WO2017216090A1 - Bestimmung der dreidimensionalen partikelform von lignocellulosehaltigen partikeln - Google Patents

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WO2017216090A1
WO2017216090A1 PCT/EP2017/064254 EP2017064254W WO2017216090A1 WO 2017216090 A1 WO2017216090 A1 WO 2017216090A1 EP 2017064254 W EP2017064254 W EP 2017064254W WO 2017216090 A1 WO2017216090 A1 WO 2017216090A1
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particles
observation
lignocellulose
cameras
containing particles
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PCT/EP2017/064254
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French (fr)
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Jens Assmann
Achim BESSER
Juergen Ettmueller
Rainer Friehmelt
Patrick GRAEFEN
Peter Mueller
Matthias Schade
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Basf Se
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Publication date
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    • G01N2015/1497—Particle shape

Definitions

  • the present invention relates to a device for determining the individual three-dimensional shape of lignocellulose-containing particles, for example wood chips, in samples containing these lignocellulose-containing particles, a method for determining the individual three-dimensional shape of lignocellulose-containing particles in samples containing these lignocellulose-containing particles and the use of the device according to the invention for determining the individual three-dimensional shape of lignocellulose-containing particles.
  • Lignocellulosic particles are commonly used in lignocellulosic materials, which are generally lignocellulosic plates, e.g. Chipboard, tiles, moldings, semi-finished products or composites.
  • lignocellulose-containing materials are determined by the shape and size of the lignocellulose-containing particles.
  • EP 1 464 949 A2 relates to a device for the automated determination of the three-dimensional shape of particles.
  • the device according to EP 1 464 949 A2 comprises a means for dosing a particle in an imaging area (to drop), a reflector providing a reflected view of the particle in the observation area, means for taking the image to form an image of the particle in Obtain the observation area, wherein the image comprises at least a direct view and a reflected view of the particle.
  • the particle is observed according to EP 1 464 949 A2 in free fall in the observation area.
  • the particles to be measured are mentioned in EP 1 464 949 A2 only in general form.
  • An indication of the determination of the three-dimensional form of lignocellulose-containing particles is not mentioned in EP 1 464 949 A2.
  • WO 02/1 1065 A2 relates to a device for recording a plurality of images of an object, comprising means for conveying an object into the observation area, wherein the object passes a predetermined point in this observation area, a first device for image acquisition and a second device for image acquisition, wherein the second device is arranged at 90 ° to the first.
  • the observation of the object in the observation area takes place during the free fall of the object into the observation area.
  • WO 02/1 1065 A2 relates in particular to the analysis of particles comprising service aggregate, pharmaceuticals, Fertilizers, sugar, soda, mining products, grit and abrasive grain. Lignocellulose-containing particles are not mentioned in WO 02/1 1065 A2.
  • EP 1 955 045 A2 relates to a method for the automated determination of the individual three-dimensional form of particles comprising the steps: a) metering, alignment and automated delivery of the particles, b) observation of the aligned particles and image acquisition and c) evaluation of the images. Furthermore, EP 1 955 045 A2 relates to a device for the automated determination of the individual three-dimensional shape of particles comprising: a) means for dosing, aligning and automated conveying of the particles; b) at least two cameras for observing the aligned particles and c) means for evaluating the images; and the use of said apparatus for automated determination of the individual three-dimensional shape of particles. A concretization of the particles mentioned in EP 1 955 045 A2 in the form of lignocellulose-containing particles does not occur in EP 1 955 045 A2.
  • EP 1 662 247 A1 relates to a method for determining the number and / or the particle shape and / or the size of agricultural good particles, such as seeds, fertilizer grains, spray droplets, cereal grains, cereal straw etc. by a line-by-line optoelectronic scanning of a particle flow, wherein the particle flow in a transparent medium is moved by gravity or additional forces on an opto-electrical measuring section perpendicular to parallel light rays and in which the signals of the covered and uncovered elements of the respective CCD line are evaluated in an electronic evaluation and stored in a storage medium, in in chronological order one behind the other, so that a video film running in time is created over the good particles passing through the measuring section.
  • a singular dosage of the good particles does not take place in EP 1 662 247 A1.
  • the DE 202014100974 U1 relates to a device for determining the particle size and / or the particle shape of a particle mixture.
  • the device has a feed device (1) which separates the particles (C) of the particle mixture and then passes as a particle stream through a measuring section (M), a lighting device (4) which on one side - the back - of the measuring section ( M) is arranged and is directed to the measuring section (M) in order to illuminate the particle flow in the measuring section (M) from the rear side, a camera (5), which on the front side of the measuring section opposite the illumination device (4) ( M) is positioned and directed onto the measuring section (M) in order to record shadow projections of the particles (P) illuminated by the illumination device (4), and an evaluation unit (7) which uses the images of the camera (5) to determine the particle size and / or Particle shape of the recorded particles (T) determined.
  • the feeding device (1) is designed to separate a mixture of particles above the measuring path 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 here is not desired, so that the feed device (1) preferably comprises means such as baffles. A concrete The particles are not classified in DE 202014100974 U1, so that lignocellulose-containing particles are not mentioned.
  • DE 202014009443 U1 and DE 202014007103 U1 each relate to a device for determining the particle size and / or the particle shape of particles in a particle stream with a feed device for feeding the particles to a measuring zone, wherein the particles flow through the measuring zone, with one or at least a lighting device for illuminating the measuring zone, with at least two camera devices, each of which receives one of the corresponding camera device associated measuring range of the measuring zone.
  • Neither DE 202014009443 U1 nor DE 202014007103 U1 mention concrete embodiments of the feeding device or of the measuring range.
  • the particles to be measured are also not specified in DE 202014009443 U1 and DE 202014007103 U1, so that none of the documents mentions lignocellulose-containing particles.
  • DD 261 831 A1 relates to an arrangement for determining the main dimensions of particles, in particular wood chips, wherein the arrangement comprises an aggregate (1) for singling and - with respect to the particle longitudinal orientation within limits of +/- 45 ° - defined deposition of the particles (2) , wherein the isolated and to be tested particles (2) rest on a moving with a defined transport speed conveyor belt (3), wherein above the conveyor belt (3) with a pressure force of 500 to 5000 N on the particles to be tested
  • pressing rotating measuring wheel (4) is installed as an element of a known thickness measuring arrangement, said measuring wheel (4) with respect to the transport direction of the conveyor belt (3) also a likewise above the conveyor belt
  • the object of the present application over the prior art is the provision of a device and a method for determining the individual three-dimensional shape of lignocellulose-containing particles, for example wood chips, wherein in a short time the individual three-dimensional shape of complex-shaped lignocellulose-containing particles and / or lignocellulose-containing Particles with a particularly high aspect ratio can be determined, so that an application of this method in practice, for example for the production of lignocellulose-containing materials, can be applied without significant delay.
  • This object is achieved by a device for determining the individual three-dimensional form of lignocellulose-containing particles in samples containing these lignocellulose-containing particles, comprising:
  • a device for separating a fine fraction contained in the sample ii) a device for separating the lignocellulose-containing particles and a feed device which leads the lignocellulose-containing particles to an observation zone,
  • an observation zone comprising at least two cameras for observing the monocellulose-containing particles from at least two observation directions for taking pictures by the cameras
  • the object is achieved by a method for determining the individual three-dimensional form of lignocellulose-containing particles in samples containing these lignocellulose-containing particles, comprising:
  • FIG. 1 exemplary embodiment of a device according to the invention with 4 cameras (front view);
  • FIGS. 3 to 8 embodiment of a device according to the invention for metering and various views of a funnel for product guidance
  • FIGS. 9 to 13 are identical to FIGS. 9 to 13:
  • FIG. 14 embodiment of the device according to the invention.
  • the aid of the device according to the invention or the method according to the invention it is possible to detect the three-dimensional shape of lignocellulose-containing particles for large numbers of particles in a short time, wherein a representation with a sufficient resolution and manageable amounts of data is achieved.
  • special product properties eg size ranges
  • specific issues eg., Shape, size, total volume
  • lignocellulose-containing particles are generally to be understood as meaning:
  • Particles or fibers containing lignocellulosic substances Particles or fibers containing lignocellulosic substances.
  • Lignocellulosic substances are substances that contain lignocellulose.
  • the content of lignocellulose can be varied within wide ranges and is generally from 20 to 100% by weight, preferably from 50 to 100% by weight, particularly preferably from 85 to 100% by weight, in particular 100% by weight.
  • Lignocellulose based on the total weight of the lignocellulosic particles.
  • the term lignocellulose is known to the person skilled in the art.
  • lignocellulose-containing substances are z.
  • straw wood fiber plants, wood or mixtures thereof.
  • a plurality of lignocellulose-containing substances are understood as meaning two to ten, preferably two to five, particularly preferably two to four, in particular two or three, different lignocellulose-containing substances.
  • Suitable wood are wood fibers or wood particles, such as wood layers, wood strips, wood chips, wood dust or mixtures thereof, preferably wood chips, wood fibers, wood dust or mixtures thereof, particularly preferably wood chips, wood fibers or mixtures thereof.
  • wood fibers or wood particles such as wood layers, wood strips, wood chips, wood dust or mixtures thereof, preferably wood chips, wood fibers, wood dust or mixtures thereof, particularly preferably wood chips, wood fibers or mixtures thereof.
  • flax, hemp or mixtures thereof are suitable as wood fiber-containing plants.
  • Starting materials for wood particles or wood fibers are usually thinning woods, industrial lumber and utility woods as well as wood fiber-containing plants or plant parts.
  • any wood comes into question, preferably spruce, beech, pine, larch, linden, poplar, ash, chestnut, fir or their mixtures, particularly preferably spruce, beech wood or mixtures thereof, in particular spruce wood.
  • the lignocellulose-containing substances are generally present in the form of particles or fibers, preferably in the form of particles.
  • particles are generally sawdust, wood chips, wood shavings, wood particles, shives, cotton stalks or mixtures thereof, preferably sawdust, wood shavings, wood chips, wood particles or mixtures thereof.
  • the properties of the lignocellulosic materials to be produced from the lignocellulose-containing particles depend on the dimensions (dimensions) of the lignocellulose-containing particles, so that the knowledge of these dimensions is highly relevant.
  • the method may provide comprehensive information regarding the dimensions of the lignocellulosic particles.
  • lignocellulose materials are understood to be, in particular, optionally veneered chipboard, oriented strand board (OSB) or fiber materials, in particular wood fiber materials such as LDS, MDS and HDS materials, preferably chipboard or fiber materials, particularly preferably fiber materials.
  • Materials are generally, inter alia, plates, tiles, moldings, semi-finished products or composites, preferably plates, tiles, moldings or composites, more preferably plates.
  • the average size of the particles for producing the OSB boards, Strands is generally 20 to 300 mm, preferably 25 to 300 mm, particularly preferably 30 to 150 mm.
  • the mean size of the chips is generally 0.01 to 30 mm, preferably 0.05 to 25 mm, particularly preferably 0.1 to 20 mm.
  • the particles required for this purpose are classified by size by sieve analysis.
  • this method is tedious and time-consuming and provides neither information about the individual shape nor about the three-dimensional shape of the particles.
  • Wood fibers, cellulose fibers, hemp fibers, cotton fibers, bamboo fibers, miscanthus, bagasse or mixtures thereof, preferably wood fibers, hemp fibers, bamboo fibers, miscanthus, bagasse or mixtures thereof, are particularly suitable fibers which fall within the meaning of the present application under the expression lignocellulose-containing particles preferably wood fibers, bamboo fibers or mixtures thereof.
  • the length of the fibers is generally 0.01 to 20 mm, preferably 0.05 to 15 mm, particularly preferably 0.1 to 10 mm.
  • lignocellulose-containing particles are therefore to be understood as meaning particles which, in their largest dimension, are from 0.01 to 300 mm, preferably from 0.05 to 200 mm and particularly preferably from 0.1 to 150 mm
  • the preparation for the lignocellulose-containing substances to be measured as well as for the lignocellulose-containing particles is carried out by methods known to the person skilled in the art (see, for example, US Pat.
  • the lignocellulose-containing substances can be prepared by customary methods of drying known to the person skilled in the art with the small amounts of water customary thereafter (in a customarily small amount) Fluctuation; so-called “residual moisture”), this water is not taken into account in the weight data of the present application.
  • the average density of the lignocellulose-containing substances is arbitrary and depends only on the lignocellulose-containing material used and is generally 0.2 to 0.9 g / cm 3 , preferably 0.4 to 0.85 g / cm 3 , particularly preferably 0 , 4 to 0.75 g / cm 3 , especially at 0.4 to 0.6 g / cm 3 .
  • HDF high-density fiberboard
  • MDF medium density fiberboard
  • LDF light fibreboard
  • the device according to the invention accordingly comprises a device for separating a fine fraction contained in the sample.
  • fines content is generally understood to mean the proportion of the sample which can be separated off with a sieve having a mesh size of generally ⁇ 2 mm, preferably ⁇ 1 mm, particularly preferably ⁇ 0.7 mm.
  • the sieving time is not critical. It is generally 0.5 to 30 minutes, preferably 2 to 15 minutes, particularly preferably 5 to 10 minutes.
  • the amplitude of the sieve movement is generally 10 to 80%, preferably 20 to 70%, particularly preferably 30 to 50% or alternatively the amplitude of the sieve movement is generally 0.3 to 2 mm, preferably 0.5 to 1, 8 mm , more preferably 0.75 to 1, 25 mm.
  • a sieve is used.
  • the term "a sieve" may be a single sieve or several sieves, for example two to nine sieves.
  • Various types of sieves can be used, for example vibrating sieves, rotary sieves, centrifugal sieves and / or air jet sieves, preferably a vibrating sieve.
  • a preferred embodiment is the use of a vibrating sieve with a mesh size of 0.1 to 1 mm, a sieving time of 5 to 10 min and an amplitude of 0.75 to 1, 25 mm.
  • the method for separating a fines content contained in the sample is carried out according to methods known in the art, preferably with the aid of a sieve. Suitable sieves as well as information regarding the performance of sieving are mentioned above. ii) Device for the dosing of the lignocellulosic particles and delivery device, which separates the lignocellulose-containing particles into an observation zone in a singular manner / Separating dosage and delivery into an observation zone
  • sample in the following text, this term in the context of the present application means a plurality of lignocellulose-containing particles to be examined, depending on the process step or at which point of the device the term “sample” is mentioned (Device detail i) or process step i)) in the sample contained or already separated.
  • the device details ii), iii) and iv) as well as the method steps ii), iii) and iv) respectively relate to samples in which the fine fraction has been separated, ie. H.
  • Device detail i) or method step i) takes place in each case before the device details or method steps ii), iii) and iv).
  • the particles When dosing the lignocellulose-containing particles, the particles are generally applied to a conveyor line for the automated delivery of the particles.
  • the mechanism for dosing and delivery may be the same, which is preferred.
  • a device for separating metering is used or an individual metering is carried out.
  • the term "singulating” here means that the individual lignocellulose-containing particles of a sample to be measured contain a plurality of particles contains, separated from each other and are preferably applied individually to the conveyor line, so that an observation of each individual particles of the sample in device detail ii) or process step ii) is made possible.
  • the implementation of the individual dosage as well as suitable means for individual dosage are known in principle to the person skilled in the art.
  • the individual metering can be carried out in one embodiment of the present invention in such a way that respectively defined time intervals are set, wherein at certain preset times in each case a particle is metered. For example, a default can be made in the form that one particle per second is added.
  • the time limit is only an example. Basically - depending on the sample and other parameters - arbitrary time intervals can be preset.
  • the singulating dosage may be made by metering the particles at random intervals, the time intervals being inter alia the type of dosage and the type of particles in the sample to be measured
  • the metered addition of the individual particles does not take place at defined time intervals, but the time intervals of the metering of the individual particles can be the same or different.
  • the particles can be metered "on demand.” In this case, it is possible to dose a new particle to be measured each time an operation, eg the storage of the data of the previous particles or the processing of the data of the particles previous particles ("online processing") is completed.
  • Preferred embodiments of the individual metering and corresponding devices known to the skilled person are the embodiments iiaa) and iiac). Particularly preferred is the embodiment iiac) and the corresponding device thereto.
  • each particle is dispensed individually onto the conveying path.
  • the Dosierrinnen a V-shaped channel bottom, which may optionally be rounded.
  • these two or more dosing troughs are connected in series.
  • the dosage of the individual particles on the conveyor line can, for. B. by means of one, preferably of two or more connected in series, preferably controlled by light barriers Dosierrinnen.
  • Particularly preferred is an embodiment in which groove axis, gravity and light path lie in a plane and the light barrier is preferably inclined, z. B. about 45 °.
  • the particles always interrupt the light barrier shortly after detachment from the gutter regardless of the airspeed.
  • Suitable embodiments for photoelectric barriers and metering channels are known to the person skilled in the art.
  • the detection limit of a light barrier is generally about 1/10 to 1/30 of the cross-section, d. H. z. B. at 30 to 100 ⁇ diameter at 1 mm beam cross-section.
  • the particles are fed into a funnel for application to the below-lying dosing troughs, so that they are more likely to be trapped and with the lowest possible initial speed and advantageous direction (eg transversely to conveyance) on the subsequent dosing trough or conveyor trough or measuring cuvette be filed.
  • FIG. 1 shows schematically an embodiment of a device according to the invention.
  • a supporting structure 16 is mounted for a sliding table, which carries a total of three Dosierrinnen.
  • the uppermost Dosierrinne 1 1 is mounted on a support 14 which is fixed to the translation table.
  • the middle Dosierrinne 12 is also attached via a carrier 15 to the translation table.
  • the lower metering chute 13 is mounted directly on the sliding table.
  • the top dosing 1 1 is optional.
  • a sensor module 8 Independently of the dosing channels, a sensor module 8 is fastened to the base plate 17.
  • FIG. 2 details 25, 25a, 25b, 25c, a preferred embodiment of a funnel and its arrangement relative to the metering channels are shown. If only a small part of a large sample can be evaluated, but this should be selected representative, and a previous sample division is not desirable, you can integrate an "inline sample division" in the dosage and measure only a fraction of the sample and the rest Since the metering is preferably carried out in several stages - with the aid of two or more metering troughs connected in series - it makes sense, after the first metering (from the storage tank into a first metering trough), for example, an electromechanical Close the door stall constantly in programmed time intervals between transmission and discharge.
  • FIG. üb A suitable apparatus for metering the lignocellulose-containing particles is shown in FIG. üb) feeder or promotion
  • the term "feeder” or “conveying” is used in the present application for the section of the particle transport, which leads the particles into the observation zone or through the observation zone.
  • the delivery of the particles can take place simultaneously with the dosage (or first the dosage and then the delivery).
  • the dosing and delivery devices may be identical or different, i. H. in the case where they are different, first the metering means and then the feeding means are arranged.
  • the sample may be delivered in a conveyor trough (which may be identical to the dosing trough) as a feeder, e.g.
  • the sample along the line of intersection of the two the conveyor trough and the Dosierrinne forming surfaces along a line can be deposited on a moving cutting line of two surfaces forming a conveyor trough or dosing trough (trailing, eg rotating conveyor trough or dosing trough ) and remove it later (follow-up promotion).
  • the present invention thus relates, in a preferred embodiment, to a device in which the device for singulating the lignocellulose-containing particles and the feed device which leads the lignocellulose-containing particles to an observation zone in isolation have one or more metering channels.
  • the dosing troughs or the dosing troughs are preferably composed of two flat surfaces which form a channel, the dosing troughs are particularly preferably V-troughs or precision cuvettes.
  • Three parameters are available for conveying in the sliding mode by means of a vibrating conveyor trough or metering trough. which can be combined.
  • the downhill drive and on the other the vibration of the channel with lifting and longitudinal movement.
  • the downgrade is preferably chosen low.
  • the vibration is set by the vibration angle, the frequency and the amplitude.
  • a preferred way to suspend the conveyor trough or vibrating vibrating is a double spring band guide with a tendency of the spring bands, so that the arrangement performs a stroke.
  • a frequency generator eg single device or D / A card in the PC
  • power amplifier drives the loudspeaker at an adjustable frequency (normally the resonant frequency of the device) and amplitude (these are setting and execution options known in the art and can be taken over in part by commercially available dosing).
  • the sliding promotion is usually adjusted by adjusting the inclination angle of the stroke (angle and amplitude of the promotion) on the product.
  • z. B the sliding surface of relatively short, straight faces, z.
  • the conveyor trough or dosing trough used for the sliding operation thus generally has an inclination angle in the longitudinal direction (conveying direction) of 0 to 25 °.
  • Generally preferred angles do not exist because this is a product-dependent parameter that must be determined experimentally. A proven value for starting this adjustment is between 7 to 10 degrees.
  • the conveying or metering trough In the transverse direction (perpendicular to the conveying direction), the conveying or metering trough generally has an angle of inclination of 0 to 45 °. In systems with two directions of observation, the preferred range is 15 to 35 °, for systems with four directions of observation 45 °, as this is the easiest to adjust.
  • a device according to the invention is preferred in which the lignocellulose-containing particles are automatically conveyed in the feed device by sliding the lignocellulose-containing particles along a cutting line of two planar surfaces forming a dosing trough (slipping operation) or the lignocellulose-containing particles on a moving cutting line two flat surfaces forming a dosing trough are deposited (co-conveying).
  • the particles After observation of the particles, they are usually removed from the conveyor trough or dosing trough. In most embodiments, the particles fall after the conveyor Otherwise, for example in the case of revolving conveyors, the particles can be stripped off, brushed off or vacuumed off, for example, at the end of the conveyor trough or metering trough, into a collecting container when conveyed in the centrifugal field (eg Figure 12 in WO 2007/06012).
  • the lignocellulose-containing particles are aligned in the device for singulating the lignocellulose-containing particles and / or in the feed device (ii)).
  • the orientation of the lignocellulose-containing particles preferably takes place in the longitudinal axis, ie in the longitudinal axis of the particles in the conveying direction. All particle axes are aligned in this preferred embodiment by two acting contact surfaces. Friction and gravity generally cause the desired alignment. By taking place in a preferred embodiment alignment can be determined in a short time, the individual three-dimensional shape of complex shaped particles.
  • a maximum amount of information concerning the shape of the particles with a minimum amount of data can be obtained. If the observation is transverse to the axis of least inertia, and along the other two, the information gain is maximal.
  • a device according to the invention is preferred in which the lignocellulose-containing particles in the device for isolating dosing of the lignocellulose-containing particles and / or in the feed device (ii) are aligned along a line.
  • an alignment of the lignocellulose-containing particles takes place along a line, preferably in the longitudinal axis.
  • observation of particles aligned on two surfaces occurs from at least two observation directions, generally with the aid of at least two cameras (see device detail iii) and method step iii)).
  • a right angle of the contact surfaces and an observation parallel to the contact surfaces are preferred. It is also possible for the observation of the particles, preferably of the aligned particles, to consist of three or more, very particularly preferably three or four, particularly preferably four observation directions (generally with the aid of a corresponding number of cameras) (see device detail iii). or process step iii)).
  • the other axes can also be aligned by the contact surfaces. However, the embodiment does not require that the observation takes place only parallel to these surfaces.
  • the preferred methods and devices for alignment thus use two abutment surfaces and the action of gravity and friction, as can be adjusted by the choice of the delivery parameters.
  • an alignment of the particles in all axes is possible, because to align the axis of least inertia, the others are usually aligned.
  • the particles In the embodiment according to the invention comprising an alignment of the particles, the particles generally have contact with two flat surfaces (plant surfaces, cuvette walls) when they are moved by gravity or centrifugal force in the direction of the intersection of these surfaces. be withdrawn. They are aligned to reach the state of least energy.
  • the particles are preferably conveyed along the intersection of the two surfaces. These two contact surfaces form the conveyor trough (alternatively, a curved trough is also possible, eg with a circular, hyperbolic or parabolic profile).
  • centrifugal forces can also be used (see FIG. 12 in WO 2007/06012).
  • the optimal, ie very particularly preferred observation direction runs tangentially to the aligning contact surfaces or cuvette walls.
  • the contact surfaces or cuvette walls There are various possibilities for the shape of the contact surfaces or cuvette walls.
  • precision cuvettes which are preferably square or rectangular, or V-grooves, preferably 90 ° V-grooves, the z. B. can be made by one-sided grinding such precision cuvettes.
  • the free edges are preferably ground perpendicular to the cuvette surfaces, then these areas appear bright in the image. At other angles, eg. B. 45 °, these areas appear dark. Alternatively, only one outbreak occurs in the observation part, so that the cuvette remains closed in some areas.
  • the conveyor troughs or dosing troughs do not have to have plane-parallel sides.
  • the inner surfaces or the kink between two surfaces, against which the particles are centered and aligned by gravity or centrifugal force, can be designed independently of the outer surface.
  • the partial surfaces of the conveyor troughs or dosing troughs, preferably precision cuvettes or V-troughs, do not necessarily have to be flat, and even a tube or a curved trough are conceivable in principle. In a closed tube, however, the picture is distorted, which z. B. can be compensated by immersing the tube in an immersion liquid and this limits outside with flat surfaces.
  • the common boundary condition for all versions is that the objectives and their beam paths must have access to the observed particles.
  • the orientation of the particles thus takes place against one or more planar surfaces, which form a conveyor trough or dosing trough, by means of gravity or with the aid of centrifugal forces.
  • FIGS. 3 to 8 Examples of suitable chutes or dosing channels and matching lighting and observation systems are shown in FIGS. 3 to 8, in which preferred embodiments Forms of the present invention are shown.
  • the use of the conveyor channels or dosing channels shown in these figures is independent of the special embodiment shown in the figures.
  • the above statements regarding the preferred orientation of the particles by means of conveying channels or metering channels relate to a particularly preferred multi-axial orientation of the particles.
  • the alignment of the axis of lowest inertia parallel to the conveying direction and transversely to the observation is preferably aimed at in the method or device according to the invention.
  • the other two axes should also be aligned parallel to the observation, but for observations from three or more directions, this is less important. Note that the approximation to the surface intersection line or, more generally, the line of lowest positional energy (see above) also causes the particles to be centered in the conveyor line and thus brought into the focus area of the observations, which is an intended effect.
  • the alignment and centering of the particles is carried out by gravity.
  • a contact surface may be preferred by a larger normal component. Tilting angles between 15 ° and 35 ° have proved to be advantageous.
  • the additional alignment about the longitudinal axis (multi-axial orientation) is no longer so important, only the alignment in the longitudinal direction.
  • a preference for a contact surface is then no longer necessary, but an inclination in the direction of the kink is required for all surfaces to ensure alignment and centering.
  • the longitudinal alignment is given even in a relatively shallow groove with more than 90 °, ie z. B. at 120 ° or 135 °, here then both alignment angles, however, are very flat, and should preferably be chosen the same.
  • the aforementioned dosing and conveying devices are used to separate the particles and supply them to the measuring volume, which is generally located below the end of the last dosing or conveying device.
  • the fall line of the particles should be as close as possible to the described warping line, which is formed by the cameras from the different observation directions. This line of sharpness, or the area of sharpness, is therefore generally vertically oriented in a free-fall observation.
  • the particles are focused toward the focus area, eg by means of a funnel or deflector plates or directed gas flows. Suitable funnels, deflector plates and the appropriate adjustment of directed gas flows are known to the person skilled in the art.
  • observation zone comprising at least two cameras for observing the lignocellulosic particles from at least two observation directions for taking pictures by the cameras / observation of the lignocellulose-containing particles from at least two observation directions and recording of recordings
  • observation of the particles may e.g. take place in free fall or in a metering or conveying trough.
  • observation of the particles in a metering or conveying trough there is an observation of particles aligned on two surfaces from at least two observation directions, generally with the aid of at least two cameras.
  • a right angle of the contact surfaces and an observation parallel to the contact surfaces are preferred.
  • the particles preferably of the aligned particles, to consist of three or more, very particularly preferably three or four, in particular preferably kart from four observation directions (generally with the help of a corresponding number of cameras) takes place.
  • the device according to the invention thus preferably comprises an observation zone comprising 2, 3 or 4 cameras, preferably 4 cameras.
  • the observation zone during a free-fall observation of the particles is as described for the other methods (observation of the particles in a metering or conveying trough).
  • the only difference is that the direction of the warp line / zone is defined by the fall line and that the guidance in one groove (that is, in the bend between two surfaces of the metering or conveying channels) can be dispensed with.
  • the particles fall within a transparent cuvette, preferably a cuvette with flat surfaces.
  • the cuvette corresponds to the dosing or conveying trough described above, except that the cuvette is arranged vertically and preferably has a larger diameter than the largest dimension of the particles to be examined, preferably more than 3 times as large to avoid clogging.
  • Each observation direction limits the maximum volume upwards that the observed particles can take up, as well as the smallest volume downwards, by the projection area it perceives. If the number is 1, then it is a 2D shape description. This design does not limit the volume because it provides no information at depth. A volume determination is only possible for balls in the 2D shape description.
  • the number of observation directions is at least 2, preferably 2, 3 or 4, particularly preferably 4 (variants 2, 2b, 2c, 3, 3b, 3c). All versions with 2, 3, 4 or more viewing directions result in a limited volume.
  • the number of cameras corresponds to the number of observation directions.
  • the angle between the observation directions is preferably 90 °, since this is the angle with the highest information gain.
  • the cameras are thus aligned orthogonal to each other when using two cameras.
  • the observation directions may each be orthogonal to each other. However, this is not generally the most preferred arrangement. Depending on the orientation of the particles, other angles may be preferred, for. B. 4 in 45 ° increments in a plane perpendicular to the transport direction (conveying direction, direction of fall) arranged observations (variants 2, 2b, 2c, 3, 3b, 3c). In a preferred embodiment, the angles of the observation directions are 3 or more, preferably 3 or 4 observation directions in a plane perpendicular to the direction of conveyance or fall direction of the particles.
  • Each viewing direction has a plane of optimum sharpness and a depth of field in parallel to this plane. If all directions of observation lie in one plane, the result of the section of the planes of sharpness is a line or a tube of the depth of field around this line. With 3 and more observation directions that are not in one plane, the optimal sharpness reduces to a point or to a small volume around this point.
  • the depth of field is, as is known to those skilled in the art, dependent on the resolution of the image and, with smaller particles, is only of the order of magnitude of the particle size.
  • Extinction transmission light directional illumination
  • DDL diffused transmitted light
  • KAL coaxial incident light
  • ZAL concentric reflected light
  • extinction transmission light directional illumination
  • DDL diffuse transmitted light
  • KAL coaxial incident light
  • ZAL concentric reflected light
  • the observation in the observation zone thus preferably takes place by means of extinction transmission, diffused transmitted light, coaxial incident light or concentric incident light, preferably by means of absorbance transmission light.
  • the support surface itself can be transparent and can be irradiated by the diffused light, or it is made of a diffusing material of suitable thickness (eg, frosted glass, white plastic, Teflon), which is backlit.
  • a diffusing material eg, frosted glass, white plastic, Teflon
  • the observation does not necessarily have to be perpendicular to the irradiated glass surface.
  • ZAL and KAL you usually choose a dark background, in front of which the particles stand out brightly. For dark particles, you can also choose a light background, but should then preferably illuminate so that no shadows arise.
  • EDL electrowetting-in-dielectric
  • the optical quality is no problem, but profiles for rotary cylinders, belts and gutters can not be manufactured in optical quality without further ado.
  • this limitation can be alleviated by only lighting the materials used (eg plastics, foils, thermoformed glasses, transparent ceramics) and placing the observation on the particle side (when using a conveyor trough).
  • Dosierrinne which is open, ie, for example, has a V-profile).
  • camera and light source depends on the type of lighting. In general, especially in transmitted light and all arrangements with centering (eg all the preferred embodiments mentioned below (all variants), a triggerable S / W camera with VGA resolution, with analogue image transmission (preferred: progressive scan), a multi-channel frame grabber with z. B. 4 simultaneous channels, and lighting with cold light source, white light LED (for transmitted light also colored LEDs in question, even advantageous for certain materials) or halogen lamp used. Due to the compact design and the insensitivity to vibration, it is advantageous to use white-light LEDs, eg, LEDs. B. 1W Lumileds from Luxeon. However, there are numerous other variants realized by those skilled in the art, which can also be used, for. USB cameras, digital output cameras, Cameralink, FireWire, etc.
  • the cameras can be made in CCD and CMOS technology, the lower intensity of CMOS is no problem with transmitted light, except at high resolutions, when the shutter is no longer sufficient for the reduction of motion blur (the relationship between motion blur and exposure time is the expert known), then you can take on the one CCDs, stronger light sources (eg 3W or 5W diodes, cold light sources), or flashes (eg Wotan Polytec).
  • stronger light sources eg 3W or 5W diodes, cold light sources
  • flashes eg Wotan Polytec
  • a more sensitive camera and / or a brighter light source must as a rule be used.
  • Color cameras only make sense if an incident light image with color information is required. A useful combination with 4 pictures are then z. B. 3 B / W cameras in the EDL and a color camera in KAL.
  • a one-to-one count (each particle just once) is not compulsory for all applications, but is desirable if the acquired volume is to be used with the weight of the sample to determine the apparent density.
  • the length of the conveyor line (image section), conveying speed and frame rate must be adjusted so that each particle is completely seen at least once. For example, 25 frames / sec can be realized.
  • all cameras which can be operated synchronously are suitable for the time-correct recording of the images; otherwise you would have to stop the particle movement at the right moment, which is not always practical and slow in any case.
  • the cameras are thus preferably CCD or CMOS cameras.
  • the exposure time should be so short that no motion blur arises.
  • the exposure time should be so short that no motion blur arises.
  • a flash can be used as an alternative. It is possible to divide the flash into several illuminations.
  • Suitable imaging information such as magnification and image selection for processing and / or storage are known to those skilled in the art, e.g. in EP 1 955 045 A2.
  • the evaluation of the images may e.g. the following steps include: iva) preprocessing the image data
  • the present application thus furthermore relates to a device according to the invention, wherein in the device for evaluating the recordings of the cameras a reconstruction of the volume of the individual lignocellulose-containing particles takes place.
  • Suitable steps iva), ivb) and ivc) are known in the art and e.g. in EP 1 955 045 A2.
  • FIGS. 3 to 14 Preferred embodiments of the present invention are shown by way of example in FIGS. 3 to 14:
  • FIGS. 9, 10 Simple orthogonal arrangement with two cameras in incident light (variant 4a according to FIG. 9) and transmitted light (variant 4b according to FIG. 10), with free fall of the particles 61 perpendicular to the plane of the drawing. This variant has the advantage that it is very cost-effective.
  • FIGS. 11 to 13 Simple orthogonal arrangement with two cameras in incident light (variant 4a according to FIG. 9) and transmitted light (variant 4b according to FIG. 10), with free fall of the particles 61 perpendicular to the plane of the drawing. This variant has the advantage that it is very cost-effective.
  • FIGS. 11 to 13 Simple orthogonal arrangement with two cameras in incident light (variant 4a according to FIG. 9) and transmitted light (variant 4b according to FIG. 10), with free fall of the particles 61 perpendicular to the plane of the drawing. This variant has the advantage that it is very cost-effective.
  • FIGS. 11 to 13 Simple orthogonal arrangement with two cameras in incident light (variant 4a according to FIG.
  • both illumination paths KAL and EDL are set up for the 135 ° direction, they can optionally be used without conversion by switching the lamps on and off.
  • This 3c variant is particularly preferred because it is very accurate and versatile, since the 135 ° direction (A) can also be equipped with a color camera (RGB), so that the color of the observed particles can be determined.
  • FIG. 14 shows an example of a suitable device according to the invention in a 07457907135 ° arrangement in a plane in EDL.
  • Another object of the present application is the use of the inventive device for determining the individual three-dimensional shape of lignocellulosic particles.
  • the device according to the invention is preferably used for carrying out the method according to the invention. LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 24a, 24b Carrier plate for dosing channel and light barrier

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der individuellen dreidimensionalen Form von lignocellulosehaltigen Partikeln, zum Beispiel von Holzspänen, in Proben, die diese lignocellulosehaltigen Partikeln enthalten, ein Verfahren zur Bestimmung der individuellen dreidimensionalen Form von lignocellulosehaltigen Partikeln in Proben, die diese lignocellulosehaltigen Partikeln enthalten sowie die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der individuellen dreidimensionalen Form von lignocellulosehaltigen Partikeln.

Description

Bestimmung der dreidimensionalen Partikelform von lignocellulosehaltigen Partikeln
Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der individuellen dreidimensionalen Form von lignocellulosehaltigen Partikeln, zum Beispiel von Holzspänen, in Proben, die diese lignocellulosehaltigen Partikeln enthalten, ein Verfahren zur Bestimmung der individuellen dreidimensionalen Form von lignocellulosehaltigen Partikeln in Proben, die diese lignocellulosehaltigen Partikeln enthalten sowie die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der individuellen dreidimensionalen Form von lignocellulosehaltigen Partikeln.
Lignocellulosehaltige Partikeln werden üblicherweise in Lignocellulose-Werkstoffen eingesetzt, wobei es sich im Allgemeinen um lignocellulosehaltige Platten, z.B. Spanplatten, Fliesen, Formteile, Halbzeuge oder Komposite handelt.
Die Eigenschaften solcher lignocellulosehaltigen Werkstoffe werden durch die Form und Größe der lignocellulosehaltigen Partikeln bestimmt.
Daher ist es für den Fachmann wichtig, die Abmessungen und die Form der lignocellulosehalti- gen Partikeln möglichst genau zu kennen.
Vorrichtungen und Verfahren zur Bestimmung der dreidimensionalen Form von Partikeln sind grundsätzlich im Stand der Technik bekannt. So betrifft EP 1 464 949 A2 eine Vorrichtung zur automatisierten Bestimmung der dreidimensionalen Form von Partikeln. Die Vorrichtung gemäß EP 1 464 949 A2 umfasst ein Mittel zur Dosierung eines Partikels in einen Bildgebungsbereich (to drop), einen Reflektor, der eine reflektierte Ansicht des Partikels in dem Beobachtungsbereich bereitstellt, eine Einrichtung zur Aufnahme des Bildes, um ein Bild des Partikels in dem Beobachtungsbereich zu erhalten, wobei das Bild mindestens eine direkte Ansicht und eine reflektierte Ansicht des Partikels umfasst.
Das Partikel wird gemäß EP 1 464 949 A2 im freien Fall in dem Beobachtungsbereich beobachtet. Die zu messenden Partikeln sind in EP 1 464 949 A2 lediglich in allgemeiner Form erwähnt. Ein Hinweis auf die Ermittlung der dreidimensionalen Form von lignocellulosehaltigen Partikeln ist in EP 1 464 949 A2 nicht erwähnt.
WO 02/1 1065 A2 betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme mehrerer Bilder eines Objekts, umfassend ein Mittel zur Förderung eines Objekts in den Beobachtungsbereich, wobei das Objekt einen vorbestimmten Punkt in diesem Beobachtungsbereich passiert, eine erste Vorrichtung zur Bildaufnahme und eine zweite Vorrichtung zur Bildaufnahme, wobei die zweite Vorrichtung im 90°-Winkel zur ersten angeordnet ist. Die Beobachtung des Objekts in dem Beobachtungsbereich erfolgt während des freien Falls des Objekts in den Beobachtungsbereich. WO 02/1 1065 A2 betrifft insbesondere die Analyse von Partikeln umfassend Servic Aggregat, Pharmazeutika, Düngemittel, Zucker, Soda, Bergbauprodukte, Splitt und Schleifkorn. Lignocellulosehaltige Partikeln sind in WO 02/1 1065 A2 nicht erwähnt.
EP 1 955 045 A2 betrifft ein Verfahren zur automatisierten Bestimmung der individuellen drei- dimensionalen Form von Partikeln umfassend die Schritte: a) Dosierung, Ausrichtung und automatisierte Förderung der Partikeln, b) Beobachtung der ausgerichteten Partikeln und Bilderfassung und c) Auswertung der Bilder. Des Weiteren betrifft EP 1 955 045 A2 eine Vorrichtung zur automatisierten Bestimmung der individuellen dreidimensionalen Form von Partikeln umfassend: a) Mittel zum Dosieren, Ausrichten und automatisierten Fördern der Partikeln; b) mindes- tens zwei Kameras zur Beobachtung der ausgerichteten Partikeln und c) Mittel zur Auswertung der Bilder; sowie die Verwendung der genannten Vorrichtung zur automatisierten Bestimmung der individuellen dreidimensionalen Form von Partikeln. Eine Konkretisierung der gemäß EP 1 955 045 A2 erwähnten Partikeln in Form von lignocellulosehaltigen Partikeln erfolgt in EP 1 955 045 A2 nicht.
EP 1 662 247 A1 betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Anzahl und/oder der Partikelform und/oder der Größe von landwirtschaftlichen Gutpartikeln, wie Saatkörner, Düngerkörner, Spritzbrühetropfen, Getreidekörner, Getreidestroh etc. durch eine zeilenweise optoelektronische Abtastung eines Partikelstroms, bei der der Partikelstrom in einem transparenten Medium durch Schwerkraft oder zusätzliche Kräfte an einer optoelektrischen Messstrecke senkrecht zu parallelen Lichtstrahlen vorbeibewegt wird und bei dem die Signale der abgedeckten und nicht abgedeckten Elemente der jeweiligen CCD-Zeile in einer elektronischen Auswerteeinheit ausgewertet und in einem Speichermedium gespeichert werden, und zwar in zeitlicher Reihenfolge hintereinander, so dass ein zeitlich ablaufender Videofilm über die die Messstrecke passieren- den Gutpartikeln entsteht. Eine vereinzelnde Dosierung der Gutpartikeln erfolgt in EP 1 662 247 A1 nicht.
DE 202014100974 U1 betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Partikelgröße und/oder der Partikelform eines Partikelgemisches. Die Vorrichtung weist eine Zuführeinrichtung (1 ) auf, wel- che die Partikeln (C) des Partikelgemischs vereinzelt und dann als Partikelstrom durch eine Messstrecke (M) führt, eine Beleuchtungseinrichtung (4), welche auf einer Seite - der Rückseite - der Messstrecke (M) angeordnet ist und auf die Messstrecke (M) gerichtet ist, um den Partikelstrom in der Messstrecke (M) von der Rückseite her zu beleuchten, eine Kamera (5), welche auf der der Beleuchtungseinrichtung (4) gegenüber liegenden Vorderseite der Messstrecke (M) positioniert und auf die Messstrecke (M) gerichtet ist, um Schattenprojektionen der von der Beleuchtungseinrichtung (4) angestrahlten Partikeln (P) aufzunehmen, und eine Auswerteeinheit (7), die anhand der Aufnahmen der Kamera (5) die Partikelgröße und/oder Partikelform der aufgenommenen Partikeln (T) bestimmt. Die Zuführeinrichtung (1 ) ist so 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 Partikeln relativ zur Fallebene ist hierbei nicht gewünscht, so dass die Zuführeinrichtung (1 ) vorzugsweise Mittel wie beispielsweise Leitbleche aufweist. Eine Konkreti- sierung der Partikeln erfolgt in DE 202014100974 U1 nicht, so dass lignocellulosehaltige Partikeln nicht erwähnt sind.
DE 202014009443 U1 und DE 202014007103 U1 betreffen jeweils eine Vorrichtung zur Be- Stimmung der Partikelgröße und/oder der Partikelform von Partikeln in einem Partikelstrom mit einer Zuführeinrichtung zum Zuführen der Partikeln zu einer Messzone, wobei die Partikeln die Messzone durchströmen, mit einer bzw. wenigstens einer Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten der Messzone, mit wenigstens zwei Kameraeinrichtungen, die jeweils einen der entsprechenden Kameraeinrichtung zugeordneten Messbereich der Messzone aufnehmen. Weder DE 202014009443 U1 noch DE 202014007103 U1 nennen konkrete Ausgestaltungen der Zuführeinrichtung bzw. des Messbereichs. Des Weiteren sind auch die zu vermessenden Partikeln in DE 202014009443 U1 und DE 202014007103 U1 nicht konkretisiert, so dass keines der Dokumente lignocellulosehaltige Partikeln erwähnt. DD 261 831 A1 betrifft eine Anordnung zur Bestimmung der Hauptabmessungen von Partikeln, insbesondere von Holzspänen, wobei die Anordnung ein Aggregat (1 ) zur Vereinzelung und - hinsichtlich der Partikellängsorientierung in Grenzen von +/-45° - definierten Ablage der Partikeln (2) aufweist, wobei die vereinzelten und zu prüfenden Partikeln (2) auf einem sich mit definierter Transportgeschwindigkeit bewegenden Transportband (3) aufliegen, wobei über dem Transportband (3) ein mit einer Andruckkraft von 500 bis 5000 N auf die zu prüfenden Partikeln
(2) bzw. auf das Transportband (3) drückendes rotierendes Messrad (4) als Element einer an sich bekannten Dickenmessanordnung installiert ist, wobei diesem Messrad (4) in Bezug auf die Transportrichtung des Transportbandes (3) weiterhin eine gleichfalls über dem Transportband
(3) installierte CCD-Zeilenkamera (5) nachgeordnet ist und wobei seitlich (bzw. beidseitig) der CCD-Zeilenkamera (5) eine (oder zwei) Lichtwurflampe(-n) (6) angeordnet ist (sind), welche sich in ihrer(-n) Höhenposition(-en) oberhalb der Partikelauflageebene des Transportbandes (3) befindet(-n). Gemäß DD 261 831 A1 sind die Partikeln (2) dabei so auf das Transportband (3) abzulegen, dass ihre Längsachse in etwa parallel zur Förderrichtung des Transportbandes (3) verläuft. Wie eine solche Ablage erfolgen soll, ist in DD 261 831 A1 nicht erläutert.
Aufgabe der vorliegenden Anmeldung gegenüber dem Stand der Technik ist die Bereitstellung einer Vorrichtung sowie eines Verfahrens zur Bestimmung der individuellen dreidimensionalen Form von lignocellulosehaltigen Partikeln, zum Beispiel Holzspänen, wobei in kurzer Zeit die individuelle dreidimensionale Form auch von komplex geformten lignocellulosehaltigen Partikeln und/oder von lignocellulosehaltigen Partikeln mit besonders hohem Aspektverhältnis ermittelt werden kann, so dass eine Anwendung dieses Verfahrens in der Praxis, zum Beispiel zur Herstellung von lignocellulosehaltigen Werkstoffen, ohne wesentliche Zeitverzögerung angewendet werden kann. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Bestimmung der individuellen dreidimensionalen Form von lignocellulosehaltigen Partikeln in Proben, die diese lignocellulosehaltigen Partikeln enthalten, umfassend:
i) eine Einrichtung zur Abtrennung eines in der Probe enthaltenen Feinanteils, ii) eine Einrichtung zum vereinzelnden Dosieren der lignocellulosehaltigen Partikeln und eine Zuführeinrichtung, die die lignocellulosehaltige Partikel vereinzelt in eine Beobachtungszone führt,
iii) eine Beobachtungszone umfassend mindestens zwei Kameras zur Beobachtung der I ig— nocellulosehaltigen Partikeln aus mindestens zwei Beobachtungsrichtungen zur Erstellung von Aufnahmen durch die Kameras,
iv) eine Einrichtung zur Auswertung der Aufnahmen der Kameras.
Des Weiteren wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung der individuellen dreidimensionalen Form von lignocellulosehaltigen Partikeln in Proben, die diese lignocellulosehaltige Partikeln enthalten, umfassend:
i) Abtrennung eines in der Probe enthaltenen Feinanteils,
ii) vereinzelnde Dosierung der lignocellulosehaltigen Partikeln und Förderung in eine Beobachtungszone,
iii) Beobachtung der lignocellulosehaltigen Partikeln aus mindestens zwei Beobachtungsrichtungen und Erfassung von Aufnahmen,
iv) Auswertung der Aufnahmen.
Zeichnungen
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert:
Es zeigen:
Figur 1 : Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit 4 Kameras (Vorder- ansieht);
Figur 2: Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Dosierung sowie verschiedene Ansichten eines Trichters zur Produktführung; Figuren 3 bis 8:
bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung bezüglich der Förderung der Partikeln und der Zahl, Art und Anordnung der eingesetzten Kameras;
Figuren 9 bis 13:
bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung bezüglich der Art und Anordnung der eingesetzten Kameras; freier Fall der Partikeln (senkrecht zur Zeichenebene)
Figur 14: Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, in kurzer Zeit die dreidimensionale Form von lignocellulosehaltigen Partikeln für große Partikelzahlen zu erfassen, wobei eine Darstellung mit einer hinreichenden Auflösung und handhabbaren Datenmengen erreicht wird. Weiterhin können mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens neben der individuellen dreidimensionalen Form der lignocellulosehaltigen Partikeln bei Bedarf spezielle Produkteigenschaften (z. B. Größenbereiche) ermittelt und spezielle Fragestellungen (z. B. Form, Größe, Gesamtvolumen) beantwortet werden.
Im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist unter lignocellulosehaltigen Partikeln im Allgemeinen zu verstehen:
Partikeln oder Fasern, die lignocellulosehaltige Stoffe enthalten.
Lignocellulosehaltige Stoffe sind Stoffe, die Lignocellulose enthalten. Der Gehalt an Lignocellu- lose kann in weiten Bereichen variiert werden und beträgt in der Regel 20 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 50 bis 100 Gew.-%, besonders bevorzugt 85 bis 100 Gew.-%, insbesondere 100 Gew.- % Lignocellulose, bezogen auf das Gesamtgewicht der lignocellulosehaltigen Partikeln. Der Begriff Lignocellulose ist dem Fachmann bekannt.
Als ein oder mehrere lignocellulosehaltige Stoffe eignen sich z. B. Stroh, holzfaserhaltige Pflanzen, Holz oder deren Gemische. Unter mehreren lignocellulosehaltigen Stoffen werden in der Regel zwei bis zehn, bevorzugt zwei bis fünf, besonders bevorzugt zwei bis vier, insbesondere zwei oder drei unterschiedliche lignocellulosehaltige Stoffe verstanden.
Als Holz eignen sich Holzfasern oder Holzpartikeln, wie Holzlagen, Holzstreifen, Holzspäne, Holzstaub oder deren Gemische, bevorzugt Holzspäne, Holzfasern, Holzstaub oder deren Gemische, besonders bevorzugt Holzspäne, Holzfasern oder deren Gemische. Als holzfaserhalti- ge Pflanzen eigenen sich beispielsweise Flachs, Hanf oder deren Gemische.
Ausgangsmaterialien für Holzpartikeln oder Holzfasern sind in der Regel Durchforstungshölzer, Industrieresthölzer und Gebrauchshölzer sowie holzfaserhaltige Pflanzen bzw. Pflanzenteile. Für die Herstellung der Holzpartikeln oder Holzfasern kommt jede beliebige Holzart in Frage, bevorzugt Fichten-, Buchen-, Kiefern-, Lärchen-, Linden-, Pappeln-, Eschen-, Kastanien-, Tannenholz oder deren Gemische, besonders bevorzugt Fichten-, Buchenholz oder deren Gemische, insbesondere Fichtenholz. Erfindungsgemäß liegen die lignocellulosehaltigen Stoffe im Allgemeinen in Form von Partikeln oder Fasern, bevorzugt in Form von Partikeln vor.
Als Partikeln eignen sich im Allgemeinen Sägespäne, Holzspäne, Hobelspäne, Holzpartikeln, Schäben, Baumwollstängel oder deren Gemische, bevorzugt Sägespäne, Hobelspäne, Holzspäne, Holzpartikel oder deren Gemische. Wie bereits vorstehend erwähnt, sind die Eigenschaften der aus den lignocellulosehaltigen Partikeln herzustellenden Lignocellulose-Werkstoffe von den Abmessungen (Dimensionen) der lignocellulosehaltigen Partikeln abhängig, so dass die Kenntnis dieser Abmessungen hochrelevant ist. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung und mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können umfassende Informationen bezüglich der Abmessungen der lignocellulose- haltigen Partikeln bereitgestellt werden.
Als Lignocellulose-Werkstoffe werden im Sinne der vorliegenden Anmeldung insbesondere ge- gebenenfalls furnierte Span-, OSB- (oriented Strand board) oder Faserwerkstoffe verstanden, insbesondere Holzfaser-Werkstoffe wie LDS-, MDS- und HDS-Werkstoffe, bevorzugt Spanoder Faserwerkstoffe, besonders bevorzugt Faserwerkstoffe. Werkstoffe sind im Allgemeinen unter anderem Platten, Fliesen, Formteile, Halbzeuge oder Komposite, bevorzugt Platten, Fliesen, Formteile oder Komposite, besonders bevorzugt Platten.
Große Späne, die zum Beispiel für die Herstellung von OSB-Platten verwendet werden, heißen auch Strands. Die mittlere Größe der Partikel zur Herstellung der OSB-Platten, Strands, beträgt in der Regel 20 bis 300 mm, bevorzugt 25 bis 300 mm, besonders bevorzugt 30 bis 150 mm. Für die Herstellung von Spanplatten werden in der Regel kleinere Späne verwendet. Die mittlere Größe der Späne beträgt im Allgemeinen 0,01 bis 30 mm, bevorzugt 0,05 bis 25 mm, besonders bevorzugt 0,1 bis 20 mm.
Üblicherweise werden - im Stand der Technik - die dafür benötigten Partikeln mittels Siebana- lyse nach der Größe klassifiziert. Diese Methode ist jedoch langwierig und aufwendig und liefert weder Informationen über die individuelle Form noch über die dreidimensionale Form der Partikeln. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, schnell die individuelle dreidimensionale Form der Partikeln zu bestimmen und aus dieser auf die Eigenschaften lignocellu- losehaltiger Werkstoffe, z.B. der Spanplatte, zu schließen.
Als Fasern, die im Sinne der vorliegenden Anmeldung unter den Ausdruck lignocellulosehaltige Partikeln fallen, eignen sich Holzfasern, Cellulosefasern, Hanffasern, Baumwollfasern, Bambusfasern, Miscanthus, Bagasse oder deren Gemische, bevorzugt Holzfasern, Hanffasern, Bambusfasern, Miscanthus, Bagasse oder deren Gemische, besonders bevorzugt Holzfasern, Bam- busfasern oder deren Gemische. Die Länge der Fasern beträgt in der Regel 0,01 bis 20 mm, bevorzugt 0,05 bis 15 mm, besonders bevorzugt 0,1 bis 10 mm.
Im Allgemeinen sind daher unter lignocellulosehaltigen Partikeln solche Partikeln zu verstehen, die in ihrer größten Abmessung 0,01 bis 300 mm betragen, bevorzugt 0,05 bis 200 mm und besonders bevorzugt 0,1 bis 150 mm
Die Aufbereitung zu den zu vermessenden lignocellulosehaltigen Stoffen sowie zu den lignocellulosehaltigen Partikeln erfolgt nach dem Fachmann bekannten Verfahren (siehe z. B.
M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Seiten 91 bis 156, Springer Verlag Heidelberg, 2002).
Die lignocellulosehaltigen Stoffe können nach üblichen, dem Fachmann bekannten Methoden der Trocknung mit den danach üblichen geringen Mengen Wasser (in einer üblichen geringen Schwankungsbreite; sogenannte„Restfeuchte") erhalten werden; dieses Wasser ist bei den Gewichtsangaben der vorliegenden Anmeldung nicht berücksichtigt.
Die mittlere Dichte der lignocellulosehaltigen Stoffe ist beliebig und lediglich vom eingesetzten lignocellulosehaltigen Stoff abhängig und liegt im Allgemeinen bei 0,2 bis 0,9 g/cm3, bevorzugt bei 0,4 bis 0,85 g/cm3, besonders bevorzugt bei 0,4 bis 0,75 g/cm3, insbesondere bei 0,4 bis 0,6 g/cm3.
Bei einer mittleren Dichte im Bereich von 601 bis 1200 kg/m3, bevorzugt 601 bis 850 kg/m3, besonders bevorzugt 601 bis 800 kg/m3 werden diese als höherdichte, bei einer mittleren Dichte im Bereich von 200 bis 600 kg/m3, bevorzugt 300 bis 600 kg/m3, besonders bevorzugt 350 bis 600 kg/m3 als niedrigdichte lignocellulosehaltige Stoffe bezeichnet. Bei Faserplatten unterscheidet man zwischen hochdichten Faserplatten (HDF) mit einer Dichte ä 800 kg/m3, mitteldichten Faserplatten (MDF) mit einer Dichte zwischen 650 und 800 kg/m3 und leichten Faserplatten (LDF) mit einer Dichte < 650 kg/m3.
i) Einrichtung zur Abtrennung eines in der Probe enthaltenen Feinanteils /Abtrennung eines in der Probe enthaltenen Feinanteils
Es wurde gefunden, dass es wesentlich ist, um eine schnelle reproduzierbare Bestimmung der individuellen dreidimensionalen Form von lignocellulosehaltigen Partikeln durchführen zu können, zunächst eine Abtrennung des in der Probe enthaltenen Feinanteils vorzunehmen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst demnach eine Einrichtung zur Abtrennung eines in der Probe enthaltenen Feinanteils.
Unter Feinanteil ist im Sinne der vorliegenden Anmeldung im Allgemeinen der Anteil der Probe zu verstehen, der sich mit einem Sieb mit einer Maschenweite von im Allgemeinen < 2 mm, bevorzugt < 1 mm, besonders bevorzugt < 0,7 mm abtrennen lässt. Bevorzugt ist der Feinanteil der Anteil der Probe, der sich mit einem Sieb der Maschenweite von im Allgemeinen 0,1 bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,1 bis 1 mm, ganz besonders bevorzugt von 0,1 bis 0,64 mm abtrennen lässt.
Dabei ist die Siebzeit nicht kritisch. Sie beträgt im Allgemeinen 0,5 bis 30 min, bevorzugt 2 bis 15 min, besonders bevorzugt 5 bis 10 min. Die Amplitude der Siebbewegung beträgt dabei im Allgemeinen 10 bis 80 %, bevorzugt 20 bis 70 %, besonders bevorzugt 30 bis 50 % oder alternativ beträgt die Amplitude der Siebbewegung im Allgemeinen 0,3 bis 2 mm, bevorzugt 0,5 bis 1 ,8 mm, besonders bevorzugt 0,75 bis 1 ,25 mm. Dem Fachmann sind geeignete Einrichtungen zur Abtrennung des in der Probe enthaltenen Feinanteils bekannt. Bevorzugt wird ein Sieb eingesetzt. Dabei kann es sich bei dem Ausdruck „ein Sieb" im Sinne der vorliegenden Anmeldung um ein einzelnes Sieb oder um mehrere Siebe handeln, z. B. um zwei bis 9 Siebe. Es können verschiedene Siebtypen zum Einsatz kommen, z.B. Vibrationssiebe, Rotationssiebe, Zentrifugalsiebe und/oder Luftstrahlsiebe, bevorzugt ist ein Vibrationssieb. Eine bevorzugte Ausführung ist die Nutzung eines Vibrationssiebes mit einer Maschenweite von 0,1 bis 1 mm, einer Siebzeit von 5 bis 10 min und einer Amplitude von 0,75 bis 1 ,25 mm.
Das Verfahren zur Abtrennung eines in der Probe enthaltenen Feinanteils erfolgt gemäß dem Fachmann bekannten Verfahren, bevorzugt mit Hilfe eines Siebes. Geeignete Siebe sowie An- gaben bezüglich der Durchführung des Siebens sind vorstehend genannt. ii) Einrichtung zum vereinzelnden Dosieren der lignocellulosehaltigen Partikeln und Zuführeinrichtung, die die lignocellulosehaltigen Partikeln vereinzelt in eine Beobachtungszone führt/ Vereinzelnde Dosierung und Förderung in eine Beobachtungszone
Es ist möglich, jeweils eine Einrichtung zum vereinzelnden Dosieren und eine Zuführeinrichtung einzusetzen. Es ist jedoch ebenfalls möglich und bevorzugt, eine einzige Einrichtung zum vereinzelnden Dosieren und Zuführen in die Beobachtungszone einzusetzen. Ebenfalls ist es möglich, in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Vorgänge der vereinzelnden Dosierung und Förderung nacheinander auszuführen. Es ist jedoch ebenfalls möglich und bevorzugt, die Vorgänge der vereinzelnden Dosierung und Förderung gleichzeitig, d. h. in einem Verfahrensschritt unter Einsatz einer Einrichtung zur vereinzelnden Dosierung und Zuführung durchzuführen.
Wird im Folgenden der Begriff„Probe" verwendet, so bedeutet dieser Begriff im Sinne der vorliegenden Anmeldung eine Mehrzahl von zu untersuchenden lignocellulosehaltigen Partikeln. Je nachdem in welchem Verfahrensschritt bzw. an welcher Stelle der Vorrichtung der Ausdruck „Probe" erwähnt ist, ist der Feinanteil (Vorrichtungsdetail i) bzw. Verfahrensschritt i)) in der Pro- be enthalten bzw. bereits abgetrennt. Die Vorrichtungsdetails ii), iii) und iv) sowie die Verfahrensschritte ii), iii) und iv) betreffen jeweils Proben, bei denen der Feinanteil abgetrennt wurde, d. h. Vorrichtungsdetail i) bzw. Verfahrensschritt i) erfolgen jeweils vor den Vorrichtungsdetails bzw. Verfahrensschritten ii), iii) und iv). iia) Einrichtung zum vereinzelnden Dosieren / vereinzelnde Dosierung
Bei der Dosierung der lignocellulosehaltigen Partikeln erfolgt im Allgemeinen ein Aufbringen der Partikeln auf eine Förderstrecke zur automatisierten Förderung der Partikeln. Der Mechanismus für die Dosierung und die Förderung (siehe unten) kann der gleiche sein, was bevorzugt ist.
Erfindungsgemäß wird eine Einrichtung zum vereinzelnden Dosieren eingesetzt bzw. es erfolgt eine vereinzelnde Dosierung. Dabei bedeutet der Begriff„vereinzelnd", dass die einzelnen lignocellulosehaltigen Partikeln einer zu vermessenden Probe, die eine Mehrzahl von Partikeln enthält, separiert voneinander vorliegen und bevorzugt einzeln auf die Förderstrecke aufgegeben werden, so dass eine Beobachtung jeder individuellen Partikel der Probe in Vorrichtungsdetail ii) bzw. Verfahrensschritt ii) ermöglicht wird. Die Durchführung der vereinzelnden Dosierung sowie geeignete Mittel zur vereinzelnden Dosierung sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt.
Folgende Ausführungsformen der vereinzelnden Dosierung sind bevorzugt: iiaa) „Voreingestellte" Zeitabstände
Die vereinzelnde Dosierung kann in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Art erfolgen, dass jeweils definierte Zeitabstände eingestellt werden, wobei zu bestimmten voreingestellten Zeitpunkten jeweils ein Partikel zudosiert wird. Beispielsweise kann eine Voreinstellung in der Form vorgenommen werden, dass jeweils ein Partikel pro Sekunde zudosiert wird. Die Zeitvorgabe ist lediglich beispielhaft. Grundsätzlich können - in Abhängigkeit von der Probe und anderen Parametern - beliebige Zeitabstände voreingestellt werden. iiab) „Zufällige" Zeitabstände In einer weiteren Ausführungsform kann die vereinzelnde Dosierung in der Art vorgenommen werden, dass die Partikel in zufälligen Zeitabständen dosiert werden. Dabei sind die Zeitabstände unter anderem von der Art der Dosierung und der Art der Partikeln in der zu messenden Probe abhängig. Die Zudosierung der einzelnen Partikeln erfolgt bei dieser Ausführungsform nicht in definierten Zeitabständen, sondern die Zeitabstände der Dosierung der einzelnen Parti- kein können jeweils gleich oder unterschiedlich sein. iiac) „Particle on Demand"
In einer weiteren Ausführungsform können die Partikel„auf Abruf" dosiert werden. Dabei ist es möglich, jeweils ein neues zu messendes Partikel dann zu dosieren, wenn ein Vorgang, z. B. die Speicherung der Daten der vorausgegangenen Partikel oder die Verarbeitung der Daten der vorausgegangenen Partikel („online-Verarbeitung"), abgeschlossen ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der vereinzelnden Dosierung und entsprechende dem Fach- mann bekannte Einrichtungen dazu sind die Ausführungen iiaa) und iiac). Besonders bevorzugt ist die Ausführungsform iiac) und die entsprechende Einrichtung dazu.
Grundsätzlich ist es möglich, eine Dosierung mit einem sehr geringen Partikelstrom durch einfache Einstellung der Fördergeschwindigkeit des Partikelstroms durchzuführen.
Um eine zuverlässige Vereinzelung der Partikeln zu erhalten, ist es jedoch bevorzugt, die Dosierung so auszuführen, dass jedes Partikel einzeln auf die Förderstrecke abgegeben wird. Bevorzugt werden eine oder mehrere Dosierrinnen, z. B. eine oder zwei, drei, vier, fünf oder sechs Dosierrinnen, zur Dosierung eingesetzt. Diese weisen in einer bevorzugten Ausführungsform zwei plane Flächen auf, die eine Rinne bilden. Besonders bevorzugt weisen die Dosierrinnen einen V-förmigen Rinnenboden auf, der gegebenenfalls verrundet sein kann. Ganz besonders bevorzugt sind die Dosierrinnen V-Rinnen und Präzisionsküvetten.
Bei dem Einsatz von zwei oder mehr Dosierrinnen, was bevorzugt ist, werden diese zwei oder mehr Dosierrinnen hintereinander geschaltet. Die Dosierung der einzelnen Partikel auf die Förderstrecke kann z. B. mit Hilfe von einer, bevorzugt von zwei oder mehr hintereinander geschalteten, bevorzugt mit Lichtschranken geregelten Dosierrinnen erfolgen. Besonders bevorzugt ist eine Ausführung, bei der Rinnenachse, Schwerkraft und Lichtweg in einer Ebene liegen und die Lichtschranke bevorzugt geneigt ist, z. B. ca. 45°. Somit unterbrechen die Partikeln die Lichtschranke stets kurz nach dem Ablösen von der Rinne unabhängig von der Fluggeschwindigkeit. Für kleinere Partikel unter 1 mm nochmals bevorzugt ist eine Verminderung der Verrundung des V-Rinnenbodens auf Radien zwischen 100 und 500 μηη, um diese kleinen Partikeln besser zu zentrieren. Geeignete Ausführungsformen für Lichtschranken und Dosierrinnen sind dem Fachmann bekannt. Insbesondere ist bekannt, dass die Detektionsgrenze einer Lichtschranke im Allgemeinen bei ca. 1/10 bis 1/30 des Querschnittes liegt, d. h. z. B. bei 30 bis 100 μηη Durchmesser bei 1 mm Strahlquerschnitt. Ganz besonders bevorzugt werden die Partikeln zur Aufbringung auf die jeweils untenliegende Dosierrinnen in einen Trichter geführt, damit sie si- eher eingefangen und mit möglichst geringer Anfangsgeschwindigkeit und vorteilhafter Richtung (z. B. quer zur Förderung) auf die nachfolgende Dosierrinne oder Förderrinne bzw. Messküvette abgelegt werden.
Figur 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Auf einer Grundplatte 17 ist ein Tragwerk 16 für einen Verschiebetisch montiert, der insgesamt drei Dosierrinnen trägt. Die oberste Dosierrinne 1 1 ist auf einem Träger 14 gelagert, der an dem Verschiebetisch befestigt ist. Die mittlere Dosierrinne 12 ist ebenfalls über einen Träger 15 an dem Verschiebetisch befestigt. Die untere Dosierrinne 13 ist direkt auf dem Verschiebetisch gelagert. Bei diesem Aufbau ist die oberste Dosierrinne 1 1 optional. Unabhängig von den Do- sierrinnen ist ein Sensormodul 8 auf der Grundplatte 17 befestigt.
In Figur 2, Details 25, 25a, 25b, 25c ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Trichters und dessen Anordnung bezüglich der Dosierrinnen dargestellt. Wenn aus einer großen Probe nur ein kleiner Teil ausgewertet werden kann, dieser aber repräsentativ ausgewählt werden soll, und eine vorangehende Probenteilung nicht erwünscht ist, kann man eine„inline-Probenteilung" in die Dosierung integrieren und nur einen Bruchteil der Probe messen und den Rest in einen separaten Auffangbehälter umleiten. Da die Dosierung bevorzugt mehrstufig - mit Hilfe von zwei oder mehr hintereinander geschalteten Dosierrinnen - ausgeführt wird, bietet es sich an, nach der ersten Dosierung (aus dem Vorlagebehälter heraus in eine erste Dosierrinne) z. B. eine elektromechanische Klappe zu in- stallieren, die ständig in programmierten Zeitverhältnissen zwischen Durchleitung und Ausschleusung umschaltet.
Eine geeignete Vorrichtung zur Dosierung der lignocellulosehaltigen Partikeln ist in Figur 2 dargestellt. üb) Zuführeinrichtung bzw. Förderung
Der Begriff„Zuführeinrichtung" bzw.„Förderung" wird in der vorliegenden Anmeldung für den Abschnitt des Partikeltransportes verwendet, der die Partikeln in die Beobachtungszone bzw. durch die Beobachtungszone führt. Wie bereits vorstehend ausgeführt, kann die Förderung der Partikeln gleichzeitig mit der Dosierung erfolgen (oder es erfolgt zunächst die Dosierung und dann die Förderung). Demnach können die Einrichtungen zum Dosieren und Zuführen identisch oder verschieden sein, d. h. in dem Fall, wenn sie verschieden sind, ist zunächst die Einrichtung zum Dosieren und anschließend die Zuführeinrichtung angeordnet. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Probe in einer Förderrinne (die mit der Dosierrinne identisch sein kann) als Zuführeinrichtung gefördert werden, z. B. in dem Fall, wenn die Dosierrinne bzw. die Förderrinne aus zwei planen Flächen aufgebaut ist, die eine Rinne bilden, kann man die Probe entlang der Schnittlinie der zwei die Förderrinne bzw. die Dosierrinne bildenden Flä- chen entlang einer Linie (z. B. in einer schwingenden Förderrinne) gleiten lassen (Rutschbetrieb) (Hangabtriebskraft und/oder Vibrationsförderung) oder man kann die Probe auf einer bewegten Schnittlinie von zwei eine Förderrinne bzw. Dosierrinne bildenden Flächen absetzen (mitlaufende, z. B. rotierende Förderrinne bzw. Dosierrinne) und später wieder entfernen (mitlaufende Förderung).
Die vorliegende Erfindung betrifft somit in einer bevorzugten Ausführungsform eine Vorrichtung, worin die Einrichtung zum vereinzelnden Dosieren der lignocellulosehaltigen Partikeln und die Zuführeinrichtung, die die lignocellulosehaltigen Partikeln vereinzelt in eine Beobachtungszone führt, eine oder mehrere Dosierrinnen aufweist.
Bevorzugt sind die Dosierrinne oder die Dosierrinnen aus zwei planen Flächen, die eine Rinne bilden, aufgebaut, besonders bevorzugt sind die Dosierrinnen V-Rinnen oder Präzisionsküvet- ten. Für die Förderung im Rutschbetrieb mittels einer schwingenden Förderrinne bzw. Dosierrinne stehen drei Parameter zur Verfügung, die kombiniert werden können. Zum einen der Hangabtrieb und zum anderen die Vibration der Rinne mit Hub- und Längsbewegung. Bei rundlichen Partikeln, die zum Rollen neigen, wird der Hangabtrieb bevorzugt gering gewählt. Die Vibration wird eingestellt durch den Vibrationswinkel, die Frequenz und die Amplitude. Eine bevorzugte Möglichkeit, die Förderrinne bzw. Dosierrinne schwingfähig (vibrationsfähig) aufzuhängen, ist eine doppelte Federbandführung mit einer Neigung der Federbänder, damit die Anordnung einen Hub ausführt. Bei senkrechtstehenden Bändern ist der Hub dagegen null. Als Antrieb kann z. B. ein Elektromagnet eingesetzt werden, z. B. ein kompakter, langhubiger Basslautsprecher, an dessen Schwingspule eine Schubstange befestigt ist, die die Förderrinne bzw. die Dosierrinne antreibt. Ein Frequenzgenerator (z. B. Einzelgerät oder D/A-Karte im PC) mit Leistungsverstärker treibt in einer bevorzugten Ausführungsform den Lautsprecher mit einer einstellbaren Frequenz (im Normalfall die Resonanzfrequenz der Anordnung) und Amplitude an (diese Ein- stellungs- und Ausführungsmöglichkeiten sind dem Fachmann bekannt und können zum Teil von handelsüblichen Dosiergeräten übernommen werden). Bei Antrieb mit Resonanzfrequenz ergibt sich immer eine sinusförmige Bewegung, aber bei entsprechender Antriebskraft kann man in nicht-resonantem Betrieb auch andere Bewegungsformen erzwingen. Die Gleitförderung wird in der Regel durch Anpassung der Neigungswinkel des Hubes (Winkel und Amplitude der Förderung) auf das Produkt eingestellt. Dafür kann man z. B. die Gleitfläche aus relativ kurzen, geraden Teilflächen zusammensetzen, z. B. aus gut verfügbaren optisch einwandfreien Küvet- ten. In der Regel sind in der Ebene senkrecht zur Förderrichtung die Komponenten von Hub- und Schwerkraft parallel, andere Winkel sind möglich, bringen aber keine Vorteile. Die Förderrinne bzw. Dosierrinne, die für den Rutschbetrieb eingesetzt wird, hat somit im Allgemeinen einen Neigungswinkel in Längsrichtung (Förderrichtung) von 0 bis 25°. Allgemein bevorzugte Winkel gibt es nicht, da dies ein produktabhängiger Parameter ist, der experimentell ermittelt werden muss. Ein bewährter Wert, um diese Anpassung zu beginnen, liegt zwischen 7 bis 10°.
In Querrichtung (senkrecht zur Förderrichtung) weist die Förder- bzw. Dosierrinne im Allgemeinen einen Neigungswinkel von 0 bis 45° auf. Bei Systemen mit zwei Beobachtungsrichtungen ist der bevorzugte Bereich 15 bis 35°, bei Systemen mit vier Beobachtungsrichtungen 45°, da dies am einfachsten zu justieren ist.
Mitlaufende Förderungen sind zwar sehr attraktiv, sie müssen aber in Förderrichtung kreis- bzw. ringförmig oder als flexibles Band (vgl. Bandsäge) ausgeführt werden. Dies so zu gestalten, dass sich am Beobachtungsort trotzdem die benötigten optischen Eigenschaften ergeben, ist sehr aufwendig. Konkrete Ausführungsführungsformen betreffend eine mitlaufende Förderung sind z.B. in WO 2007/06012 beschrieben (Figuren 1 1 bis 15, Figur 18 in WO 2007/06012. Der Einsatz der in diesen Figuren in WO 2007/06012 dargestellten Förderrinnen bzw. Dosierrinnen betrifft eine mitlaufende Förderung und ist unabhängig von den in den Figuren dargestellten speziellen Ausführungsformen. Bevorzugt ist somit eine erfindungsgemäße Vorrichtung worin in der Zuführeinrichtung eine automatische Förderung der lignocellulosehaltigen Partikeln entweder dadurch erfolgt, dass die lignocellulosehaltigen Partikel entlang einer Schnittlinie von zwei eine Dosierrinne bildenden planen Flächen gleiten (Rutschbetrieb) oder die lignocellulosehaltigen Partikel auf einer bewegten Schnittlinie von zwei eine Dosierrinne bildenden planen Flächen abgesetzt werden (mitlau- fende Förderung).
Nach der Beobachtung der Partikeln werden diese in der Regel aus der Förderrinne bzw. Dosierrinne entfernt. Bei den meisten Ausführungsformen fallen die Partikeln nach der Förderstre- cke (am Ende der Förderrinne bzw. Dosierrinne)„von selbst" in einen Auffangbehälter, was für ein nachträgliches Wiegen von Vorteil ist. Ansonsten, z. B. bei mitlaufenden Förderungen, kann man die Partikeln abstreifen, abbürsten oder absaugen, z. B. bei Förderung im Zentrifugalfeld (z.B. Figur 12 in WO 2007/06012).
Schließlich ist noch der Einfluss des Produktes auf die Produktförderung zu bedenken. Die meisten lignocellulosehaltigen Partikeln sind noch bei Partikelgrößen von z. B. 50 μηη rieselfähig und sind damit mit einer Rinne förderbar. Die Grenze hängt von der Oberflächenbeschaffenheit, der Form und der Dichte ab. Die Zusammenhänge sind dem Fachmann bekannt, da die Hand- habung von Produkten eine Standardaufgabe in der Verfahrenstechnik ist. Sehr leichte oder gar klebrige Produkte, die nicht gut rieselfähig sind, sind z. B. mit einer Vorrichtung gemäß WO 2007/06012 (siehe Figuren 1 1 bis 15 und 18 in WO 2007/06012) förderbar. Die Maße der Förderrinnen bzw. Dosierrinnen und die Vergrößerungsmaßstäbe können an die Partikelgröße an- gepasst werden. Prinzipiell gibt es keine obere Grenze, und als untere Grenze kann man für die Förderung 10 μηη ansehen.
Als Materialien für die Förderrinnen bzw. Dosierrinnen sind grundsätzlich verschiedene, dem Fachmann bekannte Materialien einsetzbar. Die Beobachtung der Partikeln (siehe iii)) kann im freien Fall oder in einer Dosier- bzw. Förderrinne erfolgen. Weitere Ausführungen zur Beobachtung der Partikel sind unter iii) erwähnt.
Wenn eine Beobachtung der Partikeln in einer Dosier- bzw. Förderrinne erfolgen soll, ist es wichtig, dass eine Beobachtung der Partikeln in der Dosier- bzw. Förderrinne möglich ist. Bei Einsatz einer„geschlossenen" Förderrinne bzw. Dosierrinne, z. B. in Form einer Küvette oder eines Rohres, ist der Einsatz von transparenten Materialien, wie Glas, Polymer, Keramik, Saphir, Diamant, bevorzugt. Bei Einsatz von„offenen" Förder- bzw. Dosierrinnen, z. B. V-Rinnen, können neben transparenten Materialien, die vorstehend erwähnt sind, weitere Materialien eingesetzt werden, z. B. weiße, diffus streuende Materialien (z. B. Milchglas, weißer Kunststoff, Teflon, Keramik), Spiegel, sowohl 100 %-Spiegel als auch halbdurchlässige Spiegel, sowie undurchsichtige Materialien wie Metalle. Geeignete Materialien, die die vorstehenden Eigenschaften aufweisen und als Förderrinnen bzw. Dosierrinnen in dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt werden können, sind dem Fachmann bekannt. Im Folgenden werden weitere Ausführungen für bestimmte Ausführungsformen bevor- zugten Materialien gemacht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die lignocellulosehaltigen Partikeln in der Einrichtung zum vereinzelnden Dosieren der lignocellulosehaltigen Partikeln und/oder in der Zuführeinrichtung (ii)) ausgerichtet. Bevorzugt erfolgt die Ausrichtung der lignocellulosehaltigen Partikeln in Längsachse, d. h. in Längsachse der Partikeln in Förderrichtung. Alle Partikelachsen werden in dieser bevorzugten Ausführungsform durch zwei einwirkende Anlageflächen ausgerichtet. Reibung und Schwerkraft bewirken dabei im Allgemeinen die gewünschte Ausrichtung. Durch die in einer bevorzugten Ausführungsform erfolgende Ausrichtung kann in kurzer Zeit die individuelle dreidimensionale Form auch von komplex geformten Partikeln ermittelt werden. Aufgrund einer besonders bevorzugten Ausrichtung der Partikelachsen entlang einer Linie quer zur Beobachtungsrichtung kann eine maximale Menge an Informationen betreffend die Form der Teilchen mit einer minimalen Datenmenge (Anzahl Bilder/Beobachtungsrichtungen) erhalten werden. Wenn die Beobachtung quer zur Achse geringster Trägheit erfolgt, und entlang der beiden anderen, ist der Informationsgewinn maximal. Bevorzugt ist somit eine erfindungsgemäße Vorrichtung worin die lignocellulosehaltigen Partikeln in der Einrichtung zum vereinzelnden Dosieren der lignocellulosehaltigen Partikeln und/oder in der Zuführeinrichtung (ii) entlang einer Linie ausgerichtet werden.
Des Weiteren erfolgt in dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt in Schritt ii) eine Ausrich- tung der lignocellulosehaltigen Partikeln entlang einer Linie, bevorzugt in Längsachse.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt eine Beobachtung von an zwei Flächen ausgerichteten Partikeln aus mindestens zwei Beobachtungsrichtungen, im Allgemeinen mit Hilfe von mindestens zwei Kameras (siehe Vorrichtungsdetail iii) und Verfahrensschritt iii)).
In der Ausführungsform einer Beobachtung aus zwei Beobachtungsrichtungen mit Hilfe von zwei Kameras sind ein rechter Winkel der Anlageflächen und eine Beobachtung parallel zu den Anlageflächen (und quer zur Förderung) bevorzugt. Es ist ebenfalls möglich, dass die Beobachtung der Partikeln, bevorzugt der ausgerichteten Partikeln, aus drei oder mehr, ganz besonders bevorzugt aus drei oder vier, insbesondere bevorzugt aus vier Beobachtungsrichtungen (im Allgemeinen mit Hilfe einer entsprechenden Zahl von Kameras) (siehe Vorrichtungsdetail iii) bzw. Verfahrensschritt iii)) erfolgt. In dieser Ausführungsform werden bei einer Ausrichtung der Partikeln in Längsachse ausreichend Informationen zur genauen Analyse der Partikeln erhalten. Man beachte, dass auch die weiteren Achsen durch die Anlageflächen ausgerichtet werden können. Die Ausführungsform erfordert aber nicht, dass die Beobachtung nur parallel zu diesen Flächen erfolgt. Die bevorzugten Verfahren und Vorrichtungen zur Ausrichtung nutzen demnach zwei Anlageflächen und die Einwirkung von Schwerkraft und Reibung, wie sie durch die Wahl der Förderparameter eingestellt werden können. Somit ist eine Ausrichtung der Partikeln in allen Achsen möglich, denn um die Achse geringster Trägheit auszurichten, werden die anderen in der Regel mitausgerichtet. Bei Anlage an nur eine Fläche wird dagegen nur die Achse größter Trägheit senkrecht zu dieser Fläche ausgerichtet („stabile Lage").
Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform umfassend eine Ausrichtung der Partikeln haben die Partikeln in der Regel Kontakt mit zwei planen Flächen (Anlagenflächen, Küvettenwände), wenn sie von Schwerkraft oder Zentrifugalkraft in Richtung der Schnittlinie dieser Flächen ge- zogen werden. Dabei werden Sie ausgerichtet, um den Zustand geringster Energie zu erreichen. Dabei werden die Partikeln bevorzugt entlang der Schnittlinie der zwei Flächen gefördert. Diese beiden Anlageflächen bilden die Förderrinne (alternativ ist auch eine gekrümmte Rinne möglich, z. B. mit Kreis-, Hyperbel- oder Parabel-Profil). Neben der Schwerkraft können auch zentrifugale Kräfte eingesetzt werden (siehe Figur 12 in WO 2007/06012). Die optimale, d. h. ganz besonders bevorzugte Beobachtungsrichtung verläuft tangential zu den ausrichtenden Anlageflächen oder Küvettenwänden. Bevorzugte geeignete Ausführungsformen betreffend die optische Realisierung sind nachstehend beschrieben. Für die Form der Anlageflächen oder Küvettenwände gibt es verschiedene Möglichkeiten. Gut geeignet sind Präzisionsküvetten (daher auch die Bezeichnung Küvettenwände für die Anlageflächen), die bevorzugt quadratisch oder rechteckig sind, oder V-Rinnen, bevorzugt 90° V- Rinnen, die z. B. durch einseitiges Abschleifen solcher Präzisionsküvetten hergestellt werden können. Im Beobachtungsteil sind die freien Kanten bevorzugt senkrecht zu den Küvettenflä- chen angeschliffen, dann erscheinen diese Bereiche im Bild hell. Bei anderen Winkeln, z. B. 45°, erscheinen diese Bereiche dunkel. Alternativ erfolgt nur ein Ausbruch im Beobachtungsteil, so dass die Küvette in Teilbereichen geschlossen bleibt. Es können für die Anordnung der Küvettenwände oder V-Rinnen auch andere Winkel als 90° gewählt werden. Dabei ist zu beachten, dass diese Flächen die Beleuchtung und Beobachtung nicht stören dürfen. Bevorzugt sollte es bei zwei Winkeln (= zwei Beobachtungsrichtungen) möglich sein, die Partikel tangential zur jeweiligen Anlagefläche zu beobachten, damit man die Vorteile dieser informativsten Richtung ausnutzen kann. Die weiteren, zusätzlichen Winkel (= Beobachtungsrichtungen) werden weiter unten dargestellt. Besonders bevorzugt sind in Beobachtungsrichtung so wenig Kanten, schräge oder raue Flächen wie möglich vorhanden, da diese störend sein können.
Die Förderrinnen bzw. Dosierrinnen, bevorzugt Präzisionsküvetten oder V-Rinnen, müssen keine planparallelen Seiten aufweisen. Die Innenflächen bzw. der Knick zwischen zwei Flächen, gegen die die Partikeln durch die Schwerkraft oder Zentrifugalkraft zentriert und ausgerichtet werden, können unabhängig von der Außenfläche gestaltet werden. Die Teilflächen der Förder- rinnen bzw. Dosierrinnen, bevorzugt Präzisionsküvetten oder V-Rinnen, müssen nicht notwendigerweise plan sein, auch ein Röhrchen oder eine gekrümmte Rinne sind grundsätzlich denkbar. Bei einem geschlossenen Röhrchen ist allerdings die Abbildung verzerrt, was z. B. dadurch ausgeglichen werden kann, dass man das Röhrchen in eine Immersionsflüssigkeit eintaucht und diese außen mit planen Flächen begrenzt. Gemeinsame Randbedingung für alle Ausfüh- rungen ist, dass die Objektive und ihre Strahlengänge Zugang zu den betrachteten Partikeln haben müssen.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Ausrichtung der Partikeln somit gegen eine oder mehrere plane Flächen, die eine Förderrinne bzw. Dosierrinne bilden, mit Hilfe der Schwerkraft oder mit Hilfe von Zentrifugalkräften.
Beispiele für geeignete Förderrinnen bzw. Dosierrinnen und dazu passende Beleuchtungs- und Beobachtungssysteme sind in den Figuren 3 bis 8 dargestellt, worin bevorzugte Ausführungs- formen der vorliegenden Erfindung dargestellt sind. Der Einsatz der in diesen Figuren dargestellten Förderrinnen bzw. Dosierrinnen ist unabhängig von der in den Figuren dargestellten speziellen Ausführungsform. Die vorstehenden Ausführungen betreffend die bevorzugte Ausrichtung der Partikeln mit Hilfe von Förderrinnen bzw. Dosierrinnen betreffen eine besonders bevorzugte mehrachsige Ausrichtung der Partikeln. Wie vorstehend erwähnt, ist - in einer bevorzugten Ausführungsform - in dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt eine Ausrichtung der Achse geringster Trägheit parallel zur Förderrichtung und quer zur Beobach- tung angestrebt. Für zwei Beobachtungsrichtungen sollten auch die beiden anderen Achsen parallel zur Beobachtung ausgerichtet sein, bei einer Beobachtung aus drei oder mehr Beobachtungsrichtungen ist dies weniger wichtig. Man beachte, dass die Annäherung an die Flächenschnittlinie bzw. allgemein die Linie geringster Lageenergie (s. o.) auch bewirkt, dass die Partikeln in die Förderlinie zentriert und damit in den Schärfenbereich der Beobachtungen ge- bracht werden, was ein beabsichtigter Effekt ist.
Bevorzugt erfolgt die Ausrichtung und Zentrierung der Partikeln durch die Schwerkraft. Je nach Neigung des Profils (der Förderrinne bzw. Dosierrinne) kann eine Anlagefläche durch eine größere Normalkomponente bevorzugt werden. Als vorteilhaft bewährt haben sich Neigungswinkel zwischen 15° und 35° Bei Beobachtung unter 3 oder mehr Winkeln in einer Ebene ist die zusätzliche Ausrichtung um die Längsachse (mehrachsige Ausrichtung) nicht mehr so wichtig, nur die Ausrichtung in Längsrichtung. Eine Bevorzugung einer Anlagefläche ist dann nicht mehr nötig, aber eine Neigung in Richtung des Knickes ist für alle Flächen zur Sicherstellung der Ausrichtung und Zentrierung erforderlich. Die Längsausrichtung ist selbst in einer relativ flachen Nut mit mehr als 90° gegeben, also z. B. bei 120° oder 135°, hier sind dann beide Ausrichtungs- Winkel allerdings sehr flach, und sollten bevorzugt gleich gewählt werden.
Wenn eine Beobachtung der Partikeln im freien Fall erfolgt, werden die vorstehend genannten Dosier- und Fördereinrichtungen eingesetzt, um die Partikeln zu vereinzeln und dem Messvo- lumen, das sich im Allgemeinen unterhalb des Endes der letzten Dosier- oder Fördereinrichtung befindet, zuzuführen. Die Falllinie der Partikeln soll möglichst nah an der beschriebenen Schärfelinie, die von den Kameras aus den verschiedenen Beobachtungsrichtungen gebildet wird, liegen. Diese Schärfelinie, bzw. der Schärfebereich ist bei einer Beobachtung im freien Fall im Allgemeinen also vertikal ausgerichtet. Zusätzlich und bevorzugt werden die Partikeln nach dem Verlassen der Dosier- oder Fördereinrichtung zum Schärfebereich hin fokussiert, z.B. mittels eines Trichters oder Abweiseblechen oder gerichteten Gasströmungen. Geeignete Trichter, Abweisebleche und die geeignete Einstellung von gerichteten Gasströmen sind dem Fachmann bekannt. Grundsätzlich können alle vorstehend beschriebenen Anordnungen bei einer Beobachtung im freien Fall eingesetzt werden, die letzte Fördereinrichtung, die bei der ausgerich- teten Beobachtung der Partikeln eingesetzt wird, wird durch eine Fallstrecke ersetzt, die Be- leuchtungs- und Beobachtungsoptiken werden entsprechend um die Fallstrecke angeordnet (siehe Figuren 9 bis 13). In den Figuren 9 bis 13 fallen die Partikeln jeweils senkrecht zur Zeichenebene. Die in den Figuren 9 bis 13 dargestellten Anordnungen sind beispielhaft. Die Anordnung der Kameras und jeweils zugehörigen Beleuchtungen kann vertauscht werden. Es können z.B. alle Kameras nebeneinander und die Beleuchtungen gegenüber angeordnet sein, oder immer abwechselnd Kamera neben Beleuchtung, oder wie in den Figuren 9 bis 13 unregelmäßig. Im Allgemeinen sind Kamera und Beleuchtung bei Durchlicht gegenüber [auf einer Achse durch das Messvolumen] angeordnet und die Achsen in einer Ebene jeweils 45° zueinander verdreht angeordnet. iii) Beobachtungszone umfassend mindestens zwei Kameras zur Beobachtung der lignocellulo- sehaltigen Partikeln aus mindestens zwei Beobachtungsrichtungen zur Erstellung von Aufnahmen durch die Kameras / Beobachtung der lignocellulosehaltigen Partikeln aus mindestens zwei Beobachtungsrichtungen und Erfassung von Aufnahmen
Die Beobachtung der Partikeln kann z.B. im freien Fall oder in einer Dosier- bzw. Förderrinne erfolgen. iiia) Beobachtungszone/Beobachtung
Wenn eine Beobachtung der Partikeln in einer Dosier- bzw. Förderrinne erfolgen soll, ist es wichtig, dass eine Beobachtung der Partikeln in der Dosier- bzw. Förderrinne möglich ist. Bei Einsatz einer„geschlossenen" Förderrinne bzw. Dosierrinne, z. B. in Form einer Küvette oder eines Rohres, ist der Einsatz von transparenten Materialien, wie Glas, Polymer, Keramik, Saphir, Diamant, bevorzugt. Bei Einsatz von„offenen" Förder- bzw. Dosierrinnen, z. B. V-Rinnen, können neben transparenten Materialien, die vorstehend erwähnt sind, weitere Materialien ein- gesetzt werden, z. B. weiße, diffus streuende Materialien (z. B. Milchglas, weißer Kunststoff, Teflon, Keramik), Spiegel, sowohl 100 %-Spiegel als auch halbdurchlässige Spiegel, sowie undurchsichtige Materialien wie Metalle. Geeignete Materialien, die die vorstehenden Eigenschaften aufweisen und als Förderrinnen bzw. Dosierrinnen in dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt werden können, sind dem Fachmann be- kannt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Beobachtung der Partikeln in einer Dosier- bzw. Förderrinne erfolgt eine Beobachtung von an zwei Flächen ausgerichteten Partikeln aus mindestens zwei Beobachtungsrichtungen, im Allgemeinen mit Hilfe von mindestens zwei Kameras.
In der Ausführungsform einer Beobachtung aus zwei Beobachtungsrichtungen mit Hilfe von zwei Kameras sind ein rechter Winkel der Anlageflächen und eine Beobachtung parallel zu den Anlageflächen (und quer zur Förderung) bevorzugt.
Es ist ebenfalls möglich, dass die Beobachtung der Partikeln, bevorzugt der ausgerichteten Partikeln, aus drei oder mehr, ganz besonders bevorzugt aus drei oder vier, insbesondere bevor- zugt aus vier Beobachtungsrichtungen (im Allgemeinen mit Hilfe einer entsprechenden Zahl von Kameras) erfolgt.
Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung somit eine Beobachtungszone, die 2, 3 oder 4 Kameras umfasst, bevorzugt 4 Kameras.
Die Beobachtungszone bei einer Beobachtung der Partikeln im freien Fall ergibt sich wie für die anderen Verfahren (Beobachtung der Partikeln in einer Dosier- bzw. Förderrinne) beschrieben. Einziger Unterschied ist, dass die Richtung der Schärfelinie/-zone durch die Falllinie vorgege- ben ist und die Führung in einer Nut (d.h. in dem Knick zwischen zwei Flächen der Dosier- oder Förderrinnen) entfallen kann. In einer Ausführungsform fallen die Partikeln innerhalb einer transparenten Küvette, bevorzugt einer Küvette mit planen Flächen. Die Küvette entspricht dabei der vorstehend beschriebenen Dosier- oder Förderrinne, nur dass die Küvette senkrecht angeordnet ist und bevorzugt einen größeren Durchmesser hat als die größte Ausdehnung der zu untersuchenden Partikeln, bevorzugt mehr als 3 Mal so groß, um Verstopfungen zu vermeiden. iiiaa) Anzahl verwendeter Beobachtungsrichtungen Jede Beobachtungsrichtung begrenzt durch die von ihr wahrgenommene Projektionsfläche das maximale Volumen nach oben, das die beobachtete Partikel einnehmen kann, sowie das kleinste Volumen nach unten. Ist die Anzahl 1 , so handelt es sich um eine 2D Formbeschreibung. Diese Ausführung begrenzt das Volumen nicht, da sie in der Tiefe keine Information liefert. Eine Volumenbestimmung ist bei der 2D Formenbeschreibung nur für Kugeln möglich.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt die Zahl der Beobachtungsrichtungen mindestens 2, bevorzugt 2, 3 oder 4, besonders bevorzugt 4 (Varianten 2, 2b, 2c, 3, 3b, 3c). Alle Ausführungen mit 2, 3, 4 oder mehr Beobachtungsrichtungen führen zu einem begrenzten Volumen. Im Allgemeinen entspricht die Zahl der Kameras der Zahl der Beobachtungsrichtungen. Man kann nun vergleichen, welche die größte und kleinste konvexe Form ist, die zu den Projektionsflächen passt. Je geringer der Unterschied, desto geringer ist der maximal mögliche Fehler bei der Volumenbestimmung. iiiab) Winkel zwischen den Beobachtungsrichtungen
Werden zwei Kameras eingesetzt, d. h., beträgt die Zahl der Beobachtungsrichtungen 2, beträgt der Winkel zwischen den Beobachtungsrichtungen bevorzugt 90°, da dies der Winkel mit dem höchsten Informationsgewinn ist. Bevorzugt sind die Kameras bei Einsatz von zwei Kameras somit orthogonal zueinander ausgerichtet.
Bei drei oder mehr Richtungen können die Beobachtungsrichtungen jeweils orthogonal zueinander sein. Dies ist jedoch nicht generell die besonders bevorzugte Anordnung. Je nach Ausrichtung der Partikeln können auch andere Winkel bevorzugt sein, z. B. 4 in 45°-Schritten in einer Ebene senkrecht zur Transportrichtung (Förderrichtung, Fallrichtung) angeordnete Beobachtungen (Varianten 2, 2b, 2c, 3, 3b, 3c). In einer bevorzugten Ausführungsform liegen die Winkel der Beobachtungsrichtungen bei 3 oder mehr, bevorzugt 3 oder 4 Beobachtungsrichtungen in einer Ebene senkrecht zur Förderrichtung bzw. Fallrichtung der Partikeln.
Jede Beobachtungsrichtung hat eine Ebene optimaler Schärfe sowie einen parallel zu dieser Ebene liegenden Schärfentiefenbereich. Liegen alle Beobachtungsrichtungen in einer Ebene, so ergibt sich aus dem Schnitt der Schärfeebenen eine Linie bzw. ein Schlauch der Schärfentiefe um diese Linie. Bei 3 und mehr Beobachtungsrichtungen, die nicht in einer Ebene liegen, reduziert sich die optimale Schärfe auf einen Punkt bzw. auf ein kleines Volumen um diesen Punkt. Die Schärfentiefe ist, wie dem Fachmann bekannt ist, von der Auflösung der Abbildung abhängig und liegt bei kleineren Partikeln nur noch in der Größenordnung der Partikelgröße. Dies bedeutet, dass im allgemeinen Fall nur noch Partikeln entlang einer Linie („Perlenschnur") oder in genau einem Punkt erfasst werden können. Die erfindungsgemäße bevorzugte Ausrich- tung der Partikeln bewirkt nicht nur eine Orientierung der Achsen der Partikel in günstige Richtungen, sie bewirkt auch eine Zentrierung der Partikeln in eine definierte Lage, so dass ihr Weg der Schärfenlinie folgt bzw. durch den Schärfenpunkt verläuft. Dies ist von Vorteil, da man so auf einen zeitaufwendigen Autofokus verzichten kann. Die Ausführung mit einer Schärfenlinie ist besonders vorteilhaft, da sie in der Regel auf ein Anhalten der Bewegung oder auf ein Trig- gern der Bilderfassung (s. u.) verzichten kann. iiiac) Art der optischen Abbildung
Es sind verschiedene Arten der optischen Abbildung möglich, z. B. Extinktionsdurchlicht (EDL = gerichtete Beleuchtung), diffuses Durchlicht (DDL), koaxiales Auflicht (KAL, meist mit Polarisation) oder konzentrisches Auflicht (ZAL).
Die Art der optischen Abbildung unterscheidet sich zunächst wie folgt: Extinktionsdurchlicht (EDL = gerichtete Beleuchtung), bekannt aus Anordnungen mit telezentrischen Objektiven, die eine ebene Beleuchtungswelle verwenden. Für einfache Objektive mit divergenter Beobachtung (die man gegebenenfalls aus Platz- oder Kostengründen bevorzugt) kann man eine konvergente gerichtete Beleuchtung einrichten, die nahezu gleichwertige Ergebnisse liefert. Die weiteren Möglichkeiten sind diffuses Durchlicht (DDL), koaxiales Auflicht (KAL, meist mit Polarisation) oder konzentrisches Auflicht (ZAL), wie bereits vorstehend erwähnt. Die Vor- und Nachteile dieser Abbildungsvarianten sind dem Fachmann generell bekannt (vgl.„1 D und 2D abbildende Prozesssonden: Theorie und Praxis", Vortrag von Dr. M. Schäfer auf dem Fachausschuss Partikelmesstechnik am 23.02.2005 in Würzburg). Bei der Nutzung für mehrachsige Abbildung und automatische Auswertung ist zu beachten, dass die Abbildung eine automatische Erkennung der Partikelfläche ermöglichen muss. Dies bedeutet, dass zum einen eine eindeutige Unter- Scheidung zwischen Hintergrund und Partikelprojektionsfläche möglich sein muss. Bei der Realisierung in EDL und DDL erscheint die Partikel dunkel vor hellem Grund, besonders kontrastreich mit EDL. Zu berücksichtigen ist, dass bei EDL auf jeden Fall die für die bevorzugte Ausrichtung der Partikel genutzten Flächen durchstrahlt werden müssen. Diese Durchstrahlung ist bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, worin die Partikel im freien Fall beobachtet werden, nicht erforderlich.
Die Beobachtung in der Beobachtungszone erfolgt somit bevorzugt mittels Extinktionsdurch- licht, diffusem Durchlicht, koaxialem Auflicht oder konzentrischem Auflicht, bevorzugt mittels Extinktionsdurchlicht.
Beobachtung und Beleuchtung stehen sich gegenüber, es ist zunächst gleich, ob die Beobachtung über oder unter der - bei Ausrichtung der Partikel - in einer Ausführungsform transparen- ten Führungsebene angebracht wird. Bei DDL kann die Auflagefläche selbst transparent sein und von dem diffusen Licht durchstrahlt werden, oder sie ist aus einem streuenden Material passender Stärke (z. B. Milchglas, weißer Kunststoff, Teflon) aufgebaut, das hintergrundbeleuchtet wird. Die Beobachtung muss nicht notwendigerweise senkrecht zur durchstrahlten Glasfläche erfolgen. Bei ZAL und KAL wählt man in der Regel einen dunklen Hintergrund, vor dem sich die Partikeln hell abheben. Bei dunklen Partikeln kann man auch einen hellen Hintergrund wählen, sollte aber dann bevorzugt so beleuchten, dass keine Schatten entstehen. Bei KAL kann man aber auch einen Spiegel als Hintergrund nehmen - exakt senkrechte Beobachtung ohne Polarisation - und erhält ein„Pseudo-EDL-Bild" mit ähnlichen Eigenschaften. Eine Messung der Farbe der Partikeln erfolgt in der Regel im Auflicht. Daher bieten sich Beobachtungsrichtungen an, die nicht senkrecht auf die Förderrinne bzw. Dosierrinne ausgerichtet sind (z. B. 135° oder 45°, siehe Variante 2b und 2c, Figur 7, 8 und 3b und 3c, Figur 12, 13), und den spiegelnden Reflex vermeiden. Bei allen Anordnungen ist zu beachten, dass die für eine Beobachtungsrichtung zuständige Beleuchtung eine andere Beobachtung nicht stören sollte. Eine Beleuchtung aus vielen Richtungen ist im Falle von Auflicht günstig, da sie Schatten vermeidet. Eine diffuse Beleuchtung aus vielen Richtungen kann dagegen helle Partikeln so aufhellen, dass sie kaum noch zu erkennen sind.
Besonders bevorzugt wird daher EDL angewendet. Bei Küvetten als Förderrinnen bzw. Dosierrinnen ist die optische Qualität kein Problem, Profile für Drehzylinder, Bänder und Rinnen können dagegen nicht so ohne weiteres in optischer Qualität gefertigt werden. Diese Einschränkung kann man jedoch mildern, wenn man nur die Beleuchtung durch die verwendeten Materia- lien führt (z. B. Kunststoffe, Folien, warm verformte Gläser, transparente Keramik), und die Beobachtung auf die Partikelseite legt (bei Verwendung einer Förderrinne bzw. Dosierrinne, die offen ist, d. h. z. B. ein V-Profil aufweist). iiiad) Kamera und Lichtquelle
Die konkrete Wahl von Kamera und Lichtquelle hängt von der Art der Beleuchtung ab. Im Allgemeinen, insbesondere bei Durchlicht und allen Anordnungen mit Zentrierung (z. B. alle nachstehend genannten bevorzugten Ausführungsformen (alle Varianten) , werden eine triggerbare S/W-Kamera mit VGA-Auflösung, mit analoger Bildübermittlung (bevorzugt: progressive scan), ein mehrkanaliger Framegrabber mit z. B. 4 simultanen Kanälen, und eine Beleuchtung mit Kaltlichtquelle, Weißlicht-LED (für Durchlicht kommen auch farbige LEDs in Frage, für bestimmte Materialien sogar vorteilhaft) oder Halogenlampe eingesetzt. Vorteilhaft sind wegen der kom- pakten Bauform und der Vibrationsunempfindlichkeit Weißlicht-LEDs, z. B. 1W-Lumileds von Luxeon. Es sind aber vom Fachmann zahlreiche andere Varianten realisierbar, die ebenfalls einsetzbar sind, z. B. USB-Kameras, Kameras mit Digitalausgang, Cameralink, Fire-Wire usw.
Die Kameras können in CCD- und CMOS-Technik hergestellt sein, die geringere Lichtstärke von CMOS ist bei Durchlicht kein Problem, außer bei hohen Auflösungen, wenn die Shutterzeit nicht mehr für die Reduktion der Bewegungsunschärfe ausreicht (der Zusammenhang zwischen Bewegungsunschärfe und Belichtungszeit ist dem Fachmann bekannt), dann kann man zum einen CCDs nehmen, stärkere Lichtquellen (z. B. 3W oder 5W Dioden, Kaltlichtquellen), oder Blitze (z. B. Wotan von Polytec). Bei Auflichtbildern muss in der Regel eine empfindlichere Ka- mera und/oder eine hellere Lichtquelle eingesetzt werden. Farbkameras sind nur dann sinnvoll, wenn ein Auflichtbild mit Farbinformation benötigt wird. Eine sinnvolle Kombination bei 4 Bildern sind dann z. B. 3 S/W-Kameras im EDL und eine Farbkamera in KAL. Man beachte, dass dann größere Informationsmengen verschoben werden müssen, was die Erfassung langsamer macht. Das gleiche Argument spricht auch gegen höher auflösende Kameras, die grundsätzlich geringere Bildraten bieten. Eine eineindeutige Zählung (jede Partikel genau einmal) ist nicht für alle Anwendungen zwingend, jedoch dann wünschenswert, wenn das erfasste Volumen mit dem Gewicht der Probe zur Ermittlung der Scheindichte genutzt werden soll. Dazu müssen die Länge der Förderstrecke (Bildausschnitt), Fördergeschwindigkeit und Bildrate abgestimmt werden, damit jede Partikel mindestens einmal vollständig gesehen wird. Es können beispielsweise 25 Bilder/sec realisiert werden. Für die zeitrichtige Erfassung der Bilder sind grundsätzlich alle Kameras geeignet, die sich synchron betreiben lassen; ansonsten müsste man die Partikelbewegung im richtigen Moment anhalten, was nicht immer praktikabel und auf jeden Fall langsam ist. Bevorzugt sind die Kameras somit CCD oder CMOS Kameras. iiiae) Zeitliche Eingrenzung
Da die Partikeln kontinuierlich gefördert werden, sind, um besonders gute Ergebnisse zu erhal- ten, zwei Randbedingungen bevorzugt:
Zum einen sollte die Belichtungszeit so kurz sein, dass keine Bewegungsunschärfe entsteht. Bei mittleren Abbildungsmaßstäben und einer lichtstarken EDL-Anordnung ist dies bereits mit Dauerlicht und Shutterbetrieb der Kamera möglich. Bei höheren Auflösungen kann alternativ ein Blitz eingesetzt werden. Dabei ist es möglich, den Blitz auf mehrere Beleuchtungen aufzuteilen.
Bezüglich des Zeitpunkts und der Häufigkeit der Bilder gelten die folgenden Aspekte zur Erzielung optimaler Ergebnisse bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung. Selbst wenn man die Dosierung der Partikeln aktiv steuert (einzeln,„particle on demand"), kann man den Zeitpunkt, an dem sich die Partikel in Bildmitte befinden wird, nicht genau vorhersehen. Daher ist es schwierig, mit Anordnungen, die nicht in einer Ebene liegen und deshalb nur einen Schärfepunkt besitzen, den Zeitpunkt zu treffen, an dem die Partikel gerade für alle Beobachtungen scharf ist. Es ist möglich, aus einer Hochge- schwindigkeits-Aufnahme (1 pro Richtung!) die guten Bilder auszuwählen, jedoch wegen dem damit verbundenen Datenfluss nicht bevorzugt. Grundsätzlich kann man mit einer Lichtschranke kurz vor dem Messort triggern. Wesentlich einfacher und daher besonders bevorzugt ist die Realisierung, wenn alle Beobachtungen in einer Ebene liegen. Dann haben alle Bilder eine gemeinsame Längsachse und es ist unbedeutend, wo genau sich die Partikel zum Zeitpunkt der Abbildung befindet. Es sollte bevorzugt nur sichergestellt werden, dass die Aufnahmen häufig genug erfolgen, damit jede Partikel mindestens einmal vollständig erfasst wird, falls eine eindeutige Zählung benötigt wird (d. h. für jede Dosierung wird ein Bildersatz aus mindestens einem Bild pro Beobachtungsrichtung angelegt). Durch Unvollkommenheit der Dosierung, sowie Bruch oder Desagglomeration können aber auch zwei oder mehr Partikeln gleichzeitig oder leicht zeitversetzt durchlaufen. iiib) Bilderfassung
Geeignete Angaben zur Bilderfassung wie Abbildungsmaßstab und Bildauswahl für Verarbeitung und/oder Speicherung sind dem Fachmann bekannt und z.B. in EP 1 955 045 A2 beschrieben.
iv) A us wertung der Bilder
Nach der Bilderfassung ist es möglich, einen ausgewählten Bildersatz einer Partikel direkt zu verarbeiten, d. h. auszuwerten, und anschließend die nächste Partikel zu messen oder einen ausgewählten Bildersatz einer Partikel zunächst ohne weitere Auswertung zu speichern und nach Speichern die nächste Partikel zu messen. Die Auswertung erfolgt dann zum Beispiel im Anschluss an die Messung und Speicherung der entsprechenden Bildersätze aller Partikeln einer Probe. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt eine direkte Verarbeitung des Bildersatzes einer Partikel, bevor die nächste Partikel zur Messung„angefordert" wird („particle on demand").
In der Einrichtung zur Auswertung der Aufnahmen der Kameras erfolgt bevorzugt eine Rekonstruktion des Volumens der individuellen lignocellulosehaltigen Partikeln. Die Auswertung der Bilder kann z.B. die folgenden Schritte umfassen: iva) Vorverarbeitung der Bilddaten
ivb) Rekonstruktion des Volumens ivc) Weitere A us Wertungen
Die vorliegende Anmeldung betrifft somit des Weiteren eine erfindungsgemäße Vorrichtung, worin in der Einrichtung zur Auswertung der Aufnahmen der Kameras eine Rekonstruktion des Volumens der individuellen lignocellulosehaltigen Partikel erfolgt.
Geeignete Schritte iva), ivb) und ivc) sind dem Fachmann bekannt und z.B. in EP 1 955 045 A2 beschrieben.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
Im Folgenden sind besonders bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufgeführt. Es sind jedoch zahlreiche weitere Ausführungsformen für den Fachmann aufgrund des vorstehend genannten erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung leicht zu ermitteln. Es ist daher nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die nachstehend genannten Ausführungsformen zu begrenzen.
In den Figuren 3 bis 14 sind bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bei- spielhaft dargestellt:
Figuren 3 bis 5
Einfache orthogonale Anordnung mit zwei Kameras 34 in EDL, mit quadratischer Küvette 32 aus transparentem klarem Material und Rutschförderung (Variante 1 gemäß Figur 3 und Variante 1 ' gemäß Figur 4) sowie als Auflichtvariante (Variante 1 b gemäß Figur 5). Diese Variante hat den Vorteil, dass die sehr kostengünstig ist.
Figuren 6 bis 8
0 45 -907135° Anordnung mit vier Kameras in einer Ebene in EDL (Variante 2 gemäß Figur 6), alternativ mit 07-90745° in EDL und 135° KAL (Variante 2b gemäß Figur 7), jeweils in rechtwinkliger Glas-V-Rinne und Rutschförderung. In Variante 2c (Figur 8) sind für die 135° Richtung beide Beleuchtungswege (KAL und EDL) eingerichtet, sie können wahlweise ohne Umbau genutzt werden, indem die Lampen ein- und ausgeschaltet werden. Man beachte, dass hier die KAL auf 45° geneigte Flächen sieht, so dass kein direkter Reflex entsteht. Diese 2c Variante ist besonders bevorzugt, da sie sehr genau und vielseitig ist, da die 135° Richtung (A) auch mit einer Farbkamera (RGB) ausgestattet werden kann, so dass auch die Farbe der betrachteten Partikel bestimmt werden kann.
Figuren 9, 10 Einfache orthogonale Anordnung mit zwei Kameras in Auflicht (Variante 4a gemäß Figur 9) und Durchlicht (Variante 4b gemäß Figur 10), mit freiem Fall der Partikeln 61 senkrecht zur Zeichenebene. Diese Variante hat den Vorteil, dass die sehr kostengünstig ist. Figuren 11 bis 13
0 45 -907135° Anordnung mit vier Kameras in einer Ebene in EDL (Variante 3 gemäß Figur 1 1 ), alternativ mit 07-90745° in EDL und 135° KAL (Variante 3b gemäß Figur 12), jeweils im freien Fall der Partikeln 61 senkrecht zur Zeichenebene. In Variante 3c (Figur 13) sind für die 135° Richtung beide Beleuchtungswege (KAL und EDL) eingerichtet, sie können wahlweise ohne Umbau genutzt werden, indem die Lampen ein- und ausgeschaltet werden. Diese 3c Variante ist besonders bevorzugt, da sie sehr genau und vielseitig ist, da die 135° Richtung (A) auch mit einer Farbkamera (RGB) ausgestattet werden kann, so dass auch die Farbe der betrachteten Partikel bestimmt werden kann.
In Figur 14 ist ein Beispiel für eine geeignete erfindungsgemäße Vorrichtung in 07457907135° Anordnung in einer Ebene in EDL dargestellt.
Es bedeuten:
B1 , B2, B3, B4:
Beleuchtungen 1 , 2, 3 und 4;
K1 , K2, K3, K4:
Kameras 1 , 2, 3 und 4;
VD vereinzelnde Dosierung;
Z Zuführung in das Messvolumen (hier als Trichter ausgeführt).
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der individuellen dreidimensionalen Form von lignocellulo- sehaltigen Partikeln. Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet. Bezugszeichenliste:
11 Oberste Dosierrinne (optional)
12 Mittlere Dosierrinne
13 Untere Dosierrinne
14 Träger obere Dosierrinne
15 Träger mittlere Dosierrinne
16 Träger Gesamtaufbau Dosierrinnen, Verschiebetisch
17 Grundplatte für Dosierrinnen und Sensormodul 18 Sensormodul
21 a, 21 b Kommerzielle Dosierrinne, Antriebsteil
22a, 22b Kommerzielle Dosierrinne, V-Rinne
23 a, 23b Lichtschrankenhalter mit Lichtschranke
24a, 24b Trägerplatte für Dosierrinne und Lichtschranke
25, 25a, 25b, 25c Einbau und Ansichten des Produktführungstrichters
31 Partikel
32 Küvette als Förderrinne
33 Beleuchtung, parallel
34 Kamera, Beobachtung
41 Partikel
42 transparente V-Rinne als Förderrinne
43 Beleuchtung, parallel
44 Kamera, Beobachtung
45 halbdurchlässiger Spiegel
51 Küvette als Förderrinne
52 Auflichtbeleuchtung für Kamera A = 135°
53 halbdurchlässiger Spiegel
54 Durchlichtbeleuchtung für Kamera A
61 freier Fall der Partikeln senkrecht zur Zeichenebene 62 Auflichtbeleuchtung für Kamera A = 135°
63 halbdurchlässiger Spiegel
64 Durchlichtbeleuchtung für Kamera A

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung zur Bestimmung der individuellen dreidimensionalen Form von lignocellulosehaltigen Partikeln in Proben, die diese lignocellulosehaltigen Partikeln enthalten, umfassend:
Eine Einrichtung zur Abtrennung eines in der Probe enthaltenen Feinanteils, Eine Einrichtung zum vereinzelnden Dosieren der lignocellulosehaltigen Partikeln, und eine Zuführeinrichtung, die die lignocellulosehaltigen Partikel vereinzelt in eine Beobachtungszone führt,
Eine Beobachtungszone umfassend mindestens zwei Kameras zur Beobachtung der lignocellulosehaltigen Partikeln aus mindestens zwei Beobachtungsrichtungen zur Erstellung von Aufnahmen durch die Kameras,
Eine Einrichtung zur Auswertung der Aufnahmen der Kameras.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Abtrennung eines in der Probe enthaltenen Feinanteils ein Sieb ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum vereinzelnden Dosieren der lignocellulosehaltigen Partikeln und die Zuführeinrichtung, die die lignocellulosehaltigen Partikel vereinzelt in eine Beobachtungszone führt, eine oder mehrere Dosierrinnen aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierrinne oder die Dosierrinnen aus zwei planen Flächen, die eine Rinne bilden, aufgebaut sind, bevorzugt sind die Dosierrinnen V-Rinnen oder Präzisionsküvetten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuführeinrichtung eine automatische Förderung der lignocellulosehaltigen Partikeln entweder dadurch erfolgt, dass die lignocellulosehaltigen Partikel entlang einer Schnittlinie von zwei eine Dosierrinne bildenden planen Flächen gleiten (Rutschbetrieb) oder die lignocellulosehaltigen Partikel auf einer bewegten Schnittlinie von zwei eine Dosierrinne bildenden planen Flächen abgesetzt werden (mitlaufende Förderung).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die lignocellulosehaltigen Partikeln in der Einrichtung zum vereinzelnden Dosieren der lignocellulosehaltigen Partikeln und/oder in der Zuführeinrichtung (ii) entlang einer Linie ausgerichtet werden.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beobachtungszone 2, 3 oder 4 Kameras umfasst, bevorzugt 4 Kameras.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei Kameras der Win- kel der Beobachtungsrichtungen der Kameras zueinander 90° beträgt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei 3 oder 4 Kameras die Beobachtungsrichtungen der Kameras in einer Ebene senkrecht zur Förderrichtung bzw. Fallrichtung der lignocellulosehaltigen Partikel liegen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras CCD oder CMOS Kameras sind.
1 1. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Be- obachtung in der Beobachtungszone mittels Extinktionsdurchlicht, diffusem Durchlicht, koaxialem Auflicht oder konzentrischem Auflicht, bevorzugt mittels Extinktionsdurchlicht, erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Einrichtung zur Auswertung der Aufnahmen der Kameras eine Rekonstruktion des Volumens der individuellen lignocellulosehaltigen Partikel erfolgt.
Verfahren zur Bestimmung der individuellen dreidimensionalen Form von lignocellulosehaltigen Partikeln in Proben, die diese lignocellulosehaltigen Partikeln enthalten, umfassend:
Abtrennung eines in der Probe enthaltenen Feinanteils,
Vereinzelnde Dosierung der lignocellulosehaltigen Partikeln und Förderung in eine Beobachtungszone ,
Beobachtung der lignocellulosehaltigen Partikeln aus mindestens zwei Beobachtungsrichtungen und Erfassung von Aufnahmen,
Auswertung der Aufnahmen.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt ii) eine Ausrichtung der lignocellulosehaltigen Partikeln entlang einer Linie, bevorzugt in Längsachse, erfolgt.
15. Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Bestimmung der individuellen dreidimensionalen Form von lignocellulosehaltigen Partikeln.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11759983B2 (en) 2017-09-13 2023-09-19 Basf Se Auxetic polyurethane and melamine foams by triaxial compression

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD261831A1 (de) 1987-06-30 1988-11-09 Wtz Holzverarbeitende Ind Anordnung zur bestimmung der hauptabmessungen von partikeln
WO1990012310A1 (en) * 1989-04-05 1990-10-18 Oy Keskuslaboratorio Centrallaboratorium Ab Procedure and apparatus for determining size and/or shape distribution
WO2002011065A2 (en) 2000-08-01 2002-02-07 Toms Jerry L Device and system for use in imaging particulate matter
EP1464949A2 (de) 2003-03-27 2004-10-06 J.M. Canty Inc. Vorrichtung und Verfahren zur Inspektion granularer Materialien
EP1662247A1 (de) 2004-11-24 2006-05-31 Amazonen-Werke H. Dreyer GmbH &amp; Co. KG Verfahren zur Bestimmung der Partikelform und/oder Grösse von landwirtschaftlichen Gutpartikeln
WO2007006012A2 (en) 2005-07-06 2007-01-11 Navigant Biotechnologies, Llc Methods for reducing pathogens in biological samples
WO2007060127A2 (de) * 2005-11-23 2007-05-31 Basf Se Vorrichtung und verfahren für die automatische bestimmung der individuellen dreidimensionalen partikelform
WO2015052028A1 (de) * 2013-10-10 2015-04-16 Basf Se Lignocellulosewerkstoffe enthaltend defibrillierte cellulose
DE202014100974U1 (de) 2014-03-04 2015-06-08 Retsch Technology Gmbh Vorrichtung zur Bestimmung der Partikelgröße und/oder der Partikelform eines Partikelgemisches
DE202014007103U1 (de) 2014-06-02 2015-09-03 Retsch Technology Gmbh Vorrichtung zur Bestimmung der Partikelgröße und/oder der Partikelform von Partikeln in einem Partikelstrom
DE202014009443U1 (de) 2014-10-15 2016-01-18 Retsch Technology Gmbh Vorrichtung zur Bestimmung der Partikelgröße und/oder der Partikelform von Partikeln in einem Partikelstrom

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD261831A1 (de) 1987-06-30 1988-11-09 Wtz Holzverarbeitende Ind Anordnung zur bestimmung der hauptabmessungen von partikeln
WO1990012310A1 (en) * 1989-04-05 1990-10-18 Oy Keskuslaboratorio Centrallaboratorium Ab Procedure and apparatus for determining size and/or shape distribution
WO2002011065A2 (en) 2000-08-01 2002-02-07 Toms Jerry L Device and system for use in imaging particulate matter
EP1464949A2 (de) 2003-03-27 2004-10-06 J.M. Canty Inc. Vorrichtung und Verfahren zur Inspektion granularer Materialien
EP1662247A1 (de) 2004-11-24 2006-05-31 Amazonen-Werke H. Dreyer GmbH &amp; Co. KG Verfahren zur Bestimmung der Partikelform und/oder Grösse von landwirtschaftlichen Gutpartikeln
WO2007006012A2 (en) 2005-07-06 2007-01-11 Navigant Biotechnologies, Llc Methods for reducing pathogens in biological samples
WO2007060127A2 (de) * 2005-11-23 2007-05-31 Basf Se Vorrichtung und verfahren für die automatische bestimmung der individuellen dreidimensionalen partikelform
EP1955045A2 (de) 2005-11-23 2008-08-13 Basf Se Vorrichtung und verfahren für die automatische bestimmung der individuellen dreidimensionalen partikelform
WO2015052028A1 (de) * 2013-10-10 2015-04-16 Basf Se Lignocellulosewerkstoffe enthaltend defibrillierte cellulose
DE202014100974U1 (de) 2014-03-04 2015-06-08 Retsch Technology Gmbh Vorrichtung zur Bestimmung der Partikelgröße und/oder der Partikelform eines Partikelgemisches
DE202014007103U1 (de) 2014-06-02 2015-09-03 Retsch Technology Gmbh Vorrichtung zur Bestimmung der Partikelgröße und/oder der Partikelform von Partikeln in einem Partikelstrom
DE202014009443U1 (de) 2014-10-15 2016-01-18 Retsch Technology Gmbh Vorrichtung zur Bestimmung der Partikelgröße und/oder der Partikelform von Partikeln in einem Partikelstrom

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M. DUNKY; P. NIEMZ: "Holzwerkstoffe und Leime", 2002, SPRINGER VERLAG HEIDELBERG, pages: 91 - 156

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11759983B2 (en) 2017-09-13 2023-09-19 Basf Se Auxetic polyurethane and melamine foams by triaxial compression

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