DE19680817B4

DE19680817B4 - Method and device for determining the geometric dimensions of particles of a pelleted and / or granulated material

Info

Publication number: DE19680817B4
Application number: DE19680817T
Authority: DE
Inventors: Wladimir Lissijenko; Wassilij Kruglow; Dmitrij Kirin
Original assignee: Siemens AG; NPWP TOREKS
Current assignee: Siemens AG; NPWP TOREKS
Priority date: 1995-09-28
Filing date: 1996-09-24
Publication date: 2011-12-08
Anticipated expiration: 2016-09-25
Also published as: WO1997012222A2; AU702574B2; WO1997012222A3; AU7619096A; RU2154814C2; DE19680817D2

Abstract

Verfahren zur Bestimmung der geometrischen Abmessungen von Teilchen, z. B. Pellets, Granulat, Steinen oder Körnern, eines pelletierten und/oder granulierten Materials, das einer Strahlung, wie elektromagnetischer Strahlung oder Schall, ausgesetzt ist und diese reflektiert, wobei die Intensitätsverteilung der reflektierten Strahlung gemessen und aus dieser die geometrischen Abmessungen der Teilchen des pelletierten und/oder granulierten Materials bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass in der Intensitätsverteilung der reflektierten Strahlung die Intensitätsmaxima und -minima sowie ihr Abstand voneinander in acht oder mehr Richtungen, bestimmt werden.Method for determining the geometric dimensions of particles, e.g. B. pellets, granules, stones or grains, a pelletized and / or granulated material that is exposed to and reflects radiation, such as electromagnetic radiation or sound, the intensity distribution of the reflected radiation being measured and from this the geometric dimensions of the particles of the pelletized and / or granulated material, characterized in that the intensity maxima and minima and their distance from one another in eight or more directions are determined in the intensity distribution of the reflected radiation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der geometrischen Abmessungen von Teilchen, z. B. Pellets, Granulat, Steinen oder Körnern, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for determining the geometric dimensions of particles, for. As pellets, granules, stones or grains, and an apparatus for performing this method.

Aus der US-PS 4,523,146 sowie aus dem Artikel ”Über das magnetische Verfahren der Körnungsmessung der rohen Eisenerzpellets”, Jurin A. A., Safonow A. E., Sammelband Nr. 3 ”Pelletierung der Eisenerze und Konzentrate”, Swerdlowsk, Institut Uralmachanobr, 1976, Seite 133–135, ist es bekannt, die geometrischen Abmessungen aus dem Zusammenhang zwischen Permeabilität des pelletierten bzw. granulierten Materials und seinem Volumen zu bestimmen. Dieses Verfahren ist jedoch sehr unzuverlässig, wenn das pelletierte bzw. granulierte Material eine bestimmte Feuchtigkeit überschreitet.From the U.S. Patent 4,523,146 and from the article "About the magnetic method of grain measurement of crude iron ore pellets", Jurin AA, Safonow AE, collection No. 3 "Pelletizing of iron ores and concentrates", Sverdlovsk, Institute Uralmachanobr, 1976, pages 133-135, it is known To determine the geometric dimensions of the relationship between permeability of the pelleted or granulated material and its volume. However, this method is very unreliable if the pelletized material exceeds a certain humidity.

Aus den Artikeln ”The quality control system of sintering paint at Kashima Steel Works”, Arai O., Yamamoto A., Joko T., Inada K., Yumoto S., Autom. Mining, Miner and Metal Process, 1983, Proc. 4th IFAC Symp., Helsinki, 22–25 Aug., 1983. Oxford e. a. 1984, Seite 347–355, und ”Determining size distribution of moving pelets by computer image processing”, Graness Steven C., Appl. Comput. and Oper. Res. Miner. Ind.: 19th Int. Symp., University Park, Pa, Apr. 14–16, 1986. Littleton, Colo, 1986, Seite 545–552, ist bekannt, ein Videobild des pelletierten bzw. granulierten Materials zu rastern und aus dem Rastermuster die geometrischen Abmessungen der Teilchen des pelletierten bzw. granulierten Materials zu ermitteln. Diese Methode hat sich jedoch als sehr ungenau erwiesen.From the articles "The Quality Control System of Sintering Paint at Kashima Steel Works", Arai O., Yamamoto A., Joko T., Inada K., Yumoto S., Autom. Mining, Miner and Metal Process, 1983, Proc. 4th IFAC Symp., Helsinki, 22-25 Aug., 1983. Oxford e. a. 1984, pages 347-355, and "Determining size distribution of moving pixels by computer image processing", Graness Steven C., Appl. Comput. and opera. Res. Miner. Ind .: 19th Int. Symp., University Park, Pa, Apr. 14-16, 1986. Littleton, Colo, 1986, pages 545-552, is known to rasterize a video image of the pelleted or granulated material, and from the raster pattern, the geometrical dimensions of the particles of the to determine pelleted or granulated material. However, this method has proven to be very inaccurate.

Aus der EP 0 391 530 A2 sowie der JP 57 059 143 A sind Verfahren zur Messung der Größe liegender, insbesondere in kompakten Schichten liegender, Teilchen bekannt. Aus der DE 44 14 622 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung von Fremdstoffen in körnigen Medien bekannt. Aus der GB 20 12 948 A und der EP 0 198 670 A2 sind Verfahren zum Messen der Größe fallender Teilchen bekannt. Auch diese Verfahren haben sich als zu ungenau erwiesen.From the EP 0 391 530 A2 as well as the JP 57 059 143 A are known methods for measuring the size of lying, in particular lying in compact layers, particles. From the DE 44 14 622 A1 is a method for the determination of foreign substances in granular media known. From the GB 20 12 948 A and the EP 0 198 670 A2 For example, methods for measuring the size of falling particles are known. These methods have proved to be too imprecise.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bestimmung der geometrischen Abmessungen von Teilchen eines pelletierten und/oder granulierten Materials sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben, dessen Präzision höher ist als die der bekannten Verfahren und Meßeinrichtungen. Dabei ist es wünschenswert, daß das neue Verfahren bzw. das Körnigkeitsmeßsystem zur Durchführung dieses Verfahrens eine Bestimmung der geometrischen Abmessungen der Teilchen des pelletierten und/oder granulierten Materials erlaubt.The object of the invention is to provide a method for determining the geometric dimensions of particles of a pelleted and / or granulated material and an apparatus for carrying out this method, the precision of which is higher than that of the known methods and measuring devices. It is desirable that the new method or granularity measurement system for carrying out this method allow determination of the geometric dimensions of the particles of the pelleted and / or granulated material.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Bestimmung der geometrischen Abmessungen von Teilchen eines pelletierten und/oder granulierten Materials, das einer Strahlung, wie elektromagnetischer Strahlung oder Schall, ausgesetzt ist und diese reflektiert, gelöst, wobei die Intensitätsverteilung der reflektierten Strahlung gemessen und aus dieser die geometrischen Abmessungen der Teilchen des pelletierten und/oder granulierten Materials bestimmt werden, und wobei in der Intensitätsverteilung der reflektierten Strahlung die Intensitätsmaxima und -minima sowie der Abstand voneinander in acht oder mehr Richtungen bestimmt werden. Es hat sich herausgestellt, daß die Auswertung einer Intensitätsverteilung der reflektierten Strahlung in acht oder mehr Richtungen eine gegenüber dem bekannten Stand der Technik, der eine Auswertung eines zweidimensionalen Bildes in nicht mehr als zwei Richtungen offenbart, eine besonders präzise Bestimmung der geometrischen Abmessungen der Teilchen eines pelletierten und/oder granulierten Materials erlaubt.The object is achieved by a method for determining the geometric dimensions of particles of a pelleted and / or granulated material which is exposed to a radiation such as electromagnetic radiation or sound, and this reflected dissolved, wherein the intensity distribution of the reflected radiation measured and from this the geometric dimensions of the particles of the pelleted and / or granulated material are determined, and wherein in the intensity distribution of the reflected radiation, the intensity maxima and minima and the distance from each other in eight or more directions are determined. It has been found that the evaluation of an intensity distribution of the reflected radiation in eight or more directions over the prior art, which discloses an evaluation of a two-dimensional image in no more than two directions, a particularly precise determination of the geometric dimensions of the particles of a pelleted and / or granulated material allowed.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die zweidimensionale Intensitätsverteilung der reflektierten Strahlung gemessen und aus dieser werden die geometrischen Abmessungen der Teilchen eines pelletierten und/oder granulierten Materials bestimmt, wodurch sich die Präzision des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter erhöhen läßt.In an advantageous embodiment of the invention, the two-dimensional intensity distribution of the reflected radiation is measured and from this the geometric dimensions of the particles of a pelleted and / or granulated material are determined, whereby the precision of the method according to the invention can be further increased.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Strahlung Licht. Es hat sich gezeigt, daß Licht geeignet ist, entsprechend den geometrischen Eigenschaften von Teilchen eines pelletierten und/oder granulierten Materials Intensitätskontraste zu erzeugen.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention the radiation is light. It has been found that light is capable of producing intensity contrasts according to the geometric properties of particles of a pelleted and / or granulated material.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das pelletierte und/oder granulierte Material gerichtet bestrahlt, wodurch die Intensität der reflektierten Strahlung erhöht wird. Eine erhöhte Intensität der reflektierten Strahlung erhöht auch die Kontraste der Intensitätsverteilung.According to a further advantageous embodiment of the invention, the pelleted and / or granulated material is irradiated directionally, whereby the intensity of the reflected radiation is increased. An increased intensity of the reflected radiation also increases the contrasts of the intensity distribution.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das pelletierte und/oder granulierte Material aus zumindest drei Richtungen, vorzugsweise mit gleichmäßig auf einen Kreisumfang verteilten Strahlungsquellen, bestrahlt, was zu einer besonders kontrastreichen Intensitätsverteilung führt, die die geometrischen Strukturen der Teilchen des pelletierten und/oder granulierten Materials repräsentiert.In a further advantageous embodiment of the invention, the pelletized and / or granulated material is irradiated from at least three directions, preferably with evenly distributed on a circumference radiation sources, resulting in a particularly high-contrast intensity distribution, the geometric structures of the particles of the pelleted and / or represented granulated material.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden in der Intensitätsverteilung der reflektierten Strahlung die Intensitätsmaxima und -minima sowie ihr Abstand voneinander, vorzugsweise in acht bis sechzehn Richtungen, bestimmt. Der Abstand von Intensitätsmaxima und -minima ist dabei eine Größe, die besonders geeignet ist, die geometrischen Abmessungen von Teilchen eines pelletierten und/oder granulierten Materials zu repräsentieren. Es hat sich dabei als besonders vorteilhaft erwiesen, den Abstand von Intensitätsmaxima und -minima in acht bis sechzehn Richtungen zu bestimmen, wobei die Richtungen vorteilhafterweise alle im gleichen Winkel zueinander stehen. Dabei hat sich die Anzahl von acht bis sechzehn Richtungen als besonders geeigneter Kompromiß zwischen der Forderung nach Messung in wenigen Richtungen, um den Rechenaufwand zu minimieren, und der Forderung in besonders vielen Richtungen zu messen, um ein möglichst präzises Abbild der Teilchen zu erhalten, erwiesen. Inbesondere bei annähernd kugelförmigen Teilchen führt eine Erhöhung der Anzahl der Richtungen, in denen der Abstand zwischen Intensitätsmaxima und -minima bestimmt wird, zu keiner merklichen Präzisionsverbesserung bei der Bestimmung der geometrischen Abmessungen der Teilchen.In a further advantageous embodiment of the invention, the intensity maxima and minima and their distance from each other, preferably in eight to sixteen directions, are determined in the intensity distribution of the reflected radiation. The distance of intensity maxima and minima is a size which is particularly suitable for representing the geometric dimensions of particles of a pelleted and / or granulated material. It has proven to be particularly advantageous to determine the distance of intensity maxima and minima in eight to sixteen directions, wherein the directions are advantageously all at the same angle to each other. In this case, the number of eight to sixteen directions has proven to be a particularly suitable compromise between the requirement for measurement in few directions in order to minimize the computational effort, and to measure the requirement in a particularly large number of directions in order to obtain the most accurate image of the particles , Particularly in the case of approximately spherical particles, an increase in the number of directions in which the distance between intensity maxima and minima is determined does not lead to any noticeable precision improvement in the determination of the geometric dimensions of the particles.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird aus den Abständen von Intensitätsmaxima und -minima eine Häufigkeitsverteilung ermittelt. Eine Häufigkeitsverteilung ist dabei eine besonders geeignete Größe, die geometrischen Abmessungen eines pelletierten und/oder granulierten Materials zu charakterisieren, da die Angabe über die geometrischen Abmessungen einzelner Teile eine geringe Aussagekraft besitzt und deshalb als Regelgröße nicht besonders geeignet ist.In a further advantageous embodiment of the invention, a frequency distribution is determined from the distances of intensity maxima and minima. A frequency distribution is a particularly suitable variable to characterize the geometric dimensions of a pelleted and / or granulated material, since the information on the geometric dimensions of individual parts has a low significance and therefore is not particularly suitable as a controlled variable.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann durch das Körnigkeitsmeßsystem gemäß Anspruch 9 besonders vorteilhaft ausgeführt werden. Dieses Körnigkeitsmeßsystem weist zumindest eine Strahlungsmeßeinrichtung, zumindest Strahlungsquelle und zumindest eine Auswerteeinheit auf.The inventive method can be carried out by the Körnigkeitsmeßsystem according to claim 9 particularly advantageous. This granularity measuring system has at least one radiation measuring device, at least one radiation source and at least one evaluation unit.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Körnigkeitsmeßsystems ist eine Strahlungsmeßeinrichtung als Kamera und eine Strahlungsquelle als eine Lichtquelle ausgebildet. Dabei hat sich die Kombination aus Lichtquelle und Kamera als besonders vorteilhaft erwiesen.In an advantageous embodiment of the Körnigkeitsmeßsystems a radiation measuring device is designed as a camera and a radiation source as a light source. The combination of light source and camera has proven to be particularly advantageous.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Im einzelnen zeigen:Further advantages will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the drawings. In detail show:

1 eine Pelletierungsanlage 1 a pelletizing plant

2 eine zweidimensionale Intensitätsverteilung 2 a two-dimensional intensity distribution

3 die Intensitätsverteilung entlang der Schnittlinie A, B aus 2 3 the intensity distribution along the section line A, B from 2

4 die Auswertung der Intensitätsverteilung 4 the evaluation of the intensity distribution

5 eine Meß- und Bestrahlungsanordnung 5 a measurement and irradiation arrangement

1 zeigt eine Pelletieranlage 1 für Eisenerz. Das zu pelletierende Gemisch aus Eisenerz und Bentonit wird über ein Förderband 5 und einem Materialspeicher 6 auf einen Pelletierteller 7 gegeben. Das pelletierte Material wird über ein weiteres Förderband 8 abtransportiert. Die Pelletiertellern 7 werden mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung 4 (SPS) gesteuert und geregelt. Ziel dieser Steuerung und Regelung ist es, Pellets des Eisenerz-Bentonit-Gemisches einer bestimmten Größe zu erhalten. Dazu wird die Pelletgröße mit einer Meßeinheit 2 gemessen. Diese Messung kann entweder dann erfolgen, wenn die Pellets auf das Förderband 8 fallen oder, wenn sie auf dem Förderband 8 liegen. Die Meßeinheit 2 besteht aus, vorzugsweise drei gleichmäßig auf einem Kreisumfang verteilten, elektromagnetischen Strahlungquellen und einer Kamera. Das von der Kamera gelieferte Bild wird aufbereitet und über eine Datenleitung 3 an einen PC, insbesondere einen Industrie-PC 4, übertragen. Die Auswertung dieses übertragenen Signals erfolgt im PC 4, so daß dort Informationen über die Größenverteilung der Pellets ermittelt werden können, die für die Regelung der Pelletiertellern 7 notwendig ist. Als Alternative für den PC können auch speicherprogrammierbare Steuerungen oder VME-Bussysteme zur Anwendung kommen. 1 shows a pelletizing plant 1 for iron ore. The mixture of iron ore and bentonite to be pelletized is conveyed through a conveyor belt 5 and a material store 6 on a pelletizing plate 7 given. The pelleted material is transferred via another conveyor belt 8th removed. The pelletizing plates 7 be with a programmable logic controller 4 (PLC) controlled and regulated. The aim of this control and regulation is to obtain pellets of iron ore-bentonite mixture of a certain size. For this purpose, the pellet size with a measuring unit 2 measured. This measurement can be done either when the pellets are on the conveyor belt 8th fall or when on the conveyor 8th lie. The measuring unit 2 consists of, preferably three evenly distributed on a circumference, electromagnetic radiation sources and a camera. The image delivered by the camera is processed and sent via a data cable 3 to a PC, especially an industrial PC 4 , transfer. The evaluation of this transmitted signal takes place in the PC 4 So that there information about the size distribution of the pellets can be determined, which is used for the regulation of pelletizing 7 necessary is. Programmable logic controllers or VME bus systems can also be used as an alternative for the PC.

2 zeigt eine zweidimensionale Intensitätsverteilung. Dabei heben sich die Pellets als Bereiche höherer Lichtintensität 9 ab. Durch die gewölbte Oberfläche der Pellets ergibt sich bei mehrdimensionaler Bestrahlung, z. B. durch eine Bestrahlung mit drei gleichmäßig auf einem Kreisumfang angeordneten Lichtquellen, eine unterschiedliche Reflexion der einzelnen Bereiche eines Pellets. So wird Licht vom Zentrum des Pellets starker reflektiert als von den Rändern. 2 shows a two-dimensional intensity distribution. The pellets stand out as areas of higher light intensity 9 from. Due to the curved surface of the pellets results in multi-dimensional irradiation, z. B. by irradiation with three evenly arranged on a circumference light sources, a different reflection of the individual areas of a pellet. Thus, light is reflected more strongly from the center of the pellet than from the edges.

3 zeigt die Intensitätsverteilung entlang der Schnittlinie A, B aus 2. Diese Intensitätsverteilung weist Minima 12 und Maxima 11 auf. Der Abstand zwischen einem Maximum 11 und seinen beiden benachbarten Minima 12 ist proportional der physikalische Ausdehnung des zugeordneten Pellets entlang der Schnittlinie A, B. 3 shows the intensity distribution along the section line A, B from 2 , This intensity distribution has minima 12 and maxima 11 on. The distance between a maximum 11 and its two neighboring minima 12 is proportional to the physical extent of the associated pellet along section line A, B.

4 zeigt die Auswertung der Intensitätsverteilung. Das von einer Kamera gelieferte Bild 14 wird zunächst in einem Digitalwandler 15 digitalisiert. Das Ausgangssignal des Digitalwandlers 15 wird einem Niederfrequenzfilter 16 und einem Intensitätsmaximumdetektor 17 zugeführt. Die vom Niederfrequenzfilter 16 und dem Intensitätsmaximumdetektor 17 gelieferten Signale werden in einem Abstufungsverstärker 18 zum Hervorheben der die geometrischen Abstufungen repräsentierenden Intensitätsverteilung weiterverarbeitet. Dessen Ausgangssignal wiederum wird in einem Funktionsmodul 19 zur Pelletabmessungsberechnung zugeführt. Die so erhaltenen Informationen werden schließlich in einem Statistikmodul 20 zur statistischen Aufbereitung der vom Funktionsmodul 19 zur Pelletabmessungsberechnung gelieferten Informationen ausgewertet. Das Ausgangssignal 21 des Statistikmoduls 20 schließlich ist eine Verteilung der Häufigkeit von Pellets verschiedener Größen. 4 shows the evaluation of the intensity distribution. The picture delivered by a camera 14 is first in a digital converter 15 digitized. The output signal of the digital converter 15 becomes a low frequency filter 16 and an intensity maximum detector 17 fed. The from the low frequency filter 16 and the intensity maximum detector 17 supplied signals are in a gradation amplifier 18 to emphasize the intensity distribution representing the geometric gradations. Its output signal is in turn in a function module 19 supplied to the pelletizing calculation. The information thus obtained is finally in a statistics module 20 for statistical processing of the function module 19 evaluated for Pelletabmessungsberechnung information. The output signal 21 of the statistics module 20 Finally, a distribution of the abundance of pellets of different sizes.

5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine besonders günstige Meß- und Bestrahlungsanordnung. Dabei sind drei Lichtquellen 15 gleichmäßig auf einem Kreisumfang 16 verteilt. Zur Messung der vom bestrahlten Material reflektierten Strahlung wird eine Kamera 14 verwendet, die im Kreismittelpunkt angeordnet ist. 5 shows an embodiment of a particularly favorable measuring and irradiation arrangement. There are three light sources 15 evenly on a circumference 16 distributed. A camera is used to measure the radiation reflected by the irradiated material 14 used, which is arranged in the center of the circle.

Claims

Method for determining the geometric dimensions of particles, e.g. As pellets, granules, stones or grains, a pelleted and / or granular material which is a radiation such as electromagnetic radiation or sound, and reflected, wherein the intensity distribution of the reflected radiation measured and from this the geometric dimensions of the particles of the be determined pelleted and / or granulated material, characterized in that in the intensity distribution of the reflected radiation, the intensity maxima and minima and their distance from one another in eight or more directions, are determined.

A method according to claim 1, characterized in that the radiation is light.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the pelletized and / or granulated material is irradiated directionally.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pelletized and / or granulated material is irradiated from at least three directions, preferably with evenly distributed on a circumference radiation sources.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that a frequency distribution is determined from the distances of intensity maxima and minima.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the frequency distribution of the distances of intensity maxima and minima is used as a frequency distribution of the size of the particles of the pelleted and / or granulated material.

Device for carrying out the method for determining the geometric dimensions of particles of a pelleted and / or granulated material according to one of claims 1 to 6, wherein the granularity measuring system comprises at least one radiation measuring device, at least one radiation source and at least one evaluation unit, wherein the particles one through the radiation source are generated radiation and reflect this radiation, and wherein the radiation measuring device measures the intensity distribution of the reflected radiation, characterized in that the evaluation unit from the intensity distribution of the reflected radiation, the intensity maxima and minima and their distance from each other in eight or more directions determined.

Apparatus according to claim 7, characterized in that a radiation measuring device is designed as a camera and a radiation source as an electromagnetic radiation source.

Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the evaluation unit is designed as a PC.

Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the evaluation unit is designed as a single-chip computer, in particular as a microcontroller, or as a multi-chip computer, in particular as a single-board computer.

Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the evaluation unit as an automation device, in particular a programmable logic controller or a VME bus system is formed.