JPH06174628A - 流れる固体粒子状物質の粒子の大きさの分布を測定するための方法および装置 - Google Patents

流れる固体粒子状物質の粒子の大きさの分布を測定するための方法および装置

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JPH06174628A
JPH06174628A JP4082506A JP8250692A JPH06174628A JP H06174628 A JPH06174628 A JP H06174628A JP 4082506 A JP4082506 A JP 4082506A JP 8250692 A JP8250692 A JP 8250692A JP H06174628 A JPH06174628 A JP H06174628A
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JP4082506A
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Giuseppe Longobardi
ジウセペ・ロンゴバルデイ
Franco Francini
フランコ・フランチニ
Carlo Castellini
カルロ・カステリーニ
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IST NATL DI OTTICA
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    • G01N15/0227Investigating particle size or size distribution by optical means using imaging; using holography
    • GPHYSICS
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】流れている試料でも画像分析(すなわち直接
法)によって粒子の大きさの分布を測定することができ
る方法および装置を提供する。 【構成】本装置は、光源1、画像を捕捉する手段3、前
記捕捉手段によって捕捉された信号を処理する手段、お
よび光源1と該捕捉手段3の間に配置された試料が連続
して流れることができるようにした手段をともなう測定
チャンバー5で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像分析によって流れ
る固体粒子状物質の粒子の大きさの分布を測定するため
の方法および装置に関するものである。より具体的に
は、本発明は、測定する試料が、光源と画像を捕捉する
手段であって該捕捉手段に投射された前記試料に含まれ
る粒子の画像を捕捉する手段の間に配置され、また、前
記捕捉手段から得られた信号が処理されて該試料に含ま
れる粒子の大きさの分布を示す方法に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の方法は、イタリア特許出願第6
9199A/79号および該特許で開示された方法の改
善に関するイタリア特許出願第5904A/81に記載
されている。これら既知の方法にあっては、試料は、捕
捉手段に対してほぼ静止しており、連続光源によって試
料が照明され、粒子の画像が例えば並べて配置された光
電トランスデューサーの列のようなセンサーの列に投射
される。このようにして得られた信号が処理され、前記
粒子の一連の異なる部分が間接的に測定されることによ
って粒子の大きさが求められる。
【0003】流れる試料を測定する必要のある場合があ
る。例えば、時間によって異なりうる試料の粒子の大き
さの分布に関するデータをリアルタイムで得る必要があ
る場合などである。このような場合には、従来、回折式
の間接測定システムが用いられている。この種の方法で
は、粒子の大きさの分布の計算に長い測定時間を要す
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、流れている
試料でも画像分析(すなわち直接法)によって粒子の大
きさの分布を測定することができる方法および装置に関
する。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、画面解析によって行なう粒子の
大きさの分布の測定方法において、測定される試料が光
源と画像捕捉手段であってそこに投射される前記試料に
含まれる粒子の像を捕捉する手段の間に配置され、前記
捕捉手段から得られた信号が処理されて該試料に含まれ
る粒子の大きさの分布を示し、 − 検査される試料が移動しており、また、 − 試料の照明がパルスで不連続に行われることを特徴
としている。
【0006】本発明に基づく方法は、大略、検査する試
料が移動していること、および試料の照明がパルスの形
で不連続に行われることを特徴とする。光のパルスは、
捕捉手段がほぼ固定画像を観察できるように試料の流速
に比して持続時間が十分に短くされる。一連の画像を捕
捉することによって、試料が測定装置を通って流れてい
る間に試料の粒子の大きさの時間適分布を見出すことが
できる。請求の範囲には、本発明に基づく方法の最良の
実施形態が示されている。
【0007】本発明に基づく装置は、試料に含まれる粒
子の画像を捕捉する手段および前記捕捉手段によって捕
捉された信号を処理する手段からなる。本発明に基づけ
ば、該装置は、パルス光源および前記光源と捕捉手段の
間に配置されて試料が連続して流れることができるよう
にする測定チャンバーを有することを特徴とする。
【0008】
【実施例】本発明に基づく方法の最良の実施形態は、付
属の特許請求の範囲に示されており、また、本発明の実
施例を示した添付の図面を参照して以下に説明する。
【0009】図1は、本発明に基づく装置のブロック線
図である。図2は、装置の縦断面図である。図3は、図
2のIII-III に添った装置の横断面図である。図4は、
本発明に基づく装置によって行われる作業のきわめて簡
単なフローチャートである。図5および図6は測定チャ
ンバーを示す図であり、図5は、図6のV−V線に添っ
た部分断面図、図6は、図5のVI-VI 線に添った部分断
面図である。
【0010】まず図1を参照して簡潔に説明すると、装
置は、画像捕捉手段3に面して配置された光源1を有
し、該光源は、とくにパルス・レーザー光源とする。該
捕捉手段は、以下に説明する方法でパルス・レーザーに
同期させたテレビカメラとしてもよい。光源1と捕捉手
段の間には、全体を5で示す測定チャンバーが配設され
ており、その中を懸濁状の粒子を含む液体の試料が流れ
る。光源1からでる光線は、この(透明の壁をもつ)チ
ャンバー5に当たる。該チャンバー5とテレビカメラ3
の間におかれた光学システムが、チャンバー5内の粒子
の像をテレビカメラ3に投射する。これによって得られ
た画像は、全体を7で示す既知の種類の画像舗装システ
ムを通してコンピュータ9へ送られ、そこで画像の回折
と捕捉された粒子の大きさの計算が行われ、それに基づ
いて粒子の大きさの分布が計算され、また、必要ならば
度数分布図あるいは線図が生成される。
【0011】コンピュータ9は、また、電子制御システ
ム11を制御するが、この電子制御システム11は、光源1
とテレビカメラ3に同期した信号を送るもので、この同
期下信号によってテレビカメラ3が光源1からくる光の
パルスに同期し、テレビカメラ3が(光源1からくる光
のパルスが短くまたこのパルスとテレビカメラの走査信
号が同期しているために)実際はチャンバー5内を定め
られた速度で動いている‥郡の粒子の像を捕捉できるよ
うになる。
【0012】図2と図3は、図1に線図で概略的に示し
た装置の構造状の細部を示した図である。より具体的に
は、光源1、測定チャンバー5、および光源1に面して
測定チャンバー5の反対側に置かれたテレビカメラ3が
示されている。測定チャンバー5とテレビカメラ3の間
には、顕微鏡13が配設されてテレビカメラ3用の拡大光
学素子を形成し、きわめて小さい粒子の像を捕捉できる
ようにしている。光学素子13は、測定チャンバー5の壁
との干渉を避けるために十分に長い正面図すなわち試料
と対物レンズの間の距離をもっている。さらに、前記光
学素子は、チャンバー5の幅に比して十分なまたこの場
合には前記幅とほぼ等しい被写界深度をもっている。
【0013】懸濁状の粒子を含む液体の試料は、必要な
場合には試料を希釈するために貯蔵器15内に入れられ
る。該貯蔵器は、磁気撹拌装置17を備え、再循環、その
後の処理のための試料の装置、および測定チャンバー5
の洗浄のため三方弁に接続されている。試料は、例えば
ポンプ駆動のようなポンプを用いて貯蔵器15から取り出
される。貯蔵器15からポンプで汲み出された試料は、測
定チャンバー5の上方に配設されて管25で該チャンバー
に接続された膨張タンク23へ送られる。測定チャンバー
5には、また、排出管27が配設されている。
【0014】該装置にはスライド29からなる焦点合わせ
手段が配設されており、該スライド上には支持棒31に支
えられたテレビカメラ3と顕微鏡13が取り付けられ、こ
れらは全体を33で示す既知の種類の焦点合わせシステム
に連結されている。焦点合わせシステムの詳細な説明は
省略する。該焦点合わせシステムは、また、チャンバー
5の交換作業が行われるときの焦点合わせを容易にする
ために用いられる比較器34を含んでいる。最後に、該装
置は、電気部品が収納された隔室35を有する。
【0015】以下、図4の概略線図を参照して、画像の
捕捉および解析ならびに粒子の大きさの分布の測定を説
明する。細くする画像の数Kが、コンピュータ9に設定
される。次に、レーザー光源1とテレビカメラ3を同期
させるための初期パルスが生成され、対応する画像がシ
ステム7によって捕捉され、コンピュータ9へ送られて
粒子の大きさが計算される。この計算は、それ自身は既
知の画像解析ソフトウエアを用いて行われる(例えば、
デンマークのゲート・データ社がGIPSの商品名で販
売しているソフトウエア・パッケイジを用いてもよいで
あろいう)。この計算で得られたデータは記憶され、カ
ウンターNが進められ、このカウンターの値が設定され
た値Kと比較され、さらに、カウンターNが設定値Kを
越えるようになるまで、パルス生成、画像捕捉、大きさ
の計算、記憶のプロセスが繰り返される。この時点で、
コンピュータ9は、捕捉されたKの画像の処理によって
求められた粒子の大きさの分布を要約した度数分布図そ
の他の線図の計算に進む。このコンピュータ9を用い
て、計算された度数分布図をプリントアウトさせるかあ
るいは表示画面に表示させることもできる。
【0016】この測定のプロセスを通じて、駆動ポンプ
21と磁気撹拌装置17は作動を続けており懸濁状の粒子を
含む試料が貯蔵器15から取り出され、膨張ポンプ23を通
って測定チャンバー5内に循環するようにされる。測定
チャンバー5は、好ましくは、試料採取量の幅を容易に
変更できるようにモジュラー構造に形成される。このよ
うにすれば、(試料採取できる量が十分にあり、光学素
子の被写界深度が十分に大きいとして)高度に希釈され
た試料すなわち粒子の密度が低い試料を測定することが
可能となる。これによって、テレビカメラ3への入射光
の量が増大しコントラストの大きい画像従って画質のよ
い画像を得ることができる。
【0017】5図および6図は、測定チャンバー5の具
体的な実施例を示す図である。チャンバーは、固定用ノ
ブ53を用いて支持部51に取り付けられる。チャンバー本
体は、2個の中央光学ガラス口59,61を有する2個のフ
ランジ55,57で構成される。これら2個のフランジは、
ねじ63と例えば焼き付け鋼でつくられた金属65で継ぎ合
わされており、該金属板は、スペーサとして機能し、2
個のフランジの間に配置される。金属板65は、2個の口
59,61と同心の中央の楕円状開口67を有する。該開口の
楕円状の縁および口59,61の内面によって範囲が定めら
れる開口67内の空間は、流れが生じるように第1の入口
管69および第2の出口管71によって貯蔵器15に接続され
たチャンバーの容量を確定する。2本ほ管69,71は、チ
ャンバー5内での粒子の沈澱をさけるために水平に対し
て適当な角度で傾斜している。
【0018】測定チャンバーの深さは、板65を置換する
ことで、チャンバーの他の構成部品を交換することな
く、また、管69,71の接続を元に戻す必要なく、容易に
変更することができる。
【0019】図面は、本発明の実施例を示すためのもの
であり、本発明は、その範囲および概念から逸脱するこ
となく形態および配置を変えることができることは容易
に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に基づく装置のブロック線図。
【図2】 装置の縦断面図。
【図3】 図2のIII-III に添った装置の横断面図。
【図4】 本発明に基づく装置によって行われる作業の
極めて簡単なフローチャート。
【図5】 図6のV−V線に添った部分断面図。
【図6】 図5のVI-VI 線に添った部分断面図。
【符号の説明】
1‥‥レーザー 3‥‥テレビカメ
ラ 5‥‥チャンバー 7‥‥画像捕捉シ
ステム 9‥‥コンピュータ 11‥‥電子制御シ
ステム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カルロ・カステリーニ イタリア国.50144・フイレンツエ.ヴイ ア・ジ.ビ.ウリ・ニユメロ.50

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画面解析によって行なう粒子の大きさの分
    布の測定方法において、測定される試料が光源と画像捕
    捉手段であってそこに投射される前記試料に含まれる粒
    子の像を捕捉する手段の間に配置され、前記捕捉手段か
    ら得られた信号が処理されて該試料に含まれる粒子の大
    きさの分布を示し、 − 検査される試料が移動しており、また、 − 試料の照明がパルスで不連続に行われる方法。
  2. 【請求項2】a) 光源と捕捉手段を同期させるためのパ
    ルスが生成され、 b) 画像が捕捉され、 c) 画像データがコンピュータへ伝送されて粒子の大き
    さが計算されまたデータが記憶され、 d) (a),(b),(c) の段階があらかじめ定められた回数だ
    け繰り返され、 e) 記憶されたデータに基づいて試料巾の粒子の大きさ
    の分布が計算される請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】試料がパルス・レーザー光源によって照射
    される請求項1または請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】試料が、懸濁状の粒子を含んで移動する流
    体の媒質からなる請求項1、請求項2〜3のいずかに記
    載の方法。
  5. 【請求項5】画像解析によって行なう粒子の大きさの分
    布の測定装置において、光源、画像捕捉手段であって前
    記光源によってそこに投射される前記試料に含まれる粒
    子の像を捕捉する手段、および前記捕捉手段によって捕
    捉された信号を処理する手段からない、 − 前記光源がパルス光源である、 − 試料が連続して流れることができるようにする測定
    チャンバーが光源と捕捉手段の間に配置されている装
    置。
  6. 【請求項6】光源がパルス・レーザーである請求項5に
    記載の装置。
  7. 【請求項7】画像捕捉手段がテレビカメラである請求項
    5または請求項6に記載の装置。
  8. 【請求項8】光源と捕捉手段を同期させるためのパルス
    生成手段を有する請求項5〜7のいずれかに記載の装
    置。
  9. 【請求項9】前記捕捉手段からくる画像信号を処理し、
    同期信号を前記光源と前記捕捉手段へ送るコンピュータ
    を有する請求項5〜8のいずれかに記載の装置。
  10. 【請求項10】前記コンピュータが、画像信号を捕捉し
    て処理する作業をあらかじめ定められた関数だけ行な
    い、前記捕捉された信号を処理して得られたデータから
    検査される試料の粒子の大きさの分布を求めるようにプ
    ログラムされている請求項9に記載の装置。
  11. 【請求項11】前記捕捉手段が焦点を合わせるための光
    学素子および、必要な場合には、拡大用光学素子に連結
    されている請求項5〜10のいずれかに記載の装置。
  12. 【請求項12】前記光学素子が、前記光源からくる光線
    の方向に添って測定チャンバーの深さに近い被写界深度
    を有する請求項11に記載の装置。
  13. 【請求項13】前記測定チャンバーが透明な壁部分を備
    えた2個のフランジ、および、前記2個のフランジの間
    に配設されて該チャンバーの試料保持容器を確定する開
    口を備えた板状のスペーサを有する請求項5〜12のい
    ずれかに記載の装置。
  14. 【請求項14】前記板状のスペーサが交換可能である請
    求項13に記載の装置。
  15. 【請求項15】試料の導入および排出のための管が前記
    2個のフランジの一方に接続されている請求項12また
    は請求項13に記載の装置。
  16. 【請求項16】前記管が板状スペーサによって確定され
    る平面に対して傾斜している請求項14に記載の装置。
  17. 【請求項17】前記測定チャンバーの前に膨張タンクが
    配設されている請求項5〜15のいずれかに記載の装
    置。
  18. 【請求項18】中で試料が希釈されまた常時撹拌される
    貯蔵器を有する請求項5〜16のいずれかに記載の装
    置。
JP4082506A 1991-04-03 1992-04-03 流れる固体粒子状物質の粒子の大きさの分布を測定するための方法および装置 Pending JPH06174628A (ja)

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