Größenbereiche in der Förderbandanalyse verstehen

Eine der häufigsten Fragen, die uns zur automatisierten Partikelgrößenmessung gestellt werden, lautet:, “Wie klein kann Solo messen?”

Die Antwort hängt vom Material, den Abmessungen des Förderbandes, der Kamerakonfiguration und den Installationsbedingungen ab.

Während WipFrag extrem kleine Partikel in geeigneten Mikroskopbildern analysieren kann, stellt die Messung von Material auf industriellen Förderbändern andere Anforderungen. Ein System, das grobes Gestein auf einem breiten Primärbrecher-Förderband überwacht, kann nicht unbedingt dieselben Partikelgrößen erfassen wie ein System, das über einem schmaleren Förderband für feineres Material installiert ist.

Das Verständnis dieser Unterschiede trägt dazu bei, dass das Messsystem auf die für Ihren Betrieb relevanten Partikelgrößen konfiguriert wird.

Wodurch wird der detektierbare Partikelgrößenbereich bestimmt?

Der detektierbare Partikelgrößenbereich wird primär davon beeinflusst, wie viel Material die Kamera beobachten muss und wie viele Bilddetails in diesem Bereich verfügbar sind.

Mehrere Faktoren sind wichtig:

• Sichtfeld: Der von der Kamera erfasste physische Bereich. Ein breiteres Sichtfeld erfasst mehr Material, liefert aber weniger Bilddetails pro Materialeinheit.
• Kameraauflösung: Die Anzahl der Pixel, die zur Unterscheidung einzelner Partikel zur Verfügung stehen. Eine höhere Auflösung kann zwar mehr Details in einem bestimmten Sichtfeld liefern, aber aufgrund übermäßiger Detaildarstellung auch die Gesamtgenauigkeit der Partikelerkennung verringern.
• Montageabstand und Objektivauswahl: Zusammen bestimmen diese Faktoren den erfassten Bereich und den Bildmaßstab.
• Materialpräsentation: Partikelüberlappung, Oberflächensichtbarkeit, Beladungstiefe und Materialverteilung können Einfluss darauf haben, welche Partikel unterschieden werden können.
• Beleuchtung und Bildqualität: Gleichmäßige Ausleuchtung, ausreichender Kontrast und klare Bilder tragen zu einer zuverlässigen Partikelidentifizierung bei.

Förderbandanlagen bieten mehrere Vorteile für die automatisierte Überwachung. Die Kamera kann in einer festen Position verbleiben, das Material bewegt sich in der Regel auf einem vorhersehbaren Pfad, und eine spezielle Beleuchtung trägt zur Aufrechterhaltung gleichbleibender Messbedingungen bei.

Jede Anwendung hat jedoch ihre eigenen physikalischen Einschränkungen. Die geeignete Konfiguration hängt sowohl vom Messziel als auch vom Förderband selbst ab.

Wie das Sichtfeld die Partikelgrößenmessung beeinflusst

Das Sichtfeld ist einer der wichtigsten Faktoren bei der Konfiguration eines Förderbandanalysesystems.

Eine Kamera, die einen größeren Bereich erfasst, muss die verfügbaren Bildpixel über dieses breitere Sichtfeld verteilen. Dadurch belegen kleinere Partikel weniger Pixel und sind schwieriger einzeln zu erkennen.

Durch die Verengung des Sichtfelds werden mehr Bilddetails kleinerer Partikel sichtbar. Gleichzeitig verringert sich jedoch der erfasste Bereich, wodurch die vollständige Erfassung großer Partikel erschwert werden kann.

Ziel ist es NICHT einfach, die kleinste nachweisbare Partikelgröße zu erreichen. Es geht darum, den für den Prozess relevanten Bereich der Materialgrößen zu erfassen.

Die Erkennung von Überkorn nach der Primärzerkleinerung stellt beispielsweise andere Anforderungen als die Überwachung der Partikelgrößenverteilung auf einem Förderband, das eine Mahlmühle speist.

Beispiel: Vergleich zweier Förderbandanwendungen

Betrachten Sie zwei Arbeitsgänge mit unterschiedlichen Förderbandabmessungen und Messzielen.

Bei der Kupferverarbeitung erfordern das breitere Förderband und der größere Materialstrom ein größeres Sichtfeld, wobei die Abdeckung des gröberen Materials und der für die Brecherleistung relevantesten Partikelgrößen Priorität haben sollte.

Bei der Goldapplikation ermöglicht der schmalere Materialstrahl ein kleineres Sichtfeld, wodurch mehr Bilddetails zur Unterscheidung kleinerer Partikel gewonnen werden können.

Diese theoretischen Schätzungen basieren auf der Annahme, dass der Materialstrom 80% der Förderbandbreite einnimmt, wobei in beiden Beispielen dieselbe Kameraauflösung und dieselben Messkriterien angewendet werden. Die tatsächliche Materialverteilung liegt typischerweise zwischen 70% und 85% der Förderbandbreite, wobei die messbaren Partikelgrößen auch von der Objektivwahl, der Montagegeometrie und der Bildqualität abhängen. Die Angaben zu den Siebgrößen nach Imperial und ASTM E11 sind Näherungswerte; die Siebbezeichnungen geben nicht die exakten optischen Nachweisgrenzen an. Die maximal messbaren Größen werden auf 75% der Sichtfeldbreite geschätzt, um eine vollständige Erfassung der Partikel zu gewährleisten.

Lässt sich der detektierbare Größenbereich anpassen?

Ja. Verschiedene Konfigurationsoptionen können dazu beitragen, das Messsystem an die Anforderungen einer Anwendung anzupassen.

Anpassen des Sichtfelds

Durch den Wechsel des Objektivs oder der Montageanordnung kann ein engeres oder weiteres Sichtfeld erzielt werden.

Ein engeres Sichtfeld kann die Unterscheidung kleinerer Partikel verbessern, sofern das relevante Material sichtbar bleibt. Ein breiteres Sichtfeld kann die Erfassung des Materialstroms verbessern und auch größere Partikel erfassen.

Diese Änderungen beinhalten Kompromisse, daher hängt die geeignete Konfiguration vom Messziel ab.

Auswahl der geeigneten Kamerakonfiguration

Die Bildauflösung beeinflusst, wie viele Details im Messbereich verfügbar sind.

Die Auswahl von Kamera und Objektiv sollte gemeinsam erfolgen, da eine höhere Auflösung allein schlechte Lichtverhältnisse, verdeckte Partikel oder eine ungeeignete Installationsgeometrie nicht kompensieren kann.

WipWare berücksichtigt diese Faktoren bei der Ermittlung einer geeigneten Konfiguration für jede Anwendung.

Verwendung mehrerer Messpunkte

Bei manchen Arbeitsabläufen können zusätzliche Kamerapositionen von Vorteil sein, wenn unterschiedliche Messziele oder Materialbedingungen nicht effektiv von einem einzigen Blickwinkel aus erfasst werden können.

Beispielsweise können Messungen vor und nach einem Brecher dazu beitragen, die Eigenschaften des zugeführten Aufgabematerials von Veränderungen der Brecherleistung zu unterscheiden.

Mehrere Kameras können auch geeignet sein, um verschiedene Abschnitte eines Materialstroms separat zu beobachten.

Zusätzliche Kameras liefern jedoch nicht zwangsläufig genauere oder nützlichere Fragmentierungsmessungen. Sie können keine unter der Materialoberfläche verborgenen Partikel sichtbar machen, und ihr Nutzen hängt davon ab, welche zusätzlichen Informationen für den jeweiligen Vorgang benötigt werden.

Bilanzierung ungelöster Sachverhalte

Physikalische Probenahme und Siebanalyse können dazu beitragen, Zusammenhänge zwischen optischen Messungen und der Gesamtmaterialverteilung herzustellen.

Unter geeigneten Bedingungen kann eine Kalibrierung verwendet werden, um Partikelanteile zu berücksichtigen, die in den Bildern nicht einzeln aufgelöst werden können.

Allerdings verbessert die Kalibrierung weder die physikalische Auflösung der Kamera noch ermöglicht sie es ihr, Partikel, die unter größeren Materialien verborgen sind, direkt zu messen.

Wo es auf feines Material ankommt, sollten die Messmethode und die Anforderungen an die Probenahme sorgfältig geprüft werden.

Auswahl zwischen Maximum-Size-Monitoring und vollständiger PSD-Analyse

Der geeignete Partikelgrößenbereich hängt auch von der Art der erforderlichen Messung ab.

Solo Basic ermöglicht die gezielte Überwachung der maximalen Partikelgröße oder -farbe. Beispielsweise muss ein Betrieb möglicherweise nur feststellen, ob zu große Partikel einen bestimmten Förderbandabschnitt passieren.

Solo Complete liefert Partikelgrößenverteilungsmessungen über benutzerdefinierte Größenklassen hinweg sowie zusätzliche Materialeigenschaften wie Form, geschätztes Volumen und Farbe.

Dadurch eignet sich Solo Complete besser für Anwendungen, die detaillierte Partikelgrößentrends, Vergleiche zwischen Verarbeitungsstufen oder eine Bewertung anhand von PSD-Zielen erfordern.

Eine vollständige Größenverteilung ist NICHT immer erforderlich, wenn eine einzelne Maximalgrößenmessung die für eine betriebliche Entscheidung benötigten Informationen liefert.

Das richtige Material am richtigen Ort abmessen

Die wichtigste Frage ist NICHT einfach, wie klein ein Partikel sein kann, das eine Kamera unterscheiden kann, sondern ob das System die für den Betrieb relevanten Partikelgrößen zuverlässig messen kann.

Eine Anlage zur Erkennung gelegentlich auftretender übergroßer Partikel hat andere Anforderungen als eine Anlage zur Überwachung der gesamten Partikelgrößenverteilung, die in einen Mahlkreislauf eintritt.

Die Förderbandgeschwindigkeit und die Analysefrequenz beeinflussen ebenfalls, wie oft Materialproben entnommen werden. Selbst bei ausreichender optischer Auflösung bedeutet die wiederholte Bildaufnahme nicht zwangsläufig, dass jedes Partikel, das die Kamera passiert, analysiert wird.

Bei der Auswahl eines Messortes müssen daher sowohl der detektierbare Partikelgrößenbereich als auch die Art und Weise der Verwendung der resultierenden Daten berücksichtigt werden.

Eine ausführlichere Diskussion darüber, wo Messsysteme installiert werden sollten und wie die Ergebnisse betriebliche Entscheidungen unterstützen können, finden Sie unter Von der Sprengung zur Mühle: Nutzung von Fragmentierungsdaten zur Verbesserung der Bergbauleistung.

Abschluss

Es gibt keine allgemeingültige minimale oder maximale nachweisbare Partikelgröße für jede Förderbandanalyseanwendung.

Der praktische Messbereich hängt vom Verhältnis zwischen Material, Sichtfeld, Kameraauflösung und Installationsbedingungen ab.

Durch die Festlegung der relevanten Partikelgrößen und Messziele vor der Auswahl der Gerätekonfiguration können die Betriebsabläufe aussagekräftigere Daten ohne unnötige Komplexität gewinnen.

WipWare arbeitet mit Kunden zusammen, um deren Materialien, Förderbandabmessungen und Betriebsanforderungen zu bewerten und so eine geeignete Messlösung zu ermitteln.

Kontaktieren Sie WipWare um Ihre Bewerbung zu besprechen oder die Solo-Förderer-Analysesystem um mehr über die automatisierte Partikelmessung auf Förderbändern zu erfahren.