JP5908381B2 - Image capturing device for particle size distribution measurement - Google Patents
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Description
本発明は、材料の粒度分布を測定する粒度分布測定に用いられる画像撮影装置に関する。 The present invention relates to an image capturing apparatus used for particle size distribution measurement for measuring the particle size distribution of a material.
ダム等の建設においてコンクリートを製造する工程では、バッチャープラントやCSG(Cemented Sand and Gravel)混合プラントなどが用いられている。
これらのプラントでは、コンクリートの品質管理上、材料の粒度分布を把握する必要がある。そこで、搬送ライン上を移動する材料を撮影し、その撮影結果に基づいて材料の粒度分布を測定することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
A batcher plant, a CSG (Cemented Sand and Gravel) mixing plant, or the like is used in the process of manufacturing concrete in the construction of a dam or the like.
In these plants, it is necessary to grasp the particle size distribution of materials for the quality control of concrete. In view of this, it has been proposed to photograph a material moving on a conveyance line and measure the particle size distribution of the material based on the photographing result (see, for example, Patent Document 1).
しかし、特許文献1に記載された技術では、ベルト上で搬送されている材料が重なっている場合には、骨材が土砂に埋もれて撮影されず、粒度分布を正確に測定することができないという問題がある。 However, in the technique described in Patent Document 1, when the materials conveyed on the belt are overlapped, the aggregate is buried in the earth and is not photographed, and the particle size distribution cannot be measured accurately. There's a problem.
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、材料の粒度分布測定の精度を高めることができる画像撮影装置を提供することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an image capturing apparatus that can solve the above-described problems and can improve the accuracy of measurement of the particle size distribution of the material.
前記課題を解決するため、本発明は、粒度分布測定用の画像撮影装置であって、上流側から下流側に向けて材料が流下する表面を有する傾斜板と、前記傾斜板の下流側に設けられた流下方向変換部と、前記流下方向変換部の下流側に設けられたスクリーンと、前記スクリーンを照らす照明部と、前記スクリーンの前側の空間を通過する材料を水平方向から撮影する撮影部と、を備えている。前記流下方向変換部は、前後二つの鉛直板を有し、前記傾斜板から前側に向けて流下した材料が前記両鉛直板の間を通過する。前記スクリーンは、前記流下方向変換部に対して後側にオフセットされており、少なくとも一方の前記鉛直板には、他方の前記鉛直板に向かって突出する複数の突起が形成されている。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is an image capturing device for measuring a particle size distribution, and includes an inclined plate having a surface on which material flows down from an upstream side toward a downstream side, and a downstream side of the inclined plate. A downstream direction conversion unit, a screen provided on the downstream side of the downstream direction conversion unit, an illuminating unit that illuminates the screen, and an imaging unit that captures a material passing through the space on the front side of the screen from a horizontal direction. It is equipped with. The flow direction changing portion has two vertical plates, front and rear, and the material flowing down from the inclined plate toward the front passes between the two vertical plates. The screen is offset to the rear side with respect to the flow direction changing portion, and at least one of the vertical plates is formed with a plurality of protrusions protruding toward the other vertical plate.
この構成では、材料を傾斜板の表面に沿って流下させることで、材料を拡散させることができる。さらに、流下方向変換部を通過した材料は、スクリーンから離れた位置を通過するため、スクリーンの表面が材料によって汚れるのを防ぐことができる。これにより、撮影部が材料を撮影したときに、材料が重なることなく、また、スクリーンの汚れも撮影されなくなるため、画像上の材料を正確に認識することができる。
また、傾斜板から流下した材料は、流下方向変換部を通過することで、鉛直下向きに直線状に流下する。これにより、撮影部の撮像素子の撮像面に平行な平面に沿って材料が流下するため、画像上で材料の大きさを正確に測定することができる。
また、照明部によってスクリーンを照らすことで、スクリーンが明るくなり、材料は黒い影として撮影される。これにより、材料に模様がある場合でも、画像上で材料の外形を明確に認識することができる。
したがって、本発明の画像撮影装置では、材料の画像に基づいて行われる粒度分布測定の精度を高めることができる。
また、粗細粒の分離装置を用いた従来の設備構成に比べて、流下方向変換部を設けることで、粒度分布測定システムの設備構成を小型化することができる。
In this configuration, the material can be diffused by flowing down the material along the surface of the inclined plate. Furthermore, since the material that has passed through the flow direction changing portion passes through a position away from the screen, the surface of the screen can be prevented from being soiled by the material. As a result, when the photographing unit photographs the material, the material does not overlap and the screen dirt is not photographed, so that the material on the image can be accurately recognized.
Moreover, the material that has flowed down from the inclined plate flows down in a straight line vertically downward by passing through the flow direction changing portion. Thereby, since the material flows down along a plane parallel to the imaging surface of the imaging element of the imaging unit, the size of the material can be accurately measured on the image.
Moreover, the screen is brightened by illuminating the screen with the illumination unit, and the material is photographed as a black shadow. Thereby, even when the material has a pattern, the outer shape of the material can be clearly recognized on the image.
Therefore, in the image photographing device of the present invention, the accuracy of the particle size distribution measurement performed based on the material image can be improved.
Moreover, compared with the conventional equipment configuration using the coarse and fine grain separation device, the equipment configuration of the particle size distribution measuring system can be reduced in size by providing the flow direction conversion unit.
また、少なくとも一方の前記鉛直板に、他方の前記鉛直板に向かって突出する複数の突起が形成されているため、材料が突起に接触することで、材料の粗粒物に付着した細粒物を、材料の撮影前に粗粒物から分離させるとともに、材料を整流させることができる。 Further, at least one of the vertical plates, a plurality of projections projecting toward the other of said vertical plate is formed, that material is in contact with the protrusions, fine material adhered to the coarse product materials Can be separated from the coarse particles before the material is photographed, and the material can be rectified.
前記した粒度分布測定用の画像撮影装置において、前記照明部を前記スクリーンの前側の空間を通過する材料の後側に配置した場合には、スクリーンがより明るくなるため、材料の外形をより明確に認識することができる。 In the image capturing apparatus for measuring the particle size distribution described above, when the illumination unit is arranged on the rear side of the material passing through the space on the front side of the screen, the screen becomes brighter, so the outer shape of the material becomes clearer Can be recognized.
前記した粒度分布測定用の画像撮影装置において、前記傾斜板の表面に複数の突起を形成した場合には、傾斜板の表面を流下する材料を効果的に拡散させるとともに、材料を整流させることができる。 In the image capturing apparatus for particle size distribution measurement described above, when a plurality of protrusions are formed on the surface of the inclined plate, the material flowing down the surface of the inclined plate can be effectively diffused and the material can be rectified. it can.
本発明の画像撮影装置では、材料の画像に基づいて行われる粒度分布測定の精度を高めることができる。 In the image capturing device of the present invention, the accuracy of the particle size distribution measurement performed based on the material image can be improved.
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態では、本発明の画像撮影装置を、コンクリートの製造工程において、材料の粒度分布を測定するための粒度分布測定システムに適用した場合について説明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
In the present embodiment, a case will be described in which the image capturing device of the present invention is applied to a particle size distribution measuring system for measuring the particle size distribution of a material in a concrete manufacturing process.
粒度分布測定システム1は、図1に示すように、材料3を搬送するベルトコンベア10と、材料3を撮影する画像撮影装置2と、画像撮影装置2から得られた材料3の画像に基づいて、材料3の粒度分布を算出する算出部60と、画像撮影装置2を通過した材料3が収容されるホッパ80と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the particle size distribution measuring system 1 is based on a
画像撮影装置2は、ベルトコンベア10の下流側に設けられた傾斜板20と、傾斜板20の下流側に設けられた流下方向変換部70と、流下方向変換部70の下流側に設けられたスクリーン30と、スクリーン30を照らす照明部40と、スクリーン30の前側の空間を通過する材料3を撮影する撮影部50と、を備えている。
The image capturing device 2 is provided on the downstream side of the
ベルトコンベア10は、粗粒材(骨材等)および細粒材(土砂等)を含有する粒状の材料3を後記する傾斜板20に供給するためのものである。
ベルトコンベア10は、上流側および下流側のプーリ11と、両プーリ11に掛け回された無端ベルト12と、上流側のプーリ11を回転させるモータ(図示せず)と、を備えている。
The
The
傾斜板20は、平板であり、上流側(後側)から下流側(前側)に向けて材料3が流下する表面20aを有している。また、傾斜板20は、表面20aの幅方向両縁部に立設された一対の側壁21,21と、表面20aに形成された複数の突起22と、を備えている(図2参照)。
傾斜板20の上流側の縁部は、無端ベルト12の下流側の端部の下方に配置されている。傾斜板20は、表面20aが上流側から下流側に向かうに従って下がるように傾斜しており、無端ベルト12から排出された材料3は、表面20aに沿って前側に流下する。
The
The upstream edge of the
一対の側壁21は、図2に示すように、傾斜板20の表面20aの幅方向両縁部に立設された壁であり、表面20a上を流れ落ちる材料が横にこぼれるのを防ぐものである。また、一対の側壁21の下流側の端部は、傾斜板20の下流側の縁部よりも下流側に突出している。
As shown in FIG. 2, the pair of
突起22は、傾斜板20の表面20aに着脱自在に立設された三角錐型(△型)突起であり、三角錐の底面の一の頂点が上流側を向く姿勢で、表面20aの上下方向に段階的(本実施形態では四段)に配置されている。
複数の突起22は、表面20a上を流れ落ちる材料を広く薄く分散させるとともに、材料を整流させるものである。各突起22の間隔は、各突起22の間を材料が詰まらずに通過するように設定されている。
The
The plurality of
流下方向変換部70は、傾斜板20の下流側に配置され、傾斜板20の下流側(前側)の縁部に取り付けられた前後二つの鉛直板71,72を有している。
鉛直板71,72は、表面20aの下流側(前側)の縁部の幅と同じ幅に形成された平板であり、前後の面の法線方向が水平方向となるように配置されている。後側の鉛直板72の上端縁部は、表面20aの下流側(前側)の縁部に蝶番(図示せず)によって取り付けられ、前側の鉛直板71の上端縁部は、両側壁21の下流側(前側)の縁部に蝶番71cによって取り付けられている。
The flow-down
The
図1に示すように、両鉛直板71,72は、前後方向に間隔を空けて平行に配置されており、傾斜板20から前側に向けて流下した材料3は、両鉛直板71,72の間に流入する。前側の鉛直板71は、傾斜板20から流下した材料3が前側に飛び出ないように、後側の鉛直板72の上端縁部よりも上方に延ばされている。
両鉛直板71,72の間隔は限定されるものではないが、両鉛直板71,72の間に流入した材料3が、両鉛直板71,72の間をスムーズに流れるように、両鉛直板71,72の間隔が設定されている。
As shown in FIG. 1, the two
The distance between the two
前側の鉛直板71の後面71aおよび後側の鉛直板72の前面72aには、複数の突起71b,72bが形成されている。突起71b,72bは、後面71aおよび前面72aに水平方向に突設された円形断面の棒状部材である。後面71aおよび前面72aには、複数の突起71b,72bが、上下方向および幅方向に間隔を空けて配置されている。
A plurality of
両鉛直板71,72の間に流入した材料3は、両鉛直板71,72の間を通過する。このとき、前側の鉛直板71の後面71aおよび後側の鉛直板72の前面72aに材料3が接触し、材料3の前後方向への移動が規制されることで、材料3の水平方向の速度成分が消失し、材料3の流下方向が鉛直下向きになる。これにより、流下方向変換部70を通過した材料3は、鉛直下向きに直線状の軌道(軌線)で流下する。
The material 3 that has flowed in between the two
なお、含水量が大きい土砂などの材料3である場合には、粗粒物に複数の細粒物が付着して団子状に固まった状態となる。このような材料3を両鉛直板71,72の間に通過させた場合には、材料3が複数の突起71b,72bに接触することで、粗粒物と細粒物とを分離させることができる。
In addition, in the case of the material 3 such as earth and sand having a high water content, a plurality of fine particles are attached to the coarse particles and become a dumpling. When such a material 3 is passed between the two
スクリーン30は、図1に示すように、流下方向変換部70の下流側に設けられた平板である(図2参照)。このスクリーン30は、両鉛直板71,72に対して平行に配置されている。さらに、スクリーン30は、後側の鉛直板72に対して後側にオフセットされており、後側の鉛直板72とスクリーン30との間に前後方向の隙間が形成されている。
なお、スクリーン30は、両鉛直板71,72の間から流下した材料3が、スクリーン30の表面30aに接触しないように、材料3の軌道(軌線)から離れた位置に配置されている。
As shown in FIG. 1, the
In addition, the
照明部40は、スクリーン30の表面30aを照らす光源(ライト)であり、後側の鉛直板72とスクリーン30との間に形成された隙間から表面30aに光を照射するように構成されている。つまり、照明部40は、スクリーン30の前側の空間を通過する材料3の後側に配置されている。
The illumination unit 40 is a light source (light) that illuminates the
ホッパ80は、スクリーン30の前側の空間を通過した材料3を収容するものである。ホッパ80の上側の開口部は、スクリーン30の下流側の端部の下方に配置されている。
The
撮影部50は、スクリーン30の前側の空間を通過する材料3を前側から撮影し、撮影結果を後記する算出部60に出力するカメラである。撮影部50は、鉛直下向きに流下する材料3を水平方向から撮影するように設定されている。すなわち、撮影部50の撮像素子の撮像面は、鉛直方向に平行な平面に配置されている。なお、撮影部50としては、デジタル画像を取得可能なビデオカメラまたはデジタルカメラが好適である。
The photographing unit 50 is a camera that photographs the material 3 passing through the space on the front side of the
算出部60は、入力手段、出力手段、CPU、ROM、RAM等からなるコンピュータであり、撮影部50の画像を取得し、その画像に基づいて、材料3の粒度分布を算出するものである。
The
ここで、算出部60による粒度分布の算出方法について説明する。
図1に示す撮影部50では、スクリーン30の表面30aを背景として、上流側から下流側に向けて流れる材料3を撮影する。このとき、スクリーン30の前側の空間を通過する材料3の後側で、スクリーン30の表面30aが照明部40によって照らされているため、スクリーン30の表面30aのみが明るくなり、材料3は黒い影として撮影される。そして、算出部60では撮影結果を二値化処理して材料3の大きさを算出する。
Here, the calculation method of the particle size distribution by the
The imaging unit 50 shown in FIG. 1 captures the material 3 flowing from the upstream side toward the downstream side with the
以上のような粒度分布測定システム1では、図1に示すように、材料3を傾斜板20の表面20aに沿って流下させることで、材料3を拡散させることができる。
さらに、流下方向変換部70を通過した材料3は、スクリーン30から離れた位置を通過するため、スクリーン30の表面30aが材料3によって汚れるのを防ぐことができる。
これにより、撮影部50が材料3を撮影したときに、材料3が重なることなく、また、スクリーン30の汚れも撮影されなくなるため、画像上の材料3を正確に認識することができる。
In the particle size distribution measuring system 1 as described above, as shown in FIG. 1, the material 3 can be diffused by flowing down the material 3 along the
Furthermore, since the material 3 that has passed through the flow
Thus, when the photographing unit 50 photographs the material 3, the material 3 does not overlap and the
また、傾斜板20から流下した材料3は、水平方向の速度成分を有した状態で、流下方向変換部70に流入するが、流下方向変換部70を通過することで、水平方向の速度成分が消失し、鉛直下向きに直線状に流下する。これにより、流下方向変換部70を通過した材料3は、撮影部50の撮像素子の撮像面に平行な平面に沿って流下することになる。
スクリーン30の前側を通過する材料3に水平方向の速度成分が含まれていると、材料3の落下軌道が放物線となり、撮像面から撮影領域内の各材料3までの距離が、撮影領域の上側と下側とで一定にならないため、算出部60において空間分解能に差異が生じてしまう。これに対して、本実施形態の画像撮影装置2では、撮像面から撮影領域内の各材料3までの距離が一定になるので、画像上で材料3の大きさを正確に測定することができる。
In addition, the material 3 that has flowed down from the
If the material 3 passing through the front side of the
また、スクリーン30の前側の空間を通過する材料3の後側でスクリーン30を照らすことで、スクリーン30が明るくなり、材料3は黒い影として撮影される。これにより、材料3に模様がある場合でも、画像上で材料3の外形を明確に認識することができる。
Further, by illuminating the
したがって、本実施形態の画像撮影装置2を用いた粒度分布測定システム1では、材料3の画像に基づいて、粒度分布を正確に測定することができる。
Therefore, in the particle size distribution measuring system 1 using the image capturing device 2 of the present embodiment, the particle size distribution can be accurately measured based on the image of the material 3.
また、粗細粒の分離装置を用いた従来の設備構成に比べて、流下方向変換部70を設けることで、粒度分布測定システム1の設備構成を小型化することができる。
In addition, the equipment configuration of the particle size distribution measuring system 1 can be reduced in size by providing the flow
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
例えば、傾斜板20の突起22の形状は、前記した三角錐型(△型)に限定されず、フィン型(I型)、ピン型(○型)、折り曲げ板の折り曲げ部分を上に向けた型(∧型)等を用いることができる。さらに、これらの複数の形状の突起を組み合わせてもよい。
The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
For example, the shape of the
また、鉛直板71,72の突起71b,72bの形状は、前記した円形断面の棒状部材(ピン型)に限定されず、円錐形状や板状等の形状を用いることができる。さらに、これらの複数の形状の突起を組み合わせてもよい。
Further, the shape of the
また、傾斜板20の傾斜角度、並びに、突起22の高さや向きは、材料3の大きさ等に応じて適宜に設定されるものである。
Further, the inclination angle of the
1 粒度分布測定システム
2 画像撮影装置
3 材料
10 ベルトコンベア
11 プーリ
12 無端ベルト
20 傾斜板
20a 表面
21 側壁
22 突起
30 スクリーン
30a 表面
40 照明部
50 撮影部
60 算出部
70 流下方向変換部
71 前側の鉛直板
71a 後面
71b 突起
72 後側の鉛直板
72a 前面
72b 突起
80 ホッパ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Particle size distribution measurement system 2 Image pick-up device 3
Claims (3)
前記傾斜板の下流側に設けられた流下方向変換部と、
前記流下方向変換部の下流側に設けられたスクリーンと、
前記スクリーンを照らす照明部と、
前記スクリーンの前側の空間を通過する材料を水平方向から撮影する撮影部と、を備え、
前記流下方向変換部は、前後二つの鉛直板を有し、前記傾斜板から前側に向けて流下した材料が前記両鉛直板の間を通過し、
前記スクリーンは、前記流下方向変換部に対して後側にオフセットされており、
少なくとも一方の前記鉛直板には、他方の前記鉛直板に向かって突出する複数の突起が形成されていることを特徴とする粒度分布測定用の画像撮影装置。 An inclined plate having a surface from which the material flows down from the upstream side toward the downstream side;
A flow direction changing portion provided on the downstream side of the inclined plate;
A screen provided on the downstream side of the flow direction changing portion;
An illumination unit for illuminating the screen;
A photographing unit that photographs the material passing through the space on the front side of the screen from the horizontal direction,
The flow direction changing portion has two vertical plates, front and rear, and the material flowing down from the inclined plate toward the front passes between the vertical plates,
The screen is offset to the rear side with respect to the flow direction changing portion ,
An image photographing apparatus for particle size distribution measurement , wherein at least one of the vertical plates is formed with a plurality of protrusions that protrude toward the other vertical plate .
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