系统筛分校准：光学分析与实验室结果的匹配

WipWare 的自动化测量系统提供重复的粒度测量，帮助操作人员监控材料特性、识别变化并做出更明智的工艺决策。.

但是，基于图像的粒度分布与物理筛分结果的吻合程度如何？每个系统都需要校准吗？

筛分校准允许根据相同材料的实验室结果调整图像衍生的粒度分布。. 它可以提高与实物取样的一致性，尤其是在图像中未完全呈现的细小颗粒或其他物质影响整体分布的情况下。.

然而，并非所有应用都需要筛分校准。它是否具有价值取决于操作需要测量的内容以及这些信息将如何使用。.

请注意，筛分校准仅与 WipWare 的 Solo Complete 和 Reflex Complete 型号一起使用，这些型号测量粒度分布 (PSD)。.

什么是筛分校准？

筛分校准是将通过光学分析生成的粒度分布 (PSD) 与相应物理样品的实验室筛分结果进行比较的过程。.

实验室通过一系列已知筛孔来确定物料的分布情况，通常以重量为依据。图像分析则根据相机可见的物料来估算颗粒尺寸。.

由于这些方法测量材料的方式不同，因此它们得到的分布可能并不完全一致。.

WipWare 的校准工具利用这两个分布来计算数学调整，从而改善光学测量与物理参考之间的关系。.

这样，自动化系统就可以报告校准后的 PSD，从而在类似的运行条件下更准确地反映参考分布。.

为什么光学法和筛分法的结果会不同？

基于图像的测量主要反映材料表面可见的颗粒。较小的颗粒可能被较大的颗粒遮挡，与相邻材料重叠，或者由于尺寸太小而无法在现有图像分辨率下单独区分。.

同时，物理筛分可以测量收集到的材料的整个深度，包括相机看不到的颗粒。.

颗粒形状、光学尺寸的估算方法、材料分离以及物理样品的采集方式也可能导致差异。.

这些差异并不一定意味着任何一种测量方法都不合适。.

相反，他们强调了为什么应该根据应用的需求来选择测量方法。.

校准会调整报告的分布；它不会提高相机分辨率，也不会使隐藏的粒子直接可见。.

有关光学测量范围的更多信息，请参阅 了解输送带分析中的尺寸范围.

筛分校准何时有用？

当操作需要其自动 PSD 结果与已建立的物理尺寸参考一致时，校准最为有用。.

例如：

• 将在线粒度测量结果与常规实验室筛分结果进行比较。.
• 监测关键过程控制规模的合格率或保留率。.
• 根据现有实验室测量结果建立PSD目标。.
• 采用一致的参考方法评估破碎机或磨机回路性能的变化。.
• 通过数学方法解释表面图像中代表性不足的颗粒分数。.

例如，加工厂可能已经利用实验室筛分结果来确定可接受的破碎机产品尺寸。.

通过对具有代表性的筛分数据进行校准，可以帮助提供更频繁的 PSD 测量，以满足工厂现有的报告和控制要求。.

其价值在于将实验室参考测量与重复的自动化监测相结合。.

什么情况下不需要校准？

并非每个工艺都需要与实验室筛分相匹配的绝对粒度分布。.

许多操作都采用自动化测量来跟踪材料尺寸的相对变化。对于这些应用，持续的未经校准的测量结果可能就能提供必要的信息。.

考虑一台破碎机的卸料输送机，其目标是识别物料何时开始逐渐变粗。即使没有进行筛分校准，测得的粒度分布变化也可以早期指示破碎机性能的变化。.

同样，对于专注于检测大于最大尺寸阈值的颗粒的应用而言，直接进行超大尺寸监测可能比通过数学调整的 PSD 更有益。.

因此，应根据预期的测量目的来考虑校准：

目标不是自动校准每个系统，而是确定校准是否能改善流程所需的信息。.

筛分校准准备工作

在采集校准样品之前，应先对自动化系统进行调试，并确定其成像条件。.

其中包括：

• 相机位置、镜头选择和对焦。.
• 光线和图像曝光。.
• 图像比例和测量几何。.
• 分析设置和粒子检测。.
• 材料展示和操作条件。.
• 操作所需的尺寸等级和测量方法。.

校准不应用于弥补图像质量差或比例不正确的问题。.

如果系统无法区分相关材料，则应在尝试筛分校准之前解决成像条件问题。.

相机配置、分析设置或材料条件的变化也可能影响现有校准的有效性。.

选择合适的筛子

实验室测试筛应符合相应的公认标准，例如： ASTM E11 或 ISO 3310-1, 由运营实验室或过程控制部门确定。.

所选筛孔尺寸应涵盖预期的物料尺寸范围，包括最大的相关颗粒和较细的颗粒。.

应特别注意用于操作决策的尺寸，例如破碎机规格、筛孔尺寸或其他过程控制阈值。.

实验室报告应包括：

• 筛孔尺寸和单位。.
• 每个筛子上保留的重量，包括筛盘。.
• 各筛孔尺寸的累计通过率。.

完整的材料分布情况至关重要。仅仅因为较大颗粒超出主要关注的尺寸范围就将其排除在外，可能会扭曲最终的比较结果。.

系统筛校准程序

以下步骤概述了WipWare当前系统调试文档中使用的方法。具体的采集方法和软件控制取决于安装和系统配置。.

步骤 1 — 建立正常运行条件

首先在具有代表性的生产条件下运行系统。.

材料应反映系统通常会遇到的进料特性、装载条件和粒度分布。.

避免在异常操作条件下进行校准，例如暂时中断工艺、异常负载或材料发生不典型变化。.

步骤 2 — 拍摄代表性图像

使用系统的实时摄像头视图拍摄选定的实物取样材料的图像。.

图像应清晰、比例正确，并能代表将要收集的材料。.

对于输送机安装，通常的做法是，在输送机处于受控状态且负载正常的情况下，按照现场批准的安全程序，对物料进行成像。.

确定一个与所拍摄图像相匹配的明确取样区域。.

图片和实物样品必须代表同一种材料。.

步骤 3 — 采集实物样本

收集与成像采样区域相对应的材料。.

对于标记的输送机样品，这意味着要收集选定区域内物料的完整深度，包括可见表面下的细料和更小的颗粒。.

目标是建立图像衍生的 PSD 与同一样本的物理分布之间的直接比较。.

样品采集、设备操作和传送带隔离必须遵循现场批准的安全程序。.

如果不能直接处理全部样品，则应记录任何实验室子采样方法，并在将结果用于校准之前评估其代表性。.

步骤 4 — 获取实验室筛分结果

使用选定的筛系列，将材料送至实验室进行筛分分析。.

实验室应报告每种筛孔尺寸的筛余质量和累计通过百分比。.

确认已清点所有样品，并且所报告的单位和尺寸等级适合与光学分析进行比较。.

步骤五——分析对应图像

在 WipFrag 的分析视图中打开已保存的相机图像。.

定义感兴趣区域（AOI），使其仅包括为物理分析而收集的材料。.

在生成未经校准的粒径分布之前，请检查图像比例和颗粒边界。.

此步骤确定了将与实验室参考值进行比较的原始光学测量值。.

步骤 6 — 输入筛号

根据分析结果，打开校准工具并选择 筛子靶.

输入实验室筛孔尺寸和相应的累计通过率。.

请确保单位和尺寸等级正确匹配。.

然后，WipFrag 可以使用现有的 Rosin-Rammler 和 Swebrec 分布模型来评估校准情况。.

步骤 7 — 检查并应用校准

比较现有校准结果，选择与实验室参考值更吻合的模型。.

然后可以使用其校准设置将选定的校准参数应用到相关的系统配置中。.

同步更新后的设置并查看生成的 PSD 文件。.

不要仅仅因为某个校准模型生成的曲线看起来更平滑就选择它。目标是与物理参考值达成有意义的一致。.

步骤 8 — 验证结果

校准完成后，在条件允许的情况下，将其他测量结果与独立的实验室参考样品进行比较。.

特别注意对操作影响最大的粒径等级。.

与原始样品一致的校准结果并不一定能保证在所有后续材料条件下都保持一致。.

记录样品标识、实验室结果、选定的校准模型、校准参数和相关系统设置。.

这为未来的验证和故障排除提供了基准。.

Rosin-Rammler 和 Swebrec：有什么区别？

WipWare 支持两种常用的数学分布模型，用于描述碎片化材料。.

罗辛-拉姆勒 使用特征尺寸描述颗粒尺寸分布（Xc）和均匀性（n）参数。它在破碎和粉碎分析方面有着悠久的历史。Rosin-Rammler 法通常适用于没有可确定最大粒径的物料，例如未经破碎的原矿。.

Swebrec Swebrec 提供了一种新的粒度分布数学表示方法，它使用与中值粒径、最大粒径和分布形状相关的参数。Swebrec 通常适用于具有确定最大粒径的物料，例如破碎或筛分后的物料。.

然而，, 与其假设某个模型对特定行业或材料普遍更优，不如在选择应用哪个模型之前，检查每个拟合分布在相关粒径范围内与实验室参考值的一致性。.

所选模型应支持应用程序的测量目标，而不仅仅是实现美观的图表。.

校准结果的有效期是多久？

没有一个通用的时间间隔，规定所有系统都必须在之后进行重新校准。.

只要图像测量值与被监测材料之间的关系保持足够的一致性，校准仍然有用。.

以下情况发生变更时可能需要重新验证：

• 相机位置、光学元件、图像比例或照明。.
• 粒子检测或其他分析设置。.
• 材料类型、成分或尺寸分布。.
• 装载深度、分离或材料呈现方式。.
• 影响测量结果的工艺条件。.

变更并不一定意味着系统必须立即重新校准。然而，重大变更应促使人们审查现有参考值及其是否仍然具有代表性。.

定期与实验室结果进行比较，有助于确定校准是否继续满足操作要求。.

筛分校准无法做什么

筛分校准是基于物理参考数据的数学调整。它不能替代代表性取样、合适的图像分辨率或良好的安装设计。.

它无法直接识别隐藏在材料表面下的颗粒，也无法区分源图像中太小而无法分辨的单个颗粒。.

如果材料特性或成像条件发生显著变化，也不能保证校准过程中建立的关系仍然有效。.

正是由于这些限制，校准才需要适当的图像采集、具有代表性的物理采样和定期验证。.

让校准为您的流程发挥作用

决定是否进行校准应该从测量目标开始。.

如果一项操作主要需要跟踪碎片变化或检测超大尺寸，则未经校准的测量可能提供所需的所有信息。.

如果应用依赖于与实验室筛分结果相对应的粒度分布，则校准可以在定期物理取样和自动监测之间建立有用的联系。.

WipWare的 独奏 和 反射 系统为不同的物料搬运应用提供测量功能。.

有关自动化测量如何支持运营决策的更多信息，请参阅 从爆破到选矿：利用破碎数据提高采矿效率.

有关详细的调试程序和软件特定的校准设置，请参阅当前的 WipWare 系统文档或 联系 WipWare 提供技术支持。.

因为你无法管理你无法衡量的东西！