JPS61500280A - 塊状材料のサイズ分布測定法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 塊状材料のサイズ分布測定法 本発明は、ウッドチップのサイズ分布を決定する方法に係る。

また本方法は他の塊状材料の測定にも使用し得る。チップは、例えばセルローズ パルプの製造に用いることが出来る。サイズ分布は容積割合との関連で決定され る。材料の比重が、異なった大きさの材料片においても同様なものであるか、ま たはその分布が知られておれば、本発明にょシ重量割合もまた決定することが出 来る。

本発明は以下特定的には、セルローズパルプ製造におけるチップの測定に応用す る観点で述べられている。然しなから他の材料もまたそのサイズを決定し得るも ので、例えば鉱業、コン゛クリート及び建設工業、道路建設、及びそれに類似の 業務における石、じやシ、及び砂のようなもの、また農業、食品工業その他にお ける原材料と製品などがそれに該当する。その情報は品質の確定に、製産管理に 、また種々の操業や工程の制御などに使用することが可能である。

セルローズパルプの製造における良好な生産経費や高品質に対する増加した要求 は、工場における操業上の障害ならびに製品品質の変動を減らすためＫ、搬入原 材料の制御や効果的制御システムの必要性を増大させるに至った。今日までは、 操業上の障害はたとえ原材料の変動にその原因があっても、パルプ工場内での工 程の制御で対処している。現在は、可及的に早期に変動を処理するよう、例えば 洗浄部門でなされるように努力が多く払われている６／ｅルプ工場からの生産統 計によると、例えば連続式蒸解釜におけるこれら障害（例えは蒸解結果における 生産上の問題や変動など）の主たる部分は、木材の原材料から導入されている。

この事実はチップ品質の決定、特にチップのサイズ分布のための新しい測定シス テムの必要を喚起した。そのような測定システムの応用分野は、チョッパ、製材 のこぎシチツプ１選別システム及び蒸解釜オペレータへの情報などの制御を含ん でいる。

今日までのところ、チップのサイズ分布は選別（スクリーニング）法を用いて決 定されている。スウェーデンにおいてしばしば用いられる標準方法はｒ　５ＴＦ Ｉ　ピンナツプ法、’　５ＴＦＩ’５ｐｉｎ　ｃｈｉｐｓ　ｍｅｔｈｏｄ”　Ｊ である。この方法によれば、チップは以下のように４つのスクリーンによって、 ５つの区分に分割している。

スクリーンの型　区　分 過大サイズチップ（５ｕｐｅｒ　−５ｉｚｅ　ｃｈｉｐｓ）４５−　円形穴 過大肉厚チップ（Ｓｕｐｅｒ−ｔｈｉｃｋ　ｃｈｉｐｓ）８ＩＩＩＩ溝 認可（Ａｃｃｅｐｔ） ７μｓ　円形穴 ビンチップ　（Ｐｌｎ　ｃｈｉｐｓ） ３罪　円形穴 微細片（Ｆｉｎｅ　５ｈｉｖｅｒｓ） この場合スクリーニング装置は、４つのスクリーン枠から成っている。これらは 相互に上下に重ねられ、１つのユニットに組立てられている。スクリーンの板を 有するこれら３つのスクリーン枠は、チップを主としてそれらの幅に従って分離 し、−１溝（ｓｌｏｔｓ）を有する第４のスクリーンはチップをその厚さに従っ て４離する。該ユニットは振子懸垂形（ｐｅｎｄｕｌｌｒｎ−５ｕｓｐｅｎｄｅ ｄ）であシ、かつ実質的に単１のディメンションの水平運動で１つの偏心棒を介 して振動され得る。

この方法は長い間セルローズ工業において一般的に用いられて来たが、操業の制 御に必要な測定値を得るための、迅速でかつ高精度の測定法に対する今日の要求 を充足することは出来ない。以下では本発明が、その性能に関してこの方法と比 較されている。ｒｓＴＦＩ　ビンチップ法」は、方法の検討のための参考として 用いられている。本発明は、他の規準に従ったサイズ分布決定の目的でもまた使 用することが可能である。

本発明は、従来のスクリーニング法の不便を除いた測定法を達成するという問題 点に立っている。本発明によると、間型はチップの大きさを決定するために光学 的方法を採用することで解決される。よシ特定すると、チップ材料は、予め決定 さ、ｔた速度で材料を運搬する平面の搬送体表面上に分散される。以下に述べる 実施例では、速度は一定である。送給中ある一定の位置で、材料は相互に関連し た１つまたは複数の光源からの光によって、チップからの反射光および搬送体表 面からの反射光をそれぞれ光学的表示とする条件下で照光される。該表示信号は 、次にサイズ分布を得る目的で電子的に処理される。

本発明は以下に、実施例と添付した参考図によって述べられる。

第１図は、セルローズノルプ製造における、ウッドチップのサイズ分布測定を行 なう配置を概略的に示したものである。測定用試料は、切断チップの径路（本図 には示していない）から、自動的または手動でもって採取される。試料材料は先 頭の箱ＩＫ搬入され、該先頭の箱はチップをベルト２へ供給し、それによシ材料 の展開を行ないかつベルト上でチップが測定可能の形にする。このことは前記箱 が傾斜した金属シートまたは同様物８．９によって達成され、該金属シートまた は同様物の目的は、チップを搬送体表面上に平等に分配し、かつ試料材料を分離 し、加えてチップに付着している微細片がチップから離れるような力を受けるよ うにチップを露出さすことである。これは極めて重要なことで、特にチップが湿 気を帯び従ってチップと微細片間で付着力が高い場合に該当する。本システムは 異なったチップ片を相互に引離すことが出来なければならぬので、有効な分離が 必要である。

チップ片はベルトの上に展開される。ある特定のサイズ割合が他のものＫよシ隠 されないやシ方が重要である。然しなから本方法を用いる時は、完全にランダム な展開が必要ではなく、また個々のチップ片が完全にお互に分離している必要も ない。

チップは、その最も小さいディメンション、例えば厚さがベルト表面に対して垂 直方向に位置するように、先頭の箱からコンベアベルト２の上にこうして展開さ れる。カメラユニット３がベルトの上方に位置し、それが二つのディメンション でチップの光電表示で作動する。ここではいわゆる電荷結合形デフ９イスカメラ を選択している。ここで述べているユニットはライン走査カメラ、インターフェ ース電子装置および電圧供給器などを含む。該カメラを用いることで、ベルトの 新しい線が１ミリ秒間毎に２回記録される。コンベアベルト２は１ｍ／ａの早さ で前進を受け１．そこではｏ、ｓｍの分解能が達成される。ハロゲンランプ４と ５が、ベルトに向い合った別々の傾斜路上に配設される。光源４は、チップの表 面が測定される際ある予定されたプランに従って発光され、一方光源５はチップ の厚さを測定しようとする際発光される。他の設計では、多数の行（ｒｏｗｓ　 ）が、繰返されるインターバルでマトリックスまたはテレビカメラに記録され得 る。

カメラユニット３からの影像は、信号処理ユニット６に更に送られ、ここでは影 像が特別に開発した電子装置やマイクロコンピュータシステムによって解析され る。実施例ではチップのサイズ分布が、１１のサイズクラスに分割される。情報 は画像スクリーン７の上に提供されるが、更にプロセスコンピュータへも転送さ れることが出来る。別の設計では解析は既存のコンピュータシステムで遂行され 得る。どのようにサイズ情報が提供され、また或いは更に用いられるかは、個々 の応用面に完全に依存する。

上述の設計での設備は、材料についての極めて多数の幾何学的特性を決定するこ とを可能にしてお夕、これは光学的分解能が十分であり、電子機器およびコンピ ュータ性能が十分な処理能力を持ち適当なソフトウェアがあることに基づく。材 料の個々の片ならびに集合体で決定された資料は、長さ９幅、厚さ。

面積、容積９周囲、対角線ならびに表面構造などである。今日これらは、実駿室 でこの情報を決定するだめの一般的な画像解析システムに格納されている。然し なからとれは、極めて多数の材料片のサイズ分布を決定するには、十分な早さで 動作することはない。しかももつと高価である。

本発明は同様な技術に基づいているが、材料片の形態上における、まｆｃ種々の 方向における方向上の性質間の関係についての情報を用い、かつ測定以前のチッ プを処理することによシ、本実施例で述べたものに比較し装置をよシ単純化する ことが出来よう。

もし材料間および種々の方向上の性質間において１つの相関が存在するならば、 もしくは方向上の諸性質の１つが既知であれば、測定されるディメンションの数 を減少させることが出来る。例えば成る場合、容積分布は１つまたは２つのディ メンションで測定されたディメンション分布に基づいて計算される。

この簡単な例は、球体の容積が測定された直径から計算され、また一定厚の平ら な物体の容積が、一定厚さの方向に対して垂直な表面から決定され得るようなも のである。そのような相関関係はチップの場合にもある。その理由は木材の引張 シ特性が異なった方向で変化することや、チップの製造法に依存する点に因って いる。チップの厚さは従ってその長さと相互に関連がある。この関連の知識は本 発明においても用いられている。この方法によシ、もつと多くの極めて多数のチ ップのディメンションの測定をなし得る方法が開拓できる。上記の処理法は、そ れぞれの操業時でチップのサイズを決定することも可能にしている。

ｒＳＴＦＩ　ビンチップ法」を用いて分類する時は、チップは（１）その幅に従 って（穴を通してのスクリーニング）、（２）またその厚さに従って（溝を通し てのスクリーニング）分類される。

スクリーニングの結果は、容積または重量ベースでもって表現される。カメラか らの情報とチップ片間の関連知識を組合わせると、長さ１幅及び厚さ、サイズ分 布に関する非常に詳細な情報などが電子機器とコンピュータを介して得ることが 出来る。

第２図には、１つのそして同一のチップ積み荷における種々のサイズ割合をヒス トグラムで示しておシ、光学的方法と機械的方法の両者で得られたものを掲載し ている。サイズクラスはここでは穴スクリーニングで決定されている。

ｒ　５ＴＦＩ　ビンチップ法」で特定されるサイズクラスもまた決定することが 出来る。これ（本法の機械的スクリーニングとの互換性）を決定すべく、多数の 測定シリーズが実行された。

第３図は厚さスクリーニングから得られた測定で、試料は成る１つの工場で２日 間の間にあけるスクリーニング作業の前と後の両方で採取された。微細片につい て光学的に決定された値は、機械的スクリーニングからのそれの関数として描写 されている。

第４図は、微細片の決定のための同等の比較が、全く異なった聾のチップについ て行なわれた例を示す。材料は調整カット。

欠陥木材、エツジングミルチップ等、および木材（かげ、えぞまつ、もみ）の少 々異なったタイプ１．また種々の工場からのチップといった極端に異なったもの を含んでいる。

上述のものと結果を比較すべく、異なった聾のチップの同様の極端に異なる混合 物を用いたビンチップについて第５図が得られている。図表の夫々の点はビンチ ップの内容が機械的および光学的に決定されたことを意味する。第２図から第５ 図は、これらの方法が高い相関のあることを示している。

加うるに光学的方法は機械的方法よりも、チップ同士が付着し合う傾向を示す湿 気量の変動や他の環境の変化に対して感度が小さい。

実用に供した場合、本発明による測定法は次の性能を有することを証明した。

再現性：　微細片　±０．１％ ビンチップ　±０．５チ 従来のチップスクリーン との−散性　微細片　±０．２チ ピンチップ　±１．０チ 本発明による方法と従来のチップスクリーニングを比較すると、次のことが指摘 される。

−機械的チップスクリーニングは、１０分間の振動の後で、異なった穴や溝のデ ィメンションを通過したものを決定すの積荷やチップの湿気量に依存することが 出来る。光学的方法は、異なった穴または溝のディメンションを通過することが 出来るものを理論的に決定する。

−光学的方法を用いる決定は、全体として材料中の湿気量の変動ならびに異なっ た分割の間で著しく影響を受ける機械的スクリーニング法よシも、湿気量に対し て相当程度大きく非依存である。

−光学的方法はオンライン測定によく適合される。

本発明は、実施例に述べた用法に限定されるものでなく、また本発明の主旨の範 囲で変更が可能である。

ｕｌ ＦＩＧ、２ 大置９Ｅ、−句 手続補正書 請求の範囲 １．セルローズパルプ製造のウッドチップのサイズ分布を測定する方法であって 、材料は好ましくは平面の搬送体表面（２）の上に分散され、該搬送体表面は材 料を決定可能の速度で常時前進させ、前記材料は前記搬送体表面上において前記 チップの大部分がその最小のディメンションが搬送体表面に実質的に垂直に位置 するように分散され、前記搬送体表面とその上に分散されたチップ材料からの反 射光の搬送体表面の横方向に関する光学的記録の下で、チップ材料は一定の位置 で前記搬送体表面の上方に配置された少くとも１つの光源（それぞれ４．５）に よって照光され、それによって前記チップ材料の２つのディメンションの画像が 得られ、また記録記号が電子的に処理され、それによって前記チップ材料のサイ ズ分布を得るためにチップの幅、長さ及び厚さの間の関係が記録信号及び処理信 号と共に用いられるものである測定法。

２６．前記材料が、それぞれ関連して配置された少くとも２つの光源によって順 次に照光されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の測定法。

３、前記光源（４，５）が、前記記録信号がそれぞれ前記表面及び材料片の厚さ の情報を含むよ′うに配置されていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載 の測定法。

４、前記材料片の表面情報を含む信号が、材料片の幅の情報を得るように電子的 に処理されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の測定法。

５、前記光源（４，５）からの光照射が、６００〜８００ナノメータの範囲に入 る波長を有することを特徴とする請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載 の測定法。

６、チップ材料のサイズ分布が、予め決定されたサイズクラスの数に基づいて得 られることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の測定法。

７、セルローズパルプ製造のウッドチップのサイズ分布を測定する装置であって 、先頭の箱（１）の下方を走行するコンベアベルト（２）の上にチップ材料を分 散するだめの前記先頭の箱（１）と、前記ベルトの上方にそれぞれ関連して配置 されかつベルトの方向に交差して前記材料を照光する２つの光源（４，５）と、 反射光を光学的に記録するユニット（３）と、信号処理ユニット（６）とを有す ることを特徴とする測定装置。

８、前記先頭の箱（１１が、コンベアベルト（２）の上で前記材料を分離しかつ 前記材料を展開させるために、間をあけた関係でがつ鉛直方向に向いた傾斜金属 シー）（８，９）を有することを特徴とする請求の範囲第７項に記載の測定装置 。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．塊状材料、好ましくはセルローズパルプ製造のウツドチツプのサイズ分布を 測定する方法であつて、材料は好ましくは平面の搬送体表面（２）の上に分散さ れ、該搬送体表面は材料を決定可能の速度で常時前進させ、前記材料は所定の位 置で前記搬送体表面の上方に位置する少くとも１つの光源（それぞれ４及び５） によつて照光され、前記搬送体表面ならびに該表面上に分散された前記材料から の反射光は短時間のインターバルで光学的に記録され、記録信号は前記材料のサ イズ分布を幾つかの選択されたサイズクラスに基づいて得られるように電子的に 処理されることから成るサイズ分布測定法。 ２．前記材料が、それぞれ関連して配置された少くとも２つの光源（４．５）に よつて順次に照光されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の測定法。 ３．前記光源（４．５）が、前記記録信号がそれぞれ前記表面及び材料片の厚さ の情報を含むように配置されていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の 測定法。 ４．前記材料片の表面情報を含む信号が、材料片の幅の情報を得るように電子的 に処理されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の測定法。 ５．前記材料片の容積を得るために、前記材料片の幅、長さ及び厚さの間の関係 が測定され回解析される信号と共に用いられることを特徴とする請求の範囲第４ 項に記載の測定法。 ６．前記材料が、搬送体表面において前記材料片の最小のデイメンシヨンが表面 に対し実質的に垂直に位置するように分散されることを特徴とする請求の範囲第 １項から第５項のいずれかに記載の測定法。 ７．光学的記録が２つのデイメンシヨンにおいて行なわれることを特徴とする請 求の範囲第１項から第６項のいずれかに記載の測定法。 ８．前記光源（４．５）からの光照射が、６００〜８００ナノメータの範囲に入 る波長を有することを特徴とする請求の範囲第１項から第７項のいずれかに記載 の測定法。 ９．塊状材料、好ましくはセルローズパルプ製造のウツドチツプのサイズ分布を 測定する装置であつて、先頭の箱（１）の下方を走行するコンベアベルト（２） の上に塊状材料を分散するための前記先頭の箱（１）と、前記べルトの上方に配 置され相互に関連しかつベルトの方向に交差して前記材料を照光する２つの光源 （４．５）と、反射光を光学的に記録するユニット（３）と、信号処理ユニット （６）とを有することを特徴とする測定装置。 １０．前記先頭の箱（１）が、コンベアベルト（２）の上で前記材料を分離しか つ前記材料を展開させるために、間をあけた関係でかつ鉛直方向に向いた傾斜金 属シートを有することを特徴とする請求の範囲第９項に記載の測定装置。