EP3114456A1 - VORRICHTUNG ZUR BESTIMMUNG DER PARTIKELGRÖßE UND/ODER DER PARTIKELFORM EINES PARTIKELGEMISCHES - Google Patents

VORRICHTUNG ZUR BESTIMMUNG DER PARTIKELGRÖßE UND/ODER DER PARTIKELFORM EINES PARTIKELGEMISCHES

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Publication number
EP3114456A1
EP3114456A1 EP15713384.4A EP15713384A EP3114456A1 EP 3114456 A1 EP3114456 A1 EP 3114456A1 EP 15713384 A EP15713384 A EP 15713384A EP 3114456 A1 EP3114456 A1 EP 3114456A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
particles
measuring section
particle
camera
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15713384.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan KNOP
Sebastian Beil
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Microtrac Retsch GmbH
Original Assignee
Retsch Technology GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Retsch Technology GmbH filed Critical Retsch Technology GmbH
Publication of EP3114456A1 publication Critical patent/EP3114456A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means, e.g. by light scattering, diffraction, holography or imaging
    • G01N15/0227—Investigating particle size or size distribution by optical means, e.g. by light scattering, diffraction, holography or imaging using imaging, e.g. a projected image of suspension; using holography
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/22—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring depth
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01N15/1433—
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N15/1456—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals
    • G01N15/1459—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals the analysis being performed on a sample stream
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N2015/1497—Particle shape

Definitions

  • the present invention relates to a device for determining the particle sizes and / or the particle shapes of particles of a particle mixture with a feeding device which separates the particles of the particle mixture and then passes as a particle flow through a measuring section, a lighting device which on one side - the back - the Arranged measuring section and is directed to the measuring section to illuminate the particle flow in the measuring section from the back, a camera which is positioned on the opposite side of the illumination device of the measuring section and directed to the measuring section to shadow projections of the illuminated by the illumination device particles and with an evaluation unit, which determines the particle size and / or particle shape of the recorded particles based on the images of the camera.
  • the invention relates to a method for determining the particle size and / or particle shapes of particles of a particle mixture, in which the particles of the particle mixture are separated and then passed as particle flow through a measuring section, the particle flow is illuminated from the back of the measuring section by means of a lighting device , Shadow projections of the illuminated particles are taken from the front of the measuring section ago by means of a camera, and based on the images of the camera, the particle size and / or particle shape of the recorded particles is determined.
  • the measuring path is associated with a lighting device which is arranged on the back of the measuring section and directed to the measuring section in order to illuminate the particle flow in the measuring section from the back surface. Furthermore, a camera is provided, which is positioned on the front side of the measurement path opposite the illumination device and directed onto the measurement path in order to record shadow projections of the particles illuminated by the illumination device. From the shadow projection of each individual particle, dimensional and shape parameters can be determined with suitable evaluation programs. Shadow projections are generally well-suited for determining the outlines of a particle. A binarization of the recorded data is easy, since ideally only two events, namely light and dark, have to be considered. However, only limited information about the contour of the surface is obtained, as the camera-facing front of the recorded particles appears as a solid black area.
  • the advantage of the dynamic method is the measurement of a large amount of sample in a relatively short time. This results in a high statistical reliability of the measurement results.
  • a disadvantage of this method is that as a rule only a two-dimensional projection of a random orientation of each particle is detected. Since the results In the case of dynamic methods, the results are mostly compared with data from screenings, and there is a demand for the best possible correlation between screening and dynamic image processing.
  • the sieve mesh size of the sieves used is decisive for the so-called size class into which a particle is sorted. A particle can only pass through a sieve mesh if its smallest projection surface is smaller than the sieve mesh.
  • Static image processing methods have a high spatial resolution and can be operated both with reflected light and transmitted light.
  • the observed sample volume is small.
  • the particles to be examined are in a preferred orientation by being deposited on a slide. Thus, no statically distributed orientation of the individual particles is observed.
  • This disadvantage can be overcome by certain optical arrangements, such as the confocal micro- balance scopie.
  • the static image processing has the problem that only small sample volumes can be evaluated.
  • the object of the following invention is therefore to design an apparatus and a method for determining the particle sizes and / or the particle shapes of particles of a particle mixture of the type mentioned, which operate on the principle of dynamic image processing, so that in a simple manner additional data the geometry of the particles to be measured are obtained.
  • the camera is associated with a projection device, which is arranged on the front of the measuring section, directed to the measuring section and positioned at a triangulation angle ⁇ to the camera to a line of light on the particles of the particle flow in the measuring section to be projected, which is recorded by the camera, wherein from the shape of the light line in the evaluation unit depth information and / or geometric information about the detected particles are determined.
  • the object in a method of the type mentioned above is achieved by projecting a line of light onto the particles of the particle stream in the measuring path from the front of the measuring section by means of a projection device and recording the light line through the camera, wherein the shape of the Light line depth information and / or geometric information about the detected particles are determined.
  • the invention is thus based on the consideration, to determine the surface profile of the particles, the light section method, also called line triangulation, use.
  • This is a narrow line of light through a Projection device projected onto the front of the particles to be measured.
  • the projection device is correspondingly arranged on the front side of the measuring path, but positioned at an angle offset to the camera, so that the projection axis of the projection device is offset from the optical axis of the camera by a triangulation angle ⁇ .
  • the particle stream is usually guided in a direction Y in a straight line - for example in free fall - through the measuring section.
  • the projection device and the camera are then arranged such that the projection axis of the projection device and the optical axis of the camera lie in a direction perpendicular to the direction Y of the particle (horizontal) ⁇ , ⁇ -plane and offset in this plane at the triangulation angle ⁇ to each other are arranged.
  • the particle flow in the region of the measurement path is illuminated in a planar manner from the rear side thereof in order to generate a shadow projection, which is recorded with the camera from the front side of the measurement path.
  • a thin line of light is projected onto the particles in a narrow area of the camera field of view with the aid of the projection device. This line of light is partially scattered back by the falling particles, and the scattered light is detected by the camera.
  • both a depth information and a geometric information about the measured particles can then be obtained with a suitable evaluation software. Together with the contour information, which are obtained in a known manner from the shadow projection, can be calculated at sufficiently high frame rate of the camera a complete reconstruction of the camera facing side of the measured particles. By the relative movement of the particles to the generated light line and the camera a complete scan in the direction of movement Y of the particles is achieved.
  • a camera and a projection device associated with the camera are provided on the back of the measuring section to generate a light line on the back of the particles and to detect these, wherein from the shape of the light line in the evaluation Depth information and / or geometric information about the detected particles are determined.
  • an additional projection device and an additional camera are arranged on the rear side of the measuring section in order to generate a light line on the back side of the particles in the measuring section and record it and obtain contour information about the back side of the particles from the shape of the light line.
  • the camera and the projection device are arranged at the rear of the measuring path offset from one another at a triangulation angle ⁇ and are preferably arranged in a (horizontal) plane X, Z which is perpendicular to the direction of movement Y of the particles to be detected.
  • the arrangement is such that the projection axes of the two projection devices and the optical axes of the cameras at the front and back of the measuring section are all in a common ⁇ , ⁇ -plane.
  • the illumination device and the projection device on the back of the measuring section are expediently pulsed or clocked that they are active in alternation and thus the particles are illuminated either by the lighting device or by the projection device.
  • the particles are not illuminated by the illumination device when the projection line is generated, so that the light line from the camera at the rear of the measurement path can be well detected.
  • Suitable projection devices for generating a thin line of light at the front and / or at the back of the measuring path preferably comprise a laser and / or at least one LED as the light source.
  • lenses and / or diffractive optical elements are preferably used to generate the light line.
  • the projection devices on the front side and / or on the rear side of the measurement path can be configured to produce differently colored projection lines. It is known that different materials have divergent absorption and transmission properties. This directly affects the amount of backscattered light. It is therefore advantageous to have a large number of possible projection colors which, depending on the material of the particle mixture to be measured, can optionally be used to produce a light line.
  • a filter device to be provided upstream of the camera on the front side and / or on the rear side of the measurement path in order to filter out light which is produced by fluorescence excitation on the surface of the particles to be analyzed.
  • the filter means may comprise a high-pass and / or band-pass filter.
  • the filter device may also have filters in order to discriminate predetermined polarization directions of the light scattered by the particles in the measuring path, which may offer advantages in particular in the measurement of transparent particles.
  • the evaluation unit is designed to display the images of the lines of light generated by the projection device on the front side and / or on the back of the measurement section by suitable software filters and / or adaptation algorithms, in particular by subpixeling and / or or Gaussian adaptation, so that the highest possible resolution of the light lines is achieved. This refinement results in a high accuracy of the acquired depth or topography information.
  • the algorithmic determination of the light line is expedient for the algorithmic determination of the light line to define an area of interest (ROI English) within each recorded image. This considerably reduces the search effort for the evaluation program. In order to determine such areas, it is helpful to track particles using the shadow projections taken by the camera by evaluating successive images accordingly. In this way, one can predict when the tracked particles will enter the region of the light line and define corresponding ROIs in subsequently captured images in which the light line is evaluated.
  • ROI English area of interest
  • the feed device is designed to separate a mixture of particles above the measuring section and to generate a particle flow in the form of a particle curtain, which moves in free fall through the measuring section.
  • a rotation of the falling particles relative to the Fallebene is not desired here. Therefore, the feeder has Preferably means such as baffles on to counteract rotation of the falling particles relative to the Fallebene.
  • Figure 1 shows a schematic representation of an apparatus for determining the particle sizes and / or the particle shapes of particles of a particle mixture according to the present invention
  • FIG. 2 shows a shadow projection of a particle with a projected light line, which is obtained by using one of the devices according to the invention.
  • FIG. 1 shows the schematic representation of a device for determining the particle sizes and / or the particle shapes of particles of a particle mixture according to the present invention.
  • the apparatus comprises a feed device 1 with a funnel-shaped storage container 2 for particulate bulk material and a conveyor device positioned below the outlet opening of the storage container 2 in the form of a vibrating plate 3, which serves to collect particles T falling from the storage container 2 and along the vibrating plate 3 for free Transport output end of the vibrating plate 3, where they fall from the vibrating plate 3.
  • a curtain-like particle flow is generated from vertical particles Y moving particles T in a Fallebene E.
  • the feeder 1 has means not shown, such as baffles, which counteract a rotation of the particles T or a rotation prevent.
  • Below the feeder 1 a collecting container, not shown, is provided, in which the Pismestronn is collected.
  • a part of the fall distance is defined as a measurement distance M.
  • This measuring path M is associated with a lighting device 4 of the device, which is arranged on the back of the measuring section M and directed to the measuring section M in order to illuminate the particle flow in the measuring section M from the back surface.
  • this device comprises a camera 5 which is positioned on the front side of the measuring path M opposite the illumination device 4 and directed onto the measuring path M in order to record shadow projections of the particles T illuminated by the illumination device 4.
  • the device has a camera 5 associated with the projection device 6, which is arranged on the front of the measuring section M and also directed to the measuring section M.
  • the projection device 6 serves to project a thin light line L onto the particles T in the measuring path M, which is also recorded by the camera 5.
  • the projection device 6 is positioned with angular offset to the camera 5, so that the projection axis P of the projection device 6 with the optical axis K of the camera 5 includes a triangulation angle ⁇ .
  • the projection device 6 and the camera 5 are arranged so that the projection axis P of the projection device 6 and the optical axis K of the camera 5 are perpendicular to the direction Y and the plane E of the particles T, i. horizontal ⁇ , ⁇ -plane and are arranged offset in this plane at the triangulation angle ⁇ to each other.
  • the projection device 6 has to generate the thin light line L on a laser or an LED as a light source.
  • the projection device 6 has lenses and / or diffractive optical elements for generating the light line L.
  • the projection device 6 is configured to to produce different colored projection lines. It is known that different materials have divergent absorption and transmission properties. This directly affects the amount of backscattered light. It is therefore advantageous to have a large number of possible projection colors which, depending on the material of the particle mixture to be measured, can optionally be used to generate the light line L.
  • the device comprises an evaluation unit 7, which is coupled to the camera 5 in order to evaluate the images captured by the camera 5.
  • the evaluation unit 7 is provided with a corresponding evaluation software, which makes it possible to evaluate the detected shadow projection and the detected light line L in order to obtain information relating to the particle sizes and / or the particle shapes of the particles received by the camera 5.
  • the evaluation unit 7 is designed to rework the images of the light lines L generated by the projection device 6 by suitable software filters and / or adaptation logarithms, in particular by subpixeling and / or Gaussian matching so that a monopixel resolution of the light lines is achieved. This configuration results in a high accuracy.
  • the algorithm 7 for the algorithmic determination of the light line defines an area of interest (ROI) within each captured image. This considerably reduces the search effort for the evaluation program.
  • the evaluation unit 7 evaluates successive images of the camera 5 in order to follow shadow projections of individual particles on the basis of successive images. In this way, it can be predicted when the corresponding particles enter the region of the generated light line, so that corresponding ROI can be defined in subsequently recorded images.
  • the particles to be examined are transported via the vibrating plate 3 in the direction of the Fallebene E and thereby isolated. As soon as a particle T reaches the right in the drawing output end of the vibrating plate 3, it goes into free fall over.
  • the illumination device 4 illuminates the particles from the rear side of the measurement path M and thus generates a shadow projection which is recorded with the camera 5 on the front side of the measurement path M.
  • a thin light line L is projected by means of the projection device 6 in a narrow area of the camera field of view.
  • This light line L is partially backscattered by the falling particles T, and the scattered light is also detected by the camera 5.
  • the contour information, which is obtained from the shadow projection, and the additional information obtained from the shape of the light line can then in the evaluation with a suitable evaluation software in the evaluation a complete reconstruction of the camera 5 side facing the detected particles T be calculated. In this case, a complete scanning in the Y direction is achieved by the relative movement of the particles T to the light line L and the camera 5.
  • the camera 5 is assigned in a manner not shown a filter device to filter out by fluorescence excitation at the surface of the particles to be analyzed resulting light.
  • the filter means may comprise a high-pass and / or band-pass filter.
  • the filter device may comprise filters in order to discriminate predetermined polarization directions of the light scattered by the particles in the measuring section, which may offer advantages in particular in the measurement of transparent particles.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a shadow projection of a falling particle with a projected light line L.
  • the particle is a cylindrical body.
  • the drawing shows that only the outer contour can be determined by the shadow projection.
  • FIG. 2 clearly shows that additional shape information about the particle T is obtained by the projected light line.
  • the generation of a light line L offers further advantages.
  • a particle T does not move exactly in the folding plane E, as shown in FIG. 1, perspective errors occur when shooting shadow projections. If the trajectory of the particle T is closer to the camera 5 (smaller z-values), the particle T for the camera 5 appears larger, but if the trajectory of the particle T further away from the camera 5 (larger z-values) appears it is smaller for the camera 5.
  • the projected light line L With the help of the projected light line L a determination of the exact Z-position of the particle T is possible. As a result, using Linear optics, the perspective error of the shadow projection are compensated.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Partikelgrößen und/oder der Partikelformen von Partikeln (T), welche als Partikelstrom durch eine Messstrecke (M) geführt werden, mit einer Beleuchtungseinrichtung (4), um den Partikelstrom in der Messstrecke (M) von der Rückseite her zu beleuchten, einer Kamera (5), um Schattenprojektionen der von der Beleuchtungseinrichtung (4) angestrahlten Partikel (T) von der Vorderseite heraufzunehmen, und mit einer Auswerteeinheit (7), die anhand der Aufnahmen der Kamera (5) die Partikelgröße und/oder Partikelform der aufgenommenen Partikel (T) bestimmt, wobei der Kamera (5) eine Projektionseinrichtung (6) zugeordnet ist, die auf der Vorderseite der Messstrecke (M) angeordnet und in einem Triangulationswinkel α zu der Kamera (5) positioniert ist, um eine Lichtlinie (L) auf die Partikel (T) des Partikelstroms in der Messstrecke (M) zu projizieren, die von der Kamera (5) mit aufgenommen wird, wobei aus der Form der Lichtlinie (L) in der Auswerteeinheit (7) Tiefeninformationen und/oder geometrische Informationen über die erfassten Partikel (T) ermittelt werden.

Description

BESCHREIBUNG
Vorrichtung zur Bestimmung der Partikelgröße und/oder der Partikelform eines Partikelgemisches
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Partikelgrößen und/oder der Partikelformen von Partikeln eines Partikelgemischs mit einer Zuführeinrichtung, welche die Partikel des Partikelgemischs vereinzelt und dann als Partikelstrom durch eine Messstrecke führt, einer Beleuchtungseinrichtung, welche auf einer Seite - der Rückseite - der Messstrecke angeordnet und auf die Messstrecke gerichtet ist, um den Partikelstrom in der Messstrecke von der Rückseite her zu beleuchten, einer Kamera, welche auf der der Beleuchtungseinrichtung gegenüberliegenden Vorderseite der Messstrecke positioniert und auf die Messstrecke gerichtet ist, um Schattenprojektionen der von der Beleuchtungseinrichtung angestrahlten Partikel aufzunehmen, und mit einer Auswerteeinheit, die anhand der Aufnahmen der Kamera die Partikelgröße und/oder Partikelform der aufgenommenen Partikel bestimmt. Desweitern betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung der Partikelgröße und/oder der Partikelformen von Partikeln eines Partikelgemischs, bei dem die Partikel des Partikelgemischs vereinzelt und dann als Partikelstrom durch eine Messstrecke geführt werden, der Partikelstrom von der Rückseite der Messstrecke her mittels einer Beleuchtungseinrichtung beleuchtet wird, Schattenprojektionen der beleuchteten Partikel von der Vorderseite der Messstrecke her mittels einer Kamera aufgenommen werden, und anhand der Aufnahmen der Kamera die Partikelgröße und/oder Partikelform der aufgenommenen Partikel bestimmt wird.
Die Analyse der Partikelform und -große von Schüttgütern mit Hilfe der digitalen Bildverarbeitung ist eine weit verbreitete Methode. Dabei wird grundsätzlich zwischen statischen und dynamischen Analyseverfahren unter- schieden. Vorrichtungen zur Bestimmung der Partikelgrößen und/oder der Partikelformen von Partikeln eines Partikelgemischs, die auf der dynamischen Bildverarbeitung beruhen, sind beispielsweise aus der DE 198 02 141 C1 , EP 0 348 469 B1 und EP 2 330 400 A2 bekannt. Diese bekannten Vorrichtungen umfassen eine Zuführeinrichtung mit einem trichterförmigen Vorratsbehälter für partikelförmiges Schüttgut und einer Rüttelplatte, welche dazu dient, aus dem Vorratsbehälter zugeführte Partikel zu vereinzeln, so dass sie als vorhangartiger Partikelstrom von der Rüttelplatte durch eine Messstrecke fallen. Der Messstrecke ist eine Beleuchtungseinrichtung zugeordnet, welche auf der Rückseite der Messstrecke angeordnet und auf die Messstrecke gerichtet ist, um den Partikelstrom in der Messstrecke von der Rückseite her flächig zu beleuchten. Ferner ist eine Kamera vorgesehen, welche auf der der Beleuchtungseinrichtung gegenüberliegenden Vorderseite der Messstrecke positioniert und auf die Messstrecke gerichtet ist, um Schattenprojektionen der von der Beleuchtungseinrichtung angestrahlten Partikel aufzunehmen. Aus der Schatten projektion jedes einzelnen Teilchens können mit geeigneten Auswerteprogrammen Abmessungs- und Formkenngrößen bestimmt werden. Schattenprojektionen sind generell gut geeignet, um die Umrisse eines Teilchens zu bestimmen. Eine Binärisierung der aufgenommenen Daten ist einfach, da im Idealfall nur zwei Ereignisse, nämlich hell und dunkel, berücksichtigt werden müssen. Allerdings erhält man nur begrenzte Informationen über die Kontur der Oberfläche, da die der Kamera zugewandte Vorderseite der aufgenommenen Partikel als durchgehend schwarze Fläche erscheint.
Der Vorteil der dynamischen Verfahren besteht in der Vermessung einer großen Probemenge in relativ kurzer Zeit. Daraus ergibt sich eine hohe statistische Sicherheit der Messergebnisse. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass in der Regel nur eine zweidimensionale Projektion einer zufälligen Orientierung eines jeden Partikels detektiert wird. Da die Ergeb- nisse der dynamischen Verfahren meistens mit Daten aus Siebungen verglichen werden, besteht der Anspruch einer möglichst guten Korrelation zwischen Siebung und dynamischer Bildverarbeitung. Bei einer Größenbestimmung durch Siebung ist die Siebmaschenweite der verwendeten Siebe maßgebend für die sogenannte Größenklasse, in die ein Partikel einsortiert wird. Ein Partikel kann nur dann eine Siebmasche passieren, wenn seine kleinste Projektionsfläche kleiner als die Siebmasche ist. Da bei der dynamischen Bildverarbeitung nur eine zufällige Orientierung eines Partikels aufgenommen wird, folgt zwangsläufig, dass auch die kleinste Projektionsfläche stark schwanken kann. Die Ungewissheit nimmt zu, je weiter die Form der Partikel von der einer Kugel abweicht. Generell ist daher die mit Hilfe der dynamischen Bildverarbeitung ermittelbare Größenverteilung von unsymmetrischen Partikeln breiter als diejenige, die man mit Hilfe der Siebung erhält. Es ist aber dennoch möglich, eine Korrelation für spezifische Proben zwischen den beiden Messverfahren durch Auswertungsroutinen und Korrekturen herzustellen. Dies ist jedoch mit einem erheblichen Aufwand verbunden. Von daher gehen die Bestrebungen dahin, dreidimensionale Daten der zu vermessenden Partikel zu erhalten. Beispielsweise wird in der US 8,270,668 B2 vorgeschlagen, ein und dasselbe Partikel aus verschiedenen Blickrichtungen mehrfach aufzunehmen. Dabei wird die Eigendrehung der fallenden Partikel ausgenutzt, indem zu verschiedenen Zeiten während des freien Falls Bilder von dem Partikel aufgenommen werden.
Statische Bildverarbeitungsverfahren besitzen eine hohe räumliche Auflösung und können sowohl mit Auflicht als auch im Durchlicht betrieben werden. Das beobachtete Probenvolumen ist jedoch klein. Zusätzlich befinden sich die zu untersuchenden Partikel durch das Ablegen auf einem Objektträger in einer Vorzugsorientierung. Man beobachtet also keine statisch verteilte Orientierung der einzelnen Partikel. Diesen Nachteil kann man zwar durch bestimmte optische Anordnungen wie beispielsweise der konfokalen Mikro- skopie ausgleichen. Die statische Bildverarbeitung bleibt jedoch mit dem Problem behaftet, dass nur kleine Probenvolumina ausgewertet werden können.
Aufgabe der folgenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Partikelgrößen und/oder der Partikelformen von Partikeln eines Partikelgemisches des eingangs genannten Art, die nach dem Prinzip der dynamischen Bildverarbeitung arbeiten, so auszugestalten, dass auf einfache Weise zusätzliche Daten hinsichtlich der Geometrie der zu vermessenden Partikel erhalten werden.
Diese Aufgabe ist bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Kamera eine Projektionseinrichtung zugeordnet ist, die auf der Vorderseite der Messstrecke angeordnet, auf die Messstrecke gerichtet und in einem Triangulationswinkel α zu der Kamera positioniert ist, um eine Lichtlinie auf die Partikel des Partikelstroms in der Messstrecke zu projizieren, die von der Kamera mit aufgenommen wird, wobei aus der Form der Lichtlinie in der Auswerteeinheit Tiefeninformationen und/oder geometrische Informationen über die erfassten Partikel ermittelt werden.
Ferner ist die Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass auf die Partikel des Partikelstroms in der Messstrecke von der Vorderseite der Messstrecke her mittels einer Projektionseinrichtung eine Lichtlinie projiziert wird und die Lichtlinie durch die Kamera aufgenommen wird, wobei aus der Form der Lichtlinie Tiefeninformationen und/oder geometrische Informationen über die erfassten Partikel ermittelt werden.
Der Erfindung liegt damit die Überlegung zugrunde, zur Bestimmung des Oberflächenprofils der Partikel das Lichtschnittverfahren, auch Linientriangulation genannt, einzusetzen. Hierzu wird eine schmale Lichtlinie durch eine Projektionseinrichtung auf die Vorderseite der zu vermessenden Partikel projiziert. Die Projektionseinrichtung ist entsprechend an der Vorderseite der Messstrecke angeordnet, jedoch mit Winkelversatz zu der Kamera positioniert, so dass die Projektionsachse der Projektionseinrichtung zur optischen Achse der Kamera um einen Triangulationswinkel α versetzt ist. Der Partikelstrom wird üblicherweise in einer Richtung Y gradlinig - beispielsweise im freien Fall - durch die Messstrecke geführt. Zweckmäßigerweise sind die Projektionseinrichtung und die Kamera dann so angeordnet, dass die Projektionsachse der Projektionseinrichtung und die optische Achse der Kamera in einer zu der Bewegungsrichtung Y der Partikel senkrechten (horizontalen) Χ,Ζ-Ebene liegen und in dieser Ebene unter dem Triangulationswinkel α versetzt zueinander angeordnet sind. Im Betrieb wird der Partikelstrom im Bereich der Messstrecke von deren Rückseite her flächig beleuchtet, um eine Schattenprojektion zu generieren, die mit der Kamera von der Vorderseite der Messstrecke her aufgezeichnet wird. Zusätzlich wird in einem schmalen Bereich des Kamera-Sichtfeldes eine dünne Lichtlinie mit Hilfe der Projektionseinrichtung auf die Partikel projiziert. Diese Lichtlinie wird von den fallenden Partikeln teilweise zurückgestreut, und das gestreute Licht wird von der Kamera detektiert. Aus der Form der Lichtlinie kann dann mit einer geeigneten Auswertungssoftware sowohl eine Tiefeninformation als auch eine geometrische Information über die vermessenen Partikel erhalten werden. Zusammen mit den Konturinformationen, die in bekannter Weise aus der Schatten projektion erhalten werden, lässt sich bei genügend hoher Bildrate der Kamera eine vollständige Rekonstruktion der der Kamera zugewandten Seite der vermessenen Partikel berechnen. Durch die Relativbewegung der Teilchen zu der erzeugten Lichtlinie und der Kamera wird eine vollständige Abtastung in der Bewegungsrichtung Y der Partikel erreicht.
Um eine vollständige Abtastung der Partikel zu erreichen, ist eine sehr hohe Bildrate der verwendeten Kamera(s) nötig. Damit sich Partikel zwischen zwei aufeinander folgenden Bildern nur wenige Pixel bewegen, müssen Bildraten von mehr als 1000 Bildern/Sekunde ermöglicht werden. Um eine solche Bildrate zu erreichen, besitzen viele Kameras die Möglichkeit, nur gewisse Bereiche eines Kamera-Chips auszulesen. Ebenso können Kameras verwendet werden, deren CCD oder CMOS-Chips eine (wahlweise) logarithmische Sensitivität aufweisen, um Unterschiede im Streuverhalten, die durch die Heterogenität des zu analysierenden Schüttguts entstehen, zu kompensieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass auf der Rückseite der Messstrecke eine Kamera und eine der Kamera zugeordnete Projektionseinrichtung vorgesehen sind, um auf der Rückseite der Partikel eine Lichtlinie zu erzeugen und diese zu erfassen, wobei aus der Form der Lichtlinie in der Auswerteeinheit Tiefeninformationen und/oder geometrische Informationen über die erfassten Partikel ermittelt werden. Bei dieser Ausgestaltung sind eine zusätzliche Projektionseinrichtung und eine zusätzliche Kamera an der Rückseite der Messstrecke angeordnet, um auch auf der Rückseite der Partikel in der Messstrecke eine Lichtlinie zu erzeugen und diese aufzunehmen und aus der Form der Lichtlinie Konturinformationen über die Rückseite der Partikel zu erhalten. Entsprechend sind die Kamera und die Projektionseinrichtung an der Rückseite der Messstrecke unter einem Triangulationswinkel α versetzt zueinander angeordnet und vorzugsweise in einer (horizontalen) Ebene X,Z angeordnet, die senkrecht zu der Bewegungsrichtung Y der zu erfassenden Partikel liegt. Zweckmäßigerweise ist die Anordnung so getroffen, dass die Projektionsachsen der beiden Projektionseinrichtungen und die optischen Achsen der Kameras an der Vorder- und Rückseite der Messstrecke alle in einer gemeinsamen Χ,Ζ-Ebene liegen.
Die Beleuchtungseinrichtung und die Projektionseinrichtung auf der Rückseite der Messstrecke sind dabei zweckmäßigerweise derart gepulst bzw. getaktet, dass sie im Wechsel aktiv sind und damit die Partikel entweder von der Beleuchtungseinrichtung oder von der Projektionseinrichtung angestrahlt werden. Mit anderen Worten werden die Partikel von der Beleuchtungseinrichtung nicht angestrahlt, wenn die Projektionslinie erzeugt wird, so dass die Lichtlinie von der Kamera an der Rückseite der Messstrecke gut detektiert werden kann.
Geeignete Projektionseinrichtungen zur Erzeugung einer dünnen Lichtlinie an der Vorderseite und/oder an der Rückseite der Messstrecke umfassen bevorzugt einen Laser und/oder wenigstens eine LED als Lichtquelle. Zusätzlich werden bevorzugt Linsen und/oder diffraktive optische Elemente zur Erzeugung der Lichtlinie eingesetzt.
Ferner können die Projektionseinrichtungen an der Vorderseite und/oder an der Rückseite der Messstrecke ausgestaltet sein, unterschiedlich farbige Projektionslinien zu erzeugen. Es ist bekannt, dass unterschiedliche Materialien divergente Absorptions- und Transmissionseigenschaften aufweisen. Dies wirkt sich direkt auf die Menge an zurückgestreutem Licht aus. Es ist daher vorteilhaft, über eine Vielzahl von möglichen Projektionsfarben zu verfügen, die je nach Material des zu vermessenden Partikelgemischs wahlweise eingesetzt werden können, um eine Lichtlinie zu erzeugen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kamera an der Vorderseite und/oder an der Rückseite der Messstrecke vorgeschaltet eine Filtereinrichtung vorgesehen ist, um durch Fluoreszenzanregung an der Oberfläche der zu analysierenden Partikel entstehendes Licht auszufiltern. Beispielsweise können die Filtermittel einen Hochpassund/oder Bandpassfilter aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Filtereinrichtung auch Filter aufweisen, um vorgegebene Polarisationsrichtungen des von den Partikeln in der Messstrecke gestreuten Lichts zu diskrinninieren, was insbesondere bei der Vermessung von transparenten Partikeln Vorteile bieten kann.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswerteeinheit ausgebildet ist, um die Bilder der Lichtlinien, die von der Projektionseinrichtung an der Vorderseite und/oder an der Rückseite der Messstrecke erzeugt werden, durch geeignete Softwarefilter und/oder Anpassungsalgorithmen, insbesondere durch Subpixeling und/oder Gaußanpassung, so nachzubear- beiten, dass eine möglichst hohe Auflösung der Lichtlinien erreicht wird. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich eine hohe Genauigkeit der gewonnenen Tiefen- bzw. Topographieinformation.
Ferner ist es zweckmäßig, für die algorithmische Bestimmung der Lichtlinie ein Gebiet von Interesse (ROI englisch = Region of Interest) innerhalb von jedem aufgenommen Bild zu definieren. Dadurch verringert sich der Suchaufwand für das Auswertungsprogramm erheblich. Um derartige Gebiete zu bestimmen, ist es hilfreich, anhand der von der Kamera aufgenommenen Schattenprojektionen Partikel zu verfolgen, indem aufeinanderfolgende Bilder entsprechend ausgewertet werden. Auf diese Weise kann man vorhersagen, wann die verfolgten Partikel in dem Bereich der Lichtlinie eintreten und entsprechende ROIs in nachfolgend aufgenommenen Bildern definieren, in denen die Lichtlinie ausgewertet wird.
In an sich bekannter Weise ist die Zuführeinrichtung ausgebildet, um ein Partikelgemisch oberhalb der Messstrecke zu vereinzeln und einen Partikelstrom in Form eines Partikelvorhangs zu erzeugen, der sich im freien Fall durch die Messstrecke bewegt. Eine Drehung der fallenden Partikel relativ zur Fallebene ist hierbei nicht gewünscht. Von daher weist die Zuführeinrichtung vorzugsweise Mittel wie beispielsweise Leitbleche auf, um einer Drehung der fallenden Partikel relativ zur Fallebene entgegenzuwirken.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen wird auf die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt
Figur 1 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Bestimmung der Partikelgrößen und/oder der Partikelformen von Partikeln eines Partikelgemischs gemäß der vorliegenden Erfindung und
Figur 2 eine Schattenprojektion eines Partikels mit einer projizierten Lichtlinie, die durch Verwendung einer der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhalten wird.
In Figur 1 ist die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bestimmung der Partikelgrößen und/oder der Partikelformen von Partikeln eines Partikelgemischs gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung umfasst ein Zuführeinrichtung 1 mit einem trichterförmigen Vorratsbehälter 2 für partikelförmiges Schüttgut und einer unterhalb der Auslassöffnung des Vorratsbehälters 2 positionierten Fördereinrichtung in der Form einer Rüttelplatte 3, welche dazu dient, aus dem Vorratsbehälter 2 fallende Partikel T aufzufangen und entlang der Rüttelplatte 3 zum freien Ausgabeende der Rüttelplatte 3 zu transportieren, wo sie von der Rüttelplatte 3 fallen. Auf diese Weise wird ein vorhangartiger Partikelstrom aus sich in vertikaler Richtung Y bewegenden Partikeln T in einer Fallebene E erzeugt. Während des Falls ist eine Drehung der Partikel T nicht gewünscht. Aus diesem Grund weist die Zuführeinrichtung 1 nicht dargestellte Mittel wie beispielsweise Leitbleche auf, die einer Drehung der Partikel T entgegenwirken bzw. eine Drehung verhindern. Unterhalb der Zuführeinrichtung 1 ist ein nicht dargestellter Auffangbehälter vorgesehen, in dem der Partikelstronn gesammelt wird.
Ein Teil der Fallstrecke ist als eine Messstrecke M definiert. Dieser Messstrecke M ist eine Beleuchtungseinrichtung 4 der Vorrichtung zugeordnet, welche auf der Rückseite der Messstrecke M angeordnet und auf die Messstrecke M gerichtet ist, um den Partikelstrom in der Messstrecke M von der Rückseite her flächig zu beleuchten. Ferner umfasst diese Vorrichtung eine Kamera 5, welche auf der der Beleuchtungseinrichtung 4 gegenüberliegenden Vorderseite der Messstrecke M positioniert und auf die Messstrecke M gerichtet ist, um Schattenprojektionen der von der Beleuchtungseinrichtung 4 angestrahlten Partikel T aufzunehmen. Schließlich weist die Vorrichtung eine der Kamera 5 zugeordnete Projektionseinrichtung 6 auf, die auf der Vorderseite der Messstrecke M angeordnet und ebenfalls auf die Messstrecke M gerichtet ist. Die Projektionseinrichtung 6 dient dazu, eine dünne Lichtlinie L auf die Partikel T in der Messstrecke M zu projizieren, die von der Kamera 5 ebenfalls aufgenommen wird. Hierzu ist die Projektionseinrichtung 6 mit Winkelversatz zu der Kamera 5 positioniert, so dass die Projektionsachse P der Projektionseinrichtung 6 mit der optischen Achse K der Kamera 5 einen Triangulationswinkel α einschließt. Konkret sind die Projektionseinrichtung 6 und die Kamera 5 so angeordnet, dass die Projektionsachse P der Projektionseinrichtung 6 und die optische Achse K der Kamera 5 in einer zu der Bewegungsrichtung Y bzw. der Fallebene E der Partikel T senkrechten, d.h. horizontalen Χ,Ζ-Ebene liegen und in dieser Ebene unter dem Triangulationswinkel α versetzt zueinander angeordnet sind.
Die Projektionseinrichtung 6 weist zur Erzeugung der dünnen Lichtlinie L einen Laser oder eine LED als Lichtquelle auf. Zusätzlich besitzt die Projektionseinrichtung 6 Linsen und/oder diffraktive optische Elemente zur Erzeugung der Lichtlinie L. Ferner ist die Projektionseinrichtung 6 ausgestaltet, um unterschiedlich farbige Projektionslinien zu erzeugen. Es ist bekannt, dass unterschiedliche Materialien divergente Absorptions- und Transmissionsei- genschaften aufweisen. Dies wirkt sich direkt auf die Menge an zurückge- streutem Licht aus. Es ist daher vorteilhaft, über eine Vielzahl von möglichen Projektionsfarben zu verfügen, die je nach Material des zu vermessenden Partikelgemischs wahlweise eingesetzt werden können, um die Lichtlinie L zu erzeugen.
Schließlich umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Auswerteeinheit 7, die mit der Kamera 5 gekoppelt ist, um die von der Kamera 5 erfassten Bilder auszuwerten. Hierzu ist die Auswerteeinheit 7 mit einer entsprechenden Auswertungssoftware versehen, die es erlaubt, die erfasste Schattenprojektion sowie die erfasste Lichtlinie L auszuwerten, um Informationen in Bezug auf die Partikelgrößen und/oder die Partikelformen der von der Kamera 5 aufgenommen Partikel zu erhalten.
Dazu ist die Auswerteeinheit 7 ausgebildet, um die Bilder der Lichtlinien L, die von der Projektionseinrichtung 6 erzeugt werden, durch geeignete Softwarefilter und/oder Anpassungslogarithmen, insbesondere durch Subpixeling und/oder Gaußanpassung so nachzuarbeiten, dass eine Monopixelauflösung der Lichtlinien erreicht wird. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich eine hohe Genauigkeit.
Schließlich definiert die Auswerteeinheit 7 für die algorithmische Bestimmung der Lichtlinie ein Gebiet von Interesse (ROI englisch = Region of Interest) innerhalb von jedem aufgenommen Bild. Dadurch verringert sich der Suchaufwand für das Auswertungsprogramm erheblich. Konkret wertet die Auswerteeinheit 7 aufeinanderfolgende Bilder der Kamera 5 aus, um aufgrund von aufeinanderfolgenden Bildern Schattenprojektionen einzelner Partikel zu verfolgen. Auf diese Weise kann vorhergesagt werden, wann die entspre- chenden Partikel in den Bereich der erzeugten Lichtlinie eintreten, so dass entsprechende ROI in nachfolgend aufgenommenen Bildern definiert werden können.
Im Betrieb werden die zu untersuchenden Partikel über die Rüttelplatte 3 in Richtung der Fallebene E transportiert und dabei vereinzelt. Sobald ein Partikel T das in der Zeichnung rechte Ausgabeende der Rüttelplatte 3 erreicht, geht es in den freien Fall über. Die Beleuchtungseinrichtung 4 beleuchtet die Partikel von der Rückseite der Messstrecke M her und generiert so eine Schattenprojektion, die mit der Kamera 5 an der Vorderseite der Messstrecke M aufgezeichnet wird.
Zusätzlich wird in einem schmalen Bereich des Kamera-Sichtfeldes eine dünne Lichtlinie L mit Hilfe der Projektionseinrichtung 6 projiziert. Diese Lichtlinie L wird von den fallenden Partikeln T teilweise zurückgestreut, und das gestreute Licht wird von der Kamera 5 ebenfalls detektiert. Aus den Konturinformationen, welche aus der Schatten projektion erhalten werden, und den zusätzlichen Informationen, die aus der Form der Lichtlinie erhalten werden, kann dann in der Auswerteeinheit mit einer geeigneten Auswertungssoftware in der Auswerteeinheit eine vollständige Rekonstruktion der der Kamera 5 zugewandten Seite der erfassten Partikel T berechnet werden. Dabei wird durch die Relativbewegung der Partikel T zu der Lichtlinie L und der Kamera 5 eine vollständige Abtastung in Y-Richtung erreicht.
Um eine vollständige Abtastung der Partikel zu erreichen, ist eine sehr hohe Bildrate der verwendeten Kamera 5 nötig. Damit sich Partikel zwischen zwei aufeinander folgenden Bildern nur wenige Pixel bewegen, müssen Bildraten von mehr als 1000 Bildern/Sekunde ermöglicht werden. Um eine solche Bildrate zu erreichen, besitzen viele Kameras die Möglichkeit, nur gewisse Bereiche eines Kamera-Chips auszulesen. Ebenso können Kameras ver- wendet werden, deren CCD oder CMOS-Chips eine (wahlweise) logarithmi- sche Sensitivität aufweisen, um Unterschiede im Streuverhalten, die durch die Heterogenität des zu analysierenden Schüttguts entstehen, zu kompensieren.
Ferner ist der Kamera 5 in nicht dargestellter Weise eine Filtereinrichtung zugeordnet, um durch Fluoreszenzanregung an der Oberfläche der zu analysierenden Partikel entstehendes Licht auszufiltern. Beispielsweise können die Filtermittel einen Hochpass- und/oder Bandpassfilter aufweisen.
Ebenso kann die Filtereinrichtung Filter aufweisen, um vorgegebene Polarisationsrichtungen des von den Partikeln in der Messtrecke gestreuten Lichts zu diskriminieren, was insbesondere bei der Vermessung von transparenten Partikeln Vorteile bieten kann.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Schatten projektion eines fallenden Partikels mit einer projizierten Lichtlinie L. Bei dem Partikel handelt es sich um einen zylindrischen Körper. Die Zeichnung zeigt, dass durch die Schatten projektion allein nur der äußere Umriss bestimmt werden kann. Die Figur 2 lässt gut erkennen, dass durch die projizierte Lichtlinie zusätzliche Forminformationen über das Partikel T erhalten werden. Neben der dreidimensionalen Vermessung der Partikel bietet die Erzeugung einer Lichtlinie L weitere Vorteile. Für den Fall, dass ein Partikel T sich nicht, wie in Figur 1 dargestellt, genau in der Fallebene E bewegt, kommt es bei der Aufnahme von Schattenprojektionen zu perspektivischen Fehlern. Liegt die Flugbahn des Partikels T näher an der Kamera 5 (kleinere Z-Werte), erscheint das Partikel T für die Kamera 5 größer, wenn indes die Flugbahn des Partikels T weiter von den Kamera 5 weg liegt (größere Z-Werte), erscheint es für die Kamera 5 kleiner. Mit Hilfe der projizierten Lichtlinie L ist eine Bestimmung der genauen Z-Lage des Partikels T möglich. Dadurch kann, unter Verwen- dung der linearen Optik, der perspektivische Fehler der Schatten projektion kompensiert werden.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur Bestimmung der Partikelgrößen und/oder der Partikelformen von Partikeln (T) eines Partikelgemischs mit einer Zuführeinrichtung (1 ), welche die Partikel (T) des Partikelgemischs vereinzelt und dann als Partikelstrom durch eine Messstrecke (M) führt, einer Beleuchtungseinrichtung (4), welche auf einer Seite - der Rückseite - der Messstrecke (M) angeordnet und auf die Messstrecke (M) gerichtet ist, um den Partikelstrom in der Messstrecke (M) von der Rückseite her zu beleuchten, einer Kamera (5), welche auf der der Beleuchtungseinrichtung (4) gegenüberliegenden Vorderseite der Messstrecke (M) positioniert und auf die Messstrecke (M) gerichtet ist, um Schattenprojektionen der von der Beleuchtungseinrichtung (4) angestrahlten Partikel (T) aufzunehmen, und mit einer Auswerteeinheit (7), die anhand der Aufnahmen der Kamera (5) die Partikelgröße und/oder Partikelform der aufgenommenen Partikel (T) bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kamera (5) eine Projektionseinrichtung (6) zugeordnet ist, die auf der Vorderseite der Messstrecke (M) angeordnet, auf die Messstrecke (M) gerichtet und in einem Triangulationswinkel α zu der Kamera (5) positioniert ist, um eine Lichtlinie (L) auf die Partikel (T) des Partikelstroms in der Messstrecke (M) zu projizieren, die von der Kamera (5) mit aufgenommen wird, wobei aus der Form der Lichtlinie (L) in der Auswerteeinheit Tiefeninformationen und/oder geometrische Informationen über die erfassten Partikel (T) ermittelt werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass auf der Rückseite der Messstrecke (M) eine Kamera und eine der Kamera zugeordnete Projektionseinrichtung vorgesehen sind, um auf der Rückseite der Partikel eine Lichtlinie zu erzeugen und diese zu erfassen, wobei aus der Form der Lichtlinie in der Auswerteeinheit Tiefeninformationen und/oder geometrische Informationen über die erfassten Partikel ermittelt werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung und die Projektionseinrichtung auf der Rückseite der Messstrecke derart gepulst bzw. getaktet sind, das sie im Wechsel aktiv sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionseinrichtung (6) an der Vorderseite und/oder an der Rückseite der Messstrecke (M) einen Laser und/oder wenigstens eine LED als Lichtquelle aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionseinrichtung (6) an der Vorderseite und/oder an der Rückseite der Messtrecke eine Lichtquelle und zusätzlich Linsen und/oder diffraktive optische Elemente zur Erzeugung der Lichtlinie aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionseinrichtung (6) an der Vorderseite und/oder an der Rückseite der Messstrecke ausgestaltet ist, unterschiedlich farbige Projektionslinien zu erzeugen.
7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kamera an der Vorderseite und/oder an der Rückseite der Messstrecke vorgeschaltet eine Filtereinrichtung vorgesehen ist, um durch Fluoreszenzanregung an der Oberfläche der zu analysierenden Partikel entstehendes Licht auszufiltern.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtermittel einen Hochpass- und/oder Bandpassfilter aufweisen.
9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung Filter aufweist, um vorgegebene Polarisationsrichtungen des von den Partikeln in der Messstrecke gestreuten Lichts zu diskriminieren.
10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (7) ausgebildet ist, um die Bilder der Lichtlinien, die von der Projektionseinrichtung an der Vorderseite und/oder an der Rückseite der Messstrecke erzeugt werden, durch geeignete Softwarefilter und/oder Anpassungsalgorithmen, insbesondere durch Subpixeling und/oder Gaußanpassung, so nachzubearbeiten, dass eine möglichst hohe Auflösung der Lichtlinien erreicht wird.
11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (7) ausgebildet ist, um anhand der mit der Kamera (5) aufgenommenen Schattenprojektionen einzelne Partikel zu verfolgen und zu berechnen, wann verfolgte Partikel in den Bereich der erzeugten Lichtlinie (L) eintreten, wobei die Auswerteeinheit (7) dann innerhalb von nachfolgend aufgenommenen Bildern entsprechende Gebiete von Interesse definiert, die für die algorithmische Bestimmung der Lichtlinie herangezogen werden.
12. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelstrom in einer Richtung (Y) gradlinig oder im Wesentlichen gradlinig durch die Messstrecke (M) geführt wird, und dass die Kamera (5) und die zugeordnete Projektionseinrichtung (6) an der Vorderseite und/oder an der Rückseite der Messstrecke (M) in einer zu der Partikelbewegungsrichtung (Y) senkrechten Ebene (X,Z) angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (1) ausgebildet ist, um ein Partikelgemisch oberhalb der Messstrecke zu vereinzeln und einen Partikelstrom in Form eines Partikelvorhangs zu erzeugen, der sich im freien Fall durch die Messstrecke bewegt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung ausgebildet ist, um eine Drehung der fallenden Partikel relativ zur Fallebene zu verhindern.
15. Verfahren zur Bestimmung der Partikelgröße und/oder der Partikelformen von Partikeln (T) eines Partikelgemischs, bei dem
- die Partikel (T) des Partikelgemischs vereinzelt und dann als Partikelstrom durch eine Messstrecke (M) geführt werden,
- der Partikelstrom von der Rückseite der Messstrecke (M) her mittels einer Beleuchtungseinrichtung (4) beleuchtet wird,
- Schattenprojektionen der beleuchteten Partikel (T) von der Vorderseite der Messstrecke her mittels einer Kamera (5) aufgenommen werden, und
- anhand der Aufnahmen der Kamera (5) die Partikelgröße und/oder Partikelform der aufgenommenen Partikel (T) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Partikel (T) des Partikelstroms in der Messstrecke (M) von der Vorderseite der Messstrecke (M) her mittels einer Projektionseinrichtung (6) eine Lichtlinie (L) projiziert wird und die Lichtlinie (L) von der Kamera (5) erfasst wird, wobei aus der Form der Lichtlinie (L) Tiefeninformationen und/oder geometrische Informationen über die erfassten Partikel (T) ermittelt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Partikel des Partikelstroms in der Messstrecke von der Rückseite der Messstrecke her mittels einer Projektionseinrichtung eine Lichtlinie projiziert wird und die Lichtlinie durch eine auf der Rückseite der Messstrecke angeordnete Kamera erfasst wird, wobei aus der Form der Lichtlinie Tiefeninformationen und/oder geometrische Informationen über die erfassten Partikel ermittelt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung und die Projektionseinrichtung auf der Rückseite der Messstrecke derart gepulst bzw. getaktet werden, dass sie im Wechsel aktiv sind.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass durch Fluoreszenzanregung an der Oberfläche der Partikel in dem Partikelstrom entstehendes Licht ausgefiltert wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass vorgegebene Polarisationsrichtungen des von den Partikeln gestreuten Lichts diskriminiert werden.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilder der Lichtlinien, die an der an der Vorderseite und/oder an der Rückseite der Messstrecke an den Partikel erzeugt werden, durch geeignete Softwarefilter und/oder Anpassungsalgorithmen, insbesondere durch Subpixeling und/oder Gaußanpassung nachbearbeitet werden, so dass eine möglichst hohe Auflösung der Lichtlinien erreicht wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der mit der Kamera aufgenommenen Schatten Projektionen einzelne Partikel verfolgt werden und berechnet wird, wann verfolgte Partikel in dem Bereich der erzeugten Lichtlinie eintreten, wobei dann innerhalb von nachfolgend aufgenommenen Bildern entsprechende Gebiete von Interesse definiert, die für die algorithmische Bestimmung der Lichtlinie herangezogen werden.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelstrom in einer Richtung (Y) gradlinig oder im Wesentlichen gradlinig durch die Messstrecke (M) geführt wird, und dass die Kamera (5) und die zugeordnete Projektionseinrichtung (6) an der Vorderseite und/oder an der Rückseite der Messstrecke (M) in einer zu der Partikelbe- wegungsrichtung (Y) senkrechten Ebene (X,Z) angeordnet werden.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Partikelgemisch oberhalb der Messstrecke vereinzelt und ein Partikelstrom in Form eines Partikelvorhangs erzeugt wird, der sich im freien Fall durch die Messstrecke (M) bewegt.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehung der fallenden Partikel relativ zur Fallebene verhindert wird.
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