用于确定散装物料容器中的空间分辨的料位高度的方法和设备技术

在一种用于确定上方开口的散装物料容器(3)中的空间分辨的料位高度的方法中，其中，从上方借助超声在所述容器开口(5)上方测量位于所述散装物料容器(3)中的散装物料(2)的料位高度(H)，根据本发明专利技术，从上方由多个不同的超声测量方向(A，B)分别在所述容器开口(5)上方空间分辨地测量所述散装物料(2)的料位高度(H)，并且由多个与测量方向相关的、空间分辨的料位高度测量(HA，HB)来求取以下参量中的至少一个：空间分辨的有效料位高度(Heff)，所述散装物料(2)的包络面(13)，所述散装物料(2)的全局最大值以及所述散装物料容器(3)的填充度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定散装物料容器中的空间分辨的料位高度的方法和设备
本专利技术涉及一种用于确定上方开口的散装物料容器中的空间分辨的料位高度的方法，其中，从上方借助超声在容器开口上方空间分辨地测量位于散装物料容器中的散装物料的料位高度，本专利技术还涉及一种用于借助至少一个用于越过散装物料容器的容器开口的超声距离传感器来确定上方开口的散装物料容器中的空间分辨的料位高度的设备。
技术介绍
例如已经由WO99/32859A1已知这类的方法和这类的设备。由WO99/32859A1已知的装卸设备用于借助散装物料来装载火车的车厢(更准确地说车厢的运输容器)。装卸设备具有预填充传感器，以便求取在装载之前位于运输容器中的散装物料量。预填充传感器构造成超声扫描仪，该超声扫描仪的扫描射束横向于火车的行驶方向延伸。可以一方面通过扫描运动、并且另一方面通过火车行驶运动由超声扫描仪的一维距离信号空间分辨地测量运输容器的料位高度。在火车中运输的散装物料通常涉及具有统一尺寸的、松散的散装物料(如炭或者沙)，所述散装物料在运输容器中总是导致没有角和边的、三维的散装物料表面。然而，对于在大小和形状上具有不同表现形式的、非统一的散装物料来说，由WO99/32859A1已知的料位高度测量不适用于在空间分辨地测量料位高度时，始终可靠地检测由于反射而导致错误信息的散装物料部分或很大程度上竖立的散装物料边沿。例如，在激光切割时被切割的板件从激光切割设备中被提取出并且然后作为散装物料杂乱无章地落入位置固定的容器中，在该容器中，板件可以任意取向地竖立。但是，为了及时地更换容器，尽管存在着错误反射和竖立的板件边沿，也必须能够尽可能准确地确定散装物料容器的填充度。此外，由WO99/32859A1已知的测量方法无法用于位置固定的容器。
技术实现思路
因此，本专利技术基于如下任务：在分别在开篇所提到的类型的方法和设备中，进一步提高料位高度的空间分辨测量的准确性和可靠性。根据本专利技术，该任务通过如下方式解决：i)从上方由多个不同的超声测量方向分别在容器开口上方空间分辨地测量散装物料的料位高度，或者ii)从上方由多个平行的或几乎平行的超声测量方向分别在容器开口上方空间分辨地测量散装物料的料位高度，并且由多个空间分辨的料位高度测量来求取以下参量中的至少一个：-空间分辨的有效料位高度，-散装物料的(三维的)包络面，-散装物料的全局最大值，-散装物料容器的填充度。根据本专利技术，由至少两个不同的或者平行的或几乎平行的超声测量方向测量位于散装物料容器中的散装物料，由此，可以随后在另一测量方向上正确地检测在一个测量方向上未被正确检测的散装物料部分。然后，例如可以由多个空间分辨的料位高度测量，通过相加和求平均求取空间分辨的有效料位高度，通过内插和叠加求取散装物料的三维包络面并且由此又求取散装物料的全局最大值以及散装物料的当前的散装物料体积和当前的容器填充度。在超声测量方向不同的情况下，可以由多个空间分辨的料位高度测量求取与测量方向无关的、空间分辨的有效料位高度。因此，根据本专利技术的方法能够实现对具有如下板件的散装物料容器的填充度的可靠确定，或者说能够实现对当前料位高度上限的可靠估计：所述板件在大小和形状上具有不同的表现形式。在超声扫描时，与光学测量方法不同，诸如板这样的散装物料的表面特性对于距离测量没有影响。由于相对于周围环境影响的稳健性，超声扫描的使用范围几乎不受限制。在方法变型方案i)的一种实施方案中，优选由至少一个超声距离传感器多次地、但是分别以不同定向的测量方向——尽可能面覆盖地——越过容器开口。可以使至少一个超声距离传感器在其不同的测量方向上以相同的轨迹曲线或者(优选)分别以不同的轨迹曲线在容器开口上方移动。然而，无法借助至少一个超声距离传感器实时地计算包络面。在方法变型i)的另一实施方案中，由多个分别在不同测量方向上定向的超声距离传感器至少一次地——尽可能面覆盖地——越过容器开口。优选地，使多个超声距离传感器共同地作为传感器单元(传感器阵列)在容器开口上方移动，其中，在多个超声距离传感器横向于运动方向彼此并排布置的情况下，传感器单元仅需要在一个移动方向上在容器开口上方移动。在方法变型方案i)的这两个实施方案中，基于多个测量方向，即使在所述一个或多个超声距离传感器的移动速度较快的情况下(尽管超声距离传感器的面分辨率很小)，也可以可靠地辨识竖立的构件边沿。所使用的超声距离传感器涉及标准部件，所述标准部件的优点在于高的使用寿命并且能够用于宽的频谱。在方法变型方案ii)的一种实施方案中，借助超声测量锥同时执行多个超声测量，所述超声测量锥由多个超声距离传感器发出并且在容器内部彼此不重叠或者至少不明显重叠。在方法变型ii)的另一实施方案中，借助超声测量锥要么不同时地要么分别以不同的编码同时地执行多个超声测量，所述超声测量锥由多个超声距离传感器发出并且在容器内部彼此重叠。在后者的情况下，对各个超声测量的超声信号如此编码，使得这些超声信号能够与超声测量的其它超声信号区分开。在方法变型ii)的这两种实施方案中，可以使多个在平行的或几乎平行的测量方向上定向的超声距离传感器(尤其共同地作为传感器单元)至少一次地越过容器开口。优选地，超声距离传感器中的至少一个在至少一个(尤其两个)运动方向上分别相对于其他超声距离传感器超前(vorliegend)地或滞后(nacheilend)地测量。由多个空间分辨的料位高度测量以及由在空散装物料容器上的空间分辨的料位高度参考测量(尤其由散装物料的所求取的包络面以及由空散装物料容器的参考包络面)，可以特别简单地求取散装物料容器的填充度。本专利技术也涉及一种用于借助至少一个用于越过散装物料容器的容器开口的超声距离传感器来确定上方开口的散装物料容器中的空间分辨的料位高度的设备，其中，根据本专利技术，该设备具有至少一个超声距离传感器或多个超声距离传感器、移动装置以及分析处理单元，所述至少一个超声距离传感器具有能够调整的测量方向，所述多个超声距离传感器在不同测量方向上或者在平行的或几乎平行的测量方向上定向，所述移动装置用于使至少一个超声距离传感器在容器开口上方一维地或二维地移动，所述分析处理单元由多个空间分辨的料位高度测量来求取以下参量中的至少一个：-空间分辨的有效料位高度，-散装物料的(三维的)包络面，-散装物料的全局最大值，-散装物料容器的填充度。优选地，具有能够调整的测量方向的至少一个超声距离传感器能够运动地支承在移动装置上并且能够借助电动操控的调整装置在至少两个不同的测量方向之间运动。在第一优选实施方式中，由多个超声距离传感器发出的超声测量锥在容器内部彼此不重叠或至少不明显重叠，从而各个超声测量不相互影响或者仅以可忽略不计的方式相互影响。在另一优选实施方式中，多个超声距离传感器的超声测量锥彼此重叠并且不同地编码，从而这些超声测量锥能够与其它超声测量的超声信号区分开。优选地，多个超声距离传感器构造成一个共同的能够移动的传感器单元(传感器阵列)，其中，超声距离传感器中的至少一个可以在传感器单元的至少一个(尤其两个)运动方向上分别相对于其它超声距离传感器错开地布置。附图说明由说明书、权利要求和附图得出本专利技术的主题的其他优点和有利构型。同样地，以上提到的以及还将进一步列举的特征可以单独地或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定上方开口的散装物料容器(3)中的空间分辨的料位高度的方法，其中，从上方借助超声在容器开口(5)上方空间分辨地测量位于所述散装物料容器(3)中的散装物料(2)的料位高度(H)，其特征在于，i)从上方由多个不同的超声测量方向(A，B；A‑C)分别在所述容器开口(5)上方空间分辨地测量所述散装物料(2)的料位高度(H)，或者ii)从上方由多个平行的或几乎平行的超声测量方向(D1，D2，D3)分别在所述容器开口(5)上方空间分辨地测量所述散装物料的料位高度，并且，由多个空间分辨的料位高度测量(HA，HB；HA，HB，HC；HD1，HD2，HD3)来求取以下参量中的至少一个：空间分辨的有效料位高度(Heff)，所述散装物料(2)的包络面(13)，所述散装物料(2)的全局最大值，所述散装物料容器(3)的填充度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.18 DE 102016213033.11.一种用于确定上方开口的散装物料容器(3)中的空间分辨的料位高度的方法，其中，从上方借助超声在容器开口(5)上方空间分辨地测量位于所述散装物料容器(3)中的散装物料(2)的料位高度(H)，其特征在于，i)从上方由多个不同的超声测量方向(A，B；A-C)分别在所述容器开口(5)上方空间分辨地测量所述散装物料(2)的料位高度(H)，或者ii)从上方由多个平行的或几乎平行的超声测量方向(D1，D2，D3)分别在所述容器开口(5)上方空间分辨地测量所述散装物料的料位高度，并且，由多个空间分辨的料位高度测量(HA，HB；HA，HB，HC；HD1，HD2，HD3)来求取以下参量中的至少一个：空间分辨的有效料位高度(Heff)，所述散装物料(2)的包络面(13)，所述散装物料(2)的全局最大值，所述散装物料容器(3)的填充度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在变型方案i)中，由至少一个超声距离传感器(6)多次地分别以不同定向的测量方向(A，B)越过所述容器开口(5)。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述至少一个超声距离传感器(6)在其不同的测量方向(A，B)上分别以不同的轨迹曲线(10a，10b)在所述容器开口(5)上方移动。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在变型方案i)中，多个、分别在不同测量方向(A-C)上定向的超声距离传感器(6)至少一次地越过所述容器开口(5)。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，多个超声距离传感器(6)共同地作为传感器单元(14)在所述容器开口(5)上方移动。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在多个超声距离传感器(6)横向于移动方向(X)并排布置的情况下，所述传感器单元(14)至少在所述移动方向(X)上在所述容器开口(5)上方移动。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在变型方案ii)中，借助超声测量锥(15)同时执行多个超声测量，所述超声测量锥彼此不重叠或至少不明显重叠。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在变型方案ii)中，借助彼此重叠的超声测量锥(15)要么不同时地执行多个超声测量要么分别以不同的编码同时地执行多个超声测量。9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，由多个在平行的或几乎平行的测量方向(D1，D2，D3)上定向的超声距离传感器(6)——尤其共同地作为传感器单元(14)——至少一次地越过所述容器开口...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·基弗，W·波尼茨，B·施瓦茨，
申请(专利权)人：通快机床两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE