СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ ЧАСТИЦ ОКОМКОВАННОГО И/ИЛИ ГРАНУЛИРОВАННОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2000 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к способу для определения геометрических размеров частиц, например окатышей, гранулята, камней или зерен, а также к гранулометрической системе для осуществления этого способа.

Из патента США 4523146, а также из статьи "О магнитных способах гранулометрического измерения необожженных железорудных окатышей", Юрин А. А., Сафонов А.Е., сборник N. 3 "Гранулирование железных руд и концентратов", Свердловск, институт Уралмеханобр, 1976, стр. 133-135, известно определение геометрических размеров из зависимости между проницаемостью окомкованного или соответственно гранулированного материала и его объемом. Этот способ однако является очень не надежным, если окомкованный или соответственно гранулированный материал превышает определенную границу влажности.

Из статей "The quality control system of sintering paint at Kashima Steel Works", Arai O., Yamamoto A., Joko Т., Inada K., Yumoto S., Autom. Mining, Miner and Metal Process, 1983, Proc. 4-й симпозиум IFAC, Хельсинки, 22-25 авг. , 1983. Oxford e.a. 1984, стр. 347-355 и "Determining size distribution of moving pelets by computer image processing", Graness Steven C., Appl. Comput. and Oper. Res. Miner. Ind.: 19-й Межд. симп., University Park, Pa, апрель 14-16, 1986. Littleton, Colo, 1986, стр. 545-552, известно растрирование видеоизображения окомкованного или соответственно гранулированного материала и определение из структуры растра геометрических размеров окомкованного или соответственно гранулированного материала. Этот метод оказался, однако, очень не точным.

Из EP 0391530, а также JP 57059143 известны способы для измерения размеров лежащих, в частности лежащих в компактных слоях, частиц. Из DE 4414622 A1 известен способ для определения примесей в зернистых средах. Из GB 2012948 А и из EP 0198670 A2 известны способы для измерения размеров падающих частиц. Также и эти способы оказались слишком не точными.

Задачей изобретения является создание способа для определения геометрических размеров частиц окомкованного и/или гранулированного материала, а также гранулометрической системы для осуществления этого способа, точность которых выше, чем точность известных способов и измерительных устройств. При этом является желательным, чтобы новый способ или соответственно гранулометрическая система для осуществления этого способа позволяла определять геометрические размеры частиц окомкованного и/или гранулированного материала.

Задача согласно изобретению решается способом для определения геометрических размеров частиц окомкованного и/или гранулированного материала, который подвергается воздействию излучения, например электромагнитного, звука или т.п. и отражает его, причем измеряют распределение интенсивности отраженного излучения и из него определяют геометрические размеры частиц окомкованного и/или гранулированного материала, причем в распределении интенсивности отраженного излучения определяют максимумы и минимумы интенсивности, а также их расстояние друг от друга в восьми или более направлениях. Оказалось, что оценка распределения интенсивности отраженного излучения в восьми или более направлениях по сравнению с известным уровнем техники, который раскрывает оценку двухмерного изображения не более чем в двух направлениях, позволяет особенно точно определять геометрические размеры частиц окомкованного и/или гранулированного материала.

В предпочтительной форме осуществления изобретения измеряют двухмерное распределение интенсивности отраженного излучения и из него определяют геометрические размеры частиц окомкованного и/или гранулированного материала, за счет чего точность соответствующего изобретению способа еще больше повышается.

В другой предпочтительной форме выполнения соответствующего изобретению способа излучение является светом. Оказалось, что свет является пригодным для создания контрастов интенсивности в соответствии с геометрическими характеристиками частиц окомкованного и/или гранулированного материала.

Согласно другой предпочтительной форме выполнения изобретения окомкованный и/или гранулированный материал облучают направленно, за счет чего повышается интенсивность отраженного излучения. Повышенная интенсивность отраженного излучения повышает также контрасты распределения интенсивности.

В другой предпочтительной форме выполнения изобретения окомкованный и/или гранулированный материал облучают по меньшей мере из трех направлений, предпочтительно равномерно распределенными по окружности источниками излучения, что приводит к особенно богатому контрастами распределению интенсивности, которое представляет геометрические структуры частиц окомкованного и/или гранулированного материала.

В другой предпочтительной форме выполнения изобретения в распределении интенсивности отраженного излучения определяют максимумы и минимумы интенсивности, а также их расстояние друг от друга в предпочтительно от восьми до шестнадцати направлениях. Расстояние между максимумами и минимумами интенсивности является при этом величиной, которая особенно пригодна для представления геометрических размеров частиц окомкованного и/или гранулированного материала. Оказалось особенно предпочтительным определять расстояние между максимумами и минимумами интенсивности в предпочтительно от восьми до шестнадцати направлениях, причем все направления расположены относительно друг друга под одинаковым углом. При этом количество от восьми до шестнадцати направлений оказалось особенно подходящим компромиссом между требованием измерения в малом количестве направлений, чтобы уменьшить до минимума вычислительные расходы, и требованием измерения в возможно большом количестве направлений, чтобы получить возможно более точное изображение частиц. В частности, при приблизительно шаровой форме частиц повышение количества направлений, в которых определяют расстояние между максимумами и минимумами интенсивности, не приводит к заметному улучшению точности при определении геометрических размеров частиц.

В дальнейшей в предпочтительной форме выполнения изобретения из расстояний между максимумами и минимумами интенсивности определяют статистическое распределение. При этом статистическое распределение является особенно подходящей величиной, чтобы характеризовать геометрические размеры окомкованного и/или гранулированного материала, так как данные о геометрических размерах отдельных частиц имеют малую выразительную силу и поэтому не пригодны в качестве регулируемой величины.

Способ согласно изобретению может быть особенно выгодно выполнен с помощью гранулометрической системы согласно пункту 9 формулы изобретения. Эта гранулометрическая система содержит по меньшей мере одно устройство измерения излучения, по меньшей мере один источник излучения и по меньшей мере один блок оценки.

В предпочтительной форме выполнения гранулометрической системы изобретения устройство измерения излучения выполнено в виде камеры, а источник излучения в виде источника света. При этом комбинация из источника света и камеры оказалась особенно предпочтительной.

Дальнейшие детали и подробности изобретения следуют из последующего описания примера выполнения с помощью чертежей и в связи с зависимыми пунктами формулы изобретения. При этом, в частности, показывают:
Фиг. 1 - установка для получения окатышей,
Фиг. 2 - двухмерное распределение интенсивности,
Фиг. 3 - распределение интенсивности вдоль линии сечения A - B из Фиг. 2,
Фиг. 4 - оценка распределения интенсивности,
Фиг. 5 - устройство измерения и облучения.

Фиг. 1 показывает установку 1 для получения окатышей из железной руды. Подлежащая окомковыванию смесь из железной руды и бентонита подается через ленточный транспортер 5 и накопитель материала 6 на тарельчатый окомкователь 7. Окомкованный материал отводится через следующий ленточный транспортер 8. Тарельчатые окомкователи 7 управляются и регулируются управлением с программируемой логикой 4 (SPS). Целью этого управления и регулирования является получение окатышей определенного размера из железорудно-бентонитной смеси. Для этого размер окатышей измеряют измерительным блоком 2. Это измерение может производиться тогда, когда окатыши падают на ленточный транспортер 8 или когда они лежат на ленточном транспортере 8. Измерительный блок 2 состоит предпочтительно из трех электромагнитных источников излучения, равномерно распределенных по окружности, и камеры. Поставляемое камерой изображение предварительно обрабатывают и через линию данных 3 передают на ЭВМ, в частности на промышленную ЭВМ. Оценка этого переданного сигнала происходит в ЭВМ 4 так, что там может быть получена информация о распределении размеров окатышей, которая является необходимой для регулирования тарельчатых окомкователей 7. В качестве альтернативы для ЭВМ может найти применение также управление с программируемой логикой или системы VME-шин.

На фиг. 2 показано двумерное распределение интенсивности. При этом окатыши проявляются в качестве областей с более высокой интенсивностью света 9. За счет выпуклой поверхности окатышей при многомерном облучении, например путем облучения тремя равномерно распределенными по окружности источниками света, получается различное отражение отдельных областей окатыша. Так свет от центра окатыша отражается сильнее, чем от краев.

На фиг. 3 показано распределение интенсивности 10 вдоль линии сечения A, B по фиг. 2. Это распределение интенсивности 10 имеет максимумы 11 и минимумы 12. Расстояние 13 между максимумом и его двумя соседними минимумами 12 пропорционально физической протяженности соответствующего окатыша вдоль линии сечения A - B.

На фиг. 4 показана схема оценки распределения интенсивности. Образованное камерой изображение 14 вначале преобразуют в цифровую форму в цифровом преобразователе 15. Выходной сигнал цифрового преобразователя 15 подводят к фильтру нижних частот 16 и к устройству обнаружения максимального значения интенсивности 17. Выдаваемые фильтром нижних частот 16 и устройством обнаружения максимального значения интенсивности 17 сигналы обрабатывают в градационном усилителе 18 для подъема представляющего геометрические градации распределения интенсивности. Его выходной сигнал подводят теперь к функциональному модулю 19 для вычисления размеров окатышей. Полученную таким образом информацию, наконец, оценивают в статистическом модуле 20 для статистической предварительной обработки информации, полученной от функционального модуля 19 для вычисления размеров окатышей. Выходной сигнал 21 статистического модуля 20 является статистическим распределением окатышей различных размеров.

Фиг. 5 показывает пример выполнения особенно выгодного устройства измерения и облучения. При этом три источника света 15 распределены равномерно по окружности 16. Для измерения излучения, отраженного облучаемым материалом, используется камера 14, которая расположена в центре окружности.

Изобретение относится к области измерительной техники. Материал подвергают воздействию излучения. Измеряют распределение интенсивности отраженного излучения. В распределении интенсивности отраженного излучения определяют максимумы и минимумы, их расстояния друг от друга в восьми или более направлениях. Устройство содержит по меньшей мере один источник излучения для облучения частиц, по меньшей мере одно устройство измерения отраженного от частиц излучения, по меньшей мере один блок оценки. Блок оценки выполнен с возможностью определения из распределения интенсивности отраженного излучения максимумов и минимумов интенсивности, а также их расстояния друг от друга в восьми или более направлениях. Обеспечено повышение точности измерения размеров частиц, а также расширение функциональных возможностей устройства. 2 с. и 10 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Способ определения геометрических размеров частиц окомкованного и/или гранулированного материала, который подвергается воздействию излучения и отражают его, причем измеряют распределение интенсивности отраженного излучения и из него определяют геометрические размеры частиц окомкованного и/или гранулированного материала, отличающийся тем, что в распределении интенсивности отраженного излучения определяют максимумы и минимумы, также их расстояние друг от друга в восьми или более направлениях. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частицы окомкованного и/или гранулированного материала имеют форму окатышей, гранул, камней или зерен. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для облучения частиц материала используют электромагнитное излучение, звук и т.п. 4. Способ по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что измеряют двумерное распределение интенсивности отраженного излучения и из него определяют геометрические размеры частиц окомкованного и/или гранулированного материала. 5. Способ по одному из пп.1 - 4, отличающийся тем, что в качестве излучения предпочтительно используют свет. 6. Способ по одному из пп.1 - 5, отличающийся тем, что окомкованный и/или гранулированный материал облучают направленно. 7. Способ по одному из пп.1 - 6, отличающийся тем, что окомкованный гранулированный материал облучают, по меньшей мере, из трех направлений, предпочтительно с равномерно распределенными по окружности источниками излучения. 8. Способ по одному из пп.1 - 7, отличающийся тем, что в распределении интенсивности отраженного излучения определяют максимумы и минимумы интенсивности, а также их расстояние друг от друга в предпочтительно от восьми до шестнадцати направлениях. 9. Способ по одному из пп.1 - 8, отличающийся тем, что из расстояний между максимумами и минимумами интенсивности определяют статистическое распределение. 10. Способ по одному из пп.1 - 9, отличающийся тем, что статистическое распределение расстояний максимумов и минимумов интенсивности используют в качестве статистического распределения размеров частиц окомкованного и/или гранулированного материала. 11. Гранулометрическая система для определения геометрических размеров частиц окомкованного и/или гранулированного материала, содержащая, по меньшей мере, один источник излучения для облучения частиц, по меньшей мере, одно устройство измерения отраженного от частиц излучения, выполненное с возможностью измерения распределения интенсивности отраженного от частиц излучения, и, по меньшей мере, один блок оценки, отличающаяся тем, что блок оценки выполнен с возможностью определения из распределения интенсивности отраженного излучения максимумов и минимумов интенсивности, а также их расстояния друг от друга в восьми или более направлениях. 12. Гранулометрическая система по п.11, отличающаяся тем, что устройство измерения излучения выполнено в виде камеры, а источник излучения выполнен в виде электромагнитного источника излучения.