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Verbesserung optischer Schüttgutsortierung durch simulationsgestützte Entwicklung von Trackingverfahren

IGF-Nr. 18798 N

 

Forschungsstelle 1:

Ruhr-Universität Bochum

Lehrstuhl für Energieanlagen und Energieprozesstechnik

(LEAT)

Universitätsstraße 150

44780 Bochum 
Projektleiter 1: Jun.-Prof. Dr.-Ing. Harald Kruggel-Emden
Forschungsstelle 2:

Karlsruher Institut für Technologie

Institut für Anthropomatik und Robotik

Lehrstuhl für Intelligente Sensor-Aktor-Systeme

(ISAS)

Adenauerring 2

76131 Karlsruhe
Projektleiter 2: Dr.-Ing. Benjamin Noack
Forschungsstelle 3:

Fraunhofer Institut für Optronik

Systemtechnik und Bildauswahl IOSB

Fraunhoferstraße 1

76131 Karlsruhe
Projektleiter 3: Dr.-Ing. Robin Gruna
Laufzeit: 01.09.2015 - 28.02.2018

 

Die optische Sortierung von Schüttgütern erfolgt über die Schritte Vereinzelung, optische Merkmalserkennung und Sortierung in eine Gut- und Schlechtfraktion mittels pneumatisch gesteuerter Druckimpulse. Da die Auslegung solcher Systeme bisher stark empirisch erfolgte, werden im Rahmen dieses Projektes erstmals systematische Untersuchungen durchgeführt, die ein grundlegendes Verständnis der Schüttgutbewegung in optischen Sortierern zur Verfügung stellen. Als Werkzeuge werden hierzu experimentelle Untersuchungen und numerische Simulationen mittels der Diskreten Elemente Methode (DEM) eingesetzt. Zur präzisen Ansteuerung der pneumatischen Ventile wird ein prädiktives Trackingverfahren zur Positionsverfolgung der Schüttgutpartikel entwickelt, das die Trennschärfe der Sortierung erhöht. Ergebnisse der numerischen und experimentellen Untersuchungen werden in Form von Bewegungsmodellen in die Trackingalgorithmen integriert. Das Tracking erlaubt die Identifikation unsicherer Modellparameter und damit das Einlernen des Schüttgutverhaltens. Aus der Auswertung und Charakterisierung des Schüttgutverhaltens werden Verfahren zur Bestimmung optimaler Förderparameter hergeleitet, die zu optimierten Betriebsparametersätzen für die optische Schüttgutsortierung führen. Neben Modellparametern werden auch Formeigenschaften und Ausdehnung der Schüttgutobjekte mittels der Trackingverfahren bestimmt, so dass eine modellgestützte Klassifikation möglich ist. Auf diese Weise kann in optischen Sortierern eine Trennung des Schüttguts auch anhand sekundärer, abgeleiteter Merkmale, wie z.B. des Bewegungsverhaltens der Einzelpartikel, erfolgen. Durch die numerische Abbildung der Teilkomponenten eines optischen Sortierers inklusive der Partikelerkennung und des Trackings steht am Ende des Projektes erstmals ein Gesamtmodell zur Auslegung und Optimierung von optischen Schüttgutsortiersystemen zur Verfügung.

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BMWi-Logo Das IGF-Vorhaben Nr. 18798 N der Forschungsvereinigung Forschungs-Gesellschaft Verfahrens-Technik e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

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