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JP7708467B2 - Mixture ratio determination method and mixture ratio determination device - Google Patents
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JP7708467B2 - Mixture ratio determination method and mixture ratio determination device - Google Patents

Mixture ratio determination method and mixture ratio determination device

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JP7708467B2 JP2024093599A JP2024093599A JP7708467B2 JP 7708467 B2 JP7708467 B2 JP 7708467B2 JP 2024093599 A JP2024093599 A JP 2024093599A JP 2024093599 A JP2024093599 A JP 2024093599A JP 7708467 B2 JP7708467 B2 JP 7708467B2
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Description

本発明は、混合割合判定方法および混合割合判定装置に関する。 The present invention relates to a mixture ratio determination method and a mixture ratio determination device.

樹脂成形品を製造する成形機には、ペレット状のバージン材や再利用のための粉砕材、顔料などの粉粒体を所定の割合で混合した材料が投入される。混合材料の投入方式には、たとえば、複数種類の粉粒体を予め混合したものを成形機に投入する方式や、複数種類の粉粒体を混合しながら成形機に投入する方式がある。 A material that is a mixture of powdered materials such as pellet-shaped virgin material, crushed material for recycling, and pigments in a specified ratio is fed into a molding machine that manufactures resin molded products. Methods for feeding the mixed material include, for example, a method in which a mixture of multiple types of powdered materials is fed into the molding machine beforehand, and a method in which multiple types of powdered materials are mixed and fed into the molding machine.

いずれの方式であっても、粉粒体の偏析や分離、配合精度のばらつきのため、成形機に投入される直前の混合材料において、粉粒体が所定の割合で混合されているかが確実ではない。混合材料における粉粒体の混合割合は、樹脂成形品の品質にかかわることであり、その混合割合が所定の割合になっていることを判定できれば、異常時に不良品を多く生産してしまう前に調製または停止することが可能となり、樹脂成形品の生産の歩留まりに寄与する。 Regardless of the method used, due to segregation and separation of powders and variations in blending accuracy, it is not possible to be sure that the powders are mixed in the specified ratio in the mixed material just before it is fed into the molding machine. The mixture ratio of powders in the mixed material is related to the quality of the plastic molded product, and if it can be determined that the mixture ratio is the specified ratio, it will be possible to adjust or stop the process before an abnormality occurs and produce a large number of defective products, which will contribute to the production yield of plastic molded products.

そのため、互いに色の異なる複数種類の粉粒体から構成される混合材料を撮影して、複数の撮影画像を取得し、その複数の撮影画像の全体に含まれる画素数の合計値に対して1種類の粉粒体の色を有する画素数の合計値が占める割合を実測面積比率として算出し、実測面積比率に基づいて粉粒体の混合割合を判定する手法が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。 Therefore, a method has been proposed in which a mixed material consisting of multiple types of powders and granules of different colors is photographed to obtain multiple photographed images, the ratio of the total number of pixels having one type of powder color to the total number of pixels contained in the multiple photographed images is calculated as the actual area ratio, and the mixture ratio of the powders and granules is determined based on the actual area ratio (see, for example, Patent Document 1).

特開2019-60805号公報JP 2019-60805 A

ところが、その手法では、同色の異種粉粒体(複数種類の粉粒体)を区別することができない。バージン材とリサイクル材である粉砕材とを混合した材料が樹脂成形に用いられることがあり、その混合材料では、粉粒体の混合割合を判定することが困難である。 However, this method cannot distinguish between different types of powders and granules of the same color (multiple types of powder and granules). A material that is a mixture of virgin material and recycled crushed material is sometimes used for resin molding, and it is difficult to determine the mixing ratio of the powders and granules in such a mixed material.

本発明の目的は、同色の異種粉粒体が混合された材料における特定の種類の粉粒体の混合割合を判定できる、混合割合判定方法および混合割合判定装置を提供することである。 The object of the present invention is to provide a method and device for determining the mixing ratio of a specific type of powder or granular material in a material in which different types of powder or granular material of the same color are mixed.

前記の目的を達成するため、本発明の一の局面に係る混合割合判定方法は、互いに外観が異なる複数種類の粉粒体を混合した混合材料を撮影機器で撮影して、混合材料の画像を取得する撮影工程と、撮影工程で取得した画像を粉粒体単位で領域分割する領域分割工程と、領域分割工程で分割された各画像領域をその輪郭の形状から同定する同定工程と、同定工程における同定結果から、特定の種類の粉粒体の混合割合を判定する判定工程とを含む。 In order to achieve the above object, a method for determining a mixture ratio according to one aspect of the present invention includes a photographing step of photographing a mixed material, which is a mixture of multiple types of powders and granules having different appearances, with a photographing device to obtain an image of the mixed material, a region dividing step of dividing the image obtained in the photographing step into regions on a powder and granule basis, an identification step of identifying each image region divided in the region dividing step from the shape of its outline, and a determination step of determining the mixture ratio of a specific type of powder and granule from the identification result in the identification step.

この方法によれば、混合材料に同色で形状が異なる粉粒体が含まれていても、特定の種類の粉粒体の混合割合を判定することができる。 This method makes it possible to determine the mixing ratio of a specific type of powder, even if the mixed material contains powders of the same color but different shapes.

その方法は、内部を観察するための観察窓を有し、互いに外観が異なる複数種類の粉粒体を混合した混合材料が内部に供給される観察部と、観察部に供給される混合材料を観察窓を通して撮影する撮影機器と、撮影機器で撮影された画像を解析する解析処理部とを含み、解析処理部は、画像を粉粒体単位で領域分割する領域分割処理と、領域分割処理で分割された各画像領域をその輪郭の形状から同定する同定処理と、同定処理による同定結果から、特定の種類の粉粒体の混合割合を判定する判定処理とを実行する、混合割合判定装置で実施することができる。 The method can be implemented by a mixing ratio determination device that includes an observation section having an observation window for observing the inside and into which a mixed material made of a mixture of multiple types of powders and granules with different appearances is supplied, a photographing device that photographs the mixed material supplied to the observation section through the observation window, and an analysis processing section that analyzes the image photographed by the photographing device, and the analysis processing section performs an area division process that divides the image into areas on a powder and granule unit basis, an identification process that identifies each image area divided by the area division process from the shape of its outline, and a determination process that determines the mixing ratio of a specific type of powder and granule from the identification result by the identification process.

領域分割工程前に、撮影工程で取得した画像を二値化する二値化工程がさらに含まれてもよい。 Before the region division process, a binarization process may be further included in which the image acquired in the photographing process is binarized.

また、撮影工程で取得する画像は、カラー画像であり、二値化工程前に、撮影工程で取得したカラーの画像をグレースケール画像に変換するグレースケール工程と、グレースケール工程後、グレースケール画像を平均化する平均化工程と、平均化工程後のグレースケール画像を用いて、撮影工程で取得したカラーの画像から背景のむらを除去するむら除去工程とがさらに含まれてもよい。 The image acquired in the photographing process may be a color image, and may further include a grayscale process for converting the color image acquired in the photographing process into a grayscale image before the binarization process, an averaging process for averaging the grayscale images after the grayscale process, and an irregularity removal process for removing irregularities in the background from the color image acquired in the photographing process using the grayscale image after the averaging process.

領域分割工程前に、二値化工程で二値化された画像における一定面積以下の領域の白黒を反転させる反転工程がさらに含まれてもよい。 Before the region division step, an inversion step may be further included in which the black and white of a region of a certain area or less in the image binarized in the binarization step is inverted.

反転工程後であって同定工程前に、領域分割工程で分割された各画像領域に対してパディングを行うパディング工程がさらに含まれてもよい。 The method may further include a padding step, which is performed after the inversion step and before the identification step, for padding each image region divided in the region division step.

撮影工程では、混合材料に対して撮影機器側から照明光が照射されてもよい。この構成では、混合材料で反射した照明光(反射光)が撮影機器に入射し、撮影機器に入射した反射光の像が混合材料の撮影画像として取得される。 In the photographing process, illumination light may be irradiated onto the mixed material from the photographing device. In this configuration, illumination light (reflected light) reflected from the mixed material is incident on the photographing device, and an image of the reflected light incident on the photographing device is obtained as a photographed image of the mixed material.

本発明の他の局面に係る混合割合判定方法は、互いに外観が異なる複数種類の粉粒体を混合した混合材料を撮影機器で撮影して、混合材料のカラー画像を取得する撮影工程と、撮影工程で取得したカラー画像をグレースケール画像に変換するグレースケール工程と、グレースケール工程後、グレースケール画像の各画素の輝度を取得し、その取得した輝度の分散値または積算値を算出する評価値算出工程と、評価値算出工程で算出した分散値または積算値から、特定の種類の粉粒体の混合割合を判定する判定工程とを含む。 A method for determining the mixture ratio according to another aspect of the present invention includes a photographing step of photographing a mixed material, which is a mixture of multiple types of powders and granules having different appearances, with a photographing device to obtain a color image of the mixed material, a grayscale step of converting the color image obtained in the photographing step into a grayscale image, an evaluation value calculation step of obtaining the brightness of each pixel in the grayscale image after the grayscale step and calculating a variance value or an integrated value of the obtained brightness, and a determination step of determining the mixture ratio of a specific type of powder and granule from the variance value or integrated value calculated in the evaluation value calculation step.

この方法によれば、混合材料に同色で種類が異なる粉粒体が含まれている場合に、それらの粉粒体の形状に依らず、特定の種類の粉粒体の混合割合を判定することができる。 When a mixed material contains powders of the same color but different types, this method makes it possible to determine the mixing ratio of a specific type of powder, regardless of the shape of the powders.

その方法は、内部を観察するための観察窓を有し、互いに外観が異なる複数種類の粉粒体を混合した混合材料が内部に供給される観察部と、観察部に供給される混合材料を観察窓を通して撮影する撮影機器と、撮影機器で撮影されたカラー画像を解析する解析処理部とを含み、解析処理部は、カラー画像をグレースケール画像に変換するグレースケール処理と、グレースケール処理後、グレースケール画像の各画素の輝度を取得し、その取得した輝度の分散値または積算値を算出する評価値算出処理と、評価値算出処理で算出した分散値または積算値から、特定の種類の粉粒体の混合割合を判定する判定処理とを実行する、混合割合判定装置で実施することができる。 The method can be implemented by a mixing ratio determination device that includes an observation section having an observation window for observing the inside and into which a mixed material made of a mixture of multiple types of powders and granules with different appearances is supplied, a photographing device that photographs the mixed material supplied to the observation section through the observation window, and an analysis processing section that analyzes the color image photographed by the photographing device, and the analysis processing section performs a grayscale process that converts the color image into a grayscale image, an evaluation value calculation process that acquires the luminance of each pixel of the grayscale image after the grayscale process and calculates a variance value or an integrated value of the acquired luminance, and a determination process that determines the mixing ratio of a specific type of powder or granule from the variance value or integrated value calculated in the evaluation value calculation process.

撮影工程では、混合材料に対して撮影機器側と反対側から照明光が照射されてもよい。この構成では、混合材料を透過した照明光(透過光)が撮影機器に入射し、撮影機器に入射した透過光の像が混合材料の撮影画像として取得される In the photographing process, the mixed material may be irradiated with illumination light from the side opposite to the photographing device. In this configuration, the illumination light (transmitted light) that has passed through the mixed material is incident on the photographing device, and the image of the transmitted light that has entered the photographing device is obtained as a photographed image of the mixed material.

混合材料を所定の機器に投入する投入工程がさらに含まれて、撮影工程では、投入工程で所定の機器に投入される混合材料が撮影機器で撮影されてもよい。これにより、混合材料が所定の機器に投入される直前に、その投入される混合材料における特定の種類の粉粒体の混合割合を判定することができる。 The method may further include a step of feeding the mixed material into a specified device, and in the photographing step, the mixed material to be fed into the specified device in the feeding step may be photographed by a photographing device. This makes it possible to determine the mixing ratio of a specific type of powder or granular material in the mixed material to be fed, immediately before the mixed material is fed into the specified device.

本発明によれば、同色で形状が異なる粉粒体など、同色で種類の異なる粉粒体が混合された材料における特定の種類の粉粒体の混合割合を判定することができる。 The present invention makes it possible to determine the mixing ratio of a specific type of powder in a material that contains different types of powder of the same color, such as powder of the same color but different shapes.

本発明の一実施形態に係る混合割合判定装置が組み込まれたシステムの構成を図解的に示す図である。1 is a diagram illustrating the configuration of a system incorporating a mixing ratio determination device according to an embodiment of the present invention. 図1に示される混合割合判定装置の機能的構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a functional configuration of the mixture ratio determination device shown in FIG. 1 . 穴埋め処理後の白黒画像の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a black-and-white image after filling processing. 粉粒体単位で領域分割された白黒画像の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a black-and-white image divided into regions on a powder/particle basis. 凹凸度が所定未満であるワーク(バージン材)の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a workpiece (virgin material) having a degree of unevenness less than a predetermined value. 凹凸度が所定以上であるワーク(バージン材)の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a workpiece (virgin material) having a degree of unevenness equal to or greater than a predetermined value. バージン材面積比と粉砕材の混合割合との関係の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of the relationship between the area ratio of virgin material and the mixing ratio of pulverized material. 警報出力判定処理の流れを示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a flow of a warning output determination process. 図1に示される混合割合判定装置の機能的構成の他の例を示すブロック図である。1. FIG. 4 is a block diagram showing another example of the functional configuration of the mixing ratio determination device shown in FIG. 本発明の他の実施形態に係る混合割合判定装置が組み込まれたシステム2の構成を図解的に示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating the configuration of a system 2 incorporating a mixture ratio determination device according to another embodiment of the present invention. 図6に示される混合割合判定装置の機能的構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a functional configuration of the mixture ratio determination device shown in FIG. 6 . グレースケール画像の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a grayscale image. 輝度値の分散値と粉砕材の混合割合との関係の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of the relationship between the variance value of the brightness value and the mixing ratio of the pulverized material. 図6に示される混合割合判定装置の機能的構成の他の例を示すブロック図である。7 is a block diagram showing another example of the functional configuration of the mixing ratio determination device shown in FIG. 6 . 成形機上に機上混合機が設けられたシステムの構成を図解的に示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a system configuration in which an on-machine mixer is provided on a molding machine. 粉砕材の混合割合が10%、30%および50%の各場合における輝度値の積算値の分布の例(輝度値積算分布例)を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of the distribution of integrated brightness values (integrated brightness value distribution example) when the mixing ratio of crushed material is 10%, 30%, and 50%.

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the attached drawings.

<樹脂成形品製造設備>
図1は、本発明の一実施形態に係る混合割合判定装置1が組み込まれた製造設備2の構成を図解的に示す図である。
<Resin molded product manufacturing equipment>
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a production facility 2 in which a mixing ratio determination device 1 according to an embodiment of the present invention is incorporated.

混合割合判定装置1は、樹脂成形品を製造する製造設備2に組み込まれて、その製造に使用される混合材料中の特定の種類の粉粒体の混合割合を判定する装置である。混合材料は、バージン材や粉砕材、顔料などの複数種類の粉粒体を所定の割合で混合した材料である。システム2には、混合割合判定装置1以外に、各種の粉粒体を計量して混合する計量混合装置3と、計量混合装置3から混合材料を輸送する輸送装置4と、輸送装置4により輸送される混合材料が投入される射出成形機などの成形機5とが含まれる。 The mixing ratio determination device 1 is incorporated into manufacturing equipment 2 that produces resin molded products, and is a device that determines the mixing ratio of a specific type of powder or granular material in the mixed material used in the production. The mixed material is a material in which multiple types of powder or granular material, such as virgin material, crushed material, and pigments, are mixed in a predetermined ratio. In addition to the mixing ratio determination device 1, the system 2 includes a metering and mixing device 3 that measures and mixes various types of powder or granular material, a transport device 4 that transports the mixed material from the metering and mixing device 3, and a molding machine 5 such as an injection molding machine into which the mixed material transported by the transport device 4 is fed.

計量混合装置3は、原料供給部11、計量部12および混合部13を備えている。 The metering and mixing device 3 includes a raw material supply section 11, a metering section 12, and a mixing section 13.

原料供給部11には、それぞれ異種の粉粒体を貯留する複数の原料ホッパ21が設けられている。各原料ホッパ21には、図示されない原料タンクから原料である粉粒体が気力輸送により供給される。また、各原料ホッパ21には、スクリューフィーダ22が設けられている。原料ホッパ21内に貯留された粉粒体は、スクリューフィーダ22の動作により、原料ホッパ21から排出される。 The raw material supply section 11 is provided with multiple raw material hoppers 21, each of which stores different types of powdered or granular materials. The raw material powdered or granular materials are supplied to each raw material hopper 21 by pneumatic transport from a raw material tank (not shown). Each raw material hopper 21 is also provided with a screw feeder 22. The powdered or granular materials stored in the raw material hopper 21 are discharged from the raw material hopper 21 by the operation of the screw feeder 22.

計量部12には、計量ホッパ23が設けられており、各原料ホッパ21から排出される粉粒体は、計量ホッパ23に受け取られる。計量ホッパ23の下部は、先細り形状に形成され、計量ホッパ23には、その下端の排出口を開閉するゲートシャッタ24が設けられている。また、計量ホッパ23には、計量ホッパ23内に貯留された粉粒体の質量を計測するためのロードセル25が設けられている。 The weighing section 12 is provided with a weighing hopper 23, which receives the powdered material discharged from each raw material hopper 21. The lower part of the weighing hopper 23 is formed in a tapered shape, and the weighing hopper 23 is provided with a gate shutter 24 that opens and closes the discharge outlet at the lower end. The weighing hopper 23 is also provided with a load cell 25 for measuring the mass of the powdered material stored in the weighing hopper 23.

ゲートシャッタ24が閉じられた状態で、計量対象の粉粒体を貯留する原料ホッパ21のスクリューフィーダ22の動作が開始されると、その原料ホッパ21から排出される粉粒体が計量ホッパ23内に貯留されていく。計量ホッパ23内に貯留されている粉粒体がロードセル25により計量されつつ、原料ホッパ21のスクリューフィーダ22の動作が継続され、ロードセル25により定量が計量されると、スクリューフィーダ22の動作が停止される。各原料ホッパ21のスクリューフィーダ22が順次にその動作を制御されることにより、計量ホッパ23内には、所定の割合(比率)で配合された複数種類の粉粒体が貯留される。この状態でゲートシャッタ24が開かれると、計量ホッパ23内に貯留されている複数種類の粉粒体が排出口から排出される。 When the screw feeder 22 of the raw material hopper 21 that stores the powder to be weighed starts operating with the gate shutter 24 closed, the powder discharged from the raw material hopper 21 is stored in the weighing hopper 23. The powder stored in the weighing hopper 23 is weighed by the load cell 25 while the screw feeder 22 of the raw material hopper 21 continues to operate, and when the fixed amount is measured by the load cell 25, the operation of the screw feeder 22 is stopped. By controlling the operation of the screw feeders 22 of each raw material hopper 21 in sequence, multiple types of powder mixed at a predetermined ratio (proportion) are stored in the weighing hopper 23. When the gate shutter 24 is opened in this state, the multiple types of powder stored in the weighing hopper 23 are discharged from the discharge port.

混合部13は、計量部12の下方に配置されている。混合部13は、混合容器31と、混合容器31内に設けられ、モータ32により駆動される撹拌翼33と、混合容器31の底面に形成された排出口を開閉するシャッタバルブ34とを備えている。 The mixing section 13 is disposed below the measuring section 12. The mixing section 13 includes a mixing container 31, an agitating blade 33 provided in the mixing container 31 and driven by a motor 32, and a shutter valve 34 that opens and closes a discharge port formed on the bottom surface of the mixing container 31.

シャッタバルブ34が閉じられた状態で、計量部12の計量ホッパ23の排出口から排出される粉粒体が混合容器31に受け取られて、その粉粒体が混合容器31内に貯留される。モータ32が駆動されて、撹拌翼33が回転することにより、混合容器31内の複数種類の粉粒体が混ぜ合わされる。混合容器31内の粉粒体が十分に混ざり合うと、シャッタバルブ34が開かれる。シャッタバルブ34が開かれることにより、その混合された複数種類の粉粒体からなる混合材料が混合容器31の排出口から排出される。 With the shutter valve 34 closed, the powder discharged from the discharge port of the weighing hopper 23 of the weighing section 12 is received by the mixing container 31, and the powder is stored in the mixing container 31. When the motor 32 is driven and the agitator blade 33 rotates, the multiple types of powder in the mixing container 31 are mixed. When the powder in the mixing container 31 is sufficiently mixed, the shutter valve 34 is opened. When the shutter valve 34 is opened, the mixed material consisting of the mixed multiple types of powder is discharged from the discharge port of the mixing container 31.

輸送装置4は、混合容器31の下方に配置される供給ホッパ41を備えている。混合容器31の排出口から排出される混合材料は、供給ホッパ41に受けられる。供給ホッパ41の下部は、先細り形状に形成され、その下端の排出口には、輸送管42の一端がゲート43を介して接続されている。輸送管42の他端は、成形機5の上方に配置されたローダホッパ44に接続されている。 The transport device 4 is equipped with a supply hopper 41 disposed below the mixing vessel 31. The mixed material discharged from the discharge outlet of the mixing vessel 31 is received by the supply hopper 41. The lower part of the supply hopper 41 is formed in a tapered shape, and one end of a transport pipe 42 is connected to the discharge outlet at the lower end via a gate 43. The other end of the transport pipe 42 is connected to a loader hopper 44 disposed above the molding machine 5.

ゲート43が開かれた状態で、ローダホッパ44内の空気が吸い出されると、供給ホッパ41内に貯留されている混合材料が輸送管42を通してローダホッパ44に気力輸送される。ローダホッパ44に輸送された混合材料は、ローダホッパ44から成形機5に投入される。 When the gate 43 is open and the air in the loader hopper 44 is sucked out, the mixed material stored in the supply hopper 41 is pneumatically transported to the loader hopper 44 through the transport pipe 42. The mixed material transported to the loader hopper 44 is fed from the loader hopper 44 into the molding machine 5.

<混合割合判定装置>
混合割合判定装置1は、観察窓58を有する観察部51、光源52、撮影機器53および解析処理部54を備えている。
<Mixing ratio determination device>
The mixture ratio determination device 1 includes an observation unit 51 having an observation window 58, a light source 52, a photographing device 53, and an analysis processing unit .

観察部51は、ローダホッパ44と成形機5との間に介在されて、ローダホッパ44から成形機5に投入される混合材料を通過させる空間55を内部に有している。観察部51は、その空間55を挟んで互いに平行をなして対向する表板56および裏板57を備えている。表板56および裏板57は、たとえば、同一の構成であり、透光性の板状体(樹脂板、ガラス板)からなる。表板56および裏板57は、その周縁部で互いに接合されており、それらの上端部間および下端部間に、それぞれ混合材料を導入する導入口および排出口が形成されている。また、表板56および裏板57の各周縁部に囲まれる中央部には、光を遮る部材が配置されておらず、表板56の中央部は、観察部51内を通過する混合材料を外部から観察可能にする観察窓58として機能する。 The observation section 51 is interposed between the loader hopper 44 and the molding machine 5, and has a space 55 therein through which the mixed material fed from the loader hopper 44 to the molding machine 5 passes. The observation section 51 has a front plate 56 and a back plate 57 that face each other in parallel with the space 55 in between. The front plate 56 and the back plate 57 are, for example, of the same configuration and made of a translucent plate-like body (resin plate, glass plate). The front plate 56 and the back plate 57 are joined to each other at their peripheries, and an inlet and an outlet for introducing the mixed material are formed between their upper and lower ends, respectively. In addition, no light-blocking member is arranged in the center surrounded by the peripheries of the front plate 56 and the back plate 57, and the center of the front plate 56 functions as an observation window 58 that allows the mixed material passing through the observation section 51 to be observed from the outside.

光源52は、略矩形板状をなし、表板56に対して裏板57と反対側から対向して配置されている。光源52の中央部は、矩形状の開口として形成されるか、または、その開口を無色透明の導光板で閉塞した構成とされている。光源52の周縁部には、複数のLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)をライン状に並べたLEDアレイおよび各LEDの光を表板56に向けて反射させる反射板などが配置されており、光源52は、その表板56に向けて出射される光(照明光)により少なくとも表板56の観察窓58内の全域を照明可能に構成されている。 The light source 52 is a generally rectangular plate and is disposed facing the front plate 56 from the side opposite the back plate 57. The center of the light source 52 is formed as a rectangular opening, or the opening is closed with a colorless and transparent light guide plate. The periphery of the light source 52 is provided with an LED array in which multiple LEDs (Light Emitting Diodes) are arranged in a line, and a reflector that reflects the light of each LED toward the front plate 56, and the light source 52 is configured to be able to illuminate at least the entire area within the observation window 58 of the front plate 56 with the light (illumination light) emitted toward the front plate 56.

撮影機器53は、レンズおよび撮像素子を備え、所定のフレームレートでカラー静止画像を連続して撮影可能なカメラである。撮影機器53は、光源52に対して観察部51側と反対側に離れた位置において、その光軸が観察窓58に対して直交し、光源52の中央部および観察窓58を通して観察部51内を通過する混合材料を撮影可能に配置されている。なお、拡大縮小レンズや偏光板といった他の光学部品が併用されてもよい。 The photographing device 53 is a camera equipped with a lens and an image sensor, and capable of continuously photographing color still images at a predetermined frame rate. The photographing device 53 is positioned away from the light source 52 on the opposite side to the observation section 51, with its optical axis perpendicular to the observation window 58, so that it can photograph the mixed material passing through the observation section 51 through the center of the light source 52 and the observation window 58. Other optical components such as a magnifying/reducing lens and a polarizing plate may also be used in combination.

解析処理部54は、撮影機器53で撮影された画像を解析する装置であり、その解析のためのプログラムに従って動作するコンピュータからなる。コンピュータには、CPUおよびメモリが内蔵されている。メモリには、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリおよびDRAM(Dynamic Random Access Memory)などの揮発性メモリが含まれる。 The analysis processing unit 54 is a device that analyzes the images captured by the photographing device 53, and is composed of a computer that operates according to a program for that analysis. The computer has a built-in CPU and memory. The memory includes non-volatile memory such as flash memory and volatile memory such as DRAM (Dynamic Random Access Memory).

図2は、混合割合判定装置1の機能的構成を示すブロック図である。 Figure 2 is a block diagram showing the functional configuration of the mixing ratio determination device 1.

混合割合判定装置1は、たとえば、輸送装置4により計量混合装置3から輸送される混合材料が成形機5に投入される期間における所定期間、光源52からの照明光で観察窓58内を通過する混合材料が照明される。これと並行して、撮影機器53により、観察窓58内を通過する混合材料が一定のフレームレートで撮影される。撮影機器53には、混合材料で反射した照明光(反射光)が入射し、解析処理部54では、撮影機器53に入射した反射光の像が混合材料の撮影画像(静止画像)として取得される。この工程が撮影工程の一例である。そして、解析処理部54では、一定のフレームレートで取得される混合材料の撮影画像がメモリ(揮発性メモリ)に記憶される(S1:画像記憶)。 In the mixing ratio determination device 1, for example, the mixed material passing through the observation window 58 is illuminated with illumination light from the light source 52 for a predetermined period during the period during which the mixed material transported from the metering and mixing device 3 by the transport device 4 is fed into the molding machine 5. In parallel with this, the mixed material passing through the observation window 58 is photographed at a constant frame rate by the photographing device 53. The illumination light (reflected light) reflected by the mixed material is incident on the photographing device 53, and the image of the reflected light incident on the photographing device 53 is acquired as a photographed image (still image) of the mixed material by the analysis processing unit 54. This process is an example of a photographing process. Then, the photographed image of the mixed material acquired at a constant frame rate is stored in memory (volatile memory) by the analysis processing unit 54 (S1: image storage).

解析処理部54では、メモリに記憶された各撮影画像に対して、以降で説明する各処理が行われる。 The analysis processing unit 54 performs the processes described below on each captured image stored in memory.

第1の処理として、照明むらなどによる背景のむらを除去する処理が行われる(S2:背景むら除去)。この背景むらを除去する処理では、まず、カラー画像である撮影画像がグレースケール画像に変換される。この変換の手法は、公知であり、ここでの説明を省略する。次に、グレースケール画像を平均化する平均化処理(平均フィルタ処理)が行われる。平均化処理では、平均化フィルタが用いられ、たとえば、グレースケール画像の各画素が注目画素とされて、注目画像を中心とする所定領域に含まれる各画素の輝度値の平均値が算出される。そして、その平均値で注目画素の輝度値が置き換えられる。この平均化処理により、ノイズによる画素間の輝度値の差を小さくすることができる。そして、撮影画像の輝度値から平均化処理後のグレースケール画像の輝度値が差し引かれ、その減算値に撮影画像の各画素の平均輝度値が加えられることにより、背景むらが除去された画像が得られる。 As the first process, a process for removing background unevenness due to uneven lighting, etc. is performed (S2: Background unevenness removal). In this process for removing background unevenness, the photographed image, which is a color image, is first converted into a grayscale image. This conversion method is well known, and will not be described here. Next, an averaging process (average filter process) is performed to average the grayscale image. In the averaging process, an averaging filter is used, and for example, each pixel of the grayscale image is set as a pixel of interest, and the average value of the luminance values of each pixel included in a predetermined area centered on the image of interest is calculated. The luminance value of the pixel of interest is then replaced with this average value. This averaging process can reduce the difference in luminance values between pixels due to noise. Then, the luminance value of the grayscale image after the averaging process is subtracted from the luminance value of the photographed image, and the average luminance value of each pixel of the photographed image is added to the subtracted value, thereby obtaining an image from which background unevenness has been removed.

第2の処理として、光源52の照明光による照明の光量不足などを補間する処理に起因するガウスノイズを除去する処理が行われる(S3:ノイズ除去)。このガウスノイズを除去する処理では、たとえば、メディアンフィルタ、ガウシアンフィルタまたは平均化フィルタなどが使用される。これらの各フィルタについては、公知であるので、ここでの説明を省略する。 The second process is to remove Gaussian noise caused by a process of compensating for a lack of light from the illumination light of the light source 52 (S3: noise removal). In this process of removing Gaussian noise, for example, a median filter, a Gaussian filter, or an averaging filter is used. Each of these filters is well known, so a description of them will be omitted here.

第3の処理として、ガウスノイズが除去された撮影画像を白黒画像に変換する二値化処理が行われる(S4:二値化)。ここでは、たとえば、単純二値化の手法が採用され、撮影画像の各画素について、輝度値が一定の閾値以上であれば、当該画素が白画素(たとえば、白データ「255」)に変換され、輝度値が一定の閾値未満であれば、当該画素が黒画素(黒データ「0」)に変換される。 As a third process, a binarization process is performed to convert the captured image from which Gaussian noise has been removed into a black and white image (S4: binarization). Here, for example, a simple binarization method is adopted, and for each pixel of the captured image, if the luminance value is equal to or greater than a certain threshold, the pixel is converted to a white pixel (for example, white data "255"), and if the luminance value is less than the certain threshold, the pixel is converted to a black pixel (black data "0").

第4の処理として、二値化処理後の撮影画像(白黒画像)に含まれる粉粒体の「欠け」を補修する穴埋めの処理が行われる(S5:穴埋め)。この穴埋め処理が行われる工程は、判定工程であり、その穴埋め処理では、まず、ラベリング処理が行われる。ラベリング処理は、たとえば、縦横の4方向または縦横斜めの8方向に連続する白画素に同じ番号を割り振る処理である。次に、同じ番号が割り振られた部分の面積が算出されて、一定面積以下の部分について、その部分に含まれる白画素が黒画素に反転される。図3Aには、穴埋め処理後の白黒画像の一例が示されている。 As a fourth process, a hole filling process is performed to repair "missing" particles contained in the captured image (black and white image) after the binarization process (S5: hole filling). This hole filling process is performed in the determination process, and in this hole filling process, a labeling process is first performed. The labeling process is, for example, a process of assigning the same number to consecutive white pixels in four directions (vertical and horizontal) or eight directions (vertical, horizontal and diagonal). Next, the area of the part that is assigned the same number is calculated, and for parts that are less than a certain area, the white pixels in that part are inverted to black pixels. An example of a black and white image after hole filling is shown in Figure 3A.

第5の処理として、穴埋め処理後の白黒画像を粉粒体(ワーク)単位に領域分割する処理が行われる(S6:ワークの領域分割)。この領域分割の処理が行われる工程は、領域分割工程の一例であり、その処理では、たとえば、Watershed変換アルゴリズムが使用される。まず、白黒画像内に白画素が集合した領域(分割対象領域)を収縮させる収縮処理(Erosion)が行われる。次に、収縮処理後の各分割対象領域の中心付近の領域を確定させるため、距離変換処理が行われる。距離変換処理では、分割対象領域の各画素について、背景(黒画素の領域)から遠い画素が白くなり、背景から近い画像が黒くなるように輝度値が変換され、さらに中心付近の領域が残るように二値化される。その後、全画像領域から、中心付近の領域(前景)でも背景でもない領域が抽出される。また、中心付近の領域に対してラベリング処理が行われる。そして、各分割対象領域について、その中心から前景でも背景でもない領域までの各画素を白画素とされる。これにより、図3Bに示されるように、粉粒体単位で領域分割された白黒画像が得られる。 As the fifth process, the black-and-white image after the filling process is divided into regions of powder and granular material (work) (S6: work region division). This process of region division is an example of a region division process, and in this process, for example, a watershed transformation algorithm is used. First, an erosion process is performed to shrink the region (region to be divided) in which white pixels are collected in the black-and-white image. Next, a distance transformation process is performed to determine the region near the center of each region to be divided after the erosion process. In the distance transformation process, the luminance value of each pixel in the region to be divided is converted so that pixels far from the background (region of black pixels) become white and images close to the background become black, and the pixels are binarized so that the region near the center remains. After that, a region that is neither the region near the center (foreground) nor the background is extracted from the entire image region. In addition, a labeling process is performed on the region near the center. Then, for each region to be divided, each pixel from the center to the region that is neither the foreground nor the background is set as a white pixel. This results in a black-and-white image divided into powder and granular regions, as shown in Figure 3B.

第6の処理として、ワークを同定する処理が行われる(S7:ワークの同定)。この処理が行われる工程は、同定工程の一例であり、その処理では、領域分割の処理後の白黒画像において、まず、ラベリング処理により、白画素が集合した領域(ワーク)に番号が割り振られて、各ワークが個別に識別される。次に、各ワークについて、ワークが外接する矩形の各頂点の座標が取得されて、その矩形領域の画像が切り抜かれる。そして、その切り抜かれた画像に対して、ワークの周囲の画素の輝度値を「0」とするゼロパディング処理が行われる。このゼロパディング処理が行われる工程は、パディング工程の一例である。また、矩形領域内の画像に複数の白画素の集合領域が存在する場合には、それらのうちで最大面積の領域以外の画素の輝度値が「0」にされる。 As the sixth process, a process for identifying the workpiece is performed (S7: Identification of workpiece). The process in which this process is performed is an example of an identification process, and in this process, in the black-and-white image after the region division process, a number is first assigned to the region (workpiece) where white pixels are collected, and each workpiece is individually identified by a labeling process. Next, for each workpiece, the coordinates of each vertex of the rectangle circumscribing the workpiece are obtained, and the image of the rectangular region is cut out. Then, a zero padding process is performed on the cut-out image, in which the brightness value of the pixels surrounding the workpiece is set to "0". The process in which this zero padding process is performed is an example of a padding process. Also, if there are multiple regions of collected white pixels in the image within the rectangular region, the brightness values of the pixels other than the region with the largest area among them are set to "0".

第7の処理として、同定された各ワークの輪郭の凹凸度が算出される(S8:凹凸度算出)。凹凸度は、たとえば、ワークの実際の周囲長とワークの包絡周囲長(粒子の凸部端点を直線で結んだ線)とが測定されて、その測定された周囲長を包絡周囲長で除算することにより求められる。 As the seventh process, the degree of unevenness of the contour of each identified workpiece is calculated (S8: Calculate degree of unevenness). The degree of unevenness is calculated, for example, by measuring the actual perimeter of the workpiece and the envelope perimeter of the workpiece (a straight line connecting the end points of the convex parts of the particles) and dividing the measured perimeter by the envelope perimeter.

第8の処理として、ワーク(粉粒体)の種別を判定する処理が行われる(S9:ワーク種別判定)。このワーク種別判定の処理が行われる工程が判定工程の一例であり、その処理では、凹凸度が所定未満であるワークと凹凸度が所定以上であるワークとが分けられる。そして、図3Cに示されるように、凹凸度が所定未満であるワークは、バージン材であると判定され、図3Dに示されるように、凹凸度が所定以上であるワークは、粉砕材と判定される。 As the eighth process, a process for determining the type of work (powder or granular material) is performed (S9: Work type determination). The process in which this work type determination process is performed is an example of a determination process, in which work is separated into work whose unevenness is less than a predetermined level and work whose unevenness is equal to or greater than a predetermined level. Then, as shown in FIG. 3C, work whose unevenness is less than a predetermined level is determined to be virgin material, and as shown in FIG. 3D, work whose unevenness is equal to or greater than a predetermined level is determined to be pulverized material.

第9の処理として、粉砕材の混合割合を判定する処理が行われる(S10:混合割合判定)。この処理では、粉砕材の混合割合を算出するため、バージン材をワークとして切り抜かれた矩形領域および粉砕材をワークとして切り抜かれた矩形領域のピクセル総数に対するバージン材を表すワーク(白画素)のピクセル総数の比率がバージン材面積比として算出される。解析処理部54のメモリ(不揮発性メモリ)には、図3Eに示されるように、バージン材面積比と粉砕材の混合割合との関係が予め求められて記憶されている。このメモリに記憶されている関係に基づいて、バージン材面積比に応じた粉砕材の混合割合が求められて、その混合割合を判定するための一連の処理が終了される。 As the ninth process, a process for determining the mixing ratio of the pulverized material is performed (S10: Mixing ratio determination). In this process, in order to calculate the mixing ratio of the pulverized material, the ratio of the total number of pixels of the work (white pixels) representing the virgin material to the total number of pixels of the rectangular area cut out with the virgin material as the work and the rectangular area cut out with the pulverized material as the work is calculated as the virgin material area ratio. As shown in FIG. 3E, the relationship between the virgin material area ratio and the mixing ratio of the pulverized material is determined and stored in advance in the memory (non-volatile memory) of the analysis processing unit 54. Based on the relationship stored in this memory, the mixing ratio of the pulverized material according to the virgin material area ratio is determined, and a series of processes for determining the mixing ratio is terminated.

図4は、警報出力判定処理の流れを示すフローチャートである。 Figure 4 is a flowchart showing the flow of the warning output determination process.

解析処理部54では、粉砕材の混合割合が判定されると(ステップS11)、その混合割合が所定範囲内の値であるか否かが判断される(ステップS12)。 In the analysis processing unit 54, when the mixing ratio of the crushed material is determined (step S11), it is determined whether the mixing ratio is within a predetermined range (step S12).

粉砕材の混合割合が所定範囲内の値である場合(ステップS12のYES)、粉砕材の混合割合は正常であるとして、警報出力判定処理が終了される。 If the mixing ratio of the crushed material is within the specified range (YES in step S12), the mixing ratio of the crushed material is determined to be normal and the warning output determination process is terminated.

一方、粉砕材の混合割合が所定範囲内の値でない場合(ステップS12のNO)、粉砕材の混合割合が異常であるとして、その異常を報知する警報(表示、音)が出力されて(ステップS13)、警報出力判定処理が終了される。 On the other hand, if the mixing ratio of the crushed material is not within the predetermined range (NO in step S12), the mixing ratio of the crushed material is determined to be abnormal, and an alarm (visual display, sound) is output to notify the abnormality (step S13), and the alarm output determination process is terminated.

なお、混合材料には顔料や添加剤を含むマスターバッチと呼ばれる粉粒体が含まれる場合もあり、主材に対して異色であることが多い。そのような異色の粉粒体に対して、解析処理部54では、図5に示されるように、前述のステップS2~S9までの処理と並行して、ステップS14,S15の処理を実行することにより、混合割合を判定することができる。 The mixed material may contain a powder called a master batch, which contains pigments and additives, and is often a different color from the main material. For such powders of a different color, the analysis processing unit 54 can determine the mixing ratio by executing the processes of steps S14 and S15 in parallel with the processes of steps S2 to S9 described above, as shown in FIG. 5.

すなわち、撮影画像に対して指定された特定の色(確認色)が抽出される(ステップS14:確認色抽出)。確認色は、操作者が入力するか、予め記憶させておくなどして解析処理部54が参照できる状態にしておく。また、確認色を持つ粉粒体の実際の混合割合と、撮影画像に対する確認色の画素数比率との関係を示す基本となる較正直線を予め作成しておく。この較正直線は、予備実験や試運転を通じて求めるなどの方法で取得し、記憶しておく。解析処理部54は、撮影画像に対して確認色に該当する画素を抽出し、確認色の総画素数を算出する。そして、撮影画像の総画素数に対する確認色の画素数比率を求める(S15:指定色の面積比算出)。確認色の総面積比率と較正直線とを比較し、確認色の総面積に基づき確認色の粉粒体の混合割合を推定する。 That is, a specific color (confirmation color) designated for the captured image is extracted (step S14: Extract confirmation color). The confirmation color is input by the operator or stored in advance so that the analysis processing unit 54 can refer to it. A basic calibration line is created in advance to show the relationship between the actual mixing ratio of powder and granular material having the confirmation color and the pixel number ratio of the confirmation color in the captured image. This calibration line is obtained and stored by a method such as obtaining it through a preliminary experiment or a test run. The analysis processing unit 54 extracts pixels corresponding to the confirmation color from the captured image and calculates the total pixel number of the confirmation color. Then, the pixel number ratio of the confirmation color to the total pixel number of the captured image is calculated (S15: Calculate area ratio of designated color). The total area ratio of the confirmation color is compared with the comparison line, and the mixing ratio of the powder and granular material of the confirmation color is estimated based on the total area of the confirmation color.

これにより、混合材料にバージン材および粉砕材のみならず異色の粉粒体が含まれている場合であっても、別途混合割合を求めることができる。なお、異色の粉粒体が含まれていない場合や必要が無い場合は確認色の比率を求める工程は省略してもよい。 This makes it possible to determine the mixing ratio separately even if the mixed material contains not only virgin material and crushed material but also powders and granules of different colors. Note that if powders and granules of different colors are not included or are not necessary, the process of determining the ratio of the confirmation colors may be omitted.

<作用効果>
以上のように、バージン材と粉砕材とが同色かつ形状が異なり、それらの粉粒体が混合材料に含まれていても、特定の種類の粉粒体の一例としての粉砕材の混合割合を判定することができる。
<Action and effect>
As described above, even if virgin material and pulverized material are the same color but have different shapes, and these powder particles are contained in a mixed material, the mixing ratio of pulverized material as an example of a specific type of powder particle can be determined.

<他の実施形態>
図6は、本発明の他の実施形態に係る混合割合判定装置101が組み込まれたシステム2の構成を図解的に示す図である。図6において、図1に示される各部に相当する部分には、それらの各部と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号が付された部分の説明を省略する。
<Other embodiments>
Fig. 6 is a diagram illustrating the configuration of a system 2 incorporating a mixture ratio determination device 101 according to another embodiment of the present invention. In Fig. 6, parts corresponding to those shown in Fig. 1 are given the same reference numerals as those parts. In the following, explanations of parts given the same reference numerals will be omitted.

混合割合判定装置101は、前述の実施形態に係る混合割合判定装置1と同様、樹脂成形品を製造するシステム2に組み込まれて、その製造に使用される混合材料中の特定の種類の粉粒体の混合割合を判定する装置である。混合割合判定装置101では、光源52が観察部51に対して撮影機器53と反対側に配置されて、その反対側からの照明光で観察部51内を通過する混合材料が照射されて、混合材料を透過した照明光(透過光)が撮影機器53に入射し、解析処理部54では、撮影機器53に入射した透過光の像が混合材料の撮影画像(静止画像)として取得される。 The mixing ratio determination device 101, like the mixing ratio determination device 1 according to the embodiment described above, is incorporated into a system 2 for manufacturing a resin molded product, and is a device for determining the mixing ratio of a specific type of powder or granular material in a mixed material used in the manufacture of the product. In the mixing ratio determination device 101, a light source 52 is disposed on the opposite side of the observation section 51 to the photographing device 53, and the mixed material passing through the observation section 51 is irradiated with illumination light from the opposite side, and the illumination light (transmitted light) that has passed through the mixed material enters the photographing device 53, and an image of the transmitted light that has entered the photographing device 53 is acquired as a photographed image (still image) of the mixed material in the analysis processing section 54.

図7は、混合割合判定装置101の機能的構成を示すブロック図である。 Figure 7 is a block diagram showing the functional configuration of the mixing ratio determination device 101.

混合割合判定装置101は、たとえば、輸送装置4により計量混合装置3から輸送される混合材料が成形機5に投入される期間における所定期間、光源52からの照明光で観察窓58内を通過する混合材料が照射される。これと並行して、撮影機器53により、観察窓58内を通過する混合材料が一定のフレームレートで撮影される。この工程が撮影工程の一例である。撮影機器53には、混合材料で反射した照明光(反射光)が入射し、解析処理部54では、撮影機器53に入射した反射光の像が混合材料の撮影画像(静止画像)として取得される。そして、解析処理部54では、一定のフレームレートで取得される混合材料の撮影画像がメモリ(揮発性メモリ)に記憶される(S21:画像記憶)。 In the mixing ratio determination device 101, for example, the mixed material passing through the observation window 58 is irradiated with illumination light from the light source 52 for a predetermined period during the period during which the mixed material transported from the metering and mixing device 3 by the transport device 4 is fed into the molding machine 5. In parallel with this, the mixed material passing through the observation window 58 is photographed at a constant frame rate by the photographing device 53. This process is an example of a photographing process. The illumination light (reflected light) reflected by the mixed material is incident on the photographing device 53, and the analysis processing unit 54 acquires an image of the reflected light incident on the photographing device 53 as a photographed image (still image) of the mixed material. Then, the analysis processing unit 54 stores the photographed image of the mixed material acquired at a constant frame rate in memory (volatile memory) (S21: image storage).

解析処理部54では、メモリに記憶された各撮影画像に対して、以降で説明する各処理が行われる。 The analysis processing unit 54 performs the processes described below on each captured image stored in memory.

第1の処理として、カラー画像である撮影画像がグレースケール画像に変換される(S22:グレースケール化)。この工程は、グレースケール工程の一例である。この変換の手法は、公知であり、ここでの説明を省略する。図8Aには、グレースケール画像の一例が示されている。 As a first process, the captured image, which is a color image, is converted into a grayscale image (S22: grayscaling). This process is an example of a grayscale process. This conversion method is well known, and a description thereof will be omitted here. An example of a grayscale image is shown in FIG. 8A.

第2の処理として、グレースケール画像から光源52の照明光が混合材料に反射した反射光に起因するガウスノイズを除去する処理が行われる(S23:ノイズ除去)。このガウスノイズを除去する処理では、たとえば、メディアンフィルタ、ガウシアンフィルタまたは平均化フィルタなどが使用される。これらの各フィルタについては、公知であるので、ここでの説明を省略する。 As the second process, a process is performed to remove Gaussian noise from the grayscale image, which is caused by the illumination light from the light source 52 reflected by the mixed material (S23: noise removal). In the process of removing Gaussian noise, for example, a median filter, a Gaussian filter, or an averaging filter is used. Each of these filters is well known, so a description of them will be omitted here.

第3の処理として、ガウスノイズが除去されたグレースケール画像の各画素の輝度値が取得され、分散の定義式に従って、輝度値の分散値が算出される(S24:輝度の分散値取得)。この工程が分散値算出工程の一例である。 As a third process, the luminance value of each pixel of the grayscale image from which Gaussian noise has been removed is obtained, and the variance value of the luminance values is calculated according to the definition formula of the variance (S24: Obtain luminance variance value). This process is an example of a variance value calculation process.

第4の処理として、輝度値の分散値から粉砕材の混合割合を判定する処理が行われる(S25:混合割合判定)。この処理が行われる工程は、判定工程の一例である。解析処理部54のメモリ(不揮発性メモリ)には、図8Bに示されるように、輝度値の分散値と粉砕材の混合割合との関係が記憶されている。この関係は、たとえば、粉砕材の混合割合が複数の所定値に調整された基準材料を用意し、基準材料を個別に観察部51内に入れて、撮影機器53で観察窓58を通して基準材料を撮影し、前述の第1~第3の処理を行って、各混合割合に対応する輝度値の分散値を求めることにより、予め求められている。メモリに記憶されている関係に基づいて、輝度値の分散値に応じた粉砕材の混合割合が求められて、その混合割合を判定するための一連の処理が終了される。 As the fourth process, a process is performed to determine the mixing ratio of the crushed material from the variance of the brightness values (S25: Mixing ratio determination). The process in which this process is performed is an example of a determination process. As shown in FIG. 8B, the memory (non-volatile memory) of the analysis processing unit 54 stores the relationship between the variance of the brightness values and the mixing ratio of the crushed material. This relationship is determined in advance, for example, by preparing a reference material in which the mixing ratio of the crushed material is adjusted to a plurality of predetermined values, placing the reference material individually in the observation unit 51, photographing the reference material through the observation window 58 with the photographing device 53, and performing the above-mentioned first to third processes to determine the variance of the brightness values corresponding to each mixing ratio. Based on the relationship stored in the memory, the mixing ratio of the crushed material according to the variance of the brightness values is determined, and a series of processes for determining the mixing ratio is completed.

そして、図4に示される警報出力判定処理が実行されて、粉砕材の混合割合が所定範囲内の値でない場合には(ステップS12のNO)、粉砕材の混合割合が異常であるとして、その異常を報知する警報が出力されて(ステップS13)、警報出力判定処理が終了される。 Then, the alarm output determination process shown in FIG. 4 is executed, and if the mixing ratio of the crushed material is not within the predetermined range (NO in step S12), the mixing ratio of the crushed material is determined to be abnormal, and an alarm is output to notify the abnormality (step S13), and the alarm output determination process is terminated.

なお、混合材料には顔料や添加剤を含むマスターバッチと呼ばれる粉粒体が含まれる場合もあり、主材に対して異色であることが多い。そのような異色の粉粒体に対して、解析処理部54では、図9に示されるように、前述のステップS22~S24までの処理と並行して、ステップS26,S27の処理を実行することにより、混合割合を判定することができる。 The mixed material may contain a powder called a master batch, which contains pigments and additives, and is often a different color from the main material. For such powders of a different color, the analysis processing unit 54 can determine the mixing ratio by executing the processes of steps S26 and S27 in parallel with the processes of steps S22 to S24 described above, as shown in FIG. 9.

すなわち、撮影画像に対して指定された特定の色(確認色)が抽出される(ステップS26:確認色抽出)。解析処理部54は、撮影画像に対して確認色に該当する画素を抽出し、確認色の総画素数を算出する。そして、撮影画像の総画素数に対する確認色の画素数比率を求める(S27:指定色の面積比算出)。確認色の総面積比率と較正直線とを比較し、確認色の総面積に基づき確認色の粉粒体の混合割合を推定する。なお、確認色および較正直線については、図5を参照して説明したとおりである。 That is, a specific color (confirmation color) designated for the captured image is extracted (step S26: Extract confirmation color). The analysis processing unit 54 extracts pixels corresponding to the confirmation color from the captured image and calculates the total number of pixels of the confirmation color. Then, the ratio of the number of pixels of the confirmation color to the total number of pixels of the captured image is obtained (S27: Calculate area ratio of designated color). The total area ratio of the confirmation color is compared with the comparison straight line, and the mixing ratio of the powder and granular material of the confirmation color is estimated based on the total area of the confirmation color. Note that the confirmation color and the comparison straight line are as described with reference to FIG. 5.

これにより、混合材料にバージン材および粉砕材のみならず異色の粉粒体が含まれている場合であっても、別途混合割合を求めることができる。なお、異色の粉粒体が含まれていない場合や必要が無い場合は確認色の比率を求める工程は省略してもよい。 This makes it possible to determine the mixing ratio separately even if the mixed material contains not only virgin material and crushed material but also powders and granules of different colors. Note that if powders and granules of different colors are not included or are not necessary, the process of determining the ratio of the confirmation colors may be omitted.

<作用効果>
この実施形態によっても、バージン材と粉砕材とが同色であり、それらの粉粒体が混合材料に含まれていても、特定の種類の粉粒体の一例としての粉砕材の混合割合を判定することができる。
<Action and effect>
Even in this embodiment, even if the virgin material and the pulverized material are the same color and these powder particles are contained in a mixed material, the mixing ratio of the pulverized material as an example of a specific type of powder particle can be determined.

<変形例>
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
<Modification>
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention can be embodied in other forms.

たとえば、前述の各実施形態では、混合割合判定装置1,101が計量混合装置3を備えるシステム2に組み込まれた例を取り上げたが、混合割合判定装置101は、図10に示されるように、成形機201上に機上混合機202を設けたシステム203に組み込まれてもよい。機上混合機202は、複数の原料ホッパ204から混合部205に粉粒体(バージン材、粉砕材)が供給されて、その供給された複数の粉粒体を混合部205で混合してなる混合材料が混合部205から成形機201に投入される構成である。また、混合割合判定装置1についても、成形機201上に機上混合機202を設けたシステム203に組み込まれてもよい。 For example, in each of the above-mentioned embodiments, the mixing ratio determination device 1, 101 is incorporated in a system 2 equipped with a metering and mixing device 3, but the mixing ratio determination device 101 may be incorporated in a system 203 in which an on-board mixer 202 is provided on a molding machine 201, as shown in FIG. 10. The on-board mixer 202 is configured such that powdered material (virgin material, crushed material) is supplied from a plurality of raw material hoppers 204 to a mixing section 205, and the supplied powdered material is mixed in the mixing section 205 to produce a mixed material, which is then fed from the mixing section 205 to the molding machine 201. The mixing ratio determination device 1 may also be incorporated in a system 203 in which an on-board mixer 202 is provided on a molding machine 201.

また、混合割合判定装置1では、光源52が観察部51に対して撮影機器53側に配置されて、撮影機器53には、混合材料での反射光が入射し、解析処理部54では、撮影機器53に入射した反射光の像が混合材料の撮影画像として取得されるとした。これに限らず、混合割合判定装置101と同様に、光源52が観察部51に対して撮影機器53と反対側に配置されて、その反対側からの照明光で観察部51内を通過する混合材料が照明されて、混合材料を透過した透過光が撮影機器53に入射し、解析処理部54では、撮影機器53に入射した透過光の像が混合材料の撮影画像として取得されてもよい。この場合、解析処理部54では、前述の処理と白黒を反転した内容の処理が行われる。 In addition, in the mixing ratio determination device 1, the light source 52 is disposed on the side of the photographing device 53 with respect to the observation unit 51, and the reflected light from the mixed material is incident on the photographing device 53, and the image of the reflected light incident on the photographing device 53 is acquired as a photographed image of the mixed material in the analysis processing unit 54. However, similarly to the mixing ratio determination device 101, the light source 52 may be disposed on the opposite side of the photographing device 53 with respect to the observation unit 51, and the mixed material passing through the observation unit 51 is illuminated with illumination light from the opposite side, and the transmitted light that has passed through the mixed material is incident on the photographing device 53, and the analysis processing unit 54 may acquire an image of the transmitted light that has entered the photographing device 53 as a photographed image of the mixed material. In this case, the analysis processing unit 54 performs processing that is the same as the above-mentioned processing with black and white inverted.

さらに同様に、混合割合判定装置101では、光源52が観察部51に対して撮影機器53と反対側に配置されて、その反対側からの照明光で観察部51内を通過する混合材料が照明されて、混合材料を透過した透過光が撮影機器53に入射し、解析処理部54では、撮影機器53に入射した透過光の像が混合材料の撮影画像として取得されるとしたが、混合割合判定装置1と同様に、光源52が観察部51に対して撮影機器53側に配置されて、撮影機器53には、混合材料での反射光が入射し、解析処理部54では、撮影機器53に入射した反射光の像が混合材料の撮影画像として取得されてもよい。 Furthermore, in the mixing ratio determination device 101, the light source 52 is disposed on the opposite side of the observation section 51 to the photographing device 53, the mixed material passing through the observation section 51 is illuminated with illumination light from the opposite side, the transmitted light that passes through the mixed material is incident on the photographing device 53, and the analysis processing section 54 acquires an image of the transmitted light that is incident on the photographing device 53 as a photographed image of the mixed material. However, as in the mixing ratio determination device 1, the light source 52 may be disposed on the side of the photographing device 53 relative to the observation section 51, the reflected light from the mixed material is incident on the photographing device 53, and the analysis processing section 54 acquires an image of the reflected light that is incident on the photographing device 53 as a photographed image of the mixed material.

図7および図9に示されるステップS24において、輝度の分散値ではなく積算値を取得してもよい。これにより、図11のような積算分布が得られる。横軸は画素の輝度値(たとえば0~255)を示し、縦軸は全画素数に対して各輝度までの0からの積算数を割合で示している。この積算分布では、粉砕材の割合に応じて分布形状が異なることがわかる。この場合、たとえば、積算分布の中で混合割合に応じて輝度の差が大きく出る積算の画素数(%、縦軸の位置)を選び、その位置における輝度を予め準備しておいた基準値と比較することで混合割合を推定することができる。基準値となるデータは既知の混合割合となるサンプルを複数作成して撮影することで取得することができる。一例を挙げると、未知の混合割合である対象画像に対して図11のような積算輝度分布を取得し、積算の画素数が30%となる縦軸の位置における輝度を読み取る。このとき、予め画素数が30%となる条件で取得した基準値における輝度と比較することで対象画像の混合割合を推定することができる。 In step S24 shown in FIG. 7 and FIG. 9, an integrated value may be obtained instead of the variance value of the brightness. This results in an integrated distribution as shown in FIG. 11. The horizontal axis indicates the brightness value of the pixel (for example, 0 to 255), and the vertical axis indicates the integrated number from 0 to each brightness as a percentage of the total number of pixels. In this integrated distribution, it can be seen that the distribution shape differs depending on the percentage of crushed material. In this case, for example, the integrated pixel number (%, vertical axis position) where the difference in brightness is large depending on the mixture ratio in the integrated distribution is selected, and the mixture ratio can be estimated by comparing the brightness at that position with a reference value prepared in advance. The reference value data can be obtained by creating and photographing multiple samples with known mixture ratios. As an example, an integrated brightness distribution as shown in FIG. 11 is obtained for a target image with an unknown mixture ratio, and the brightness at the vertical axis position where the integrated pixel number is 30% is read. At this time, the mixture ratio of the target image can be estimated by comparing it with the brightness at the reference value obtained in advance under the condition that the pixel number is 30%.

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。 In addition, various design modifications can be made to the above-mentioned configuration within the scope of the claims.

1:混合割合判定装置
5,201:成形機(所定の機器)
51:観察部
53:撮影機器
54:解析処理部
58:観察窓
101:混合割合判定装置
1: Mixing ratio judgment device 5, 201: Molding machine (predetermined equipment)
51: Observation section 53: Photographing device 54: Analysis processing section 58: Observation window 101: Mixing ratio determination device

Claims (5)

互いに外観が異なる複数種類の粉粒体を混合した混合材料を撮影機器で撮影して、前記混合材料のカラー画像を取得する撮影工程と、
前記撮影工程で取得したカラー画像をグレースケール画像に変換するグレースケール工程と、
前記グレースケール工程後、前記グレースケール画像の各画素の輝度を取得し、その取得した輝度の分散値または積算値を算出する評価値算出工程と、
前記評価値算出工程で算出した前記分散値または前記積算値から、特定の種類の前記粉粒体の混合割合を判定する判定工程と、
前記撮影工程で取得した前記画像に対して予め指定された確認色に該当する画素を抽出して、前記確認色の総画素数から前記確認色の総面積を求め、前記確認色の総面積に基づき前記確認色の粉粒体の混合割合を推定する推定工程と、を含む、混合割合判定方法。
a photographing step of photographing a mixed material obtained by mixing a plurality of types of powder particles having different appearances with a photographing device to obtain a color image of the mixed material;
a grayscale process for converting the color image acquired in the photographing process into a grayscale image;
an evaluation value calculation step of acquiring a luminance value of each pixel of the grayscale image after the grayscale step, and calculating a variance value or an integrated value of the acquired luminance value;
a determination step of determining a mixing ratio of a specific type of powder or granular material from the variance value or the integrated value calculated in the evaluation value calculation step;
a step of extracting pixels corresponding to a pre-specified confirmation color from the image acquired in the photographing step, calculating a total area of the confirmation color from the total number of pixels of the confirmation color, and estimating a mixing ratio of powder or granular material of the confirmation color based on the total area of the confirmation color .
前記撮影工程において、前記混合材料に対して前記撮影機器側と反対側から照明光を照射する、請求項1に記載の混合割合判定方法。 The method for determining a mixture ratio according to claim 1, wherein in the photographing step, illumination light is irradiated onto the mixed material from the side opposite the photographing device. 前記混合材料を所定の機器に投入する投入工程、をさらに含み、
前記撮影工程では、前記投入工程で前記所定の機器に投入される前記混合材料を前記撮影機器で撮影する、請求項1または2に記載の混合割合判定方法。
The mixed material is further introduced into a predetermined device.
3. The method according to claim 1, wherein in the photographing step, the mixed material poured into the predetermined device in the pouring step is photographed by the photographing device.
前記混合材料は、樹脂のバージン材と粉砕材とを含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の混合割合判定方法。 The method for determining a mixture ratio according to any one of claims 1 to 3, wherein the mixed material includes virgin resin and crushed resin. 内部を観察するための観察窓を有し、互いに外観が異なる複数種類の粉粒体を混合した混合材料が内部に供給される観察部と、
前記観察部に供給される前記混合材料を前記観察窓を通して撮影する撮影機器と、
前記撮影機器で撮影されたカラー画像を解析する解析処理部と、を含み、
前記解析処理部は、
前記カラー画像をグレースケール画像に変換するグレースケール処理と、
前記グレースケール処理後、前記グレースケール画像の各画素の輝度を取得し、その取得した輝度の分散値または積算値を算出する評価値算出処理と、
前記評価値算出処理で算出した前記分散値または前記積算値から、特定の種類の前記粉粒体の混合割合を判定する判定処理と、
前記撮影機器で撮影された前記画像に対して予め指定された確認色に該当する画素を抽出して、前記確認色の総画素数から前記確認色の総面積を求め、前記確認色の総面積に基づき前記確認色の粉粒体の混合割合を推定する推定処理と、を実行する、混合割合判定装置。
an observation section having an observation window for observing the inside thereof, into which a mixed material containing a plurality of types of powder particles having different appearances is supplied;
an imaging device that images the mixed material supplied to the observation section through the observation window;
An analysis processing unit that analyzes the color image captured by the photographing device,
The analysis processing unit includes:
a grayscale process for converting the color image into a grayscale image;
an evaluation value calculation process for obtaining a luminance value of each pixel of the grayscale image after the grayscale processing and calculating a variance value or an integrated value of the obtained luminance values;
a determination process for determining a mixing ratio of a specific type of powder or granular material from the variance value or the integrated value calculated in the evaluation value calculation process;
a mixing ratio determination device that executes an estimation process of extracting pixels corresponding to a pre-specified confirmation color from the image captured by the photographing device, calculating a total area of the confirmation color from the total number of pixels of the confirmation color, and estimating the mixing ratio of powder or granular material of the confirmation color based on the total area of the confirmation color.
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