DE2741321B2 - Verfahren zum Bestimmen der Teilchengrößenverteilung eines fallenden oder fließenden Gutstromes durch Aufnehmen und Auswerten von Videobildern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Teilchengrößenverteilung eines fallenden oder fließenden Gutstromes durch Aufnehmen und Auswerten von Videobildern.

Durch die DT-PS 1140355 wird eine Überwachungseinrichtung zur gewichtsmäßigen Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Mischungsverhältnisses der Trockenkomponente einer Mischung beschrieben, bei der aus einem fließenden Gutstrom absatzweise eine vorbestimmte Teilmenge entnommen und klassiert wird, wobei das Ergebnis dieser Klassierung regelnd die Steuerung der Abgabe aus den einzelnen Vorratsbehältern beeinflußt.

Hierbei war der Klassiervorrichtung für jede Komponente eine Auffangtasche nachgeordnet, deren Ausläufe in eine gemeinsame Wiegevorrichtung führten. Der Inhalt der Taschen wurde hintereinander verwogen und das Wiegeergebnis jeweils als Regelgröße für die Steuerung des Auslaufes aus den Vorratsbehältern verwendet.

Diese Konzeption hat eine Reihe von gravierenden Nachteilen.

So ist die Zeit für das Klassieren, Verwiegen und Auswerten durch die Aufgabekorrektur relativ lang, so daß die Abgabe aus den Vorratsbehältern aufgrund des Klassierergebnisses erst nach mehreren Minuten stattfinden kann, wobei meist ein Gustrom geregelt wird, der bereits erheblich von dem Klassierergebnis aus der Probenahme abweicht.

Des weiteren ist eine echte Kontrolle der Sandkomponente 0 bis 2 mm durch Siebung in einem großtechnischen Maßstab, wie er für die Herstellung von Asphaltmischgut anzusetzen ist, nicht möglich. Nimmt man z. B. den Mittelwert der Komponente 0/2 für splittreichen Asphaltbeton nach TVbit 3/72, so setzt sich nach Abzug des Füllers eine mittlere Sieblinie für die Sandkomponenten wie folgt zusammen:

größer als 0,09 bis 0,25 mm = 12%
größer als 0,25 bis 0,71 mm = 13,5%
größer als 0,71 bis 2 mm = 13,5%
Gesamtsandanteil an der Mischung = 39%

Beim splittarmen Asphaltbeton 0/8 mm ergibt sich folgendes Bild für die Sandkomponente - ebenfalls nach Abzug der Füllerkomponente -:

größer als 0,09 bis 0,25 mm = 25,5%
größer als 0,25 bis 0,71 mm = 18,5%
größer als 0,71 bis 2 mm = 17%
Gesamtsandanteil an der Mischung = 61%

Dies bedeutet, daß die Zusammensetzung von 40

ίο bis 60% des Mischgutanteiles auf dem Weg der Schnellsiebanalyse praktisch nicht kontrollierbar ist, wobei bei Aufbereitung splittreicher Mischungen das Problem, im Gegensatz zu Splittannen Asphaltmischungen, noch etwas einfacher ist, da sich hier der

i) Sand aus drei etwa gleichen Anteilen aufbaut.

Berücksichtigt man alle den Siebgütegrad beeinflussenden Faktoren, d. h. Arbeitsweise der Siebmaschine, Art der Körnung, die Maschenweite, die Siebdauer und insbesondere die Menge des Siebgutes bzw.

2» die Siebdurchgangsleistung, so wird die Überwachung eines zu klassierenden Gutstromes aus körnigen Feststoffen hinsichtlich seiner SoUgranulometrie, und insbesondere bei schwankenden Durchgangsleistungen, noch problematischer.

2i Des weiteren ist aus der US-PS 3609043, die eine Apparatur zur Bestimmung der Tropfengröße fallender Flüssigkeitstropfen beschreibt, und aus der Zeitschrift »Maschinenmarkt, Würzburg 82 (1976)«, Seite 1443 bis Seite 1445 - hier insbesondere aus dem die

j« »Tropfenverteilung« beschreibenden Absatz - bekannt, daß die fallenden Tropfen während ihres Aufenthaltes in einem Meßfeld bzw. Meßraum hinsichtlich ihrer Größe durch ein Aufnahmegerät erfaßt, die Meßwerte in einzeln vorbestimmte Bereiche klassiert, innerhalb der Bereiche summiert und die summierten Werte zur Darstellung durch Videobild und/oder Auswertung abrufbar gespeichert werden.

Diese an und für sich fortschrittlichen Verfahren eignen sich nicht für die Bestimmung der Teilchengrößenverteilung mineralischer Zuschlagstoffe für die Asphaltherstellung, da sich der entwickelnde Staub und die hieraus resultierende Dunkelheit im Meßfeld, die auch durch entsprechende Durchlichtung nicht ausreichend aufhellbar ist, und diese Sachlage Aufnahmen mit ausreichender Tiefenschärfe mittels Laser oder Funkenblitz verhindert. Der aus der Zeitschrift »Maschinenmarkt« zitierte Artikel weist ausdrücklich darauf hin, daß die visuelle Auswertung der Tropfenaufnahme eine heikle Angelegenheit ist, weil die Verteilung der Tropfen in »scharf« und »unscharf« eine subjektive Angelegenheit sei.

Zur Lösung dieses Problems wurde, wie erwähnt, ein Videomeßsystem entwickelt, bei dem das Tropfenbild digitalisiert und anschließend ausgewertet wird. Das durch die Erfindung angesprochene Problem ist jedoch nicht die Digitalisierung und anschließende Auswertung sondern die Herstellung ausreichender Aufnahmen.

Es ist deshalb Aufgabe dieser Erfindung, ausgehend von dem durch die Zeitschrift »Maschinenmarkt« ausgewiesenen Verfahren, ein Venahren nach der eingangs genannten Art zu besehreiben, das zur Bestimmung der Teilchengrößenverteilung mineralischer, stark von der Kugelform abweichender Zuschlagstoffe, in Anpassung an die bei der Asphaltherstellung herrschenden Verhältnisse, wie Staubbildung. Dunkelheit und Temperatur der Zuschlagstoffe usw.. geeignet ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe sieht vor, daß zum Bestimmen der Größenverteilung der erhitzten mineralischen Zuschlagstoffe bei der Herstellung von Asphaltmischgut mittels einer oder mehrerer Wärmebildkamera(s) mehrere einander zuordnungsbare Bilder einer Probe aufgenommen werden.

Bei der Durchführung dieses Verfahrens hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, daß mittels einer Kamera zeitlich versetzte Bilder aufgenommen werden, wobei es sinnvoll ist, diese Bilder aus verschiedenen Höhen aufzunehmen.

Mit Hilfe dieses Verfahrens läßt sich die Granulometrie von in der Ebene oder im Raum dispergierten Feststoffkörpern, d. h. Teilchen, innerhalb eines Meßfeldes oder -raumes im Sinne der Aufgabenstellung momentan und während einer kurzen Zeitspanne vielfach wiederholbar darstellen, bestimmen und auswerten.

Die Wirksamkeit des Verfahrens wira dabei durch die Feinstpartikel, d. h. durch die durch diese gegebene Staubentwicklung nicht beeinflußt, da nicht im sichtbaren Bereich, sondern im wesentlichen in dem Infrarotbereich aufgenommen und gemessen wird. Die Feinstanteile werden hierbei aufgrund ihrer geringen Maße und damit ihres geringen Wärmeinhaltes lediglich im ersten Bereich der Meßstrecke exakt dargestellt, während im weiteren Durchlauf d ireh die Meßstrecke sich dann die Mittel- und Grobanteile aufgrund ihres größeren Wärmeinhaltes und der zwischenzeitlich erfolgten Abgabe der Wärme der Feinstanteile durch diese praktisch unbeeinflußt aufgenommen werden, so daß eine vollständige Analyse, d. h. eine Bestimmung der Teilchengrößenverteilung und damit eine Klassierung nach den ermittelten Abmessungen möglich ist.

Die mögliche Aufnahme- und Auswertungsfolge von z. B. etwa 10 Wärmebildern pro Sekunde ist so kurz, daß es in manchen Fällen nicht notwendig ist, die volle Leistung dieses Verfahrens zu erschöpfen. Mechanische oder leistungsabhängige Einschränkungen hinsichtlich der Qualität der analytischen Bestimmung sind bei Ausübung dieses Verfahrens nicht gegeben. Durch die Aufnahme mehrerer einander zuordnungsbarer Bilder einer Probe können die die Flächengrößen der Teilchen in einer Ebene des Meßfeldes bzw. des Meßraumes ermittelten charakterisierenden Meßwerte mit vorgegebenen, den festgestellten Häufigkeitsverlauf berücksichtigenden, die Tiefenmaße charakterisierenden Größen zu einem räumlichen Meßwert kompensiert und nach diesem Wert klassiert werden.

Der Umfang möglicher Imponderabilien ist dabei als äußerst gering anzusetzen und läßt sich dadurch noch wesentlich einschränken, wenn durch mehrere Wärmebildkameras der Durchtritt der Teilchen durch einen Meßraum zeitlich versetzt und aus verschiedenen Höhen während der Durchführung der Analyse in fortwährender Wiederholung aufgenommen wird und die Aufnahmen jeder Kamera, wie an sich bekannt, einem zugeordnetem Bildschirmspeicher über-ί tragen und die Ergebnisse der Auszählung der Bildzeilen mit denen aus den korrespondierenden Aufnahmen der gleichen Teilchen aus den anderen Ebenen rechnerisch kompensiert und das Ergebnis klassiert zur weiteren Veranlassung abrufbar gespei-

chert wird.

Diese vorgeschlagene Weiterbildung erlaubt eine nahezu eindeutige Klassierung der Teilchen des Gutstromes nach dem Volumen.

Hierbei ist es gleichgültig, ob die Zuschlagstoffe

durch bituminöse Bindemittel bereits umhüllt oder auch nicht umhüllt sind. Gleichzeitig ist die Erfassung der Temperatur des Gutes durch die Wärmebildkamera möglich.

Das Verfahren erfüllt die Forderungen der Aufgabenstellung in vollem Umfang.

Die Erfindung wird durch eine schematische Darstellung mehrerer Abgabesilos, die über einen ihnen zugeordneten Trichter in einen Wiegebehälter abwerfen und des unter dem Trichterauslauf zwischen die-5 sem und dem Wiegebehälter sich bildenden, durch eine Wärmebildkamera kontrollierten Meßraum und dem nachfolgenden Blockschema über die weiteren Verfahrensschritte in einer beispielsweisen Ausführung erläutert.

t» Die Abgabesilos 1 bis 3 sind zu einer Silogruppe 4 zusammengefaßt. Die Silogruppe 4 ist in einem nicht gezeichneten Gerüst fest gelagert. Dasselbe gilt für den Sammeltrichter 5 und die Drehpunkte 6 der mit dem Behälter 7 verbundenen Waage 8. Die Teile 4-6

r. stehen somit alle in fester Anordnung zueinander. Das Meßfeld bzw. der Meßraum 9 entsteht zwischen dem Auslauf des Trichters 5 und dem Eintritt in den Wiegebehälter 7. Die Wärmebildkamera 10 ist in fester einstellbarer Verbindung mit der SiIo-

4i) gruppe 4.

Die Wärmebildkamera 10 tastet das Meßfeld bzw. den Meßraum 9 ab und wandelt die Wärmesignale in elektrische Signale, die sich im Monitor 12 als Kombination von Lichtsignalen bildlich darstellen. Gleichzeitig können die im Bildschirmspeicher 11 abgelegten elektrischen Signale von einem nachgeschalteten Prozeßrechner 13 übernommen werden. Der Prozeßrechner 13 hat beispielsweise die Funktion, das ermittelte Ergebnis mit einer Solleinstellung zu vergleichen,

,(ι wobei - wie erwähnt - die Größe der Abweichung Führungsgröße für die Betätigung der Steuerung 14 ist. Diese führt zu einer praktisch momentanen Veränderung der Zuführungsleistung im Meßfeld bzw. Meßraum 9.

;-, Im Falle des Beispiels ist die Steuerung der Verschlußklappe 15 durch einen Antriebszylinder vorgesehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Bestimmen der Teilchengrößenverteilung eines fallenden oder fließenden Gutstroms durch Aufnehmen und Auswerten von Videobildern, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bestimmen der Größenverteilung der erhitzten mineralischen Zuschlagstoffe bei der Herstellung von Asphaltmischgut mittels einer oder mehrerer Wärmebildkamera(s) (10) mehrere einander zuordnungsbare Bilder einer Probe autgenommen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Kamera (10) zeitlich versetzte Bilder aufgenommen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilder aus verschiedenen Höhen aufgenommen werden.