DE4313688A1

DE4313688A1 - Method for determining the screening equivalent particle size distribution of a particle mixture

Info

Publication number: DE4313688A1
Application number: DE4313688A
Authority: DE
Inventors: Matthias Schumann; Stephan Heise
Original assignee: Taurus Daten & Mestechnik GmbH
Current assignee: Taurus Daten & Mestechnik GmbH
Priority date: 1993-04-27
Filing date: 1993-04-27
Publication date: 1994-11-03

Abstract

The invention relates to a method for determining the screening equivalent particle size distribution of a particle mixture in predetermined particle size classes by linear optoelectronic sampling of a freely falling particle flow, chord lengths of particles in the mixture, detected in the sampling direction, being measured and assigned with regard to their absolute pixel number as a measure for the chord length of respective predetermined chord length classes and counted, furthermore, for each particle size class, fixed relationships between the chord length classes and the occurrence probabilities of registering chords in the individual length classes and the mean chord number per particle in this particle size class being taken into account such that, from the absolute chord number of the largest chord length class to be processed in each case, the particle number in the associated particle size class is determined when taking into account the fixed relationships, and in each case the absolute chord number in the smaller chord length classes is reduced by an amount which in each case corresponds to the number of chords belonging to the particles in this particle size class in the respective chord length classes. In this case, in order to obtain a constantly accurate screening equivalent process result independently of the respective particle shape, it is proposed according to the invention for, in a preceding preliminary process for each particle size class... Original abstract incomplete.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der siebäquivalenten Partikelgrößenverteilung eines Partikelgemisches in vorgegebenen Partikel-Größenklassen durch zeilenweises, optoelektronisches Abtasten eines frei fallenden Partikelstroms, wobei in Abtastrichtung erfaßte Sehnenlängen von Partikeln des Gemisches gemessen sowie bezüglich ihrer absoluten Pixelanzahl (Bildpunktanzahl) als Maß für die Sehnenlänge jeweils vorgegebenen Sehnen-Längenklassen zugeordnet und gezählt werden, wobei ferner für jede Partikel- Größenklasse feste Zusammenhänge zwischen den Sehnen-Längenklassen sowie den Auftrittswahrscheinlichkeiten von Sehnenregistrierungen in den einzelnen Längenklassen und die mittlere Sehnenanzahl pro Partikel dieser Partikel-Größenklasse in der Weise berücksichtigt werden, daß aus der absoluten Sehnenanzahl der jeweils abzuarbeitenden größten Sehnen-Längenklasse unter Berücksichtigung der festen Zusammenhänge die Partikelanzahl in der zugehörigen Partikel-Größenklasse bestimmt wird und jeweils in den kleineren Sehnen-Längenklassen die absolute Sehnenanzahl um ein Maß vermindert wird, das jeweils der Anzahl der Sehnen entspricht, die den Partikeln dieser Partikel-Größenklasse in den jeweiligen Sehnen-Längenklassen angehören.The invention relates to a method for determining the sieve-equivalent particle size distribution of a particle mixture in specified particle size classes by line by line, optoelectronic scanning of a freely falling particle stream, in the scanning direction measured chord lengths of particles of the mixture and measured with respect to them absolute number of pixels (number of pixels) as a measure of the chord length Tendon length classes are assigned and counted, furthermore for each particle Size class fixed correlations between the tendon length classes and the Probabilities of tendon registrations in the individual length classes and the average number of chords per particle of this particle size class is taken into account in the manner be that from the absolute number of tendons to be processed largest chord length class taking into account the fixed relationships, the number of particles is determined in the associated particle size class and in each case in the smaller ones Tendon length classes the absolute number of tendons is reduced by an amount that in each case corresponds to the number of chords that the particles of this particle size class in belong to the respective tendon length classes.

Das genannte Maß zur Verminderung der absoluten Sehnenanzahl in den kleineren Sehnen- Längenklassen entspricht dem Produkt aus Partikelanzahl dieser Partikel-Größenklasse und der mittleren Sehenanzahl für ein Partikel der gerade behandelten Partikel-Größenklasse multipliziert mit der Auftrittswahrscheinlichkeit von Sehnen für Partikel dieser Partikel-Größenklasse in den jeweils betreffenden Sehnen-Längenklassen.The measure for reducing the absolute number of tendons in the smaller tendon Length classes correspond to the product of the number of particles in this particle size class and the average number of eyes for a particle of the particle size class just treated multiplied by the probability of occurrence of tendons for particles of these Particle size class in the respective tendon length classes.

Ein solches optoelektronisches Verfahren soll Meßergebnisse für die Partikelgrößenverteilung liefern, die möglichst gut mit denjenigen einer weitverbreiteten Siebanalyse durch mechanisches Sieben übereinstimmen. Bei dieser Siebanalyse werden Siebe mit ansteigender Maschenweite übereinander angeordnet und das Meßgut auf das oberste Sieb mit der größten Maschenweite aufgebracht. Aufgrund von Siebrüttelbewegungen bewegen sich die Partikel entsprechend ihrer Größe nach unten, bis sie auf einem Sieb mit einer bestimmten Maschenweite liegenbleiben. Die relative Masse oberhalb eines bestimmten Siebes mit einer bestimmten Maschenweite heißt Rückstand, das Komplement hierzu heißt Durchgang. Trägt man den Rückstand bzw. den Durchgang über den jeweiligen Maschenweiten ab, so erhält man die Rückstands- bzw. Durchgangs-Verteilungssummenkurve als Charakteristikum der Partikelgrößenverteilung.Such an optoelectronic method is intended to provide measurement results for the particle size distribution deliver the best possible with those of a widespread sieve analysis by mechanical Seven match. In this sieve analysis, sieves increase with increasing Mesh size arranged one above the other and the material to be measured on the top sieve with the largest mesh size applied. They move due to sieve shaking movements Particles according to their size down until they are on a sieve with a certain Mesh size remains. The relative mass above a certain sieve with a A certain mesh size means residue, the complement to this is passage. If you remove the residue or the passage over the respective mesh sizes, so the residue or transit distribution sum curve is obtained as a characteristic the particle size distribution.

Bei der Siebanalyse durch mechanisches Sieben ist jede Partikelgröße durch die Seitenlänge einer quadratischen Maschenweite definiert, durch die ein Partikel gerade noch hindurchfällt. In jeder Partikel-Größenklasse wird demnach die untere Klassengrenze durch die Maschenweite eines Siebes beschrieben, auf dem das Partikel liegenbleibt, während die obere Klassengrenze durch die größere Maschenweite des unmittelbar darüberliegenden Siebes beschrieben wird, durch das das Partikel hindurchgelangte.In sieve analysis by mechanical sieving, each particle size is due to the side length defined a square mesh size through which a particle just barely falls. In each particle size class, the lower class limit is determined by the Mesh size of a sieve described, on which the particle remains while the upper class limit due to the larger mesh size of the one immediately above Siebes is described, through which the particle passed.

Bei einem aus der DE-PS 41 19 240 bekannten optoelektronischen Verfahren gemäß dem Oberbegriff dieser Erfindung ist die Partikelgröße als Durchmesser einer Kugel definiert. Somit liefert dieses Verfahren nur dann einigermaßen zuverlässige siebäquivalente Meßergebnisse, wenn es sich bei dem Prüfgut um kugelige Partikel handelt. Auch läßt sich nur für diesen speziellen Fall die für die Bestimmung erforderliche mittlere Sehnenanzahl pro abgetastetem Partikel annähernd berechnen, und zwar unter Annahme einer konstanten Partikelgeschwindigkeit, was in der Praxis im allgemeinen nicht zutrifft.In an optoelectronic method known from DE-PS 41 19 240 according to The preamble of this invention defines the particle size as the diameter of a sphere. This method therefore only provides reasonably reliable seven-equivalent measurement results, if the test material is spherical particles. Also can only be for this special case the average number of tendons required for the determination Approximately calculate the scanned particle, assuming a constant Particle velocity, which is generally not the case in practice.

Die Form des in der Praxis zu vermessenden Prüfguts weicht im allgemeinen von der Kugelform mehr oder weniger stark ab, und in diesem Fall weichen die Ergebnisse des bekannten optoelektronischen Verfahrens mehr oder weniger von denjenigen der Siebanalyse ab.The shape of the test material to be measured in practice generally deviates from the spherical shape deviate more or less, and in this case the results of the known differ optoelectronic process more or less than that of sieve analysis from.

Die mechanische Siebanalyse liefert bei von der Kugelform abweichendem Prüfgut hinsichtlich der Partikelgröße kaum interpretierbare Meßergebnisse, da sich die Zusammenhänge zwischen der siebanalytischen Partikelgröße und den tatsächlichen Partikelabmessungen praktisch nicht mehr beschreiben lassen. Wenn beispielsweise längliche zylindrische Partikel mit einem Durchmesser von 2 mm und einer Länge von 6 mm untersucht werden, können diese auf einem Sieb der Maschenweite 1,8 mm liegenbleiben und - bei entsprechender Lage - ein Sieb der Maschenweite 2 mm passieren. Demnach würden solche Partikel bei der mechanischen Siebanalyse der Größenklasse 1,8-2 mm zugeordnet. Trotz ihrer grundlegenden Unzulänglichkeiten im Zusammenhang mit realistischen Partikelformen ist die mechanische Siebanalyse aufgrund ihrer technischen Einfachheit noch immer weit verbreitet. Nachteilig erweisen sich hierbei neben der schwierigen geometrischen Interpretation der erhaltenen Partikelgrößen jedoch vor allem die aufwendige Handhabbarkeit und die damit verbundene schlechte Automatisierbarkeit.The mechanical sieve analysis provides with regard to test material deviating from the spherical shape the particle size can hardly be interpreted because the correlations between the sieve analytical particle size and the actual particle dimensions practically can no longer be described. For example, if elongated cylindrical Particles with a diameter of 2 mm and a length of 6 mm are examined, these can remain on a sieve with a mesh size of 1.8 mm and - if the Location - pass a sieve with a mesh size of 2 mm. Accordingly, such Particles assigned to size class 1.8-2 mm in mechanical sieve analysis. In spite of their basic inadequacies related to realistic particle shapes mechanical sieve analysis is still wide due to its technical simplicity spread. In addition to the difficult geometric interpretation, this has proven to be disadvantageous of the particle sizes obtained, however, above all the complicated handling and the associated poor automatability.

Demgegenüber werden beim Vermessen der durch mechanisches Sieben klassierten zylindrischen Partikel des obigen Beispiels mit dem bekannten optoelektronischen Verfahren aufgrund der beim Abtasten jeweils zufälligen Partikellage auch längere horizontale Sehnen von maximal mm erfaßt (der Radikant der Diagonalen des rechteckigen Partikelgrundrisses). Bei diesem optoelektronischen Verfahren ist jeder Partikel-Größenklasse eine betragsmäßig gleich große Sehnen-Längenklasse zugeordnet, aus deren Sehnenanzahl auf die Partikelanzahl in der betragsmäßig gleich großen Partikel-Größenklasse geschlossen wird. Je nach Anzahl der bei dem bekannten Verfahren erfaßten überlangen Sehnen wird bei dem geschilderten Beispiel also auch auf Partikel dieser größeren Größenklassen geschlossen, obwohl solche Partikel unter Berücksichtigung der Ergebnisse der mechanischen Siebanalyse überhaupt nicht vorhanden sein müssen.In contrast, when measuring the cylindrical ones classified by mechanical sieving Particles of the above example with the known optoelectronic method Due to the random position of the particles, longer horizontal ones Tendons of maximum mm detected (the radical of the diagonal of the rectangular particle floor plan). With this optoelectronic process, every particle size class is assigned a tendon length class of equal size their number of chords to the number of particles in the same size particle size class is closed. Depending on the number of detected in the known method In the example described, long tendons are also used on particles of these larger size classes closed, although such particles taking into account the Results of the mechanical sieve analysis do not have to be available at all.

Ein weiteres Problem bei dem bekannten optoelektronischen Verfahren besteht darin, daß im praktisch realistischen Falle von nicht kugeligen bzw. unregelmäßigen Partikeln die Auftrittswahrscheinlichkeiten von Sehnen in bestimmten Längenklassen und die mittlere erfaßte Sehnenanzahl pro abgetastetem Partikel nicht mehr berechenbar sind. Das liegt unter anderem daran, daß die Partikellage beim Abtasten stets völlig zufällig und die Fallgeschwindigkeit insbesondere von unregelmäßig geformten Partikeln unterschiedlich ist.Another problem with the known optoelectronic method is that in the realistic case of non-spherical or irregular particles, the probability of occurrence of tendons in certain length classes and the middle grasped Number of tendons per scanned particle can no longer be calculated. That is one of the reasons the fact that the particle position when scanning is always completely random and the falling speed is particularly different from irregularly shaped particles.

Neben dem genannten optoelektronischen Verfahren gibt es mehrere andere, von der Erfindung weiter entfernte optoelektronische Analyseverfahren für den Millimeterbereich. Bei allen diesen Verfahren gilt jedoch, daß ihre Meßergebnisse bei unregelmäßigen Partikelformen mehr oder weniger von denjenigen der mechanischen Siebanalyse abweichen.In addition to the optoelectronic method mentioned, there are several others of the invention more distant optoelectronic analysis methods for the millimeter range. At However, all of these methods apply that their measurement results for irregular particle shapes deviate more or less from those of mechanical sieve analysis.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das im Oberbegriff genannte Verfahren so auszubilden, daß sich in der Praxis Meßergebnisse erzielen lassen, die unabhängig von der Partikelform des zu untersuchenden Prüfguts im wesentlichen denjenigen der weit verbreiteten Siebanalyse durch mechanisches Sieben weitgehend entsprechen.The present invention is therefore based on the object that mentioned in the preamble To design procedures so that measurement results can be achieved in practice, which are independent of the particle shape of the test material to be examined largely correspond to those of the widespread sieve analysis by mechanical sieving.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ein Verfahren der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art erfindungsgemäß dadurch aus,
daß in einem vorgeschalteten Verfahren
für jede Partikel-Größenklasse mittels Siebung klassierte Partikel dieser interessierenden Partikel-Größenklassen als Prüfgut-Fraktionen optoelektronisch abgetastet und hierbei die Sehnenlängen erfaßt werden,
ferner für jede Partikel-Größenklasse die Auftrittswahrscheinlichkeit von Sehnenlängen in den vorgegebenen Sehnen-Längenklassen ermittelt wird, wobei auch solche Längenklassen berücksichtigt werden, deren maximales Längenmaß größer als das maximale Größenmaß der jeweiligen Partikel-Größenklasse ist,
und für jede Partikel-Größenklasse die mittlere Sehnenanzahl pro abgetastetem Partikel bestimmt und abgelegt wird,
und daß dann in einem Hauptverfahren
das zu analysierende Partikelgemisch optoelektronisch abgetastet wird, die dabei erfaßten Sehnenlängen bezüglich ihrer absoluten Pixelanzahl als Maß für die absolute Sehnenanzahl den vorgegebenen Sehnen-Längenklassen zugeordnet werden und dann durch nacheinander erfolgendes Auswerten der Sehnenanzahl der jeweils größten Sehnen-Längenklasse die Partikelanzahl der Partikel-Größenklasse bestimmt wird, deren maximale Sehnen der jeweils größten Sehnen-Längenklasse angehören, deren maximales Größenmaß partikelformabhängig jedoch kleiner als das maximale Längenmaß der zugehörigen größten Sehnen-Längenklasse sein kann, wobei die Sehnen-Längenklassen nacheinander in Richtung kleinerer Sehnenlängen und die zugehörigen Partikel-Größenklassen in einer von dem Ergebnis des Vorverfahrens abhängigen Reihenfolge abgearbeitet werden.To achieve the object, a method of the type mentioned in the preamble of claim 1 is characterized according to the invention in that
that in an upstream process
For each particle size class, particles of these interesting particle size classes classified as test material fractions are optoelectronically scanned and the chord lengths are recorded,
furthermore, the probability of occurrence of chord lengths in the predetermined chord length classes is determined for each particle size class, wherein those length classes are also taken into account whose maximum length dimension is greater than the maximum size dimension of the respective particle size class,
and for each particle size class, the average number of chords per scanned particle is determined and stored,
and that then in a main trial
the particle mixture to be analyzed is optoelectronically scanned, the chord lengths recorded in relation to their absolute number of pixels as a measure of the absolute chord number are assigned to the predetermined chord length classes and then the successive evaluation of the chord number of the largest chord length class determines the particle number of the particle size class whose maximum chords belong to the largest chord length class, the maximum size of which, depending on the particle shape, may be smaller than the maximum chord length of the associated largest chord length class, the chord length classes successively in the direction of smaller chord lengths and the associated particle size classes in one order that depends on the result of the preliminary procedure.

Das neue optoelektronische Verfahren liefert in zuverlässiger Weise Meßergebnisse, die unabhängig von der Partikelform sehr gut mit der mechanischen Siebanalyse übereinstimmen.The new optoelectronic method reliably delivers measurement results that agree very well with the mechanical sieve analysis regardless of the particle shape.

Bei diesem neuen Verfahren erfolgt während des Vorverfahrens insofern ein Anlernen, als zunächst nach der mechanischen Siebanalyse klassierte Prüfgut-Fraktionen optoelektronisch vermessen werden und die so erhaltenen Meßergebnisse abgelegt werden, nämlich für jede Partikel-Größenklasse die Auftrittswahrscheinlichkeit von Sehnen für die verschiedenen Sehnen-Längenklassen und die mittlere Sehnenanzahl pro Partikel. Äußerst wichtig ist hierbei, daß in jeder Partikel-Größenklasse auch längen- bzw. betragsmäßig größere Sehnen-Längenklassen berücksichtigt werden, weil eben das optoelektronische Vermessen gemäß dem obigen Beispiel solche übergroßen Sehnenlängen liefern kann. Während des Hauptverfahrens, bei dem das zu analysierende Partikelgemisch vermessen wird, wird dann aus der gemessenen Sehnenanzahl der jeweils größten Sehnen-Längenklasse sowie den Ergebnissen des Vorverfahrens, nämlich der entsprechenden Auftrittswahrscheinlichkeit und der mittleren Sehnenanzahl pro Partikel, auf die Partikelanzahl in der zugehörigen Partikel-Größenklasse geschlossen, die bei dem normalerweise unregelmäßig geformten Prüfgut betragsmäßig kleiner als die zugehörige Sehnen-Längenklasse ist. Das Abarbeiten der Sehnen-Längenklassen erfolgt streng von der längsten bis zur kleinsten Klasse, während die zugeordneten Partikel-Größenklassen normalerweise in hiervon abweichender unregelmäßiger Reihenfolge, nämlich partikelformabhängig, abgearbeitet werden.With this new procedure, teaching takes place during the preliminary procedure insofar as test material fractions initially classified optoelectronically according to the mechanical sieve analysis be measured and the measurement results thus obtained are stored, namely for each particle size class, the probability of occurrence of tendons for the different tendon length classes and the average number of tendons per particle. Extremely It is important here that the length and amount of each particle size class Larger chord length classes are taken into account because the optoelectronic Surveying according to the example above can deliver such oversized tendon lengths. During the main process in which the particle mixture to be analyzed is measured is then the measured number of tendons of the largest tendon length class and the results of the preliminary proceedings, namely the corresponding probability of occurrence and the average number of chords per particle, based on the number of particles closed in the associated particle size class, which is usually irregular shaped test material is smaller in amount than the associated tendon length class is. The processing of the tendon length classes is carried out strictly by the longest to the smallest class, while the assigned particle size classes usually in a different irregular order, namely depending on the particle shape.

Demnach gelten für das erfindungsgemäße Verfahren unter anderem folgende wesentliche Unterschiede gegenüber dem bekannten Verfahren aus der DE-PS 41 19 240:Accordingly, the following essentials apply to the method according to the invention Differences compared to the known method from DE-PS 41 19 240:

1. Nicht in jedem Falle ist beim Auftreten einer hinreichenden Anzahl von Sehnen in bestimmten Sehnen-Längenklassen auch auf Partikel zu schließen, deren Größe der oberen Grenze dieser Sehnen-Längenklasse entspricht.1. Not in every case is in the appearance of a sufficient number of tendons certain tendon length classes also to conclude that the size of the particles corresponds to the upper limit of this tendon length class.
2. Die Transformation von den Sehnenlängen zu den Partikelanzahlen erfolgt nicht zwangsläufig in der Reihenfolge von der größten zur kleinsten Partikel-Größenklasse, sondern richtet sich nach der Reihenfolge, in der die materialformspezifischen Partikel der einzelnen Größenklassen ihre längstmöglichen Sehnen liefern.2. The transformation from the chord lengths to the particle numbers does not take place inevitably in the order from the largest to the smallest particle size class, but depends on the order in which the material shape-specific particles of each Size classes deliver their longest possible tendons.

Die weitere Ausgestaltung gemäß den Ansprüchen 2 und 3 ermöglicht durch den Einsatz eines Pufferspeichers auch bei einer schnell anfallenden Datenmenge zumindest eine stichprobenartige Bildrekonstruktion sowohl während des Vorverfahrens als auch im Bedarfsfall während des Hauptverfahrens (zur Partikelformanalyse).The further embodiment according to claims 2 and 3 enables through the use of a buffer memory at least one even with a rapidly accumulating amount of data Random image reconstruction both during the preliminary process and, if necessary, during the main process (for particle shape analysis).

Die Weiterbildung von Anspruch 4 erlaubt während des anlernenden Vorverfahrens ein einfaches und zuverlässiges Bestimmen der bei der Partikelabtastung in jeder Partikel-Größenklasse erfaßten mittleren Sehnenanzahl pro Partikel. Diese Größe ist erforderlich für die Bestimmung der Partikelanzahl aus der Sehnenanzahl in Verbindung mit der Auftrittswahrscheinlichkeit. Hierbei werden unter anderem partikelformabhängig unterschiedliche Fallgeschwindigkeiten von selbst berücksichtigt.The development of claim 4 allows during the pre-learning process simple and reliable determination of the particle size in every particle size class recorded average number of tendons per particle. This size is required for the determination of the number of particles from the number of chords in connection with the Probability of occurrence. Here, among other things, they differ depending on the particle shape Fall speeds taken into account by themselves.

Die Ergebnisse der Bildrekonstruktion beim Vorverfahren werden umso genauer, je kürzer der Zeilentakt ist. Für die Praxis des Auszählens der Partikel kann es gemäß Anspruch 5 jedoch ausreichen, wenn pro Partikel mindestens eine oder zwei Sehnen erfaßt werden.The results of the image reconstruction in the preliminary process become more precise the shorter the line clock is. For the practice of counting the particles, it can according to claim 5 however, it is sufficient if at least one or two tendons are detected per particle.

Normalerweise sollte gemäß Anspruch 6 der Zeilentakt beim Hauptverfahren so groß wie beim Vorverfahren sein, damit beim Hauptverfahren keine Datenkorrektur der mittleren Sehnenanzahl pro Partikel erfolgen muß. Wenn dagegen gemäß Anspruch 7 ein längerer Zeilentakt beim Hauptverfahren (also eine geringere Zeilenfrequenz) benutzt wird, ist eine entsprechende Datenkorrektur erforderlich, um richtige Ergebnisse bezüglich der Partikelanzahl zu erzielen.Normally, according to claim 6, the line cycle in the main process should be as large as be in the pre-procedure, so that no data correction of the middle Number of chords per particle must be made. If, however, according to claim 7 a longer one Line clock used in the main process (i.e. a lower line frequency) is one appropriate data correction required to get correct results regarding particle count.

Besonders genaue Ergebnisse lassen sich gemäß Anspruch 8 dadurch erzielen, daß die Ergebnisse des Vorverfahrens für jede Materialart gesondert erfaßt und nach Art einer Datenbibliothek abgelegt bzw. gespeichert werden. Die materialspezifischen Daten lassen dann gemäß Anspruch 9 durch manuelle Vorgabe oder gemäß Anspruch 10 durch bildrekonstruierendes Erfassen der jeweiligen Materialart entsprechend abrufen.Particularly precise results can be achieved according to claim 8 in that the Results of the preliminary procedure for each type of material recorded separately and in the manner of a data library stored or saved. Leave the material-specific data then according to claim 9 by manual specification or according to claim 10 by image reconstructing Call up the recording of the respective material type accordingly.

Mit der Weiterbildung von Anspruch 11 ist es möglich, auf der Grundlage eines zweistufigen Vorverfahrens das mittlere Partikelvolumen von Partikeln bestimmter Partikel-Größenklassen zu bestimmen. Dadurch kann gemäß Anspruch 12 auch eine volumenbezogene siebäquivalente Partikelgrößenverteilung ermittelt werden. Und schließlich läßt sich hieraus gemäß Anspruch 13 über die Rohdichte des Prüfgutes auch eine massebezogene siebäquivalente Partikelgrößenverteilung bestimmen.With the development of claim 11, it is possible on the basis of a two-stage preliminary process the average particle volume of particles of certain particle size classes to determine. As a result, according to claim 12 volume-related sieve-equivalent particle size distribution can be determined. And Finally, according to claim 13, the bulk density of the test material can also be used determine a mass-related sieve equivalent particle size distribution.

Die Merkmale von Anspruch 14 können das Vorverfahren insofern vereinfachen bzw. vervollständigen, als auch nicht berücksichtigte Partikel-Größenklassen durch Inter- bzw. Extrapolation berücksichtigt werden können.The features of claim 14 can simplify or complete the preliminary process insofar as as well as disregarded particle size classes by inter- or extrapolation can be taken into account.

Die Erfindung wird nachfolgend an zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below on exemplary embodiments illustrated in the drawings explained. It shows

Fig. 1 in einer vereinfachten Darstellung ein zeilenweises optoelektronisches Abtasten von frei fallenden Partikeln mit unregelmäßiger Partikelform zur Erzielung von Zeilensignalen Z1 bis Z6 im Gegenlichtverfahren, Fig. 1 in a simplified representation, a line-wise opto-electronic scanning of the free-falling particles with an irregular particle shape for achieving line signals Z1 to Z6 in the back light method,

Fig. 2 die gemäß Fig. 1 erhaltenen digitalen Zeilensignale, FIG. 2, FIG. 1 obtained digital line signals

Fig. 3 in einer schematischen Ansicht die in einem Pufferspeicher gesammelten Daten der Zeilensignale aus Fig. 3, nämlich Daten zur Angabe des Zeilenbeginns und des Anfangs sowie Endes einer jeden erfaßten Sehne der abgetasteten Partikel, und Fig. 3 is a schematic view of the data collected in a buffer memory of the data line signals from Fig. 3, namely, data indicating the start line and the beginning and end of each detected chord of the sampled particles, and

Fig. 4 in einem Säulendiagramm in verschiedenen Sehnen-Längenklassen K (mit bestimmten Sehnen-Längenklassen G) klassierte Sehnenanzahlen A. Fig. 4 classified in a column chart in various chord length classes K (with certain chord length classes G) tendons numbers A.

Zunächst werden Klassengrößen festgelegt, die für die spätere Analyse von Interesse sind. Dieser Schritt ist vergleichbar mit der Zusammenstellung eines Siebsatzes für eine Siebanalyse. Obwohl die Klasseneinteilung an sich beliebig ist, sollte hierfür vorzugsweise eine entsprechende Normzahlenreihe für Sieblochweiten gewählt werden, wie die R40- oder die R20-Reihe. Dadurch erhält man auch eine bessere Vergleichbarkeit mit der mechanischen Siebanalyse.First, class sizes are determined that are of interest for later analysis. This step is comparable to the compilation of a sieve set for a sieve analysis. Although the division into classes is arbitrary, a corresponding one should preferably be used Standard number series for screen hole widths can be selected, such as the R40 or R20 series. This also provides better comparability with the mechanical one Sieve analysis.

In einem Ausführungsbeispiel wurden Klassen entsprechend der R20-Reihe innerhalb eines Bereiches von 125 mm bis 0,040 mm vorgegeben. Das sind 70 Klassen, beginnend mit der ersten von 112 mm bis 126 mm und fortlaufend bis zur 70. Größenklasse von 0,040 mm bis 0,045 mm.In one embodiment, classes corresponding to the R20 series were within one Range from 125 mm to 0.040 mm. That's 70 classes, starting with the first from 112 mm to 126 mm and continuously up to the 70th size class from 0.040 mm to 0.045 mm.

Beim Vorverfahren und beim Hauptverfahren tastet ein CCD-Zeilensensor die frei fallenden Partikel zeilenweise ab. Dabei werden pro registrierter Zeile jeweils Pixeladressen geliefert, die Anfang und Ende von Partikelsehnen kennzeichnen.In the preliminary process and in the main process, a CCD line sensor scans the freely falling ones Particles line by line. Pixel addresses are supplied for each registered line, that mark the beginning and end of particle tendons.

Die Klassen dienen einerseits als Sehnen-Längenklassen, in denen die beim Abtasten erfaßten Sehnenlängen klassifiziert werden, und andererseits als Partikel-Größenklassen, in denen die Partikelanteile berechnet werden.The classes serve on the one hand as chord length classes, in which those recorded when scanning Tendon lengths are classified, and on the other hand as particle size classes in which the particle proportions are calculated.

Geräteintern werden die im Meßbereich des Gerätes liegenden vorgegebenen Grenzen entsprechend dem Abbildungsmaßstab und der Pixelbreite annähern exakt in Form von Pixelanzahlen eingestellt. Bei einem Abbildungsmaßstab von 1 : 1 und einer Pixelbreite von 13 µm weichen die geräteinternen Grenzen im ungünstigsten Fall um 7 µm von den manuellen Vorgaben ab.Within the device, the specified limits within the measuring range of the device are correspondingly approximate the image scale and the pixel width exactly in the form of number of pixels set. With an imaging scale of 1: 1 and a pixel width of 13 µm in the worst case, the device's internal limits deviate by 7 µm from the manual ones Requirements.

Eine Klassengrenze gemäß der R20-Reihe von beispielsweise 0,45 mm wird im Beispiel geräteintern durch eine Anzahl von 35 Pixeln nachgebildet, die entsprechend ihrer Größe eine tatsächliche Länge von 0,455 mm kennzeichnen.A class limit according to the R20 series of, for example, 0.45 mm is internal to the device in the example reproduced by a number of 35 pixels, one according to their size Mark the actual length of 0.455 mm.

Im Ausführungsbeispiel können durch die geräteinternen Voraussetzungen Sehnenlängen in einem Meßbereich von 0,090 mm bis 12,5 mm registriert werden, so daß hierfür die Klassen 21-63 relevant wären. Durch entsprechende Veränderungen des Abbildungsmaßstabes können jedoch auch andere Meßbereiche abgedeckt werden.In the exemplary embodiment, chord lengths in a measuring range of 0.090 mm to 12.5 mm can be registered, so that the classes 21-63 would be relevant. By changing the image scale accordingly however, other measuring ranges are also covered.

Für die Herstellung eines Zusammenhangs zwischen den siebanalytischen und den optoelektronischen Partikelgrößendefinitionen ist ein anlernendes Vorverfahren erforderlich. Dieses ist für den Fall zweistufig, bei dem eine volumenbezogene siebäquivalente Partikelgrößenverteilung erwünscht ist. Bei dem Vorverfahren werden für die später zu analysierenden Materialien in den jeweiligen Partikel-Größenklassen die Auftrittswahrscheinlichkeiten von Sehnen in den einzelnen Sehnen-Längenklassen sowie die mittleren Gesamtsehnenzahlen pro Partikel und im Falle der zweiten Stufe zusätzlich auch die mittleren Volumina pro Partikel bestimmt. Die genannten Koeffizienten werden für jede Materialart einmalig ermittelt, in einer Datenbibliothek abgelegt und beim späteren Hauptverfahren für die Auswertung benutzt.To establish a connection between the sieve analysis and the A pre-learning procedure is required for optoelectronic particle size definitions. This is two-stage for the case in which a volume-related sieve-equivalent particle size distribution is desired. The pre-procedure will be for those to be analyzed later Materials in the respective particle size classes the probability of occurrence of tendons in the individual tendon length classes as well as the average total number of tendons per particle and in the case of the second stage also the mean volumes per Particles determined. The coefficients mentioned are determined once for each material type, stored in a data library and used for later evaluation in the main process.

Zur Durchführung des Vorverfahrens werden zunächst die später zu analysierenden Materialien (wie Kalksplitt, Granitsplitt, Kalkkies, Quarzkies, Granulate etc.) durch Siebung in einzelne Prüfgut-Fraktionen klassiert, die den vorher festgelegten Partikel-Größenklassen innerhalb des gewünschten Meßbereichs entsprechen. Vorzugsweise wird für jede Partikel-Größenklasse eine Prüfgut-Fraktion gebildet. Wenn für das Vorverfahren bzw. zum "Anlernen" nur Prüfgut-Fraktionen in einigen Partikel-Größenklassen zur Verfügung stehen, können die Auftrittswahrscheinlichkeiten für Sehnen bestimmter Längenklassen, die mittleren Sehnenanzahlen pro Partikel sowie die mittleren Partikelvolumina für die beim Anlernen nicht berücksichtigten Größenklassen durch Inter- bzw. Extrapolation ermittelt werden.To carry out the preliminary process, the materials to be analyzed later are first used (such as lime chippings, granite chippings, lime gravel, quartz gravel, granules etc.) by sieving into individual Test material fractions classified within the previously defined particle size classes of the desired measuring range. It is preferred for each particle size class a test material fraction was formed. If only for the preliminary process or for "teaching" Test material fractions are available in some particle size classes, the probability of occurrence for tendons of certain length classes, the average number of tendons per particle as well as the average particle volumes for those not taken into account during teaching Size classes can be determined by inter- or extrapolation.

Die vorliegenden Prüfgut-Fraktionen werden beim Vorverfahren nacheinander einer entsprechenden Meßanordnung, die auch für das Hauptverfahren benutzt wird, zum Anlernen aufgegeben. Dabei tastet ein CCD-Zeilensensor die frei fallenden Partikel zeilenweise ab. Er liefert pro Zeile Pixeladressen, die den Anfang und das Ende einer jeden erfaßten Sehne der Partikel kennzeichnen. Der zeitliche Abstand zwischen zwei Zeilenabtastungen entspricht der Belichtungszeit und beträgt im Ausführungsbeispiel 100 µs. Demnach erfolgt alle 100 µs für die Dauer von 100 µs eine Zeilenaufnahme (Zeilenfrequenz 10 kHz).The existing test material fractions are successively corresponding to one another in the preliminary process Measuring arrangement, which is also used for the main method, abandoned for teaching. A CCD line sensor scans the falling particles line by line. He delivers per line pixel addresses representing the beginning and end of each detected chord of the particles mark. The time interval between two line scans corresponds to the exposure time and is 100 µs in the exemplary embodiment. Accordingly, every 100 µs occurs for the duration of 100 µs a line recording (line frequency 10 kHz).

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, wie Partikel unter diesen Bedingungen durch aufeinanderfolgende Zeilenabtastungen (Z1 bis Z6) Sehnenlängen liefern, deren Anfang und Ende jeweils durch bestimmte Pixeladressen gekennzeichnet sind.From Fig. 1 it can be seen how particles provide chord lengths under these conditions by successive line scans (Z1 to Z6), the beginning and end of which are each identified by specific pixel addresses.

Aus Fig. 2 sind die verschiedenen Zeilensignale Z1 bis Z6 ersichtlich, die sich beim Betreiben der Meßanordnung im Gegenlichtverfahren ergeben, bei dem die Partikel eine Abdunkelung des CCD-Sensors bewirken. Durch einen Komparator werden vom Videosignal nur noch die Informationen "Hell" (kein Partikel vor dem Sensor) und "Dunkel" (Partikel vor dem Sensor) unterschieden. Ein Sehnenanfang entspricht dann dem Signalübergang von "Hell" nach "Dunkel" (fallende Signalflanke), während ein Sehnenende dem Signalübergang von "Dunkel" nach "Hell" (steigende Signalflanke) entspricht.From Fig. 2, the various line signals Z1 to Z6 are seen which arise during operation of the measuring arrangement in the back light method in which the particles cause a darkening of the CCD sensor. By means of a comparator, only the information "light" (no particle in front of the sensor) and "dark" (particle in front of the sensor) are differentiated from the video signal. A start of the chord corresponds to the signal transition from "light" to "dark" (falling signal edge), while a chord end corresponds to the signal transition from "dark" to "light" (rising signal edge).

Gemäß Fig. 3 werden die Adressen der jeweiligen Signalübergänge entsprechend ihrer Zeilenzugehörigkeit in einen Pufferspeicher eingelesen. Nachdem dieser gefüllt ist, wird das weitere Einlesen von Pixeladressen zumindest vorübergehend gesperrt, und der Inhalt des Pufferspeichers wird ausgewertet. Beim vorliegenden Beispiel ist im Pufferspeicher der Zeilenanfang durch "0" gekennzeichnet. Danach beschreiben jeweils die erste Adresse den Sehnenanfang der ersten Sehne, die nächste Adresse das Ende dieser Sehne, die nächste Adresse den Anfang der zweiten Sehne usw. Unter Berücksichtigung der Pixel- und Zeilenadressen wird das aufgenommene Bild entsprechend Fig. 1 rekonstruiert, und anschließend werden die Auftrittswahrscheinlichkeiten von Sehnen bestimmter Längenklassen für Partikel dieser bestimmten Partikelgröße nach folgender Vorgehensweise ermittelt:According to FIG. 3, the addresses of the respective signal transitions are read into a buffer memory according to their line membership. After this is filled, the further reading in of pixel addresses is blocked, at least temporarily, and the content of the buffer memory is evaluated. In the present example, the beginning of the line is identified by "0" in the buffer memory. The first address then describes the beginning of the tendon of the first tendon, the next address the end of this tendon, the next address the beginning of the second tendon, etc. Taking into account the pixel and line addresses, the recorded image is reconstructed in accordance with FIG the occurrence probabilities of tendons of certain length classes for particles of this particular particle size are determined according to the following procedure:

Die in dem Bild auftretenden Sehnen werden bezüglich ihrer Sehnenanzahl A gemäß Fig. 4 in Sehnen-Längenklassen K eingeteilt, wobei die Längenklassengrenzen G den vorher festgelegten Grenzen der Partikel-Größenklassen entsprechen. Wenn man die Sehnenanzahlen in den einzelnen Klassen durch die Gesamtsehnenanzahl dividiert, erhält man die Auftrittswahrscheinlichkeit für Sehnen bestimmter Längenklassen für ein Partikel einer bestimmten Partikelgröße und Materialart. Zusätzlich werden die pro Partikel auftretenden Gesamtsehnenanzahl registriert.The tendons appearing in the image are divided into tendon length classes K according to their number of tendons A according to FIG. 4, the length class limits G corresponding to the previously defined limits of the particle size classes. If you divide the number of tendons in the individual classes by the total number of tendons, you get the probability of occurrence for tendons of certain length classes for a particle of a certain particle size and material type. In addition, the total number of chords per particle is recorded.

Zusätzlich können auch für die einzelnen Partikelgrößenklassen und Materialarten typische Partikelformkriterien über die Bildrekonstruierung ermittelt werden, wie das Verhältnis von Länge zu Breite, Sphärizität usw. Der gegebenenfalls auch manuell abbrechbare Vorgang der Bildaufnahme und -auswertung erfolgt in zyklischer Folge bis zum vollständigen Prüfgutdurchsatz.In addition, typical for the individual particle size classes and material types Particle shape criteria are determined via image reconstruction, such as the ratio of Length to width, sphericity, etc. The process, which may also be manually interrupted The image acquisition and evaluation takes place in a cyclical sequence up to the complete test material throughput.

Nach Beendigung dieses Zyklus werden die Auftrittswahrscheinlichkeiten und die Gesamtsehnenanzahl pro Partikel gemittelt. Dieser "Anlernvorgang" wird mit den genannten Materialarten und mit allen zur Verfügung stehenden Prüfgut-Fraktionen durchgeführt. At the end of this cycle, the probability of occurrence and the total number of tendons averaged per particle. This "teach-in process" is carried out with the material types mentioned and carried out with all available test material fractions.

Gemäß der obigen Beschreibung muß für eine volumenbezogene oder massenbezogene siebäquivalente Partikelgrößenverteilung das mittlere Volumen von Partikeln der jeweiligen Partikel-Größenklassen und Materialarten bestimmt werden. Dieses erfolgt in der zweiten Stufe des zweistufigen, anlernenden Vorverfahrens. Hierzu werden die Prüfgut-Fraktionen aus der ersten Stufe des Vorverfahrens erneut optoelektronisch vermessen. Dabei werden aber nur die Sehnen in den einzelnen Sehnen-Längenklassen gezählt. Dieser Vorgang läuft so schnell ab, daß keine Auswertepausen wie bei der Bildrekonstruierung erforderlich sind und der Partikelstrom kontinuierlich abgetastet werden kann. Die Prüfgut-Fraktionen haben ein zuvor ermitteltes bekanntes Volumen und werden vollständig vermessen. Danach wird mit Hilfe der bereits bekannten Auftrittswahrscheinlichkeiten für Sehnen bestimmter Längenklassen und der mittleren Gesamtsehnenanzahl pro Partikel die Gesamtpartikelanzahl dieser Prüfgut-Fraktion berechnet. Daraus ergibt sich unter Berücksichtigung des bekannten Gesamtvolumens das mittlere Volumen pro Partikel einer bestimmten Partikel-Größenklasse und Materialart.According to the description above, for a volume-based or mass-based sieve equivalent particle size distribution the average volume of particles of the respective Particle size classes and material types can be determined. This is done in the second Level of the two-stage, pre-learning process. For this the test material fractions optoelectronically measured again from the first stage of the preliminary process. In doing so but only the tendons are counted in the individual tendon length classes. This process is ongoing so quickly that there is no need for analysis pauses as in the case of image reconstruction and the particle stream can be scanned continuously. The test material fractions have a previously determined known volume and are completely measured. After that with the help of the already known occurrence probabilities for tendons of certain Length classes and the average total number of chords per particle the total number of particles this test material fraction is calculated. This results in consideration of the known Total volume is the average volume per particle of a certain particle size class and type of material.

Die Abtastfrequenz des Vorverfahrens und des Hauptverfahrens sollte vorzugsweise die gleiche Größe wie bei der Bildrekonstruierung haben und beträgt im Beispiel 10 kHz. Die Abtast- bzw. Zeilenfrequenz sollte nicht zu groß sein, damit aufgrund der begrenzten Rechnergeschwindigkeit beim Abarbeiten der anfallenden Sehneninformationen kein Speicherüberlauf erfolgt. Wenn sich die Zeilenfrequenz gegenüber derjenigen der ersten Stufe des Vorverfahrens unterscheidet, muß auch die in der ersten Stufe gewonnene Gesamtsehnenzahl pro Partikel für die Weiterberechnung entsprechend proportional korrigiert werden.The sampling frequency of the pre-process and the main process should preferably be the same Size as in the image reconstruction and is 10 kHz in the example. The sampling or line frequency should not be too high, so that there is no memory overflow due to the limited computer speed when processing the tendon information he follows. If the line frequency differs from that of the first stage of the pre-process differs, the total number of tendons per stage Particles are corrected proportionally for further calculation.

In den Tabellen 1 und 2 am Ende dieser Beschreibung sind für zwei Partikel-Größenklassen (38 und 44) beispielhafte Ergebnisse des zweistufigen Vorverfahrens dargestellt. Diese Tabellen enthalten für jeweils 5 verschiedene Materialien die Auftrittswahrscheinlichkeiten von Sehnen in bestimmten Sehnen-Längenklassen, ferner die mittlere Gesamtsehnenanzahl pro Partikel und das mittlere Volumen eines Partikels. Aus den Tabellen ist ersichtlich, daß Partikel aus einer bestimmten siebanalytischen Partikel-Größenklasse tatsächlich auch Sehnenlängen aufweisen können, die größer als die angegebene Partikelgröße sind.Tables 1 and 2 at the end of this description are for two particle size classes (38 and 44) show exemplary results of the two-stage preliminary process. These tables contain the occurrence probabilities of 5 different materials Tendons in certain tendon length classes, as well as the average total number of tendons per Particle and the average volume of a particle. From the tables it can be seen that particles from a certain sieve analytical particle size class actually also chord lengths can have that are larger than the specified particle size.

Mit Hilfe dieser und weiterer Koeffizienten-Tabellen lassen sich gemessene anzahlbezogene Sehnenlängenverteilungen in anzahl- bzw. volumen- oder massenbezogene Partikelgrößenverteilungen transformieren, die weitgehend mit der mechanischen Siebanalyse übereinstimmen. Bei der eigentlichen Messung kann der Bediener zunächst die zu analysierende Materialart vorgeben, für die eine geeignete Koeffiziententabelle bestehen muß, mit der die erhaltenen Meßergebnisse transformierbar sind.With the help of these and other coefficient tables, measured number-related values can be measured Chord length distributions in number, volume or mass-related particle size distributions transform that largely correspond to the mechanical sieve analysis. During the actual measurement, the operator can first of all analyze the one to be analyzed Specify the material type for which there must be a suitable coefficient table with which the measurement results obtained are transformable.

Im vorliegenden Beispiel soll die volumenbezogene Partikelgrößenverteilung eines fiktiven Materials ermittelt werden. Zur Transformation der Meßergebnisse dienen die in der Tabelle 3 zusammengefaßten Koeffizienten. Das Prüfgut wurde dann mit einer Zeilenfrequenz von 10 kHz vermessen, und es ergaben sich hierbei als primäre Meßergebnisse die aus den Tabellen 4 und 5 ersichtlichen Sehnenanzahlen in den einzelnen Sehnen-Längenklassen.In the present example, the volume-related particle size distribution of a fictitious Material can be determined. The results in the table are used to transform the measurement results 3 combined coefficients. The test material was then with a line frequency of 10 kHz measured, and the primary measurement results were those from the tables 4 and 5 visible numbers of chords in the individual chord length classes.

Mit Hilfe dieser Auftrittswahrscheinlichkeit bzw. Längenverteilung von Sehnen bestimmter Längenklassen aus Tabelle 3 und der mittleren Gesamtsehnenanzahl pro Partikel aus Tabelle 3 können absolute Sehnenanzahlen für ein Partikel einer bestimmten Partikel-Größenklasse in den jeweiligen Sehnen-Längenklassen berechnet werden. Dabei wird zunächst die Sehnen-Längenklasse betrachtet, in der die längsten Sehnen registriert wurden. Die Berechnung beginnt mit den Partikeln derjenigen Größenklasse, deren größtmögliche Sehnen in eben dieser Längenklasse liegen.With the help of this probability of occurrence or length distribution of tendons certain Length classes from table 3 and the average total number of chords per particle from table 3 can be absolute chord numbers for a particle of a certain particle size class be calculated in the respective chord length classes. First, the Considered tendon length class in which the longest tendons were registered. The calculation begins with the particles of the size class whose greatest possible tendons in just this length class.

Die Tabelle läßt ersehen, daß die in der 36. Sehnen-Längenklasse gemessenen Sehnen eindeutig zu den Partikeln der 38. Partikel-Größenklasse gehören. Die Partikelanzahl dieser Klasse (Anzahl = 787; siehe Tabelle 4, Spalte Partikelanzahl nach der 1. Ber. bzw. Berechnung) ergibt sich aus dem Quotienten der in der 36. Längenklasse registrierten Sehnenanzahl und dem Produkt aus der Auftrittswahrscheinlichkeit in dieser Längenklasse sowie der mittleren Sehnenanzahl pro Partikel, also aus der Gleichung 2071/(0,10 _* 26,3).The table shows that the chords measured in the 36th chord length class clearly belong to the particles in the 38th particle size class. The number of particles in this class (number = 787; see Table 4, column number of particles after the 1st calculation or calculation) results from the quotient of the number of tendons registered in the 36th length class and the product of the probability of occurrence in this length class and the mean Number of chords per particle, i.e. from equation 2071 / (0.10 _* 26.3).

Nunmehr müssen alle unter Berücksichtigung der entsprechenden Auftrittswahrscheinlichkeiten zu diesen Partikeln gerhörenden Sehnen in allen möglichen Längenklassen von den bestehenden Sehnenanzahlen abgezogen werden. Daraus ergeben sich die aus Tabelle 4 in der Spalte "Sehnenanzahlen nach der 1. Ber." ersichtlichen restlichen Sehnen, mit denen wiederum die nächste Berechnung erfolgt. Im vorliegenden Fall ergibt sich aus der Gleichung 1308/(0,60 _* 31,6) die Partikelanzahl 69 für die 37. Partikel-Größenklasse (siehe Tabelle 4, Partikelanzahl nach der 2. Ber.). Die Transformation wird entsprechend fortgesetzt, und zwar stets mit der Partikel-Größenklasse, die die längsten noch verbliebenen Sehnen liefert.Now all tendons belonging to these particles in all possible length classes must be subtracted from the existing number of tendons, taking into account the corresponding occurrence probabilities. This results in the table 4 in the column "Tendon numbers after the 1st Ber." visible remaining tendons, which in turn are used for the next calculation. In the present case, the equation 1308 / (0.60 _* 31.6) results in the number of particles 69 for the 37th particle size class (see Table 4, number of particles after the 2nd calculation). The transformation continues accordingly, always with the particle size class that provides the longest remaining tendons.

Aus dem Beispeil ist unter anderem ersichtlich, daß beispielsweise aus Sehnen der Länge 2,00 mm-2,24 mm auf siebanalytische Partikelgrößen der Klasse 1,60 mm-1,80 mm geschlossen wird und daß die Transformation nicht mit der größten, sondern mit derjenigen Partikel-Größenklasse beginnt, die die längsten Sehnen liefert. Auch die Fortsetzung der Transformation erfolgt immer mit derjenigen Partikel-Größenklasse, die die längsten noch verbliebenen Sehnen liefert.From the example it can be seen, among other things, that, for example, tendons of length 2.00 mm-2.24 mm inferred for sieve-analytical particle sizes in the class 1.60 mm-1.80 mm and that the transformation is not with the largest, but with that Particle size class that delivers the longest tendons begins. Also the continuation of the Transformation always takes place with the particle size class that has the longest the remaining tendons.

Wenn die längsten registrierten oder noch verbliebenen Sehnen mehreren Partikel-Größenklassen angehören, werden die Sehnenanzahlen dieser Sehnenklasse entsprechend dem Verhältnis der Auftrittswahrscheinlichkeiten den Partikel-Größenklassen zugeordnet. Mit diesen, jeder betreffenden Partikel-Größenklasse zugeteilten Sehnen erfolgt dann die weitere Ermittlung der Partikelanzahlen in gewohnter Weise. Ein solcher Zuordnungsfall trat im vorliegenden Beispiel nach der 4. Berechnung auf. Die längsten 121241 Sehnen lagen in der 41. Sehnen-Längenklasse vor und können der 41. und der 42. Partikel-Größenklasse angehören. Entsprechend den zugehörigen Auftrittswahrscheinlichkeiten (0,60, 0,10) aus Tabelle 3 wurden 86% dieser Sehnen der 41. Partikel-Größenklasse und 14% der 42. Partikel- Größenklasse zugeordnet. Die Berechnung wurde dann entsprechend fortgesetzt.If the longest registered or remaining tendons have multiple particle size classes belong to, the number of tendons of this tendon class according to the Relationship of the probability of occurrence assigned to the particle size classes. With these, the tendons assigned to each particle size class concerned are then subjected to the further Determination of the particle numbers in the usual way. Such an assignment occurred in the present Example after the 4th calculation. The longest 121241 tendons were in the 41st tendon length class and can belong to the 41st and 42nd particle size class. According to the associated occurrence probabilities (0.60, 0.10) from Table 3 86% of these tendons of the 41st particle size class and 14% of the 42nd particle size Size class assigned. The calculation was then continued accordingly.

Gemäß Tabelle 4 geht die Rückrechnung der Sehnenanzahlen im praktischen Fall nicht immer auf (teils negative Sehnenanzahlen). Auch könnte nach der 6. Berechnung die Transformation mit den restlichen Sehnen noch weiter fortgesetzt werden. Das Transformationsergebnis in Tabelle 5 wird hierdurch jedoch nicht merklich beeinflußt. In dieser Tabelle 5 wurden die ermittelten Partikelanzahlen mit Hilfe der mittleren Volumina pro Partikel bestimmter Partikel-Größenklassen in Volumenanteile bzw. volumenbezogene Summenhäufigkeiten umgerechnet. Wenn ferner die Meßgutdichte bekannt ist, kann auch eine Transformation in eine massebezogene Partikelgrößenverteilung erfolgen, die dann weitestgehend den siebanalytischen Ergebnissen entspricht.According to Table 4, the backward calculation of the number of tendons is not always practical on (sometimes negative tendon numbers). After the 6th calculation, the transformation could also be continued with the remaining tendons. The transformation result however, this is not noticeably affected in Table 5. In this table 5 were the determined number of particles with the help of the average volumes per particle Particle size classes converted into volume fractions or volume-related total frequencies. If the density of the material to be measured is also known, a transformation into a mass-related particle size distribution, which then largely the sieve analytical Results.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann hinsichtlich seiner Details vielfältig abgewandelt werden. Wesentlich ist dabei stets, daß sich mit diesem Verfahren bei der Analyse von Partikeln mit beliebiger Partikelform stets genaue anzahlbezogene, volumenbezogene oder massebezogene siebäquivalente Partikelgrößenverteilungen erzielen lassen. The details of the method according to the invention can be varied. It is always essential that this method is used to analyze particles with any particle shape, always precise number-related, volume-related or mass-related let sieve equivalent particle size distributions be achieved.

Claims

1. Verfahren zum Bestimmen der siebäquivalenten Partikelgrößenverteilung eines Partikelgemisches in vorgegebenen Partikel-Größenklassen durch zeilenweises optoelektronisches Abtasten eines frei fallenden Partikelstroms,
wobei in Abtastrichtung erfaßte Sehnenlängen von Partikeln des Gemisches gemessen sowie bezüglich ihrer absoluten Pixelanzahl (Bildpunktanzahl) als Maß für die Sehnenlänge jeweils vorgegebenen Sehnen-Längenklassen zugeordnet und gezählt werden,
wobei ferner für jede Partikel-Größenklasse feste Zusammenhänge zwischen den Sehnen-Längenklassen sowie den Auftrittswahrscheinlichkeiten von Sehnenregistrierungen in den einzelnen Längenklassen und die mittlere Sehnenanzahl pro Partikel dieser Partikel-Größenklasse in der Weise berücksichtigt werden, daß aus der absoluten Sehnenanzahl der jeweils abzuarbeitenden größten Sehnen-Längenklasse unter Berücksichtigung der festen Zusammenhänge die Partikelanzahl in der zugehörigen Partikel-Größenklasse bestimmt wird und jeweils in den kleineren Sehnen-Längenklassen die absolute Sehnenanzahl um ein Maß vermindert wird, das jeweils der Anzahl der Sehnen entspricht, die den Partikeln dieser Partikel- Größenklasse in den jeweiligen Sehnen-Längenklassen angehören,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einem vorgeschalteten Vorverfahren
für jede Partikel-Größenklasse mittels Siebung klassierte Partikel dieser interessierenden Partikel-Größenklassen als Prüfgut-Fraktionen optoelektronisch abgetastet und hierbei die Sehnenlängen erfaßt werden,
ferner für jede Partikel-Größenklasse die Auftrittswahrscheinlichkeit von Sehnenlängen in den vorgegebenen Sehnen-Längenklassen ermittelt wird, wobei auch solche Längenklassen berücksichtigt werden, deren maximales Längenmaß größer als das maximale Größenmaß der jeweiligen Partikel-Größenklasse ist,
und für jede Partikel-Größenklasse die mittlere Sehnenanzahl pro abgetastetem Partikel bestimmt und abgelegt wird,
und daß dann in einem Hauptverfahren
das zu analysierende Partikelgemisch optoelektronisch abgetastet wird, die dabei erfaßten Sehnenlängen bezüglich ihrer absoluten Pixelanzahl als Maß für die absolute Sehnenanzahl den vorgegebenen Sehnen-Längenklassen zugeordnet werden und dann durch nacheinander erfolgendes Auswerten der Sehnenanzahl der jeweils größten Sehnen-Längenklasse die Partikelanzahl der Partikel-Größenklasse bestimmt wird, deren maximale Sehnen der jeweils größten Sehnen-Längenklasse angehören, deren maximales Größenmaß partikelformabhängig jedoch kleiner als das maximale Längenmaß der zugehörigen größten Sehnen-Längenklasse sein kann, wobei die Sehnen-Längenklassen nacheinander in Richtung kleinerer Sehnenlängen und die zugehörigen Partikel-Größenklassen in einer von dem Ergebnis des Vorverfahrens abhängigen Reihenfolge abgearbeitet werden. 1. Method for determining the sieve-equivalent particle size distribution of a particle mixture in predetermined particle size classes by line-by-line optoelectronic scanning of a freely falling particle stream,
wherein the chord lengths of particles of the mixture recorded in the scanning direction are measured and, with regard to their absolute number of pixels (number of pixels) as a measure of the chord length, predetermined chord length classes are assigned and counted,
furthermore, for each particle size class, fixed relationships between the tendon length classes and the probability of occurrence of tendon registrations in the individual length classes and the average number of tendons per particle of this particle size class are taken into account in such a way that from the absolute number of tendons of the largest tendon to be processed Length class, taking into account the fixed relationships, the number of particles in the associated particle size class is determined and in each case in the smaller chord length classes the absolute number of chords is reduced by an amount that corresponds to the number of chords that correspond to the particles of this particle size class in the belong to the respective tendon length classes,
characterized by
that in an upstream preliminary process
For each particle size class, particles of these interesting particle size classes classified as test material fractions are optoelectronically scanned by sieving and the chord lengths are recorded,
furthermore, the probability of occurrence of chord lengths in the predetermined chord length classes is determined for each particle size class, taking into account also those length classes whose maximum length dimension is greater than the maximum size dimension of the respective particle size class,
and for each particle size class, the average number of chords per scanned particle is determined and stored,
and that then in a main trial
the particle mixture to be analyzed is optoelectronically scanned, the chord lengths recorded in relation to their absolute number of pixels as a measure of the absolute chord number are assigned to the predetermined chord length classes and then the successive evaluation of the chord number of the largest chord length class determines the particle number of the particle size class whose maximum chords belong to the largest chord length class, the maximum size of which, depending on the particle shape, may be smaller than the maximum chord length of the associated largest chord length class, the chord length classes successively in the direction of smaller chord lengths and the associated particle size classes in one order that depends on the result of the preliminary procedure.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Vorverfahren und bei dem Hauptverfahren für das Erfassen der Sehnenlängen Bildzeileninformationen in einem Pufferspeicher bis zu dessen Füllung gesammelt und danach ausgewertet werden, nämlich beim Vorverfahren hinsichtlich der Auftrittswahrscheinlichkeiten in den Sehnen-Längenklassen innerhalb einer jeden Partikel-Größenklasse und beim Hauptverfahren hinsichtlich der in jeder Sehnen-Längenklasse aufzuaddierenden Anzahl der erfaßten Sehnen.2. The method according to claim 1, characterized in that in the preliminary process and in the main method for detecting the chord lengths, image line information collected in a buffer storage until it is filled and then evaluated in the preliminary procedure with regard to the probability of occurrence in the chord length classes within each particle size class and the main method of adding to each chord length class Number of tendons detected.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Pufferspeicher mit zeitlichem Abstand wiederholt Bildzeileninformationen gespeichert werden.3. The method according to claim 2, characterized in that in a buffer memory image line information is repeatedly stored at intervals.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Vorverfahren in jeder Partikel-Größenklasse zum Bestimmen der mittleren Sehnenanzahl pro Partikel nach dem Füllen des Pufferspeichers eine Bildrekonstruierung der abgetasteten Partikel durchgeführt wird, ferner die abgetasteten Partikel gezählt werden und die Anzahl aller erfaßten Sehnen durch die Gesamtzahl der abgetasteten Partikel dividiert wird.4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that in the preliminary process in each particle size class to determine the average number of chords per Particles after filling the buffer store an image reconstruction of the scanned Particle is carried out, the scanned particles are counted and the number of all detected tendons divided by the total number of particles scanned becomes.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Vorverfahren während des Füllens des Pufferspeichers eine zeitlich pausenfreie Bildabtastung mit einem konstanten Zeilentakt in der Weise durchgeführt wird, daß pro abzutastendem Partikel mindestens eine oder zwei Sehnen registriert werden.5. The method according to any one of claims 2 to 4, in particular according to claim 4, characterized characterized in that in the pre-process while filling the buffer memory a time-free image scan with a constant line cycle in the manner is carried out that at least one or per particle to be scanned two tendons are registered.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeilentakt der Bildabtastung beim Hauptverfahren dem Zeilentakt der Bildabtastung beim Vorverfahren entspricht. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the line cycle the image scanning in the main method, the line clock of the image scanning in the preliminary process.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeilentakt der Bildabtastung beim Hauptverfahren länger als der Zeilentakt der Bildabtastung beim Vorverfahren ist und daß die beim Vorverfahren abgelegten Werte der mittleren Sehnenanzahl pro abgetastetem Partikel für die Berücksichtigung beim Hauptverfahren in gleichem proportionalen Ausmaß verändert werden.7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the line cycle the image scanning in the main process longer than the line clock of the image scanning is in the preliminary process and that the values stored in the preliminary process are the average number of chords per scanned particle for consideration in the Main processes are changed to the same proportional extent.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorverfahren für verschiedene Materialien bzw. damit zusammenhängende Partikelformen getrennt durchgeführt wird und die so erhaltenen Ergebnisse getrennt abgelegt und bei dem Hauptverfahren entsprechend der zu untersuchenden Materialart getrennt berücksichtigt werden.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the preliminary process for different materials or related particle shapes is carried out separately and the results thus obtained are stored separately and in the main method according to the type of material to be examined be considered separately.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß beim Hauptverfahren die zu untersuchende Materialart vorgegeben wird und die abgelegten Ergebnisse aus dem Vorverfahren in Abhängigkeit von der Vorgabe ausgewählt und berücksichtigt werden.9. The method according to claim 8, characterized in that the main method the type of material to be examined is specified and the stored results the preliminary procedure depending on the specification selected and taken into account become.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim Hauptverfahren vor der Sehnenlängenerfassung die zu untersuchende Materialart durch Bestimmung von Partikelformkriterien mittels Bildrekonstruierung selbsttätig erfaßt wird und die abgelegten Ergebnisse aus dem Vorverfahren in Abhängigkeit von der Erfassung ausgewählt und berücksichtigt werden.10. The method according to claim 9, characterized in that the main method before the type of material to be examined by determination of particle shape criteria is automatically captured by means of image reconstruction and the stored results from the preliminary process depending on the recording be selected and taken into account.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem zweistufigen Vorverfahren in einer ersten Stufe für jede Partikel-Größenklasse die Auftrittswahrscheinlichkeit in den verschiedenen Sehnen-Längenklassen sowie die mittlere Sehnenanzahl pro Partikel erfaßt werden und in einer zweiten Stufe ein bekanntes oder zuvor bestimmtes Gesamtvolumen der gleichen Prüfgut-Fraktionen in der Weise vermessen wird, daß alle während der Messung registrierten Sehnen in den Sehnen-Längenklassen gezählt und im Anschluß an die Messung unter Berücksichtigung der Ergebnisse aus der ersten Stufe die Partikelanzahl in dem vermessenen Gesamtvolumen bestimmt wird und über das Gesamtvolumen sowie die Partikelanzahl das mittlere Volumen pro Partikel bestimmt wird.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that at one two-stage preliminary process in a first stage for each particle size class the probability of occurrence in the different tendon length classes as well the average number of tendons per particle are recorded and in a second stage a known or previously determined total volume of the same test material fractions is measured in such a way that all registered during the measurement Tendons are counted in the tendon length classes and after the measurement taking into account the results from the first stage, the number of particles in the measured total volume is determined and the total volume and the number of particles, the average volume per particle is determined.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß beim Hauptverfahren unter Berücksichtigung der mittleren Volumina von Partikeln bestimmter Partikel-Größenklassen und der Partikelanzahl in diesen Partikel-Größenklassen eine volumenbezogene siebäquivalente Partikelgrößenverteilung bestimmt wird.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the Main method taking into account the average volumes of certain particles Particle size classes and the number of particles in these particle size classes determines a volume-related sieve equivalent particle size distribution becomes.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Vorgabe oder nach Bestimmung der Rohdichte der zu untersuchenden Materialart eine massebezogene siebäquivalente Partikelgrößenverteilung bestimmt wird.13. The method according to claim 12, characterized in that in the specification or after determining the bulk density of the type of material to be examined, a mass-related sieve-equivalent particle size distribution is determined.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorverfahren die Auftrittswahrscheinlichkeit für Sehnen bestimmter Sehnen-Längenklassen, die mittleren Sehnenanzahlen pro Partikel sowie die mittleren Partikelvolumina für nicht berücksichtigte Partikel-Größenklassen von Prüfgut-Fraktionen durch Inter- bzw. Extrapolation ermittelt werden.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the Preliminary procedure the probability of occurrence for tendons of certain tendon length classes, the average number of tendons per particle and the average particle volumes for unconsidered particle size classes of test material fractions can be determined by inter- or extrapolation.