregate to be evaluated." The quality prediction unit 76 acquires information that includes image data obtained by photographing the aggregate to be evaluated and that corresponds to the input information (hereinafter referred to as "evaluation information"). While the input information corresponds to the correct value of the coarse aggregate ratio, the evaluation information is information in which the coarse aggregate ratio is unknown. The stage in which the quality prediction unit 76 predicts the coarse aggregate ratio using the prediction model M corresponds to the evaluation phase.

品質予測部76は、評価情報を予測モデルMに入力して、骨材の粗粒率に関して予測モデルMから出力される予測値(第1予測値)を取得する。また、品質予測部76は、上記評価情報を予測モデルMに入力して、粒度区分ごとの質量比率に関して予測モデルMから出力される予測値(第2予測値)を更に取得する。すなわち、品質予測部76は、複数の粒度区分について、それぞれが質量比率の値を示す複数の予測値(複数の第2予測値)を予測モデルMから取得する。品質予測部76は、粒度区分ごとの質量比率に関する予測値(複数の予測値)を、粗粒率に換算してもよい。異なる2つの方法で、予測モデルMを用いた粗粒率の予測が行われることで、粗粒率の予測値の信頼性を評価することができる。 The quality prediction unit 76 inputs the evaluation information into the prediction model M and obtains a predicted value (first predicted value) output from the prediction model M regarding the coarse aggregate ratio. The quality prediction unit 76 also inputs the above evaluation information into the prediction model M and further obtains a predicted value (second predicted value) output from the prediction model M regarding the mass ratio for each grading class. That is, the quality prediction unit 76 obtains from the prediction model M a plurality of predicted values (a plurality of second predicted values) each indicating a mass ratio value for a plurality of grading classes. The quality prediction unit 76 may convert the predicted value (a plurality of predicted values) regarding the mass ratio for each grading class into a coarse aggregate ratio. By predicting the coarse aggregate ratio using the prediction model M using two different methods, the reliability of the predicted value of the coarse aggregate ratio can be evaluated.

出力部78は、少なくとも、予測モデルMから出力される骨材の粗粒率に関する予測値を、粗粒率の予測結果として出力する機能モジュールである。出力部78は、予測モデルMから出力される、粒度区分ごとの質量比率に関する予測値を粗粒率に換算して得られる値を、粗粒率の予測結果として更に出力してもよい。出力部78は、粗粒率の予測結果を入出力デバイス62の出力デバイス(例えば、モニタ)に出力することで、予測結果を作業員等に報知してもよい。 The output unit 78 is a functional module that outputs at least the predicted value of the coarse aggregate ratio output from the prediction model M as the predicted result of the coarse aggregate ratio. The output unit 78 may further output a value obtained by converting the predicted value of the mass ratio for each gradation class output from the prediction model M into a coarse aggregate ratio as the predicted result of the coarse aggregate ratio. The output unit 78 may notify a worker or the like of the predicted result of the coarse aggregate ratio by outputting the predicted result of the coarse aggregate ratio to an output device (e.g., a monitor) of the input/output device 62.

図2に示されるように、制御装置60は、回路91を有する。回路91は、1以上のプロセッサ92と、メモリ93と、ストレージ94と、入出力ポート95と、タイマ96とを含む。ストレージ94は、例えば不揮発性の半導体メモリ等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。ストレージ94は、予め設定された制御手順で製造装置10を制御することを制御装置60に実行させるためのプログラム、及び、予め設定された予測手順で骨材の粗粒率を予測することを制御装置60に実行させるためのプログラムを記憶している。例えばストレージ94は、上述した各機能モジュールを構成するためのプログラムを記憶している。 As shown in FIG. 2, the control device 60 has a circuit 91. The circuit 91 includes one or more processors 92, a memory 93, a storage 94, an input/output port 95, and a timer 96. The storage 94 has a computer-readable storage medium, such as a non-volatile semiconductor memory. The storage 94 stores a program for causing the control device 60 to control the manufacturing device 10 using a preset control procedure, and a program for causing the control device 60 to predict the coarse aggregate fraction using a preset prediction procedure. For example, the storage 94 stores a program for configuring each of the functional modules described above.

メモリ93は、ストレージ94の記憶媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ92による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ92は、メモリ93と協働して上記プログラムを実行することで、制御装置60の各機能モジュールを構成する。入出力ポート95は、プロセッサ92からの指令に従って、製造装置10、撮像装置50、及び入出力デバイス62等との間で電気信号の入出力を行う。タイマ96は、例えば一定周期の基準パルスをカウントすることで経過時間を計測する。なお、回路91は、必ずしもプログラムにより各機能を構成するものに限られない。例えば回路91は、専用の論理回路又はこれを集積したASIC(Application Specific Integrated Circuit)により少なくとも一部の機能を構成してもよい。 The memory 93 temporarily stores the programs loaded from the storage medium of the storage 94 and the results of calculations by the processor 92. The processor 92 executes the programs in cooperation with the memory 93 to configure each functional module of the control device 60. The input/output port 95 inputs and outputs electrical signals between the manufacturing device 10, the imaging device 50, the input/output device 62, etc., in accordance with instructions from the processor 92. The timer 96 measures the elapsed time, for example, by counting a reference pulse at a constant period. Note that the circuit 91 is not necessarily limited to one that configures each function by a program. For example, at least some of the functions of the circuit 91 may be configured by a dedicated logic circuit or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) that integrates the dedicated logic circuit.

[生コンクリートの製造方法]
続いて、製造システム1において実行される生コンクリートの製造方法の一例について説明する。生コンクリートの製造方法は、生コンクリートを製造する工程と、骨材の品質を予測する工程とを含む。生コンクリートを製造する工程が実行されている期間の少なくとも一部と重複する期間において、骨材の品質を予測する工程が実行されてもよい。
[Method of manufacturing ready-mix concrete]
Next, a description will be given of an example of a method for producing ready-mixed concrete executed in the production system 1. The method for producing ready-mixed concrete includes a step of producing ready-mixed concrete and a step of predicting the quality of aggregate. The step of predicting the quality of aggregate may be executed during a period overlapping at least a part of the period during which the step of producing ready-mixed concrete is executed.

生コンクリートを製造する工程(以下、「製造工程」という。)は、例えば、搬送工程と、計量工程と、投入工程と、練混ぜ工程と、排出工程と、積込工程とを含む。搬送工程では、運搬装置8によって、各種のコンクリート材料が貯蔵瓶12まで搬送されて、貯蔵瓶12に各種材料が個別に供給される。計量工程では、貯蔵瓶12から計量瓶14に各種材料が個別に供給され、計量瓶14において各種材料が計量される。計量工程では、材料ごとに、計測量が所定の設定量に達した場合に、その材料が集合ホッパ16に排出される。 The process of producing ready-mix concrete (hereinafter referred to as the "production process") includes, for example, a transport process, a weighing process, a pouring process, a mixing process, a discharging process, and a loading process. In the transport process, various concrete materials are transported by a transport device 8 to a storage bottle 12, and the various materials are individually supplied to the storage bottle 12. In the weighing process, the various materials are individually supplied from the storage bottle 12 to a weighing bottle 14, and the various materials are weighed in the weighing bottle 14. In the weighing process, when the measured amount for each material reaches a predetermined set amount, the material is discharged into a collection hopper 16.

投入工程では、集合ホッパ16に全ての種類の材料が集約された後に、集合ホッパ16内の材料がミキサ20に投入(供給)される。練混ぜ工程では、ミキサ20において複数種のコンクリート材料が練り混ぜられる。排出工程では、ミキサ20においてコンクリート材料の練混ぜが終了した後に、ミキサ20から積込ホッパ30に生コンクリートが排出される。積込工程では、積込ホッパ30内に排出された生コンクリートが、運搬車Cに積み込まれる。 In the charging process, after all types of materials are collected in the collecting hopper 16, the materials in the collecting hopper 16 are charged (supplied) to the mixer 20. In the mixing process, multiple types of concrete materials are mixed in the mixer 20. In the discharging process, after mixing of the concrete materials is completed in the mixer 20, the ready-mixed concrete is discharged from the mixer 20 to the loading hopper 30. In the loading process, the ready-mixed concrete discharged into the loading hopper 30 is loaded onto the transport vehicle C.

骨材の品質を予測する工程(以下、「品質予測工程」という。)は、学習フェーズでのモデル構築工程と、評価フェーズでの品質評価工程とを含む。品質予測工程(品質予測方法)において、モデル構築工程は、品質評価工程の前に実行される。以下、モデル構築工程の一例と、品質評価工程の一例とについて説明する。なお、骨材の品質として、粗骨材の粗粒率が予測され、上記入力情報には、骨材の画像データのみが含まれる場合を例に説明する。また、予測モデルMが、粗粒率の予測値と、粒度区分ごとの質量比率の予測値と、を出力する場合の具体例を用いて説明を行う。 The process of predicting aggregate quality (hereinafter referred to as the "quality prediction process") includes a model construction process in the learning phase and a quality evaluation process in the evaluation phase. In the quality prediction process (quality prediction method), the model construction process is executed before the quality evaluation process. An example of the model construction process and an example of the quality evaluation process are described below. Note that an example will be described in which the coarse aggregate fraction is predicted as the aggregate quality, and the input information includes only image data of the aggregate. Also, a specific example will be described in which the prediction model M outputs a predicted value of the coarse aggregate fraction and a predicted value of the mass ratio for each grading class.

(モデル構築工程)
図3(a)は、モデル構築工程において実行される一連の処理の一例を示すフローチャートである。このモデル構築工程は、製造装置10での上記製造工程が実行される前、又は、上記製造工程が開始された初期段階において実行されてもよい。このモデル構築工程では、製造装置10において生コンクリートの製造に用いられる粗骨材の一部が抽出されて、その粗骨材の一部が「学習用の粗骨材」として用いられてもよい。
(Model building process)
3A is a flowchart showing an example of a series of processes executed in the model construction step. This model construction step may be executed before the above-mentioned manufacturing step is executed in the manufacturing apparatus 10, or at an early stage when the above-mentioned manufacturing step is started. In this model construction step, a part of the coarse aggregate used in manufacturing ready-mixed concrete in the manufacturing apparatus 10 may be extracted, and the part of the coarse aggregate may be used as a "learning coarse aggregate".

モデル構築工程では、最初にステップS11が実行される。ステップS11では、例えば、作業員等によって、機械学習を行うための学習用のデータが準備される。学習用のデータは、学習用の粗骨材を撮像して得られる各種の画像データ(入力情報)と、各種の画像データそれぞれに対応付けられた正解データとを含む。図4(a)には、入力情報である画像Imから、予測モデルMを用いて粗粒率を予測する演算方法が模式的に示されている。 In the model construction process, step S11 is executed first. In step S11, for example, a worker or the like prepares learning data for machine learning. The learning data includes various image data (input information) obtained by imaging the learning coarse aggregate, and correct answer data corresponding to each of the various image data. Figure 4(a) shows a schematic diagram of a calculation method for predicting the coarse aggregate ratio using a prediction model M from an image Im, which is the input information.

本開示では、図4(a)に示されるように、予測モデルMが、粒度区分ごとの質量比率、及び粗粒率の2種類の情報を出力することを、「マルチタスク」と称する。また、粒度区分ごとの質量比率、及び粗粒率のいずれか一方の情報を予測モデルMが出力することを、「シングルタスク」と称する。図4(a)では、マルチタスクを実行する予測モデルMを用いて、2種類の方法で粗粒率が予測される演算方法が例示されている。 In this disclosure, as shown in FIG. 4(a), the prediction model M outputting two types of information, the mass ratio for each particle size division and the coarse particle ratio, is referred to as "multitasking." In addition, the prediction model M outputting either the mass ratio for each particle size division or the coarse particle ratio is referred to as "single tasking." FIG. 4(a) illustrates an example of a calculation method in which the coarse particle ratio is predicted by two types of methods using the prediction model M that performs multitasking.

学習用の画像の準備では、例えば、複数の粒度区分ごとの質量比率、及び粗粒率が既知である各種粗骨材が、作業員等によって準備される。各種粗骨材とは、粗骨材(例えば、砕石)の品種が異なることではなく、粒度が互いに異なる粗骨材であることを意味する。そして、図4(b)に示されるように、例えば、計測用のシート8a上に積み重ねられた状態で、学習用の各種粗骨材がカメラ52によって個別に撮像される。これにより、各種の粗骨材それぞれについて、学習用の画像データが得られる。カメラ52は、デジタルカメラであってもよく、計測用のシート8a上の粗骨材から離れた所定位置(例えば、上方の所定位置)から、粗骨材を含む範囲を撮像するように設けられる。 In preparing learning images, for example, various types of coarse aggregates with known mass ratios and coarse aggregate ratios for each of multiple gradation classes are prepared by workers, etc. Various types of coarse aggregates do not mean different varieties of coarse aggregates (e.g., crushed stone), but rather coarse aggregates with different gradations. Then, as shown in FIG. 4(b), for example, the various types of learning coarse aggregates are individually imaged by camera 52 while stacked on measurement sheet 8a. This allows learning image data to be obtained for each type of coarse aggregate. Camera 52 may be a digital camera, and is set up to image an area including the coarse aggregates from a predetermined position away from the coarse aggregates on measurement sheet 8a (e.g., a predetermined position above).

シート8aは、運搬装置8のベルトコンベアを模して形成されたシートであってもよく、例えば、ゴムシートである。シート8aの横幅は、運搬装置8のベルトコンベアの横幅の半分程度であってもよい。シート8aに載せられる骨材の量は、特に限定されないが、1kg~10kg程度であってもよい。図4(b)では、シート8a上で骨材が堆積した様子が模式的に例示されており、骨材の量が2kg、5kg、及び8kgである場合の堆積状態がそれぞれ示されている。 The sheet 8a may be a sheet formed to resemble the belt conveyor of the transport device 8, for example a rubber sheet. The width of the sheet 8a may be approximately half the width of the belt conveyor of the transport device 8. The amount of aggregate placed on the sheet 8a is not particularly limited, but may be approximately 1 kg to 10 kg. Figure 4(b) shows a schematic example of aggregate piled up on the sheet 8a, with piled up states shown when the amount of aggregate is 2 kg, 5 kg, and 8 kg.

一例では、下記の表1に示される条件で各種粗骨材が準備され、粗骨材を撮像して得られる画像が取得される。表1に示される条件で準備された各種粗骨材における粒度区分ごとの質量比率、及び粗粒率は既知であり、その既知の値が機械学習における正解データである。 In one example, various types of coarse aggregate are prepared under the conditions shown in Table 1 below, and images are obtained by photographing the coarse aggregate. The mass ratios and coarse aggregate ratios for each grain size category of the various types of coarse aggregate prepared under the conditions shown in Table 1 are known, and these known values are the correct answer data for machine learning.

Figure 2024079337000002
Figure 2024079337000002

粗粒率(F.M.)は、例えば、コンクリート標準仕方書で規定される下記の式(1)によって求められる。なお、「建築工事標準仕様書・同解説 JASS5 鉄筋コンクリート工事」に規定される計測では、式(1)における80mmを除いた9個のふるいが用いられる。本開示で予測される粗粒率は、いずれの方式によって規定されるものであってもよい。

Figure 2024079337000003
The coarse-grained ratio (F.M.) is calculated, for example, by the following formula (1) specified in the Standard Method for Concrete. In the measurement specified in the "Standard Specifications for Building Construction and Commentary JASS5 Reinforced Concrete Construction", nine sieves excluding the 80 mm sieve in formula (1) are used. The coarse-grained ratio predicted in the present disclosure may be specified by any method.
Figure 2024079337000003

表1においては、10水準の粒度(粗粒率)の粗骨材が準備されることを意味する。区分Iは、2.5mmよりも小さい粒の粒度区分を表す。区分Iには、2.5mmのふるいを通過する粒が分けられる。区分IIは、2.5mm以上、且つ5mmよりも小さい粒の粒度区分を表す。区分IIには、2.5mmのふるいにとどまるが、5mmのふるいを通過する粒が分けられる。区分IIIは、5mm以上、且つ10mmよりも小さい粒の粒度区分を表す。区分IIIには、5mmのふるいにはとどまるが、10mmのふるいを通過する粒が分けられる。区分IVは、10mm以上、且つ20mmよりも小さい粒の粒度区分を表す。区分IVには、10mmのふるいにはとどまるが、20mmのふるいを通過する粒が分けられる。 In Table 1, this means that 10 levels of grain size (coarse grain ratio) of coarse aggregate are prepared. Category I represents a grain size category of grains smaller than 2.5 mm. Grains that pass through a 2.5 mm sieve are classified into category I. Category II represents a grain size category of grains 2.5 mm or more and smaller than 5 mm. Grains that are retained on a 2.5 mm sieve but pass through a 5 mm sieve are classified into category II. Category III represents a grain size category of grains 5 mm or more and smaller than 10 mm. Grains that are retained on a 5 mm sieve but pass through a 10 mm sieve are classified into category III. Category IV represents a grain size category of grains 10 mm or more and smaller than 20 mm. Grains that are retained on a 10 mm sieve but pass through a 20 mm sieve are classified into category IV.

水準1に関して、粒度区分ごとの質量比率(区分I~IVそれぞれの質量比率)から、粗粒率が以下のように求められる。水準1の粗骨材では、80mm、40mm、及び20mmのふるいにとどまる試料の質量の百分率が、それぞれ0であり、10mmのふるいにとどまる試料の質量の百分率が85であり、5mmのふるいにとどまる試料の質量の百分率が100(=15+85)である。また、5mmのふるいに全ての粒がとどまるので、2.5mm、1.2mm、600μm、300μm、及び150μmのふるいにとどまる試料の質量の百分率が、それぞれ100である。そのため、粗粒率は、下記の式(2)のように演算される。

Figure 2024079337000004
Regarding level 1, the coarse aggregate ratio can be calculated from the mass ratios of each gradation class (mass ratios of each of classes I to IV) as follows. For level 1 coarse aggregate, the percentages of the mass of the sample that are retained on the 80 mm, 40 mm, and 20 mm sieves are each 0, the percentages of the mass of the sample that are retained on the 10 mm sieve are 85, and the percentages of the mass of the sample that are retained on the 5 mm sieve are 100 (=15+85). In addition, since all the particles are retained on the 5 mm sieve, the percentages of the mass of the sample that are retained on the 2.5 mm, 1.2 mm, 600 μm, 300 μm, and 150 μm sieves are each 100. Therefore, the coarse aggregate ratio is calculated as shown in the following formula (2).
Figure 2024079337000004

水準2~10に関しても、水準1での上記演算と同様にして粗粒率が求められる。なお、表1に示される学習用の骨材の条件は、あくまで一例であり、水準の個数、各水準での粗粒率及び粒度区分ごとの質量比率、及び粒度区分の設定方法は、作業員等によって、任意に決定されてもよい。表1に示される複数の粒度区分のように、最小の区分(<150μm)を含む複数の区分での粒度が、1つの粒度区分にまとめられてもよい。ある区分(例えば、20~40mm)以上での粒度が、複数の粒度区分に含まれていなくてもよい。また、表1の設定方法と異なるが、ある区分(例えば、1.2~2.5μm)以下での粒度が、複数の粒度区分に含まれていなくてもよい。 For levels 2 to 10, the coarse aggregate ratio is calculated in the same manner as for level 1. The conditions for the learning aggregate shown in Table 1 are merely examples, and the number of levels, the coarse aggregate ratio and mass ratio for each size category at each level, and the method for setting the size categories may be determined arbitrarily by an operator or the like. As with the multiple size categories shown in Table 1, the sizes in multiple categories including the smallest category (<150 μm) may be combined into one size category. The size above a certain category (e.g., 20 to 40 mm) may not be included in the multiple size categories. Also, although different from the setting method in Table 1, the size below a certain category (e.g., 1.2 to 2.5 μm) may not be included in the multiple size categories.

図5には、表1における水準1~10それぞれの条件に従って準備された学習用の骨材を撮像して得られる画像T1~T10が示されている。水準n(nは、1~10の整数)が、画像Tnに対応する。例えば、水準1に従って準備された学習用の骨材を撮像して画像T1が得られている。各水準nに従った学習用の骨材では、複数の粒度区分の粒が含まれている。このように、ステップS11では、2以上の粒度区分の粒が含まれるように学習用の骨材が準備され、当該学習用の骨材を撮像して得られる画像データを含む入力情報が準備されてもよい。 Figure 5 shows images T1 to T10 obtained by imaging training aggregate prepared according to the conditions of each of levels 1 to 10 in Table 1. Level n (n is an integer from 1 to 10) corresponds to image Tn. For example, image T1 is obtained by imaging training aggregate prepared according to level 1. Training aggregate according to each level n contains grains of multiple grain size divisions. Thus, in step S11, training aggregate may be prepared so as to contain grains of two or more grain size divisions, and input information may be prepared that includes image data obtained by imaging the training aggregate.

各水準nに関して、学習用の骨材の状態(より詳細には、堆積状態)が互いに異なる複数の画像Tnが準備されてもよい。一例では、計測用のシート8a上に学習用の骨材が載せられた状態で、1回目の撮像が行われることで、1つの画像Tnが取得される。そして、学習用の骨材がシート8aの上から一時的に取り除かれて、多数の粒同士の堆積状態が1回目の撮像時と異なるように、シート8a上に再度、同じ学習用の骨材が載せられる。そして、2回目の撮像が行われる。作業員等によって、上記のような撮像が繰り返されることで、各水準nに関して複数の画像Tnが準備されてもよい。 For each level n, multiple images Tn may be prepared in which the state (more specifically, the pile state) of the learning aggregate is different from one another. In one example, a first image is taken with the learning aggregate placed on the measurement sheet 8a, and one image Tn is obtained. Then, the learning aggregate is temporarily removed from the sheet 8a, and the same learning aggregate is placed again on the sheet 8a so that the pile state of the multiple particles is different from that at the time of the first image. Then, a second image is taken. Multiple images Tn may be prepared for each level n by repeating the above-mentioned image taking by a worker or the like.

作業員等は、準備した画像データ及び正解データを、入出力デバイス62を介して制御装置60に入力してもよい。1つの画像Tnと、その画像Tnに対応付けられた水準nでの質量比率及び粗粒率の正解データとによって、1つのデータセットが構成される。作業員等は、複数のデータセットを学習用のデータとして準備する。 The worker or the like may input the prepared image data and correct answer data to the control device 60 via the input/output device 62. One data set is composed of one image Tn and the correct answer data of the mass ratio and coarse grain ratio at level n associated with that image Tn. The worker or the like prepares multiple data sets as learning data.

図3(a)に戻り、ステップS11の実行後に、ステップS12が実行される。ステップS12では、例えば、制御装置60のモデル構築部72が、ステップS11で準備された画像データ、及び当該画像データに紐付けられた正解データを用いた機械学習を行うことで、予測モデルMを構築する。予測モデルMは、4つの粒度区分に関する4つの質量比率の値と、粗粒率に関する1つの値とを出力するように構築されてもよい(図4(a)も参照)。予測モデルMから出力される4つの質量比率の値を、上記の式(2)のように換算することで、粗粒率の予測値が得られる。 Returning to FIG. 3(a), after step S11 is executed, step S12 is executed. In step S12, for example, the model construction unit 72 of the control device 60 constructs a prediction model M by performing machine learning using the image data prepared in step S11 and the ground truth data linked to the image data. The prediction model M may be constructed to output four mass ratio values related to the four grain size classifications and one value related to the coarse grain ratio (see also FIG. 4(a)). The four mass ratio values output from the prediction model M are converted as shown in the above formula (2) to obtain a predicted value of the coarse grain ratio.

このように、予測モデルMは、マルチタスクを行うモデルであってもよい。予測モデルMがマルチタスクを行うモデルである場合、異なる手法によって、2つの粗粒率の予測値が得られる。この場合、例えば、粗粒率の予測値の信頼性を評価することができる。一例では、粗粒率に関する2つの予測値同士の差が小さい場合に、予測結果の信頼性が高いと評価することができる。 In this way, the prediction model M may be a model that performs multitasking. When the prediction model M is a model that performs multitasking, two predicted values of the coarse grain ratio are obtained by different methods. In this case, for example, the reliability of the predicted value of the coarse grain ratio can be evaluated. In one example, when the difference between the two predicted values for the coarse grain ratio is small, the reliability of the prediction result can be evaluated as high.

以下、予測モデルMの一例について、理解を容易にするために簡素化された数式を用いて説明する。モデル構築部72によって構築される予測モデルMは、例えば、次の式(3)及び式(4)のように簡易的に表すことができる。

Figure 2024079337000005

Figure 2024079337000006
An example of the prediction model M will be described below using simplified formulas for ease of understanding. The prediction model M constructed by the model construction unit 72 can be simply expressed as, for example, the following formulas (3) and (4).
Figure 2024079337000005

Figure 2024079337000006

式(4)において、Yは、y1~y5のいずれか1つを表し、予測モデルMではy1~y5のそれぞれについて式(4)が演算される。y1~y5は、粒度区分ごとの質量比率、及び粗粒率を表す出力データである。y1、y2、y3、及びy4が、4つの粒度区分それぞれの質量比率の出力値である場合、y5は、粗粒率の出力値である。Nは、2以上の整数であり、入力データの個数を表す。入力データには、少なくとも、骨材の画像における各画素の値が含まれる。wiは、重み(係数)であり、bは、バイアス項(係数)である。f(U)は、活性化関数を表す。活性化関数は、線形関数(恒等関数)、又は多項式、絶対値、step関数、sigmoid関数、hardsigmoid関数、logsigmoid関数、softmax関数、logsoftmax関数、softmin関数、softplus関数、softsign関数、tanh関数、tanhShrink関数、hardtanh関数、tanhexp関数、ReLU関数、ReLU6関数、Leaky-ReLU関数、PReLU関数、ELU関数、SELU関数、CELU関数、Swith関数、Mish関数、ACON関数、などの非線形関数である。 In equation (4), Y represents one of y1 to y5, and in the prediction model M, equation (4) is calculated for each of y1 to y5. y1 to y5 are output data representing the mass ratio and coarse grain ratio for each granularity classification. If y1, y2, y3, and y4 are the output values of the mass ratios of each of the four granularity classifications, y5 is the output value of the coarse grain ratio. N is an integer equal to or greater than 2 and represents the number of input data. The input data includes at least the values of each pixel in the image of the aggregate. wi is a weight (coefficient), and b is a bias term (coefficient). f(U) represents the activation function. Activation functions are linear functions (identity functions) or nonlinear functions such as polynomials, absolute values, step functions, sigmoid functions, hardsigmoid functions, logsigmoid functions, softmax functions, logsoftmax functions, softmin functions, softplus functions, softsign functions, tanh functions, tanhShrink functions, hardtanh functions, tanhexp functions, ReLU functions, ReLU6 functions, Leaky-ReLU functions, PReLU functions, ELU functions, SELU functions, CELU functions, Swith functions, Mish functions, and ACON functions.

モデル構築部72は、学習用のデータを用いて、y1~y5それぞれについて式(4)における重みwiとバイアス項bとを定めることで、y1~y5の値を出力する予測モデルMを構築する。モデル構築部72は、次の式(5)及び式(6)で示される演算を繰り返すことで、y1~y5それぞれについて重みwiを決定する。

Figure 2024079337000007

Figure 2024079337000008
The model construction unit 72 uses the learning data to construct a prediction model M that outputs values of y1 to y5 by determining the weight wi and bias term b in formula (4) for each of y1 to y5. The model construction unit 72 determines the weight wi for each of y1 to y5 by repeating the calculations shown in the following formulas (5) and (6).
Figure 2024079337000007

Figure 2024079337000008

式(5)において、yj(jは、1~5のいずれかの整数)は、更新中の重みwiで規定されるモデルの出力であり、tjは、質量比率又は粗粒率の正解値である。E及びEjは、出力yjと正解値tjとの差を表す誤差である。式(6)において、w’は、更新後の重みwを表す。式(5)及び式(6)の演算を繰り返すことは、重みwにある値が入力されているときの出力yjの値と正解値tjとの二乗誤差の総和を算出し、勾配法により、誤差が最小となるように重みwの値を更新することを意味する。重みwの更新を繰り返す回数は、作業員等によって定められてもよい。勾配法としては、例えば、最急降下法、確率的勾配降下法(SGD)、ミニバッチ勾配降下法、Adam、ネステロフの加速法(NAG)、AdaGrad、RMSprop、Adadelta、Adam、Adamax、AMSGRAD、Momentumを用いることができる。 In formula (5), yj (j is an integer between 1 and 5) is the output of the model defined by the weight wi being updated, and tj is the correct value of the mass ratio or the coarse grain ratio. E and Ej are errors representing the difference between the output yj and the correct value tj. In formula (6), w' represents the weight w after updating. Repeating the calculations of formulas (5) and (6) means calculating the sum of the squared errors between the value of the output yj and the correct value tj when a certain value is input to the weight w, and updating the value of the weight w so that the error is minimized by the gradient method. The number of times the weight w is updated may be determined by an operator or the like. As the gradient method, for example, the steepest descent method, the stochastic gradient descent method (SGD), the mini-batch gradient descent method, Adam, the Nesterov accelerated algorithm (NAG), AdaGrad, RMSprop, Adadelta, Adam, Adamax, AMSGRAD, and Momentum can be used.

式(3)~式(6)を用いた予測モデルMの説明は、ディープニューラルネットワークに係る一般的な説明である。ディープニューラルネットワークとしては、例えば、畳み込みニューラルネットワーク、回帰型ニューラルネットワーク、再帰型ニューラルネットワークが挙げられる。本実施形態に係る骨材の品質予測方法では、例えば、畳み込みニューラルネットワークを用いることが好ましい。これは、画像データを含む入力情報を用いる場合、重みの更新に際して、畳み込みニューラルネットワークは、通常のディープニューラルネットワークに対して有利なためである。通常のディープニューラルネットワークであれば、画像データのように大量の情報を含む場合、重みを計算する箇所が非常に多くなってしまう。一方、畳み込みニューラルネットワークであれば、フィルタを用いて重みを共有できるため、重みの更新が簡素化される。このように、畳み込みニューラルネットワークを用いると、より好適に画像の特徴を捉えることが可能となる点で好ましい。 The explanation of the prediction model M using formulas (3) to (6) is a general explanation of a deep neural network. Examples of deep neural networks include a convolutional neural network, a regression neural network, and a recurrent neural network. In the aggregate quality prediction method according to the present embodiment, it is preferable to use, for example, a convolutional neural network. This is because, when input information including image data is used, a convolutional neural network is advantageous over a normal deep neural network in updating weights. When a normal deep neural network contains a large amount of information such as image data, the number of places where weights are calculated becomes very large. On the other hand, a convolutional neural network can share weights using a filter, simplifying the weight update. In this way, the use of a convolutional neural network is preferable in that it makes it possible to more appropriately capture the features of an image.

ステップS12の実行後に、ステップS13が実行される。ステップS13では、例えば、モデル保持部74が、ステップS12で構築された予測モデルMを記憶する。以上により、モデル構築工程が終了する。 After step S12 is executed, step S13 is executed. In step S13, for example, the model holding unit 74 stores the prediction model M constructed in step S12. This completes the model construction process.

(品質評価工程)
図3(b)は、品質評価工程において実行される一連の処理の一例を示すフローチャートである。この品質評価工程は、例えば、製造装置10での上記製造工程が実行されている期間に行われる。
(Quality evaluation process)
3B is a flowchart showing an example of a series of processes executed in the quality evaluation process. This quality evaluation process is executed, for example, during the period when the manufacturing process is being executed in the manufacturing apparatus 10.

この品質評価工程では、最初に、制御装置60がステップS21を実行する。ステップS21では、例えば、品質予測部76が、計測タイミングとなるまで待機する。計測タイミングは、1日のうちのある時刻に予め定められてもよく、作業員等のオペレータからの指示を受けたタイミングであってもよい。計測タイミングとなった場合に、材料置場2から粗骨材が運搬装置8に載せられるように、制御装置60が制御を実行してもよい。なお、粗骨材が運搬装置8に運搬されているタイミングに合わせて、計測タイミングが設定されもよい。 In this quality evaluation process, first, the control device 60 executes step S21. In step S21, for example, the quality prediction unit 76 waits until the measurement timing arrives. The measurement timing may be set in advance to a certain time during the day, or may be a timing when an instruction is received from an operator such as a worker. When the measurement timing arrives, the control device 60 may execute control so that the coarse aggregate is loaded onto the transport device 8 from the material storage area 2. The measurement timing may be set to coincide with the timing when the coarse aggregate is being transported to the transport device 8.

次に、制御装置60は、ステップS22を実行する。ステップS22では、例えば、品質予測部76が、撮像装置50に評価対象の骨材の撮像を実行させ、撮像装置50から画像データを取得する。これにより、品質予測部76は、評価対象の骨材を撮像して得られる画像データを含む評価情報を取得する。一例では、評価情報は、評価対象の骨材を撮像して得られる画像データのみを含む。ステップS22では、例えば、評価対象の骨材が運搬装置8のベルトコンベア上において積み重なった状態で、撮像装置50が、評価対象の骨材とは離れた上方の位置から評価対象の骨材を含む範囲を撮像する。 Next, the control device 60 executes step S22. In step S22, for example, the quality prediction unit 76 causes the imaging device 50 to capture an image of the aggregate to be evaluated, and acquires image data from the imaging device 50. As a result, the quality prediction unit 76 acquires evaluation information including image data obtained by capturing an image of the aggregate to be evaluated. In one example, the evaluation information includes only image data obtained by capturing an image of the aggregate to be evaluated. In step S22, for example, with the aggregate to be evaluated piled up on the conveyor belt of the transport device 8, the imaging device 50 captures an image of an area including the aggregate to be evaluated from a position above and away from the aggregate to be evaluated.

次に、制御装置60は、ステップS23を実行する。ステップS23では、例えば、品質予測部76が、ステップS22で取得した画像データ(評価情報)と、モデル保持部74が保持する予測モデルMとに基づいて、評価対象の粗骨材の粗粒率を予測する。一例では、品質予測部76は、ステップS22で取得した画像データを予測モデルMに入力して、予測モデルMから直接出力される粗粒率に関する出力値を取得する。また、品質予測部76は、上記画像データを予測モデルMに入力して、予測モデルMから直接出力される粒度区分ごとの質量比率に関する出力値を取得する。そして、品質予測部76は、粒度区分ごとの質量比率に関する出力値を粗粒率に換算することで、粗粒率の予測値を間接的に取得する。 Next, the control device 60 executes step S23. In step S23, for example, the quality prediction unit 76 predicts the coarse aggregate ratio of the evaluation target based on the image data (evaluation information) acquired in step S22 and the prediction model M held by the model holding unit 74. In one example, the quality prediction unit 76 inputs the image data acquired in step S22 into the prediction model M to obtain an output value related to the coarse aggregate ratio that is directly output from the prediction model M. The quality prediction unit 76 also inputs the image data into the prediction model M to obtain an output value related to the mass ratio for each gradation class that is directly output from the prediction model M. The quality prediction unit 76 then converts the output value related to the mass ratio for each gradation class into a coarse aggregate ratio, thereby indirectly obtaining a predicted value of the coarse aggregate ratio.

次に、制御装置60は、ステップS24を実行する。ステップS24では、例えば、出力部78が、ステップS23で取得された、粗粒率に関する2つの予測結果を出力する。一例では、出力部78は、粗粒率に関する2つの予測結果を入出力デバイス62のモニタ上に表示させる。これにより、作業員等が、粗粒率に関する予測結果を確認できる。粗粒率の予測結果を確認した作業員等は、粗粒率が所定範囲から外れている場合に、生コンクリートの品質を保つための処置(例えば、骨材の粒度の調整、配合の修正、製造の一時中断、原因の追究等)を行ってもよい。 Next, the control device 60 executes step S24. In step S24, for example, the output unit 78 outputs the two prediction results regarding the coarse aggregate ratio acquired in step S23. In one example, the output unit 78 displays the two prediction results regarding the coarse aggregate ratio on the monitor of the input/output device 62. This allows workers, etc. to check the prediction results regarding the coarse aggregate ratio. If the coarse aggregate ratio is outside the specified range, the workers, etc. who have checked the prediction results may take measures to maintain the quality of the ready-mix concrete (for example, adjusting the aggregate particle size, modifying the mix, temporarily suspending production, investigating the cause, etc.).

以上により、1回の粗粒率の予測を行う一連の処理が終了する。制御装置60は、ステップS24の実行後において、ステップS21~S24の一連の処理を繰り返してもよい。上述の例では、計測タイミングごとに粗粒率の予測が行われるが、運搬装置8により運搬中の骨材を連続的に撮像して、生コンクリートの製造に用いられる骨材に対して全数検査が行われてもよい。 This completes the series of processes for predicting the coarse aggregate ratio once. After executing step S24, the control device 60 may repeat the series of processes from steps S21 to S24. In the above example, the coarse aggregate ratio is predicted at each measurement timing, but images of the aggregate being transported by the transport device 8 may be continuously captured, and all the aggregate used in the production of ready-mix concrete may be inspected.

上述した品質予測方法は、生コンクリートの製造工程(製造ライン)において、生コンクリートの原料(材料)の全数検査を行って品質安定化を図ること以外に、抜き取りによる品質試験の代用としても利用可能である。抜き取りによる品質試験としては、例えば、原料受け入れ時の検査である受入検査、生コンクリートの各製造工程における検査である工程検査が挙げられる。抜き取りによる品質試験は、安定した品質の生コンクリートを供給するために、日常的に行われている。従来、抜き取りによる品質試験によって粗粒率を測定する場合、例えば、粗骨材をふるい分けし、その質量比率から粗粒率を算出する。日常的な品質試験に対して、本実施形態に係る骨材の品質予測方法を適用すれば、品質予測試験の時間を大幅に短縮でき、例えば、1日における品質予測試験の頻度を増加させることができる。これにより、より安定した品質の生コンクリートを供給することが可能になる。本実施形態に係る骨材の品質予測方法を用いて、抜き取りによる品質試験を行う場合、例えば、抜き取った骨材をゴムシートの上に堆積させ、その上から撮像装置50によって画像データを生成することができる。なお、本実施形態に係る骨材の品質予測方法を受入検査に用いる場合、例えば、輸送トラック、又は輸送船に撮像装置50を取り付け、輸送中に品質予測を行うことも可能である。 The above-mentioned quality prediction method can be used as a substitute for a quality test by sampling, in addition to stabilizing the quality by performing a total inspection of the raw materials (materials) of the ready-mixed concrete in the production process (production line) of ready-mixed concrete. Examples of quality tests by sampling include an acceptance inspection, which is an inspection at the time of receiving raw materials, and a process inspection, which is an inspection at each production process of ready-mixed concrete. Quality tests by sampling are performed on a daily basis to supply ready-mixed concrete of stable quality. Conventionally, when measuring the coarse aggregate ratio by a quality test by sampling, for example, the coarse aggregate is sieved and the coarse aggregate ratio is calculated from the mass ratio. If the aggregate quality prediction method according to this embodiment is applied to a daily quality test, the time for the quality prediction test can be significantly shortened, and for example, the frequency of the quality prediction test in one day can be increased. This makes it possible to supply ready-mixed concrete of more stable quality. When a quality test by sampling is performed using the aggregate quality prediction method according to this embodiment, for example, the extracted aggregate is piled on a rubber sheet, and image data can be generated from the sheet by the imaging device 50. When the aggregate quality prediction method according to this embodiment is used for receiving inspection, it is also possible to attach an imaging device 50 to a transport truck or a transport ship, for example, and perform quality prediction during transport.

[予測モデルを用いた予測方法の検証]
以下では、畳み込みニューラルネットワークを用いた機械学習による予測モデルMを用いた粗粒率の予測方法を検証するために、正解値が既知であるデータセットを用いて、予測モデルMによる予測結果と正解値との比較検証を行った。学習用の骨材は、上述の表1の条件に従って、粗粒率が互いに異なる10水準の骨材を準備した。1つの水準ごとに、計測用のシート8a上での骨材の状態が互いに異なる状態で、室内において10回の撮像を行って10個の画像を取得した。
[Verification of prediction methods using prediction models]
In the following, in order to verify the method of predicting the coarse aggregate ratio using the prediction model M based on machine learning using a convolutional neural network, a comparison was made between the prediction results by the prediction model M and the correct value using a data set in which the correct value was known. For the learning aggregate, 10 levels of aggregate with different coarse aggregate ratios were prepared according to the conditions in Table 1 above. For each level, images were taken 10 times indoors with the aggregate in different states on the measurement sheet 8a, and 10 images were obtained.

また、下記の表2に示す基準条件に従って、合計100枚の画像(10水準×10回の撮像)を準備した。これにより、学習用のデータとして、それぞれのデータセットにおいて画像と正解値とが対応付けられた100個のデータセットを準備した。 In addition, a total of 100 images (10 levels x 10 shots) were prepared according to the standard conditions shown in Table 2 below. As a result, 100 data sets were prepared as learning data, with images and correct answers corresponding to each data set.

Figure 2024079337000009
Figure 2024079337000009

100個のデータセットのうちの80個のデータセットを用いて、上記予測モデルMを構築し、20個のデータセットを検証に用いた。具体的には、各水準において、8個のデータをモデル構築に使用し、2個のデータセットを検証に使用した。20個のデータセットを用いた検証では、データセットごとに、画像と予測モデルMとを用いて演算された2つの予測結果と、当該画像に対応付けられた粗粒率等の正解値とを比較した。予測モデルMは、畳み込み層とプーリング層とから構成される中間層を6層設けたのち、4層の全結合層を設けた畳み込みニューラルネットワークにより構成した。また、損失関数にはHuber関数を使用した。なお、それぞれのデータセットでは、ImageAugmentation層により画像の数を増加させた。 The prediction model M was constructed using 80 of the 100 datasets, and 20 datasets were used for validation. Specifically, for each level, eight pieces of data were used for model construction, and two datasets were used for validation. In validation using 20 datasets, for each dataset, two prediction results calculated using the image and the prediction model M were compared with the correct answer value, such as the coarse grain rate, associated with the image. The prediction model M was constructed using a convolutional neural network with six intermediate layers, each consisting of a convolutional layer and a pooling layer, followed by four fully connected layers. The Huber function was used as the loss function. Note that the number of images was increased in each dataset by the ImageAugmentation layer.

図6(a)は、上記表1での区分III及び区分IVにおける質量比率(%)の予測値と、対応する質量比率(%)の正解値との関係を示すグラフである。図6(a)に示されるグラフにおいて、横軸が質量比率の正解値であり、縦軸が、予測モデルMから出力される質量比率の予測値である。区分III(5mm~10mm)での予測結果が△印でプロットされており、区分IV(10mm~20mm)での予測結果が〇印でプロットされている。正解値と予測値とが一致する実線のラインが描かれており、プロットされた結果が、そのラインに近いほど、予測精度が高いことを意味する。図6(a)に示される結果から、上記ラインの近傍に予測結果がプロットされており、予測モデルMにより、質量比率を精度良く予測できていることがわかる。 Figure 6(a) is a graph showing the relationship between the predicted values of mass ratios (%) in sections III and IV in Table 1 above and the corresponding correct values of mass ratios (%). In the graph shown in Figure 6(a), the horizontal axis is the correct value of mass ratio, and the vertical axis is the predicted value of mass ratio output from prediction model M. Prediction results in section III (5mm to 10mm) are plotted with △ marks, and prediction results in section IV (10mm to 20mm) are plotted with ◯ marks. A solid line is drawn where the correct value and the predicted value match, and the closer the plotted results are to the line, the higher the prediction accuracy. From the results shown in Figure 6(a), the prediction results are plotted near the line, and it can be seen that prediction model M is able to predict mass ratios with high accuracy.

図6(b)は、予測モデルMから出力される粗粒率の予測値と、粗粒率の正解値との関係を示すグラフである。図6(b)に示されるグラフにおいて、横軸が粗粒率の正解値であり、縦軸が、予測モデルMから出力される粗粒率の予測値である。予測結果が□印でプロットされている。実線のラインは、正解値と予測値とが一致するラインであり、そのラインから+0.10だけ縦方向にずれた破線の上限ラインと、-0.10だけ縦方向にずれた下限ラインとが描かれている。上限ラインと下限ラインとの間の領域に含まれる予測結果が、許容範囲内と定義している。現行の生コンクリート工場において許容されている粗粒率の誤差を参考に、±0.10の範囲を許容範囲として設定した。予測モデルMを用いた予測結果の全てが、許容範囲に含まれており、予測モデルMにより、粗粒率を精度良く予測できていることがわかる。 Figure 6 (b) is a graph showing the relationship between the predicted value of the coarse grain ratio output from the prediction model M and the correct value of the coarse grain ratio. In the graph shown in Figure 6 (b), the horizontal axis is the correct value of the coarse grain ratio, and the vertical axis is the predicted value of the coarse grain ratio output from the prediction model M. The prediction results are plotted with squares. The solid line is the line where the correct value and the predicted value match, and a dashed upper limit line shifted vertically from the solid line by +0.10 and a lower limit line shifted vertically by -0.10 are drawn. The prediction results included in the area between the upper limit line and the lower limit line are defined as being within the allowable range. With reference to the error in the coarse grain ratio that is currently allowed in ready-mix concrete plants, a range of ±0.10 was set as the allowable range. It can be seen that all of the prediction results using the prediction model M are included in the allowable range, and the prediction model M can predict the coarse grain ratio with high accuracy.

以下では、学習用データを準備する際の各種要因が、予測モデルMによる予測に与える影響を検証した。具体的には、照明の有無、画像サイズ、粗骨材の量、及び骨材表面の水分状態のうちの少なくとも1つの要因を、表2に示される基準条件から変更して、学習用データを準備した。そして、条件ごとに、対応する学習用データから予測モデルMを構築したうえで、対応する検証用データを用いて、予測モデルMによる予測精度を評価した。 Below, we verified the influence of various factors when preparing training data on predictions by prediction model M. Specifically, training data was prepared by changing at least one of the factors of the presence or absence of lighting, image size, amount of coarse aggregate, and moisture state of the aggregate surface from the reference conditions shown in Table 2. Then, for each condition, a prediction model M was constructed from the corresponding training data, and the prediction accuracy of prediction model M was evaluated using the corresponding validation data.

図7(a)及び図7(b)に示されるグラフの間では、照明の有無が異なっている。室内灯のみで撮像した場合(照明なしの場合)の比較結果が、図7(a)に示されており、室内灯に加えてLED照明を撮像対象に当てて撮像した場合(照明ありの場合)の比較結果が、図7(b)に示されている。さらに、照明の有無がいずれの場合でも、粗骨材の量が、2kg、5kg、及び8kgである場合のそれぞれについて検証した。 The graphs shown in Figure 7(a) and Figure 7(b) differ in the presence or absence of lighting. Figure 7(a) shows the comparison results when images were taken using only indoor lighting (no lighting), while Figure 7(b) shows the comparison results when images were taken using indoor lighting and LED lighting directed at the subject (with lighting). Furthermore, in both cases with and without lighting, verification was performed for the amounts of coarse aggregate of 2 kg, 5 kg, and 8 kg.

予測値が、正解値に対してどの程度外れているかを示す指標として、絶対差平均値を算出した。絶対差平均値は、20個の検証用データセットにおける正解値と予測値との差分の絶対値の算術平均である。図7(a)及び図7(b)に示されるグラフにおいて、「直接予測」は、予測モデルMから直接出力される粗粒率の出力値に関する検証結果を表す。「間接予測」は、予測モデルMから出力される粒度区分ごとの質量比率の出力値を換算して、間接的に得られる粗粒率の予測値に関する検証結果を表す。 The average absolute difference was calculated as an index showing how far the predicted value deviates from the correct value. The average absolute difference is the arithmetic mean of the absolute values of the differences between the correct value and the predicted value in the 20 validation data sets. In the graphs shown in Figures 7(a) and 7(b), "direct prediction" represents the verification result regarding the output value of the coarse grain ratio directly output from the prediction model M. "indirect prediction" represents the verification result regarding the predicted value of the coarse grain ratio obtained indirectly by converting the output value of the mass ratio for each grain size category output from the prediction model M.

縦軸が、絶対差平均値を表し、「Tg」は目標値であることを表す。絶対差平均値が目標値Tg(0.10)以下である場合に、予測モデルMを用いた予測の精度が良いと評価できる。図7(a)及び図7(b)に示されるように、粗骨材の量が、2kg、5kg、及び8kgのいずれであっても、また、直接予測及び間接予測のいずれであっても、照明の有無に関係なく、絶対差平均値は目標値Tg以下であった。そのため、照明の有無が、予測モデルMによる予測の精度に与える影響は小さいものと考えられる。 The vertical axis represents the average absolute difference, and "Tg" represents the target value. When the average absolute difference is equal to or less than the target value Tg (0.10), the accuracy of the prediction using prediction model M can be evaluated as good. As shown in Figures 7(a) and 7(b), whether the amount of coarse aggregate was 2 kg, 5 kg, or 8 kg, whether direct prediction or indirect prediction was used, and regardless of whether lighting was present or not, the average absolute difference was equal to or less than the target value Tg. Therefore, it is considered that the presence or absence of lighting has little effect on the accuracy of prediction by prediction model M.

図8(a)及び図8(b)に示されるグラフの間では、予測方法が異なっている。予測モデルMによる予測のうちの直接予測を用いた場合の比較結果が、図8(a)に示されており、予測モデルMによる予測のうち間接予測を用いた場合の比較結果が、図8(b)に示されている。図8(a)及び図8(b)に示されるように、粗骨材の量が、2kg、5kg、及び8kgのいずれであっても、また、照明の有無のいずれであっても、直接予測及び間接予測のどちらの方法を用いたのかに関係なく、絶対差平均値は目標値Tg以下であった。そのため、直接予測及び間接予測の選択結果が、予測モデルMによる予測の精度に与える影響は小さいものと考えられる。 The graphs shown in Fig. 8(a) and Fig. 8(b) use different prediction methods. Fig. 8(a) shows the comparison results when direct prediction among predictions by prediction model M is used, and Fig. 8(b) shows the comparison results when indirect prediction among predictions by prediction model M is used. As shown in Fig. 8(a) and Fig. 8(b), the absolute difference average value was below the target value Tg regardless of whether the amount of coarse aggregate was 2 kg, 5 kg, or 8 kg, whether lighting was present or not, and regardless of whether direct prediction or indirect prediction was used. Therefore, it is considered that the selection of direct prediction or indirect prediction has little effect on the accuracy of prediction by prediction model M.

図9(a)及び図9(b)に示されるグラフそれぞれでは、粗骨材の量を変化させて検証が行われている。直接予測を利用し、粗骨材の量を変化させた場合の比較結果が、図9(a)に示されており、間接予測を利用し、粗骨材の量を変化させた場合の比較結果が、図9(b)に示されている。図9(a)及び図9(b)に示されるように、直接予測及び間接予測のいずれであっても、また、照明の有無のいずれであっても、粗骨材の量に関係なく、絶対差平均値は目標値Tg以下であった。そのため、粗骨材の量が、予測モデルMによる予測の精度に与える影響は小さいものと考えられる。 In each of the graphs shown in Figures 9(a) and 9(b), verification was performed by varying the amount of coarse aggregate. Figure 9(a) shows the comparison results when direct prediction was used and the amount of coarse aggregate was varied, and Figure 9(b) shows the comparison results when indirect prediction was used and the amount of coarse aggregate was varied. As shown in Figures 9(a) and 9(b), the average absolute difference was below the target value Tg, regardless of whether direct prediction or indirect prediction was used, whether lighting was present or not, and regardless of the amount of coarse aggregate. Therefore, it is considered that the amount of coarse aggregate has little effect on the accuracy of predictions made by prediction model M.

図10(a)及び図10(b)に示されるグラフそれぞれでは、画像サイズを変化させて検証が行われている。直接予測を利用し、画像サイズを変化させた場合の比較結果が、図10(a)に示されており、間接予測を利用し、画像サイズを変化させた場合の比較結果が図10(b)に示されている。各グラフにおいて、横軸は、画像サイズ比を表しており、表2における基準条件での画像サイズを1としている。画像サイズの下限は、画像から骨材を人が視認できる範囲で設定されている。図10(a)及び図10(b)に示されるように、直接予測及び間接予測のいずれであっても、また、骨材の量が2kg、5kg、及び8kgのいずれであっても、画像サイズ比に関係なく、絶対差平均値は目標値Tg以下であった。そのため、画像サイズ(ピクセル数、又は解像度)が、予測モデルMによる予測の精度に与える影響は小さいものと考えられる。 In each of the graphs shown in FIG. 10(a) and FIG. 10(b), the image size was changed to perform verification. FIG. 10(a) shows the comparison results when direct prediction was used and the image size was changed, and FIG. 10(b) shows the comparison results when indirect prediction was used and the image size was changed. In each graph, the horizontal axis represents the image size ratio, and the image size under the reference conditions in Table 2 is set to 1. The lower limit of the image size is set to a range in which the aggregate can be visually recognized by a human from the image. As shown in FIG. 10(a) and FIG. 10(b), regardless of whether direct prediction or indirect prediction was used, whether the amount of aggregate was 2 kg, 5 kg, or 8 kg, and regardless of the image size ratio, the absolute difference average value was below the target value Tg. Therefore, it is considered that the image size (number of pixels or resolution) has little effect on the accuracy of prediction by the prediction model M.

図11(a)及び図11(b)に示されるグラフそれぞれでは、骨材表面の水分状態を異ならせて行われた検証結果が示されている。この検証における「気乾状態」は、学習用の骨材を室内に所定時間だけ放置して乾燥(自然に乾燥)された状態である。また、「湿潤状態」は、学習用の骨材に、当該骨材の質量に対して所定比(例えば、質量比で1%~5%)の水を加えて、容器内に混ぜ合わせた状態である。図11(a)及び図11(b)に示される結果から、気乾状態であれば、絶対差平均値が目標値Tg以下であり、予測モデルMにより精度良く予測できることがわかる。なお、気乾状態で得られる骨材の画像では、照明なしの場合、気乾状態に比べて、全体的に色むらがあり、骨材の各粒子の縁がぼやけて見えていた。また、気乾状態で得られる骨材の画像では、照明ありの場合、気乾状態に比べて、表面水の反射により白く見える骨材の粒子が含まれていた。 11(a) and 11(b) show the results of the verification performed with different moisture conditions on the surface of the aggregate. In this verification, the "air-dry state" is a state in which the learning aggregate is left indoors for a specified time to dry (naturally dried). In addition, the "wet state" is a state in which a specified ratio of water (for example, 1% to 5% by mass) is added to the learning aggregate and mixed in a container. From the results shown in FIG. 11(a) and FIG. 11(b), it can be seen that in the air-dry state, the absolute difference average value is equal to or less than the target value Tg, and the prediction model M can predict with high accuracy. In addition, in the image of the aggregate obtained in the air-dry state, when there is no illumination, there is an overall uneven color compared to the air-dry state, and the edges of each particle of the aggregate appear blurred. In addition, in the image of the aggregate obtained in the air-dry state, when there is illumination, there are aggregate particles that appear white due to the reflection of surface water compared to the air-dry state.

[変形例]
図11(a)に示されるように、直接予測が採用され、粗骨材の量が5kg及び8kgである場合に、絶対差平均値が目標値Tgを超えている。図11(b)に示されるように、間接予測が採用され、粗骨材の量が8kgである場合に、絶対差平均値が目標値Tgを超えている。このように、湿潤状態では、粗骨材の量によって、予測精度が低下する可能性があることがわかる。湿潤状態での予測精度の低下を回避するために、上述の例とは異なるように予測モデルMが構築されてもよい。
[Modification]
As shown in Fig. 11(a), when direct prediction is adopted and the amount of coarse aggregate is 5 kg and 8 kg, the absolute difference average value exceeds the target value Tg. As shown in Fig. 11(b), when indirect prediction is adopted and the amount of coarse aggregate is 8 kg, the absolute difference average value exceeds the target value Tg. As such, it can be seen that in a wet state, the prediction accuracy may decrease depending on the amount of coarse aggregate. In order to avoid a decrease in prediction accuracy in a wet state, a prediction model M may be constructed differently from the above example.

モデル構築部72によって構築される予測モデルMは、学習用の骨材を撮像して得られる画像データを含む入力情報に応じて、骨材の粗粒率を示す値のみを出力してもよい。すなわち、予測モデルMは、シングルタスクを行うモデルであってもよい。この場合、予測モデルMを構築するための学習用データでは、画像データを含む入力情報に対して、骨材の粗粒率の正解値のみが対応付けられている。 The prediction model M constructed by the model construction unit 72 may output only a value indicating the coarse aggregate ratio in response to input information including image data obtained by photographing the training aggregate. In other words, the prediction model M may be a model that performs a single task. In this case, in the training data for constructing the prediction model M, only the correct value of the coarse aggregate ratio is associated with the input information including image data.

モデル構築部72は、上記式(4)に代えて、次の式(7)に示される予測モデルMを構築してもよい。

Figure 2024079337000010
The model constructing unit 72 may construct a prediction model M shown in the following formula (7) instead of the above formula (4).
Figure 2024079337000010

モデル構築部72は、予測モデルMを生成するための重みwを更新する過程において、上記式(5)に代えて、次の式(8)で示される演算を繰り返してもよい。

Figure 2024079337000011
In the process of updating the weights w for generating the prediction model M, the model construction unit 72 may repeat the calculation shown in the following equation (8) instead of the above equation (5).
Figure 2024079337000011

図12には、予測モデルとして、式(7)に示される予測モデルMを利用したこと以外については、図11(a)に示される検証結果と同様の条件で検証を行った結果が示されている。図12に示されるように、気乾状態及び湿潤状態の双方において、絶対差平均値が目標値Tg以下である結果が得られている。すなわち、湿潤状態においても、シングルタスクを行う予測モデルMを利用することで、精度良く粗粒率を予測できることがわかる。 Figure 12 shows the results of a verification performed under the same conditions as the verification results shown in Figure 11 (a), except that the prediction model M shown in equation (7) was used as the prediction model. As shown in Figure 12, the results show that the average absolute difference is below the target value Tg in both air-dry and wet conditions. In other words, it can be seen that the coarse grain ratio can be predicted with high accuracy by using the prediction model M that performs single tasking, even in wet conditions.

予測モデルMがマルチタスクを行う場合において、重みwを更新する過程での演算方法が、上述した例と異なっていてもよい。湿潤状態での予測精度が低下する要因の一つとして、重みwを更新する過程において、質量比率に関する誤差のオーダーと、粗粒率に関する誤差のオーダーとの差が考えられる。例えば、上記式(5)における誤差の総和であるEのうち、質量比率(%)に関する誤差であるE1,E2,E3、及びE4のオーダーと、粗粒率に関する誤差であるE5のオーダーとには、10倍~100倍程度の差がある。一例では、質量比率に関する誤差のオーダーが1.0~10程度であり、粗粒率に関する誤差のオーダーが0.001~0.10程度である。 When the prediction model M performs multitasking, the calculation method in the process of updating the weight w may be different from the example described above. One of the factors that may cause a decrease in prediction accuracy in a wet state is the difference between the order of error related to the mass ratio and the order of error related to the coarse grain ratio in the process of updating the weight w. For example, among E, which is the total error in the above formula (5), there is a difference of about 10 to 100 times between the order of errors E1, E2, E3, and E4 related to the mass ratio (%) and the order of error E5 related to the coarse grain ratio. In one example, the order of error related to the mass ratio is about 1.0 to 10, and the order of error related to the coarse grain ratio is about 0.001 to 0.10.

上記式(5)及び式(6)の演算を繰り返して、重みwを更新することは、骨材の粗粒率に関する誤差(第1誤差)と、粒度区分ごとの質量比率に関する誤差(第2誤差)とに基づいて、予測モデルを構築する過程で生成される中間モデルを更新することに相当する。粗粒率に関する誤差のオーダーが、質量比率に関する誤差のオーダーに比べて小さいと、上記式(5)におけるE5の寄与分が小さくなり、中間モデルを更新する過程において、E5を小さくするように重みwを更新する演算が、ほとんど実行されない可能性がある。 Repeating the calculations of the above formulas (5) and (6) to update the weight w is equivalent to updating the intermediate model that is generated in the process of constructing a predictive model based on the error in the coarse aggregate fraction (first error) and the error in the mass ratio for each grading class (second error). If the order of the error in the coarse aggregate fraction is smaller than the order of the error in the mass ratio, the contribution of E5 in the above formula (5) becomes small, and there is a possibility that the calculation to update the weight w to reduce E5 will hardly be performed in the process of updating the intermediate model.

モデル構築部72は、骨材の粗粒率に関する誤差と、粒度区分ごとの質量比率に関する誤差との差が縮小するように補正された誤差を用いて、予測モデルMを構築する際の中間モデルを更新してもよい。例えば、モデル構築部72は、2種類の誤差それぞれに対して、誤差の差分が縮小するように係数を乗算する。一例では、モデル構築部72は、予測モデルMを生成するための重みwを更新する過程(中間モデルを更新する過程)において、上記式(5)に代えて、次の式(9)で示される演算を繰り返してもよい。

Figure 2024079337000012
The model construction unit 72 may update the intermediate model when constructing the prediction model M, using errors corrected so as to reduce the difference between the error related to the coarse aggregate fraction and the error related to the mass ratio for each gradation class. For example, the model construction unit 72 multiplies each of the two types of errors by a coefficient so as to reduce the difference between the errors. In one example, the model construction unit 72 may repeat the calculation shown in the following formula (9) instead of the above formula (5) in the process of updating the weight w for generating the prediction model M (process of updating the intermediate model).
Figure 2024079337000012

式(9)においてλ1及びλ2は、係数である。係数λ1及び係数λ2は、作業員等によって、粗粒率の誤差のオーダーと、質量比率の誤差のオーダーとに基づいて、定められてもよい。係数λ2は、係数λ1の5倍~200倍程度であってもよい。係数λ2は、係数λ1の10倍であってもよく、係数λ1の100倍であってもよい。なお、本開示では、式(9)の演算により重みwが更新されて構築された予測モデルMが行うマルチタスクのことを「係数調整マルチタスク」という。また、単に「マルチタスク」という場合には、重みwの更新過程において誤差の調整が行われていない場合のマルチタスクを意味する。 In formula (9), λ1 and λ2 are coefficients. The coefficients λ1 and λ2 may be determined by an operator or the like based on the order of error in the coarse grain ratio and the order of error in the mass ratio. The coefficient λ2 may be about 5 to 200 times the coefficient λ1. The coefficient λ2 may be 10 times the coefficient λ1, or 100 times the coefficient λ1. In this disclosure, the multitasking performed by the prediction model M constructed by updating the weight w by the calculation of formula (9) is referred to as "coefficient adjustment multitasking." In addition, when simply referring to "multitasking," it means multitasking in which error adjustment is not performed in the process of updating the weight w.

図13には、マルチタスク、係数調整マルチタスク、及びシングルタスクそれぞれの場合について、湿潤状態での検証結果が示されている。なお、粗骨材の量は8kgであり、画像サイズ比は0.25である。マルチタスク及び係数調整マルチタスクでは、2種類の予測手法のうちの直接予測によって、粗粒率が予測されている。係数λ1は1.00に設定され、係数λ2は100に設定されている。図13に示される結果から、湿潤状態では、マルチタスクでの予測精度に比べて、係数調整マルチタスク及びシングルタスクでの予測精度が高いことがわかる。 Figure 13 shows the verification results in a wet state for each of multitasking, coefficient adjustment multitasking, and single tasking. The amount of coarse aggregate is 8 kg, and the image size ratio is 0.25. In multitasking and coefficient adjustment multitasking, the coarse aggregate ratio is predicted by direct prediction, one of the two prediction methods. Coefficient λ1 is set to 1.00, and coefficient λ2 is set to 100. From the results shown in Figure 13, it can be seen that in a wet state, the prediction accuracy is higher in coefficient adjustment multitasking and single tasking than in multitasking.

図14には、図13に示される検証結果と同じ条件で、係数λ1及び係数λ2の値を変更した場合での検証結果が示されている。具体的には、係数の組合せ(λ1,λ2)を、(1.0,10)、(0.1,1.0)、(1.0,100)、及び(0.01,1.0)のそれぞれに設定して評価を行った。図14に示されるように、係数λ1に対する係数λ2の比が10及び100のいずれであっても、絶対差平均値は、目標値である0.1以下であった。図14に示される結果から、係数λ1に対する係数λ2の比が10である場合に比べて、当該比が100である場合での絶対差平均値が小さい傾向があることがわかる。 Figure 14 shows the results of the verification when the values of coefficient λ1 and coefficient λ2 were changed under the same conditions as the verification results shown in Figure 13. Specifically, the evaluation was performed by setting the coefficient combinations (λ1, λ2) to (1.0, 10), (0.1, 1.0), (1.0, 100), and (0.01, 1.0). As shown in Figure 14, whether the ratio of coefficient λ2 to coefficient λ1 was 10 or 100, the average absolute difference was below the target value of 0.1. From the results shown in Figure 14, it can be seen that the average absolute difference tends to be smaller when the ratio of coefficient λ2 to coefficient λ1 is 100 compared to when the ratio is 10.

以上に説明した種々の予測モデルは一例であり、予測モデルは、骨材の画像データを含む情報から、少なくとも、粗骨材に関する予測値を出力可能であれば、どのようなモデルであってもよい。学習フェーズにおいて、運搬装置8上の骨材が撮像されて、学習用の画像(学習用データ)が準備されてもよい。予測モデルに入力される入力情報及び評価情報には、骨材の画像データに加えて、粗粒率に影響を及ぼし得る物理量を示す情報が含まれていてもよい。 The various prediction models described above are just examples, and the prediction model may be any model that can output at least a predicted value regarding the coarse aggregate from information including image data of the aggregate. In the learning phase, the aggregate on the conveying device 8 may be imaged and learning images (learning data) may be prepared. The input information and evaluation information input to the prediction model may include, in addition to image data of the aggregate, information indicating physical quantities that may affect the coarse aggregate ratio.

製造システム1は、製造装置10を制御するコンピュータと、骨材の粗粒率を予測するコンピュータ(品質予測装置)とを備えてもよい。骨材の粗粒率を予測するコンピュータは、モデル構築部72、モデル保持部74、品質予測部76、及び出力部78を有してもよい。以上に説明した種々の例のうちの1つの例において、他の例で説明した事項の少なくとも一部が適用されてもよい。 The manufacturing system 1 may include a computer that controls the manufacturing device 10 and a computer that predicts the coarse aggregate ratio (quality prediction device). The computer that predicts the coarse aggregate ratio may have a model construction unit 72, a model holding unit 74, a quality prediction unit 76, and an output unit 78. In one example of the various examples described above, at least some of the matters described in the other examples may be applied.

[本開示のまとめ]
以上に説明した骨材の品質予測方法は、骨材を撮像して得られる画像データを含む入力情報と、当該入力情報に対応付けられた骨材の粗粒率の正解値とに基づく機械学習により、入力情報の入力に応じて骨材の粗粒率を示す値を出力する予測モデルMを構築する準備工程と、評価対象の骨材を撮像して得られる画像データを含み、入力情報に対応する評価情報を取得する取得工程と、評価情報を予測モデルMに入力して、骨材の粗粒率に関して予測モデルMから出力される第1予測値を取得する予測工程と、を含む。
[Summary of the Disclosure]
The above-described aggregate quality prediction method includes a preparation step of constructing a prediction model M that outputs a value indicating the coarse aggregate ratio in response to input of input information, by machine learning based on input information including image data obtained by photographing the aggregate and a ground truth value of the coarse aggregate ratio corresponding to the input information, an acquisition step of acquiring evaluation information that includes image data obtained by photographing the aggregate to be evaluated and corresponds to the input information, and a prediction step of inputting the evaluation information into the prediction model M and acquiring a first predicted value regarding the coarse aggregate ratio output from the prediction model M.

骨材の粗粒率が、骨材を含むコンクリート材料を練り混ぜて製造される生コンクリートの品質に影響する。例えば、生コンクリートの業界では、品質管理業務の内、フレッシュ性状試験といった工程検査に労力を使用しているという事情がある。そのため、生コンクリート製造の高効率化を図るため、品質管理を省力化することが望まれている。上記品質予測方法では、機械学習により構築された予測モデルMを用いて骨材の粗粒率を予測するので、生コンクリートの製造に用いられる骨材の粗粒率を検査するための作業の簡素化を図ることができる。その結果、検査頻度を増やすことができるので、又は、粗粒率の管理とは異なる品質管理業務に労力を使えるので、生コンクリートの品質の安定化に有用である。 The coarse aggregate ratio of aggregates affects the quality of ready-mix concrete produced by mixing concrete materials containing aggregates. For example, in the ready-mix concrete industry, a great deal of effort is spent on process inspections such as fresh property tests, which are part of quality control work. For this reason, it is desirable to reduce the labor required for quality control in order to improve the efficiency of ready-mix concrete production. In the above quality prediction method, the coarse aggregate ratio of aggregates is predicted using a prediction model M constructed by machine learning, so that the work required to inspect the coarse aggregate ratio of aggregates used in the production of ready-mix concrete can be simplified. As a result, the inspection frequency can be increased, or labor can be spent on quality control work other than the management of the coarse aggregate ratio, which is useful for stabilizing the quality of ready-mix concrete.

以上に説明した品質予測方法において、準備工程では、予測モデルMが、入力情報に応じて骨材の粗粒率を示す値のみを出力するように構築されてもよい。予測モデルMが上記シングルタスクを行うことで、上述したように、骨材の表面状態が湿潤状態でも、予測モデルMを用いて精度良く粗粒率を予測することができる。生コンクリートを製造する工場では、骨材に多少なりとも水分が含まれる場合が多く、湿潤状態での予測精度を向上させることは、生コンクリートの品質を安定化させるために、より有益である。 In the quality prediction method described above, in the preparation process, the prediction model M may be constructed to output only a value indicating the coarse aggregate ratio in accordance with the input information. By having the prediction model M perform the above single task, as described above, the coarse aggregate ratio can be predicted with high accuracy using the prediction model M even when the surface condition of the aggregate is wet. In factories that manufacture ready-mix concrete, aggregate often contains some moisture, and improving the prediction accuracy in wet conditions is more beneficial for stabilizing the quality of ready-mix concrete.

以上に説明した品質予測方法において、準備工程は、入力情報に対応付けられた、骨材の複数の粒度区分それぞれの質量比率の正解値に更に基づく機械学習により、予測モデルMを構築することを含んでもよい。準備工程では、予測モデルMが、入力情報に応じて、複数の粒度区分に含まれる区分ごとの質量比率を示す値を更に出力するように構築されてもよい。予測工程は、評価情報を予測モデルMに入力して、区分ごとの質量比率に関して予測モデルMから出力される第2予測値を更に取得することと、第2予測値を骨材の粗粒率に換算することと、を含んでもよい。この場合、2つの異なる方法で、1つの予測モデルMを用いて骨材の粗粒率を予測することができる。そのため、モデル構築のための作業の増加を避けつつ、粗粒率の予測結果の信頼性を評価することができる。 In the quality prediction method described above, the preparation step may include constructing a prediction model M by machine learning based on the correct value of the mass ratio of each of the multiple granularity classifications of the aggregate associated with the input information. In the preparation step, the prediction model M may be constructed to further output a value indicating the mass ratio of each classification included in the multiple granularity classifications according to the input information. The prediction step may include inputting evaluation information into the prediction model M to further obtain a second predicted value output from the prediction model M regarding the mass ratio of each classification, and converting the second predicted value into the coarse aggregate ratio. In this case, the coarse aggregate ratio can be predicted using one prediction model M by two different methods. Therefore, the reliability of the prediction result of the coarse aggregate ratio can be evaluated while avoiding an increase in the work required for model construction.

以上に説明した品質予測方法において、準備工程は、骨材の粗粒率に関する第1誤差と、区分ごとの質量比率に関する第2誤差とに基づいて、予測モデルMを構築する過程で生成される中間モデルを更新することを含み、準備工程では、第1誤差と第2誤差との差が縮小するように補正された誤差を用いて、中間モデルが更新される。予測モデルMが上記係数調整マルチタスクを行うことで、上述したように、骨材の表面状態が湿潤状態でも、予測モデルMを用いて精度良く粗粒率を予測することができる。生コンクリートを製造する工場では、骨材に多少なりとも水分が含まれる場合が多く、湿潤状態での予測精度を向上させることは、生コンクリートの品質を安定化させるために、より有益である。 In the quality prediction method described above, the preparation process includes updating an intermediate model generated in the process of constructing the prediction model M based on a first error related to the coarse aggregate ratio and a second error related to the mass ratio for each category, and in the preparation process, the intermediate model is updated using an error corrected so as to reduce the difference between the first error and the second error. As described above, by the prediction model M performing the coefficient adjustment multitasking, the coarse aggregate ratio can be accurately predicted using the prediction model M even when the surface condition of the aggregate is wet. In factories that manufacture ready-mixed concrete, aggregate often contains some moisture, and improving the prediction accuracy in a wet state is more beneficial for stabilizing the quality of ready-mixed concrete.

以上に説明した品質予測方法において、準備工程は、畳み込みニューラルネットワークを用いた機械学習により予測モデルMを構築することを含んでもよい。この場合、畳み込みニューラルネットワークを用いた機械学習を行うことで、より複雑なモデルを構築できる。そのため、粗粒率の予測値を正解値に近づけることができる。 In the quality prediction method described above, the preparation process may include constructing a prediction model M by machine learning using a convolutional neural network. In this case, a more complex model can be constructed by performing machine learning using a convolutional neural network. As a result, the predicted value of the coarse grain ratio can be brought closer to the correct value.

以上に説明した品質予測方法において、取得工程は、評価対象の骨材が積み重なった状態で、評価対象の骨材とは離れた位置から評価対象の骨材を含む範囲を撮像して、評価情報を取得することを含んでもよい。生コンクリートを製造する工場では、骨材が積み重なっている場合が多い。例えば、受入れ時には、骨材は輸送トラック又は輸送船に積載された状態で運ばれる。また、製造時には、骨材は積み重なった状態で、ベルトコンベア等により運搬される。上記構成では、骨材が積み重なった状態で撮像が行われるので、評価情報を取得するための作業を簡素化することができる。なお、上述した運搬時のみならず、上記品質予測方法を、品質ふるい分け試験といった品質管理業務の代用とすることもできる。例えば、受入れ時又は製造時に、骨材の一部を採取して、床又はシートなどに敷き並べて撮像してもよい。 In the quality prediction method described above, the acquisition step may include acquiring evaluation information by imaging an area including the aggregate to be evaluated from a position away from the aggregate to be evaluated while the aggregate to be evaluated is piled up. In a factory that manufactures ready-mix concrete, aggregate is often piled up. For example, at the time of acceptance, the aggregate is transported loaded on a transport truck or a transport ship. Also, at the time of production, the aggregate is transported in a stacked state by a belt conveyor or the like. In the above configuration, the image of the aggregate is taken in a stacked state, so that the work for acquiring evaluation information can be simplified. In addition to the above-mentioned transportation, the above quality prediction method can also be used as a substitute for quality control work such as a quality screening test. For example, at the time of acceptance or production, a part of the aggregate may be taken and laid out on a floor or a sheet and imaged.

以上に説明した品質予測方法において、準備工程は、2以上の粒度区分の粒が含まれるように学習用の骨材を準備することを含んでもよい。入力情報は、上記学習用の骨材を撮像して得られる画像データを含んでもよい。この場合、学習用の骨材が、生コンクリートを製造する工場で用いられる実際の骨材と近い状態となり、予測モデルMによる予測の精度を向上させることができる。 In the quality prediction method described above, the preparation step may include preparing training aggregate so that it contains particles of two or more particle size categories. The input information may include image data obtained by imaging the training aggregate. In this case, the training aggregate becomes closer to the actual aggregate used in the factory that produces ready-mix concrete, and the accuracy of prediction by the prediction model M can be improved.

以上に説明した生コンクリートの製造方法は、骨材を含む材料を練り混ぜて、生コンクリートを製造する製造工程と、製造工程に用いられる骨材の少なくとも一部の粗粒率を予測する品質予測工程と、を含む。品質予測工程は、骨材を撮像して得られる画像データを含む入力情報と、当該入力情報に対応付けられた骨材の粗粒率の正解値とに基づく機械学習により、入力情報の入力に応じて骨材の粗粒率を示す値を出力する予測モデルMを構築する準備工程と、評価対象の骨材を撮像して得られる画像データを含み、入力情報に対応する評価情報を取得する取得工程と、評価情報を予測モデルMに入力して、骨材の粗粒率に関して予測モデルMから出力される第1予測値を取得する予測工程と、を含む。この製造方法は、上記品質予測方法と同様に、生コンクリートの品質の安定化に有用である。 The manufacturing method of ready-mixed concrete described above includes a manufacturing process of mixing materials including aggregate to manufacture ready-mixed concrete, and a quality prediction process of predicting the coarse aggregate ratio of at least a portion of the aggregate used in the manufacturing process. The quality prediction process includes a preparation process of constructing a prediction model M that outputs a value indicating the coarse aggregate ratio in response to input of input information by machine learning based on input information including image data obtained by imaging the aggregate and a correct answer value of the coarse aggregate ratio associated with the input information, an acquisition process of acquiring evaluation information including image data obtained by imaging the aggregate to be evaluated and corresponding to the input information, and a prediction process of inputting the evaluation information into the prediction model M and acquiring a first predicted value output from the prediction model M regarding the coarse aggregate ratio. This manufacturing method is useful for stabilizing the quality of ready-mixed concrete, similar to the above quality prediction method.

以上に説明した製造システム1は、骨材を含む材料を練り混ぜて、生コンクリートを製造する製造装置10と、製造装置10が用いる骨材の少なくとも一部の粗粒率を予測する制御装置60(品質予測装置)と、を備える。制御装置60は、骨材を撮像して得られる画像データを含む入力情報と、当該入力情報に対応付けられた骨材の粗粒率の正解値とに基づく機械学習により、入力情報の入力に応じて骨材の粗粒率を示す値を出力する予測モデルMを構築する準備工程と、評価対象の骨材を撮像して得られる画像データを含み、入力情報に対応する評価情報を取得する取得工程と、評価情報を予測モデルMに入力して、骨材の粗粒率に関して予測モデルMから出力される第1予測値を取得する予測工程と、を実行するように構成されている。この製造システム1は、上記品質予測方法と同様に、生コンクリートの品質の安定化に有用である。 The manufacturing system 1 described above includes a manufacturing device 10 that mixes materials including aggregate to manufacture ready-mix concrete, and a control device 60 (quality prediction device) that predicts the coarse aggregate ratio of at least a portion of the aggregate used by the manufacturing device 10. The control device 60 is configured to execute a preparation process of constructing a prediction model M that outputs a value indicating the coarse aggregate ratio according to the input of input information by machine learning based on input information including image data obtained by imaging the aggregate and a correct answer value of the coarse aggregate ratio associated with the input information, an acquisition process of acquiring evaluation information corresponding to the input information including image data obtained by imaging the aggregate to be evaluated, and a prediction process of inputting the evaluation information into the prediction model M and acquiring a first predicted value output from the prediction model M regarding the coarse aggregate ratio. This manufacturing system 1 is useful for stabilizing the quality of ready-mix concrete, similar to the above-mentioned quality prediction method.

1…製造システム、2…材料置場、4…サイロ、8…運搬装置、10…製造装置、50…撮像装置、60…制御装置、72…モデル構築部、74…モデル保持部、76…品質予測部、78…出力部、M…予測モデル。 1... manufacturing system, 2... material storage area, 4... silo, 8... transport device, 10... manufacturing device, 50... imaging device, 60... control device, 72... model construction unit, 74... model storage unit, 76... quality prediction unit, 78... output unit, M... prediction model.

図11(a)及び図11(b)に示されるグラフそれぞれでは、骨材表面の水分状態を異ならせて行われた検証結果が示されている。この検証における「気乾状態」は、学習用の骨材を室内に所定時間だけ放置して乾燥(自然に乾燥)された状態である。また、「湿潤状態」は、学習用の骨材に、当該骨材の質量に対して所定比(例えば、質量比で1%~5%)の水を加えて、容器内に混ぜ合わせた状態である。図11(a)及び図11(b)に示される結果から、気乾状態であれば、絶対差平均値が目標値Tg以下であり、予測モデルMにより精度良く予測できることがわかる。なお、湿潤状態で得られる骨材の画像では、照明なしの場合、気乾状態に比べて、全体的に色むらがあり、骨材の各粒子の縁がぼやけて見えていた。また、湿潤状態で得られる骨材の画像では、照明ありの場合、気乾状態に比べて、表面水の反射により白く見える骨材の粒子が含まれていた。 The graphs shown in FIG. 11(a) and FIG. 11(b) show the results of the verification performed with different moisture conditions on the surface of the aggregate. In this verification, the "air-dry state" is a state in which the learning aggregate is left indoors for a predetermined time and dried (naturally dried). In addition, the "wet state" is a state in which water is added to the learning aggregate at a predetermined ratio (for example, 1% to 5% by mass ratio) relative to the mass of the aggregate, and the aggregate is mixed in a container. From the results shown in FIG. 11(a) and FIG. 11(b), it can be seen that in the air-dry state, the absolute difference average value is equal to or less than the target value Tg, and the prediction model M can predict with high accuracy. In addition, in the image of the aggregate obtained in the wet state, when there is no illumination, there is an overall unevenness in color compared to the air-dry state, and the edges of each particle of the aggregate appear blurred. In addition, in the image of the aggregate obtained in the wet state, when there is illumination, there are aggregate particles that appear white due to the reflection of surface water compared to the air-dry state.

Claims (9)

骨材を撮像して得られる画像データを含む入力情報と、当該入力情報に対応付けられた骨材の粗粒率の正解値とに基づく機械学習により、前記入力情報の入力に応じて骨材の粗粒率を示す値を出力する予測モデルを構築する準備工程と、
評価対象の骨材を撮像して得られる画像データを含み、前記入力情報に対応する評価情報を取得する取得工程と、
前記評価情報を前記予測モデルに入力して、骨材の粗粒率に関して前記予測モデルから出力される第1予測値を取得する予測工程と、を含む、骨材の品質予測方法。
a preparation step of constructing a prediction model that outputs a value indicating the coarse aggregate ratio of the aggregate in response to input of the input information by machine learning based on input information including image data obtained by photographing the aggregate and a correct answer value of the coarse aggregate ratio of the aggregate associated with the input information;
an acquisition step of acquiring evaluation information corresponding to the input information, the evaluation information including image data obtained by imaging an aggregate to be evaluated;
A prediction step of inputting the evaluation information into the prediction model and obtaining a first predicted value output from the prediction model regarding the coarse aggregate ratio.
前記準備工程では、前記予測モデルが、前記入力情報に応じて骨材の粗粒率を示す値のみを出力するように構築される、請求項1に記載の骨材の品質予測方法。 The method for predicting aggregate quality according to claim 1, wherein in the preparation step, the prediction model is constructed to output only a value indicating the coarse aggregate ratio in response to the input information. 前記準備工程は、前記入力情報に対応付けられた、骨材の複数の粒度区分それぞれの質量比率の正解値に更に基づく機械学習により、前記予測モデルを構築することを含み、
前記準備工程では、前記予測モデルが、前記入力情報に応じて、前記複数の粒度区分に含まれる区分ごとの質量比率を示す値を更に出力するように構築され、
前記予測工程は、
前記評価情報を前記予測モデルに入力して、前記区分ごとの質量比率に関して前記予測モデルから出力される第2予測値を更に取得することと、
前記第2予測値を骨材の粗粒率に換算することと、を含む、請求項1に記載の骨材の品質予測方法。
The preparation step includes constructing the prediction model by machine learning further based on correct values of mass ratios of each of a plurality of aggregate granularity classes associated with the input information,
In the preparation step, the prediction model is constructed to further output a value indicating a mass ratio for each of the plurality of particle size categories in response to the input information,
The prediction step includes:
inputting the evaluation information into the prediction model to further obtain a second predicted value output from the prediction model regarding the mass ratio for each of the sections;
The method for predicting quality of aggregate according to claim 1 , further comprising converting the second predicted value into a coarse aggregate ratio.
前記準備工程は、骨材の粗粒率に関する第1誤差と、前記区分ごとの質量比率に関する第2誤差とに基づいて、前記予測モデルを構築する過程で生成される中間モデルを更新することを含み、
前記準備工程では、前記第1誤差と前記第2誤差との差が縮小するように補正された誤差を用いて、前記中間モデルが更新される、請求項3に記載の骨材の品質予測方法。
The preparation step includes updating an intermediate model generated in the process of constructing the prediction model based on a first error related to a coarse aggregate ratio and a second error related to a mass ratio for each of the sections;
The method for predicting quality of aggregate according to claim 3 , wherein in the preparation step, the intermediate model is updated using an error corrected so as to reduce a difference between the first error and the second error.
前記準備工程は、畳み込みニューラルネットワークを用いた機械学習により前記予測モデルを構築することを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の骨材の品質予測方法。 The method for predicting aggregate quality according to any one of claims 1 to 4, wherein the preparation step includes constructing the prediction model by machine learning using a convolutional neural network. 前記取得工程は、前記評価対象の骨材が積み重なった状態で、前記評価対象の骨材とは離れた位置から前記評価対象の骨材を含む範囲を撮像して、前記評価情報を取得することを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の骨材の品質予測方法。 The method for predicting aggregate quality according to any one of claims 1 to 4, wherein the acquisition step includes capturing an image of an area including the aggregate to be evaluated from a position away from the aggregate to be evaluated while the aggregate to be evaluated is piled up, and acquiring the evaluation information. 前記準備工程は、2以上の粒度区分の粒が含まれるように学習用の骨材を準備することを含み、
前記入力情報は、前記学習用の骨材を撮像して得られる画像データを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の骨材の品質予測方法。
The preparing step includes preparing a learning aggregate so as to include grains of two or more grain size classes;
5. The method for predicting quality of aggregate according to claim 1, wherein the input information includes image data obtained by imaging the learning aggregate.
骨材を含む材料を練り混ぜて、生コンクリートを製造する製造工程と、
前記製造工程に用いられる骨材の少なくとも一部の粗粒率を予測する品質予測工程と、
を含み、
前記品質予測工程は、
骨材を撮像して得られる画像データを含む入力情報と、当該入力情報に対応付けられた骨材の粗粒率の正解値とに基づく機械学習により、前記入力情報の入力に応じて骨材の粗粒率を示す値を出力する予測モデルを構築する準備工程と、
評価対象の骨材を撮像して得られる画像データを含み、前記入力情報に対応する評価情報を取得する取得工程と、
前記評価情報を前記予測モデルに入力して、骨材の粗粒率に関して前記予測モデルから出力される第1予測値を取得する予測工程と、を含む、生コンクリートの製造方法。
A manufacturing process in which materials including aggregate are mixed to produce ready-mix concrete;
a quality prediction step of predicting a coarse aggregate ratio of at least a portion of the aggregate used in the manufacturing step;
Including,
The quality prediction step includes:
a preparation step of constructing a prediction model that outputs a value indicating the coarse aggregate ratio of the aggregate in response to input of the input information by machine learning based on input information including image data obtained by photographing the aggregate and a correct answer value of the coarse aggregate ratio of the aggregate associated with the input information;
an acquisition step of acquiring evaluation information corresponding to the input information, the evaluation information including image data obtained by imaging an aggregate to be evaluated;
A prediction process of inputting the evaluation information into the prediction model and obtaining a first predicted value output from the prediction model regarding the coarse aggregate ratio.
骨材を含む材料を練り混ぜて、生コンクリートを製造する製造装置と、
前記製造装置が用いる骨材の少なくとも一部の粗粒率を予測する品質予測装置と、を備え、
前記品質予測装置は、
骨材を撮像して得られる画像データを含む入力情報と、当該入力情報に対応付けられた骨材の粗粒率の正解値とに基づく機械学習により、前記入力情報の入力に応じて骨材の粗粒率を示す値を出力する予測モデルを構築する準備工程と、
評価対象の骨材を撮像して得られる画像データを含み、前記入力情報に対応する評価情報を取得する取得工程と、
前記評価情報を前記予測モデルに入力して、骨材の粗粒率に関して前記予測モデルから出力される第1予測値を取得する予測工程と、を実行するように構成されている、生コンクリートの製造システム。
A manufacturing device for mixing materials including aggregate to manufacture ready-mix concrete;
a quality prediction device for predicting a coarse aggregate ratio of at least a portion of the aggregate used by the manufacturing device;
The quality prediction device includes:
a preparation step of constructing a prediction model that outputs a value indicating the coarse aggregate ratio of the aggregate in response to input of the input information by machine learning based on input information including image data obtained by photographing the aggregate and a correct answer value of the coarse aggregate ratio of the aggregate associated with the input information;
an acquisition step of acquiring evaluation information corresponding to the input information, the evaluation information including image data obtained by imaging an aggregate to be evaluated;
A prediction process of inputting the evaluation information into the prediction model and obtaining a first predicted value output from the prediction model regarding the coarse aggregate ratio.
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