TWI649564B - 線上物料水分量測系統及其方法 - Google Patents

Abstract

本發明係一種線上物料水分量測系統及其方法，其中一種線上物料水分量測系統，包含一固定輸送單元、一感知器以及一定容物料導引裝置。固定輸送單元包含用以提供物料通過的一輸送側。感知器安裝於輸送側。定容物料導引裝置與固定輸送單元之間形成一流動通道，流動通道具有一物料入口及一物料出口。當物料進入物料入口並通過物料出口時，物料之容積值以大於一下限值而穩定移動的經過感知器。藉此，使單位時間內被量測的物料能夠呈現穩定狀態，以提升量測的精確度。

Description

線上物料水分量測系統及其方法

本發明是有關一種水分量測系統，尤指一種的線上物料水分量測系統及其方法。

現有的穀物、飼料或其他工業物料等，在收穫或製成中的含水率量測是很重要的一環，準確的含水率量測資料可以做為後續乾燥、儲藏與加工等作業依據。以穀物而言，在其收穫時之平均含水率約為25%，遇雨季時含水率則可高達35%。若是在收購時沒有準確地測量穀物之含水率，對於買賣的公平性或後續處理作業均有重大影響。

現有線上物料含水率的量測方法，依照原理可區分為電容式、紅外線式與微波式三種方法。如圖1及圖2所示，為現有偵測物料水分系統的部分剖視圖及其實驗輸出讀值圖。偵測物料水分系統包含運送待測物料M的一輸送裝置10(例如輸送帶)及安裝於輸送裝置10上的一線上水分儀20。待測物料M在輸送過程中，在單位時間內及/或量測範圍30內無法保持穩定，造成線上水分儀20檢測的不精確，且造成例如物料流速、容積值等製程條件變化時無法即時回饋的作業損失。如圖2所示的物料讀值的差偏值趨近於10%。

然而不論上述哪一種線上量測方法，都需要一個線上穩定的輸送方式，使得單位時間內的待測物料M能夠處於穩定的流通狀態，以降低量測的誤差值，進而提升量測的準確度與穩定性。

本發明目的之一，在於提供一種使單位時間內被測量的物料能夠呈現穩定的狀態，以提升量測精確度的線上物料水分量測系統及其方法。

為達上述目的，本發明提供一種線上物料水分量測系統，包含一固定輸送單元、一感知器以及一定容物料導引裝置。固定輸送單元包含用以提供物料通過的一輸送側。感知器安裝於固定輸送單元的輸送側。定容物料導引裝置鄰近感知器設置，定容物料導引裝置與固定輸送單元之間形成一流動通道。流動通道具有一物料入口及一物料出口，其中當物料進入物料入口並通過物料出口時，物料之容積值以大於一下限值而穩定移動的經過感知器。

本發明提供的定容物料導引裝置能夠穩定線上輸送過程，進而使感知器量測精確提升。在不同的實施例中，定容物料導引裝置斷面形狀可為一傾斜板、一筏型板、一直立板或其他適合的形狀，使物料出口的截面積小於物料入口的截面積，或物料入口之寬度大於物料出口之寬度。當感知器量測經過流動通道的物料時，物料在物料出口能夠產生流速降低和堆疊的穩定流動狀態。

為達上述目的，本發明還提供一種線上物料水分量測系統，包含一固定輸送單元以及一感知定容裝置。固定輸送單元包含用以提供物料通過的一輸送側。感知定容裝置安裝於輸送側的內側，感知定容裝置包含一物料導引 單元及內建於物料導引單元的一感知器。感知定容裝置安置於物料流通的一流動通道上。物料導引單元與固定輸送單元之間夾有一傾斜角，當感知器量測通過傾斜角的物料時，物料之容積值以大於一下限值而穩定的經過感知器。

本發明與上述實施例主要差異在於，感知器與定容物料導引裝置結合為一體，且此感知定容裝置安裝於輸送側的內側，以簡便安裝工序與時間。藉由物料導引單元與輸送側間的傾斜角，以達到降低物料流速和堆疊的穩定流動效果。

為達上述目的，本發明又提供一種線上物料水分量測方法，其包含以下步驟：提供通過一輸送側的物料；以一感知器量測物料的含水分量；以及提供一定容物料導引手段，使物料在一單位時間內之容積值大於一下限值而穩定移動的經過感知器。

1‧‧‧固定輸送單元

11‧‧‧輸送側

12‧‧‧安裝壁

2‧‧‧感知器

21‧‧‧物料讀值

22‧‧‧空桶讀值

3‧‧‧定容物料導引裝置

31‧‧‧流動通道

32‧‧‧物料入口

33‧‧‧物料出口

34‧‧‧彎曲段

35‧‧‧水平段

4‧‧‧感知定容裝置

41‧‧‧物料導引單元

A‧‧‧物料

θ‧‧‧傾斜角

a~c‧‧‧步驟

圖1為繪示現有線上偵測物料水分系統的部分剖視圖。

圖2為繪示現有線上偵測物料水分系統的實驗讀值輸出圖。

圖3為繪示本發明第一較佳具體實施例的剖視圖。

圖4為繪示本發明第一較佳具體實施例的實驗讀值輸出圖。

圖5為繪示本發明第二較佳具體實施例的剖視圖。

圖6為繪示本發明第三較佳具體實施例的剖視圖。

圖7為繪示本發明第四較佳具體實施例的剖視圖。

圖8為繪示本發明線上物料水分量測方法的流程方塊圖。

有關本發明之詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

請參閱圖3至圖6所示，為分別繪示本發明第一至第三較佳具體實施例的剖視圖。本發明提供一種線上物料水分量測系統，包含一固定輸送單元1、一感知器2以及一定容物料導引裝置3。在此所述的物料A包含但不限於食品、塑膠、化工、醫藥、環保工程、糧食貿易、工礦業、建築業等領域的生產、加工、品控等各個作業中。

固定輸送單元1包含用以提供物料A通過的其中一輸送側。感知器2安裝於固定輸送單元1的輸送側11的外側。在如圖3所示的第一較佳具體實施例中，固定輸送單元1例如為一筒槽、一連接管或其他類似的槽管，以間接的輸送物料A，而輸送側11則可為一安裝壁12。然而在如圖5及圖6所示的第二及第三具體實施例中，固定輸送單元1可為一輸送帶，以主動地輸送物料A。不論上述哪一種固定輸送單元1，感知器2均以非接觸方式偵測物料A。

定容物料導引裝置3鄰近感知器2設置，定容物料導引裝置3與固定輸送單元1之間形成一流動通道31。流動通道31具有一物料入口32及一物料出口33，其中當物料A進入物料入口32並通過物料出口33時，物料A之容積值以大於一下限值而穩定移動的經過感知器2。

如圖3所示的定容物料導引裝置3固定在固定輸送單元1內，且對應感知器2設置。定容物料導引裝置3在本實施例中較佳為一傾斜板。傾斜板的物料入口32對應固定輸送單元1之送料口配置，傾斜板的物料出口33對應固定輸送單元1之出料口配置，使物料入口32之寬度大於(或等於)物料出口33之寬 度。因此當感知器2量測經過流動通道31的物料A時，物料A在物料出口33產生流速降低和堆疊的穩定流動狀態，進而使單位時間內被測量的物料A能夠呈現穩定的狀態。

在如圖4所示的實驗讀值輸出圖中，縱軸為訊號強度(Si)，橫軸為時間(Time)。在一單位時間中，感知器2分別量測出物料讀值21及空桶讀值22，其中物料讀值21的訊號偏差值能夠有效縮小至1-3%之間，如此提升量測的精確度。

如圖5所示的第二實施例中，定容物料導引裝置3在本實施例中則為一筏型板。如圖所示的筏型板的斷面形狀一端為一彎曲段34，另一端為一水平段35，彎曲段34形成物料入口32，水平段35則形成物料出口33，使物料出口33的截面積小於(或等於)物料入口32的截面積，同樣達到物料A在物料出口33產生流速降低和堆疊的穩定流動狀態。

又如圖6所示的第三實施例，定容物料導引裝置3在本實施例中為一直立板。直立板垂直固定輸送單元1的輸送側11配置，且物料入口32與物料出口33均為同一側。藉由直立板的導引物料A從物料入口32進入，也使物料A在物料出口33產生流速降低和堆疊的穩定流動狀態。

此外，如圖3、圖5及圖6所示的感知器2包含但不限於一電容、一紅外線、一射頻或一微波的線上含水率偵測儀(Online Moisture Meter)。不論何種原理的感知器2雖有不同的量測範圍，但透過定容物料導引裝置3穩定的導引物料A，使通過感知器2所偵測物料A的水分含量，在單位時間內可得到精確的測量分析結果。

請一併參考圖7所示，為繪示本發明第四較佳具體實施例的剖視圖。本發明還提供一種線上物料水分量測系統，包含一固定輸送單元1以及一感知定容裝置4。固定輸送單元1包含用以提供物料A通過的一輸送側11。感知定容裝置4安裝於輸送側11的內側，感知定容裝置4包含一物料導引單元41及內建於物料導引單元41的一感知器2。感知定容裝置4安置於物料A流通的一流動通道31上。物料導引單元41與固定輸送單元1之間夾有一傾斜角θ。在此所述的傾斜角θ較佳小於90度，大於30度角，以具有降低物料A流速和堆疊的穩定流動效果。

當感知器2量測通過傾斜角θ的物料A時，物料A之容積值以大於一下限值而穩定的經過感知器2。簡言之，此第四實施例與上述各實施例主要差異在於，感知器2與定容物料導引裝置3結合為一體，且此感知定容裝置4係安裝於輸送側11的內側。其餘結構與實驗量測結果請參考前述實施例所陳，在此不再贅述。

請一併參考圖8所示，為繪示本發明線上物料水分量測方法的流程方塊圖。線上物料水分量測方法包含以下步驟，步驟a，提供通過一輸送側的物料。步驟b，以一感知器量測物料的含水分量。步驟c，提供一定容物料導引手段，使物料在一單位時間內之容積值大於一下限值而穩定移動的經過感知器。特別說明，該下限值會因為感知器2的規格以及感測技術原理的種類不同而有所變化；其中，於單位時間內可偵測的容積下限值可以1cm ³作為代表。

在步驟a中，線上物料水分量測方法係應用於例如一筒槽、一連接管、一輸送帶或其他適合槽管等的固定輸送單元中。在步驟b中，感知器係 以非接觸方式安裝於輸送側的外側；在其他不同的方式中，感知器也能夠安裝於輸送側的內側，視需要而改變。

在步驟c中，提供一定容物料導引手段包含間隔的對應輸送側安裝一定容物料導引裝置以導引物料；或者是包含內建有感知器的一物料導引單元，物料導引單元配置於輸送側內側且與其夾設有一傾斜角，使物料穩定通過傾斜角。在以定容物料導引裝置與感知器分離設置的量測方法中，定容物料導引裝置與輸送側之間形成有一流動通道，流動通道具有一物料入口及一物料出口，使物料在物料出口產生流速降低和堆疊的穩定流動狀態。如此當感知器偵測物料的水分含量時，在單位時間內可得到精確的測量分析結果。

綜上所述，本文於此所揭示的實施例應被視為用以說明本發明，而非用以限制本發明。本發明的範圍應由後附申請專利範圍所界定，並涵蓋其合法均等物，並不限於先前的描述。

Claims (8)

1. 一種線上物料水分量測系統，包含：一固定輸送單元，包含用以提供所述物料通過的一輸送側；一感知器，安裝於該固定輸送單元的該輸送側；以及一定容物料導引裝置，鄰近該感知器設置，該定容物料導引裝置與該固定輸送單元之間形成一流動通道，該流動通道具有一物料入口及一物料出口，該物料出口的截面積小於或等於該物料入口的截面積，且該物料入口之寬度大於或等於該物料出口之寬度，當該感知器量測經過該流動通道的所述物料時，所述物料在該物料出口產生流速降低和堆疊的穩定流動狀態；其中當所述物料進入該物料入口並通過該物料出口時，所述物料之容積值以大於一下限值而穩定移動的經過該感知器。
2. 如請求項1所述之線上物料水分量測系統，其中該定容物料導引裝置固定在該固定輸送單元內，該定容物料導引裝置斷面形狀為一傾斜板或一筏型板。
3. 如請求項2所述之線上物料水分量測系統，其中該傾斜板的該物料入口對應該固定輸送單元之送料口配置，該傾斜板的該物料出口對應該固定輸送單元之出料口配置。
4. 如請求項2所述之線上物料水分量測系統，其中該筏型板段的斷面一端為一彎曲段，另一端為一水平段，該彎曲段形成該物料入口，該水平段形成該物料出口。
5. 如請求項1所述之線上物料水分量測系統，其中該輸送側為該固定輸送單元的一安裝壁，該感知器以非接觸方式量測所述物料。
6. 如請求項1所述之線上物料水分量測系統，其中該固定輸送單元為一筒槽、一連接管或一輸送帶，該感知器包含一電容、一紅外線、一射頻或一微波的線上含水率偵測儀。
7. 一種線上物料水分量測系統，包含：一固定輸送單元，包含用以提供所述物料通過的一輸送側；以及一感知定容裝置，安裝於該輸送側的內側，該感知定容裝置包含一物料導引單元及內建於該物料導引單元的一感知器，該感知定容裝置安置於所述物料流通的一流動通道上；其中該物料導引單元與該固定輸送單元之間夾有一傾斜角，當該感知器量測通過該傾斜角的所述物料時，所述物料之容積值以大於一下限值而穩定的經過該感知器。
8. 一種線上物料水分量測方法，其包含以下步驟：提供通過一輸送側的所述物料；以一感知器量測所述物料的含水分量；以及提供一定容物料導引手段，使所述物料在一單位時間內之容積值大於一下限值而穩定移動的經過該感知器；其中該定容物料導引手段包含內建有該感知器的一物料導引單元，該物料導引單元配置於該輸送側內側且與其夾設有一傾斜角，使所述物料通過該傾斜角。