用于確定顆粒尺寸的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于測(cè)量顆粒尺寸分布的方法，尤其是用于光學(xué)地測(cè)量松散物料如谷物、谷物碾磨制品、谷物制品及類似物的廣泛的顆粒尺寸分布，它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于具有廣泛的數(shù)量級(jí)的顆粒尺寸分布的測(cè)量。為了解決該任務(wù)規(guī)定，借助至少兩個(gè)測(cè)量方法在一個(gè)裝置中對(duì)分散的顆粒的樣品進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)，其中優(yōu)選同時(shí)檢測(cè)顆粒的輪廓，并且進(jìn)行激光衍射。
【專利說(shuō)明】用于確定顆粒尺寸的裝置
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01080061435. 7、申請(qǐng)日為2010年11月11日的中國(guó)專利申請(qǐng) 的分案申請(qǐng)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及用于測(cè)量顆粒尺寸分布的方法，尤其是用于光學(xué)在線測(cè)量具有廣泛的 顆粒尺寸分布的松散物料的分散顆粒。此外，本發(fā)明涉及用于測(cè)量這類顆粒尺寸分布的裝 置。

【背景技術(shù)】
[0003] 借助于專門的測(cè)量原理來(lái)檢測(cè)顆粒尺寸及其分布以及測(cè)定內(nèi)容物本身是已知的。 例如，文獻(xiàn)DE-C-19802141就示出了一種通過(guò)借助于光電測(cè)量段對(duì)產(chǎn)品流（Produktstrom) 的光電掃描來(lái)確定顆粒尺寸分布的裝置。其中所述圖像檢測(cè)裝置包含多個(gè)光電圖像采集設(shè) 備。這種裝置適合于測(cè)量具有大于IOOym的顆粒尺寸的顆粒。這種裝置及測(cè)量方法的缺 陷在于，主要對(duì)于顆粒尺寸小于100 μ m的較小顆粒來(lái)說(shuō)，測(cè)量成本和/或測(cè)量誤差隨著顆 粒尺寸的減小而顯著增加。對(duì)此的原因可能為例如光學(xué)分辨率不足、顆粒輪廓的光學(xué)失真、 景深不足、由于光衍射或光散射效應(yīng)和/或運(yùn)動(dòng)模糊（Bewegimgsuiisch^irfe )造成的干 擾。
[0004] 同樣，通過(guò)激光衍射或激光散射來(lái)檢測(cè)顆粒的裝置也是已知的。通過(guò)其能夠良好 地檢測(cè)具有約為Iym至約?οομπι的顆粒尺寸的小顆粒。與此相反，對(duì)于實(shí)時(shí)檢測(cè)較大顆 粒（主要是具有Imm以上顆粒尺寸）來(lái)說(shuō)，不利之處在于成本較高、在此范圍內(nèi)測(cè)量精確度 較低（特別是對(duì)于明顯異于球形的顆粒而言）、以及該測(cè)量方法的信息含量較低。尤其是， 僅僅能夠?qū)εc投影面積相關(guān)的顆粒尺寸分布及顆粒密度進(jìn)行部分測(cè)量。缺乏在圖像處理時(shí) 所測(cè)得的那樣的關(guān)于顆粒詳細(xì)輪廓的信息。顏色、速度或者其它顆粒特性同樣不能借助于 激光衍射測(cè)定。
[0005] 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，對(duì)測(cè)量值的檢測(cè)僅借助于單一的測(cè)量原理進(jìn)行，這限制了應(yīng)用領(lǐng) 域和/或要求較高的成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 因此，本發(fā)明的目的在于，研發(fā)一種用于確定顆粒尺寸分布的方法，尤其是用于光 學(xué)測(cè)量顆粒尺寸分布的方法，所述方法避免了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，并且尤其實(shí)現(xiàn)了在松散 物料處理中對(duì)分布于多個(gè)數(shù)量級(jí)上的顆粒尺寸分布進(jìn)行集成的在線測(cè)量。
[0007] 該目的通過(guò)用于確定顆粒尺寸分布的方法來(lái)解決，所述方法至少包含以下步驟：
[0008] a)借助生產(chǎn)方法來(lái)生產(chǎn)含顆粒的產(chǎn)品流或者制備含顆粒的產(chǎn)品流，所述產(chǎn)品流通 過(guò)生產(chǎn)方法生產(chǎn)，
[0009] b)通過(guò)至少對(duì)顆粒的一部分檢測(cè)來(lái)生成測(cè)量數(shù)據(jù)，其中，所述測(cè)量數(shù)據(jù)至少對(duì)借 助于至少兩種不同的光學(xué)測(cè)量方法通過(guò)光學(xué)檢測(cè)顆粒的部分而生成，
[0010] c)根據(jù)步驟b)中光學(xué)檢測(cè)到的測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)確定顆粒的所述部分的至少一個(gè)特 性，其中，至少一個(gè)特性是顆粒的所述部分的尺寸分布。
[0011] 所述生產(chǎn)方法選自包含粉碎、清洗、分離、混合及凝集方法的組，或其中的任意組 合。對(duì)于所述粉碎方法例如可采用碾磨方法。
[0012] 本發(fā)明至少一種光學(xué)測(cè)量方法包括對(duì)顆粒的所述部分的衍射圖像的檢測(cè)。
[0013] 與僅借助單一的光學(xué)測(cè)量方法所能檢測(cè)的相比，同時(shí)借助于至少兩個(gè)不同的光學(xué) 測(cè)量方法的檢測(cè)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)更大范圍的顆粒尺寸的測(cè)量。這樣，借助于本發(fā)明的方法能 夠?qū)Υ笾虏怀^(guò)四個(gè)顆粒數(shù)量級(jí)范圍的顆粒尺寸分布進(jìn)行檢測(cè)。例如可檢測(cè)在2μπι至 20mm范圍內(nèi)的顆粒尺寸，優(yōu)選為5μπι至5mm的范圍內(nèi)。本發(fā)明對(duì)衍射圖像的檢測(cè)主要允 許測(cè)量特別小的顆粒尺寸。由此實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)品流中的顆粒尺寸及其分布的更好的表達(dá)能力 (Aussagefdhigkeit )。這還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)含顆粒的松散物料、尤其是谷物碾磨制品的生產(chǎn) 及加工參數(shù)的有目的的調(diào)整。
[0014] 所述測(cè)量?jī)?yōu)選在線進(jìn)行。所述測(cè)量在這里及在下文中理解為集成在工序中。所述 測(cè)量尤其在空間上緊鄰所述工序進(jìn)行。
[0015] 所述方法例如可在以下領(lǐng)域中應(yīng)用：
[0016] -研磨業(yè)（尤其是對(duì)小麥、硬質(zhì)小麥、黑麥、玉米和/或大麥的研磨）或特種研磨 業(yè)（尤其是對(duì)黃豆、蕎麥，大麥、斯卑爾脫小麥、小米/高粱、假谷物和/或豆類進(jìn)行脫殼和 研磨）的谷物、谷物研磨產(chǎn)品及谷物終產(chǎn)品的加工；
[0017]-生產(chǎn)用于牲畜和寵物、魚類和甲殼類動(dòng)物的飼料；
[0018]-加工油料果實(shí)；
[0019]-加工生物及生產(chǎn)能源作物（Energiepellet);
[0020]-工業(yè)化麥芽加工-及粗磨設(shè)備；
[0021] -加工可可豆、堅(jiān)果及咖啡豆；
[0022] -生產(chǎn)建筑材料；
[0023] -生產(chǎn)肥料；
[0024] -制藥產(chǎn)業(yè)；
[0025] -固體材料化學(xué)。
[0026] 優(yōu)選地，從在步驟a)中生產(chǎn)的或制備的產(chǎn)品流中提取含顆粒的樣品，其中，在步 驟b)中對(duì)該樣品中的顆粒進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)。在該實(shí)施方式中不是必須在產(chǎn)品流中對(duì)顆粒進(jìn) 行測(cè)量。取而代之地，步驟b)中的實(shí)際測(cè)量是在提取的樣品處進(jìn)行的，這樣能夠最大限度 地對(duì)實(shí)行所述測(cè)量方法的測(cè)量裝置的空間布置進(jìn)行簡(jiǎn)化。
[0027] 在可能的實(shí)施方案中，樣品的提取能夠在沉降管中進(jìn)行，例如借助于蝸殼 (Schneckenschale)進(jìn)行。提取在時(shí)間上可以是脈沖的。所述樣品相對(duì)整個(gè)產(chǎn)品流的份額 可以為0. 01%至10%。由此，能夠可近似連續(xù)地、無(wú)暫存地提供代表性的局部物料流。
[0028] 在一些實(shí)施方案中，在進(jìn)行步驟b)中的實(shí)際測(cè)量之前，所述樣品可被計(jì)量、分離 和/或分散。所述計(jì)量確保了正確的產(chǎn)品量被盡可能低脈沖地提供給測(cè)量裝置。然而，在 分離和分散時(shí)，例如根據(jù)文氏管原理，在一些情況中可不再調(diào)整產(chǎn)品流。在此，產(chǎn)品可利用 壓縮空氣及其它從周圍環(huán)境吸入的空氣被稀釋，以致所有顆粒都單獨(dú)存在，并且由此也可 被單獨(dú)探測(cè)。第二步驟可分離于計(jì)量而進(jìn)行優(yōu)化，以便能夠根據(jù)性質(zhì)（例如顆粒間的附著 力的強(qiáng)度）強(qiáng)度不同地分離產(chǎn)品。所述分離和粉碎的過(guò)渡是連續(xù)的。所述分離和擴(kuò)散在某 些情況下可被看作不可分的步驟。
[0029] 在優(yōu)選的實(shí)施方案中，步驟b)中的測(cè)量方法之一至少包括對(duì)顆粒部分的投影面 積的檢測(cè)。然后所述投影面積的顆粒輪廓可借助于顆粒輪廓處理來(lái)處理。
[0030] 優(yōu)選地，顆粒部分的至少一個(gè)粗餾物的尺寸分布的確定借助于顆粒輪廓處理進(jìn) 行，尤其是在10 μ m至30000 μ m的尺寸范圍中，優(yōu)選50 μ m至20000 μ m，特別優(yōu)選90 μ m至 10000 μ m。
[0031] 同樣優(yōu)選地，顆粒部分的至少一個(gè)精餾物的尺寸分布的確定借助于激光衍射進(jìn) 行，尤其是在〇. Iym至300 μ--的尺寸范圍中，優(yōu)選Ιμ--至300 μ m，特別優(yōu)選5 μ m至 200 μ m。
[0032] 在一些實(shí)施方案中，除了顆粒部分的尺寸分布之外，還能夠根據(jù)光學(xué)測(cè)得的測(cè)量 數(shù)據(jù)確定顆粒部分的形狀、形狀系數(shù)、顏色、顏色分量和/或速度。所述形狀系數(shù)將顆粒的 任意的復(fù)雜輪廓縮減為一個(gè)值。形狀系數(shù)例如可以是用于顆粒的"圓度"的尺度，并且應(yīng)該 能夠被定義為等面積圓的直徑與等周長(zhǎng)圓的直徑的比值（Quotient)。一般的形狀結(jié)構(gòu)例如 為"細(xì)長(zhǎng)形"、"短粗形"、"球形"、"凸形"和"環(huán)形"。小塊和淀粉顆粒例如可由此區(qū)分，即小 塊的環(huán)形（圓度）更明顯偏離了球的值。
[0033] 顏色和/或顏色分量例如可借助于顏色傳感器確定，尤其是借助于彩色圖像傳感 器。例如在國(guó)際專利申請(qǐng)文獻(xiàn)PCT/EP2009/055877中描述了一種借助于彩色圖像傳感器用 于確定碾磨物特征的系統(tǒng)和方法。這種彩色圖像傳感器能夠?qū)㈩伾畔?yīng)用于碾磨物流 的顆粒的特征確定，其方式為所述顆粒借助于自其發(fā)射的電磁輻射在彩色圖像傳感器上成 像，所述彩色圖像傳感器隨后在其傳感器圖像元件上光譜選擇地檢測(cè)電磁輻射。所述彩色 圖像傳感器優(yōu)選為CCD傳感器，利用所述傳感器能夠?qū)⒁韵旅枋龅姆椒ㄞD(zhuǎn)換用于顆粒的速 度測(cè)量。
[0034] 尤其是可使用入射光照明和透射光照明的組合。這能夠使得，尤其是也對(duì)于快速 的（例如具有約200 μ m的直徑及約20m/s的速度）顆粒可通過(guò)入射光照明獲得顏色信 息，并且通過(guò)透射光獲得相對(duì)于單純反射照明來(lái)說(shuō)更高的輪廓清晰度。比如在文獻(xiàn)PCT/ EP2009/055877中描述了這種入射光和透射光照明的組合。
[0035] 特別的，借助于實(shí)時(shí)分析能夠確定這些特性（形狀、形狀系數(shù)、顏色、顏色分量和/ 或速度）中的一個(gè)或多個(gè)。
[0036] 可選地，可在步驟c)之后對(duì)在步驟c)中獲得的顆粒部分的特性進(jìn)行標(biāo)定，也就是 通過(guò)相應(yīng)的技術(shù)手段進(jìn)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和特性比較。在這種標(biāo)定時(shí)，將一開始利用激光衍射和 輪廓處理分別確定的顆粒尺寸匯總為一個(gè)在整個(gè)測(cè)量區(qū)域上的共同分布。根據(jù)第一方法， 可使用通過(guò)該兩種測(cè)量方法生成的測(cè)量數(shù)據(jù)的重疊區(qū)域，以便對(duì)這兩種顆粒尺寸分布進(jìn)行 標(biāo)準(zhǔn)化及統(tǒng)一。根據(jù)第二方法，可對(duì)通過(guò)兩種測(cè)量方法生成的測(cè)量數(shù)據(jù)的總面積分布進(jìn)行 測(cè)量，并且與相應(yīng)的測(cè)量體積一起被應(yīng)用于分布的標(biāo)準(zhǔn)化。
[0037] 這兩種方法的結(jié)果是與投影面積相關(guān)的分布，所述分布相異于技術(shù)上相應(yīng)的質(zhì)量 分布。在此可使用"工藝Know How",以便定義適當(dāng)?shù)膿Q算。外殼部分例如最好為片狀，而 粉末顆粒最好為球狀。其在將面積分布換算為質(zhì)量分布時(shí)可予以考慮，其中例如基于顏色 或形狀系數(shù)區(qū)分粉末和外殼部分并作其他評(píng)估。
[0038] 此外可設(shè)想的是，考慮碾磨設(shè)備對(duì)外殼部分的形狀的影響。碾磨設(shè)備的溝紋，特別 是碾磨間隙確定了例如之前為片狀的外殼部分的平均厚度。
[0039] 所述方法可被應(yīng)用于機(jī)器、組合機(jī)器、工序和/或設(shè)備的優(yōu)化、調(diào)節(jié)、尤其是在線 調(diào)節(jié)、建模、模擬、監(jiān)控、尤其是在線監(jiān)控、故障識(shí)別、故障診斷、質(zhì)量控制和/或反向追蹤性 能。例如在國(guó)際專利申請(qǐng)文獻(xiàn)PCT/EP2009/058351中對(duì)這類方法進(jìn)行了描述。
[0040] 同樣可選擇地，尤其是由至少一個(gè)測(cè)量裝置測(cè)得的測(cè)量數(shù)據(jù)、尤其是由至少一個(gè) 光學(xué)測(cè)量裝置測(cè)得的測(cè)量數(shù)據(jù)可被存檔。從存檔的測(cè)量數(shù)據(jù)中可推導(dǎo)出用于運(yùn)行和/或 配置單個(gè)或多個(gè)機(jī)器和/或設(shè)備和/或工序的參數(shù)、規(guī)則和結(jié)論。例如，整個(gè)碾磨機(jī)的行 為并不能完全通過(guò)單個(gè)機(jī)器的大量且復(fù)雜的相互作用來(lái)說(shuō)明。但是，為了能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)設(shè) 備的調(diào)節(jié)，可應(yīng)用自學(xué)和/或基于經(jīng)驗(yàn)的調(diào)節(jié)。為此，傳感器的測(cè)量信號(hào)可大致與整個(gè)碾 磨機(jī)的所期望的或不期望的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，并被存檔在數(shù)據(jù)庫(kù)中。這樣一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可作為調(diào) 節(jié)算法的基礎(chǔ)，所述調(diào)節(jié)算法有目的地避免了所不期望的碾磨狀態(tài)。在國(guó)際申請(qǐng)文獻(xiàn)PCT/ EP2009/058351中示例性地描述了這類具有局部和/或整體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)備。
[0041] 此外，可選地，能夠?qū)y(cè)量裝置的原始測(cè)量數(shù)據(jù)和/或從這些原始測(cè)量數(shù)據(jù)中制 備的數(shù)據(jù)作為經(jīng)驗(yàn)值應(yīng)用在自適應(yīng)系統(tǒng)中、例如神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中，尤其是用于控制和/或調(diào) 節(jié)機(jī)器和/或設(shè)備和/或工序。例如，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)應(yīng)可使用上述存檔的測(cè)量數(shù)據(jù)。也可借 助于所謂的"模糊控制"使用這些測(cè)量數(shù)據(jù)。測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)能作為經(jīng)處理的數(shù)據(jù)（例如自兩 個(gè)測(cè)量方法推導(dǎo)出的一個(gè)顆粒質(zhì)量分布）或者以經(jīng)較少處理的狀態(tài)（例如兩個(gè)獨(dú)立的面積 分布）被存檔。
[0042] 此外，可選性地，能夠?qū)y(cè)量裝置的原始測(cè)量數(shù)據(jù)或測(cè)量裝置的并未被完全處理 成顆粒尺寸分布的測(cè)量數(shù)據(jù)、尤其是通過(guò)多個(gè)單獨(dú)測(cè)量平均得出的激光衍射光譜，直接用 于調(diào)節(jié)。
[0043] 從通過(guò)所述方法攝取到的衍射圖像中，可大致通過(guò)圍繞圖像中心的圓形積分計(jì)算 出激光衍射光譜。這說(shuō)明，多少光量被衍射多遠(yuǎn)。對(duì)于恒定的顆粒尺寸分布，衍射光譜或者 說(shuō)其通過(guò)足夠量的單個(gè)測(cè)量平均得出的平均值也是恒定的。過(guò)強(qiáng)的碾磨產(chǎn)生更細(xì)微的顆 粒，并且由此導(dǎo)致過(guò)強(qiáng)的激光衍射，也即在更大半徑時(shí)的更多光能。相反，過(guò)弱的碾磨導(dǎo)致 更弱的激光衍射。所述激光衍射光譜也可直接應(yīng)用于調(diào)節(jié)（例如兩個(gè)壓輥之間碾磨間隙的 寬度），而不需重建原來(lái)的顆粒尺寸分布。最后的步驟需要大量計(jì)算時(shí)間，并且可能導(dǎo)致數(shù) 學(xué)上的錯(cuò)誤或者說(shuō)對(duì)調(diào)節(jié)有負(fù)面影響的不精確度?；诩す庋苌涔庾V的調(diào)節(jié)可避免所述問(wèn) 題。
[0044] 在一些實(shí)施方案中，根據(jù)在步驟c)中確定的特性、尤其是根據(jù)顆粒部分的尺寸分 布，對(duì)生產(chǎn)方法的至少一個(gè)工序參數(shù)進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)。尤其是至少一個(gè)工序參數(shù)可被 這樣控制和/或調(diào)節(jié)，使得由此顆粒的尺寸分布被改變。因此可將實(shí)際尺寸分布調(diào)節(jié)為預(yù) 定的額定尺寸分布。
[0045] 特別對(duì)粉碎方法、也即例如碾磨方法的情況而言，至少一個(gè)工序參數(shù)可以是至少 一個(gè)碾磨間隙的寬度、至少一個(gè)碾磨體的轉(zhuǎn)數(shù)、兩個(gè)碾磨體的轉(zhuǎn)數(shù)比、碾磨體和/或碾磨輥 的幾何結(jié)構(gòu)和/或待碾磨產(chǎn)品的進(jìn)料質(zhì)量。所述碾磨輥的幾何結(jié)構(gòu)例如可包含其溝紋。
[0046] 在所述方法的一種改進(jìn)方案中，基于顆粒或者說(shuō)顆粒尺寸等級(jí)在測(cè)量裝置的測(cè)量 區(qū)域中的不同停留概率，能夠?qū)⒂糜陬w粒尺寸等級(jí)的單個(gè)顆粒的速度測(cè)量，或在整個(gè)或部 分范圍的測(cè)量區(qū)域中的局部平均速度測(cè)量應(yīng)用于修正顆粒尺寸分布。由此，與已知方法相 t匕，能夠提高測(cè)量精確度及可靠性。
[0047] 在具有廣泛的顆粒尺寸分布的兩相流體中，顆粒速度通常與顆粒尺寸、顆粒形狀 和比重相關(guān)。在加速流體中，例如較大顆粒由于其大多較大的質(zhì)量具有比較小顆粒更小的 速度。所述顆粒速度確定了顆粒在測(cè)量區(qū)域中的停留時(shí)間及由此直接確定顆粒的檢測(cè)概 率。為了考慮到這些，可對(duì)光學(xué)確定的顆粒尺寸分布進(jìn)行與此相關(guān)的修正。此處，相對(duì)速度 或絕對(duì)速度可被確定而用于單個(gè)顆粒，或者至少取其平均值而用于每種相關(guān)的顆粒尺寸等 級(jí)。每種顆粒尺寸等級(jí)的評(píng)估是由顆粒速度和顆粒尺寸的函數(shù)（例如投影面積、直徑或估 計(jì)的體積）得出的。物體速度的確定與其本身顆粒輪廓識(shí)別的結(jié)合是現(xiàn)有技術(shù)。由此，可 直接測(cè)量大顆粒的速度分布。通過(guò)衍射、尤其是通過(guò)激光衍射測(cè)得的尺寸分布的細(xì)微組分 則由于較小的顆粒大小和質(zhì)量而具有幾乎恒定的速度。后者可通過(guò)速度測(cè)量中的外插法借 助顆粒輪廓處理來(lái)確定。
[0048] 光學(xué)檢測(cè)到的具有零速度的物體是例如光學(xué)誤差或視窗劃痕或位置固定的或緩 慢蠕動(dòng)的污染物（具有明顯小于lm/s的速度）、比如附著的顆?；蝾w粒內(nèi)含物，就像在谷物 制品的情況中的諸如蛋白質(zhì)或油脂。這些并不是所探尋的顆粒尺寸分布的部分。通過(guò)大致 如上所述的速度修正可將其自動(dòng)評(píng)估為〇,并且由此不改變顆粒尺寸分布的結(jié)果。
[0049] 可選地，在顆粒輪廓處理時(shí)可借助單獨(dú)的算法從測(cè)量數(shù)據(jù)中過(guò)濾出靜止或蠕動(dòng)物 體。為此，例如可取代一個(gè)簡(jiǎn)單的圖像，而對(duì)兩個(gè)由傳感器測(cè)得的圖像、尤其是兩個(gè)直接前 后相繼的圖像的數(shù)值差異進(jìn)行分析。由此，位置固定的缺損或近似位置固定的污染物自動(dòng) 減少，并且在差分圖中不再可見(jiàn)?？蛇x地，能夠?qū)⒕哂薪坪愣ǖ某叽绾臀恢玫念l繁出現(xiàn)的 顆粒作為缺損而識(shí)別并摒棄。此外，可優(yōu)選地建立具有有關(guān)像素和目標(biāo)的動(dòng)態(tài)清單，用于過(guò) 濾測(cè)量結(jié)果。
[0050] 可選地，及也適用于激光衍射地，能夠通過(guò)短暫地關(guān)停產(chǎn)品流（例如通過(guò)停止取 樣蝸殼），以有規(guī)律的時(shí)間間隔對(duì)無(wú)產(chǎn)品流的背景進(jìn)行重新認(rèn)識(shí)，并且將其應(yīng)用于對(duì)原始數(shù) 據(jù)的連續(xù)相匹配的修正。
[0051] 可選地，為了認(rèn)識(shí)實(shí)時(shí)的背景以對(duì)激光衍射光譜進(jìn)行修正，可周期性地關(guān)停產(chǎn)品 流。
[0052] 此外，本發(fā)明涉及用于確定顆粒尺寸分布、尤其是用于執(zhí)行上述本發(fā)明的方法的 裝直。
[0053] 所述裝置包括：
[0054] -生產(chǎn)裝置，用于借助于生產(chǎn)方法生產(chǎn)含顆粒的產(chǎn)品流，和/或制備裝置，用于制 備含顆粒的產(chǎn)品流，所述產(chǎn)品流借助于該生產(chǎn)方法生產(chǎn)，
[0055] -至少兩個(gè)測(cè)量裝置，用于檢測(cè)顆粒的至少一部分，和
[0056] -計(jì)算單元，用于根據(jù)由光學(xué)測(cè)量裝置測(cè)得的測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)確定顆粒部分的至少一 個(gè)特性。
[0057] 所述生產(chǎn)方法選自包含粉碎、清洗、分離、混合及凝集的方法的組。所述測(cè)量裝置 中至少有兩個(gè)被構(gòu)造為兩個(gè)不同的光學(xué)測(cè)量裝置用于顆粒部分的光學(xué)檢測(cè)。至少一個(gè)經(jīng)計(jì) 算確定的顆粒部分的特性是顆粒部分的尺寸分布。
[0058] 本發(fā)明構(gòu)造了至少一個(gè)光學(xué)測(cè)量裝置以用于顆粒的衍射圖像的檢測(cè)?；谠摌?gòu) 型，借助這種裝置可實(shí)現(xiàn)已經(jīng)在上面結(jié)合本發(fā)明方法描述過(guò)的有益效果。
[0059] 所述裝置可具有用于從產(chǎn)品流中提取樣品的取樣裝置?？蛇x地或附加地，該裝置 可具有用于將樣品傳送到測(cè)量區(qū)域的傳送裝置。在此，測(cè)量裝置的這種構(gòu)造及布置，使得樣 品借助于測(cè)量裝置可在測(cè)量區(qū)域中被光學(xué)檢測(cè)。
[0060] 所述取樣裝置可被構(gòu)造為取樣蝸桿。借助于這種取樣蝸桿可從產(chǎn)品流、例如松散 物料流中提取樣品。所述樣品取樣可局部地并優(yōu)選局部兼暫時(shí)相結(jié)合地進(jìn)行。在局部取樣 時(shí)，僅從部分產(chǎn)品流中提取產(chǎn)品。這可通過(guò)插入管中的取樣蝸桿實(shí)現(xiàn)，其中僅提取落到取樣 蝸桿上的產(chǎn)品。此處，所述取樣蝸桿可位置固定地或者優(yōu)選可擺動(dòng)地實(shí)施。
[0061] 暫時(shí)地取樣是說(shuō)，所有產(chǎn)品并不是連續(xù)地、而僅是短暫地被提取。該工序會(huì)重復(fù)進(jìn) 行。當(dāng)該工序連續(xù)地并且足夠穩(wěn)定地進(jìn)行時(shí)，被提取的模型對(duì)于在采樣前后的時(shí)間點(diǎn)來(lái)說(shuō) 也具有充分的代表性。
[0062] 在本發(fā)明范圍中，用于從產(chǎn)品流中提取樣品的取樣裝置優(yōu)選包含蝸殼，所述蝸殼 至少部分地設(shè)置或可設(shè)置在流體管路中，產(chǎn)品流在所述流體管路中流動(dòng)。所述流體管路可 例如是沉降管路。此外，所述取樣裝置包括取樣蝸桿，所述蝸桿被至少部分地容納在蝸殼 中。所述取樣蝸桿用于提取樣品。
[0063] 所述蝸殼和/或取樣蝸桿可選擇性地進(jìn)入到接收位置或待命位置中。在此，在接 收位置中，產(chǎn)品流中含有的顆?？杀蝗菁{在蝸殼中，并且由此可借助取樣蝸桿從產(chǎn)品流中 提取出來(lái)。相反在待命位置中，產(chǎn)品流中含有的顆粒不會(huì)被容納進(jìn)蝸殼中。通過(guò)對(duì)接收位 置或待命位置的選擇，即可調(diào)節(jié)是否可借助于取樣蝸桿提取顆粒。特別地，所述取樣蝸桿還 可在待命位置上繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，而不會(huì)使其他顆粒進(jìn)入到蝸殼中。也就是說(shuō)，所述取樣蝸桿在彼 此相繼的采樣之間不能停頓。
[0064] 在一些實(shí)施方案中，取樣蝸桿和蝸殼能夠被可運(yùn)動(dòng)地、尤其是可擺動(dòng)地支承，并且 在待命位置上可被布置在產(chǎn)品流之外。在該待命位置上，所述取樣蝸桿可輸送已經(jīng)存在的 產(chǎn)品，但是并不容納新的產(chǎn)品。為了取樣，取樣蝸桿和蝸殼可隨后擺動(dòng)到產(chǎn)品流中，直到蝸 桿被充滿。封閉套筒在該實(shí)施方案中不是必需的。
[0065] 優(yōu)選地，所述取樣裝置包括封閉裝置，蝸殼和/或取樣蝸桿可借助所述封閉裝置 可選擇地進(jìn)入接收位置中或準(zhǔn)備位置中。在接收位置中封閉裝置可打開蝸殼，以形成接收 位置。在待命位置中封閉機(jī)構(gòu)可封閉蝸殼，已形成封閉位置。
[0066] 優(yōu)選地，蝸殼基本上被構(gòu)造為槽狀，并且封閉裝置優(yōu)選被構(gòu)造為封閉套筒。此外， 優(yōu)選地，所述封閉套筒可圍繞軸線相對(duì)于蝸殼轉(zhuǎn)動(dòng)，所述軸線平行于取樣蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線 地延伸，或者與其相一致。通過(guò)設(shè)置封閉套筒與蝸殼之間的相對(duì)角度，可選擇性地設(shè)置接收 位置或待命位置。這種構(gòu)型是特別簡(jiǎn)單的。
[0067] 可選地，可運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向板、管路轉(zhuǎn)接器（Rohrweiche)或類似物也可應(yīng)用于接收位 置及準(zhǔn)備位置的選擇性的設(shè)置。
[0068] 此外，所述裝置可包含用于分離和/或分散樣品的裝置。由此，在大的取樣分配時(shí) 也保證了有代表性的取樣，以及產(chǎn)品持續(xù)強(qiáng)制傳送。當(dāng)測(cè)量裝置中的一個(gè)僅可分析整個(gè)產(chǎn) 品流中的一小部分（例如1/10至1/10000)時(shí)，應(yīng)該是有利的。借助于取樣分配可相應(yīng)地 減少產(chǎn)品數(shù)量。
[0069] 此外，多個(gè)可提取樣品的產(chǎn)品取樣位置也是可行的。所述裝置的應(yīng)用還可實(shí)現(xiàn)不 同產(chǎn)品取樣位置之間的轉(zhuǎn)換，例如對(duì)軋機(jī)機(jī)架中輥的平行度的調(diào)節(jié)。
[0070] 優(yōu)選地，至少一個(gè)光學(xué)測(cè)量裝置被構(gòu)造用于檢測(cè)顆粒的投影面積。
[0071] 同樣優(yōu)選地，測(cè)量裝置中的至少兩個(gè)、尤其是一個(gè)用于檢測(cè)顆粒衍射圖像的光學(xué) 測(cè)量裝置和另一個(gè)光學(xué)測(cè)量裝置，在空間上被彼此靠近地布置。一方面，這樣允許所述測(cè)量 在兩個(gè)空間上彼此相近的或者甚至相同的光學(xué)測(cè)量區(qū)域中進(jìn)行。另一方面，由此可實(shí)現(xiàn)緊 湊的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述至少兩個(gè)測(cè)量裝置可被容納在一個(gè)共同的外殼中。
[0072] 在一些改進(jìn)方案中，所述裝置具有至少一個(gè)控制電路和/或調(diào)節(jié)電路，借助所述 電路可根據(jù)由計(jì)算單元確定的特征、尤其是根據(jù)顆粒部分的尺寸分布來(lái)控制或調(diào)節(jié)生產(chǎn)裝 置的至少一個(gè)工序參數(shù)。
[0073] 優(yōu)選地，所述顆粒表面覆蓋（即在測(cè)量區(qū)域中顆粒面積與測(cè)量面積的平均比率） 在測(cè)量區(qū)域中基本上保持恒定，以便避免對(duì)測(cè)量結(jié)果可能的影響。這例如可如下地實(shí)現(xiàn)：在 每個(gè)圖像中測(cè)量及由此得知所有顆粒的投影面積（即顆粒面積）。這是對(duì)多個(gè)圖像平均得 出的。所述測(cè)量面積（即圖像尺寸）是固定的且同樣已知。所述裝置由此計(jì)算相應(yīng)的顆粒 表面覆蓋，并可將其提供作為調(diào)節(jié)的實(shí)際值（例如作為模擬值）使用。計(jì)量單元（例如蝸 桿）可根據(jù)與該實(shí)際值的偏差提高或降低輸送量。這可通過(guò)調(diào)整蝸桿轉(zhuǎn)數(shù)或通過(guò)改變其填 充率來(lái)解決。所述填充率又可通過(guò)時(shí)間上取樣分配的節(jié)奏來(lái)直接控制和/或調(diào)節(jié)。
[0074] 優(yōu)選地，所述比例范圍恒定地保持在0.2%至5%。此外，顆粒表面覆蓋的實(shí)際及 額定值可被用作調(diào)節(jié)時(shí)間上的取樣分配的輸入變量。
[0075] 在其他實(shí)施方案中可能的是，所述裝置還具有其它的用于檢測(cè)顆粒的至少一部分 的測(cè)量裝置。這些其它的測(cè)量裝置不一定必須為光學(xué)傳感器；取而代之地，所述裝置也可包 含至少一個(gè)電感的、電容的、超聲波的、近紅外光的和/或顏色的傳感器。由此例如可確定 顆粒部分的形狀、形狀系數(shù)、顏色、顏色分量和/或速度。
[0076] 所述顏色傳感器可被構(gòu)造為彩色圖像傳感器。例如在國(guó)際專利申請(qǐng)文獻(xiàn)PCT/ EP2009/055877中描述了借助于彩色圖像傳感器進(jìn)行碾磨物特征確定的系統(tǒng)和方法。這種 彩色圖像傳感器可實(shí)現(xiàn)將顏色信息應(yīng)用于對(duì)碾磨物流的顆粒的特征確定，其方式是，所述 顆粒借助于自其發(fā)射的電磁輻射在彩色圖像傳感器上成像，所述彩色圖像傳感器隨后在其 傳感器圖像元件上光譜選擇地檢測(cè)電磁輻射。
[0077] 這些光學(xué)測(cè)量裝置的至少一個(gè)可設(shè)有視窗，通過(guò)所述視窗可在測(cè)量區(qū)域中檢測(cè)顆 粒。
[0078] 視窗的清潔度決定了測(cè)量質(zhì)量。為了使顆粒在視窗上的附著最小化，窗面材料和/ 或窗面表面結(jié)構(gòu)優(yōu)選這樣選擇，使得物理和/或化學(xué)的附著力例如范德華力、氫鍵、分子間 作用力和/或液體表面張力盡可能地小。
[0079] 優(yōu)選地，所述視窗可含導(dǎo)電玻璃或透明塑料，或由其構(gòu)成。由此，可明顯地降低或 者甚至完全避免靜電致顆粒附著。為此可優(yōu)選地使用被導(dǎo)電涂覆的視窗。在此，可將玻璃 或塑料涂覆到通道的內(nèi)側(cè)，在所述通道中傳導(dǎo)顆粒部分。所述涂層例如可包括含銦錫氧化 物、基于二氧化硅的材料或TiO 2 (優(yōu)選亞化學(xué)計(jì)量的0)的薄膜，或由其制成。
[0080] 因此，本發(fā)明還涉及至少部分導(dǎo)電的、尤其是設(shè)有導(dǎo)電涂層的透明材料作為視窗 的應(yīng)用，以減小在視窗上的靜電致顆粒附著。尤其是可涉及在光學(xué)測(cè)量裝置中作為視窗的 應(yīng)用。該透明材料可大致包含玻璃或透明塑料，或者由其構(gòu)成。
[0081] 附加地，可通過(guò)加熱、冷卻或交替地加熱和冷卻來(lái)改變附著物的材料特性并由此 使污染最小化。通過(guò)振動(dòng)該或這些視窗、例如通過(guò)壓電元件可附加地或可選地克服顆粒附 著力，并由此使視窗實(shí)現(xiàn)更高的清潔度。
[0082] 可選地或附加地，在本發(fā)明的方法中可不同產(chǎn)品的顆粒速度進(jìn)行設(shè)置，使得視窗 的污染盡可能地小。較高的速度減小了在視窗通道內(nèi)側(cè)上的流體力學(xué)邊界層厚度，并由此 導(dǎo)致在運(yùn)動(dòng)和附著的顆粒之間更高的剪切力和能量充沛的碰撞。由此，隨著上升的流體速 度得到了提高的自清潔效應(yīng)。對(duì)于精細(xì)產(chǎn)品例如面粉，以及大于l〇m/ S的平均流體速度結(jié) 合以導(dǎo)電涂覆的視窗來(lái)說(shuō)，自清潔效應(yīng)占主導(dǎo)地位并且導(dǎo)致了足夠清潔的視窗。
[0083] 相反，較粗的顆粒例如全粒谷物對(duì)高的顆粒速度可能是不利的，因?yàn)榕c微細(xì)顆粒 相比，較粗顆粒相對(duì)于視窗發(fā)生碰撞時(shí)時(shí)通過(guò)更高的慣性力可在視窗上產(chǎn)生更牢固的物料 積聚。這種效應(yīng)出現(xiàn)在谷物生產(chǎn)中、特別是對(duì)于高油脂和/或高蛋白質(zhì)的顆粒表面，并且使 視窗的光學(xué)特性變差。此外，更高的慣性力加速了構(gòu)件和視窗的磨損。與更高速度時(shí)有利 的自清潔效應(yīng)相比，這些不利影響更占優(yōu)勢(shì)，使得在該方法的一些實(shí)施方案中優(yōu)選更小的 速度，尤其是小于20m/s、優(yōu)選小于15m/s、特別優(yōu)選小于10m/s的速度。
[0084] 可選地或附加地，也可通過(guò)通道的幾何結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)置產(chǎn)品的傳送，在所述通道中傳 送顆粒部分，從而使顆粒沒(méi)有或者僅僅偶爾與視窗形成接觸，并且由此避免了顆粒附著。為 此，例如可通過(guò)階躍式的通道擴(kuò)寬借助于通風(fēng)空氣形成無(wú)顆粒的邊界層并使邊界層中的湍 流最小化。在此，所述通風(fēng)空氣可從階臺(tái)上方和/或下方吹入，從而使視窗被更清潔的（也 就是無(wú)顆粒的）通風(fēng)空氣遮蔽，并避免復(fù)回流。
[0085] 可選或附加地，可通過(guò)連續(xù)的通道擴(kuò)寬借助多孔的側(cè)壁和通過(guò)所述多孔壁的均勻 的空氣輸入而形成無(wú)顆粒的邊界層。
[0086] 同樣可選或附加地，可在用于檢測(cè)衍射圖像的光學(xué)測(cè)量裝置中布置孔，所述孔尤 其可相應(yīng)于激光束的直徑。此處，所述視窗可被后置。特別為環(huán)形的通風(fēng)空氣間隙可布置 在視窗區(qū)域內(nèi)，以便阻止顆粒附著在視窗上。
[0087] 所述測(cè)量裝置的信號(hào)可被用于優(yōu)化和/或恒定地保持產(chǎn)品質(zhì)量。此外，所述測(cè)量 裝置可與一個(gè)或多個(gè)粉碎單元、例如碾磨機(jī)相結(jié)合地使用，例如輥磨機(jī)、棒磨機(jī)、沖擊式磨 機(jī)或錘磨機(jī)。輥磨機(jī)的碾磨效果例如可通過(guò)運(yùn)行中輥對(duì)之間的間隙尺寸和平行度、輥轉(zhuǎn)數(shù) 或輥轉(zhuǎn)數(shù)比調(diào)整，使得顆粒尺寸分布和/或其它顆粒特性相應(yīng)于之前確定的額定值。為了 檢驗(yàn)輥對(duì)的平行度，可通過(guò)一個(gè)運(yùn)動(dòng)的或至少兩個(gè)位置固定的取樣位置稱量在不同的輥部 位上的一個(gè)或多個(gè)分流，并且將它們并聯(lián)地用多個(gè)測(cè)量系統(tǒng)或者優(yōu)選串聯(lián)地用一個(gè)測(cè)量系 統(tǒng)來(lái)分析。
[0088] 借助所述測(cè)量裝置可對(duì)光學(xué)的、機(jī)械的和/或空氣動(dòng)力學(xué)的清潔或分離工序進(jìn)行 監(jiān)視、控制和/或調(diào)節(jié)。對(duì)此，所期望的顆粒尺寸分布可通過(guò)設(shè)置機(jī)器參數(shù)如速度、轉(zhuǎn)數(shù)、壓 力、體積流量、機(jī)器幾何結(jié)構(gòu)和分離裝置的幾何結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0089] 可選或附加地，可使用所述裝置或方法，以便確定混合工序中的進(jìn)料產(chǎn)品和/或 終產(chǎn)品的特性，或者對(duì)混合工序進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂坪?或調(diào)節(jié)。在谷物碾磨中例如可以此方 式更精確地達(dá)到面粉、麥糝、尤其是硬質(zhì)小麥糝或玉米糝、或者糠的特殊的終產(chǎn)品質(zhì)量。此 夕卜，借助于本發(fā)明的方法和/或本發(fā)明的裝置在混合方法中對(duì)混合比和/或機(jī)器參數(shù)進(jìn)行 監(jiān)測(cè)、控制和/或調(diào)節(jié)。
[0090] 在凝集工序中，與例如在造粒和/或壓縮凝集時(shí)一樣，在凝集成液化層時(shí)和/或通 過(guò)凝結(jié)，可應(yīng)用本發(fā)明的裝置和/或方法，以實(shí)現(xiàn)所期望的平均凝集尺寸或凝集尺寸分布 和/或其它凝集特性。此外，在運(yùn)行中還可對(duì)產(chǎn)品的停留時(shí)間、工序條件如溫度、濕度、流體 速度和/或其它機(jī)器的或工序參數(shù)進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)和/或優(yōu)化。
[0091] 通過(guò)在輪廓檢測(cè)中使用顏色傳感器，除了顆粒尺寸還可檢測(cè)顆粒的部分區(qū)域的平 均顏色或顏色分量。優(yōu)選地，除了顏色還確定顆粒形狀和/或形狀系數(shù)。所述顏色信息可 被用于表明關(guān)于顆粒的成分組成。由此在谷物中例如可識(shí)別出異粒、碎粒、雜質(zhì)如沙子和石 頭或者被害蟲或病原侵襲的谷粒。在谷物中間產(chǎn)品和谷物終產(chǎn)品中，可彼此區(qū)分顆粒的不 同的谷粒成分。在小麥的情況中，可借助于顏色信息將白色的胚乳、褐色的谷殼部分和黃色 的胚芽彼此區(qū)分開。同樣，顆?？勺鳛榛旌喜糠直蛔R(shí)別出，其中，可借助該方法以一定比例 地檢測(cè)及描述顆粒的各個(gè)部分區(qū)域。該方法特別在一些工序中被考慮到，在這些工序中，與 內(nèi)容物相關(guān)的有選擇性的碾磨及緊隨其后對(duì)內(nèi)含物的分離是必要的。在國(guó)際專利申請(qǐng)文獻(xiàn) PCT/EP2009/055877中描述了由彩色圖像傳感器的應(yīng)用中得出的其它有益效果。
[0092] 在具有至少兩個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)的設(shè)備或工序中，一個(gè)或多個(gè)測(cè)量裝置能夠與數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 器相結(jié)合地應(yīng)用，以至少部分地描述設(shè)備或者說(shuō)工序的運(yùn)行狀態(tài)，并且將這些狀態(tài)例如定 義為好或差。由此產(chǎn)生了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備或工序進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制或調(diào)節(jié)的自適應(yīng)系統(tǒng)的經(jīng) 驗(yàn)值。優(yōu)選地，基于這些測(cè)量值對(duì)設(shè)備或工序的狀態(tài)范圍進(jìn)行數(shù)學(xué)描述及插補(bǔ)及調(diào)節(jié)和/ 或優(yōu)化。
[0093] 為了利用調(diào)節(jié)系統(tǒng)優(yōu)化工序，也可通過(guò)所述測(cè)量系統(tǒng)與另外的測(cè)量裝置、例如通 過(guò)電感的、電容的、超聲波的、近紅外線的或顏色的傳感器相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)顆粒特性和/或 機(jī)器狀態(tài)和/或設(shè)備狀態(tài)的全面探測(cè)。
[0094] 所述裝置可被用于工序的調(diào)節(jié)，其中調(diào)節(jié)的實(shí)際值和額定值以激光衍射的原始數(shù) 據(jù)或激光衍射光譜的形式存在，由此不必一定從激光衍射的原始數(shù)據(jù)中重建顆粒尺寸分 布。所述方法減少了計(jì)算成本并且優(yōu)化了測(cè)量系統(tǒng)的信噪比。
[0095] 對(duì)于精細(xì)產(chǎn)品、例如具有精細(xì)顆粒的面粉的調(diào)節(jié)是可能的，在所述調(diào)節(jié)中代替對(duì) 于顆粒質(zhì)量或投影面積的調(diào)節(jié)而直接在衍射光譜中設(shè)置。那么優(yōu)選地，所述方法在至少大 部分顆粒落入激光衍射的測(cè)量區(qū)域中時(shí)被應(yīng)用。這僅用于微細(xì)產(chǎn)品（例如具有300μπι的 最大尺寸）的情況。對(duì)于（一般具有小于150 μ m尺寸的）面粉可應(yīng)用該方法。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0096] 以下將結(jié)合附圖以實(shí)施例的形式本發(fā)明進(jìn)行描述。在此示出了 ：
[0097] 圖1 :本發(fā)明裝置的立體圖；
[0098] 圖2 :根據(jù)圖1的裝置的包含兩個(gè)光學(xué)傳感器的測(cè)量裝置的側(cè)面剖視圖；
[0099] 圖3 :根據(jù)圖1和2的裝置的取樣裝置；
[0100] 圖4a和4b :在接收位置（a)及待命位置（b)中的、具有取樣裝置和封閉套筒的、 根據(jù)圖1的裝置的取樣裝置；
[0101] 圖5 :顆粒的停留概率的不意圖；
[0102] 圖6 :用于說(shuō)明對(duì)速度效應(yīng)修正的簡(jiǎn)圖；
[0103] 圖7a和7b :用于阻止廣品與視窗接觸的裝直的不意圖；
[0104] 圖8a和8b :用于阻止產(chǎn)品與視窗接觸的其他裝置。

【具體實(shí)施方式】
[0105] 根據(jù)圖1，顆粒流在沉降管22中被垂直向下地輸送。所述顆粒流包含顆粒，其可在 碾磨工序中出現(xiàn)，例如在谷物碾磨機(jī)中經(jīng)粉碎、清潔或分離工序。借助于構(gòu)造為取樣裝置1 的取樣裝置，在測(cè)量部位上提取顆粒的分流，并且水平地輸入給分料和擴(kuò)散裝置8。接下來(lái) 結(jié)合圖2對(duì)取樣進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。所述分料和擴(kuò)散裝置8本身是已知的。它例如可被構(gòu) 造為擋板（例如在文獻(xiàn)WO 2006/000112中所描述的）、風(fēng)扇或振動(dòng)器，或者包含鏟斗。
[0106] 根據(jù)圖2,空氣流10帶著容納在其內(nèi)的顆粒隨后在通道9中進(jìn)行層流，并被布置在 外殼61內(nèi)的光學(xué)測(cè)量裝置4的兩個(gè)光學(xué)傳感器6、7所演不出來(lái)。所述光學(xué)傳感器6、7構(gòu)成 了兩種光學(xué)測(cè)量裝置。在此，光學(xué)傳感器6被構(gòu)造用于檢測(cè)顆粒的衍射圖像，而光學(xué)傳感器 7被構(gòu)造用于檢測(cè)顆粒的投影面積。在示出的實(shí)施例中，光學(xué)傳感器7被布置在光學(xué)傳感器 6的下游；但是這種順序?qū)τ诒景l(fā)明并不重要。通道9的兩個(gè)視窗11、11'能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)空氣 流10中顆粒的檢測(cè)。傳感器的光軸可垂直于流動(dòng)方向被布置。此外，也可考慮與一個(gè)或兩 個(gè)傳感器的光學(xué)垂直定向有不超過(guò)15°的偏差，以便避免反射。例如在德國(guó)專利申請(qǐng)文獻(xiàn) DE 102009014080中描述了能夠應(yīng)用在該實(shí)施例中的兩個(gè)容納在殼體中的傳感器的具體組 合。
[0107] 經(jīng)過(guò)傳感器6、7的顆?？山柚谶x擇性的產(chǎn)品回流管路被回流到主流中。
[0108] 通過(guò)統(tǒng)一兩個(gè)光學(xué)傳感器6、7的測(cè)量數(shù)據(jù)可以利用不超過(guò)四個(gè)顆粒尺寸數(shù)量級(jí) 的帶寬來(lái)檢測(cè)顆粒尺寸分布。由此，在一個(gè)外殼中綜合實(shí)現(xiàn)了用于小顆粒的激光衍射的有 益效果與用于大顆粒的顆粒輪廓檢測(cè)的有益效果。
[0109] 優(yōu)選地，顆粒表面覆蓋（即測(cè)量區(qū)域中的顆粒面積與測(cè)量面積的平均比例）在測(cè) 量區(qū)域中保持恒定，以便避免對(duì)測(cè)量結(jié)果可能的影響。優(yōu)選地，該比例范圍被恒定地保持在 0. 2%至5%。此外，所述顆粒表面覆蓋的實(shí)際值和額定值可被用作調(diào)節(jié)時(shí)間上的取樣分配 的輸入變量。
[0110] 圖3詳細(xì)示出了用于從干流中提取分流的取樣裝置1，所述干流流過(guò)沉降管22。 所述取樣裝置1包含水平布置的取樣蝸桿5。所述取樣蝸桿5的底面被容納在溝紋狀的蝸 殼12中（也可參見(jiàn)圖4a和4b下部）。借助于取樣蝸桿5的取樣確保了被提取樣品的代表 性。
[0111] 為了避免產(chǎn)品從蝸殼12中溢出并避免由此在小的螺旋卸料時(shí)也產(chǎn)生產(chǎn)品混合， 根據(jù)圖4a和4b，可借助于控制裝置或調(diào)節(jié)裝置例如通過(guò)一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的封閉套筒3將蝸殼 12的孔僅短暫地打開（圖4a)，從而實(shí)現(xiàn)了接收位置（A)，并再次封閉（圖4b)。封閉套筒在 此可繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所述軸線平行于采樣蝸桿5的旋轉(zhuǎn)軸線地延伸。在圖4b的待命位置（B) 中，所述顆粒2并不會(huì)侵入到蝸殼12與封閉套筒3之間的區(qū)域中。封閉套筒3可借助在此 未示出的驅(qū)動(dòng)裝置31被驅(qū)動(dòng)?？蛇x地，也可將可運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向板、管路轉(zhuǎn)接器等用于打開并 關(guān)閉蝸殼12的孔。
[0112] 通過(guò)這類裝置能夠以靈活的時(shí)間間隔將局部的具有足夠代表性的分流提取到蝸 殼12中，并且以恒定的及與干流相比小的輸送速率輸入給具有光學(xué)傳感器6、7的測(cè)量裝置 4。所述取樣蝸桿5能夠?qū)崿F(xiàn)局部的樣品分配，所述取樣蝸桿5的封閉套筒3的封閉能夠?qū)?現(xiàn)時(shí)間分布。通過(guò)時(shí)間上的樣品分配的間隔，能夠附加地使取樣的分配比靈活地與工序條 件相適應(yīng)。通過(guò)結(jié)合樣品分配方法能夠?qū)崿F(xiàn)不超過(guò)1:10000的大的取樣分配比。這對(duì)于 純粹的位置上的取樣分配是不可能的，因?yàn)榇颂幍母綦x導(dǎo)致了不具有代表性的樣品。同時(shí)， 提取出的產(chǎn)品量比在純粹的時(shí)間上的取樣分配時(shí)的要小，并且還被連續(xù)發(fā)送。代替對(duì)蝸桿 的封閉，蝸桿也可從產(chǎn)品流中擺動(dòng)出來(lái)。為此，所述取樣蝸桿和蝸殼能夠被可運(yùn)動(dòng)地、尤其 是可擺動(dòng)地支承，并且在待命位置中可布置在產(chǎn)品流之外。在待命位置中，取樣蝸桿可輸送 已經(jīng)存在的產(chǎn)品，但是并不容納新的產(chǎn)品。為了采樣，取樣蝸桿和蝸殼隨后可擺動(dòng)到產(chǎn)品流 中，直到蝸桿被充滿。所述封閉套筒在該實(shí)施方案中并不是必要的。工序物料流的波動(dòng)例 如可通過(guò)控制或調(diào)節(jié)來(lái)補(bǔ)償。
[0113] 根據(jù)圖5,在加速的流體中，例如較大顆粒41基于其大多較高的質(zhì)量而具有比較 小顆粒42更小的速度。由于顆粒速度決定了顆粒41、42、43在由視窗11可檢測(cè)到的測(cè)量 區(qū)域中的停留時(shí)間，并由此直接確定了顆粒的探測(cè)概率，則必須對(duì)光學(xué)探測(cè)到的顆粒尺寸 分布進(jìn)行與此相關(guān)的修正。此處，單獨(dú)顆粒的相對(duì)或絕對(duì)速度或者至少每個(gè)相應(yīng)的顆粒尺 寸等級(jí)的平均相對(duì)或絕對(duì)速度肯定是已知的。那么對(duì)每個(gè)顆粒尺寸等級(jí)的評(píng)估可由顆粒速 度和顆粒尺寸的函數(shù)（例如投影面積、直徑或估計(jì)的體積）得出。由此，可直接測(cè)量較大顆 粒的速度。通過(guò)激光衍射測(cè)得的分布的精細(xì)組分由于較小的顆粒尺度和質(zhì)量而具有幾乎恒 定的速度。后者可通過(guò)速度測(cè)量中的外插法借助于顆粒輪廓處理來(lái)確定。
[0114] 圖6示意性地示出了被攝像系統(tǒng)部分地或完整地檢測(cè)的產(chǎn)品通道。此處，顆粒η 的探測(cè)概率不僅取決于在此不可見(jiàn)的光學(xué)傳感器的圖像高度Η、圖像長(zhǎng)度B和幀頻f而且取 決于顆粒速度。
[0115] 圖像速度vB被定義為速度，借助于所述速度對(duì)每個(gè)沿干流方向橫穿過(guò)探測(cè)體積的 顆粒在測(cè)量系列的圖像上進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)：
[0116] vB = f*L (1)
[0117] 例如對(duì)于L = 15mm及f = 50Hz得出值vB = 0. 75m/s?？焖俚念w粒（Vi,n>vB)被以 探測(cè)概率？111〈1〇〇%進(jìn)行測(cè)量，這相應(yīng)于在時(shí)間上的取樣分配：
[0118] Pm = vB/vi；n (2)
[0119] 腳標(biāo)i在此表示顆粒η的顆粒尺寸等級(jí)。慢速的顆粒（Vi, n〈vB)在統(tǒng)計(jì)上平均以 1/Pm>l進(jìn)行圖像探測(cè)。此處，僅僅每次第一測(cè)量改進(jìn)了顆粒尺寸的統(tǒng)計(jì)，因此，顆粒速度應(yīng) 至少被選擇為圖像速度那樣高。
[0120] 公式（2)表示，Pni取決于顆粒η的單獨(dú)的速度。這在確定顆粒質(zhì)量-或面積分布 時(shí)必須被考慮到。首要感興趣的并不是每個(gè)圖像的顆粒尺寸分布，而是各個(gè)顆粒尺寸等級(jí) 的物料流分量。因此，由顆粒投影面積或者顆粒質(zhì)量及速度得出的產(chǎn)品是顆粒尺寸統(tǒng)計(jì)的 基礎(chǔ)。不運(yùn)動(dòng)的顆粒例如在每個(gè)圖像中被探測(cè)到，但是對(duì)質(zhì)量流不起任何作用并且由此被 評(píng)估為速度為零，并被在平衡中忽略。
[0121] 當(dāng)在任意數(shù)量的圖像中顆粒尺寸等級(jí)為i的ntotii個(gè)顆粒被總共探測(cè)出投影面積 和速度' n，則顆粒等級(jí)i的經(jīng)修正速度的總投影面積為：

【權(quán)利要求】
1. 在研磨或特種研磨的谷物、谷物研磨產(chǎn)品及谷物終產(chǎn)品的加工或生產(chǎn)用于牲畜或?qū)?物、魚類和甲殼類動(dòng)物的飼料的領(lǐng)域中確定顆粒尺寸分布的方法，用于由粉碎、清潔、分離、 混合和/或凝集所產(chǎn)生的包含顆粒的產(chǎn)品流中的顆粒尺寸在2 Ii m到20mm范圍內(nèi)的顆粒， 所述方法包括下列步驟： a) 通過(guò)在測(cè)量區(qū)域使用兩種不同的光學(xué)測(cè)量方法光學(xué)獲取所述顆粒的至少一部分來(lái) 生成測(cè)量數(shù)據(jù)，其中 至少一種光學(xué)測(cè)量方法包括獲取所述顆粒的所述部分的激光衍射圖像以及 至少一種光學(xué)測(cè)量方法包括獲取所述顆粒的所述部分的投影面積； b) 根據(jù)在步驟a)中光學(xué)獲取的測(cè)量數(shù)據(jù)，確定所述顆粒的所述部分的顆粒尺寸分布； 以及 c) 標(biāo)定所確定的顆粒尺寸分布，由此顆粒尺寸分布被匯總為一個(gè)在整個(gè)測(cè)量區(qū)域上的 共同分布。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中從產(chǎn)品流中提取包含顆粒的樣品，以及光學(xué)獲取 所述樣品中的顆粒。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在步驟b)中確定所述顆粒的所述部分的至少一個(gè) 附加特性，包括選自由所述顆粒的所述部分的形狀、形狀系數(shù)、顏色、顏色分量和速度構(gòu)成 的組中的至少一個(gè)特性。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述顆粒通過(guò)粉碎產(chǎn)生。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中根據(jù)步驟b)或c)中確定的至少一個(gè)顆粒尺寸分 布或在步驟b)中確定的所述顆粒的所述部分的至少一個(gè)附加特性，粉碎、清潔、混合或凝 集的至少一個(gè)工序參數(shù)受到選自由控制和調(diào)節(jié)之一構(gòu)成的組的控制，所述至少一個(gè)附加特 性包括選自由所述顆粒的所述部分的形狀、形狀系數(shù)、顏色、顏色分量和速度構(gòu)成的組中的 至少一個(gè)特性。
6. 在研磨或特種研磨的谷物、谷物研磨產(chǎn)品及谷物終產(chǎn)品的加工或生產(chǎn)用于牲畜或?qū)?物、魚類和甲殼類動(dòng)物的飼料的領(lǐng)域中確定顆粒尺寸分布的裝置，用于由粉碎、清潔、分離、 混合和/或凝集所產(chǎn)生的包含顆粒的產(chǎn)品流中的顆粒尺寸在2 ii m到20mm范圍內(nèi)的顆粒， 所述裝置包括 至少兩個(gè)不同的光學(xué)測(cè)量裝置，用于在測(cè)量區(qū)域光學(xué)獲取所述顆粒的至少一部分，其 中 至少一個(gè)光學(xué)測(cè)量裝置被設(shè)置為獲取所述顆粒的所述部分的激光衍射圖像， 至少一個(gè)光學(xué)測(cè)量裝置被設(shè)置為獲取所述顆粒的所述部分的投影面積， 計(jì)算單元，其根據(jù)由所述光學(xué)測(cè)量裝置獲取的測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)確定所述顆粒的所述部分的 顆粒尺寸分布，以及標(biāo)定所確定的顆粒尺寸分布，由此顆粒尺寸分布被匯總為一個(gè)在整個(gè) 測(cè)量區(qū)域上的共同分布。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，還包括用于從產(chǎn)品流中提取樣品的取樣裝置以及將所 述樣品傳送到測(cè)量區(qū)域的傳送裝置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，還包括傳感器，所述傳感器選自由電感的、電容的、超 聲波的、近紅外光的和顏色的傳感器構(gòu)成的組。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述裝置的應(yīng)用，用于根據(jù)由計(jì)算單元確定的至少一個(gè)顆粒尺寸分 布或由計(jì)算單元確定的所述顆粒的所述部分的附加確定的特性，控制或調(diào)節(jié)粉碎、清潔、分 離、混合或凝集的至少一個(gè)工序參數(shù)，所述附加確定的特性包括選自由所述顆粒的所述部 分的形狀、形狀系數(shù)、顏色、顏色分量和速度構(gòu)成的組中的至少一個(gè)特性。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中包含顆粒的樣品由取樣裝置提取，所述取樣裝置 包括 蝸殼，其被至少部分地布置或可布置在流體管路中， 取樣蝸桿，其被至少部分地容納在所述蝸殼中用于提取樣品， 其中選自由蝸殼和取樣蝸桿構(gòu)成的組的至少一個(gè)元件能夠選擇性地進(jìn)入接收位置中 或進(jìn)入待命位置中，其中 在所述接收位直，包含在廣品流中的顆粒能夠被各納在蝸殼中，以及 在所述準(zhǔn)備位置，包含在產(chǎn)品流中的顆粒不能夠被容納在蝸殼中。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述取樣裝置具有封閉裝置，借助于所述封閉 裝置，所述蝸殼或所述取樣蝸桿能夠選擇性地進(jìn)入到接收位置中或進(jìn)入到待命位置中。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中 所述蝸殼基本上被構(gòu)造為槽狀， 所述封閉機(jī)構(gòu)被構(gòu)造為封閉套筒，所述封閉套筒能夠繞軸線相對(duì)于所述蝸殼轉(zhuǎn)動(dòng)，所 述軸線平行于取樣蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線延伸或與其重合。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述取樣裝置包括 蝸殼，其被至少部分地布置或可布置在流體管路中， 取樣蝸桿，其被至少部分地容納在所述蝸殼中用于提取樣品， 其中選自由蝸殼和取樣蝸桿構(gòu)成的組的至少一個(gè)元件能夠選擇性地進(jìn)入接收位置或 進(jìn)入待命位置中，其中 在所述接收位直，包含在廣品流中的顆粒能夠被各納在蝸殼中，以及 在所述準(zhǔn)備位置，包含在產(chǎn)品流中的顆粒不能夠被容納在蝸殼中。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述取樣裝置具有封閉裝置，借助于所述封閉 裝置，所述蝸殼或所述取樣蝸桿能夠選擇性地進(jìn)入到接收位置中或進(jìn)入到待命位置中。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中 所述蝸殼基本上被構(gòu)造為槽狀， 所述封閉機(jī)構(gòu)被構(gòu)造為封閉套筒，所述封閉套筒能夠繞軸線相對(duì)于所述蝸殼轉(zhuǎn)動(dòng)，所 述軸線平行于取樣蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線延伸或與其重合。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，用于確定顆粒尺寸在5 y m到5_范圍內(nèi)的顆粒的尺 寸分布。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在步驟a)之前所述樣品被計(jì)量、分離和/或分 散。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述顆粒被攜帶在空氣流中并在所述空氣流中 被光學(xué)獲取。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中至少精細(xì)顆粒在測(cè)量區(qū)域中的視窗區(qū)域內(nèi)具有 大于10m/s的平均流體速度。
20. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，用于確定顆粒尺寸在5 y m到5mm范圍內(nèi)的顆粒的尺 寸分布。
21. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，還包括用于分離和/或分散所述樣品的裝置。
22. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，還包括用于產(chǎn)生空氣流的裝置，所述顆粒在所述空氣 流中能被攜帶并被光學(xué)獲取。
【文檔編號(hào)】G01N15/14GK104316450SQ201410539673
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2009年11月13日
【發(fā)明者】M·海涅, S·曼茲 申請(qǐng)人:布勒股份公司