JPH11241981A

JPH11241981A - 粒子測定装置およびその測定方法

Info

Publication number: JPH11241981A
Application number: JP4266098A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Matsubara; 博松原
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 1999-09-07

Abstract

(57)【要約】【課題】測定圧子により被測定粒子を圧接する接触点を
正確にキャッチできるようにし、その後の測定値が正確
に得られる装置およびその測定方法を得ることにある。【解決手段】イメ−ジセンサカメラ２０に照明装置の光
の度合をドットの白黒反転度合で判定して測定圧子６の
押圧面８が被測定粒子Ｆに接触したことを判定する画像
処理部２７を設けたものである。又、この接触点をイメ
−ジカメラ２０で測定する方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粒子測定装置及び
その測定方法に関する。特に、接触測定時に弾性変形す
る材料から成る被測定粒子を測定可能にする粒子測定装
置及びその測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明に関する先行技術として図１６に
示す粒子測定装置が存在する。

【０００３】図１６は、この粒子測定装置の正面図であ
る。図１６に於て、被測定粒子Ｆをセットする取付台８
１が本体の支持台８０に取付けられている。この支持台
８０には、粒子測定装置７０を水平に支持するように調
整部８２が設けられている。

【０００４】取付台８０の上方には、測定圧子７１が設
けられており、この測定圧子７１はサーボモータ７２に
より移動ねじ軸７４を回動して移動させ取付台８０に対
し近接離間するように構成されている。更に、測定圧子
７１には、ロードセル７３が直結されており、測定圧子
７１の先端の圧接面７１ａが被測定粒子Ｆに接触して圧
縮したときの負荷を測定できるように成されている。

【０００５】上述のように構成された粒子測定装置７０
は、被測定粒子Ｆを取付台８１の上面にセットして測定
する。この取付台８１の上にセットされた樹脂材製の被
測定粒子Ｆは、サーボモータ７２の作動により取付台８
１に向かって降下する測定圧子７１により圧縮される。
このとき、測定圧子７１に直結されているロードセル７
３により測定圧子７１の圧接面７１ａが被測定粒子Ｆに
接触した時点からの負荷重量を測定する。同時に、サー
ボモータ７２の移動量を変位量として測定する。

【０００６】この測定された負荷重量の測定荷重と変位
量の関係から被測定粒子Ｆの硬度、圧縮強度、破壊強度
等の特性を算出してデータとするものである。そして、
このデータを基に粉粒体の硬度、弾性変位量等の特性を
調べて粉粒体の成形に於ける品質向上を図るものであ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の粒子測
定装置７０では、測定原点となる被測定粒子Ｆと測定圧
子７１との接触点の判定をロードセル７３に計測されて
初期荷重に達した時点でないと判定することができな
い。このため、被測定粒子Ｆの材質によりロードセル７
３に計測される初期荷重が変化する。例えば、被測定粒
子Ｆが硬質のものでは、初期荷重と変位量とが略良好に
計測することができるが、弾性変形する被測定粒子Ｆで
は、ある程度変位してから初期荷重が計測されるから、
変位量と荷重との関係に誤差が発生することになる。
又、反対に、硬質の被測定粒子Ｆでは、変位量が進むに
つれて荷重との相関関係が不正確に計測されることにな
る。

【０００８】図１２のロは、図１６に示す粒子測定装置
Ｆにより樹脂材製の被測定粒子Ｆの変位量と荷重との関
係を測定した粒硬度の関係図である。この図１２のロか
ら明らかなように、変位量が計測されるのは、荷重が約
０.３ｇｆに達してからである。更に、この被測定粒子
Ｆがゴム状弾性体Ｆの場合にはこの荷重測定値が更に拡
大されるので、不正確な粒硬度の関係図となる。

【０００９】本発明は、上述のような問題点を解決する
ために成されたものであって、その技術的課題は、被測
定粒子の材質に関係なく、変位量を正確に計測できるよ
うにすることにある。又、被測定粒子の粒形の大小に
関係なく、変位量を正確に計測できるようにすることに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために成されたものであって、その技術的手段
は、以下のように構成されている。すなわち、

【００１１】請求項１に係る本発明の粒子測定装置は、
被測定粒子（Ｆ）をセットする取付台（４）と、取付台
（４）に向かって移動自在に取付けられた押圧面（８）
を有する測定圧子（６）と、測定圧子（６）を取付台
（４）へ移動させる移動手段（１１）と、測定圧子
（６）により被測定粒子（Ｆ）が押圧される負荷重を測
定する荷重測定センサ（１０）と、移動手段（１１）と
同期して移動する移動台（１２）に取付けられて測定圧
子（６）の被測定粒子（Ｆ）と接触する押圧面（８）に
焦点が合されて移動するイメージセンサカメラ（２０）
と、イメージセンサカメラ（２０）に対して被測定粒子
（Ｆ）を照らす照明装置（１８）とを具備し、イメージ
センサカメラ（２０）には押圧面（８）と被測定粒子
（Ｆ）との接触点を照明装置（１８）からの光によるド
ットの白黒反転度合数で判定して測定圧子（６）の押圧
面（８）が被測定粒子（Ｆ）に接触したことを確認する
画像処理部（３７）を有するものである。

【００１２】請求項２に係る本発明の粒子測定装置は、
被測定粒子（Ｆ）をセットする取付台（４）と、取付台
（４）に向かって移動自在に取付けられた押圧面（８）
を有する測定圧子（６）と、測定圧子（６）を取付台
（４）へ移動させる移動手段（１１）と、測定圧子
（６）により被測定粒子（Ｆ）が押圧される負荷重を測
定する荷重測定センサ（１０）と、移動手段（１１）と
同期して移動する移動台（１２）に取付けられて測定圧
子（６）の被測定粒子（Ｆ）と接触する押圧面（８）に
焦点が合されて相対移動する前記イメージセンサカメラ
（２０）と、イメージセンサカメラ（２０）に対して被
測定粒子（Ｆ）を照らす照明装置（１８）とを具備し、
イメージセンサカメラ（２０）により測定圧子（６）が
被測定粒子（Ｆ）に接触した点の電気信号を入力する入
力部（３１）と、入力部（３１）の電気信号に基づいて
荷重測定センサ（１０）の負荷重値を計測処理するとと
もに移動手段（１１）で計測した移動変位量を計測処理
する処理部（３２）とを有する演算回路部（３７）を備
えたものである。

【００１３】請求項３に係る本発明の粒子測定装置は、
測定圧子（６）を移動させる移動手段（１１）の速度制
御と前イメージセンサカメラ（２０）を取付けた移動台
（１２）の速度制御を同期に移動させる移動用の制御部
（３３）が演算回路部（３７）に有するものである。

【００１４】請求項４に係る本発明の粒子測定装置は、
荷重測定センサ（１０）で測定した負荷重値の変化値と
前記移動手段（１１）で測定した移動変位量の変化値と
を処理部（３２）で処理して関数値として表示する表示
部（３４）を有するものである。

【００１５】請求項５に係る本発明の粒子測定方法は、
取付台（４）に被測定粒子（Ｆ）をセットし、取付台
（４）と測定圧子（６）とを相対に近接移動させて被測
定粒子（Ｆ）を圧接し、イメージセンサカメラ（２０）
により測定圧子（６）の押圧面（８）と被測定粒子
（Ｆ）の接触面との圧接をイメージセンサカメラ（２
０）に画像された光によるドットの白黒反転度合から接
触点を計測し、この接触点から荷重測定センサ（１０）
で負荷重値を測定するとともに移動手段（１１）で移動
変位量も測定して移動変位量と負荷重値との関数を演算
処理部（３７）で処理するものである。

【００１６】

【作用】本発明の粒子測定装置は、ゴム又は樹脂材製の
被測定粒子Ｆを取付台４にセットする。そして、取付台
４に向かって移動手段１１により測定圧子６を移動して
被測定粒子Ｆを圧接する。この圧接は、イメージセンサ
カメラ２０により被測定粒子Ｆの接触面と測定圧子６の
押圧面８との接触点を画像処理して光の度合をドットの
白黒反転数で測定し、反転数が一定以上になった時点を
接触した点とする。この接触点から移動手段１１により
移動変位量を測定するとともに荷重測定センサ１０によ
り負荷重値を測定する。そして、演算処理部３７で移動
手段１１からの移動変位量のデータを入力するとともに
荷重測定センサ１０からの負荷重値のデータを入力して
演算子被測定粒子Ｆの変位量と負荷重との関数を求める
ものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る一実施の形態
の粒子測定装置を図面に基づいて詳述する。

【００１８】図１は、本発明の一実施の形態の粒子測定
装置を示す正面図である。又、図２は、図１の側面図で
ある。

【００１９】図１および図２に於て、１は、粒子測定装
置である。この粒子測定装置１は、本体２と画像データ
のイメージセンサカメラ２０とコンピュータ３０とから
構成されている。本体２には、本体２を支持する支持部
３が下部に設けられている。この支持部３には、被測定
粒子Ｆをセットする取付台４が載設されている。そし
て、取付台４には上面に被測定粒子Ｆをセットする取付
面５が形成されている。

【００２０】一方、取付台４の取付面５の対向上面には
測定圧子６が取付台４に対し相対移動可能に取付けられ
ている。この測定圧子６はガイド７により移動時に正確
に被測定粒子Ｆを圧縮できるように案内される。測定圧
子６の取付面５と対向する一方の端面には押圧面８が形
成されている。

【００２１】測定圧子６の押圧面８と反対の他方の端面
には、荷重測定センサ１０が連結されている。そして、
測定圧子６が被測定粒子Ｆを押圧する荷重を荷重測定セ
ンサ１０により測定するように成されている。この荷重
測定センサ１０としては、ロードセル、ストレインゲー
ジ式力センサ、半導体圧力センサ等の現在知られている
力センサ又は圧力センサ等が利用される。

【００２２】上述のガイド７と荷重測定センサ１０は、
本体２に取付けられた移動板９に設けられている。そし
て、移動板９は、駆動モータ１１ａに直結した移動ねじ
軸１４の回動により移動ねじ軸１４に螺合しためねじ部
１５とのねじ作用で移動するように成されている。この
駆動モータ１１ａは、制御部３３からの指令で速度制御
するように構成されている。この他、移動手段１１の駆
動モータ１１ａの代わりとして、リニアモータ、動電ア
クチュエータ、油圧式アクチュエータ、空気式アクチュ
エータ、ＤＣサーボモータ等の現在知られている技術を
利用することができる。

【００２３】移動量Ｘを計測できるこの移動手段１１の
駆動モータ１１ａを速度制御しながら回転することによ
り移動板９を移動させるが、このとき、移動板９に取付
けられた荷重測定センサ１０と荷重測定センサ１０に連
結された測定圧子６とは取付台４に向かって移動し、被
測定粒子Ｆに測定圧子６の押圧面８が当接すると荷重測
定センサ１０によりその負荷重が測定される。

【００２４】取付台４の図示右側には、調整台１９に取
付けられた照明装置１８が配置されており、被測定粒子
Ｆを照射している。この照明装置１８は、取付台４の取
付面５に対し同一面又は平行に照射すると良いことがわ
かる。

【００２５】照明装置１８に対し反対の左側にはＣＣＤ
リニアイメージセンサ（一次元の場合）又はＣＣＤエリ
アイメージセンサ（二次元の場合）を搭載したイメージ
センサカメラ２０が配置されている。このイメージセン
サカメラ２０は、ホトダイオードを使用したもの、又は
チャージカップルドデバイス（ＣＣＤ）を使用したもの
等が利用される。

【００２６】図３はイメージセンサカメラ２０の内部構
造を示す断面図である。このイメージセンサカメラ２０
は、光電面２１に結像さ光学像が光電子を発生させ、電
子レンズ２２によりＭＣＰ（マルチチャネルプレート）
２３へ投影される。ＭＣＰ２３は、例えば直径２５ｍ
ｍ、厚さ０. ５ｍｍ程度のガラス板に直径１２μｍの微
細な穴が合計２５０万個あけられてある。この穴に入射
した電子は、内壁に衝突して二次電子を発生させながら
数１０００倍に増倍される。このＭＣＰ２３の出力側に
は蛍光面２４が設けられており、増倍された電子は、可
視光のイメージに変換される。その後方にファイバプレ
ート２５を介在させてイメージセンサ２６を配置すれば
カメラの高感度が得られる。このイメージセンサ２６で
処理する構成が画像処理部２７である。尚、４２は最像
レンズである。

【００２７】このイメージセンサカメラ２０は、移動台
１２に取付けられている。この移動台１２は、速度制御
が可能な同期モータ１３により移動手段１１の速度制御
と同期して移動できるように制御部３３の指令で成され
ている。移動台１２は、同期モータ１３が回動すると送
りねじ軸１４ａと螺合しているめねじ部１５ａと相対回
動して上下へ移動されるように構成されている。

【００２８】以上のように構成された粒子測定装置１の
本体２とイメージセンサカメラ２０とはコンピュータ３
０の演算回路部３７により演算・制御処理されるように
構成されている。この演算回路部３７は、移動手段１１
の移動変位量Ｘと荷重測定センサ１０の負荷重Ｙとイメ
ージセンサカメラ２０からの光電信号Ｚのデータを入力
する入力部３１と、入力部３１からのデータを演算処理
する処理部３２と、移動手段１１及移動台１２の駆動モ
ータとの速度を制御する制御部３３とから構成されてい
る。尚、処理部３２には設定部３６が設けられており、
設定部３６へ設定値が入力されるように成されている。

【００２９】更にコンピュータ３０には、処理部３２で
処理した測定結果を表示する表示部３４と測定データを
外部メディア（例えば、フロッピディスクなど）に出力
するデータ出力部３５とが設けられている。

【００３０】次に、この粒子測定装置１の作動と測定方
法について説明する。

【００３１】図４は、図１に於て測定圧子６とイメージ
センサカメラ２０との位置決め方法を示す概念の正面図
である。図４に於て、一端に球状の測定粒子を取付けた
模型のピント合わせ治具１７により測定圧子６とイメー
ジセンサカメラ２０との位置合わせをする。この位置合
わせは、ピント合わせ治具１７の測定粒子を測定圧子６
の押圧面８に接触させた状態でイメージセンサカメラ２
０を作動させて確認する。確認作業に於て、図４の点線
で囲んだ部分の拡大した図５に示すように押圧面８に測
定圧子６の押圧面８の影Ｂが発生する場合は位置合わせ
が不完全であるので、同じく図６に示す状態になるよう
にイメージセンサカメラ２０の焦点を押圧面８に合わせ
て影が発生しないようにする。

【００３２】次に、図７に示すように制御部３３を作動
させて移動手段１１の移動板９と移動台１２とを同期に
移動して測定圧子６の押圧面８を取付台４の取付面５に
セットされた被測定粒子Ｆに接触させる。

【００３３】この測定圧子６の押圧面８が被測定粒子Ｆ
に接触したか否かをイメージセンサカメラ（実施例では
ＣＣＤカメラ）２０により画像処理して確認する。

【００３４】その測定圧子６と被測定粒子Ｆとの接触判
定方法のフローチャートは図９に示すようになる。すな
わち、図９に於て、ステップ１として画像データをクリ
アーにする。そして、ステップ２としてＣＣＤカメラ２
０からの光電変換により処理部３２へ画像データを入力
する。次に、ステップ３に於て、測定圧子６の押圧面８
が被測定粒子Ｆに接触する１行分の画素の中から黒色の
画素をカウントする。尚、画素の数が１６以下ならステ
ップ１へ戻ることにする。この黒色の画素の数を計測す
ることにより測定圧子６が被測定粒子Ｆに接触したこと
を確認するものである。そして、ステップＡに於いて、
移動手段１１の移動変位量Ｘと荷重測定センサ１０の負
荷重量Ｙとをコンピュータ３０を介して計測する。更
に、ステップＢに於いて、コンピュータ３０により演算
処理して移動変位量Ｘと負荷重量Ｙとの関係値を算出す
るものである。

【００３５】図１０は、測定圧子６が被測定粒子Ｆに接
触した点を画像処理により確認した一実施の形態であ
る。（１）イメージセンサカメラ２０として画面サイズ２／
３インチで表示画素数３０万画素、（２）レンズは４
倍、（３）ドットサイズは３. ３μｍ／ドットを使用し
た。ＣＣＤカメラ６の分解能の理論値は、８８００÷６
４０＝１３. ７５μｍである。この他のＣＣＤカメラ画
面サイズとして１／３インチ、１／２インチ、１インチ
のものも使用した。

【００３６】以上の実施の形態で、図１０に示す黒色の
画素の数が１６ドット（０. ０５ｍｍ）が接触点である
ことが確認できた。

【００３７】次に、被測定粒子Ｆの変位量Ｘと負荷重Ｙ
と粒の硬さ試験の測定方法について以下に述べる。上述
の図７および図９に示す画像処理で測定圧子６と被測定
粒子Ｆとの接触点を上述のようにして計測する。この接
触点から図８に示すように被測定粒子Ｆを圧縮して、被
測定粒子Ｆの変位量Ｘと負荷重Ｙとの関係を計測するこ
とができる。これは、測定圧子６の押圧面８が被測定粒
子Ｆに接触した位置を正確に確認できることにより可能
になる。

【００３８】前述したように被測定粒子Ｆを撮影するＣ
ＣＤカメラ２０の焦点をピント合せ治具１７を用いて測
定圧子６の押圧面８に合わせる。そして、制御部３３の
作動により移動手段１１の駆動モータ１１ａと移動台１
２の同期モータ１３を制御して移動手段１１と移動台１
２の速度を同一に降下移動させる。

【００３９】このとき、移動手段１１の速度制御のデー
タを制御部３３を介して処理部３２に入力する。同時
に、荷重測定センサであるロードセル１０により被測定
粒子Ｆの負荷重Ｙを計測して処理部３２に入力する。処
理部３２に入力されたデータをもとに演算処理して、被
測定粒子Ｆの変位量Ｘと負荷重Ｙの相関図を作成する。
そして、この相関図を表示部３４に表示する。又は、デ
ータ出力部３５に記録する。このとき、ロードセル１０
では計測不可能な初期荷重の範囲は、ＣＣＤカメラ２０
により接触点から負荷重が計測できる範囲に変位量Ｘ₁
を計測し、その後の変位量Ｘと負荷量Ｙとの相関図から
延長して計測不可能な初期荷重を推定することが可能に
なる。この推定は、実験結果から裏付けられている。

【００４０】この実験測定は、測定圧子６の押圧面８を
取付台４に接触するまで（被測定粒子Ｆが破壊するま
で）計測する場合と、予め設定部３６に入力されている
最大変位量Ｘmax と最大負荷重Ｙmax までを計測する場
合とがある。

【００４１】図１１は、図７から図８に至る被測定粒子
Ｆの圧縮した状態の変位量Ｘと負荷重Ｙとの関係を示す
拡大図である。この場合は、上述の設定部３６に予めテ
ストにより得られたデータを入力しておき、その範囲ま
で変位量Ｘと負荷重Ｙとを計測した一実施の形態であ
る。

【００４２】図１２は、被測定粒子Ｆの変位量と負荷重
との関係を求めた比較例である。材料…フッ素樹脂、粒径…１０００μｍの被測定粒子Ｆについて従来の方法
で実験したものがロであり、同一のものを本実施例とし
て行ったものがイである。

【００４３】この図１２に於て、従来例ロでは、負荷重
が０. ２８ｇｆまでは変位量Ｘと負荷重Ｙとの関係が不
明確となっている（ロ（１）の範囲）。つまり、被測定
粒子Ｆの径が小さい場合（１０００μｍ）、又は弾性が
大きい場合等は変位量Ｘと負荷重Ｙの両者が測定不能と
なることを意味する。一方、本実施例イでは、ＣＣＤカ
メラ２０により接触点が計測できるから、初期の変位量
が正確に計測することができる（イ（１）の範囲）。そ
して、ロードセル１０で計測不可能な０〜Ａ点までの範
囲は、変位量Ｘ₁とＡ点からの測定できる変位量Ｘと負
荷重Ｙのグラフから弾性特性を演算して未測定の初期負
荷重量Ｙ₁の範囲を推定する。これは、各データを処理
部３２に入力することにより演算される。この演算は変
位量と被測定粒子の粒径との比である変形率を前もって
実験して、その値を設定部３６に入力して推定すること
ができる。尚、本実施例イの変位量Ｘが５％（５０μ
ｍ）の場合、その負荷重Ｙは０. １０ｇｆであり、圧縮
応力は、０. １２×１０^-2ＭＰａとなった。

【００４４】図１３は、本実施例の硬質の被測定粒子Ｆ
1 と軟質の被測定粒子Ｆ2 について変位量Ｘと負荷重Ｙ
との関係を実験したものである。この図１３から軟質材
（ゴム）の被測定粒子Ｆ2 でも変位量Ｘと負荷重Ｙとの
相関関係を正確に計測することができる。特に、低負荷
重の初期の範囲イＢ（１）に於ても変位量Ｘと負荷重Ｙ
との関係が明確に計測することが可能である。更に、硬
質材（樹脂）の被測定粒子Ｆ1 でも低負荷重の初期の範
囲イＡ（１）に於ても変位量Ｘと負荷重Ｙとの関係が正
確に表れている。従って、本発明の測定方法では、軟質
又は硬質にかかわらず被測定粒子Ｆの変位量Ｘと負荷重
Ｙとの関係を正確に計測することが可能になる。これ
は、接触点Ｚを画像処理により計測可能にした点にある
と考えられる。

【００４５】この粒子測定装置１は、イメージセンサカ
メラ２０により測定圧子６の押圧面８が被測定粒子Ｆに
接触したことを照明に於ける光の度合を示す白黒反転度
合のドット数で測定し、これを対面からの光が遮断され
たと判定して接触したとするものである。この接触点か
ら変位量Ｘと負荷重Ｙとの相関関係を測定して演算する
ので、被測定粒子Ｆの粒径および材質の弾性変形に関係
なく正確なデータを得ることができる。更に、押圧面８
と被測定粒子Ｆとの接触に於けるずれを防止して測定精
度を向上させることができる。

【００４６】又、粒子測定装置１による粒子測定方法
は、取付台４に被測定粒子Ｆをセットして取付台４と測
定圧子６とを相対に近接移動させ被測定粒子Ｆを圧接す
る。そして、イメージセンサカメラ２０により測定圧子
６の押圧面８と被測定粒子Ｆの接触面との圧接面をイメ
ージセンサカメラ２０に画像された光によるドットの白
黒反転度合から接触点を計測し、この接触点から荷重測
定センサ１０で負荷重値を判定するとともに、移動手段
１１で移動変位量を測定して移動変位量Ｘと負荷重値Ｙ
との関数を演算処理部３２で処理するものである。その
結果、測定方法の精度向上とともに被測定粒子下の微小
形状であっても、更にゴム材のように弾性変形するもの
であっても、正確に計測することを可能にする。

【００４７】イメージセンサカメラ２０は、図１に示す
一実施の形態では、移動手段１１の駆動モータ１１ａと
同期させた同期モータ１３により同一に移動させたが、
イメージセンサカメラ２０の移動台１２を移動板９に取
付けて同一移動させてイメージセンサカメラ２０の焦点
を測定圧子に適合させるようにしても良い。

【００４８】図１４は。移動手段１１と連結する荷重測
定センサ１０と変位測定部１１ｂを設けた測定圧子６の
他の実施の形態を示す斜視図である。又、図１５は図１
４の測定圧子６のＡ−Ａ断面図である。

【００４９】図１４および図１５から測定圧子６に被測
定粒子Ｆの圧力が作用すると変位測定部１１ｂで移動変
位量Ｘを測定する。次に、荷重測定センサ１０である荷
重発生部で１０ａで負荷重Ｙを計測するものである。こ
の図１４に示す測定装置は、移動板９に取付けることが
できる。尚、測定圧子６は圧力支持棒３８を介して荷重
発生部１０ａに伝達されて測定圧子６に作用する被測定
粒子の反発力を計測することができる。又、荷重発生部
１０ａにでは弾性支点３９を介してバランスウェイト４
１が取付けられている。更に荷重発生部１０ａにはレバ
ー４０が取付けられている。そして、これらのデータは
コンピュータ３０に送信されて演算処理される。

【００５０】

【発明の効果】本発明に係る粒子測定装置は、荷重測定
センサ又は移動手段による移動変位量の測定精度を高価
にして、必要以上に高精度にしなくとも、イメージセン
サカメラにより測定圧子と被測定粒子との接触点の位置
を画像処理により計測することができるから、荷重測定
センサ又は移動手段等の計測装置を安価にして、しか
も、測定精度向上することができる。更に、本発明に係
る粒子測定装置は、被測定粒子の粒径が従来では計測で
きない程微小であってもイメージセンサカメラの画像処
理により測定圧子と被測定粒子との接触判定が可能とな
るため、被測定粒子のデータ等を正確に測定可能とな
る。又、被測定粒子の材質が変形しやすく測定が困難で
あっても、イメージセンサカメラによる画像処理により
接触点が判定可能となるため、被測定粒子の特性を正確
に計測することが可能となる。従って、粒子測定装置は
安価で、しかも測定精度を向上させる効果が期待でき
る。

【００５１】本発明に係る粒子測定装置は、イメージセ
ンサカメラの画像処理により測定圧子が被測定粒子に接
触した時点が正確に判定できるから、被測定粒子の移動
変位量と負荷従の相関関係を正確に計測することが可能
である。特に、被測定粒子が、微小であっても、更に弾
性変形が大きい粒子であってもセットが容易で、しかも
正確に両者の関係値を計測することが可能である。

【００５２】本発明に係る粒子測定方法は、イメージセ
ンサカメラの画像処理により測定圧子が被測定粒子に接
触したことを判定することができるから、移動手段又
は、荷重圧力センサ等の計測を極めて容易にできること
になる。更に、被測定粒子が微小であっても、被測定粒
子のセット状態及び圧接状態が判定できるから測定方法
が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る粒子測定装置の正面図である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】イメージセンサカメラの断面図である。

【図４】図１の測定圧子とイメージセンサカメラの位置
決め状態の概念図である。

【図５】図４の位置決め不良状態の拡大断面図である。

【図６】図４の位置決め良好状態の拡大断面図である。

【図７】図１に於ける被測定粒子の測定圧子との接触開
始状態を示す概念正面図である。

【図８】図１に於て被測定粒子を測定圧子により圧縮し
た状態図である。

【図９】測定圧子による被測定粒子の接触判定方法のフ
ローチャート。

【図１０】本発明に係る測定圧子の被測定粒子に接触し
た状態の画像処理図である。

【図１１】図１に於ける移動変位量の開始と終了を示し
た被測定粒子の状態図である。

【図１２】図１に示す粒子測定装置による移動変位量と
負荷重量と、従来の測定装置による移動変位量と負荷重
量との関係を示す比較例である。

【図１３】図１に於ける粒子測定装置による被測定硬質
粒子と被測定軟質粒子との変位量と負荷重との関係を示
す比較例である。

【図１４】本発明に係る移動変位量と負荷重量の測定装
置の斜視図である。

【図１５】図１４のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図１６】従来の粒子測定装置の正面図である。

【符号の説明】

１粒子測定装置２本体３支持部４取付台５取付面６測定圧子７ガイド８押圧面９移動板１０荷重測定センサ１０ａ荷重発生部１１移動手段１１ａ駆動モータ１２移動台１３同期モータ１４送りねじ軸１５めねじ部１７ピント合わせ治具１８照明装置１９調整台２０イメージセンサカメラ２１光電面２２電子レンズ２３ＭＣＰ２４蛍光面２５ファイバプレート２６イメージセンサ２７画像処理部３０コンピュータ３１入力部３２処理部３３制御部３４表示部３５データ出力部３６制定部３７演算回路部３８圧子支持棒３９弾性支点４０レバー４１バランスウェイト４２撮像レンズ１１ｂ変位測定部７０粒子測定装置７１測定圧子７１ａ圧接面７２サーボモータ７３ロードセル７４移動ねじ軸８０支持台８１取付台８２調整部Ｆ被測定粒子（被写体）Ｘ変位量Ｙ負荷重量

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定粒子（Ｆ）をセットする取付台
（４）と、前記取付台（４）に向かって移動自在に取付
けられた押圧面（８）を有する測定圧子（６）と、前記
測定圧子（６）を前記取付台（４）へ移動させる移動手
段（１１）と、前記測定圧子（６）により前記被測定粒
子（Ｆ）が押圧される負荷重を測定する荷重測定センサ
（１０）と、前記移動手段（１１）と同期して移動する
移動台（１２）に取付けられて前記測定圧子（６）の前
記被測定粒子（Ｆ）と接触する押圧面（８）に焦点が合
されて移動するイメージセンサカメラ（２０）と、前記
イメージセンサカメラ（２０）に対して前記被測定粒子
（Ｆ）を照らす照明装置（１８）とを具備し、前記イメ
ージセンサカメラ（２０）には前記押厚面（８）と前記
被測定粒子（Ｆ）との接触点を前記照明装置（１８）か
らの光によるドットの白黒反転度合数で判定して前記測
定圧子（６）の押圧面（８）が前記被測定粒子（Ｆ）に
接触したことを確認する画像処理部（２７）を有するこ
とを特徴とする粒子測定装置。
【請求項２】被測定粒子（Ｆ）をセットする取付台
（４）と、前記取付台（４）に向かって移動自在に取付
けられた押圧面（８）を有する測定圧子（６）と、前記
測定圧子（６）を前記取付台（４）へ移動させる移動手
段（１１）と、前記測定圧子（６）により前記被測定粒
子（Ｆ）が押圧される負荷重を測定する荷重測定センサ
（１０）と、前記移動手段（１１）と同期して移動する
移動台（１２）に取付けられて前記測定圧子（６）の前
記被測定粒子（Ｆ）と接触する押圧面（８）に焦点が合
されて相対移動する前記イメージセンサカメラ（２０）
と、前記イメージセンサカメラ（２０）に対して前記被
測定粒子（Ｆ）を照らす照明装置（１８）とを具備し、
前記イメージセンサカメラ（２０）により前記測定圧子
（６）が前記被測定粒子（Ｆ）に接触した接触点の電気
信号を入力する入力部（３１）と、前記入力部（３１）
の電気信号に基づいて荷重測定センサ（１０）の負荷重
値を計測処理するとともに前記移動手段（１１）で計測
した移動変位量を計測処理する処理部（３２）とを有す
る演算回路部（３７）を備えたことを特徴とする粒子測
定装置。
【請求項３】前記測定圧子（６）を移動させる移動手段
（１１）の速度制御と前記イメージセンサカメラ（２
０）を取付けた移動台（１２）の速度制御を同期に移動
させる移動用の制御部（３３）が演算回路部（３７）に
有することを特徴とする請求項２に記載の粒子測定装
置。
【請求項４】前記荷重測定センサ（１０）で測定した負
荷重値の変化値と前記移動手段（１１）で測定した移動
変位量の変化値とを処理部（３２）で処理して関数値と
して表示する表示部（３４）を有することを特徴とする
請求項２に記載の粒子測定装置。
【請求項５】前記取付台（４）に被測定粒子（Ｆ）をセ
ットし、前記取付台（４）と前記測定圧子（６）とを相
対に近接移動させて前記被測定粒子（Ｆ）を圧接し、前
記イメージセンサカメラ（２０）により前記測定圧子
（６）の押圧面（８）と前記被測定粒子（Ｆ）の接触面
との圧接を、前記イメージセンサカメラ（２０）に画像
された光によるドットの白黒反転度合数から接触点を画
像処理し、この接触点から前記荷重測定センサ（１０）
で負荷重値を測定するとともに前記移動手段（１１）で
移動変位量も測定して移動変位量と負荷重値との関数を
演算処理部（３７）で演算処理することを特徴とする粒
子測定方法。