DE20219141U1 - Optical particle measurement system includes scales for weighing individual particles from a dosing unit removing particles from a moving stream before moving particle past an optical imaging system - Google Patents

Optical particle measurement system includes scales for weighing individual particles from a dosing unit removing particles from a moving stream before moving particle past an optical imaging system

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Abstract

An optical particle measurement (10) system has a particle weighing apparatus (18) for weighing one particle at a time taken from a particle stream moving through a container (13) and conveyors (16, 17, 19) for moving the particles from a dosing unit (14. 15) over the band scales (18) and past an optical imaging system (11).

Description

Optische PartikelerfassungseinrichtungOptical particle detection device

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Partikelerfassungseinrichtung, bei der der aus den Partikeln gebildete Partikelstrom mittels einer Fördereinrichtung durch das Aufnahmefeld einer optischen Bildaufnahmevorrichtung leitbar ist, und bei der die Bilder mittels eines Auswertgerätes zur Bestimmung der Partikelgrößen derThe invention relates to an optical particle detection device in which the particle stream formed from the particles can be guided through the recording field of an optical image recording device by means of a conveyor device, and in which the images are processed by means of an evaluation device for determining the particle sizes of the

Partikel verarbeitbar sind.particles can be processed.

Bei der in Frage kommenden Partikelerfassungseinrichtung kann der auszuwertende Partikelstrom im freien Fall an der Bildaufnahmevorrichtung oder mittels einer Führung gezielt vorbeigeführt werden. Die Bestimmung der Partikelgrößen erfolgt durch Messung der Projektionsflächen. Bei einer solchen Einrichtung ist es nur möglich, die Partikel eines Partikelstromes in zwei Dimensionen zu erfassen. Daraus resultiert, daß die genaue Größe nur aus zwei Meßwerten bestimmt wird. Um die Partikel auch dreidimensional zu erfassen, ist es deshalb auch schon bekannt, mindestens zwei Kameras zu verwenden, deren optische Achsen im Winkel zueinander stehen. Derartige Einrichtungen haben sich zwar in der Anwendung bestens bewährt, jedoch werden an derartige Erfassungen und Bestimmungen bei bestimmten Anwendungsfällen ständig steigende Anforderungen gestellt.With the particle detection device in question, the particle stream to be evaluated can be guided past the image recording device in free fall or by means of a guide. The particle sizes are determined by measuring the projection surfaces. With such a device, it is only possible to detect the particles of a particle stream in two dimensions. This means that the exact size can only be determined from two measured values. In order to detect the particles in three dimensions, it is already known to use at least two cameras whose optical axes are at an angle to each other. Such devices have proven to be very effective in practice, but in certain applications, the demands on such detection and determination are constantly increasing.

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Anmeldungstext vom 03.03.2003 Seite 2Registration text dated 03.03.2003 Page 2

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Partikelerfassungsemrichtung der eingangs näher beschriebenen Art so zu gestalten, daß das vorliegende Ergebnis gegenüber den bisher bekannten Einrichtungen noch genauer ermittelt bzw. noch verbessert wird.The invention is based on the object of designing an optical particle detection device of the type described in more detail above in such a way that the present result is determined even more precisely or even improved compared to the previously known devices.

Die auf die optische Partikelerfassungseinrichtung gerichtete Aufgabe wird gelöst, indem die Partikelerfassungseinrichtung mit einer das Gewicht der Partikel des durchlaufenden Partikelstromes ermittelnden Wägeeinrichtung ausgestattet ist.The task directed at the optical particle detection device is solved by equipping the particle detection device with a weighing device that determines the weight of the particles in the passing particle stream.

Die erfindungsgemäße Partikelerfassungseinrichtung ist nunmehr so ausgelegt, daß nicht nur die Abmessungen sondern nunmehr auch das Gewicht ermittelt wird. Dadurch lassen sich noch weitere Werte ermitteln, die für die weitere Verwendung benötigt werden. Unter anderem kann auch festgestellt werden, ob Partikel eines anderen Stoffes in dem Partikelstrom enthalten sind.The particle detection device according to the invention is now designed in such a way that not only the dimensions but also the weight are determined. This allows further values to be determined that are required for further use. Among other things, it can also be determined whether particles of another substance are contained in the particle stream.

Eine konstruktiv einfache Gestaltung der Partikelerfassungseinrichtung ergibt sich, wenn die Wägeeinrichtung als eine die Partikel transportierende Bandwaage ausgebildet ist. Diese Bandwaage ist mit einem antreibbaren Förderband oder Fördergurt ausgerüstet. Da sie auch als Transportelement verwendet wird, ist sie, in Förderrichtung des Partikelstromes gestehen, der optischen Bildaufnahmevorrichtung vorgeschaltet. Die Fördereinrichtung besteht zweckmäßigerweise aus mindestens einer Dosierrinne und wenigstens einem Bandförderer, der der Wägeeinrichtung, in Laufrichtung des Partikelstromes gesehen, vorgeschaltet ist. Die Partikel werden in einem Vorratsbehälter gelagert, von dem aus sie auf die Dosierrinne gelangen. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Fördereinrichtung aus zwei hintereinander geschalteten Dosierrinnen, an den sich ein Übernahmeband anschließt, dem ein Einlaufband vorgeschaltet ist. Von dem Einlaufband aus gelangt der Partikelstrom dann in die Wägeeinrichtung bzw. in die Bandwaage. Der Wägeeinrichrung ist ein Austrageband nachgeschaltet. Von diesem Austrageband gelangt der Partikelstrom entweder unter Bildung einer Wurfparabel im freien Fall in einen Auffangbehälter. Zwischen dem Austrageband und dem Auffangbehälter kann auch eine schräggestellte Führung für den Partikelstrom angeordnet sein. Außerdem ist dazwischen die optische Bildaufnahmevorrichtung installiert. Die For-A structurally simple design of the particle detection device results when the weighing device is designed as a belt scale that transports the particles. This belt scale is equipped with a drivable conveyor belt or conveyor belt. Since it is also used as a transport element, it is connected upstream of the optical image recording device in the direction of conveyance of the particle flow. The conveyor device expediently consists of at least one metering chute and at least one belt conveyor that is connected upstream of the weighing device in the direction of travel of the particle flow. The particles are stored in a storage container from which they reach the metering chute. In a preferred embodiment, the conveyor device consists of two metering chutes connected in series, to which a transfer belt is connected, which is preceded by an infeed belt. From the infeed belt, the particle flow then reaches the weighing device or the belt scale. A discharge belt is connected downstream of the weighing device. From this discharge belt, the particle stream either falls freely into a collecting container, forming a parabolic trajectory. An inclined guide for the particle stream can also be arranged between the discharge belt and the collecting container. In addition, the optical image recording device is installed between them. The for-

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Anmeldungstext vom 03.03.2003 Seite 3Registration text dated 03.03.2003 Page 3

dereinrichtung ist in vorteilhafter Weise so ausgelegt, daß die Geschwindigkeit der Partikel des Partikelstromes sich während des Durchlaufs vergrößert. Dadurch werden die Partikel sinngemäß vereinzelt, d.h. die Anzahl der Partikel auf eine bestimmte Flächeneinheit wird verringert. Dadurch wird der Wägevorgang und auch die Erfassung mit der optischen Bildaufnahmevorrichtung erleichtert.The device is advantageously designed so that the speed of the particles in the particle stream increases during the passage. This separates the particles, i.e. the number of particles per unit area is reduced. This facilitates the weighing process and also the detection with the optical image recording device.

In bevorzugter Ausführung wird als optische Bildaufnahmevorrichtung eine Zeilenkamera verwendet, da dadurch im Bedarfsfall die Länge des Bildes variiert werden kann.
10In a preferred embodiment, a line scan camera is used as the optical image recording device, since this allows the length of the image to be varied if necessary.
10

Anhand der beiliegenden Zeichnung wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:The invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawing. It shows:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Partikelerfassungseinrichtung in einer Seitenansieht, rein schematisch.Figure 1 shows a particle detection device according to the invention in a side view, purely schematically.

Die in der Figur 1 dargestellte Partikelerfassungseinrichtung ist eine aus mehreren Komponenten gebildete Fördereinrichtung, an deren Auslaufende eine optische Bilderfassungsvorrichtung 11 installiert ist. Nach dem Aufnehmen des Bildes gelangen die Partikel in einen Auffangbehälter 12. Die Partikel werden aus einem Ausgabebehälter 13 in eine erste im Querschnitt V-förmig gestaltete DosierrinneThe particle detection device shown in Figure 1 is a conveyor device made up of several components, at the outlet end of which an optical image capture device 11 is installed. After the image has been taken, the particles enter a collecting container 12. The particles are fed from an output container 13 into a first dosing channel with a V-shaped cross section.

14 geleitet. Danach gelangen die Partikel in eine zweite Dosierrinne 15, die ebenfalls im Querschnitt V-förmig gestaltet ist. Die Dosierrinnen 14, 15 sind als Schwingförderer ausgebildet, wobei die Frequenzen so aufeinander abgestimmt sein können, daß die Geschwindigkeit der Partikel in der Dosierrinne 15 größer ist als in der Dosierrinne 14. An die in Laufrichtung der Partikel hintere Dosierrinne14. The particles then enter a second dosing trough 15, which is also V-shaped in cross-section. The dosing troughs 14, 15 are designed as vibrating conveyors, whereby the frequencies can be coordinated so that the speed of the particles in the dosing trough 15 is greater than in the dosing trough 14. The dosing trough at the rear in the direction of travel of the particles

15 schließt sich ein Übernahmeband 16 an, welches ein endloses, umlaufendes Förderband aufweist. Das Übernahmeband 16 ist von einem eigenen, nicht dargestellten Antrieb antreibbar. An dieses Übernahmeband schließt sich ein baugleiches oder annähernd baugleiches Einlaufband 17 an. Auch dieses Einlaufband ist mit einem endlosen Förderband oder Fördergurt ausgestattet und ebenfalls mit einem eigenen Antrieb ausgestattet, der aus Darstellungsgründen nicht dargestellt ist. Die Geschwindigkeiten der Dosierrinnen 14, 15 des Übernahmebandes 16 und des Einlaufbandes 17 sind so aufeinander abgestimmt, daß spätestens am Abgabeende des15 is followed by a transfer belt 16, which has an endless, circulating conveyor belt. The transfer belt 16 can be driven by its own drive, not shown. This transfer belt is followed by an identical or almost identical infeed belt 17. This infeed belt is also equipped with an endless conveyor belt or conveyor belt and is also equipped with its own drive, which is not shown for illustration reasons. The speeds of the dosing chutes 14, 15 of the transfer belt 16 and the infeed belt 17 are coordinated so that at the latest at the discharge end of the

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Anmeldungstext vom 03.03.2003 SeiteRegistration text from 03.03.2003 Page

Einlaufbandes 17 die Partikel vereinzelt sind, d.h. es muß auch ein vorgegebener Abstand erreicht sein. Die Partikel gelangen vom Einlaufband 17 in die Wägeeinrichtung 18, die als Bandwaage ausgebildet ist. Auch diese Bandwaage hat ein endloses Förderband, so daß die Partikel nicht nur gewogen, sondern auch weitertransportiert werden. Anschließend gelangen die Partikel auf das Austrageband 19 und von dort aus auf eine Schrägführung 20. Diese Schrägführung kann auch eine Rutsche sein. Diese Schrägführung 20 ist in bevorzugter Ausführung aus einem transparenten Material, da dieser Schrägführung 20 die Bilderfassungsvorrichtung 11 funktionell zugeordnet ist. Entgegen der Darstellung könnten die Partikel auch im freien Fall unter Bildung einer Wurfparabel in den Auffangbehälter 12 gelangen.Infeed belt 17 the particles are separated, i.e. a predetermined distance must also be reached. The particles pass from the infeed belt 17 into the weighing device 18, which is designed as a belt scale. This belt scale also has an endless conveyor belt, so that the particles are not only weighed, but also transported further. The particles then pass onto the discharge belt 19 and from there onto an inclined guide 20. This inclined guide can also be a chute. In a preferred embodiment, this inclined guide 20 is made of a transparent material, since the image capture device 11 is functionally assigned to this inclined guide 20. Contrary to the illustration, the particles could also reach the collecting container 12 in free fall, forming a parabola.

Die von der Bilderfassungsvorrichtung 11 aufgenommenen Bilder werden in einem nicht dargestellten Auswertegerät verarbeitet. Die Partikel werden durch die erfindungsgemäße Partikelerfassungseinrichtung 10 nicht nur gemessen, um die Korngrößen zu ermitteln, sondern auch noch gewogen.The images recorded by the image capture device 11 are processed in an evaluation device (not shown). The particles are not only measured by the particle capture device 10 according to the invention in order to determine the grain size, but are also weighed.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Wesentlich ist, daß außer der Bilderfassungsvorrichtung 10 und des Auswertegerätes noch eine Wägeeinrichtung 18 vorgesehen ist, um das Gewicht der Partikel zu ermitteln. Die Auswertung dazu kann vielfältig sein.The invention is not limited to the embodiment shown. It is important that, in addition to the image capture device 10 and the evaluation device, a weighing device 18 is also provided to determine the weight of the particles. The evaluation for this can be varied.

Claims (8)

1. Optische Partikelerfassungseinrichtung (10), bei der der aus den Partikeln gebildete Partikelstrom mittels einer Fördereinrichtung durch das Aufnahmefeld einer optischen Bildaufnahmevorrichtung (11) leitbar ist, und bei der die Bilder mittels eines Auswertgerätes zur Bestimmung der Partikelgrößen verarbeitbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelerfassungseinrichtung (10) mit einer das Gewicht der Partikel des durchlaufenden Partikelstromes ermittelnden Wägeeinrichtung (18) ausgestattet ist. 1. Optical particle detection device ( 10 ), in which the particle stream formed from the particles can be guided through the recording field of an optical image recording device ( 11 ) by means of a conveyor device, and in which the images can be processed by means of an evaluation device for determining the particle sizes, characterized in that the particle detection device ( 10 ) is equipped with a weighing device ( 18 ) which determines the weight of the particles of the passing particle stream. 2. Optische Partikelerfassungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wägeeinrichtung (18) als eine die Partikel transportierende Bandwaage ausgebildet ist. 2. Optical particle detection device according to claim 1, characterized in that the weighing device ( 18 ) is designed as a belt scale transporting the particles. 3. Optische Partikelerfassungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wägeeinrichtung (18) der optischen Partikelerfassungseinrichtung (10) in Förderrichtung des Partikelstromes gesehen, der optischen Bildaufnahmevorrichtung (11) vorgeschaltet ist. 3. Optical particle detection device according to claim 1 or 2, characterized in that the weighing device ( 18 ) of the optical particle detection device ( 10 ) is connected upstream of the optical image recording device ( 11 ), seen in the conveying direction of the particle stream. 4. Optische Partikelerfassungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung aus mindestens einer Dosierrinne (14, 15) und wenigstens einem der Wägeeinrichtung (18) vorgeschalteten Förderband besteht. 4. Optical particle detection device according to one or more of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the conveying device consists of at least one dosing trough ( 14 , 15 ) and at least one conveyor belt upstream of the weighing device ( 18 ). 5. Optische Partikelerfassungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung mit zwei hintereinander angeordneten sowie einem Aufgabebehälter (13) nachgeschalteten Dosierrinnen (14, 15) besteht, und daß der Wägeeinrichtung (18) ein Übernahmeband und ein, in Förderrichtung des Partikelstromes gesehen, diesem Übernahmeband nachgeschalteten Einlaufband (17) aufweist. 5. Optical particle detection device according to claim 4, characterized in that the conveying device consists of two metering chutes ( 14 , 15 ) arranged one behind the other and downstream of a feed container ( 13 ), and that the weighing device ( 18 ) has a transfer belt and an infeed belt ( 17 ) downstream of this transfer belt, viewed in the conveying direction of the particle stream. 6. Optische Partikelerfassungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wägeeinrichtung (18) ein Austrageband (19) nachgeschaltet ist. 6. Optical particle detection device according to claim 5, characterized in that a discharge belt ( 19 ) is connected downstream of the weighing device ( 18 ). 7. Optische Partikelerfassungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderrinnen (14, 15) das Übernahmeband (16), das Einlaufband (17), die Wägeeinrichtung (18) und das Austrageband (19) derart antreibbar sind, daß die Geschwindigkeit des Partikelstromes in seiner Förderrichtung zunimmt. 7. Optical particle detection device according to one or more of the preceding claims 1 to 6, characterized in that the conveyor troughs ( 14 , 15 ), the transfer belt ( 16 ), the infeed belt ( 17 ), the weighing device ( 18 ) and the discharge belt ( 19 ) can be driven in such a way that the speed of the particle stream increases in its conveying direction. 8. Optische Partikelerfassungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel zumindest im Bereich der Wägeeinrichtung (18) einen solchen Abstand zueinander aufweisen, daß sich jeweils nur ein Partikel in der Wägeeinrichtung (18) befindet. 8. Optical particle detection device according to one or more of the preceding claims 1 to 7, characterized in that the particles, at least in the region of the weighing device ( 18 ), are spaced apart from one another such that only one particle is located in the weighing device ( 18 ) at a time.
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