DE2623578C2

DE2623578C2 - Device for automatically determining the size and number of particles in a particle field

Info

Publication number: DE2623578C2
Application number: DE19762623578
Authority: DE
Inventors: Eugene Indooroopilly Queensland Gallagher; Alban J. Dr. The Gap Queensland Lynch
Original assignee: University of Queensland UQ
Current assignee: University of Queensland UQ
Priority date: 1975-05-27
Filing date: 1976-05-26
Publication date: 1987-01-15
Also published as: DE2623578A1; JPS527294A; GB1553402A; JPS579020B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a device according to the preamble of the main claim.

Daten über die Größenverteilung von Teilchen in einem Teilchenfeld werden üblicherweise dadurch erhalten, daß mechanisch eine Probe entnommen wird, die Probe durch Siebe immer kleiner werdender Öffnung gegeben wird und das Material, das auf jedem Sieb zurückbleibt, gewogen wird. Ein derartiges Verfahren kann auf bewegtes Material angewendet werden, das sich z. B. auf einem Förderband befindet, oder auf ruhendes Material in einem Lager. Das mechanische Entnahme- und Siebverfahren ist kostspielig und ergibt im allgemeinen auch keine sofortigen Resultate.Data on the size distribution of particles in a particle field are usually obtained by mechanically taking a sample, passing the sample through sieves of progressively smaller apertures, and weighing the material remaining on each sieve. Such a method can be applied to moving material, such as that on a conveyor belt, or to stationary material in a warehouse. The mechanical sampling and sieving method is expensive and does not generally give immediate results.

Es ist bekannt, eine stationäre Oberfläche durch hindurchgesandtes Licht abzubilden, z. B. durch ein Mikroskopierglas oder eine polierte Mineraloberfläche, und das Bild mittels einer Rasterabtastung abzutasten und das resultierende Signal weiter zu verarbeiten. Ein derartiges System ist jedoch komplex und ungeeignet für die Erfassung und Messung von makroskopischen, sich bewegenden Teilchen.It is known to image a stationary surface by transmitting light, e.g. through a microscope slide or a polished mineral surface, and to scan the image using a raster scan and further process the resulting signal. However, such a system is complex and unsuitable for the detection and measurement of macroscopic, moving particles.

Aus der Literaturstelle "Industrial Laboratory" 33/1967, Seiten 846-854, ist eine Zusammenstellung verschiedener Verfahren und Anordnungen zur automatischen Zählung und Sortierung von mikroskopischen Teilchen zu entnehmen. Danach ist es bekannt, Teilchen unterschiedlicher Größe mittels opto- elektronischer Einrichtungen abzutasten, zu zählen und in ihrer Größe zu bestimmen. Die optische Abtastung kann dabei sowohl mit einer sogenannten Fleck-Abtastung als auch mit einer sogenannten Schlitz-Abtastung erfolgen. Als opto-elektronische Einrichtungen können sowohl Fotoumwandler als auch Kathodenstrahlröhren oder dergleichen verwendet werden. An die opto-elektronische Erfassungseinrichtung ist eine Signalverarbeitungseinrichtung angeschlossen, die Anzahl und Größe der Teilchen mittels elektronischer Elemente ermittelt, speichert und zur Anzeige bringt.A compilation of various methods and arrangements for the automatic counting and sorting of microscopic particles can be found in the literature reference "Industrial Laboratory" 33/1967, pages 846-854. According to this, it is known to scan, count and determine the size of particles of different sizes using opto-electronic devices. The optical scanning can be carried out using either a so-called spot scan or a so-called slit scan. Photoconverters, cathode ray tubes or the like can be used as opto-electronic devices. A signal processing device is connected to the opto-electronic detection device, which determines, stores and displays the number and size of the particles using electronic elements.

Bei der Fleck- oder Stellen-Abtastung bewegt der Abtastfleck entlang einer Linie und erfaßt die Änderung der Lichtintensität des von den Teilchen gegenüber der Umgebung reflektierten Lichts. Das Abtastelement kann dabei von beliebiger Größe sein, das heißt, auch größer oder kleiner als die zu erfassenden Teilchen. Bei diesem Verfahren treten jedoch nicht unerhebliche Schwierigkeiten beim Auswerten der Größe und Anzahl der Teilchen auf.In spot or location scanning, the scanning spot moves along a line and records the change in the light intensity of the light reflected by the particles compared to the environment. The scanning element can be of any size, i.e. larger or smaller than the particles to be detected. However, this method presents considerable difficulties in evaluating the size and number of particles.

Das Schlitz-Abtastverfahren verwendet zur Zählung der Teilchen eine senkrecht zur Abtasteinrichtung angeordnete Schlitzöffnung, mit deren Hilfe es ermöglicht wird, die Anzahl der Teilchen pro Flächeneinheit und ihre Größenverteilung zu ermitteln.The slit scanning method uses a slit opening arranged perpendicular to the scanning device to count the particles, which makes it possible to determine the number of particles per unit area and their size distribution.

Aus dem Gebiet der Korngrößenanalyse ist außerdem bekannt, Teilchenfelder seitlich zu beleuchten.From the field of grain size analysis, it is also known to illuminate particle fields from the side.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur automatischen Bestimmung der Größe und Anzahl von Teilchen in einem Teilchenfeld anzugeben, das eine einfache und genaue Abtastung von sich auch teilweise überlappenden oder übereinander gelagerten Teilchen ermöglicht und dabei sowohl einen einfachen und wirtschaftlichen Aufbau als auch eine beliebige Form der Darstellung der nach ihrer Größe und Zahl bestimmten Teilchen gewährleistet.The object of the present invention is to provide a device for automatically determining the size and number of particles in a particle field, which enables simple and accurate scanning of particles that are also partially overlapping or superimposed on one another, and at the same time ensures both a simple and economical structure and any form of representation of the particles determined according to their size and number.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Achse der optischen Detektoreinrichtung senkrecht zum Teilchenfeld steht und die Lichtquelle aus zwei gerichteten Leuchten besteht, die die Region des Teilchenfeldes unter der Detektoreinrichtung unter jeweils annähernd gleichem Winkel beleuchten, und von denen eine in Bewegungsrichtung vor und die andere in Bewegungsrichtung nach der Detektoreinrichtung angeordnet ist.This object is achieved according to the invention in a device of the type mentioned at the outset in that the axis of the optical detector device is perpendicular to the particle field and the light source consists of two directed lamps which illuminate the region of the particle field below the detector device at approximately the same angle, one of which is arranged in front of the detector device in the direction of movement and the other in the direction of movement after the detector device.

Mit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung ist mittels der Erzeugung von Schatten und deren Erfassung und Auswertung eine einfache und äußerst genaue Methode zur Bestimmung von Größe und Anzahl der Teilchen in einem Teilchenfeld gegeben. This device according to the invention provides a simple and extremely accurate method for determining the size and number of particles in a particle field by generating shadows and capturing and evaluating them.

Diese Vorrichtung zeichnet sich durch ihren einfachen und damit kostengünstigen Aufbau und ihre große Genauigkeit bei der Abtastung und Auswertung der verschiedenen Teilchen aus. Durch die digitale Signalverarbeitung werden Bauteile-Toleranzen und sonstige, die Meßergebnisse beeinflussende Störgrößen eliminiert. Zusätzlich besteht in einfacher Weise die Möglichkeit, die ermittelten Daten in digitaler oder analoger Weise zur Anzeige zu bringen, zu speichern oder durch Bewertung die erfaßten Daten in Gruppen zu sortieren.This device is characterized by its simple and therefore cost-effective design and its high accuracy in scanning and evaluating the various particles. The digital signal processing eliminates component tolerances and other disturbances that affect the measurement results. In addition, it is easy to display the data in digital or analogue form, to save it, or to sort the recorded data into groups by evaluating it.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments can be found in the subclaims.

Anhand eines in der Zeichnung dagestellten Ausführungsbeispieles soll der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigtThe idea underlying the invention will be explained in more detail using an embodiment shown in the drawing. It shows

Fig. 1 eine Ansicht der opto-elektronischen Erfassungseinrichtung, Fig. 1 is a view of the opto-electronic detection device,

Fig. 2 ein Blockschaltbild, und Fig. 2 is a block diagram, and

Fig. 3 eine zeitliche Darstellung der Signale bei der Anwendung. Fig. 3 shows a temporal representation of the signals during application.

Die in Fig. 1 dargestellte Ansicht der opto-elektronischen Einrichtung zeigt von rechts nach links ein laufendes Band 10, das Mineralteilchen 11 unterhalb eines vertikalen, röhrenförmigen Aufbaus einschließlich eines einstellbaren Linsensystems 12 und eines Gehäuses 13 befördert. Eine Lichtquelle besteht aus zwei Paaren von räumlich getrennten Quarz-Jodlampen 14, 15, 16 und 17, die auf geneigten Armen 18 und 19 montiert sind. Die Arme 18, 19 sind an ihren oberen Enden drehbar gelagert auf einem Kragen 26, der gleitbar auf dem Gehäuse 13 angeordnet ist.The view of the opto-electronic device shown in Fig. 1 shows, from right to left, a traveling belt 10 which conveys mineral particles 11 beneath a vertical tubular structure including an adjustable lens system 12 and a housing 13. A light source consists of two pairs of spatially separated quartz iodine lamps 14, 15, 16 and 17 which are mounted on inclined arms 18 and 19. The arms 18, 19 are pivotally mounted at their upper ends on a collar 26 which is slidably arranged on the housing 13 .

Ein Paar Stützarme 21, 22 ist drehbar gelagert auf einem weiteren gleitbaren Kragen 23 auf dem Gehäuse 13 und auf dazwischen liegenden Punkten der Arme 18, 19. Der Winkel der Lampen 14, 15, 16 und 17 und ihre Höhe über dem laufenden Band 10 können daher beliebig eingestellt werden, während der Schnittpunkt der zwei Strahlen direkt unterhalb des röhrenförmigen Aufbaus 12, 13 bleibt.A pair of support arms 21, 22 are pivotally mounted on a further slidable collar 23 on the housing 13 and on intermediate points of the arms 18, 19. The angle of the lamps 14, 15, 16 and 17 and their height above the moving belt 10 can therefore be adjusted as desired, while the intersection point of the two beams remains directly below the tubular structure 12, 13 .

Die beiden Paare der räumlich getrennten Lampen 14, 15, 16 und 17 sorgen dafür, daß sich der beleuchtete Raum unterhalb des Aufbaus beträchtlich über der Oberfläche des laufenden Bandes 10 ausdehnt, so daß die Lichtstrahlen der Lampen 14 bis 17 die Teilchen 11 sogar beleuchtet, wenn diese sich erheblich oberhalb der Oberfläche befinden. Die unteren Begrenzungen der Strahlen jedoch schneiden sich gerade oberhalb der Oberfläche des laufenden Bandes 10, so daß das unbeladene laufende Band 10 ein schwarzes Feld ergibt.The two pairs of spatially separated lamps 14, 15, 16 and 17 ensure that the illuminated space beneath the structure extends considerably above the surface of the moving belt 10 , so that the light beams of the lamps 14 to 17 illuminate the particles 11 even when they are considerably above the surface. The lower limits of the beams, however, intersect just above the surface of the moving belt 10 , so that the unloaded moving belt 10 forms a black field.

Das in Fig. 2 dargestellte Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung zeigt die beiden Lampenpaare 14, 15 und 16, 17, die oberhalb des laufenden Bandes 10 mit den darauf transportierten Teilchen 11, sowie eine Linse 12, die ein Bild des Teilchenfeldes auf die zwei Fotoumwandler oder Fotosensoren 24, 25 fokussiert. Diese Fotoumwandler 24, 25 sind räumlich getrennt in der Bewegungsrichtung des laufenden Bandes 10 angeordnet. In dem von der Linse 12 erzeugten Bild sind die Kanten benachbarter Teilchen und die Grenzen zwischen übereinander gelagerten oder sich überlappenden Teilchen durch "Übergänge" des hindurchgeschickten Lichtes dargestellt, d. h. durch Lichtvariationen, die von dem Schatten herrühren, der von den unter einem Winkel auftreffenden Lichtstrahlen erzeugt wird. Die zwei Fotoumwandler 24 und 25 erzeugen zwei im wesentlichen identische elektrische Signale, die den Variationen des Lichts des Teilchenfeldes entsprechen, wobei das Signal des linken Fotoumwandlers 24 gegenüber dem des anderen Fotoumwandlers 25 zeitlich verzögert ist, und zwar um eine Zeit, die umgekehrt proportional zu der Beförderungsgeschwindigkeit des laufenden Bandes 10 ist.The block diagram of the arrangement according to the invention shown in Fig. 2 shows the two pairs of lamps 14, 15 and 16, 17 which are arranged above the moving belt 10 with the particles 11 transported thereon, and a lens 12 which focuses an image of the particle field onto the two photoconverters or photosensors 24, 25. These photoconverters 24, 25 are arranged spatially separated in the direction of movement of the moving belt 10. In the image produced by the lens 12 , the edges of adjacent particles and the boundaries between superimposed or overlapping particles are represented by "transitions" of the light transmitted through them, that is to say by variations in light resulting from the shadow produced by the light rays striking at an angle. The two photoconverters 24 and 25 produce two substantially identical electrical signals corresponding to the variations in the light of the particle field, the signal of the left photoconverter 24 being delayed in time with respect to that of the other photoconverter 25 by a time which is inversely proportional to the conveying speed of the moving belt 10 .

Die zwei elektrischen Signale der Fotoumwandler 24, 25 werden getrennt in den Vorverstärkern 26 verstärkt und über die Leitungen 28 , die mit einem Diskriminator 29 verbunden sind, einer Signalverarbeitungseinrichtung 27 zugeführt.The two electrical signals of the photoconverters 24, 25 are amplified separately in the preamplifiers 26 and fed to a signal processing device 27 via the lines 28 , which are connected to a discriminator 29 .

Im Zusammenhang mit der zeitlichen Darstellung der Signale und Impulse in Fig. 3 wird die erfindungsgemäße Anordnung nachfolgend in ihrer Funktion beschrieben:In connection with the temporal representation of the signals and pulses in Fig. 3, the function of the arrangement according to the invention is described below:

Der in der Signalverarbeitungseinrichtung 27 enthaltene Diskriminator 29 vergleicht die eintreffenden Signale a und b (Fig. 3) mit einem Schwellwert-Signalniveau (B) und erzeugt so zwei entsprechende binäre Signale c und d entsprechend einem Teilchen oder einer Leerstelle auf dem laufenden Band 10, bei denen negativ gerichtete Impulse dunklen Gebieten, d. h. Leerstellen des Bildes entsprechen, das von den Fotoumwandlern 24, 25 gekreuzt wird. Das Schwellwert-Signalniveau (B) wird entsprechend den Erfordernissen des Systems festgelegt. Es kann z. B. einen Bruchteil (üblicherweise 40%) einer RC-gefilterten Version des eintreffenden Signals a oder b sein. Die Filterzeitkonstante kann mit der mittleren Teilchengröße in Bezug gesetzt werden, beispielsweise kann die Zeitkonstante größenordnungsmäßig zweimal größer sein als die Zeit, welche ein Teilchen mittlerer Teilchengröße benötigt, um einen fixierten Punkt zu passieren.The discriminator 29 included in the signal processing device 27 compares the incoming signals a and b ( Fig. 3) with a threshold signal level (B) and thus produces two corresponding binary signals c and d corresponding to a particle or a blank on the moving belt 10 , in which negatively directed pulses correspond to dark areas, i.e. blanks, of the image crossed by the photoconverters 24, 25. The threshold signal level (B) is set according to the requirements of the system. It may, for example, be a fraction (usually 40%) of an RC filtered version of the incoming signal a or b . The filter time constant may be related to the average particle size, for example the time constant may be of the order of twice the time required for an average particle size to pass a fixed point.

Der Diskriminator 29 kann auch die Lichtintensität derart steuern, daß die mittlere Amplitude der eintreffenden Signale konstant bleibt. Zu diesem Zweck kann der Diskriminator 29 bekannte Vorrichtungen enthalten, um die Amplitude des eintreffenden Signals mit einem festgesetzten Niveau zu vergleichen, und das daraus resultierende Differenzsignal zu integrieren, um ein Steuersignal zu entwickeln, das auf eine Lampenspannungsversorgung 30 wirkt, um ihre Ausgangsspannung entsprechend zu steuern. Auf diese Weise wird verhindert, daß eine nichtlineare Fotoumwandler-Charakteristik die Signalgestalt ändert, wenn sich die Reflexion des Teilchenmaterials ändert.The discriminator 29 can also control the light intensity so that the average amplitude of the incoming signals remains constant. For this purpose, the discriminator 29 can contain known devices for comparing the amplitude of the incoming signal with a fixed level and integrating the resulting difference signal to develop a control signal acting on a lamp power supply 30 to control its output voltage accordingly. In this way, a non-linear photoconverter characteristic is prevented from changing the signal shape when the reflectance of the particulate material changes.

Die Signalverarbeitungseinrichtung 27 enthält weiterhin einen Taktimpulsgenerator 32, dessen Frequenz in geeigneter Weise so gesteuert wird, daß sie umgekehrt proportional zu dem Verzögerungsintervall zwischen den Signalen c und d, die der Zeitspanne p in Fig. 3 entspricht. In der dargestellten Ausführungsform wird dies dadurch bewirkt, daß die Signale c und d von dem Diskriminator 29 zu einem Signalzeitvergleicher 31 geleitet werden, der die Frequenz des Taktimpulsgenerators 32 steuert.The signal processing device 27 further comprises a clock pulse generator 32 , the frequency of which is suitably controlled to be inversely proportional to the delay interval between the signals c and d , which corresponds to the time period p in Fig. 3. In the embodiment shown, this is achieved by passing the signals c and d from the discriminator 29 to a signal time comparator 31 which controls the frequency of the clock pulse generator 32 .

In einer Ausführungsform enthält der Signalzeitvergleicher 31 ein bekanntes, nicht näher dargestelltes Schieberegister, das von dem Taktimpulsgenerator 32 getaktet wird, und das dazu dient, das Führungssignal c zu verzögern. Der Signalzeitvergleicher 31 enthält einen nicht näher dargestellten Abstand-Detektorkreis, welcher das verzögerte Signal c und das nachlaufende Signal d vergleicht, um ein Steuersignal zu erzeugen, das auf die zeitliche Differenz des Auftretens dieser beiden Signale anspricht. Dieses Steuersignal wird dem Taktimpulsgenerator 32 zugeführt, und dessen Taktfrequenz damit so eingestellt, daß die beiden Signale c und d koinzident bleiben.In one embodiment, the signal timing comparator 31 includes a known shift register (not shown) which is clocked by the clock pulse generator 32 and which serves to delay the leading signal c . The signal timing comparator 31 includes a distance detector circuit (not shown) which compares the delayed signal c and the trailing signal d to generate a control signal which responds to the difference in time between the occurrence of these two signals. This control signal is fed to the clock pulse generator 32 and its clock frequency is thereby adjusted so that the two signals c and d remain coincident.

Die Taktimpulsfrequenz ist in Fig. 3e dargestellt. Wie in der beschriebenen Frequenzsteuerung stellt das Intervall zwischen den Impulsen eine konstante Distanz auf dem laufenden Band 10 unabhängig von der Geschwindigkeit des laufenden Bandes 10 dar.The clock pulse frequency is shown in Fig. 3e. As in the frequency control described, the interval between the pulses represents a constant distance on the moving belt 10 regardless of the speed of the moving belt 10 .

Die Frequenz der Taktimpulse wird so gewählt, daß sie der Größenverteilung der Teilchen 11 und der Geschwindigkeit des Bandes 10 angepaßt ist. Typischerweise kann die Frequenz 2,4 kHz sein, und zwar bei einer Geschwindigkeit des laufenden Bandes 10 von 1,5 m/Sek. In diesem Fall entspricht der Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Taktimpulsen einer Bewegung von 0,625 mm des laufenden Bandes 10.The frequency of the clock pulses is chosen to match the size distribution of the particles 11 and the speed of the belt 10. Typically, the frequency may be 2.4 kHz, for a speed of the moving belt 10 of 1.5 m/sec. In this case, the distance between two consecutive clock pulses corresponds to a movement of 0.625 mm of the moving belt 10 .

Die Daten über die Teilchenlänge, die in dem Signal c oder b enthalten sind, können auf verschiedene Art und Weise verarbeitet werden, um die erwünschten Größenparameter zu bestimmen. In diesem Ausführungsbeispiel wird beispielsweise eines der Signale, z. B. das Signal d, dazu benutzt, die Taktimpulse vom Taktimpulsgenerator 32 in einen Digitalzähler 33 einzuzählen, wenn das Signal d im Zustand "Hoch" ist. Der Digitalzähler 33 wird dann durch die "Hoch/Niedrig" -Übergänge des Signals d zurückgestellt, d. h. durch die Signalflanken wird die Zählung beendet. Der Digitalzähler 33 erzeugt daher Taktimpulszähl-Ausgabedaten, welche die Distanz darstellen, die das laufende Band 10 zwischen aufeinanderfolgenden dunklen "Übergängen" zurücklegt, abgetastet durch den Fotoumwandler 24.The particle length data contained in signal c or b can be processed in a variety of ways to determine the desired size parameters. For example, in this embodiment, one of the signals, e.g. signal d , is used to count the clock pulses from the clock pulse generator 32 into a digital counter 33 when signal d is in the "high" state. Digital counter 33 is then reset by the "high/low" transitions of signal d , i.e., the signal edges stop counting. Digital counter 33 therefore produces clock pulse count output data representing the distance traveled by the moving belt 10 between successive dark "transitions" sensed by photoconverter 24 .

Der Digitalzähler 33 ist mit Mehrfach-Ausgabeleitungen versehen, die mit entsprechenden Kanälen eines 7kanaligen Digitalkomparators 34 verbunden sind. Jeder Komparatorausgang liefert einen Impuls, wenn eine eingeblendete Längenzählung des Digitalzählers 33 einer im Voraus bestimmten Impulsvorwahl des entsprechenden Vergleichskanals entspricht. Diese Komparatorausgangsimpulse werden in sieben entsprechenden B- C-D-Akkumulatoren gezählt. Ein Akkumulator 37 ist dabei mit dem Komparatorkanal verbunden, der auf die niedrigste Zählung voreingestellt ist, und daher die Gesamtzahl der zu analysierenden Längenzählungen angibt. Die anderen sechs Akkumulatoren 35 sind mit Digital-Komparatorausgängen verbunden, die stufenweise auf höhere Impulsvorwahl eingestellt sind. Die in einem bestimmten Akkumulator 35 akkumulierte Zahl ist daher die Zahl der Längenzählungen des Digitalzählers 33, die größer oder gleich sind der Impulsvorwahl für diesen Kanal.The digital counter 33 is provided with multiple output lines which are connected to corresponding channels of a 7-channel digital comparator 34. Each comparator output provides a pulse when a displayed length count of the digital counter 33 corresponds to a predetermined pulse preset of the corresponding comparison channel. These comparator output pulses are counted in seven corresponding B-CD accumulators. One accumulator 37 is connected to the comparator channel which is preset to the lowest count and therefore indicates the total number of length counts to be analyzed. The other six accumulators 35 are connected to digital comparator outputs which are set to incrementally higher pulse presets. The number accumulated in a particular accumulator 35 is therefore the number of length counts of the digital counter 33 which are greater than or equal to the pulse preset for that channel.

Die akkumulierten Längenzähldaten können auf verschiedene Weise ausgelesen werden. Wenn beispielsweise die gesamte Zählung der registrierten Längenzählungen im Zähler 37 eine bestimmte Zahl erreicht hat (10⁴ in der vorliegenden Ausführungsform), können die oberen zwei BCD-Ziffern jedes Akkumulators 35 auf ein entsprechendes Anzeigeregister 38 übertragen werden und alle Akkumulatoren auf Null zurückgestellt werden, um einen neuen Zählzyklus zu beginnen. Während dieser neue Zählzyklus abläuft, fällt das Anzeigeregister 38 den Teil der gesamten Längenzählungen, der größer oder gleich ist der Längenzählvoreinstellung jedes Kanals, ausgedrückt beispielsweise als pro 100 oder 1000 der Gesamtzahl der Längenzählungen in Abhängigkeit von der Zahl der BCD-Ziffern, die in einem besonderen Akkumulator 35 vorgesehen sind.The accumulated length count data may be read out in a variety of ways. For example, when the total count of registered length counts in counter 37 has reached a certain number (10 ⁴ in the present embodiment), the upper two BCD digits of each accumulator 35 may be transferred to a corresponding display register 38 and all accumulators reset to zero to begin a new count cycle. As this new count cycle proceeds, display register 38 drops the portion of the total length counts that is greater than or equal to each channel's length count preset, expressed, for example, as per 100 or 1000 of the total number of length counts depending on the number of BCD digits provided in a particular accumulator 35 .

Die Anzeigeregister 38 können auch mit einem Digital-Analog- Umwandler 39 verbunden werden, um Analogausgangsspannungen für jeden Kanal bereitzustellen. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Ausgangsspannungen einem mehrkanaligen Aufzeichner 40 (Plotter) zugeführt.The display registers 38 may also be connected to a digital-to-analog converter 39 to provide analog output voltages for each channel. In the present embodiment, the output voltages are fed to a multi-channel recorder 40 (plotter).

Das mehrkanalige analoge Aufzeichnungsgerät 40 ergibt daher eine kontinuierliche "on-line"-Messung einer Zahl von Punkten auf der kumulativen Frequenzverteilung der Längenintervalle zwischen dunklen Lücken zwischen den Teilchen 11 und den Überlappungsgrenzen entlang einer Abtastlinie in Richtung der Bewegung des Teilchenfeldes.The multi-channel analog recorder 40 therefore provides a continuous "on-line" measurement of a number of points on the cumulative frequency distribution of the length intervals between dark gaps between the particles 11 and the overlap boundaries along a scan line in the direction of motion of the particle field.

Die Größenverteilung der gemessenen Teilchen 11 kann als Eingabe an verschiedene manuelle oder automatische Steuersysteme verwendet werden. Wenn es erwünscht ist, die Größenverteilungsdaten der oben beschriebenen Form in ein äquivalente Größenverteilung einer anderen Form umzuwandeln, z. B. die Gewichtsverteilung der Sieböffnungsgrößen der Teilchen, kann der Umwandlungsfaktor zwischen den beiden experimentell ermittelt werden und die Umwandlung von einem Computer vorgenommen werden, der an der beschriebenen Anordnung angeschlossen ist.The size distribution of the measured particles 11 can be used as input to various manual or automatic control systems. If it is desired to convert the size distribution data of the form described above into an equivalent size distribution of another form, e.g. the weight distribution of the sieve opening sizes of the particles, the conversion factor between the two can be determined experimentally and the conversion performed by a computer connected to the arrangement described.

Bei dem beschriebenen Verfahren können Fehler in die Messung eingeführt werden, wenn das Material auf dem Band vertikal oder horizontal in dem Sinne entmischt ist, daß die Größenverteilung der gemessenen Teilchen auf der Oberfläche verschieden von der Größenverteilung der Teilchen im Inneren der Probe ist. Materialcharakteristika und Verfahren, welche das Band ändern, bestimmen dies. Der Verwendungszweck der Messung bestimmt daher, bis zu welchem Grad diese Entmischungsfehler zugelassen werden können.In the method described, errors can be introduced into the measurement if the material on the belt is segregated vertically or horizontally in the sense that the size distribution of the measured particles on the surface is different from the size distribution of the particles inside the sample. Material characteristics and methods which change the belt determine this. The purpose of the measurement therefore determines to what extent these segregation errors can be tolerated.

Obwohl nur eine einzige Abtasteinrichtung für ein Band beschrieben wurde, versteht sich, daß Vielfachabtasteinrichtungen benützt werden können, die über die ganze Breite des Bandes 10 angeordnet sind.Although only a single scanner for a tape has been described, it will be understood that multiple scanners arranged across the entire width of the tape 10 may be used.

Claims

1. Device for automatically determining the size and number of particles partially superimposed on one another in a moving particle field, with at least one light source for illuminating the particle field and with an optical detector device comprising a photoconverter which receives the light reflected from the particle field and is connected to a signal processing device, characterized in that the axis of the optical detector device is perpendicular to the particle field and the light source consists of two directed lamps ( 14-17 ) which illuminate the region of the particle field below the detector device at approximately the same angle, one of which is arranged in front of the detector device in the direction of movement and the other after the detector device in the direction of movement.

2. Device according to claim 1, characterized in that the angles of the lamps and their height above the particle field are adjustable.

3. Device according to claim 2, characterized in that the lights ( 14-17 ) are attached to inclined arms ( 18, 19 ) which are rotatably mounted at their upper end on a collar ( 20 ) which is slidably arranged on the housing ( 13 ) containing the optical device, and a pair of support arms ( 21, 22 ) are both rotatably mounted on a further slidable collar ( 23 ) on the housing ( 13 ) and rotatably attached to the arms ( 18, 19 ).

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the optical detector device has two photoconverters ( 24, 25 ) which are arranged one after the other in the direction of movement of the particle fields.

5. Device according to claim 4, characterized in that the signal processing device ( 27 ) contains a device ( 29 ) to which the electrical signals of the photoconverters are fed and which generates a pulse signal for each edge and boundary of the particles in the particle field.

6. Device according to claim 5, characterized in that the signal processing device ( 27 ) contains a clock pulse generator ( 32 ) and a digital counter ( 33 ) for the clock pulses and a device for resetting the digital counter ( 33 ) by successive pulse signals.

7. Apparatus according to claim 6, characterized by a comparator ( 31 ) responsive to the time shift between the leading and delayed signals generated by the two phototransducers ( 24, 25 ) and by means controlled by the output data of the comparator ( 31 ) to vary the frequency of the clock pulse generator ( 32 ) inversely proportional to the time interval, the time interval between successive clock pulses representing a constant distance of movement of the field regardless of the speed of movement.

8. Device according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the signal processing device ( 27 ) contains a multi-channel digital comparator ( 34 ) which emits an output signal for each channel when the count in the digital counter ( 33 ) reaches a number preset for this channel.

9. Device according to one or more of claims 1 to 8, characterized by a plurality of accumulators ( 35 ), each of which receives an output signal of the digital comparator ( 34 ), each accumulator ( 35 ) containing the number of length counts not less than the preset count, and means responsive to a predetermined number in that accumulator ( 35 ) preset to the lowest count resetting the accumulators ( 35 ) to begin another counting cycle.

10. Device according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that output devices ( 38, 39, 40 ) are provided which display the output signal of the accumulator ( 35 ) digitally or analogously.