JP2016200555A - Particle size distribution analysis method and quality control method for construction material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、建設材料の粒度分布解析方法及び品質管理方法に関するものであり、詳しくは、粒度分布の解析対象となる建設材料を均一に分散して流下させ、流下する建設材料を撮影して画像処理を行うことにより、粒度分布を解析するための方法、及び当該解析結果を用いて建設材料の品質管理を行う方法に関するものである。 The present invention relates to a particle size distribution analysis method and a quality control method for a construction material, and more specifically, a construction material to be analyzed for particle size distribution is uniformly dispersed and flowed down, and the flowing construction material is photographed and imaged. It is related with the method for analyzing a particle size distribution by processing, and the method of performing quality control of construction material using the analysis result concerned.
フィルダムやＣＳＧ（Cemented Sand and Gravel）ダム工事等では、施工品質を向上させるために、使用する建設材料の粒度分布を管理することが重要である。従来から行われている粒度測定方法は、ふるい分け試験と沈降測定が主流であり、特にフィルダム工事のように管理対象となる建設材料が膨大な量の場合に、従来の粒度測定方法では多大な時間と労力を要するという問題があった。このため、建設材料を撮影し、画像データに対して画像処理を行って粒度分布を把握する技術の開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。 In fill dams and CSG (Cemented Sand and Gravel) dam construction, it is important to manage the particle size distribution of the construction materials used in order to improve construction quality. The conventional particle size measurement methods are mainly screening tests and sedimentation measurements. In particular, when the amount of construction materials to be managed is huge, such as fill dam construction, the conventional particle size measurement method requires a lot of time. There was a problem of requiring labor. For this reason, development of a technique for photographing a construction material, performing image processing on image data, and grasping a particle size distribution is underway (see, for example, Patent Document 1).
また、建設材料の粒度分布を解析するためのアルゴリズムが種々提案されている。従来提案されている建設材料の粒度分布を解析するためのアルゴリズムでは、粒径１０ｍｍまでを画像処理による解析対象とし、それ以下の粒度では別途解析式を導出して粒度分布を解析している。また、各粒度における合計投影面積と合計質量の相関関係を用いて粒度分布を解析している。 Various algorithms for analyzing the particle size distribution of construction materials have been proposed. In the conventionally proposed algorithm for analyzing the particle size distribution of construction materials, the particle size distribution is analyzed by deriving a separate analytical formula for particle sizes up to 10 mm and analyzing the particle size below that. Also, the particle size distribution is analyzed using the correlation between the total projected area and the total mass for each particle size.
しかし、従来提案されている建設材料の粒度分布を解析するためのアルゴリズムでは、解析精度が低下する可能性がある。すなわち、粒径１０ｍｍ以下の粒度分布の解析式を導出する際に、画像処理によって得られた誤差を含んだパラメータを利用しており、解析精度が低下する可能性がある。また、各粒度における合計投影面積と合計質量の相関関係を用いて粒度分布を解析しており、相関関係を導く際に、合計投影面積における各土粒子の粒径は考慮していないため、同じ合計投影面積であっても、構成粒子の粒径が異なる場合（例えば、粒径が大きい場合と粒径が小さい場合）、各構成粒子の質量も異なるため、相関関係が成立しないことが懸念される。 However, the algorithm for analyzing the particle size distribution of construction materials that has been proposed in the past may reduce the analysis accuracy. That is, when an analytical expression for a particle size distribution with a particle size of 10 mm or less is derived, a parameter including an error obtained by image processing is used, and the analysis accuracy may be reduced. In addition, the particle size distribution is analyzed using the correlation between the total projected area and the total mass for each particle size, and when the correlation is derived, the particle size of each soil particle in the total projected area is not considered. Even if it is the total projected area, if the particle size of the constituent particles is different (for example, when the particle size is large and the particle size is small), the mass of each constituent particle is also different, so there is a concern that the correlation does not hold. The
本発明に係る建設材料の粒度分布解析方法及び品質管理方法は、上述した事情に鑑み提案されたもので、建設材料の粒度分布を解析する際に、建設材料を均一に分散させることを前提として、粒度分布解析の精度を高めることが可能な建設材料の粒度分布解析方法及び品質管理方法を提供することを目的とする。 The construction material particle size distribution analysis method and quality control method according to the present invention are proposed in view of the above-described circumstances, and it is assumed that the construction material is uniformly dispersed when analyzing the particle size distribution of the construction material. Another object of the present invention is to provide a construction material particle size distribution analysis method and quality control method capable of increasing the accuracy of the particle size distribution analysis.
本発明に係る建設材料の粒度分布解析方法は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明に係る建設材料の粒度分布解析方法は、建設材料を均一に分散して流下させ、当該流下する建設材料を撮影することにより粒度分布を解析するための粒度分布解析方法であって、建設材料を供給する供給手段と、供給手段に供給する建設材料の質量を計測する質量計測手段と、供給手段から供給される建設材料を均一に拡散した状態で流下させる拡散流下手段と、均一に拡散した状態で流下する建設材料を撮影する撮像手段と、撮像手段で撮影した画像データを画像解析することにより、建設材料の粒度分布を解析する粒度分布解析手段とを備えている。 The construction material particle size distribution analysis method according to the present invention has the following features in order to achieve the above-described object. That is, the particle size distribution analysis method for a construction material according to the present invention is a particle size distribution analysis method for analyzing a particle size distribution by photographing the construction material flowing down and flowing down the construction material uniformly. Supply means for supplying construction material, mass measuring means for measuring the mass of construction material supplied to the supply means, diffusion flow-down means for causing the construction material supplied from the supply means to flow down in a uniformly diffused state, and uniform An imaging means for photographing the construction material flowing down in a state of being diffused, and a particle size distribution analyzing means for analyzing the particle size distribution of the construction material by analyzing the image data taken by the imaging means.
そして、粒度分布解析手段は、粒度分布が既知である建設材料を用いて重回帰分析を行うことにより粒度毎に回帰式を作成し、作成した回帰式に、解析対象となる建設材料の画像解析結果から算出される説明変数を代入して、粒度毎の解析対象質量率を算出し、算出した各粒度の解析対象質量率を用いて、解析対象である建設材料の粒度分布を解析する。 The particle size distribution analysis means creates a regression equation for each particle size by performing multiple regression analysis using a construction material having a known particle size distribution, and performs image analysis of the construction material to be analyzed in the created regression equation. By substituting the explanatory variables calculated from the results, the analysis target mass ratio for each particle size is calculated, and the particle size distribution of the construction material to be analyzed is analyzed using the calculated analysis target mass ratio for each particle size.
具体的には、粒度分布解析手段は、粒度分布が既知である建設材料を用いて、当該建設材料における粒度毎の土粒子平均短径（Ｄｉ）と合計投影面積（Ｓｉ）とを算出する工程（第１工程）と、粒度毎の合計投影面積（Ｓｉ）を、各粒度の合計投影面積（Ｓｉ）の総和である全投影面積（ΣＳｉ）で除して無次元化することにより、投影面積率（Ｓｉ／ΣＳｉ）を算出する工程（第２工程）と、粒度分布が既知である建設材料を用いて、粒度毎の合計質量（Ｍｉ）を、各粒度の合計質量（Ｍｉ）の総和である全質量（ΣＭｉ）で除して無次元化することにより、質量率（Ｍｉ／ΣＭｉ）を算出する工程（第３工程）と、目的変数を質量率（Ｍｉ／ΣＭｉ）とし、説明変数を土粒子平均短径（Ｄｉ）及び投影面積率（Ｓｉ／ΣＳｉ）として重回帰分析を行い、粒度毎に回帰式を作成する工程（第４工程）とを含んでいる。 Specifically, the particle size distribution analyzing means calculates a soil particle average minor axis (Di) and total projected area (Si) for each particle size in the construction material using a construction material whose particle size distribution is known. (First step) and the total projected area (Si) for each particle size is divided by the total projected area (ΣSi), which is the sum of the total projected areas (Si) for each particle size, thereby making the projected area non-dimensional The total mass (Mi) for each particle size is the sum of the total mass (Mi) for each particle size, using a construction material with a known particle size distribution (second step) to calculate the rate (Si / ΣSi) By dividing by the total mass (ΣMi) and making it dimensionless, the step of calculating the mass ratio (Mi / ΣMi) (third step), the objective variable is the mass ratio (Mi / ΣMi), and the explanatory variable is Multiple regression for soil particle average minor axis (Di) and projected area ratio (Si / ΣSi) It was carried out, and a step (fourth step) that creates a regression equation for each particle size.
そして、第４工程により作成された回帰式に、解析対象となる建設材料の画像解析結果から算出される解析対象土粒子平均短径（Ｄｉ）及び解析対象投影面積率（Ｓｉ／ΣＳｉ）を代入して、粒度毎の解析対象質量率（Ｍｉ／ΣＭｉ）を算出する工程（第５工程）と、算出した各粒度の解析対象質量率（Ｍｉ／ΣＭｉ）を用いて、解析対象である建設材料の粒度分布を解析する工程（第６工程）とを含むことを特徴とするものである。 Then, the analysis target soil particle average minor diameter (Di) and the analysis target projected area ratio (Si / ΣSi) calculated from the image analysis result of the construction material to be analyzed are substituted into the regression equation created in the fourth step. Then, using the step (fifth step) for calculating the analysis target mass ratio (Mi / ΣMi) for each particle size and the calculated analysis target mass ratio (Mi / ΣMi) for each particle size, And a step of analyzing the particle size distribution (sixth step).
また、上述した建設材料の粒度分布解析方法において、粒度毎に回帰式を作成する工程（第４工程）において、説明変数として投影面積絶対量の逆数（１／Ｓｉ）を加えることが好ましい。この場合、粒度毎の解析対象質量率（Ｍｉ／ΣＭｉ）を算出する工程（第５工程）において、回帰式に代入する値として、解析対象となる建設材料の画像解析結果から算出される投影面積絶対量の逆数（１／Ｓｉ）を加えて演算を行う。 In the construction material particle size distribution analysis method described above, in the step of creating a regression equation for each particle size (fourth step), it is preferable to add the reciprocal (1 / Si) of the absolute projected area amount as an explanatory variable. In this case, in the step (fifth step) of calculating the analysis target mass ratio (Mi / ΣMi) for each particle size, the projected area calculated from the image analysis result of the construction material to be analyzed as a value to be substituted into the regression equation Calculation is performed by adding the reciprocal of absolute quantity (1 / Si).
また、上述した建設材料の粒度分布解析方法において、回帰式は、施工進捗に応じて、データ更新を行うことが好ましい。 Moreover, in the construction material particle size distribution analysis method described above, it is preferable to update the regression equation according to the progress of construction.
さらに、含水比を複数の範囲に区分し、各区分の含水比毎に、それぞれ異なる回帰式を作成することが好ましい。 Furthermore, it is preferable to divide the moisture content into a plurality of ranges and create different regression equations for each moisture content in each category.
本発明に係る建設材料の品質管理方法は、解析対象となる建設材料の含水比を測定する含水比測定手段を備えることにより、上述した粒度分布解析方法で求めた粒度分布解析結果と、含水比の測定結果とを用いて、解析対象となる建設材料の品質を管理することを特徴とするものである。 The construction material quality control method according to the present invention includes a water content ratio measuring means for measuring the water content ratio of the construction material to be analyzed, and the particle size distribution analysis result obtained by the particle size distribution analysis method described above, and the water content ratio. The quality of the construction material to be analyzed is managed by using the measurement results.
本発明に係る建設材料の粒度分布解析方法によれば、解析対象となる建設材料は、拡散流下手段の機能により均一に拡散されるため、撮像手段の撮像位置に達した建設材料は、満遍なくばらけた状態となっており、さらに均一な厚みを有していることから、撮影対象となる建設材料を適切に撮影することができ、建設材料の粒度分布解析の精度を高めることが可能となる。 According to the particle size distribution analysis method for a construction material according to the present invention, the construction material to be analyzed is uniformly diffused by the function of the diffusion flow-down means. Therefore, the construction material reaching the imaging position of the imaging means is evenly distributed. Since it is in a distant state and has a uniform thickness, it is possible to appropriately photograph the construction material to be photographed, and to improve the accuracy of the particle size distribution analysis of the construction material.
そして、粒度分布解析手段において、所定の回帰式を用いて演算を行い、解析対象である建設材料の粒度分布を解析することにより、解析対象となる建設材料の粒度分布を正確かつ迅速に導出することができる。 Then, in the particle size distribution analyzing means, the calculation is performed using a predetermined regression equation, and the particle size distribution of the construction material to be analyzed is derived accurately and quickly by analyzing the particle size distribution of the construction material to be analyzed. be able to.
また、含水比の値によっては、解析対象となる建設材料が団粒化してしまうことがあり、すべての含水比に対して同一の回帰式を用いて粒度分布解析を行った場合には、精度良く粒度分布を導出することができない。そこで、含水比を複数の範囲に区分し、各区分の含水比毎に、それぞれ異なる回帰式を作成することにより、解析対象である建設材料の含水比に合致した回帰式を用いて粒度分布を導出することができる。 In addition, depending on the value of the moisture content, the construction material to be analyzed may aggregate, and if the particle size distribution analysis is performed using the same regression equation for all the moisture content, the accuracy The particle size distribution cannot be derived well. Therefore, by dividing the moisture content into multiple ranges and creating different regression equations for each moisture content ratio, the particle size distribution can be calculated using the regression equation that matches the moisture content of the construction material being analyzed. Can be derived.
また、上述した粒度分布解析方法で求めた粒度分布解析結果と、含水比の測定結果とを用いることにより、現場で使用する建設材料の品質を適切に管理することができる。なお、品質管理を行う場合には、解析した含水比に合致した回帰式を用いて粒度分布を導出する。 Moreover, the quality of the construction material used on-site can be managed appropriately by using the particle size distribution analysis result obtained by the particle size distribution analysis method described above and the measurement result of the water content ratio. When quality control is performed, the particle size distribution is derived using a regression equation that matches the analyzed water content ratio.
以下、図面を参照して、本発明に係る建設材料の粒度分布解析方法及び品質管理方法（以下、粒度分布解析方法、品質管理方法と略記する）の実施形態を説明する。図１〜図３は、本発明の実施形態に係る粒度分布解析方法及び品質管理方法を説明するもので、図１は粒度分布解析装置の概略構成を示す模式図、図２は粒度分布解析装置の構成要素を示すブロック図、図３は粒度分布解析アルゴリズムの説明図である。 Hereinafter, embodiments of a particle size distribution analysis method and a quality control method (hereinafter abbreviated as a particle size distribution analysis method and a quality control method) of a construction material according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 3 illustrate a particle size distribution analysis method and a quality control method according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a particle size distribution analysis device, and FIG. 2 is a particle size distribution analysis device. FIG. 3 is an explanatory diagram of a particle size distribution analysis algorithm.
本発明の実施形態に係る粒度分布解析方法に使用する粒度分布解析装置１００は、建設材料を均一に分散して流下させ、当該流下する建設材料を撮影することにより粒度分布を解析するための装置であって、図１及び図２に示すように、供給手段１０と、質量計測手段２０と、拡散流下手段３０と、撮像手段４０と、粒度分布解析手段５０とを備えている。さらに、建設材料の含水比を測定して品質管理を行うために、含水比測定手段６０を備えている。
A particle size
なお、各手段は、それぞれの機能を発揮するための単一または複数の部材、あるいはＣＰＵ等のハードウェアで実行されることにより、その機能を発揮するソフトウェアまたは同等の機能を有する論理回路から構成される。 In addition, each means is comprised from the logic circuit which has the software which exhibits the function, or the logic circuit which has an equivalent function by being performed by hardware, such as a single or several member for exhibiting each function, or CPU etc. Is done.
＜供給手段＞
供給手段１０は、建設材料を供給するための手段である。本実施形態では、図１に示すように、拡散流下手段３０の上方に建設材料を供給するためのベルトコンベア１１と、ベルトコンベア１１で搬送された建設材料を拡散流下手段３０の直上に落下させるためのホッパ１２により供給手段１０を構成する。なお、図１に示す例では、ベルトコンベア１１の下方に配置した傾斜板がホッパ２０の機能を有している。また、供給手段１０は、ベルトコンベア１１及びホッパ１２に限られず、拡散流下手段３０の上方に建設材料を供給することができれば、どのような装置や部材であってもよく、ベルトコンベア１１に代えてバックホーやパワーショベル等を用いてもよい。
<Supply means>
The supply means 10 is a means for supplying construction materials. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
供給手段１０としてベルトコンベア１１を用いた場合には、ベルトコンベア１１上で建設材料を薄く敷き均すことが好ましい。すなわち、ベルトコンベア１１の適宜位置（例えば、傾斜下端部付近）に敷き均し手段１３を設け、ベルトコンベア１１上を搬送される建設材料を薄く敷き均すことにより、建設材料が傾斜板上を流下する際に均一に広がって、建設材料の粒子が重ならないので、粒度分布解析の精度を上げることができる。敷き均し手段１３は、建設材料を薄く敷き均すことができればどのような装置であってもよいが、例えば、ベルトコンベア１１の搬送面の上方に位置して、建設材料を所定の厚さに敷き均すためのベルトフィーダを用いることができる。
When the
＜質量計測手段＞
質量計測手段２０は、供給手段１０に供給する建設材料の質量を計測するための装置である。この質量計測手段２０は、例えば、一般的な電子秤により構成することができる。なお、建設材料をベルトコンベア１１に投入する際、あるいはホッパ１２に投入する際に小分けして計量してもよい
<Mass measuring means>
The mass measuring means 20 is an apparatus for measuring the mass of the construction material supplied to the supplying
＜拡散流下手段＞
拡散流下手段３０は、供給手段１０から供給される建設材料を均一に拡散させて流下させるための手段である。本実施形態の拡散流下手段３０は、図１に示すように、対向して配設した一対の板状部材からなり、一対の板状部材の間を建設部材が流下する際に均一に拡散する。一対の板状部材の間隔は、使用する建設材料によって適宜設定するが、建設材料に含まれる最大粒径の材料が詰まって閉塞しないようにする必要がある。
<Diffusion flow means>
The diffusion flow-down means 30 is a means for causing the construction material supplied from the supply means 10 to uniformly diffuse and flow down. As shown in FIG. 1, the diffusion flow-down means 30 of the present embodiment is composed of a pair of plate-like members disposed opposite to each other, and uniformly diffuses when the construction member flows between the pair of plate-like members. . The distance between the pair of plate-like members is appropriately set depending on the construction material to be used, but it is necessary to prevent the material having the maximum particle size contained in the construction material from being clogged.
なお、拡散流下手段３０は、図１に示すような一対の板状部材に限られず、供給手段１０から供給される建設材料を均一に拡散させることができれば、どのような装置であってもよく、例えば、筒状の収容体及び当該収容体の内部に収容された円筒状、三角錐状、四角錐状、円錐状、あるいはこれらを組み合わせた拡散部を有する装置であってもよい。 The diffusion flow-down means 30 is not limited to a pair of plate-like members as shown in FIG. 1, and any apparatus may be used as long as the construction material supplied from the supply means 10 can be uniformly diffused. For example, an apparatus having a cylindrical container and a cylindrical part, a triangular pyramid form, a quadrangular pyramid form, a conical form accommodated in the inside of the container, or a combination of these parts may be used.
＜撮像手段＞
撮像手段４０は、拡散流下手段３０により均一に拡散された建設材料を撮影するための手段である。本実施形態の撮像手段４０は、図示しないが、撮像レンズ系、撮像素子、画像データの送信インターフェース等を備えたデジタルカメラにより構成する。また、撮像手段４０の構成要素として、撮像対象となる建設材料を照明するための照明装置を含んでいてもよい。照明装置としては、例えば、光量や色温度を調整可能なＬＥＤライトを用いることができる。
<Imaging means>
The imaging means 40 is a means for photographing the construction material uniformly diffused by the diffusion flow-down means 30. Although not shown, the imaging means 40 of the present embodiment is configured by a digital camera including an imaging lens system, an imaging device, an image data transmission interface, and the like. Moreover, the illuminating device for illuminating the construction material used as an imaging target may be included as a component of the imaging means 40. FIG. As the illumination device, for example, an LED light capable of adjusting the light amount and the color temperature can be used.
撮像手段４０（デジタルカメラ）の撮像レンズ系は、単焦点であってもよいが、合焦機構を有していてもよく、さらに、パン・チルト機構、ズーム機構を有していてもよい。また、撮像手段４０（デジタルカメラ）は、静止画像を撮影するカメラであってもよいし、動画映像を撮影するカメラであってもよい。 The imaging lens system of the imaging means 40 (digital camera) may be a single focal point, but may have a focusing mechanism, and may further have a pan / tilt mechanism and a zoom mechanism. Further, the imaging means 40 (digital camera) may be a camera that captures a still image or a camera that captures a moving image.
本実施形態では、拡散流下手段３０を構成する一方の板状部材を背景スクリーンとして撮影を行うため、デジタルカメラは、拡散流下手段３０の下部近傍であって、流下する建設材料が接触（衝突）しない位置に設置してある。また、粒度分布解析の精度を上げるために、撮像手段４０（デジタルカメラ）を複数箇所に設置してもよい。また、背景スクリーンとなる板状部材は、撮影する建設材料の色調とのコントラストが明確になる色の材料を用いることが好ましい。さらに、建設材料の撮り逃しを防止して粒度分布の解析精度の向上を図るため、撮影手段４０による建設材料の撮影間隔を可能な範囲で短くすることが好ましい。すなわち、撮影間隔が短くなれば、それだけ粒度分布の解析精度を向上させることができる。 In this embodiment, since one plate-like member constituting the diffusion flow-down means 30 is photographed as a background screen, the digital camera is in the vicinity of the lower part of the diffusion flow-down means 30 and the construction material flowing down contacts (impacts). It is installed in a position that does not. In order to increase the accuracy of the particle size distribution analysis, the imaging means 40 (digital camera) may be installed at a plurality of locations. Moreover, it is preferable to use the material of the color which becomes clear contrast with the color tone of the construction material to image | photograph for the plate-shaped member used as a background screen. Furthermore, in order to prevent missing of the construction material and improve the analysis accuracy of the particle size distribution, it is preferable to shorten the construction material photographing interval by the photographing means 40 as much as possible. That is, if the photographing interval is shortened, the analysis accuracy of the particle size distribution can be improved accordingly.
＜粒度分布解析手段＞
粒度分布解析手段５０は、撮像手段４０で撮影した画像データを画像解析することにより、建設材料の粒度分布を解析するための手段である。例えば、粒度分布解析手段５０は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）及び画像解析ソフトウェアからなり、パーソナルコンピュータにインストールされた画像解析ソフトウェアの機能により、撮像手段４０から受信した画像データに基づいて画像解析を行って、解析対象となる建設材料の粒度分布を解析する。画像解析は、公知のどのような手法を用いてもよいが、基本的には、画像データに基づいて、粒状体の輪郭認識を行って、粒状体の粒径を解析する手法が用いられる。
<Particle size distribution analysis means>
The particle size
＜含水比測定手段＞
含水比測定手段６０は、解析対象となる建設材料の含水比を測定するための装置であり、従来より含水比を測定するために使用している既存の装置を使用することができる。含水比測定手段６０としては、例えば、赤外線水分計、ＲＩ水分密度計、マイクロ波透過型水分計、電子レンジ、乾燥炉等、種々の装置がある。
<Measurement of water content ratio>
The moisture content measuring means 60 is a device for measuring the moisture content of the construction material to be analyzed, and an existing device that has been used for measuring moisture content can be used. Examples of the moisture content measuring means 60 include various devices such as an infrared moisture meter, an RI moisture density meter, a microwave transmission moisture meter, a microwave oven, and a drying furnace.
含水比の測定は、建設材料（例えば、ＣＳＧ）の粒度解析工程において行ってもよいし、建設材料に他の建設材料（例えば、砂）を混合した後の工程において行ってもよい。 The measurement of the water content ratio may be performed in a particle size analysis process of a construction material (for example, CSG), or may be performed in a process after mixing another construction material (for example, sand) with the construction material.
＜粒度分布の解析＞
粒度分布の解析は、粒度分布解析手段５０により行われる。以下、粒度分布の解析手順を説明する。粒度分布の解析は、粒度分布解析手段５０の機能により実施されるものであり、粒度分布が既知である建設材料を用いて重回帰分析を行うことにより粒度毎に回帰式を作成し、作成した回帰式に、解析対象となる建設材料の画像解析結果から算出される説明変数を代入して、粒度毎の解析対象質量率を算出し、算出した各粒度の解析対象質量率を用いて、解析対象である建設材料の粒度分布を解析する。
<Analysis of particle size distribution>
The analysis of the particle size distribution is performed by the particle size distribution analyzing means 50. The particle size distribution analysis procedure will be described below. The analysis of the particle size distribution is performed by the function of the particle size distribution analysis means 50, and a regression equation is created for each particle size by performing multiple regression analysis using construction materials whose particle size distribution is known. Substituting the explanatory variables calculated from the image analysis results of the construction materials to be analyzed into the regression equation, calculate the analysis target mass ratio for each particle size, and use the calculated analysis target mass ratio for each particle size to analyze Analyze the particle size distribution of the target construction material.
この粒度分布の解析は、大別して６つの工程からなる。第１工程は、粒度分布が既知である建設材料を用いて、当該建設材料における粒度毎の土粒子平均短径（Ｄｉ）と合計投影面積（Ｓｉ）とを算出する工程である。第２工程は、粒度毎の合計投影面積（Ｓｉ）を、各粒度の合計投影面積（Ｓｉ）の総和である全投影面積（ΣＳｉ）で除して無次元化することにより、投影面積率（Ｓｉ／ΣＳｉ）を算出する工程である。第３工程は、粒度分布が既知である建設材料を用いて、粒度毎の合計質量（Ｍｉ）を、各粒度の合計質量（Ｍｉ）の総和である全質量（ΣＭｉ）で除して無次元化することにより、質量率（Ｍｉ／ΣＭｉ）を算出する工程である。第４工程は、目的変数を質量率（Ｍｉ／ΣＭｉ）とし、説明変数を土粒子平均短径（Ｄｉ）及び投影面積率（Ｓｉ／ΣＳｉ）として重回帰分析を行い、粒度毎に回帰式を作成する工程である。第１工程、第２工程、第３工程、第４工程により、粒度分布解析の基本となる粒度毎の回帰式を作成する。 The analysis of the particle size distribution is roughly divided into six steps. The first step is a step of calculating the soil particle average minor axis (Di) and the total projected area (Si) for each particle size in the construction material using a construction material having a known particle size distribution. In the second step, the total projected area (Si) for each grain size is divided by the total projected area (ΣSi), which is the sum of the total projected areas (Si) for each grain size, so that the projected area ratio ( This is a step of calculating (Si / ΣSi). The third step uses a construction material with a known particle size distribution, and divides the total mass (Mi) for each particle size by the total mass (ΣMi), which is the sum of the total mass (Mi) for each particle size. This is a step of calculating the mass ratio (Mi / ΣMi). The fourth step performs multiple regression analysis with the objective variable as the mass ratio (Mi / ΣMi) and the explanatory variables as the soil particle average minor axis (Di) and the projected area ratio (Si / ΣSi). It is a process to create. A regression equation for each particle size, which is the basis of particle size distribution analysis, is created by the first step, the second step, the third step, and the fourth step.
なお、含水比を複数の範囲に区分し、各区分の含水比毎に、それぞれ異なる回帰式を作成することが好ましい。これにより、含水比の影響を受けることなく、正確な粒度分布解析を行うことができる。ここで、含水比を区分する境界値の数は、１あるいは２以上とする。この境界値は、建設材料の土質に対応して適宜設定するが、例えば、建設材料が団粒化する限界値を境界値とすることができる。 In addition, it is preferable to divide the water content ratio into a plurality of ranges and create different regression equations for each water content ratio in each section. Thereby, an accurate particle size distribution analysis can be performed without being affected by the water content ratio. Here, the number of boundary values for classifying the water content ratio is 1 or 2 or more. This boundary value is appropriately set according to the soil quality of the construction material. For example, a limit value at which the construction material aggregates can be used as the boundary value.
第５工程は、作成された回帰式に、解析対象となる建設材料の画像解析結果から算出される解析対象土粒子平均短径（Ｄｉ）及び解析対象投影面積率（Ｓｉ／ΣＳｉ）を代入して、粒度毎の解析対象質量率（Ｍｉ／ΣＭｉ）を算出する工程である。第６工程は、第５工程で算出した各粒度の解析対象質量率（Ｍｉ／ΣＭｉ）を用いて、解析対象である建設材料の粒度分布を解析する工程である。この第６工程により、解析対象である建設材料の粒度分布を解析することができる。 In the fifth step, the analysis target soil particle average minor axis (Di) and the analysis target projected area ratio (Si / ΣSi) calculated from the image analysis result of the construction material to be analyzed are substituted into the created regression equation. This is the step of calculating the analysis target mass ratio (Mi / ΣMi) for each particle size. The sixth step is a step of analyzing the particle size distribution of the construction material to be analyzed using the analysis target mass ratio (Mi / ΣMi) of each particle size calculated in the fifth step. By this sixth step, the particle size distribution of the construction material to be analyzed can be analyzed.
また、第４工程において、説明変数として投影面積絶対量の逆数（１／Ｓｉ）を加えることにより、より一層正確に粒度分布を解析することができる。この場合、解析対象質量率（Ｍｉ／ΣＭｉ）を算出する工程（第５工程）において、回帰式に代入する値として、解析対象となる建設材料の画像解析結果から算出される投影面積絶対量の逆数（１／Ｓｉ）を加えて演算を行う。 In the fourth step, the particle size distribution can be analyzed more accurately by adding the reciprocal (1 / Si) of the absolute amount of the projected area as an explanatory variable. In this case, in the step of calculating the analysis target mass ratio (Mi / ΣMi) (fifth step), the projection area absolute amount calculated from the image analysis result of the construction material to be analyzed is used as a value to be substituted into the regression equation. Calculation is performed by adding the reciprocal (1 / Si).
＜粒度分布解析アルゴリズム＞
また、粒度分布解析に用いる回帰式は、施工進捗に応じて、データ更新を行うことが好ましい。具体的な粒度分布解析アルゴリズムを図３に示す。本実施形態で用いる回帰式は、図３に示すように、解析対象となる建設材料の粒度分布を解析するための式であり、粒度毎に、それぞれ目的変数と、説明変数と、相関係数とからなる。
<Particle size distribution analysis algorithm>
Moreover, it is preferable that the regression formula used for a particle size distribution analysis updates data according to construction progress. A specific particle size distribution analysis algorithm is shown in FIG. As shown in FIG. 3, the regression equation used in the present embodiment is an equation for analyzing the particle size distribution of the construction material to be analyzed. For each particle size, the objective variable, the explanatory variable, and the correlation coefficient are used. It consists of.
上述したように、本実施形態で用いる回帰式の目的変数は、質量率Ｙ＝Ｍｉ／ΣＭｉであり、説明変数は、Ｘ１＝土粒子平均短径Ｄｉと、Ｘ２＝投影面積率Ｓｉ／ΣＳｉである。また、説明変数として投影面積絶対量の逆数（１／Ｓｉ）を加えてもよい。図３に示す例では、粒度Ｄ８０（ｍｍ）、粒度Ｄ４０（ｍｍ）、粒度Ｄ２０（ｍｍ）、粒度Ｄ１０（ｍｍ）、粒度Ｄ５（ｍｍ）について、それぞれ回帰式を作成して、当該回帰式に対して、解析対象となる建設材料の画像解析結果から算出される説明変数を代入することにより、解析対象である建設材料の粒度分布を解析する。 As described above, the objective variable of the regression equation used in this embodiment is the mass ratio Y = Mi / ΣMi, and the explanatory variables are X1 = soil particle average minor axis Di and X2 = projected area ratio Si / ΣSi. is there. Further, the reciprocal (1 / Si) of the absolute amount of the projected area may be added as an explanatory variable. In the example shown in FIG. 3, a regression equation is created for each of the particle size D80 (mm), the particle size D40 (mm), the particle size D20 (mm), the particle size D10 (mm), and the particle size D5 (mm). On the other hand, by substituting the explanatory variable calculated from the image analysis result of the construction material to be analyzed, the particle size distribution of the construction material to be analyzed is analyzed.
＜含水比の測定結果を用いた品質管理＞
建設材料（ＣＳＧ材）の品質管理を行うには、ＣＳＧ材の製造時に、画像処理による粒度分布をモニタリングするとともに、含水比をモニタリングする。そして、粒度分布のモニタリング結果において、施工に適した粒度分布の材料であり、かつ表面水量が適正値の範囲であれば、建設材料（ＣＳＧ材）の品質は安定しているとして、例えば、試験頻度を１回／４時間とする。
<Quality control using water content measurement results>
In order to control the quality of construction materials (CSG materials), the particle size distribution by image processing is monitored and the water content ratio is monitored during the production of CSG materials. In the monitoring result of the particle size distribution, if the material has a particle size distribution suitable for construction and the surface water amount is in the range of an appropriate value, the quality of the construction material (CSG material) is assumed to be stable. The frequency is 1 time / 4 hours.
一方、粒度分布のモニタリング結果において、施工に適した粒度分布の範囲を逸脱している場合、あるいは表面水量が適正値の範囲を逸脱している場合には、建設材料（ＣＳＧ材）の品質が変動したとして、例えば、試験頻度を１回／１時間とする。すなわち、建設材料の品質が安定していれば試験頻度を低くし、建設材料の品質が安定していなければ試験頻度を高くする。なお、上述した試験頻度は一例であり、解析対象となる建設材料の性状等に応じて、適宜変更して実施することができる。 On the other hand, when the particle size distribution monitoring results deviate from the range of the particle size distribution suitable for construction, or the surface water amount deviates from the appropriate value range, the quality of the construction material (CSG material) is For example, the test frequency is set to once / one hour. That is, if the quality of the construction material is stable, the test frequency is lowered, and if the quality of the construction material is not stable, the test frequency is increased. In addition, the test frequency mentioned above is an example, can be changed and implemented suitably according to the property etc. of the construction material used as analysis object.
１００ 粒度分布解析装置
１０ 供給手段
１１ ベルトコンベア
１２ ホッパ（傾斜板）
１３ 敷き均し手段（ベルトフィーダ）
２０ 質量計測手段
３０ 拡散流下手段
４０ 撮像手段
５０ 粒度分布解析手段（ＰＣ）
６０ 含水比測定手段
DESCRIPTION OF
13 Leveling means (belt feeder)
20 Mass measurement means 30 Diffusion flow down means 40 Imaging means 50 Particle size distribution analysis means (PC)
60 Moisture content measuring means
Claims (6)
建設材料を供給する供給手段と、前記供給手段に供給する前記建設材料の質量を計測する質量計測手段と、前記供給手段から供給される建設材料を均一に拡散した状態で流下させる拡散流下手段と、前記均一に拡散した状態で流下する建設材料を撮影する撮像手段と、前記撮像手段で撮影した画像データを画像解析することにより、前記建設材料の粒度分布を解析する粒度分布解析手段とを備え、
前記粒度分布解析手段は、
粒度分布が既知である建設材料を用いて重回帰分析を行うことにより粒度毎に回帰式を作成し、
前記回帰式に、解析対象となる建設材料の画像解析結果から算出される説明変数を代入して、粒度毎の解析対象質量率を算出し、
前記算出した各粒度の解析対象質量率を用いて、前記解析対象である建設材料の粒度分布を解析する、
ことを特徴とする建設材料の粒度分布解析方法。 A particle size distribution analysis method for analyzing a particle size distribution by uniformly flowing down construction materials and shooting down the flowing construction materials,
Supply means for supplying construction material; Mass measuring means for measuring the mass of the construction material supplied to the supply means; Diffusion flow down means for causing the construction material supplied from the supply means to flow down in a uniformly diffused state An imaging means for photographing the construction material flowing down in the uniformly diffused state, and a particle size distribution analyzing means for analyzing the particle size distribution of the construction material by analyzing the image data photographed by the imaging means. ,
The particle size distribution analyzing means includes
Create a regression equation for each particle size by conducting multiple regression analysis using construction materials with known particle size distribution,
Substituting explanatory variables calculated from the image analysis results of the construction material to be analyzed into the regression equation, calculating the analysis target mass ratio for each particle size,
Using the calculated analysis target mass ratio of each particle size, analyze the particle size distribution of the construction material that is the analysis target,
A method for analyzing the particle size distribution of construction materials.
粒度分布が既知である建設材料を用いて、当該建設材料における粒度毎の土粒子平均短径と合計投影面積とを算出する工程と、
粒度毎の前記合計投影面積を、各粒度の合計投影面積の総和である全投影面積で除して無次元化することにより、投影面積率を算出する工程と、
粒度毎の前記合計質量を、各粒度の合計質量の総和である全質量で除して無次元化することにより、質量率を算出する工程と、
目的変数を前記質量率とし、説明変数を前記土粒子平均短径及び前記投影面積率として重回帰分析を行い、粒度毎に回帰式を作成する工程と、
前記回帰式に、解析対象となる建設材料の画像解析結果から算出される解析対象土粒子平均短径及び解析対象投影面積率を代入して、粒度毎の解析対象質量率を算出する工程と、
前記算出した各粒度の解析対象質量率を用いて、前記解析対象である建設材料の粒度分布を解析する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の建設材料の粒度分布解析方法。 The step in the particle size distribution analyzing means is:
Using a construction material having a known particle size distribution, calculating a soil particle average minor axis and total projected area for each particle size in the construction material;
Dividing the total projected area for each grain size by the total projected area, which is the sum of the total projected areas for each grain size, and making it dimensionless, thereby calculating a projected area ratio;
Dividing the total mass for each particle size by the total mass, which is the sum of the total mass of each particle size, and making it dimensionless, thereby calculating a mass ratio;
The objective variable is the mass ratio, the explanatory variable is the soil particle average minor axis and the projected area ratio to perform multiple regression analysis, and a regression formula is created for each particle size,
Substituting the analysis target soil particle average minor axis and the analysis target projected area ratio calculated from the image analysis result of the construction material to be analyzed into the regression equation, calculating the analysis target mass ratio for each particle size,
Using the calculated analysis target mass ratio of each particle size, analyzing the particle size distribution of the construction material that is the analysis target;
The particle size distribution analysis method for construction materials according to claim 1, comprising:
前記粒度毎の解析対象質量率を算出する工程において、前記回帰式に代入する値として、解析対象となる建設材料の画像解析結果から算出される投影面積絶対量の逆数を加えることを特徴とする請求項２に記載の建設材料の粒度分布解析方法。 In the step of creating a regression equation for each particle size, add the reciprocal of the projected area absolute amount as an explanatory variable,
In the step of calculating the analysis target mass ratio for each particle size, a reciprocal of the projected area absolute amount calculated from the image analysis result of the construction material to be analyzed is added as a value to be substituted into the regression equation. The construction material particle size distribution analysis method according to claim 2.
前記請求項１〜５に記載の粒度分布解析方法で求めた粒度分布解析結果と、前記含水比の測定結果とを用いて、前記解析対象となる建設材料の品質を管理することを特徴とする建設材料の品質管理方法。 Comprising water content measuring means for measuring the water content of the construction material to be analyzed;
Using the particle size distribution analysis result obtained by the particle size distribution analysis method according to claim 1 and the measurement result of the water content ratio, the quality of the construction material to be analyzed is managed. Quality control method for construction materials.
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