Калибровка сита системы: сопоставление результатов оптического анализа с лабораторными данными.

Автоматизированные измерительные системы WipWare обеспечивают многократные измерения размера частиц, что помогает предприятиям отслеживать характеристики материала, выявлять изменения и принимать более обоснованные решения в процессе производства.

Но насколько точно распределение размеров частиц, полученное на основе изображений, соответствует результатам физического просеивания? И нужно ли калибровать каждую систему?

Калибровка сита позволяет корректировать полученные на основе изображений распределения размеров частиц с учетом лабораторных результатов, полученных для того же материала. Это может улучшить согласование с результатами физического отбора проб, особенно в тех случаях, когда мелкие частицы или другой материал, не полностью представленный на изображениях, влияют на общее распределение.

Однако калибровка сита не является необходимой для каждого применения. Целесообразность её проведения зависит от того, что именно необходимо измерить и как будет использоваться полученная информация.

Обратите внимание, что калибровка сита используется только с моделями WipWare Solo Complete и Reflex Complete, которые измеряют распределение частиц по размерам (PSD).

Что такое калибровка сита?

Калибровка сита — это процесс сравнения распределения размеров частиц (РРЧ), полученного с помощью оптического анализа, с результатами лабораторного просеивания соответствующего физического образца.

В лаборатории определяется распределение материала по ряду известных отверстий сита, как правило, по весу. Анализ изображений позволяет оценить размеры частиц по материалу, видимому камерой.

Поскольку эти методы измеряют материал по-разному, полученные в результате распределения могут не совпадать точно.

Инструменты калибровки WipWare используют два распределения для расчета математических корректировок, улучшающих соответствие между оптическими измерениями и физическим эталоном.

Это позволяет автоматизированной системе сообщать откалиброванное распределение плотности мощности, которое более точно отражает эталонное распределение в сопоставимых условиях эксплуатации.

Почему результаты оптического анализа и ситового анализа могут отличаться?

Измерение на основе изображения в первую очередь отображает частицы, видимые на поверхности материала. Более мелкие частицы могут быть скрыты под более крупными частицами, перекрываться с соседним материалом или быть слишком малыми, чтобы их можно было различить по отдельности при доступном разрешении изображения.

В свою очередь, физическое просеивание позволяет измерить собранный материал по всей его глубине, включая частицы, невидимые для камеры.

Различия могут также возникать из-за формы частиц, способа оценки оптических размеров, сегрегации материала и способа сбора физического образца.

Эти различия не означают автоматически, что какой-либо из методов измерения непригоден.

Вместо этого они подчеркивают, почему метод измерения следует выбирать в соответствии с требованиями конкретного приложения.

Калибровка корректирует отображаемое распределение; она не улучшает разрешение камеры и не делает скрытые частицы непосредственно видимыми.

Для получения более подробной информации о диапазоне оптических измерений см. Понимание диапазонов размеров при анализе конвейерных лент.

В каких случаях калибровка сита полезна?

Калибровка наиболее полезна, когда необходимо, чтобы результаты автоматизированного определения размеров частиц соответствовали установленному эталонному значению физических размеров.

Примеры включают:

• Сравнение результатов онлайн-измерений размера частиц с результатами стандартного лабораторного просеивания.
• Мониторинг процента прошедших проверку или оставшихся образцов при критических размерах, соответствующих параметрам управления технологическим процессом.
• Установление целевых показателей распределения размеров частиц на основе существующих лабораторных измерений.
• Оценка изменений в производительности дробильного или измельчительного контура с использованием согласованного эталонного метода.
• Математический учет долей частиц, которые недостаточно представлены на изображениях поверхности.

Например, перерабатывающее предприятие может уже использовать результаты лабораторного просеивания для определения допустимых размеров дробленого продукта.

Калибровка автоматизированной системы измерения на основе репрезентативных данных ситового анализа может помочь обеспечить более частые измерения распределения частиц по размерам, соответствующие существующим требованиям предприятия к отчетности и контролю.

Ценность заключается в сочетании лабораторных эталонных измерений с многократным автоматизированным мониторингом.

В каких случаях калибровка не требуется?

Не каждый процесс требует абсолютного соответствия распределения частиц по размерам, определенного лабораторным методом просеивания.

Во многих производственных процессах для отслеживания относительных изменений размера материала используются автоматизированные измерения. Для таких задач необходимая информация может быть получена с помощью стабильных некалиброванных измерений.

Рассмотрим разгрузочный конвейер дробилки, где задача состоит в определении момента, когда материал начинает постепенно становиться крупнее. Изменения в измеренном распределении размеров частиц могут дать раннее представление об изменении производительности дробилки, даже без калибровки сита.

Аналогично, в приложениях, ориентированных на обнаружение частиц, превышающих максимальный пороговый размер, прямой мониторинг частиц нестандартных размеров может принести больше пользы, чем математически скорректированное распределение частиц по размерам (PSD).

Поэтому калибровку следует проводить в соответствии с предполагаемым измерением:

Цель состоит не в автоматической калибровке каждой системы, а в определении того, улучшает ли калибровка информацию, необходимую для процесса.

Подготовка к калибровке сита

Перед сбором калибровочных образцов необходимо надлежащим образом ввести в эксплуатацию автоматизированную систему и установить условия получения изображений.

К ним относятся:

• Положение камеры, выбор объектива и фокусировка.
• Освещение и экспозиция изображения.
• Масштаб изображения и геометрия измерений.
• Настройки анализа и обнаружение частиц.
• Материалы представлены и описаны условия эксплуатации.
• Размерные категории и параметры, необходимые для данной операции.

Калибровка не должна использоваться для компенсации низкого качества изображения или неправильного масштабирования.

Если система не может различить соответствующий материал, перед попыткой калибровки сита следует устранить проблемы с условиями получения изображений.

Изменения в конфигурации камеры, параметрах анализа или условиях материала также могут повлиять на достоверность существующей калибровки.

Выбор подходящих сит

Лабораторные испытательные сита должны соответствовать установленному общепризнанному стандарту, например, ASTM E11 или ISO 3310-1, как это определено лабораторией предприятия или отделом управления технологическими процессами.

Выбранные отверстия сита должны охватывать ожидаемый диапазон размеров частиц материала, включая самые крупные соответствующие частицы и более мелкие фракции.

Особое внимание следует уделить размерам, используемым для принятия оперативных решений, таким как технические характеристики дробилки, размер отверстий сита или другие пороговые значения для контроля технологического процесса.

В лабораторный отчет следует включить:

• Размеры и единицы измерения отверстий сита.
• Вес, оставшийся на каждом сите, включая поддон.
• Кумулятивный процент частиц, прошедших через сито каждого размера.

Важно учитывать полное распределение материала. Исключение более крупных частиц только потому, что они превышают основной диапазон размеров, представляющий интерес, может исказить результаты сравнения.

Процедура калибровки сита системы

Приведенная ниже процедура суммирует подход, используемый в текущей документации WipWare по вводу системы в эксплуатацию. Точный метод сбора данных и используемые программные средства управления зависят от установки и конфигурации системы.

Шаг 1 — Установление нормальных условий эксплуатации

Начнем с того, что система будет работать в условиях, типичных для производственных условий.

Материал должен соответствовать характеристикам подаваемого сырья, условиям загрузки и распределению размеров частиц, с которыми система обычно сталкивается.

Избегайте проведения калибровки в необычных условиях эксплуатации, таких как временное прерывание процесса, ненормальная загрузка или нетипичная смена материала.

Шаг 2 — Сделайте репрезентативное изображение

Используйте изображение с камеры в режиме реального времени, чтобы получить снимок материала, выбранного для физического отбора проб.

Изображение должно быть четким, правильно масштабированным и репрезентативным для материала, который будет собран.

При монтаже конвейера сканирование материала обычно проводится после того, как конвейер остановлен в контролируемом режиме при наличии обычной нагрузки, в соответствии с утвержденными на объекте правилами техники безопасности.

Определите четко обозначенную область выборки, которую можно сопоставить с полученным изображением.

Изображение и физический образец должны представлять один и тот же материал.

Шаг 3 — Сбор физического образца

Соберите материал, соответствующий области отбора проб, изображенной на снимке.

Для маркированного образца, взятого с конвейера, это означает сбор всей толщины материала в выбранной области, включая мелкие частицы и частицы меньшего размера под видимой поверхностью.

Цель состоит в том, чтобы установить прямое сравнение между спектральной плотностью массы, полученной из изображения, и физическим распределением того же образца.

Сбор проб, доступ к оборудованию и изоляция конвейера должны осуществляться в соответствии с утвержденными на объекте правилами техники безопасности.

В тех случаях, когда невозможно обработать всю пробу целиком, любой метод отбора проб в лаборатории должен быть задокументирован, а его репрезентативность оценена до использования результатов для калибровки.

Шаг 4 — Получение результатов лабораторного просеивания

Предоставьте материал для лабораторного ситового анализа с использованием выбранной серии сит.

Лаборатория должна сообщать о массе удерживаемого материала и суммарном проценте прохождения через сито каждого размера.

Убедитесь, что вся выборка учтена и что указанные единицы и размерные классы пригодны для сравнения с результатами оптического анализа.

Шаг 5 — Анализ соответствующего изображения

Откройте сохраненное изображение с камеры в окне анализа WipFrag.

Определите область интереса (AOI) таким образом, чтобы она включала только материал, собранный для физического анализа.

Перед построением некалиброванного распределения частиц по размерам проверьте масштаб изображения и границы частиц.

На этом этапе устанавливается исходное оптическое измерение, которое будет сравниваться с лабораторным эталоном.

Шаг 6 — Введите номер сита.

После анализа откройте инструменты калибровки и выберите... Ситовая мишень.

Введите размеры отверстий лабораторного сита и соответствующие суммарные проценты прохождения через сито.

Убедитесь, что единицы измерения и размерные классы правильно сопоставлены.

Затем WipFrag может оценить калибровку, используя доступные модели распределения Розина-Раммлера и Свебрека.

Шаг 7 — Проверка и применение калибровки

Сравните имеющиеся результаты калибровки и выберите модель, которая обеспечивает наиболее точное соответствие лабораторному эталону.

Выбранные параметры калибровки затем можно применить к соответствующей конфигурации системы, используя ее настройки калибровки.

Синхронизируйте обновленные настройки и просмотрите полученный PSD-файл.

Не следует выбирать калибровочную модель исключительно потому, что она дает более плавную кривую. Цель состоит в достижении значимого соответствия физическому эталону.

Шаг 8 — Проверка результатов

После калибровки, по возможности, сравните дополнительные измерения с независимыми лабораторными эталонными образцами.

Обратите особое внимание на те классы размеров частиц, которые наиболее важны для данного процесса.

Калибровка, соответствующая исходному образцу, не обязательно гарантирует такое же соответствие при всех последующих условиях эксплуатации материала.

Запишите идентификацию образца, результаты лабораторных исследований, выбранную калибровочную модель, параметры калибровки и соответствующие настройки системы.

Это обеспечивает отправную точку для дальнейшей проверки и устранения неполадок.

Розин-Раммлер и Свебрец: в чем разница?

WipWare поддерживает две математические модели распределения, обычно используемые для описания фрагментированного материала.

Розин-Раммлер описывает распределение частиц по размерам с использованием характерного размера (Xc) и единообразие (n) параметров. Этот метод имеет долгую историю применения в анализе фрагментации и измельчения. Метод Розина-Раммлера часто полезен для материалов, размер которых невозможно определить, например, для недробленых рудных материалов.

Свебрек Swebrec предоставляет еще одно математическое представление распределения размеров частиц, используя параметры, связанные со средним размером, максимальным размером и формой распределения. Swebrec часто полезен для материалов с определенным максимальным размером, таких как измельченные или просеянные материалы.

Однако, Вместо того чтобы предполагать, что одна модель универсально лучше подходит для конкретной отрасли или материала, перед выбором модели для применения следует оценить, насколько каждое подобранное распределение согласуется с лабораторными эталонными данными в соответствующем диапазоне размеров частиц.

Выбранная модель должна соответствовать целям измерения, поставленным в приложении, а НЕ просто обеспечивать привлекательный график.

Как долго сохраняется действительность калибровки?

Не существует универсального временного интервала, по истечении которого каждую систему необходимо перекалибровать.

Калибровка остается полезной до тех пор, пока соотношение между измерениями изображения и контролируемым материалом остается достаточно стабильным.

Повторная аттестация может потребоваться в связи с изменениями в следующих данных:

• Положение камеры, оптика, масштаб изображения или освещение.
• Настройки обнаружения частиц или другие параметры анализа.
• Тип материала, состав или распределение по размерам.
• Глубина загрузки, расслоение или способ представления материала.
• Технологические условия, существенно влияющие на результаты измерений.

Изменение не обязательно означает, что систему необходимо немедленно перекалибровать. Однако существенные изменения должны побудить к пересмотру существующего эталона и к проверке его репрезентативности.

Периодическое сравнение с результатами лабораторных исследований может помочь установить, продолжает ли калибровка соответствовать требованиям производственной деятельности.

Чего не может сделать калибровка сита.

Калибровка сита — это математическая корректировка, основанная на физических эталонных данных. Она не заменяет репрезентативный отбор проб, соответствующее разрешение изображения или грамотную конструкцию установки.

Он не может напрямую идентифицировать частицы, скрытые под поверхностью материала, или различать отдельные частицы, слишком мелкие для того, чтобы их можно было различить на исходном изображении.

Также это не может гарантировать, что взаимосвязь, установленная в процессе калибровки, останется действительной, если характеристики материала или условия визуализации существенно изменятся.

Именно из-за этих ограничений калибровку следует дополнять соответствующим сбором изображений, репрезентативной физической выборкой и периодической проверкой.

Как сделать калибровку эффективной для вашего процесса

Решение о проведении калибровки следует принимать, исходя из цели измерения.

Если в первую очередь необходимо отслеживать изменения в степени фрагментации или обнаруживать нестандартные размеры, то некалиброванные измерения могут предоставить всю необходимую информацию.

Если применение метода зависит от распределения частиц по размерам, соответствующего результатам лабораторного ситового анализа, калибровка может обеспечить полезную связь между периодическим физическим отбором проб и автоматизированным мониторингом.

WipWare's Соло а также Рефлекс Эти системы обеспечивают возможности измерения для различных задач по перемещению материалов.

Для получения дополнительной информации о том, как автоматизированные измерения могут способствовать принятию оперативных решений, см. От взрыва до измельчения: использование данных о фрагментации для повышения эффективности добычи полезных ископаемых..

Подробные инструкции по вводу в эксплуатацию и настройки калибровки для конкретного программного обеспечения см. в текущей документации системы WipWare. связаться с WipWare для получения технической помощи.

Ведь нельзя управлять тем, что нельзя измерить!