WO2008046914A1 - Vorrichtung zur bestimmung von parametern eines schüttgut-partikelstromes - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a device for determining particle parameters of a bulk material particle stream, comprising a device for particle shape analysis, which has a detection and evaluation device containing at least one or more cameras for determining particle parameters by means of a numerical evaluation of digital image files generated by the camera.
  • Such a device is e.g. from DE 201 17 495 Ul or EP 1 696 223 A.
  • a device of the aforementioned type wherein furthermore the at least one or at least one of the cameras is operated in the backlight method and wherein the particle parameters comprise at least the particle shape and / or the particle size, and with a spectrometer for additional determination of material parameters or the material nature of the particles of the particle stream.
  • the spectrometer is designed as an NIR spectrometer - near-infrared spectrometer) - and is also preferably designed to determine physical parameters of the particles of a preferably non-viscous particle flow.
  • the photographic images are taken on particles that fall freely in air or other gas.
  • the spectrometer prefferably integrated into the device in a simple and compact manner, for example by assigning it in a simple manner to a hopper which the material flow at which the measurement is to be performed passes.
  • the spectrometer with a delivery unit such as a belt or metering device.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the structure of a device according to the invention in, working backlight method
  • Fig. 2 is a representation corresponding to Figure 1, but with a working in incident light color detection camera.
  • the 1 shows a device 1 for determining particle parameters of a bulk material particle flow.
  • This has a detection and evaluation device 3 containing at least one or more cameras 2 and a data processing device 4.
  • the device 3 is designed to determine particle parameters by means of a numerical evaluation of digital image files of a particle stream 5 of particles 6 generated by the camera 2.
  • the camera 2 is operated with a backlight 10 in the backlight method, so that an image containing only gray scale is recorded, from which the particle shape and / or the particle size of the bulk material particles can be determined numerically as a particle parameter.
  • the image files on a bulk material particle stream 5 are excluded from particles 6 which flow through a funnel 7 onto a conveyor - here a conveyor belt 8 - from which the particles fall down in free fall, the image files preferably being absorbed by the falling particle flow.
  • the device 1 is further provided with a spectrometer 9 for determining the material nature of the particles of the particle stream.
  • This spectrometer 9 is preferably configured as an NIR spectrometer-near-infrared spectrometer-and is used in particular for determining physical parameters such as the density and viscosity of the particles of the particle stream or else for determining the chemical composition of the particles of a particle mixture ,
  • the spectrometer is used to analyze the radiation intensity as a function of the frequency or the wavelength of the light used for the analysis, whose wavelength is preferably in the range of the near infrared according to the invention.
  • the respective composition of the bulk material flow is determined.
  • the further evaluation - in particular a particle shape determination - provides further information about the proportion of the respective constituents / molecules in the bulk material flow.
  • the two devices according to the invention can be readily integrated into a device.
  • the spectrometer 9 is preferably assigned to the hopper 7 or the conveyor belt 8. However, it can also be integrated into another position of the device in this.
  • FIG. 2 shows a device in which the camera 2 or the cameras 2 are each designed as a color recognition camera and the device 3 is assigned a light source 11 which operates in incident light mode, so that the color information of the particles of the particle stream can also be determined.
  • the light source 11 is arranged on the same side of the particle stream, at which the camera or the cameras are located.

Abstract

Eine Vorrichtung zur Bestimmung von Partikelparametern eines Partikelstromes, mit einer wenigstens eine oder mehrere Kameras (2) enthaltenden Erfassung- und Auswertungseinrichtung zur Bestimmung von Partikelparametern mittels einer numerischen Auswertung von mit der Kamera im Gegenlichtverfahren erzeugten digitalen Bilddateien zeichnet sich durch ein in die Vorrichtung integriertes NIR-Spektrometer zur Bestimmung der stofflichen Beschaffenheit der Partikel des Partikelstroms aus. Alternativ kann zur Ermittlung von Farbinformationen über die Partikel des Partikelstromes eine Farberkennungskamera verwendet werden, die im Auflichtverfahren betrieben wird.

Description

Vorrichtung zur Bestimmung von Parametern eines Schüttgut-Partikelstromes
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung von Partikelparametern eines Schüttgut-Partikelstromes, mit einer Einrichtung zur Partikelformanalyse, die eine wenigstens eine oder mehrere Kameras enthaltende Erfassung- und Auswertungseinrichtung zur Bestimmung von Partikelparametern mittels einer numerischen Auswertung von mit der Kamera erzeugten digitalen Bilddateien aufweist.
Eine derartige Vorrichtung ist z.B. aus der DE 201 17 495 Ul oder der EP 1 696 223 A bekannt.
Die bekannten Vorrichtungen haben sich an sich bewährt. Nachteilig ist jedoch, dass anhand der optischen Auswertung zwar Aussagen über aus Bilddateien gewinnbare Parameter wie den mittleren Durchmesser oder auch weitergehende Angaben zur Kornformbeschreibung getroffen werden können, dass die gewonnen Informationen insbesondere bei Partikelgemischen in vielen Fällen aber keine klaren Aussagen über die Zusammensetzung des Partikelstromes getroffen werden können.
Die Lösung dieses Problem ist die Aufgabe der Erfindung.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände des Ansprüche 1 und 2 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen sind den Unteransprüchen zu entneh- men.
Gemäß einem ersten Vorschlag der Erfindung gemäß Anspruch 1, wird eine Einrichtung der eingangs genannten Art geschaffen, wobei femer die wenigstens eine oder wenigstens eine der Kameras im Gegenlichtverfahren betrieben ist und wobei die Par- tikelparameter zumindest die Partikelform und/oder die Partikelgröße umfassen, und mit einem Spektrometer zur ergänzenden Bestimmung stofflicher Parameter bzw. der stofflichen Beschaffenheit der Partikel des Partikelstroms.
Derart sind in vorteilhafter und einfacher Weise am Partikelstrom zeitgleich Messungen und damit Aussagen über die Partikelform und -große sowie die stoffli- ehe/chemische Beschaffenheit möglich.
Gemäß dem zweiten Vorschlag der Erfindung gemäß Anspruch 2, werden nicht nur Aussagen über die Partikelform und -große sowie die stoffliche/chemische Beschaffenheit getroffen, sondern mittels der im Auflichtverfahren betriebenen Farberken- nungskamera wird ergänzend sogar noch eine Farbinformation über die Partikel des Partikelstromes gewonnen. Dies ist für bestimmte Anwendungsfälle vorteilhaft.
Besonders vorteilhaft wird das Spektrometer als NIR-Spektrometer - Nahes-Infrarot- Spektrometer) - ausgestaltet und ist ferner vorzugsweise auch zur Bestimmung physi- kalischer Parameter der Partikel eines vorzugsweise nicht viskosen Partikelstroms ausgelegt. Vorzugsweise werden die photographischen Aufnahmen an in Luft oder einem sonstigen Gas frei fallenden Partikeln gemacht.
Dabei ist es zweckmäßig, dass Spektrometer in einfacher und kompakt bauender Wei- se in die Vorrichtung zu integrieren, beispielsweise, indem man es in einfacher Weise einem Schüttrichter zuordnet, den der Materialstrom, an dem die Messung durchzuführen ist, durchtritt.
Alternativ ist es denkbar, das Spektrometer einem Förderaggregat wie einem Band oder Dosierer zuzuordnen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im ,Gegenlichtverfahren arbeitend, und Fig. 2 eine der Figur 1 entsprechende Darstellung, jedoch mit einer im Auflichtverfahren arbeitenden Farberkennungskamera.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Bestimmung von Partikelparametern eines Schüttgut-Partikelstromes. Diese weist eine wenigstens eine oder mehrere Kameras 2 und eine Datenverarbeitungsvorrichtung 4 enthaltende Erfassungs- und Auswertungseinrichtung 3 auf. Die Einrichtung 3 ist zur Bestimmung von Partikelparametern mittels einer numerischen Auswertung von mit der Kamera 2 erzeugten digitalen Bilddateien eines Partikelstromes 5 aus Partikeln 6 ausgelegt. Die Kamera 2 wird mit einem Gegenlicht 10 im Gegenlichtverfahren betrieben, so dass ein nur Graustufen enthaltendes Bild aufgenommen wird, aus dem numerisch als Partikelparameter die Partikelform und/oder die Partikelgröße der Schüttgut-Partikel bestimmbar sind.
Vorzugsweise werden die Bilddateien an einem Schüttgut-Partikelstrom 5 aus Partikeln 6 ausgenommen, die durch einen Trichter 7 auf eine Fördereinrichtung - hier ein Förderband 8 - strömen, von dem die Partikel im freien Fall herunterfallen, wobei die Bilddateien vorzugsweise am fallenden Partikelstrom aufgenommen werden.
Sodann erfolgt eine numerische Auswertung der digital erzeugten Bilddateien z.B. mit der in der EP 1 696 223 A beschriebenen Methode oder mit einer anderen geeigneten numerisch gestützten Auswertungsmethode.
Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung 1 ferner mit einem Spektrometer 9 zur Bestim- mung der stofflichen Beschaffenheit der Partikel des Partikelstroms versehen. Dieses Spektrometer 9 ist vorzugsweise als NIR- Spektrometer - Nahes-Infrarot- Spektrometer) - ausgestaltet und wird insbesondere zur Bestimmung physikalischer Parameter wie der Dichte und der Viskosität der Partikel des Partikelstroms oder aber auch zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung der Partikel eines Partikel- gemisches genutzt. Mit dem Spektrometer erfolgt eine Analyse der Strahlungsintensität als Funktion der Frequenz bzw. der Wellenlänge des zur Analyse genutzten Lichtes, dessen Wellenlänge sich erfindungsgemäß vorzugsweise im Bereich des nahen Infrarots befindet.
Mit dem NIR-Spektrometer wird die jeweilige Zusammensetzung des Schüttgutstroms bestimmt. Die weitere Auswertung - insbesondere eine Kornformbestimmung - liefert eine weitergehende Information über den Anteil der jeweiligen Bestandteile/Moleküle an dem Schüttgutstrom. Dabei lassen sich die beiden Vorrichtungen erfindungsgemäß ohne weiteres in ein Gerät integrieren. Das Spektrometer 9 wird vorzugsweise dem Schüttrichter 7 oder dem Förderband 8 zugeordnet. Es kann aber auch an anderer Stel- Ie der Vorrichtung in diese integriert werden.
Durch Korrelation der Ergebnisse des NIR-Spektrometers 9 mit den Ergebnissen der Vorrichtung 3 lassen sich deutlich weitergehende Aussagen über die Beschaffenheit eines Partikelstromes machen als nach dem Stand der Technik.
Die Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung bei der die Kamera 2 bzw. die Kameras 2 jeweils als Farberkennungskamera ausgebildet ist und der Einrichtung 3 eine Lichtquelle 11 zugeordnet ist, die im Auflichtverfahren arbeitet, so dass auch die Farbinformationen der Partikel des Partikelstromes ermittelt werden können. Die Lichtquelle 11 ist an der gleichen Seite des Partikelstromes angeordnet, an der sich auch die Kamera bzw. die Kameras befinden.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur Bestimmung von Partikelparametern eines Schüttgut-
Partikelstromes, mit a. einer Einrichtung zur Partikelformanalyse, die eine wenigstens eine oder mehrere Kameras enthaltende Erfassung- und Auswertungseinrichtung zur Bestimmung von Partikelparametern mittels einer numerischen Auswertung von mit der Kamera (2) erzeugten digitalen Bilddateien aufweist, b. wobei die wenigstens eine oder wenigstens eine der Kameras (2) im Gegenlichtverfahren betrieben ist und wobei die Partikelparameter zumindest die Partikelform und/oder die Partikelgröße umfassen, und c. mit einem Spektrometer (9) zur ergänzenden Bestimmung stofflicher Parameter der Partikel des Partikelstroms.
2. Vorrichtung zur Bestimmung von Partikelparametern eines Schüttgut- Partikelstromes, mit a. einer Einrichtung zur Partikelformanalyse, die eine wenigstens eine oder mehrere Kameras enthaltende Erfassung- und Auswertungseinrichtung zur Bestimmung von Partikelparametern mittels einer numerischen Auswertung von mit der Kamera (2) erzeugten digitalen Bilddateien aufweist, b. wobei die wenigstens eine oder wenigstens eine der Kameras (2) als im
Auflichtverfahren betreibbare Farberkennungskamera ausgebildet ist und wobei die Partikelparameter zumindest die Partikelform und/oder die Partikelgröße umfassen, und dass über eine Auswertung dieses Bildes Farbinformationen über die Partikel des Partikelstromes ermittelbar sind, c. mit einem Spektrometer (9) zur ergänzenden Bestimmung stofflicher
Parameter der Partikel des Partikelstroms.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spektrometer als NIR-Spektrometer - Nahes-Infrarot-Spektrometer - ausgestaltet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das NIR-Spektrometer (9) zur Bestimmung physikalischer Parameter wie der Dichte und der Viskosität der Partikel eines Partikelstroms ausgelegt ist.
5. Vorrichtung nach Ansprach I5 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ka- mera mit wenigstens einem Gegenlicht ( 10) im Gegenlichtverfahren betrieben ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das NIR-Spektrometer (9) in die Vorrichtung integriert ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das NIR-Spektrometer (9) einem Schüttrichter (7) zugeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das NIR-Spektrometer (9) einem Förderaggregat wie einem Band oder Dosierer zugeordnet ist.
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