DE3045317C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Sortierverfahren, bei welchem eine Anzahl von Teilchen an wenigstens einem Detektor vorbeigeführt wird, welcher auf das Vorhandensein einer gewünschten Eigenschaft der Teilchen an­ spricht, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Verfahren ist bekannt (US-PS 30 75 641). Dement­ sprechend werden in der Praxis bei einem radiometrischen Sortier­ system Erzteilchen in parallelen Strömen angeordnet, in denen die einzelnen Teilchen voneinander getrennt sind. Die Teilchen eines jeden Stromes werden über mehrere im Abstand voneinander angeordnete Strahlendetektoren geleitet und jeder Detektor registriert eine radio­ aktive Zählung für jedes Teilchen, wenn es an ihm vorbeifließt. Die das gleiche Teilchen betreffenden Zählungen der einzelnen Detektoren werden dann zusammengezählt, um eine Endbestimmung des radioak­ tiven Gehaltes des Teilchens zu erhalten. Auf dieser Bestimmung be­ ruht dann die Entscheidung, ob ein Teilchen akzeptiert oder zurück­ gewiesen wird.

Bei großen Abständen zwischen den einzelnen aufeinander folgenden Teilchen funktioniert dieses Verfahren durchaus zufriedenstellend, doch wenn die Abstände abnehmen, wird die Gesamtzählung für ein gegebenes Teilchen (P) durch Streueffekte beeinflußt, welche zumin­ dest von einem vorangehenden Teilchen (P - 1) und einem nachfolgen­ den Teilchen (P + 1) herrühren.

Infolge der fortlaufenden und willkürlichen Art der Strahlung von radioaktivem Material, wenn das Teilchen (P) sich innerhalb der Zählzone eines bestimmten Strahlendetektors befindet, geben die Teil­ chen (P - 1) und (P + 1) ebenfalls Strahlungen ab, welche ebenfalls vom Detektor zugeordneten elektronischen Zähleinrichtungen festgestellt und gezählt werden, als ob diese Strahlung zum Teilchen (P) gehört. Das Resultat davon ist dann, daß, wenn das Teilchen (P - 1) oder das Teilchen (P + 1) aus reichlich hochwertigem Erz besteht, sich für das Teilchen (P) eine scheinbare hohe Zählung ergibt, obwohl es aus Ab­ fall oder minderwertigem Erz besteht, so daß es fälschlich von der Maschine als Erz sortiert wird, obwohl es sich in Wirklichkeit um Abfall handelt, wodurch schließlich die annehmbare oder zulässige Erzfraktion verdünnt wird. Diese Wirkung ist bei den für eine aus­ reichende Empfindlichkeit erforderlichen Abständen zwischen Teilchen und Detektor und zwischen den einzelnen Teilchen zur Erzielung kommerziell annehmbarer Durchlaßgeschwindigkeiten unvermeidbar. Dieser Effekt wird des weiteren durch die zusätzlichen Wirkungen der Teilchen (P - 2) und (P + 2) vermischt, doch handelt es sich hier um Wirkungen zweiter Ordnung, welche ignoriert werden können.

In der Praxis beispielsweise ergibt sich bei 37 mm-Teilchen bei einem Teilchen (P + 1) mit einer Güte von 0,5 g/t, welches vor einem 37 mm- Abfallteilchen (P) mit einem Abstand von 100 mm durchläuft, für das Teilchen (P) ein Wert von 0,12 kg/t, so daß eine auf einen Wert von 0,1 kg/t eingestellte Sortiermaschine dieses Teilchen irrtümlich als gut befindet. Dies ignoriert den zusätzlichen Effekt eines nachfolgen­ den Erzteilchens, welches die scheinbare Güte des Teilchens (P) weiter erhöhen kann. Dieser Effekt steigt sehr schnell bei größeren Teilchen und kleineren Abständen der Teilchen voneinander an.

Bei der fortlaufenden Herstellung von Stahlprodukten, z. B. Blechen oder dergleichen, ist es bekannt (US-PS 38 32 549), z. B. die Dicke des Bleches aus einem Strahlungssignal zu bestimmen und dabei das Signal in Abhängigkeit von Materialeigenschaften zu korrigieren bzw. zu kompensieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren der eingangs beschriebe­ nen Gattung so zu verbessern, daß Störungen im Signal des Detektors, die durch vorangehende oder nachfolgende Teilchen hervorgerufen sind, eliminiert werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Abstand zwischen einem Teilchen und wenigstens einem benachbarten Teilchen bestimmt wird und an das Ausgangssignal zumindest ein Eichfaktor angelegt wird, welcher zumindest vom Abstand und dem Ausgangssignal dieses be­ nachbarten Teilchens abhängt.

Als weitere Besonderheit der Erfindung werden Teilchen hinter­ einander an mehreren Detektoren vorbeigeführt, und das Ausgangs­ signal wird für jedes Teilchen zumindest durch Summierung der für das Teilchen abgegebenen getrennten Anzeigen der Detektoren erzeugt.

Der Eichfaktor kann zumindest von der Form, dem Volumen, der Masse oder der Höhe des benachbarten Teilchens abhängig sein.

Des weiteren stellt der Eichfaktor den Beitrag zu dem vom benach­ barten Teilchen verursachten Ausgangssignal dar, wobei der Eich­ faktor vom Ausgangssignal dieses Teilchens abgezogen wird.

Schließlich werden die Abstände zwischen jedem Teilchen und dem vorangehenden bzw. dem nachfolgenden Teilchen bestimmt, und es werden an das Ausgangssignal dieses Teilchens zwei Eichfaktoren entsprechend diesen Abständen und den Ausgangssignalen der un­ mittelbar folgenden bzw. vorausgehenden Teilchen angelegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger Durchführungsbei­ spiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 eine Kurvenschar für Teilchen unterschiedlicher Form, von denen Korrekturkurven als Funktion der gegenseitigen Teilchen­ abstände abgeleitet werden können;

Fig. 3 in gleicher Weise wie in Fig. 2 Korrekturkurven für Teilchen mit gleicher Masse jedoch unterschiedlicher Höhe und

Fig. 4 in vereinfachter Form ein Ablaufdiagramm, welches die in einem Computerprogramm und im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Schritte angibt.

Die Erfindung basiert auf der Verwendung einer Rechenhilfe wie bei­ spielsweise eines Mikroprozessors sowie eines Meßsystems für die Masse, das Volumen, die Abmessung oder die Form, wie sie beispiels­ weise in der ZA-PS 81/0 253 bzw. der ZA-PS 80/7 535 als "volumetrische Messung" bzw. "Gütebestimmung" beschrieben sind.

Die nachfolgende Beschreibung betrifft ein radiometrisches System, in welchem zumindest ein Strom von hintereinander sowie im Abstand voneinander liegenden Erzteilchen beispielsweise mittels eines Förder­ bandes an mehreren Strahlendetektoren vorbeigeführt wird, von denen jeder eine radioaktive Zählung für das spezielle Teilchen erzeugt, welches ihm zu irgendeiner gegebenen Zeit ausgesetzt wurde.

Ein derartiges System ist allgemein bekannt und eine schematische Darstellung eines derartigen Systems zeigt Fig. 1. Hierbei führt ein Förderband 10 eine Vielzahl von in einer Reihe liegenden Teilchen . . . P - 2, P - 1, P, P + 1, P + 2 . . ., welche im Abstand voneinander liegen, an mehreren Strahlendetektoren 12 vorbei, von denen jeder eine be­ stimmte Zählzone 14 besitzt. Das Volumen, die Masse, die Höhe oder die Form eines jeden Teilchens werden mittels eines Meßgerätes 16 bestimmt, wie es in der ZA-PS 81/0 253 bzw. der ZA-PS 78/3 198 be­ schrieben ist und welches in Strömungsrichtung hinter den Detektoren 12 angeordnet ist.

Die Erfindung liefert ein Mittel, um die Beiträge in der Zählung für ein Teilchen (P) aufgrund eines vorhergehenden Teilchens (P - 1) und infolge eines nachfolgenden Teilchens (P + 1) zu korrigieren.

Es werden die Zählungen eines jeden Strahlendetektors bezüglich des Durchlaufs des Teilchens (P - 1) durch die Zählzone eines jeden Strahlendetektors in einem Speicher 18 summiert. Dies kann beispielsweise in der Art geschehen, wie es in der ZA-PS 78/3 198 "Verbesserungen von Sortiersystemen" beschrieben ist. Die Gesamt­ zählung für das Teilchen (P - 1) kann auch eine Komponente aufgrund des vorhergehenden Teilchens (P - 2) und des Teilchens (P) enthalten, doch wird diese Komponente hier ignoriert. Diese Gesamtzählung für das Teilchen (P - 1) wird als N(P - 1) bezeichnet. N(P - 1) wird dann in einem Speicher 20 des Mikroprozessor-Systems gespeichert, der kurz­ zeitig dem Teilchen (P - 1) zugeordnet ist. Die dazugehörige Speicherdatei wird als M(P - 1) bezeichnet. Die Gesamtzählung N(P - 1) für das Teilchen (P - 1) wird außerdem zur Korrektur der Zählung für das Teilchen (P - 3) in der gleichen Weise nachstehend beschrieben verwendet.

Das Teilchen (P) folgt dem Teilchen (P - 1) durch das Strahlendetektor- System und die Gesamtzählung N(P) für das Teilchen (P) wird in einer Datei M(P) des Speichers 20 gespeichert. In gleicher Weise wird die Gesamtzählung für das Teilchen (P + 1) in einer Datei M(P + 1) des Mikroprozessor-Speichers gespeichert. Die Zählungsbeiträge zum Teilchen (P) seitens der vorhergehenden und nachfolgenden Teilchen (P - 1) bzw. (P + 1) hängen sehr stark von dem Abstand zwischen den Teilchen ab, und zwar sowohl infolge der Wirkung der Intensität der vom Detektor festgestellten Gammastrahlung, welche sich mit dem um­ gekehrten Quadrat des Abstandes zwischen dem Teilchen und dem Detektor ändert, und zum anderen aufgrund der Strahlungsabsorption durch die einen jeden Detektor umgebende Bleiabschirmung, welche den effektiven Raumwinkel verändert, welcher in Blickrichtung vom Strahlendetektor aus unter dem Teilchen liegt. Der dem Teilchen in Blickrichtung vom Strahlendetektor gegenüberliegende effektive Raum­ winkel hängt auch von der Höhe oder Abmessung des Teilchens ab, was bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Äquivalent der Teil­ chenmasse angenommen wird.

Um daher die Gesamtzählung N(P) in bezug auf die Wirkung der Zählungen für die Teilchen (P - 1) und (P + 1) zu korrigieren, ist es erforderlich, die Abstände zwischen dem Teilchen (P) und den Teil­ chen (P - 1) und (P + 1) bzw. auch die Masse der Teilchen (P - 1) bzw. (P + 1) zu bestimmen.

Eine Einrichtung 16 zur Bestimmung der Masse eines jeden Teilchens durch Messung der projizierten Fläche des Teilchens und durch Ver­ arbeitung dieses Wertes zur Angabe der äquivalenten Masse ist bei­ spielsweise in der bereits genannten ZA-PS 81/0 253 beschrieben. Diese Masseninformationen für jedes Teilchen wird zur Berechnung der Konzentration oder Güte des gewünschten Materials in jedem Teilchen benötigt und steht daher für die Zwecke dieser Erfindung zur Ver­ fügung. Alternativ kann die Einrichtung 16 ohne weiteres einfach verwendet werden, um ein Maß der Maximal- oder Durchschnitthöhe eines jeden Teilchens auf dem Förderband oder seiner Form zu er­ halten. Das Sortier- und Meßsystem ergibt beispielsweise ein Maß der linearen Abmessung der Teilchen in Richtung der Förderbandbe­ wegung, so daß es bei bekannter Bandgeschwindigkeit relativ ein­ fach ist, zu einem Maß des Abstandes zwischen nebeneinander oder hintereinander liegenden Teilchen zu gelangen. Die Abstandsmessung kann in bezug auf geeignete Bezugspunkte durchgeführt werden, bei­ spielsweise auf die Vorderkanten der betreffenden Teilchen, ist je­ doch vorzugsweise eine Funktion des Mitten-Abstandes einander folgen­ der Teilchen, wobei die Mitte die geometrische Mitte ist, welche aus der volumetrischen Messung bestimmt wird. Wenn die geometrische Mitte eines jeden Teilchens von der Volumenmessung abgeleitet wird, ist es relativ einfach, da die Teilchen genau auf dem mit einer bekannten und festliegenden Geschwindigkeit sich fortbewegenden Förderband an den Detektoren vorbeigezogen werden, den Abstand zwischen den Teil­ chen zu berechnen.

Die von der Volumen-Meßeinrichtung abgeleiteten betreffenden Massen der Teilchen (P - 1), (P) und (P + 1) werden dann in den Mikroprozessor- Speicherdateien M(P - 1), M(P) und M(P + 1) gespeichert, und die vom optischen Massenmessungs-System oder irgendeiner anderen Einrichtung abgeleiteten Abstände zwischen den Teilchen werden ebenfalls in den entsprechenden Speicherdateien M(P - 1) und M(P + 1) eingespeichert.

Im Mikroprozessor-Speicher 20 stehen dann bezüglich der Teilchen (P - 1), (P) und (P + 1) folgende Informationen zur Verfügung:

• a) Gesamtzählungen der Radioaktivität für jedes Teilchen,
• b) Masse eines jeden Teilchens oder alternativ die Höhe, die Form oder das Volumen eines jeden Teilchens und
• c) der Abstand zwischen einander folgenden Teilchen.

Aus statistisch gemessenen Eichfaktoren, welche durch jedem Fach­ mann bekannte Maßnahmen bestimmt werden können, läßt sich eine Matrix der Korrekturfaktoren zeichnen und in einem Fest-Speicher­ teil 22 des Mikroprozessor-Speichers dauernd speichern.

Die Korrekturfaktoren werden statistisch bestimmt und basieren auf der Masse, dem Volumen, der Höhe oder der Form eines Teilchens, seinem Abstand von einem vorhergehenden oder nachfolgenden Teil­ chen und von seiner eigenen Gesamtzählung der Radioaktivität.

Fig. 2 zeigt Korrekturkurven für Teilchen, deren Abmessungen inner­ halb einer besonderen Größenfraktion als eine Funktion der Form und des Mittenabstandes hintereinander durchlaufender Teilchen liegen. Jedes Teilchen läßt sich in eine Kategorie einer Anzahl vorgegebener Formen einteilen, welche entsprechend bestimmten Eigenschaften wie beispielsweise der Lineardimensionen des Teilchens in Bewegungsrich­ tung und quer zur Bewegungsrichtung in vertikaler und horizon­ taler Richtung ausgewählt sind, wie dies beispielsweise in der bereits genannten ZA-PS 80/7 535 beschrieben ist. Die Fig. 2 zeigt Kurven für Teilchen, deren Formen aus Gründen der Einfachheit als A, B bzw. C bezeichnet sind.

Diese Kurven werden folgendermaßen verwendet: Beispielsweise aus der Kurve für die Form A ist zu sehen, daß für einen Mittenabstand von 40 mm 75% der Gesamtzählung der Radioaktivität eines vorher­ laufenden oder nachfolgenden Teilchens, d. h. (P - 1) oder (P + 1), von dem Detektor aufgezeichnet wird, über welchen das Teilchen (P) hin­ wegläuft. Der durch das vorhergehende oder nachfolgende Teilchen verursachte Zählungsbeitrag nimmt mit wachsenden Abständen der Teilchen voneinander schnell ab und fällt auf unter 10% bei einem Teilchenabstand von 130 mm.

Naturgemäß werden die Kurven für die Teilchen mit den Formen B und C in der gleichen Weise verwendet.

Die Kurven der Fig. 3 zeigen Korrekturfaktoren als Funktion der Höhe und des Mittenabstandes für Teilchen mit gleicher Masse. Dabei betrifft die Kurve A ein rundes 150 g-Teilchen mit einer Höhe von 50 mm, während die Kurve B ein Teilchen mit der gleichen Masse be­ trifft, welches jedoch einen unregelmäßigen Würfel mit 55 mm Höhe bildet. Bei einem gegebenen Teilchenabstand ist naturgemäß die Wir­ kung eines nachfolgenden oder vorhergehenden Teilchens eine Funktion seiner Höhe, da der "Streueffekt" mit der Höhe zunimmt.

Bei einem Abstand von beispielsweise 100 mm trägt ein Teilchen des Typs A, ob es nun dem tatsächlich geprüften Teilchen vorhergeht oder nachfolgt, 30% seiner Gesamtzählung der Zählung des geprüften Teilchens bei, während ein Teilchen des Typs B annähernd 22% seiner Gesamtzählung beiträgt.

Naturgemäß könnte eine sehr große Anzahl möglicher Korrekturkurven zusammengestellt werden, um praktisch alle Veränderungen in der Form, Größe, Masse usw. der zu sortierenden Teilchen abzudecken. Es ist jedoch möglich, die Anzahl von Kurven durch statistische Analyse zu beschränken, indem beispielsweise mit repräsentativen Erzproben gearbeitet und der Prozentsatz an Teilchen mit standard­ mäßigen vorgewählten Formen bestimmt wird, welche in vorgewählte Größenordnungen fallen.

Für Teilchen einer jeden der vorbestimmten Kategorien wird der prozentuale Zählungsbeitrag dann bestimmt, indem die Radioaktivitäts­ zählung aufgrund eines jeden Teilchens bei Veränderung seines Ab­ standes von einem einzigen Detektor bestimmt wird und dieser Wert als Fraktion der Gesamtzählung des Teilchens ausgedrückt wird. Messungen dieser Art werden ohne Schwierigkeiten mittels standard­ mäßiger Laboratoriumsverfahren durchgeführt, jedoch kann alternativ auch ein Analysator der in der ZA-PS 80/7 638 beschriebenen Art ver­ wendet werden.

Die Zusammenstellung dieser Daten und ihre Verarbeitung zur Her­ stellung der Korrekturkurven der vorbeschriebenen Art liegt ohne weiteres innerhalb der Fähigkeiten eines Fachmannes. Die Entschei­ dung, ob man den Korrekturfaktoren die Höhe, die Masse, die Form oder das Volumen oder irgendeinen anderen Parameter zugrunde legt, kann weitgehende empirisch auf Basis von Testläufen mit repräsenta­ tiven Erzproben getroffen werden, um zum wirksamsten Korrektur­ verfahren zu gelangen. Die Korrekturfaktoren werden anschließend in dem Festspeicher 22 gespeichert.

Die Zählungskorrektur für das Teilchen (P) wird dann mit Hilfe eines Mikroprozessors 24 durchgeführt, welcher von jedem Programmierfach­ mann von Mikroprozessoren in geeigneter Weise programmiert werden kann, um der Matrixdatei für Korrekturfaktoren, die im Speicher 22 gespeichert ist, einen Korrekturfaktor zu entnehmen, welcher für die Masse des Teilchens (P - 1) und den Abstand der Teilchen (P - 1) und (P) geeignet ist, und diesen Korrekturfaktor an die Gesamtzählung N(P - 1) anzulegen, um ein Maß C(P - 1) des vom Teilchen (P - 1) der Ge­ samtzählung N(P) des Teilchens (P) gemachten Zählungsbeitrages zu erhalten. Durch Subtraktion des Wertes C(P - 1) von N(P) wird die Ge­ samtzählung für das Teilchen (P) abgeleitet, ohne den Zählungsbeitrag seitens des Teilchens (P - 1). Eine gleiche Korrektur wird für den Bei­ trag seitens des Teilchens (P + 1) durchgeführt, so daß man eine korri­ gierte Zählung für das Teilchen (P) erhält.

Fig. 4 zeigt ein vereinfachtes Ablaufdiagramm eines geeigneten Com­ puterprogramms, bei welchem die Korrekturfaktoren angewendet werden können. Dieses Diagramm erläutert sich weitgehend selbst und zeigt einen Computerzyklus für ein einzelnes Teilchen. Selbstverständlich könnten, wenn parallele Detektorreihen vorhanden sind, gleiche Be­ rechnungen gleichzeitig parallel erfolgen oder man könnte zeitsparende Techniken verwenden, um alle Berechnungen in einem einzigen Pro­ zessor durchzuführen. Derartige Überlegungen sind jedoch für ein Ver­ ständnis der vorliegenden Erfindung unerheblich.

Theoretisch sollten die gleichen Korrekturen für die Teilchen (P - 1) und (P + 1) durchgeführt werden, um die wahren Zählungen für die­ jenigen Teilchen zu erhalten, bei denen der Korrekturfaktor für das Teilchen (P) angewendet werden sollte, doch sind dies Korrekturen zweiter Ordnung, welche ignoriert werden können.

Festzustellen ist, daß mehrere Korrekturen bezüglich der Zählung eines gegebenen Teilchens durchgeführt werden können. So kann eine Teilchenzählung weitgehend durch die Form, die Größe, d. h. das Volumen, die Masse oder die Höhe eines vorher­ gehenden oder nachfolgenden Teilchens beeinflußt werden, so daß für die Zählung entsprechende mehrfache Korrekturen durchgeführt werden können.

Nach der Korrektur der radioaktiven Zählung in der vorbeschriebenen Weise läßt sich die Güte eines jeden Teilchens berechnen und durch die Logik eine Entscheidung bezüglich Gut oder Schlecht treffen.

Die Teilchen können dann mittels eines standardmäßigen Sortierge­ rätes 26 beispielsweise durch vom Prozessor 24 gesteuerte Luftblas­ düsen sortiert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren schaltet weitgehend die irrtümliche Annahme von Abfall oder minderwertigen Teilchen aufgrund des Effektes nachfolgender und vorhergehender Teilchen aus und infolge­ dessen die Verdünnung der gewünschten hochwertigen Erzfraktion.

Claims (5)

1. Sortierverfahren, bei welchem eine Anzahl von Teilchen an wenigstens einem Detektor vorbeigeführt werden, welcher auf das Vorhandensein einer gewünschten Eigenschaft der Teilchen anspricht, und bei welchem für jedes Teilchen entsprechend der Reaktion des Detektors ein Ausgangssignal erzeugt wird, welches von dem Ausmaß der in dem Teilchen vorhandenen gewünschten Eigenschaft abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen einem Teilchen (P) und wenigstens einem benachbarten Teil­ chen (P - 1; P + 1) bestimmt wird und an das Ausgangssignal zumindest ein Eichfaktor angelegt wird, welcher zumindest von dem Abstand und dem Ausgangssignal dieses benachbarten Teilchens abhängt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teil­ chen (P - 2, P - 1, P, P + 1, P + 2 . . .) an mehreren Detektoren (12) hinter­ einander vorbeigeführt werden und das Ausgangssignal für jedes Teil­ chen zumindest durch Summierung der für das Teilchen abgegebenen getrennten Anzeigen der Detektoren erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eichfaktor zumindest von der Form, dem Volumen, der Masse oder der Höhe des benachbarten Teilchens abhängig ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Eichfaktor den Beitrag zu dem vom benachbarten Teilchen verursachten Ausgangssignal darstellt, wobei der Eichfaktor vom Ausgangssignal dieses Teilchens abgezogen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abstände zwischen jedem Teilchen und dem voran­ gehenden bzw. dem nachfolgenden Teilchen bestimmt werden und an das Ausgangssignal dieses Teilchens zwei Eichfaktoren entsprechend diesen Abständen und den Ausgangssignalen der unmittelbar folgen­ den bzw. vorausgehenden Teilchen angelegt werden.