JP2022015886A - 混合割合判定方法および混合割合判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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。【解決手段】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撮影機器５３で撮影されて、混合材料の撮影画像が取得される（Ｓ１）。そして、その撮影画像を粉粒体単位で領域分割する領域分割工程（Ｓ６）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（Ｓ７）とが行われ、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が判定される（Ｓ１０）【選択図】図２

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。

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。

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。

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）。

特開２０１９－６０８０５号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。 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。 穴埋め処理後の白黒画像の一例を示す図である。 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。 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。 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。 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。 警報出力判定処理の流れを示すフローチャートである。 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。 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。 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。 グレースケール画像の一例を示す図である。 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。 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。 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。 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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

＜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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (12)

1. 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、前記混合材料の画像を取得する撮影工程と、
   前記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、
   前記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、
   前記同定工程における同定結果から、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、を含む、混合割合判定方法。
2. 前記領域分割工程前に、前記撮影工程で取得した前記画像を二値化する二値化工程、をさらに含む、請求項１に記載の混合割合判定方法。
3. 前記撮影工程で取得する前記画像は、カラー画像であり、
   前記二値化工程前に、
   前記撮影工程で取得したカラーの前記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を平均化する平均化工程と、
   前記平均化工程後の前記グレースケール画像を用いて、前記撮影工程で取得したカラーの前記画像から背景のむらを除去するむら除去工程と、をさらに含む、請求項２に記載の混合割合判定方法。
4. 前記領域分割工程前に、前記二値化工程で二値化された前記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、をさらに含む、請求項２または３に記載の混合割合判定方法。
5. 前記反転工程後であって前記同定工程前に、前記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、をさらに含む、請求項４に記載の混合割合判定方法。
6. 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から照明光を照射する、請求項１～５のいずれか一項に記載の混合割合判定方法。
7. 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、を含む、混合割合判定方法。
8. 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７に記載の混合割合判定方法。
9. 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１～８のいずれか一項に記載の混合割合判定方法。
10. 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１～９のいずれか一項に記載の混合割合判定方法。
11. 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、
    前記画像を粉粒体単位で領域分割する領域分割処理と、
    前記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、
    前記同定処理による同定結果から、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、を実行する、混合割合判定装置。
12. 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、を実行する、混合割合判定装置。

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