CN102192774A - 填充目标容器的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明的方法以及根据本发明的装置用于用来自储蓄池的预设目标质量m_z的自由流动物质填充目标容器。剂量分配装置具有阀，用于可变调节物质流从储蓄池流入目标容器的质量流速

剂量分配装置包括用于测量从填充过程开始所经过的时间t的装置、用于确定目标容器内的物质质量m的天平，以及控制器单元。控制器单元包括调节模块，理想的质量流速

存储于调节模块内。如果在时间t，质量流速

小于理想的质量流速

则将流速

提高流速调节量并且如果质量流速

大于理想的质量流速

则将流速

降低流速调节量控制器单元还包括用于确定质量流速

的自适应滤波器。

Description

填充目标容器的方法和装置

技术领域

本发明涉及用来自储蓄池的预设目标质量的自由流动物质填充目标容器的方法和装置。

背景技术

这种类型的填充装置尤其使用于例如在医药领域内需要的小剂量药品量的分配中。通常目标容器放在天平上，以称重被剂量分配装置递送的物质的量，以便随后可以根据给定指令对该物质进行进一步处理。

例如，被分配物质保存在装备有分配头的源容器或储蓄池内。理想地，如果被分配物质是通过剂量分配装置的开口递送到外面，那么在填充过程结束时，预设目标质量的物质将已经被目标容器接收。这里重要的是目标容器内质量的实际值尽可能精确地与预设目标质量一致。还很重要的是填充过程可以尽可能快速地进行。

本领域的现有技术中已知的剂量分配方法是基于被递送物质的量的体积测量。如果物质的密度为ρ，阀具有可变孔截面积A，并且与这些参数关联的物质的合成流出速度为u，则目标容器内物质的质量m_z从下面的方程式中得到

$m_z=\underset{t_{\mathrm{open}}}{\overset{t_{\mathrm{close}}}{\∫}}\stackrel{.}{m}\left(t\right)\mathrm{dt}=\underset{t_{\mathrm{open}}}{\overset{t_{\mathrm{close}}}{\∫}}\mathrm{\ρ}\stackrel{.}{V}\left(t\right)\mathrm{dt}=\underset{t_{\mathrm{open}}}{\overset{t_{\mathrm{close}}}{\∫}}\mathrm{\ρ}\left(\mathrm{Au}\right)\left(t\right)\mathrm{dt}=\underset{t_{\mathrm{open}}}{\overset{t_{\mathrm{close}}}{\∫}}\mathrm{\ρA}\left(t\right)u(A,h,d,...)\mathrm{dt}.$

特别地，流出速度u受很多影响因素的影响，例如阀孔的横截面积A、储蓄池内物质的填充高度h造成的静压(hydrostatic pressure)，以及物质的流变特性例如粉末的颗粒大小d。特别是流变特性通常非常复杂，并且容易受其任何程度的精度还没有被掌握的影响因素的影响。例如，很难考虑在流动开始时发生在宾汉介质(Bingham media)或粉末中的流动延迟(flowretardation)。特别是在填充粉状物质时，诸如单个微粒的颗粒大小、含水量以及表面特性的因素具有较大的影响。

在US 4,893,262中，公开了一种用于容器填充的控制器系统。该系统在延续若干个填充周期的时间过程中进行了优化，其中对质量流从一个周期到下一个周期进行优化，并且对填充时间进行调整，直到被分配的质量与预设目标质量尽可能精确地一致。此系统主要用于有关精度的要求很大程度上低于对本发明的系统的精度要求的情况下的大量值的填充。该优化延续若干个周期的时间提出了另外一个问题，因为预设目标质量只能在若干个试验周期(trial cycles)之后才真正获得所要求的精度。在这些试验周期期间分配的物质就不能再使用，因为在分配以及随后从目标容器中清除的过程中有可能污染这些物质。特别是当分配的是很昂贵的物质时这是毫无置疑的缺点。

在US 6,987,228B 1中，公开了一种用于精确地并可重复地分配小质量微粒的方法和装置。该装置包括控制器单元，用于控制供给到保持着被分配颗粒的滤网的能量值。供给滤网能量具有使滤网内少量的颗粒落到布置于滤网下方的天平上的效果。控制器单元根据天平测量的重量控制施加到滤网上的能量值。所引入的能量值可以与将要被分配的质量的值有关地进行控制，因此可以改变颗粒的流出速度。这种布置的问题是使用滤网只能分配粉末形式的物质。对于其他自由流动的物质，特别对于液体，这种方法不适用。即使在分配粉状物质的时侯，这种方法也存在固有的缺点，因为必须根据物质的颗粒大小使用不同的滤网。本质的缺点涉及与称重信号有关地控制供给地滤网的能量。由于天平响应的时间延迟，填充过程必须以足够慢的速度进行，以允许天平具有足够的时间响应。因此，填充过程将占用非常长的时间。

在US 4,762,252中，公开了一种用于控制容器填充的系统。在填充过程期间为了确定质量流速，要测量储蓄池的重量的变化。用这种方式确定的质量流速与理想的流速进行比较。若所测量的流速大大偏离了理想的流速，则对质量流速进行相应调整。此参考文献中描述的系统适于每小时分配约25至50公斤。在医药领域内所需要的各种尺寸微粒的少量填充过程中，需要高水平的精度，并且很小的测量误差可能对填充质量具有重大影响。同时，填充过程应占用尽可能少的时间。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种方法和装置，用于精确并且可重复地分配预设的小填充量的自由流动物质并且具有简单、快速并且精确的特征。

使用具有在独立权利要求中描述的特征的方法和装置解决了这一任务。另外的具有优势的实施例在附属权利要求中呈现了。

根据本发明的方法并且利用根据本发明的装置，在用于将所测量剂量的物质填充到目标容器内的填充装置的帮助下，用来自储蓄池的预设目标质量m_z的自由流动物质填充目标容器。剂量分配装置具有阀，阀允许可变调节从储蓄池流入目标容器的质量流速

剂量分配装置还包括用于测量从填充过程开始所经过的时间t的装置、用于确定目标容器内的物质质量m的天平，以及控制器单元，控制器单元具有用于控制阀的阀控制模块。控制器单元包括调节模块，其中理想的质量流速

被存储在此调节模块中。如果在时间t的某一点上，质量流速

小于理想的质量流速

则将流速提高流速调节量

并且如果质量流速

大于理想的质量流速

则将流速降低流速调节量

控制器单元还包括用于确定质量流速

的自适应滤波器。

若干个不同的参数可以计入理想的质量流速

的确定。

这些参数中的一个是延迟间隔(delay interval)τ。延迟间隔τ表示从质量到达天平上开始直到该质量值显示在天平上的时间间隔，或者从质量到达天平上开始直到包含该质量值的电输出信号被传递出来的时间间隔。根据天平的类型和结构，延迟间隔τ为约1.5至3秒长。延迟间隔τ通过测量确定。已经发现在大多数情况下延迟间隔τ取决于天平的特性。另外，周围环境的参数对延迟间隔τ有影响。例如，低频振动和/或颤动将导致延迟间隔τ增加。这意味着计入延迟间隔τ的主要因素是天平特有的的测量延迟和环境参数。被分配物质的物理特性只起第二位的作用。为了保证被分配到目标容器内的质量不超过极限，可以在确定理想的质量流速

时计入延迟间隔τ。这里要遵循的规则是延迟间隔τ应与理想的质量流速

成反比，也就是

在确定理想质量流速时应计入的另一参数是公差m_T。公差m_T限定在剂量分配过程结束时目标容器内的质量m可以偏离目标质量m_z的最大容许偏差。换句话说，在剂量分配过程结束时目标容器内的质量m必须在此区间内

m_z-m_T＜m＜m_z+m_T。

如果公差m_T很大，即使在理想的质量流速

很大的情况下，也可以保证最终质量m位于给定公差m_T范围内的的理想结果。另一方面，如果公差m_T很小，理想的质量流速

需要选择得足够小以保证质量m终止于给定公差m_T范围内。这使得要求理想的质量流速

应该与公差m_T成正比，也就是

如果分配到目标容器内的物质的最终质量m超出目标质量m_z大于公差m_T，也就是，如果

m＞m_z+m_T，

这被认为是超量(overshoot)。需要严格防止超过公差m_T，因为需要花费很大力气才能将被递送物质的超过的量从目标容器中除去。而且，在从目标容器除去该物质的过程中，可能发生污染，因此需要绝对地避免这种危险。

为了确实避免被目标容器接收的物质超量，在延迟间隔τ期间分配到目标容器内的质量的值应该小于公差m_T，也就是

因此，质量流速必须小于或等于公差m_T除以延迟间隔τ

因此，理想质量流速

的最大容许值是

通过停留在此最大值以下，保证了在填充过程结束时目标容器内的质量m位于预设的公差范围内。

因为在填充过程中延迟间隔τ可能会根据环境参数而改变，此延迟间隔τ的变化可以用于调节理想的质量流速

调节模块比较理想的质量流速

与实际质量流速

并且，如果发现这两个量之间存在差值，调节模块将使实际质量流速

调节至理想的质量流速

为了确保在整个填充过程期间保持理想的质量流速

调节模块被重复使用。在相等的时间间隔之后重复调节模块的操作是特别具有优势的。

为了防止该系统变得不稳定，质量流速

不应改变得太快。因此，根据下面的方程式将前面质量流速

计入新质量流速

是具有优势的：

${\stackrel{.}{m}}_{\mathrm{new}}=(1-\mathrm{\α}){\stackrel{.}{m}}_{\mathrm{old}}+\mathrm{\α}({\stackrel{.}{m}}_{\mathrm{old}}-d\stackrel{.}{m}).$

因子α是权重因子，其可以取零和一之间的任何需要数值，也就是，α∈(0，1)。这使得质量流速

变化得更慢。

用于防止超过目标质量m_z的一个可能措施是，根据当前的质量流速

天平测量的重量信号m(t)以及延迟间隔τ，使用下述关系，计算存在于目标容器内的实际质量

$\tilde{m}\left(t\right)=m\left(t\right)+\mathrm{\τ}\·\stackrel{.}{m}\left(t\right).$

根据对存在于目标容器内的实际质量所计算的值

可以在适当的时间启动阀的关闭，并因此可以避免超过目标质量m_z。

如果朝向填充过程的结束降低理想的质量流速

并因此降低实际质量流速超过目标质量m_z的危险被进一步降低了。

根据本发明的方法以及根据本发明的装置特别在粉状或液体物质的填充过程中找到了应用。自由流动物质通常具有复杂的流变特性(rheologicalproperties)并且在多数情况下是非牛顿特性(non-Newtonian nature)。典型地，理想的目标质量在0.5mg和5000mg之间的范围内。然而，用这种方法还可以分配更小或更大剂量的量。

根据具有优势的实施例，阀具有圆形截面的出口孔和闸元件，其中，出口孔和闸元件布置于公共轴线上。闸元件相对于外壳具有运动性以绕公共轴线旋转并且在平移运动中沿公共轴线滑动，闸元件可以被驱出出口孔和缩回到出口孔内。闸元件具有圆柱形闸部分和出口通道部分，以便通过与出口通道部分的长度L相等的闸元件的平移运动阀可以被打开和关闭。闸元件的出口通道部分被设计成，如果平移位移大于最小平移位移L_min并且小于最大平移位移L_max，则物质可以流经出口通道部分。如果平移位移小于最小平移位移L_min或大于最大平移位移L_max，则出口孔被圆柱形闸部分关闭并且物质不能流经出口通道部分。

质量流速

与闸元件的平移位移L直接相关。

为了达到实际质量流速

还可以通过确定称重信号的一阶时间导数而利用称重信号m(t)

$\stackrel{.}{m}\left(t\right)=\frac{m\left(t\right)-m(t-\mathrm{\Δt})}{\mathrm{\Δt}}.$

时间差Δt＞0可以任意选择。然而，应注意选择的Δt应该足够大，以便消除称重信号的统计学波动，并且

的数值不会因此过度波动。过度波动可能导致剂量分配过程的不稳定性。在确定质量流速

时，优选使用离散的、相同的时间间隔Δt。当阀被打开时从时间t₁开始，根据序列

t_i＝t₁+i·Δt

以相同步幅(step)Δt彼此递增的时刻ti的质量流速

通过下述方程式确定：

$\stackrel{.}{m}\left(t_i\right)=\frac{m\left(t\right)-m(t-\mathrm{n\Δt})}{\mathrm{n\Δt}},n=\mathrm{1,2,3},....$

优选地，n是2和10之间的正整数。在用时约30至90秒的填充过程中，Δt应为约2至3秒。如果n使用更大的数值，则对更大时间间隔上的质量流速

取平均值。一方面，称重信号的统计学波动因此被平均化了，另一方面，对

所计算的数值将只以相对迟缓的响应追随任何变化，以便质量流速

的变化被相对较晚得检测到。根据所计算的质量流速

可以确定其从理想的质量流速

的偏离，并且可以相应调整质量流速

因为天平的输出受时间延迟τ影响，所以不可能在时间t确定质量流速

而只能在更早的时间t-τ确定。如果诸如阀设置的参数在其间发生了变化，那么所计算的质量流速将是不正确的。

因此使用自适应滤波器估计实际质量流速

是具有优势的。自适应滤波器被用于信号处理应用等等，以适应地纠正输入信号的失真(distortion)。

通过使用自适应滤波器，质量流速

可以被更精确且更快速地确定，由此提高了填充过程的精度。

对质量流速有影响的天平确定的质量m、从填充过程开始所经过的时间t以及阀特有参数用作自适应滤波器的输入信号。使用正在讨论的阀的设计几何特征，阀特有参数是表示闸元件的平移位移的长度L。当然，对具有不同几何特征的阀可以使用不同的参数。

使用阀的适当的设计几何特征，长度L近似与质量流速成比例，并且因此质量流速

可以表述为

$\stackrel{.}{m}=k\·L,$

其中，k是恒定的特有质量流因子。开始时，此因子k是未知的。在自适应滤波器的帮助下尽可能精确地估计此因子k是具有优势的。在这种滤波器中使用的公共算法是基于最小化偏差的平方的平均值的方法，所谓的最小均方(LMS)算法。用递归方法例如递归最小二乘(RLS)算法获得更好的结果。LMS-以及RLS算法可以在相关的专业文献中找到。除LMS-和RLS算法之外，还可以使用H无穷(H-infinity)方法。在H无穷方法中，最大误差是正在被最小化的量，而不是偏差的平方的平均值。此方法更适于处理极端情况。H无穷方法同样可以在专业文献中找到。

RLS算法的输入信号是下述数值的数学序列

$k_n=\frac{{\stackrel{.}{m}}_n}{L}\≈\frac{1}{L}\frac{m\left(t_n\right)-m\left(t_{n-1}\right)}{t_n-t_{n-1}},$ 其中，t_n-1＜t_n，

其中，理想地，时间间隔t_n-t_n-1＝Δt是常数。

基于测量值的因子k_n与在模型的帮助下估计的因子

比较。得到误差序列

$e_n={\hat{k}}_n-k_n.$

在理想情况下，也就是，如果通过滤波器的作用修改输入序列，使

更精确地等于k_n，那么误差序列将为零。如果存在偏差，那么误差信号e_n将具有不为零的数值。在存在偏差的情况下，调整的算法通过修改滤波器系数最小化该误差信号。作为误差反馈的结果，

的更精确数值被确定。利用此因子

实际质量流速的估计将同样更精确

$\stackrel{\widehat{.}}{m}=\hat{k}\·L.$

如果误差信号e_n或误差信号的和

和/或它们的加权和超过临界值，使理想的质量流速

更小并因此防止超过目标质量m_z是具有优势的。

另外所谓的遗忘因子λ用于减小前一误差值在和中的影响

${\mathrm{\Σ}}_{k=1}^n{\mathrm{\λ}}^{n-1}{e}_k,$ 其中0＜λ≤1。

另外具有优势的是通过以相等大小的平移步幅ΔL移动闸元件阀被打开和关闭。

理想地，在填充过程中，确定允许物质流动的最小平移位移L_min以及/或者最大平移位移L_max。另外确定在填充过程结束时存在的实际质量是实际的。这些参数可以被存储起来并在随后的填充周期中被控制器单元使用。因此，这些参数只需要确定一次，并且随后的填充周期可以进行得更快。前面填充周期的参数值可以存储在存储器模块特别是RFID(射频识别装置)中，并在以后的填充周期中使用。在相关的储存池上粘贴RFID标签是特别具有优势的，因为这将保证储存池内的物质和存储在RFID标签内的数据之间的直接连接。然而，还可以使用其他存储器存储介质。

理想地，在只在第一填充周期中使用的程序中，在闸元件的平移步幅ΔL运动中，阀被打开，直到物质开始流动，由此定义最小平移位移L_min。为了确定最大平移位移L_max，闸元件首先被打开L_min+ΔL的量，然后以相等大小的平移步幅ΔL继续该运动，直到物质停止流动，由此定义最大平移位移L_max。一旦已知了最小平移位移L_min和最大平移位移L_max，就可以以任何需要的方式打开和关闭闸元件。

具有优势地，闸元件的出口通路区域具有可变孔截面积A。因此，通过阀的物质流的质量流速

与阀的闸元件的位置直接相关。理想地，闸元件的平移位移长度L与阀的孔截面积直接相关，也就是，A＝A(L)。根据阀的设计，闸元件的平移位移L、孔截面积A以及质量流速

之间具有正比例关系：

$\mathrm{\ΔL}\∝\mathrm{\ΔA}\∝{\stackrel{.}{m}}^3.$

根据闸元件的几何设计，流速对平移位移L的依附关系通过三次函数表述并且已经试验确定。闸元件的几何特征的变化也会导致平移位移L和质量流速之间关系的变化。

然而，这种类型的正比例关系通常在实际中不能实现，因为诸如颗粒大小的材料特性、流动运动的延迟开始或类似的因子都会对正比例关系造成影响。然而，通常，孔截面积越大则质量流速越大可以作为规则。

使用可以被设定为以可变角速度ω旋转的闸元件是具有优势的，其中，角速度ω与通过阀的质量流的速度

直接相关。

作为另一优势，阀被装备有在已经打开的阀上传输可变敲击频率F的敲击作用的冲击式机构。在这种情况下，敲击频率F与通过阀的质量流速直接相关，并且提高敲击频率F导致更大的质量流速

敲击可以被定向成平行于闸元件的轴线方向，也可以被定向成垂直于闸元件的轴线方向。

另外，敲击可以击打在阀的闸元件和/或阀的外壳上。

利用旋转运动并且利用敲击作用，能够获得防止阀堵塞和/或形成粉末桥(powder bridges)的益处。用这种方式，可以保护或者甚至增强粉末的自由流动特性。

因为旋转运动的速度ω和敲击频率F也对质量流速

有影响，所以这些参数同样应计入质量流速

的估计。

控制器单元可以部分或整体实现为基于计算机的系统。

附图说明

下面将通过在附图中示意性示出的实例描述用于目标容器填充的方法和装置，其中：

图1示出了根据本发明的用于目标容器填充的装置的示意性表述；

图2示出了具有阀外壳和闸元件的阀；

图3示出了理想化的孔横截面分布曲线以及合成的质量流速的分布曲线的图示；以及

图4示出的图示示意出质量流速

是如何分别被孔截面积A、敲击频率F以及旋转运动的速度ω影响的。

具体实施方式

图1示出了目标容器100，其可以借助于剂量分配装置300用存储于储蓄池200内的高达填充高度h的物质进行填充。剂量分配装置300被连接至计时装置(timekeeping device)400，以测量从填充过程开始所经过的时间t，其中，测量的时间可以被传输至控制器单元600。目标容器100布置于天平500上，以可以测量目标容器100内物质的重量。称重信号，也就是表示质量m的信号，同样可以被传输至控制器单元600。

这样布置的目的是用预设目标质量m_z的自由流动物质填充目标容器100，以满足在分配过程结束时目标容器内物质的质量m与目标质量m_z之间的偏差可以不超过公差m_T的条件，或用数学术语表述：

m_z-m_T＜m＜m_z+m_T。

为了防止太多的质量被分配到目标容器100内，质量流速应小于公差m_T除以延迟间隔τ得到的商。因此理想的质量流速

可以表述为

延迟间隔τ是天平特有的参数，其独立于被分配物质的物理特性。延迟间隔τ可以在第一填充周期之前确定并存储于控制器单元600内。

延迟间隔时间τ取决于天平500的技术特征并且取决于周围环境的参数。环境参数可能在填充过程期间变化，并且这还可能导致延迟间隔τ的变化。此延迟间隔τ的变化可以被连续地确定，并且理想的质量流速可以响应于此延迟间隔τ的变化而被调节。然而，还有其他可能的方式确定理想的质量流速

在控制器单元600内，根据被测量的质量m、测量的时间t以及诸如L的阀参数，在质量流计算模块610内估计质量流速

具有优势地，可以通过适当地使用自适应滤波器例如RLS算法估计质量流速

假设阀参数L与质量流速

成正比，那么质量流速

可以表述为

$\stackrel{.}{m}=k\·L,$

其中，k是恒定的特有质量流因子，其必须进行估计。这可以利用自适应滤波器优选利用误差反馈实现。根据估计的质量流因子

可以估计质量流速

所计算的质量流速

被传递至调节模块620，在这里，从测量值确定的质量流速

被与理想的质量流速

进行比较。如果发现所计算的质量流速

小于理想的质量流速

则将质量流速

增加

并且如果发现所计算的质量流速

大于理想的质量流速

则将质量流速

减小

如此调节后，实际质量流速

应该与理想的质量流速一致。调节模块620将调节质量流速的信号发送至阀310。通过适当调节阀参数例如长度L实现质量流速

的改变。在填充周期期间，重复进行实际质量流速的确定，并且如果需要，调节质量流速

确定质量流速

和/或调节质量流速

可以以相等的时间间隔进行。由于延迟间隔τ的存在，不可能精确确定质量流速

也就是，

表示估计值。

用于估计质量流速

的自适应滤波器还可以用于估计阀的参数，例如L，或对质量流速

有影响的其他因子。在本实例中，不必要估计质量流因子k。

图2表示具有外壳311和出口孔312的阀310，出口孔312具有圆形形状的孔横截面。闸元件313布置于阀310内。闸元件313具有圆柱形闸部分314和出口通道部分315。出口孔312和闸元件313布置于公共轴线上，并且闸元件313相对于外壳311具有运动性，以绕公共轴线旋转(如圆形双向箭头350所表示的)以及在平移运动中沿公共轴线滑动(如直线双向箭头340所表示的)。因此，闸元件313可以从出口孔312滑出以及回到出口孔312内。闸元件313的这种旋转350或平移运动340在驱动源的帮助下发生，驱动源通过连接器元件316连接至闸元件313。重置元件(resettingelement)318布置于阀外壳311和闸元件313之间，允许闸元件313被返回到停靠位置。此重置元件318优选是闸弹簧(shutter spring)。重置弹簧的返回移动被挡块317限定。

在闸元件313和阀外壳311之间具有用于储蓄池200的空心空间，储蓄池200用于容纳被分配物质。阀310可以通过闸元件313的平移运动340而打开。来自储蓄池200的被分配物质可以经由闸元件313的出口通道部分315通过出口孔312进入目标容器100。

阀310包括存储器模块320用于存储数据。在此存储器模块320中，可以存储例如被分配物质的材料特性、来自在前填充过程的流动参数，和/或天平特有的参数例如延迟间隔τ。存储器模块320被布置于阀外壳311上或其内部。

图3示出了理想质量流速

的分布曲线的图示1，另一图示2示出了根据本发明的填充过程的质量流速

的分布曲线，而另一图示3示出了从图示2的质量流速

得到的质量m(t)。由于目标容器100内的质量达到量m(t)的时间和该质量值通过根据图1和2的天平500传送出来的时间之间的延迟，所以存在延迟间隔τ。一旦质量被天平500显示出来，就可以确定质量流速

在填充过程开始时，阀310被相对快速地打开，因而具有很大的质量流速

并且在初始延迟间隔τ后质量m(t)急剧上升。然而，孔截面积A太大导致质量流速

很大，所以目标容器100很快被充满，这必然有超过目标质量mz的危险。因此，可能比较合理的是通过减小理想质量流速

进而减慢填充过程，这通过随着填充周期接近结束使孔的截面积A变小而得以实现。

在比较实际质量流速

和理想质量流速

时，如果发现实际质量流速

大于理想质量流速

则通过减小阀310的孔截面积A而降低实际质量流速

另一方面，如果比较显示实际质量流速小于理想质量流速

则通过增大阀310的孔截面积A而提高实际质量流速

朝向填充过程结束的方向，阀的孔截面积A被减小，因此质量流速

被降低。这样，目标容器100内的质量m(t)可以慢慢地接近目标质量m_z，因此防止超过目标质量m_z。

图4表示填充过程期间孔截面积A、敲击频率F的阶跃增加以及角速度ω的阶跃增加的理想化的时间分布曲线。在理想情况下，在彼此上叠加这些参数得出所示意的质量流速的分布曲线。这清楚地示出了质量流速

被孔的截面积A、敲击频率F以及角速度ω影响。

虽然本发明通过呈现特殊示例性实施例进行了描述，但很显然的根据本发明的知识可以制造很多另外的变异，例如，通过彼此结合实施例的单独实例的特征和/或通过在实施例之间互换单独的功能单元。

附图标记列表

100	目标容器
		200	储蓄池
300	剂量分配装置
		310	阀
311	阀外壳
		312	阀的出口孔
313	闸元件
		314	圆柱形闸部分
315	闸元件的出口通道部分
		316	连接器元件
317	限制挡块
		318	重置元件
320	存储器模块
		340	闸元件的平移运动
350	闸元件的旋转运动
		400	计时装置/功能
500	天平
		600	控制器单元

610	质量流测量模块
		620	调节模块

附图标记列表

Claims (15)

1.一种借助于剂量分配装置(300)用来自储蓄池(200)的预设目标质量m_z的自由流动物质填充目标容器(100)的方法，所述剂量分配装置用于将被测量剂量的所述物质填充到所述目标容器(100)内，所述剂量分配装置(300)包括：阀(310)，其允许可变地设定所述物质从所述储蓄池(200)流进所述目标容器(100)内的质量流速

计时装置(400)，用于确定从填充过程开始所经过的时间t，天平(500)，用于确定所述目标容器(100)内存在的所述物质的质量m，以及控制器单元(600)，用于控制所述阀(310)，其中所述控制器单元(600)包括调节模块(620)，并且理想的质量流速

存储于所述调节模块(620)内，其中另外，如果在时刻t发现质量流速

小于理想的质量流速

则将质量流速增加流速调节量并且如果发现质量流速

大于理想的质量流速

则将质量流速降低流速调节量

其中，质量流调节

通过理想的质量流速

和估计的质量流速

之间的差形成，并且所述目标质量m_z必须位于公差m_T内，其特征在于，所述控制器单元(600)包括用于确定质量流速的自适应滤波器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自适应滤波器包括递归最小二乘(RLS)滤波器。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自适应滤波器包括最小均方(LSM)滤波器。

4.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，在质量到达天平上的时间和得到质量的结果输出的时间之间存在延迟间隔τ，理想的质量流速

被选择成使理想的质量流速与所述延迟间隔τ成反比，并且使理想的质量流速

与所述公差m_T成正比。

5.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述调节模块(620)以相等的时间间隔重复使用。

6.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，对于新质量流速

的确定来说，根据方程式

在所述确定中计入前面质量流速其中α是可以取零和一之间任何理想数值的权重因子。

7.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述阀(310)包括外壳(311)、具有圆形孔横截面的出口孔(312)以及闸元件(313)，其中所述出口孔(312)和所述闸元件(313)布置于公共轴线上，并且所述闸元件(313)相对于所述外壳具有运动性，以围绕所述公共轴线旋转并且在平移运动中沿所述公共轴线滑动，所述闸元件(313)滑出和滑入所述出口孔(312)，其中另外，所述闸元件(313)具有圆柱形闸部分(314)和出口通道部分(315)，并且所述阀(310)通过所述闸元件(313)的平移运动(340)被打开和关闭。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，质量流速

的大小与所述闸元件(313)的平移位移直接相关。

9.根据权利要求7或8中任一所述的方法，其特征在于，所述阀(310)通过所述闸元件(313)的相等长度ΔL的步进平移运动被打开和关闭。

10.根据权利要求7、8或9中任一所述的方法，其特征在于，在填充过程中，物质开始流动的所述闸元件(313)的最小平移位移L被确定，并且此参数L被存储于存储器中，并且被所述控制器单元(600)使用，用于在随后的填充过程中控制质量流速

11.一种可操作的装置，用于借助于剂量分配装置(300)用来自储蓄池(200)的预设目标质量m_z的自由流动物质填充目标容器(100)，所述剂量分配装置(300)用于将被测量剂量的所述物质填充入所述目标容器(100)内，所述剂量分配装置(300)包括阀(310)，其允许可变设定所述物质从所述储蓄池(200)流入所述目标容器(100)内的质量流速

计时装置(400)用于确定从填充过程开始所经过的时间t，天平(500)用于确定所述目标容器(100)内存在的所述物质的质量m，以及控制器单元(600)用于控制所述阀(310)，其中所述控制器单元(600)包括调节模块(620)，并且理想的质量流速

存储于所述调节模块(620)内，其中另外，如果在时刻t发现质量流速

小于理想的质量流速

则可以将质量流速增加流速调节量

并且如果发现质量流速

大于理想的质量流速

则可以将质量流速降低流速调节量

其特征在于，所述控制器单元(600)包括用于确定质量流速

的自适应滤波器。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述阀(310)包括外壳(311)、具有圆形孔横截面的出口孔(312)以及闸元件(313)，其中所述出口孔(312)和所述闸元件(313)布置于公共轴线上，并且所述闸元件(313)相对于所述外壳具有运动性，以围绕所述公共轴线旋转并且在平移运动中沿所述公共轴线滑动，所述闸元件(313)可以被滑出和滑入所述出口孔(312)，并且所述闸元件(313)具有圆柱形闸部分(314)和出口通道部分(315)，并且所述阀(310)通过所述闸元件(313)的平移运动(340)被打开和关闭。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述闸元件的出口通道部分(315)具有可变孔截面积A，并且所述闸元件(313)的平移位移与所述阀(310)的孔截面积A直接相关。

14.根据权利要求11至13中任一所述的装置，其特征在于，所述闸元件(313)可以可变角速度ω旋转，其中角速度ω与经过所述阀(310)的物质流的质量流速

直接相关。

15.根据权利要求11至14中任一所述的装置，其特征在于，所述阀(310)包括冲击式机构，由此可变敲击频率F的敲击可以被指向到已经打开的阀上，并且所述敲击频率F与经过所述阀(310)的物质流的质量流速直接相关。

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