Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB

Inside Schüttgut: Ein AiF gefördertes kollaboratives Forschungsprojekt

Ein AiF gefördertes kollaboratives Forschungsprojekt


Optische Schüttgutsortierer im dynamischen Einsatz


Aufbauend auf den Ergebnissen des IGF-Vorhabens 18798N wird in dem neuen AiF IGF - Folgeprojekt versucht, optische Schüttgutsortierer für den Einsatz unter dynamischen Bedingungen zu ertüchtigen und Optionen einer gezielten Stoffrückführung zur Verbesserung des Sortierergebnisses zu identifizieren. Erfahren Sie mehr auf der Projektwebseite der TU Berlin: mehr Info


Verbesserung optischer Schüttgutsortierung durch simulationsgestützte Entwicklung von Trackingverfahren IGF-Nr. 18798 N


Mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie wird an den Universitäten TU Berlin (Fachgebiet Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitung, MVTA) und Karlsruher Institut für Technologie (Institut für Anthropomatik und Robotik, Lehrstuhl für Intelligente Sensor-Aktor-Systeme, ISAS), sowie dem Fraunhofer Institut für Optronik Systemtechnik und Bildauswahl IOSB bis 2021 durch die Forschungs-Gesellschaft Verfahrens-Technik e.V. ein aufbauendes Forschungsprojekt zur Verbesserung der Schüttgutsortierung mit neuen technischen Ansätzen durchgeführt.

Durch die Ergebnissen von „Inside Schüttgut“ wird in dem Folgeprojekt ein Perspektivwechsel von der Betrachtung optischer Sortiersysteme unter stationären Betriebsbedingungen hin zu einer Betrachtung von optischen Sortierern im dynamischen Einsatz vollzogen, wie dies auch in der Praxis von großer Relevanz ist. Unter dynamischem Einsatz ist dabei zu verstehen, dass optische Schüttgutsortierer mit variablen bzw. schwankenden Stoffströmen hinsichtlich der Materialmischung, des Massenstroms und der Korngrößenverteilung beaufschlagt werden. Dies soll am Beispiel von Bau- und Abbruchabfällen untersucht werden. Im Zuge des dynamischen Betriebes wird auch die kontinuierliche gezielte Rückführung von dispersen Material aus der Gut- oder Schlechtfraktion betrachtet, wie dies in vielen anderen Prozessen der Mechanischen Verfahrenstechnik, insbesondere solchen zur Trennung, zur Verbesserung der Prozessqualität bereits üblich ist. Weiterhin werden Flächenkameras eingesetzt, sodass die Bewegungsbahn von Partikel verfolgt werden kann.


Inside Schüttgut


Durch Förderung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie wird an den Universitäten Bochum (Lehrstuhl für Energieanlagen und Energieprozesstechnik, LEAT) und Karlsruher Institut für Technologie (Institut für Anthropomatik und Robotik, Lehrstuhl für Intelligente Sensor-Aktor-Systeme, ISAS), sowie am Fraunhofer Institut für Optronik Systemtechnik und Bildauswahl IOSB bis Februar 2018 durch die Forschungs-Gesellschaft Verfahrens-Technik e.V. ein Forschungsprojekt zur Verbesserung der Schüttgutsortierung mit neuen technischen Ansätzen durchgeführt.

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 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.


Weitere Kontakte

Harald Kruggel-Emden, Prof. Dr.-Ing.
Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitung
Technische Universität Berlin
Kontakt: E-Mail senden

Florian Pfaff , Dr.-Ing.
Intelligent Sensor-Actuator-Systems Laboratory
Karlsruhe Institute of Technology (KIT)
Kontakt: E-Mail senden

 

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