СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА СМЕСИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2009 года по МПК G01N21/85 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к способам анализа качества смеси сыпучих материалов, в том числе содержащих наноструктурированные компоненты, и может быть применено в химической, пищевой, фармацевтической, радиоэлектронной, строительной промышленности. Данный способ основан на различии отражающей способности исходных компонентов смеси.

Известен способ определения неоднородности смеси сыпучих компонентов (А.с. №1769084), состоящий в отборе проб, определении гранулометрического состава пробы и компонентов смеси и определении коэффициента неоднородности смеси в зависимости от содержания частиц одного класса в смеси и исходных компонентах. Недостатком этого способа является невозможность его использования в случае, когда компоненты пробы имеют близкий гранулометрический состав.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому способу является способ определения времени смешивания сыпучих материалов (патент РФ №2267117), состоящий из отбора пробы, прессования таблетки, сканирования таблетки (получение цифровой RGB модели) и определения гомогенности смеси по достижению заданной яркости.

Недостатком данного способа является невозможность определить содержание компонентов в пробе смеси.

Технической задачей изобретения является получение наиболее полной информации о качестве смеси сыпучих материалов, т.е. определение содержания компонентов в смеси и неоднородности (коэффициент вариации) их распределения.

Поставленная техническая задача достигается тем, что пробы отбираются из смесительного аппарата и из них прессуются таблетки. Получают цифровое RGB изображение поверхности таблетки, например, сканированием. Далее, готовят тарировочные смеси с известным содержанием ключевого компонента, например, 0, 10, 20, ..., 100%. Формуют тарировочные таблетки и получают цифровое RGB изображение поверхности тарировочных таблеток. Определяют яркость каждой тарировочной таблетки и строят тарировочную зависимость яркости от содержания ключевого компонента. Далее, цифровое изображение анализируемых таблеток разбивают на ячейки равной площади и определяют яркость каждой ячейки С_i, рассчитывают среднее арифметическое значение яркости во всех ячейках и по тарировочной зависимости определяют концентрацию ключевого компонента в анализируемой таблетке, а коэффициент неоднородности пробы смеси рассчитывают по формуле:

где n - количество ячеек;

С_i - яркость i-й ячейки;

- среднее арифметическое значение яркости во всех n ячейках.

Пример реализации способа

В качестве исследуемой смеси сыпучих материалов исследовалась композиция цеолит-глина, используемая для приготовления сорбентов влаги и газовых примесей. При этом из партии исходных материалов отбирался ряд проб: чистые материалы - в нашем случае - цеолит (цвет от белого до кремового) и глина (от темно-красного до коричневого).

Из проб приготавливались тарировочные таблетки диаметром 30 мм с содержанием цеолита 0, 30, 50, 70, 100%. После сканирования поверхности таблеток с разрешением 300 dpi и выделения квадратной области размером 240 на 240 пикселей строилась тарировочная зависимость концентрации ключевого компонента (цеолит) от яркости цифрового изображения таблетки в выделенном квадрате (фиг.1).

Далее из проб, отобранных из смесительного аппарата, формовались анализируемые таблетки с диаметром 30 мм и производилось их сканирование. В цифровом изображении анализируемых таблеток выделялась область размером 240 на 240 пикселей, которая разбивалось на ячейки размером 30 на 30 пикселей. Таким образом, изображение делилось на 64 ячейки. Затем в каждой ячейке определялась средняя яркость изображения, рассчитывалось среднее значение яркости во всех ячейках и по тарировочной зависимости определялась концентрация ключевого компонента - 78% и коэффициент неоднородности (вариации) - 0,01, характеризующий качество смеси (фиг.2).

Способ определения качества смеси сыпучих материалов включает отбор проб из смесительного аппарата, прессование таблеток, получение цифрового изображения таблеток, определение концентрации ключевого компонента и неоднородности смеси. Предварительно приготавливают тарировочные таблетки с известной концентрацией ключевого компонента, по цифровым изображениям которых получают тарировочную зависимость концентрации ключевого компонента от яркости. Далее, цифровое изображение анализируемых таблеток разбивают на ячейки равной площади и определяют яркость каждой ячейки. Затем рассчитывают среднее арифметическое значение яркости во всех ячейках и по тарировочной зависимости определяют концентрацию ключевого компонента в таблетке. Коэффициент неоднородности пробы смеси рассчитывают по формуле:

,

где n - количество ячеек; С_i - яркость i-ой ячейки; - среднее арифметическое значение яркости во всех n ячейках. Технический результат - получение наиболее полной информации о качестве смеси сыпучих материалов, т.е. определение содержания компонентов в смеси и неоднородности (коэффициент вариации) их распределения. 2 ил.

Способ определения качества смеси сыпучих материалов, включающий отбор проб из смесительного аппарата, прессование таблеток, получение цифрового изображения таблеток, определение концентрации ключевого компонента и неоднородности смеси, отличающийся тем, что предварительно приготавливают тарировочные таблетки с известной концентрацией ключевого компонента, по цифровым изображениям которых получают тарировочную зависимость концентрации ключевого компонента от яркости, далее цифровое изображение анализируемых таблеток разбивают на ячейки равной площади и определяют яркость каждой ячейки, рассчитывают среднее арифметическое значение яркости во всех ячейках и по тарировочной зависимости определяют концентрацию ключевого компонента в таблетке, а коэффициент неоднородности пробы смеси рассчитывают по формуле

где n - количество ячеек;

С_i - яркость i-й ячейки;

- среднее арифметическое значение яркости во всех n ячейках.