JP6510246B2 - 体積測定システム - Google Patents
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Description
本発明は、ベルトコンベア上を流れる土、砂、砂利、骨材などの被搬送物の体積を測定するための体積測定システムに関する。
従来のベルトコンベア上を流れる土の体積（土量）を把握する方法としては、レーザー変位計や二次元のスキャナ、距離センサなどを用いて、ベルトコンベア上の土の断面積を計測し、進行方向分の移動量を積算する方法が知られている。
図７（ａ）は、レーザー距離計を使った方法であり、図７（ｂ）は、二次元のスキャナを使った方法である。
図７（ａ）は、レーザー距離計を使った方法であり、図７（ｂ）は、二次元のスキャナを使った方法である。
これら従来の方法では、以下に示す課題が考えられる。
（１）レーザー変位計の場合、点測定については１ｍｍ以下の精度となるため好ましいが、横方向については物理的にセンサを並べるため、分解能が悪くなる。
（２）２次元スキャナの場合は点測定においての精度が１ｃｍ程度となってしまう。
（１）レーザー変位計の場合、点測定については１ｍｍ以下の精度となるため好ましいが、横方向については物理的にセンサを並べるため、分解能が悪くなる。
（２）２次元スキャナの場合は点測定においての精度が１ｃｍ程度となってしまう。
本発明は、従来の方法よりも高精度な体積測定を実現可能なシステムの提供を目的とする。
上記の課題を解決するためになされた本願の第１発明は、ベルトコンベア上を流れる、土木工事に用いる材料からなる被搬送物の体積を測定するための体積測定システムであって、前記ベルトコンベアを構成する架台の直上に配置し、前記被搬送物に対して上方からレーザー光を照射する、ラインレーザと、前記レーザー光の照射によって描かれた被搬送物の輪郭線を、前記ラインレーザの照射方向と異なる角度から撮影する、デジタルカメラと、前記ベルトコンベアの移動量を計測する、移動量センサと、前記デジタルカメラの撮影による画像データから得る被搬送物の断面積および前記ベルトコンベアの移動量から、被搬送物の体積を算出する、解析装置と、前記ラインレーザによるレーザー光の照射位置の手前に設け、前記被搬送物の高さを前記デジタルカメラによるピントのブレの抑制および前記解析装置による解析処理の時間を許容範囲内に収めることが可能な高さ以下に調整する、ゲートと、を少なくとも備え、前記デジタルカメラは、前記画像データを画像処理して得る、鉛直方向に切断した見かけの断面図において、１ピクセルあたりの長さが１ｍｍ以下となる解像度を有し、前記解析装置は、前記見かけの断面図において被搬送物が占めるピクセル数に、１ピクセル当たりの面積を乗算して、被搬送物の断面積を算出することを特徴とする。
また、本願の第２発明は、前記第１発明において、前記解析装置が、前記被搬送物の体積に対し、被搬送物に応じた所定の実績率を乗算することを特徴とする。
また、本願の第２発明は、前記第１発明において、前記解析装置が、前記被搬送物の体積に対し、被搬送物に応じた所定の実績率を乗算することを特徴とする。
本発明によれば、以下に記載する効果を奏する。
（１）高精度な体積測定が可能となる。
本発明では、被搬送物の断面積の算出の分解能精度が、カメラの解像度によって決まる。
そこで、例えばベルトコンベアの幅を１ｍとし、デジタルカメラの画素数を１０００万画素と仮定した場合、１ピクセルあたりの長さとして１ｍｍ以下を確保できる計算となる。よって、従来方法より高精度な体積測定が可能となる。
（２）ベルトのたわみによる測定誤差を除去できる。
ベルトコンベアは数ｍピッチでコンベア架台にあるローラ支持により支えられている。そのため架台間においては両端支持梁となり、被搬送物の載荷によりベルトがたわみ、被搬送物の断面積の算出精度に影響が出る恐れが有る。そこで、ベルトコンベアを構成する架台の直上で測定を行うことで、ベルトのたわみによる測定誤差の影響を除去することができる。
（３）解析速度の調整が自在である。
解析装置での処理時間は、デジタルカメラによる画像データの解析画素数に依存する。被搬送物の高さが高ければ高いほど解析時間が長くなってしまう。
そこで、測定の前に、ゲートでもって被搬送物の高さを一定高さ以下に調整することで、解析速度の調整を可能とし、解析処理の時間を許容範囲内に収めることができる。
（１）高精度な体積測定が可能となる。
本発明では、被搬送物の断面積の算出の分解能精度が、カメラの解像度によって決まる。
そこで、例えばベルトコンベアの幅を１ｍとし、デジタルカメラの画素数を１０００万画素と仮定した場合、１ピクセルあたりの長さとして１ｍｍ以下を確保できる計算となる。よって、従来方法より高精度な体積測定が可能となる。
（２）ベルトのたわみによる測定誤差を除去できる。
ベルトコンベアは数ｍピッチでコンベア架台にあるローラ支持により支えられている。そのため架台間においては両端支持梁となり、被搬送物の載荷によりベルトがたわみ、被搬送物の断面積の算出精度に影響が出る恐れが有る。そこで、ベルトコンベアを構成する架台の直上で測定を行うことで、ベルトのたわみによる測定誤差の影響を除去することができる。
（３）解析速度の調整が自在である。
解析装置での処理時間は、デジタルカメラによる画像データの解析画素数に依存する。被搬送物の高さが高ければ高いほど解析時間が長くなってしまう。
そこで、測定の前に、ゲートでもって被搬送物の高さを一定高さ以下に調整することで、解析速度の調整を可能とし、解析処理の時間を許容範囲内に収めることができる。
以下、図面を参照しながら、本発明に係る体積測定システムの実施例について説明する。
図１は、本発明に係る体積測定システムの第１実施例を示す概略構成図である。
本発明に係る体積測定システムは、被搬送物を搬送するベルトコンベアＡに設置するシステムである。
本実施例に係る体積測定システムは、ラインレーザ１０と、デジタルカメラ２０と、移動量センサ３０と、解析装置４０と、を少なくとも備えて構成する。
以下、各構成要素の詳細について説明する。
本発明に係る体積測定システムは、被搬送物を搬送するベルトコンベアＡに設置するシステムである。
本実施例に係る体積測定システムは、ラインレーザ１０と、デジタルカメラ２０と、移動量センサ３０と、解析装置４０と、を少なくとも備えて構成する。
以下、各構成要素の詳細について説明する。
被搬送物は、土、砂、砂利、骨材などの土木工事に用いる材料全般を想定する。本実施例では、被搬送物として土Ｂを想定している。
ラインレーザ１０は、ベルトコンベアＡを流れる土Ｂの表面に輪郭線Ｂ１を描くための装置である。
ラインレーザ１０は、ベルトコンベアＡの上方に設け、照射するレーザー光１１は、下方を向くように配置する。
レーザー光１１の照射方向θ１は、水平方向を０°（１８０°）としたとき、０°＜θ１＜１８０°の範囲で適宜決定する。
本実施例では、レーザー光１１の照射方向を鉛直方向（９０°）としている。
レーザー光１１は、常に照射する態様としても良いし、デジタルカメラ２０の撮影時にのみ照射する態様としてもよい。
ラインレーザ１０は、ベルトコンベアＡの上方に設け、照射するレーザー光１１は、下方を向くように配置する。
レーザー光１１の照射方向θ１は、水平方向を０°（１８０°）としたとき、０°＜θ１＜１８０°の範囲で適宜決定する。
本実施例では、レーザー光１１の照射方向を鉛直方向（９０°）としている。
レーザー光１１は、常に照射する態様としても良いし、デジタルカメラ２０の撮影時にのみ照射する態様としてもよい。
デジタルカメラ２０は、前記ラインレーザ１０によって土Ｂの表面に描かれた輪郭線Ｂ１を撮影するための装置である。
デジタルカメラ２０は、ベルトコンベアの上方で、前記ラインレーザの照射方向と異なる角度から撮影する。
デジタルカメラ２０の画素数が多ければ大きいほど、画像解析の精度が向上する点で好ましいが、画素数が多ければ大きいほど、解析時間も長くなるため、適切な範囲で決めれば良い。
デジタルカメラ２０は、ベルトコンベアの上方で、前記ラインレーザの照射方向と異なる角度から撮影する。
デジタルカメラ２０の画素数が多ければ大きいほど、画像解析の精度が向上する点で好ましいが、画素数が多ければ大きいほど、解析時間も長くなるため、適切な範囲で決めれば良い。
移動量センサ３０は、ベルトコンベアＡの移動量を検知するための装置である。
移動量センサ３０は、公知の部材を用いれば良く、詳細な説明は省略する。
移動量センサ３０は、公知の部材を用いれば良く、詳細な説明は省略する。
解析装置４０は、ベルトコンベアＡを流れる土Ｂの土量を算出するための装置である。
解析装置４０は、ＰＣなどの情報処理装置を用いることができる。
解析装置４０は、前記デジタルカメラ２０で撮影した画像データ２１と、前記移動量センサ３０で得られるベルトコンベアＡの移動量のデータに基づいて、土量を算出する。
解析装置４０は、デジタルカメラ２０および移動量センサ３０からリアルタイムに情報を取得して、土の土量をリアルタイムで算出するように構成してもよいし、デジタルカメラ２０と移動量センサ３０とがそれぞれ蓄積した各種データをまとめて取得し、蓄積部分の土量をまとめて算出するように構成してもよい。
解析装置４０は、ＰＣなどの情報処理装置を用いることができる。
解析装置４０は、前記デジタルカメラ２０で撮影した画像データ２１と、前記移動量センサ３０で得られるベルトコンベアＡの移動量のデータに基づいて、土量を算出する。
解析装置４０は、デジタルカメラ２０および移動量センサ３０からリアルタイムに情報を取得して、土の土量をリアルタイムで算出するように構成してもよいし、デジタルカメラ２０と移動量センサ３０とがそれぞれ蓄積した各種データをまとめて取得し、蓄積部分の土量をまとめて算出するように構成してもよい。
次に、本実施例に係る体積測定システムの使用方法について図２，３を参照しながら説明する。
（１）レーザー光の照射
図２は、土量測定時の状態を示す概略斜視図である。
まず、ベルトコンベアＡを流れる土Ｂに対し、該ベルトコンベアＡの上方に設けたラインレーザ１０から、レーザー光１１を略鉛直方向に向けて照射する。
土Ｂの表面には、照射したレーザー光１１によって輪郭線Ｂ１が描かれる。
（１）レーザー光の照射
図２は、土量測定時の状態を示す概略斜視図である。
まず、ベルトコンベアＡを流れる土Ｂに対し、該ベルトコンベアＡの上方に設けたラインレーザ１０から、レーザー光１１を略鉛直方向に向けて照射する。
土Ｂの表面には、照射したレーザー光１１によって輪郭線Ｂ１が描かれる。
（２）輪郭線の撮影
前記輪郭線Ｂ１を、デジタルカメラ２０で撮影し、画像データ２１を取得する。
前記輪郭線Ｂ１を、デジタルカメラ２０で撮影し、画像データ２１を取得する。
（３）断面積の算出
取得した画像データ２１を画像処理して鉛直方向に切断した見かけの断面図を図３に示す。
この断面図において、土の占める割合（ベルトコンベアＡのベルトＡ１の稜線Ａ１１１と輪郭線Ｂ１とで囲まれた領域）を画像解析することで、撮影時における土の断面積を求めることができる。
デジタルカメラ２０の一画素が占める面積は、デジタルカメラ２０の画素数や画角、デジタルカメラ２０と撮影箇所との距離などの各種条件から算出することができる。
取得した画像データ２１を画像処理して鉛直方向に切断した見かけの断面図を図３に示す。
この断面図において、土の占める割合（ベルトコンベアＡのベルトＡ１の稜線Ａ１１１と輪郭線Ｂ１とで囲まれた領域）を画像解析することで、撮影時における土の断面積を求めることができる。
デジタルカメラ２０の一画素が占める面積は、デジタルカメラ２０の画素数や画角、デジタルカメラ２０と撮影箇所との距離などの各種条件から算出することができる。
（４）土量の算出
上記の様に、所定間隔でベルトコンベアＡを流れる土Ｂの断面積を算出したのち、あとは移動量センサ３０で得られるベルトコンベアＡの移動量を乗じていけば、流れる土の土量を求めることができる。
なお、土Ｂの実績率などが定まっていれば、前記土量に実績率を乗算することで、より精度の高い土量を求めることができる。
上記の様に、所定間隔でベルトコンベアＡを流れる土Ｂの断面積を算出したのち、あとは移動量センサ３０で得られるベルトコンベアＡの移動量を乗じていけば、流れる土の土量を求めることができる。
なお、土Ｂの実績率などが定まっていれば、前記土量に実績率を乗算することで、より精度の高い土量を求めることができる。
このように、本発明によれば、土量の正確な把握が可能となるため、施工管理の精度が向上する。
次に、本発明に係る体積測定システムの第２実施例について図４，５を参照しながら説明する。
本実施例では、土の断面積を求める位置を特定したことを特徴とする。
ベルトコンベアＡは、ベルトＡ１と、ベルトＡ１を支持および運動させる架台Ａ２とを少なくとも具備してなる（図４（ａ））。
ベルトＡ１に載せられた土Ｂが重いと、土Ｂの重みでベルトのたわみＡ３が変化し、デジタルカメラ２０で撮影した画像データ２１の解析時に、ベルトＡ１の稜線Ａ１１の位置が特定できないことが考えられる（図４（ｂ））。
本実施例では、土の断面積を求める位置を特定したことを特徴とする。
ベルトコンベアＡは、ベルトＡ１と、ベルトＡ１を支持および運動させる架台Ａ２とを少なくとも具備してなる（図４（ａ））。
ベルトＡ１に載せられた土Ｂが重いと、土Ｂの重みでベルトのたわみＡ３が変化し、デジタルカメラ２０で撮影した画像データ２１の解析時に、ベルトＡ１の稜線Ａ１１の位置が特定できないことが考えられる（図４（ｂ））。
そこで、本実施例では、土の断面積を測定する箇所を、前記ベルトコンベアＡを構成する架台Ａ２の位置とする（図５）。
この位置は、ベルトＡ１が架台Ａ２によって支持されているため、土Ｂの重みによってベルトの稜線Ａ１１の位置が変化することはない。
そして解析装置４０による土Ｂの土量を測定する際に、ベルトの稜線Ａ１１の位置を固定して解析することで、高精度な土量測定が可能となる。
また、ベルトの稜線Ａ１１の位置を初期値として予め入力しておけば、解析のたびにベルトの稜線Ａ１１の位置を認識する必要もなくなるため、処理速度の高速化にも寄与する。
この位置は、ベルトＡ１が架台Ａ２によって支持されているため、土Ｂの重みによってベルトの稜線Ａ１１の位置が変化することはない。
そして解析装置４０による土Ｂの土量を測定する際に、ベルトの稜線Ａ１１の位置を固定して解析することで、高精度な土量測定が可能となる。
また、ベルトの稜線Ａ１１の位置を初期値として予め入力しておけば、解析のたびにベルトの稜線Ａ１１の位置を認識する必要もなくなるため、処理速度の高速化にも寄与する。
本実施例によれば、ベルトコンベアを構成する架台の直上で測定を行うことで、ベルトのたわみによる測定誤差を除去することができる。
次に本発明に係る体積測定システムの第３実施例について、図６を参照しながら説明する。
本実施例では、土の高さを均すための手段をさらに設けたことを特徴とする。
ベルトコンベアＡに載った土Ｂの量が多くなると、画像解析対象の範囲が広くなってしまい、解析時間が長くなる恐れがある。
この画像解析の処理時間が長くなると、リアルタイムな体積測定のボトルネックとなる懸念がある。
また、デジタルカメラ２０による撮影のピントが合わせづらくなる懸念も生じる。
本実施例では、土の高さを均すための手段をさらに設けたことを特徴とする。
ベルトコンベアＡに載った土Ｂの量が多くなると、画像解析対象の範囲が広くなってしまい、解析時間が長くなる恐れがある。
この画像解析の処理時間が長くなると、リアルタイムな体積測定のボトルネックとなる懸念がある。
また、デジタルカメラ２０による撮影のピントが合わせづらくなる懸念も生じる。
そこで、ベルトコンベアＡの上方に所定の高さだけ離隔するようにゲート５０を設け、デジタルカメラ２０による撮影箇所に到達する前に、前記ゲート５０でもって、土Ｂの高さが一定以上の高さとならないように調整する。
本実施例によれば、解析処理に係る時間を許容範囲内に収めることができる。
また、画像撮影のピントのブレを抑止することもできる。
また、画像撮影のピントのブレを抑止することもできる。
本発明に係る体積測定システムで測定する被搬送物は、土に限られず、砂利、砂、骨材等でもよい。これらの被搬送物は、必要に応じて画像データと移動量から得られる体積に所定の実績率を乗算するなどして、適当な値を求めればよい。
Ａ ベルトコンベア
Ａ１ ベルト
Ａ１１ 稜線
Ａ２ 架台
Ｂ 土
Ｂ１ 輪郭線
１０ ラインレーザ
１１ レーザー光
２０ デジタルカメラ
２１ 画像データ
３０ 移動量センサ
４０ 解析装置
５０ ゲート
Ａ１ ベルト
Ａ１１ 稜線
Ａ２ 架台
Ｂ 土
Ｂ１ 輪郭線
１０ ラインレーザ
１１ レーザー光
２０ デジタルカメラ
２１ 画像データ
３０ 移動量センサ
４０ 解析装置
５０ ゲート
Claims (2)
- ベルトコンベア上を流れる、土木工事に用いる材料からなる被搬送物の体積を測定するための体積測定システムであって、
前記ベルトコンベアを構成する架台の直上に配置し、前記被搬送物に対して上方からレーザー光を照射する、ラインレーザと、
前記レーザー光の照射によって描かれた被搬送物の輪郭線を、前記ラインレーザの照射方向と異なる角度から撮影する、デジタルカメラと、
前記ベルトコンベアの移動量を計測する、移動量センサと、
前記デジタルカメラの撮影による画像データから得る被搬送物の断面積および前記ベルトコンベアの移動量から、被搬送物の体積を算出する、解析装置と、
前記ラインレーザによるレーザー光の照射位置の手前に設け、前記被搬送物の高さを前記デジタルカメラによるピントのブレの抑制および前記解析装置による解析処理の時間を許容範囲内に収めることが可能な高さ以下に調整する、ゲートと、
を少なくとも備え、
前記デジタルカメラは、前記画像データを画像処理して得る、鉛直方向に切断した見かけの断面図において、１ピクセルあたりの長さが１ｍｍ以下となる解像度を有し、
前記解析装置は、前記見かけの断面図において被搬送物が占めるピクセル数に、１ピクセル当たりの面積を乗算して、被搬送物の断面積を算出することを特徴とする、
体積測定システム。 - 前記解析装置が、前記被搬送物の体積に対し、被搬送物に応じた所定の実績率を乗算することを特徴とする、
請求項１に記載の体積測定システム。
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| JP2015010246A JP6510246B2 (ja) | 2015-01-22 | 2015-01-22 | 体積測定システム |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015010246A JP6510246B2 (ja) | 2015-01-22 | 2015-01-22 | 体積測定システム |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016133478A JP2016133478A (ja) | 2016-07-25 |
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ID=56437772
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015010246A Active JP6510246B2 (ja) | 2015-01-22 | 2015-01-22 | 体積測定システム |
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| JP2012117918A (ja) * | 2010-12-01 | 2012-06-21 | Toray Eng Co Ltd | シート材端部の観察評価装置及び方法 |
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2015
- 2015-01-22 JP JP2015010246A patent/JP6510246B2/ja active Active
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