DD260764A1

DD260764A1 - Verfahren zur bestimmung des koernungsverhaeltnisses eines korngemisches

Info

Publication number: DD260764A1
Application number: DD30307887A
Authority: DD
Inventors: Hans-Juergen Roenicke; Mathias Schumann; Thomas Ewers; Steffen Zimmermann
Original assignee: Bauakademie Ddr
Priority date: 1987-05-25
Filing date: 1987-05-25
Publication date: 1988-10-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der kontinuierlichen Ueberwachung oder Steuerung des Koernungsverhaeltnisses von Schuettguetern. Mehrere Koerner nebeneinander, mit einem Abstand zueinander werden in vorbestimmter einheitlicher Geschwindigkeit rechtwinklig vor einem CCD-Zeilensensor durch ein paralleles Lichtband gefuehrt, der CCD-Zeilensensor tastet zyklisch in konstanter Folge die Koerner zeilenweise ab, dabei werden die ununterbrochenen Folgen von Pixeln (Sehnen), die die Breiten der einzelnen Kornabschnitte signalisieren, in Klassen unterschiedlicher Sehnenlaengen eingeordnet. Diese Klassen im Verhaeltnis zueinander ergeben, mit einer Kalibrierfunktion verglichen, die Koernungszahl.

Description

Folge die Körner zeilenweise abtastet, dabei die ununterbrochenen Folgen von Pixeln (Sehnen), die die Breiten der jeweiligen Kornabschnitte signalisieren, in Klassen unterschiedlicher Sehnenlängen eingeordnet werden, diese Klassen bei Erreichen eines festgelegten Zählerstandes oder einer Zählzeit in einem bestimmten Verhältnis zueinander, mit einer Kalibrierungsfunktion , verglichen, die Körnungszahl ergibt.

Je nach Kornzusammensetzung und je nach Kornbandbreite können die einzelnen Sehnenlängen in zwei oder mehrere Klassen eingeordnet, untereinander ins Verhältnis und mit der Kalibrierfunktion verglichen werden.

Das Verfahren garantiert ein schnelles Erfassen eines unbekannten Körnungsverhältnisses, eine schnelle Bestimmung der Körnungszahl und ermöglicht in einem technologischen Prozeß ein qualitätsgerechtes Verarbeiten eines Korngemisches mit vorgeschriebenen Kornfraktionen.

Ausführungsbeispiel

Es zeigen

Figur 1: Flußbild einer Vorrichtungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens Figur 2: Siebdurchgangskurven der Kornproben A, B, C, die mit konventionellen Sieben standardisierter Maschenweiten bestimmt wurden.

Figur 3: Sehnen von Körnern unterschiedlicher Größe in Abhängigkeit der Abtastzyklen (n-4) bis η Figur 4: ermittelte Sehnenverteilung Figur 5: Abhängigkeit der Körnungszahl vom Sehnenverhältnis.

Mit der in Figur 1 schematisch dargestellten Vorrichtungsanordnung soll das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Körnungszahl eines Betonzuschlagstoffes mit einem Kornband von 0,25... 16 mm 0 näher erläutert werden. Aus dem Zuschlagstoff werden zunächst durch Sieben drei Proben A, B, und C mit den in Figur 2 dargestellten Siebdurchgängen zur Kalibrierung der Meßanordnung zusammengestellt. Die Probe A enthält eine grobe Körnung mit einer Körnungszahl K_A = 4,75, die Probe B enthält eine mittlere Körnung mit K_B = 4,00 und die Probe C eine feine Körnung mit K_c = 3,35. 100 g jeder Probe werden wie folgt weiterbehandelt:

Vom Meßgutförderband 1 passieren die Körner der Meßprobe A im freien Fall das von der Beleuchtungseinrichtung 2 ausgehende horizontale Band paralleler Lichtstrahlung. Dabei durchfallen mehrere Körner nebeneinander, aber optisch getrennt voneinander das Lichtband. Das setzt voraus, daß die Vorbereitung des Meßgutes so erfolgt, daß Agglomerisation der Körner vermieden wird. Die Körner erzeugen beim Durchtritt durch das Lichtband Schatten auf der Mattscheibe 3, die von der CCD-Zeilenkamera 4 erfaßt werden. Dabei tastet die CCD-Zeilenkamera 4 das Lichtband auf der Mattscheibe zyklisch in konstanter schneller Folge ab. Die Fallhöhe und die Zykluszeit sind so gewählt, daß die kleinsten Körner mit ausreichender Genauigkeit erfaßt werden. Die Fallhöhe im Beispiel beträgt 51 mm und die Zykluszeit 120ps. Das Lichtstärkeprofil der Zeile wird mit einem Abbildungsmaßstab ß' = -0,4125aufden Sensormit 1024 Bildpunkten (Pixel), vonder Abmessung 13 χ 13Mm) projeziert, vom Sensor detektiert und von einem nachfolgenden Komperator binarisiert.

Hell oder dunkel getastete Pixel verlassen zeilenweise die CCD-Zeilenkamera 4. Ununterbrochen dunkel getastete Pixel (Sehnen) werden durch die Zählschaltung 5 addiert. Eine Sehne repräsentiert die Breite eines Kornes in einem diskreten Kornabschnitt, wie es Figur 3 darstellt.

Für den weiteren Verfahrensweg ist die Zuordnung der Sehnen zu den einzelnen Körnern bedeutungslos. Sie werden ihrer Länge nach in der Sortierschaltung 6 in zwei Klassen (I, II) eingeteilt, wobei die kurzen Sehnen a (0,125 < a < 2 mm) der Klasse I und die langen Sehnen b (2 < b < 16mm) der Klasse Il zugeordnet werden. '

Die anfallenden kurzen Sehnen a werden im Zähler 7 und die langen Sehnen im Zähler 8 addiert. Figur 4 zeigt die Sehnenanzahl in Abhängigkeit von der Sehnenlänge

Ist die Gesamtmenge der Probe abgetastet, bildet die Teilerschaltung 9 aus den Summen a und b das Sehnenverhältnis Q

( — = Q ). Für die Meßprobe A mit der Körnungszahl 4,75 ergibt sich das Sehnenverhältnis Qa = 17,8. Dieser Wert wird im b

Kalibrierspeicher 10 abgelegt.

In gleicherweise werden von den Proben B und C die Sehnenverhältnisse bestimmt. Für die Probe B ergibt sich das Sehnenverhältnis Q_B = 50,9 und für die Probe C das Sehnenverhältnis Qc = 72,7 · Q_B und Q_c werden ebenfalls im Kalibrierspeicher 10 abgelegt.

Die Abhängigkeit des Sehnenverhältnisses von der Körnungszahl zeigt Figur 5, die gleichzeitig die Kalibrierfunktion des Verfahrens zur Bestimmung der Körnungszahl des großtechnisch zu verarbeitenden Betonzuschlagstoffes mit dem Korn band 0,25...16mm0 bei der Betonherstellung bildet. Von beliebig vielen Proben des Zuschlagstoffes können die Körnungszahl schnell und einfach bestimmt werden und während des Betonherstellungsprozesses kann der Zuschlagstoff in seiner Zusammensetzung überwacht und gesteuert werden.

Bei Abweichung der gemessenen Körnungszahl von der in der Rezeptur geforderten erfolgt ein Zumischen der kornbandverbessernden Fraktionen.

Claims

- 1 - ZOU /04

Patentanspruch:

Verfahren zur Bestimmung des Körnungsverhältnisses eines Korngemisches, bei dem aus dem Korngemisch kontinuierlich oder auch diskontinuierlich eine Komprobe entnommen wird, von dieser die Körner vereinzelt über eine Transporteinrichtung geführt, rechtwinklig, optisch getrennt an einem CCD-Zeilensensor vorbeibewegt und die dabei getasteten Pixel weiter ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Körner nebeneinander, mit einem Abstand zueinander, mit einer vorbestimmten einheitlichen Geschwindigkeit rechtwinklig vor einem CCD-Zeilensensor durch ein paralleles Lichtband geführt werden, der CCD-Zeilensensor zyklisch in konstanter, schneller Folge die Körner zeilenweise abtastet, dabei die ununterbrochenen Folgen von Pixeln (Sehnen), die die Breiten der jeweiligen Kornabschnitte signalisieren in Klassen unterschiedlicher Sehnenlängen eingeordnet werden, diese Klassen bei Erreichen eines festgelegten Zählerstandes oder einer Zählzeit in einem vorbestimmten Verhältnis zueinander, mit einer Kalibrierfunktion verglichen, die Körnungszahl ergibt.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der kontinuierlichen Überwachung oder Steuerung der Körnungsverhältnisse von Schüttgütern, wie Betonzuschlagstoffe, Sande, Saatgüter, Düngemittel und dergleichen, insbesondere während des technologischen Prozesses.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Neben der mechanischen Prüfsiebung sind eine Reihe anderer kontinuierlicher Verfahren zur Bestimmung der Korngrößenverteilung in Mischgütern bekannt. Günstige Voraussetzungen bietet die optoelekronische Abtastung zur geometrischen Abmessung von Teilchen oder Teilchengemischen und die Auswerteelektronik, mit deren Hilfe die Korngrößenverteilung ermittelt wird. Die DE-OS 3510363 beschreibt eine Vorrichtung, mit der aus einem Produktionsstrom von Festkörperteilchen kontinuierlich oder schrittweise die Größenverteilung dieser Teilchen derart untersucht werden, daß sie in einem Meßkanal im freien Fall nacheinander an einem optoelektronischen Sensor, z. B. einem CCD-Zeilensensor vorbeigeführt werden und das beispielsweise durch eine Lichtquelle erzeugte Schattenbild eines Teilchens abtastet. Eine mit dem Sensor in Verbindung stehende Auswerteelektronik tastet die aus den Photoelementen (Pixel) bestehende Zeile mit einer Frequenz ab. Das Teilchen wird während seiner Bewegung mehrmals erfaßt. Die Anzahl der nichtbelichteten Pixel wird gezählt und die höchste Zahl, die dem maximalen Teilchendurchmesser entspricht, registriert. Die Auswerteelektronik bildet daraus zusammen mit der Anzahl der gemessenen Teilchen ihre Größenverteilung. Dieser Verfahrensweise haftet der Nachteil an, daß jeweils nur ein Teilchen vom optoelektronischen Sensor erfaßt werden darf. Der apparative Aufwand zum Vereinzeln ist hoch, und die Vorrichtung zum Abtasten ist nicht ausgelastet. Die Analysezeit für eine Probe ist zu lang, um in einem kontinuierlichen Produktionsprozeß regelungstechnisch eingreifen zu können.

Eine weitere Messung der Körnungsverteilung von Kollektiven körniger Stoffe durch Verarbeiten statischer Bilder der Körner eines Kollektivs, das kontinuierlich eine bestimmte Fallhöhe passiert, offenbart die DE-OS 2855583. Die aus dem Bild erhaltenen granulometrischen Daten eines Kornes, wie Durchmesser, projizierte Fläche und die Gesamtzahl der in einem Bild erschienenen Körner dienen zur Umrechnung der Korngrößenverteilung. Die Verteilung kann auch als Mittelwert der beobachteten Werte bestimmt werden. Als Zwischenergebnis der Informationsverarbeitung muß stets das Korn als statisches Bild vorliegen. Während die abgetasteten Bilder verarbeitet werden, passieren Körner ungemessen die Vorrichtung. Damit sind die Meßproben nicht repräsentativ für das gesamte Körnungsgut. Es kann auch nur wenig Meßgut pro Meßeinheit analysiert werden, so daß die Meßleistung gering ist.

Mit der Erfindung soll das Körnungsverhältnis eines Korngemisches im Echtzeitbetrieb durch ein Schnellverfahren bestimmt werden, um regelungstechnisch das geforderte Kornband für ein qualitätsgerechtes Weiterverarbeiten zu bilden.

Wesen der Erfindung

Der'Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß in einer geringen Zeiteinheit von sehr viel Meßgut das Körnungsverhältnis ohne Kenntnis des Einzelkorns, mit einem geringen Informationsverarbeitungsaufwand bestimmt werden kann. Mit einer Komprobe, die aus einem Korngemisch kontinuierlich oder auch diskontinuierlich entnommen wird und die Körner vereinzelt über eine Transporteinrichtung geführt, rechtwinklig, optisch getrennt an einem CCD-Zeilensensor vorbeibewegt werden, die dabei getasteten Pixel weiter ausgewertet werden, wird^die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mehrere Körner nebeneinander, mit einem Abstand zueinander mit einer vorbestimmten einheitlichen Geschwindigkeit rechtwinklig vor einem CCD-Zeilensensor durch ein paralleles Lichtband geführt werden, der CCD-Zeilensensor zyklisch in konstanter, schneller