Calibrazione del sistema di setacci: corrispondenza tra analisi ottica e risultati di laboratorio

I sistemi di misurazione automatizzati di WipWare forniscono misurazioni ripetute della granulometria che aiutano le operazioni a monitorare le caratteristiche dei materiali, identificare i cambiamenti e prendere decisioni di processo più consapevoli.

Ma quanto sono precise le distribuzioni granulometriche ottenute tramite immagini rispetto ai risultati ottenuti con setacci fisici? E ogni sistema deve essere calibrato?

La calibrazione del setaccio consente di confrontare le distribuzioni granulometriche ricavate dalle immagini con i risultati di laboratorio ottenuti dallo stesso materiale. Può migliorare la concordanza con il campionamento fisico, in particolare laddove particelle fini o altro materiale non completamente rappresentato nelle immagini influisce sulla distribuzione complessiva.

Tuttavia, la calibrazione dei setacci non è necessaria per ogni applicazione. Il suo valore aggiunto dipende da cosa si deve misurare e da come verranno utilizzate tali informazioni.

Si prega di notare che la calibrazione del setaccio viene utilizzata solo con i modelli Solo Complete e Reflex Complete di WipWare, che misurano la distribuzione granulometrica (PSD).

Che cos'è la calibrazione dei setacci?

La calibrazione del setaccio è il processo di confronto di una distribuzione granulometrica (PSD) generata tramite analisi ottica con i risultati di un'analisi di laboratorio su un campione fisico corrispondente.

Il laboratorio determina la distribuzione del materiale attraverso una serie di aperture di setacci note, in genere tramite pesatura. L'analisi delle immagini stima le dimensioni delle particelle a partire dal materiale visibile alla telecamera.

Poiché questi metodi misurano il materiale in modo diverso, le distribuzioni risultanti potrebbero non corrispondere esattamente.

Gli strumenti di calibrazione di WipWare utilizzano le due distribuzioni per calcolare le correzioni matematiche che migliorano la relazione tra le misurazioni ottiche e il riferimento fisico.

Ciò consente al sistema automatizzato di riportare una PSD calibrata che riflette più fedelmente la distribuzione di riferimento in condizioni operative comparabili.

Perché i risultati ottenuti con la microscopia ottica e con la setacciatura possono differire?

Una misurazione basata su immagini rappresenta principalmente le particelle visibili sulla superficie del materiale. Le particelle più piccole possono essere nascoste sotto quelle più grandi, sovrapporsi al materiale circostante o essere troppo piccole per essere distinte singolarmente alla risoluzione dell'immagine disponibile.

La setacciatura fisica, invece, misura il materiale raccolto in tutta la sua profondità, comprese le particelle che non erano visibili alla telecamera.

Le differenze possono derivare anche dalla forma delle particelle, dal modo in cui vengono stimate le dimensioni ottiche, dalla segregazione dei materiali e dalle modalità di raccolta del campione fisico.

Queste differenze non implicano automaticamente che uno dei due metodi di misurazione sia inadatto.

Al contrario, evidenziano i motivi per cui il metodo di misurazione dovrebbe essere scelto in base ai requisiti dell'applicazione.

La calibrazione regola la distribuzione rilevata; non migliora la risoluzione della telecamera né rende visibili direttamente le particelle nascoste.

Per ulteriori informazioni sulla gamma di misurazione ottica, vedere Comprensione delle fasce dimensionali nell'analisi dei nastri trasportatori.

Quando è utile la calibrazione dei setacci?

La calibrazione è particolarmente utile quando un'operazione necessita che i risultati PSD automatizzati siano in accordo con un riferimento di dimensionamento fisico prestabilito.

Alcuni esempi includono:

• Confronto tra le misurazioni online della granulometria e i risultati di routine ottenuti con i setacci di laboratorio.
• Monitoraggio della percentuale di superamento o di mantenimento ai livelli critici di controllo del processo.
• Definizione degli obiettivi PSD sulla base delle misurazioni di laboratorio esistenti.
• Valutazione delle variazioni nelle prestazioni di un frantumatore o di un circuito di macinazione mediante un metodo di riferimento coerente.
• Calcolo matematico delle frazioni di particelle sottorappresentate nelle immagini di superficie.

Ad esempio, un impianto di lavorazione potrebbe già utilizzare i risultati delle analisi di setacciatura in laboratorio per stabilire le dimensioni accettabili del prodotto frantumato.

La calibrazione del sistema di misurazione automatizzato rispetto a dati rappresentativi di setacciatura può contribuire a fornire misurazioni PSD più frequenti, in linea con i requisiti di rendicontazione e controllo esistenti dell'impianto.

Il valore deriva dalla combinazione di misurazioni di riferimento di laboratorio con un monitoraggio automatizzato ripetuto.

Quando la calibrazione non è necessaria?

Non tutti i processi richiedono una distribuzione granulometrica assolutamente corrispondente a quella determinata mediante setacciatura di laboratorio.

Molte operazioni utilizzano la misurazione automatizzata per monitorare le variazioni relative delle dimensioni del materiale. Per queste applicazioni, misurazioni non calibrate e coerenti possono fornire le informazioni necessarie.

Si consideri un nastro trasportatore di scarico di un frantumatore, il cui obiettivo è identificare quando il materiale inizia a diventare progressivamente più grossolano. Le variazioni nella distribuzione granulometrica misurata possono fornire un'indicazione precoce di un cambiamento nelle prestazioni del frantumatore, anche senza calibrazione del setaccio.

Analogamente, un'applicazione incentrata sul rilevamento di particelle al di sopra di una soglia di dimensione massima potrebbe trarre maggior vantaggio dal monitoraggio diretto delle dimensioni eccessive piuttosto che da una PSD (dimensione delle particelle) regolata matematicamente.

La calibrazione deve quindi essere considerata in base alla misurazione prevista:

L'obiettivo non è calibrare automaticamente ogni sistema, ma determinare se la calibrazione migliora le informazioni necessarie per il processo.

Preparazione per la calibrazione del setaccio

Prima di raccogliere i campioni di calibrazione, il sistema automatizzato deve essere correttamente collaudato e le sue condizioni di acquisizione delle immagini stabilite.

Questi includono:

• Posizione della fotocamera, scelta dell'obiettivo e messa a fuoco.
• Illuminazione ed esposizione dell'immagine.
• Scala dell'immagine e geometria di misurazione.
• Impostazioni di analisi e rilevamento delle particelle.
• Presentazione dei materiali e condizioni operative.
• Le classi di taglia e le misure richieste dall'operazione.

La calibrazione non deve essere utilizzata per compensare una scarsa qualità dell'immagine o una scalatura errata.

Se il sistema non è in grado di distinguere il materiale rilevante, è necessario correggere le condizioni di acquisizione delle immagini prima di tentare la calibrazione del setaccio.

Anche le modifiche alla configurazione della telecamera, alle impostazioni di analisi o alle condizioni del materiale possono influire sulla validità di una calibrazione esistente.

Scegliere i setacci giusti

I setacci per prove di laboratorio devono essere conformi a uno standard riconosciuto appropriato, come ad esempio ASTM E11 o ISO 3310-1, come determinato dal laboratorio operativo o dal dipartimento di controllo di processo.

Le aperture del setaccio selezionate devono coprire l'intervallo granulometrico previsto del materiale, comprese le particelle più grandi e rilevanti e le frazioni più fini.

Occorre prestare particolare attenzione alle dimensioni utilizzate per le decisioni operative, come le specifiche del frantoio, le aperture del vaglio o altre soglie di controllo del processo.

Il referto di laboratorio deve includere:

• Dimensioni e unità di misura delle aperture dei setacci.
• Peso trattenuto su ciascun setaccio, compreso il piatto.
• Percentuale cumulativa di materiale che passa attraverso ciascun setaccio.

È importante considerare la distribuzione completa del materiale. Escludere le particelle più grandi semplicemente perché superano l'intervallo dimensionale di interesse può falsare il confronto risultante.

Procedura di calibrazione del setaccio di sistema

La seguente procedura riassume l'approccio utilizzato nella documentazione di messa in servizio del sistema WipWare. Il metodo di raccolta dati e i controlli software specifici dipendono dall'installazione e dalla configurazione del sistema.

Fase 1 — Stabilire le normali condizioni operative

Iniziate con il sistema in funzione in condizioni di produzione rappresentative.

Il materiale deve rispecchiare le caratteristiche di alimentazione, le condizioni di carico e la distribuzione granulometrica che il sistema incontrerà normalmente.

Evitare di eseguire la calibrazione in condizioni operative anomale, come un'interruzione temporanea del processo, un carico anomalo o una variazione non rappresentativa del materiale.

Passaggio 2: acquisire un'immagine rappresentativa

Utilizza la visualizzazione in tempo reale della telecamera del sistema per acquisire un'immagine del materiale selezionato per il campionamento fisico.

L'immagine deve essere nitida, correttamente proporzionata e rappresentativa del materiale che verrà raccolto.

Nel caso di un impianto di trasporto a nastro, l'immagine del materiale viene in genere acquisita dopo che il nastro è stato arrestato in modo controllato con il suo carico normale, seguendo le procedure di sicurezza approvate per il sito.

Identificare un'area di campionamento ben definita che possa essere abbinata all'immagine acquisita.

L'immagine e il campione fisico devono rappresentare lo stesso materiale.

Fase 3: Raccolta del campione fisico

Raccogli il materiale corrispondente all'area di campionamento ripresa dalle immagini.

Per un campione prelevato da un nastro trasportatore contrassegnato, ciò significa raccogliere l'intero spessore del materiale all'interno dell'area selezionata, comprese le particelle più fini e più piccole al di sotto della superficie visibile.

L'obiettivo è stabilire un confronto diretto tra la distribuzione granulometrica (PSD) derivata dall'immagine e la distribuzione fisica dello stesso campione.

Il prelievo dei campioni, l'accesso alle attrezzature e l'isolamento dei nastri trasportatori devono seguire le procedure di sicurezza approvate in loco.

Qualora non sia possibile analizzare direttamente l'intero campione, qualsiasi metodo di sottocampionamento effettuato in laboratorio deve essere documentato e la sua rappresentatività valutata prima di utilizzare i risultati per la calibrazione.

Fase 4 — Ottenere i risultati dell'analisi al setaccio in laboratorio

Inviare il materiale per l'analisi granulometrica in laboratorio utilizzando la serie di setacci selezionata.

Il laboratorio deve riportare la massa trattenuta e la percentuale cumulativa passante per ogni dimensione del setaccio.

Verificare che sia stato preso in considerazione l'intero campione e che le unità e le classi dimensionali riportate siano idonee al confronto con l'analisi ottica.

Passaggio 5: Analizzare l'immagine corrispondente

Apri l'immagine salvata dalla fotocamera nella vista Analisi di WipFrag.

Definire l'Area di Interesse (AOI) in modo che includa solo il materiale raccolto per l'analisi fisica.

Prima di generare la distribuzione granulometrica non calibrata, rivedi la scala dell'immagine e i contorni delle particelle.

Questo passaggio stabilisce la misurazione ottica originale che verrà confrontata con il riferimento di laboratorio.

Passaggio 6 — Inserire il riferimento del setaccio

Dai risultati dell'analisi, apri gli strumenti di calibrazione e seleziona Obiettivo setaccio.

Inserire le dimensioni delle aperture del setaccio da laboratorio e le corrispondenti percentuali cumulative di materiale passante.

Assicurarsi che le unità e le classi di taglia corrispondano correttamente.

WipFrag può quindi valutare la calibrazione utilizzando i modelli di distribuzione Rosin-Rammler e Swebrec disponibili.

Passaggio 7 — Rivedi e applica la calibrazione

Confronta i risultati di calibrazione disponibili e seleziona il modello che fornisce la migliore concordanza con il riferimento di laboratorio.

I parametri di calibrazione selezionati possono quindi essere applicati alla configurazione di sistema pertinente utilizzando le relative impostazioni di calibrazione.

Sincronizza le impostazioni aggiornate e rivedi il file PSD risultante.

Non scegliete un modello di calibrazione solo perché produce una curva dall'aspetto più uniforme. L'obiettivo è ottenere una corrispondenza significativa con il riferimento fisico.

Fase 8: Convalidare i risultati

Dopo aver effettuato la calibrazione, ove possibile, confrontare le misurazioni aggiuntive con campioni di riferimento di laboratori indipendenti.

Presta particolare attenzione alle classi granulometriche che sono più rilevanti per l'operazione.

Una calibrazione che concorda con il campione originale non garantisce necessariamente la stessa concordanza in tutte le successive condizioni del materiale.

Registrare l'identificazione del campione, i risultati di laboratorio, il modello di calibrazione selezionato, i parametri di calibrazione e le impostazioni di sistema pertinenti.

Ciò fornisce una base di riferimento per la convalida e la risoluzione dei problemi futuri.

Rosin-Rammler e Swebrec: qual è la differenza?

WipWare supporta due modelli di distribuzione matematica comunemente utilizzati per descrivere materiale frammentato.

Rosin-Rammler descrive una distribuzione delle dimensioni delle particelle utilizzando la dimensione caratteristica (Xc) e uniformità (n) parametri. Ha una lunga storia nell'analisi della frammentazione e della frantumazione. Il metodo Rosin-Rammler è spesso utile per materiali senza una dimensione massima determinabile, come i materiali estratti dalla miniera e non frantumati.

Swebrec Fornisce un'ulteriore rappresentazione matematica delle distribuzioni granulometriche, utilizzando parametri relativi alla dimensione mediana, alla dimensione massima e alla forma della distribuzione. Swebrec è spesso utile per materiali con una dimensione massima determinata, come materiali frantumati o vagliati.

Tuttavia, Anziché presumere che un modello sia universalmente migliore per un particolare settore o materiale, è opportuno valutare la concordanza di ciascuna distribuzione stimata con i dati di riferimento di laboratorio nell'intervallo di dimensioni delle particelle rilevante, prima di scegliere quale modello applicare.

Il modello selezionato deve supportare gli obiettivi di misurazione dell'applicazione, NON semplicemente produrre un grafico accattivante.

Per quanto tempo rimane valida una calibrazione?

Non esiste un intervallo di tempo universale dopo il quale ogni sistema debba essere ricalibrato.

La calibrazione rimane utile finché la relazione tra le misurazioni dell'immagine e il materiale monitorato rimane sufficientemente coerente.

La rivalutazione potrebbe essere necessaria a seguito di modifiche a:

• Posizione della telecamera, ottiche, scala dell'immagine o illuminazione.
• Rilevamento di particelle o altre impostazioni di analisi.
• Tipo di materiale, composizione o distribuzione dimensionale.
• Profondità di carico, separazione o presentazione del materiale.
• Condizioni di processo che influenzano in modo sostanziale le misurazioni.

Una modifica non implica necessariamente che il sistema debba essere immediatamente ricalibrato. Tuttavia, modifiche significative dovrebbero indurre a rivedere il riferimento esistente e a valutare se esso rimanga rappresentativo.

I confronti periodici con i risultati di laboratorio possono aiutare a stabilire se una calibrazione continua a soddisfare i requisiti operativi.

Cosa non può fare la calibrazione del setaccio

La calibrazione dei setacci è una regolazione matematica basata su dati di riferimento fisici. Non sostituisce un campionamento rappresentativo, un'adeguata risoluzione dell'immagine o una buona progettazione dell'installazione.

Non è in grado di identificare direttamente le particelle nascoste sotto la superficie del materiale o di distinguere le singole particelle troppo piccole per essere risolte nell'immagine originale.

Inoltre, non può garantire che la relazione stabilita durante la calibrazione rimanga valida qualora le caratteristiche del materiale o le condizioni di acquisizione delle immagini subiscano modifiche significative.

Queste limitazioni sono il motivo per cui la calibrazione dovrebbe essere supportata da un'adeguata raccolta di immagini, un campionamento fisico rappresentativo e una validazione periodica.

Ottimizzare la calibrazione per il vostro processo

La decisione di calibrare dovrebbe partire dall'obiettivo della misurazione.

Se un'operazione deve principalmente monitorare i cambiamenti nella frammentazione o rilevare dimensioni eccessive, le misurazioni non calibrate possono fornire tutte le informazioni necessarie.

Se l'applicazione dipende da distribuzioni granulometriche che corrispondono ai risultati di analisi di laboratorio tramite setacciatura, la calibrazione può fornire un utile collegamento tra il campionamento fisico periodico e il monitoraggio automatizzato.

di WipWare Assolo e Riflesso I sistemi offrono funzionalità di misurazione per diverse applicazioni di movimentazione dei materiali.

Per ulteriori informazioni su come le misurazioni automatizzate possono supportare le decisioni operative, consultare Dalla frantumazione alla lavorazione: utilizzare i dati di frammentazione per migliorare le prestazioni minerarie..

Per le procedure di messa in servizio dettagliate e le impostazioni di calibrazione specifiche del software, fare riferimento alla documentazione di sistema WipWare corrente o contatta WipWare per assistenza tecnica.

Perché non si può gestire ciò che non si può misurare!