散装材料的拓扑确定的利记博彩app
【专利摘要】提供了一种用于确定散装材料的拓扑的测量设备和方法。为了确定散装材料表面的拓扑，在天线的不同主辐射方向中检测一系列的回波曲线。接着，针对回波曲线中的每个距离单元，所有回波曲线的最大值被确定，并且根据其坐标绘制其距离从而获得所述散装材料表面的拓扑的二维或三维图像。
【专利说明】散装材料的拓扑确定
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请主张于2013年5月17日提交的欧洲专利申请N0.13168357.5的权利，其公开内容通过引用合并到本文中。
【技术领域】
[0003]本发明涉及料位测量。更具体地，本发明涉及一种用于确定散装材料(bulkmaterial)的拓扑的测量设备、所述测量设备在确定散装材料的体积流中的应用、所述测量设备在确定散装材料的质量中的应用、一种用于确定散装材料的拓扑的方法、一种程序单元以及一种计算机可读介质。
【背景技术】
[0004]在容器中存储的或者位于传送带上的散装材料通常具有不规则的凹凸不平的表面。特别地，可能形成大块顶峰或空心槽。
[0005]在此情况下，如果仅确定距填充材料表面上的单个点的距离，则料位测量设备经常不准确地确定料位。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是改进对存储在容器中的散装货物的料位确定，或者改进对在传送带上的散装货物的质量流的确定。
[0007]通过独立权利要求的技术特征而实现该目的。可以根据剩余的权利要求或者下述描述而获得对本发明的开发。
[0008]本发明的第一方面涉及一种用于确定散装材料的测量设备，该测量设备包括天线装置、回波曲线生成单元、定位装置和评估单元。
[0009]所述天线装置被配置成在该天线装置的主辐射方向中发射传输信号并且接收至少在所述散装材料的表面上反射的传输信号。该被反射的且然后由所述天线装置接收的传输信号也可以称为接收信号。
[0010]是回波曲线生成单元被配置成根据被反射的且然后由所述天线装置接收的传输信号而生成回波曲线。在此背景中，所述回波曲线反映(即对应)该被反射的传输信号在所述测量设备的距离测量范围内的信号强度或幅度。换言之，所述回波曲线反映了所接收的被反射传输信号的幅度取决于从由天线对传输信号的发射到对传输信号的接收的相应信号部分所覆盖的路径长度。
[0011]这种类型的回波曲线通常具有从所述传输信号在填充材料表面上反射而产生的最大值(峰值)。也可以有回波曲线中的另外的最大值，其源自容器等中的干扰点上的反射。
[0012]所述测量设备或者至少其天线可以由定位装置控制的，以使之能够通过定位装置改变所述天线装置的主辐射方向，从而使之能够以不同的主辐射方向而生成一系列的回波曲线。特别地，可以提供单个的以机械方式或电子方式“枢转”的天线。在机械定位天线的情况下，不需要天线阵。在电子定位天线的情况下，例如将个体天线的阵列进行组合以形成整体辐射装置。
[0013]接着能够通过所述评估单元来确定所述散装材料表面的拓扑。在此背景下，所述散装材料的或所述散装材料表面的“拓扑”意指表面轮廓，即所述散装材料表面的表面级数。能够沿着在表面上进行一维扫描(在此情况下所确定的表面轮廓是穿过所述散装材料的表面的平坦的竖直剖面)或者通过与上述在表面上进行一维扫描相反地在表面上进行二维扫描的线来确定该表面级数。在此情况下，所述散装材料表面的拓扑因而以三维来被确定。
[0014]在此，为了以三维或者二维来确定所述散装材料表面的拓扑，所述评估单元至少执行以下步骤:
[0015]首先，建立第一距离单元，其是所述回波曲线中的特定距离间隔，即该回波曲线中的特定部分。在下一步中，在该一系列回波曲线中的每个回波曲线中分析该距离单元(即该特定部分)，这因而使之能够通过与所述第一距离单元内的剩余回波曲线进行比较来确定具有最大信号强度的回波曲线。由于每个回波曲线实际上已经在特定的主辐射方向中被接收，因此能够通过对所述主辐射方向进行定向来明确地地识别每个回波曲线。还确定了所述距离单元中的最大信号强度的值以及可选地其准确位置。
[0016]在下文中，这种测量点的坐标意指表征生成相应的回波曲线处的初级辐射方向的角(即，在传输信号被所述散装材料的表面反射并且由天线接收以用于生成回波曲线之前，所述天线发射传输信号的主辐射方向)和所述回波曲线中的最大信号强度的位置(“定位”)。信号强度的值意指所述回波曲线在最大信号强度位置处的幅度。这个“定位”相当于与最大信号强度对应的距离。
[0017]接下来，可以针对所述回波曲线的另外的距离单元来执行上述公开的步骤。
[0018]因此，有可能将所述回波曲线细分成连续布置的多个距离单元，或者至少将该回波曲线的特定部分细分成多个距离单元，以针对其执行上述公开的步骤。
[0019]换言之，多个回波曲线均以不同的角(即，以所述天线装置的不同主辐射方向)而被接收。能够通过适当地调节所述天线装置和/或反射器来以机械的方式提供所述天线装置的主辐射方向，其中所述反射器在从天线到散装材料表面的路径上反射传输信号。还由有可能以电子的方式调节主辐射方向，例如通过通过相应致动的天线阵。
[0020]在接收了一系列的回波曲线之后，定义所述回波曲线的第一距离单元，接着针对每个回波曲线而确定该回波曲线在该距离单元中的最大值。接下来，确定各种回波曲线的哪个最大值是最大的最大值，并且确定其坐标和值。接下来针对另外的距离单元执行这些步骤。取决于天线的主辐射方向是沿着空间中的一个方向还是两个方向改变，能够据此计算所述散装材料表面的剖面线表示或者三维表示。
[0021]在本发明的一个实施例中，所述评估单元生成矩阵，该矩阵包含与针对每个距离单元的信号强度的最大的最大值对应的位置及其坐标(距离和主辐射方向)。
[0022]在本发明的另一个实施例中，所述评估单元利用在上述公开的步骤中获得的数据来确定位于容器中的散装材料的料位和/或散装材料的体积。
[0023]在本发明的另一个实施例中，所述定位装置被配置成以二维改变所述天线装置的主辐射方向。
[0024]在本发明的另一个实施例中，所述定位装置被配置成在机械调节装置的辅助下改变所述天线装置的主辐射方向，其中借助于该机械调节设备能够机械地调节所述天线装置的定向。
[0025]在本发明的另一个实施例中，所述定位装置包括用于改变所述天线装置的主辐射方向的反射器和用于改变所述反射器的位置并因此改变所述天线装置的主辐射方向的机械调节装置。
[0026]还可以假设天线定向和反射器二者能够利用所述定位装置来被调节。
[0027]在本发明的另一个实施例中，所述测量设备被配置成料位测量设备。特别地，所述测量设备可以配置成脉冲雷达装置或FMCW(调频连续波)料位测量设备。
[0028]本发明的另一个方面指定了为确定位于传送带上的散装材料的体积流而对上文以及下文中公开的测量设备的使用。
[0029]本发明的另一个方面指定了为确定散装材料的质量而对上文以及下文中公开的测量设备的使用。
[0030]本发明的另一个方面指定了一种用于确定散装材料的拓扑的方法，其中，在所述天线装置的主辐射方向中发射传输信号，并且由所述天线装置接收至少在所述散装材料的表面上被反射的传输信号。接下来，根据被反射且然后由所述天线装置接收的传输信号而生成回波曲线，该回波曲线反映了被反射的传输信号在所述测量设备的距离测量范围内的信号强度。接下来，改变所述天线装置的主辐射方向，以使得能够在不同的主辐射方向中生成另外的回波曲线。
[0031]接下来，确定所述散装材料的拓扑，为确定所述拓扑至少执行以下步骤:
[0032]a)建立第一距离单元，其是特定距离间隔；
[0033]b)通过与其余回波曲线相比来确定一系列回波曲线中的具有在第一距离单元内的最大信号强度的回波曲线；
[0034]c)确定最大信号强度的值和坐标，其是沿其生成该回波曲线的与最大信号强度对应的主辐射方向以及与最大信号强度对应的距离；以及
[0035]d)针对另外的距离单元重复地执行步骤(a)至步骤(C)。
[0036]在这点上，应当指出，所公开的测量设备可以被配置成执行在上文以及下文中所公开的所有方法步骤。
[0037]本发明的另一个方面指定了一种程序单元，该程序单元当在测量设备的处理器上被执行时指示该测量设备执行在上文以及下文中公开的步骤。
[0038]本发明的另一个方面指定了一种计算机可读介质，在其上存储了程序单元，该程序单元当在测量设备的处理器上被执行时指示该测量设备执行在上文以及下文中公开的步骤。
[0039]该程序单元可以是存储在测量设备的处理器上的软件的一部分。本发明还涉及一种程序单元，该程序单元通过更新的方式指示现有程序适用本发明。
[0040]在下文中，将参照附图描述本发明的实施例。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]图1示出了用于测量料位的料位测量设备以及由该装置生成的回波曲线；
[0042]图2示出了料位测量设备及其方向特性和由该装置生成的回波曲线；
[0043]图3a、图3b、图3c和图3d示出了在不同的主辐射方向中生成回波曲线；
[0044]图4示出了在不同的主辐射方向中接收回波曲线；
[0045]图5是根据本发明的实施例的方法的流程图；
[0046]图6示出了在不同的主辐射方向中所检测的各种回波曲线以及第一距离单元；
[0047]图7示出了根据主辐射方向的角度的距离单元中的图6的回波曲线的最大值；
[0048]图8示出了根据本发明的实施例的最大值；
[0049]图9示出了在不同的主辐射方向中生成的另外的距离单元的最大值；
[0050]图10示出了根据本发明的实施例的从图9获得的最大值；
[0051]图11示出了在不同的主辐射方向中检测的回波曲线；
[0052]图12是根据本发明的实施例的方法的流程图；
[0053]图13示出了根据本发明的实施例的测量布置；
[0054]图14示出了根据本发明的实施例的另外的测量布置。
【具体实施方式】
[0055]附图是示意性的并且不是按比例缩放的。
[0056]在下面对附图的描述中，在不同的附图中使用相似的附图标记表示相似或类似的元素。然而，相似或类似的元素也可能使用不同的附图标记表示。
[0057]本发明特别是应用于料位测量设备的领域，但是也可以应用于物体监测领域或质量流确定领域。扩展用于仅确定距填充材料表面上的特定点的距离以使之能够确定表面拓扑的料位测量方法，可以被看作是本发明的核心方面。尤其是在散装材料应用中，不论拓扑数据在进一步的计算步骤中如何被评估，基本上都能够获得更好的测量结果作为结果(所设想的选项:传送带上的体积流测量、容器中的质量确定等)。
[0058]图1示出了散装材料应用中的料位测量的典型情形。常规的料位测量设备101通过收发器单元102而朝向待测量的介质发射信号103。信号103在填充材料表面上的各个点104和105处被反射，并且在相应的传送时间后再次到达料位测量设备101，其中该信号在该料位测量设备101处以适当的方式被接收并且通常被转换成回波曲线108。回波曲线108在距离dll06和距离d2107之间具有很宽的回波。该很宽的回波也被称为回波带。它源自于传输信号103在待测量散装材料的表面上的若干个单独反射的叠加。
[0059]图2示出了来自料位测量设备101的信号查看方向(主辐射方向)的多个回波的外观。根据料位测量设备101的构造，尤其是根据双工器102的几何形状，传感器针对空间中的不同方向具有可变的敏感性，并且该敏感性是由也在图2中示出的方向特性201表示的。信号的图形显示的不完全聚焦意味着在测量中除了主辐射方向中出现的反射器R2202以外还检测在反射器R2202侧面的反射器R1203。根据回波曲线204，能够清楚地识别反射器202，203的两个回波205，206。然而，反射器R1203的回波206明显具有更小的幅度。除了在料位测量设备与反射器之间的更大距离以及信号在料位测量设备与反射器之间的路径上的随之增加的自由空间衰减之外，其主要原因还在于与反射器R2202相比而言在反射器R1203的方向中的更差的发送接收特性201。
[0060]图3首先在二维平面中示出了用于执行根据本发明的方法的的测量序列。根据本发明的料位测量设备301通过适当的机械构造而在可调节的方向中朝向反射器R1203和R2202。
[0061]料位测量设备301可以在主辐射方向的角度处开始其测量周期。在传感器的所指示的定向处，反射器R1203的回波302以最大幅度而被反映，这是因为其实际上以传感器301的主福射方向而被定位。基于传感器的当前定向，反射器R2202位于主福射方向的侧面，并且这解释了其具有小得多的回波303。
[0062]在下一步中，料位测量设备301向前旋转一个可能是预定的角度為9= φ?-φι.由于该新的主辐射方向，反射器Rl和R2的回波(304，305)现在以基本相同的幅度而被检测。
[0063]随之以和进行进一步的校准步骤，由于因此在该最后一步中达到了测量的检测范围的末尾。能够清楚地看出，所检测的回波306、307、308和309的最大幅度强烈地取决于关联的反射器202，203的位置以及料位测量设备301的当前定向。
[0064]现在，图4示出了过渡到散装材料堆的连续分布的反射平面401。为了清晰起见，最初以二维配置示出根据本发明的方法。
[0065]测量周期的起始点最初是在所述料位测量设备的双工器装置的各个主辐射方向中检测若干个回波曲线402，403，404，405，406，为此，在能预先确定的模板中经过待检测的角度范围(在此情况中，炉卿…炉Λ/?λ_=炉■/ )。
[0066]在图4的示例中，从五个不同的查看方向(φο,ψ?,炉2，ψ3, ψ4 )即主辐射方向410，411，412，413，414由传感器测量散装堆的表面401。被如此检测的回波曲线402，403，404，405，406最初被存储在适当的存储器中。
[0067]一旦完成回波曲线检测，根据本发明的方法就继续进行对回波曲线402，403，404，405，406的实际计算评估。图5示出了相关的流程图。
[0068]图6至图10示出了实施该方法时的主要中间结果。该方法始于步骤S5101。首先在步骤S5102中，结果矩阵AFinal802被清零。
[0069]该方法在后续的步骤中的中心思想是在预先固定的距离单元中评估回波曲线(图5 ;402，403, 404, 405.406)。因此，在步骤S5103中，将距传感器最近的距离带定义为分析区域(在此情况下:rs = a ；rE = r2)。
[0070]图6和图8示出了以此方式定义的距离单元801。接着，在步骤S5201中，形成与这个距离带801相关联的最大曲线M ((η)按照如下方式得到最大值曲线701:针对
/ rS:%.每个角(φ(Κ φ?, φ2，φ3，(p4 )，与回波曲线402，403，404，405，406关联的最大幅度(换言之信号强度)在预先定义的距离范围801中被搜索，并且针对最大值曲线701被标示为采样点(702, 703,……)。
[0071]随后，在步骤S5202中，确定最大值曲线701上的局部最大值。在本情况中，存在局部最大值M1704。通过实施方法步骤S5203、S5204和S5205，确定局部最大值M1704的极坐标。在本情况中，由于测量仅是二维的，因此极坐标简单地是
【权利要求】
1.一种用于确定散装材料(1102)的拓扑的测量设备(1300)，包括: 天线装置(1301)，其用于在该天线装置的主辐射方向中发射传输信号，并且用于接收至少在所述散装材料的表面上被反射的传输信号； 回波曲线生成单元(1303)，其被配置用于根据由所述天线装置接收的所述被反射的传输信号来生成回波曲线，所述回波曲线对应于所述被反射的传输信号在所述测量设备的距离测量范围内的信号强度； 定位装置(1307，1308)，其用于改变所述天线装置的所述主辐射方向(1305)，以使之能够以不同的主辐射方向生成一系列回波曲线； 评估单元(1304)，其用于确定所述散装材料的所述拓扑，其中所述评估单元执行以下步骤来确定所述拓扑: a)建立第一距离单元，所述第一距离单元是回波曲线中的特定部分； b)通过与其余的回波曲线相比来确定所述一系列回波曲线中的具有所述第一距离单元内的最大信号强度的回波曲线； c)确定所述最大信号强度的坐标以及与该最大信号强度对应的距离，其中所述坐标是与所述回波曲线对应的所述传输信号在其中被发射的所述主辐射方向；以及 d)针对另外的距离单元重复地执行步骤(a)至步骤(C)。
2.根据权利要求1所述的测量设备，其中，所述评估单元进一步执行以下步骤来确定所述拓扑: e)创建包括在步骤c)中所确定的所述坐标的值的矩阵。
3.根据前述权利要求中任一项所述的测量设备，其中，所述评估单元(1304)被配置成执行以下步骤: f)利用在步骤a)至步骤d)中所获得的数据来确定料位或散装材料体积。
4.根据前述权利要求中任一项所述的测量设备，其中，所述定位装置(1307,1308)被配置成在二维中改变所述天线装置(1301)的所述主辐射方向。
5.根据前述权利要求中任一项所述的测量设备，其中，为了改变所述天线装置(1301)的所述主辐射方向，所述定位装置包括用于设定所述天线装置的定向的机械调节装置(1307，1308)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的测量设备，其中，所述定位装置(1307,1308)包括用于改变所述天线装置(1301)的所述主辐射方向的反射器(1401)以及用于改变所述反射器的位置并因此改变所述天线装置(1301)的所述主辐射方向的机械调节装置(1403，1404)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的测量设备，其中，所述测量设备被配置成料位测量设备。
8.根据前述权利要求中任一项所述的测量设备，其中，所述测量设备被配置成脉冲雷达装置或调频连续波FMCW测量设备。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的测量设备在确定位于传送带上的散装材料的体积流中的应用。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的测量设备在确定散装材料的质量中的应用。
11.一种用于确定散装材料(1102)的拓扑的方法，包括以下步骤: 在天线装置的主辐射方向中发射传输信号； 接收至少在所述散装材料的表面上被反射的传输信号； 根据由所述天线装置接收的所述被反射的传输信号来生成回波曲线，所述回波曲线对应于所述被反射的传输信号在测量设备的距离测量范围内的信号强度； 改变所述天线装置的所述主辐射方向(1305)，以使得能够以不同的主辐射方向生成一系列回波曲线； 确定所述散装材料的拓扑，执行以下步骤来确定所述拓扑: a)建立第一距离单元，所述第一距离单元是回波曲线中的特定部分； b)通过与其余的回波曲线相比来确定所述一系列回波曲线中的具有所述第一距离单元内的最大信号强度的回波曲线； c)确定所述最大信号强度的坐标以及与所述最大信号强度对应的距离，其中所述坐标是与所述回波曲线对应的所述传输信号在其中被发射的所述主辐射方向；以及 d)针对另外的距离单元重复地执行步骤(a)至步骤(C)。
12.—种程序单元，其当在测量设备的处理器上被执行时指示所述测量设备执行以下步骤: 在天线装置的主辐射方向中发射传输信号； 接收至少在散装材料的表面上被反射的传输信号； 根据由所述天线装置接收的所述被反射的传输信号来生成回波曲线，所述回波曲线对应于所述被反射的传输信号在所述测量设备的距离测量范围内的信号强度； 改变所述天线装置的所述主辐射方向(1305)，以使得能够以不同的主辐射方向生成一系列回波曲线； 确定所述散装材料的拓扑，执行以下步骤来确定所述拓扑: a)建立第一距离单元，所述第一距离单元是回波曲线中的特定部分； b)通过与其余的回波曲线相比来确定所述一系列回波曲线中的具有所述第一距离单元内的最大信号强度的回波曲线； c)确定所述最大信号强度的坐标以及与所述最大信号强度对应的距离，其中所述坐标是与所述回波曲线对应的所述传输信号在其中被发射的所述主辐射方向；以及 d)针对另外的距离单元重复地执行步骤(a)至步骤(C)。
13.一种计算机可读介质，其上存储有程序单元，该程序单元当在测量设备的处理器上被执行时指示所述测量设备执行以下步骤: 在天线装置的主辐射方向主发射传输信号； 接收至少在散装材料的表面上被反射的传输信号； 根据由所述天线装置接收的所述被反射的传输信号来生成回波曲线，所述回波曲线对应于所述被反射的传输信号在所述测量设备的距离测量范围内的信号强度； 改变所述天线装置的主初级辐射方向(1305)，以使得能够以不同的主辐射方向生成一系列回波曲线； 确定所述散装材料的拓扑，执行以下步骤来确定所述拓扑: a)建立第一距离单元，所述第一距离单元是回波曲线中的特定部分； b)通过与其余的回波曲线相比来确定所述一系列回波曲线中的具有所述第一距离单元内的最大信号强度的回波曲线； C)确定所述最大信号强度的坐标以及与所述最大信号强度对应的距离，其中所述坐标是与所述回波曲线对应的所述传输信号在其中被发射的所述主辐射方向；以及 d)针对另外的距离单元重复地执行步骤(a)至步骤(C)。
【文档编号】G01F23/284GK104165671SQ201410211358
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2013年5月17日
【发明者】约瑟夫·费伦巴赫, 卡尔·格里斯鲍姆, 罗兰·韦勒 申请人:Vega格里沙贝两合公司