CN105277941B - 用于基于内容物估计来检测仓内的障碍物的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于基于内容物估计来检测仓内的障碍物的系统和方法。公开了一种用于自动绘制存储内容物的仓内的障碍物的方法和系统，该系统可包括：位置估计器，该位置估计器被布置为响应于检测信号，计算在不同时间段的内容物的上表面的形状的多重估计；其中检测信号是由接收机响应于在仓内反射或散射的辐射信号产生的；及障碍物检测器，该障碍物检测器被布置为响应于内容物的上表面的形状的多重估计之间的关系来检测障碍物。

Description

用于基于内容物估计来检测仓内的障碍物的系统和方法

技术领域

本发明涉及库存的监测和过程的测量，且更特别涉及用于测量仓的内容物的系统和方法。

背景技术

对液体库存的监测通常是简单的。相比之下，对由堆在如筒仓的仓内的颗粒物组成的散装固体库存的监测往往很难。这些散装固体库存的例子包括用于建筑的水泥和沙子、粮食、化肥等。仓内的散装材料的水平的测量是一个尚未完全解决的问题。仓内的状况通常是不利的(灰尘、极端的温度等)和存储在仓内的散装材料的内容物往往没有平坦的表面且不总是各向同性的。其他的困难来自于使用的仓形状的广泛种类和一些仓内的易爆环境。

本文使用的术语“仓”的范围包括用于散装颗粒固体的任何储存容器，其结构限定了用于容纳和存储固体的内部容积。这样的仓可能会在上面封闭、下面封闭和四周封闭，如当仓是筒仓、器皿或槽的情况，或者可能是上面开口或一个或多个侧面开口。在下面的本发明的详细描述中使用的“仓”的例子是筒仓；但是对本领域的那些技术人员将明显的是如何将本发明的原理应用到任何类型的仓。

已知五种主要的方法用于如筒仓的仓的内容物的连续测量。

机电(yo-yo)水平传感器主要由在一卷带的一端的砝码构成。砝码被允许在仓内下降到内容物的顶表面所位于的深度。当砝码被定位于内容物的顶部时，带内的张力松弛。砝码然后缩回至顶部设置点。内容物的高度根据缩回砝码所需的时间或根据测得的带的长度推断出。

诸如yo-yo传感器的机械设备是不可靠的。它们易被灰尘堵塞和被筒仓内的诸如泵和杆的障碍物卡住。

超声水平传感器基于超声波发射和接收原理工作。来自发射机的高频声波被内容物的顶表面反射到接收器。内容物的高度根据往返传播时间推断。这种传感器具有有限的范围且在存在灰尘时工作欠佳。此外，这种装置需要定制设计以用于不同类型的筒仓。

雷达水平传感器基于电磁波发射与接收原理工作。来自发射机的电磁波被内容物的顶表面反射到接收器。内容物的高度根据往返传播时间推断。这种传感器具有不适用于散装固体的单个测量点。

电容传感器测量两个金属杆之间的电容或金属杆和地面之间的电容。由于筒仓的内容物具有与空气不同的介电常数，电容根据所述两杆之间或杆与地面之间的内容物的顶表面的水平进行变化。这样的传感器趋于不准确且对湿度和存储在筒仓中的材料的类型敏感。

以上讨论的所有现有技术的传感器对内容物的形状不敏感，因此在称为“形成圆锥形”的共同现象存在的情况下是不准确的，该现象在散装颗粒固体通过仓的底部撤出时发生：其顶点在撤出点的正上方的倒锥形孔趋于在散装颗粒固体中形成。在散装颗粒固体被从顶部添加到仓时，发生类似的现象：固体往往堆积在其顶点在固体的插入点的正下方的圆锥中。这些传感器在具有复杂的几何形状的仓中及在存在障碍物的情况下工作欠佳。

重量计通过测量保持筒仓的杆中的张力来测量移动筒仓及其内容物的重量。这种仪表的安装复杂，而且它们只适用于具有金属腿的移动筒仓。

对于测量仓的内容物(散装固体或液体)发明，一个主要问题是假回波。

假回波是仓内的障碍物的照射导致的。这些障碍物可能是外来物体、仓壁上的不规则物、内容物材料的堆积和平坦的波纹。内容物材料可以，例如，累积在障碍物上或仓壁上。

当材料水平面低于这些障碍物时—水平面测量装置可以锁定在障碍物上并将它们视为实际的材料水平面。

这些障碍物的位置和它们的大小在每个仓中是不同的，因此它们不能在安装之前以通用的稳健方式对所有容器消除不同。

应对假回波问题的已知方式是等到仓没有内容物(在安装水平面测量装置后)然后手工绘制(记录)装置检测到的来自小于容器底部的距离处的所有回波。在更一般的意义上，绘制可以进行到给定已知的材料水平面(这可能在底部以上)。

这种方法具有几个主要问题：

a.手动绘制需要对设备操作有一些技术理解(这使安装容易使用)。

b.手工绘制需要知道在给定时间的内容物水平面(这是首先安装装置的真实原因)。

c.在某些情况下，在安装后，容器将被清空一长段时间，这延迟了安装的完成。

d.散装固体的堆积产生了随着时间的推移而增长的障碍物，从而手动绘制不能提前消除它们。

对于能够克服目前已知的方法的上述缺点的测量仓的内容物且特别是检测障碍物的方法存在广泛认可的需要，且具有这种方法将是非常有利的。

发明内容

提供了一种用于自动绘制障碍物的系统和方法–甚至在安装后无需人的干预。

该系统和方法可以扫描短于内容物被检测到的距离的所有距离并绘制在这些距离的所有障碍物。

障碍物的自动检测可以基于以下方法中的至少一种。

利用基于阵列的水平测量，系统能够检测到辐射脉冲的到达时间和到达方向。这样的系统可以同时检测表面上的多个点。

如果假设内容物的最大安置角度，则当内容物水平降低得足够多的话，障碍物和内容物的上表面之间的计算出的角度将大于内容物的给定的最大可能的安置角度。

当其发生的时候，很明显，回波中的一个是假的(由障碍物导致)。确定哪一个回波是假回波可以基于每个回波的相对功率、到达方向、每个回波的信噪比、其被检测到的相对距离和其他参数。

取决于内容物的表面，在一定条件下假回波可能被选择及在其他情况下，来自内容物的回波非常强烈和清晰(例如，通常来自空容器的底部的回波通常很强)。因为算法可绘制由障碍物导致的假回波且其不会影响未来的测量。

然而，根据本发明的另一实施例，回波的历史可以被保存并用来检测障碍物。

在这种情况下，记录每个检测到的回波的历史，也记录被检测到而因为被视为假回波而被丢弃的回波。

来自内容物的表面的真正的回波将随着内容物被从容器中清空或填充到容器中而移动，而假回波保持不动。

假回波的识别则可以基于这样的事实，即算法检测连续移动的回波，而其他回波保持静止。

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于自动绘制存储内容物的仓内的障碍物的系统，所述系统可包括：位置估计器，所述位置估计器可被布置为响应于检测信号，计算在不同时间段的所述内容物的上表面的形状的多重估计；其中所述检测信号是由接收机响应于在所述仓内反射或散射的辐射信号产生的；及障碍物检测器，所述障碍物检测器被布置为响应于所述内容物的上表面的形状的多重估计之间的关系来检测障碍物。

所述障碍物检测器可被布置为将障碍物定义为在多个估计保持实质上不变的区域，而所述多个估计的其他区域发生实质上的变化；其中所述多重估计包括所述多个估计。实质上的变化可包括表示相同的点(具有相同的x坐标和y坐标)随时间变化的高度差为至少一米、至少50厘米、相同的点随时间变化的估计高度差的至少预定的部分(例如，至少10％、50％等)。

所述位置估计器可被布置为通过忽略表示所述障碍物的检测信号来更新所述多重估计。

所述障碍物检测器可被布置为如果确定作为障碍物的区域的定义是错误的，则重新评估作为障碍物的区域的定义，并通过包括表示所述障碍物的检测信号来更新所述多重估计中的至少一个。

所述障碍物检测器可被布置为检测内容物到所述仓的添加并被布置为将障碍物检测为在所述内容物的添加中保持不变的区域。

所述障碍物检测器可被布置为检测内容物从所述仓的移除并被布置为将障碍物检测为在所述内容物的移除中保持不变的区域。

所述系统可包括接收机。

所述检测信号可以是声脉冲的回波。

根据本发明的一个实施例，可提供一种用于自动绘制存储内容物的仓内的障碍物的方法，所述方法可包括：由位置估计器响应于检测信号，计算在不同时间段的所述内容物的上表面的形状的多重估计；其中所述检测信号是由接收机响应于在所述仓内反射或散射的辐射信号产生的；及由障碍物检测器响应于所述内容物的上表面的形状的多重估计之间的关系来检测障碍物。

该方法可包括将障碍物定义为在多个估计保持实质上不变的区域，而所述多个估计的其他区域发生实质上的变化；其中所述多重估计包括所述多个估计。

该方法可包括通过忽略表示所述障碍物的检测信号来更新所述多重估计。

该方法可包括如果确定作为障碍物的区域的定义是错误的，则重新评估作为障碍物的区域的定义，并通过包括表示所述障碍物的检测信号来更新所述多重估计中的至少一个。

该方法可包括检测内容物到所述仓的添加并可被布置为将障碍物检测为在所述内容物的添加中保持不变的区域。

该方法可包括检测内容物从所述仓的移除并将障碍物检测为在所述内容物的添加中保持不变的区域。

该方法可包括接收所述检测信号。

在该方法中，所述检测信号是声脉冲的回波。

根据本发明的一个实施例，可提供一种用于自动绘制存储内容物的仓内的障碍物的系统，所述系统可包括：发射机，所述发射机可被布置为，在选自所述内容物排空过程和所述内容物填充过程的内容物改变过程中的不同时间点，将辐射脉冲朝向所述仓的内部导向；接收机，所述接收机可被布置为接收所述辐射脉冲的回波和产生指示所述回波的到达时间和到达方向的检测信号；及障碍物检测器，所述障碍物检测器可被布置为响应于接收到在整个所述内容物改变过程中具有实质上相同的到达时间和实质上相同的到达方向的辐射脉冲的回波，来检测障碍物。

所述辐射脉冲可以是声脉冲。

该系统可包括位置估计器，所述位置估计器可被布置为响应于检测信号，计算在所述内容物改变过程中的不同时间点的所述内容物的上表面的估计形状。

根据本发明的一个实施例，可提供一种用于自动绘制存储内容物的仓内的障碍物的方法，所述方法可包括：在选自所述内容物排空过程和所述内容物填充过程的内容物改变过程中的不同时间点，由发射机将辐射脉冲朝向所述仓的内部导向；由接收机接收所述辐射脉冲的回波；由所述接收机产生指示所述回波的到达时间和到达方向的检测信号；及由障碍物检测器响应于接收到在整个所述内容物改变过程中具有实质上相同的到达时间和实质上相同的到达方向的辐射脉冲的回波，来检测障碍物。

所述辐射脉冲可以是声脉冲。

该方法可包括响应于检测信号，计算在所述内容物改变过程中的不同时间点的所述内容物的上表面的估计形状。

任何所述方法的任何阶段可由计算机系统执行，该计算机系统执行存储在计算机可读介质中的指令。

根据本发明的一个实施例，提供了一种非暂时性的计算机可读介质，其存储有由计算机系统执行的指令，所述指令用于：由位置估计器响应于检测信号，计算在不同时间段的所述内容物的上表面的形状的多重估计；其中所述检测信号是由接收机响应于在所述仓内反射或散射的辐射信号产生的；及由障碍物检测器响应于所述内容物的上表面的形状的多重估计之间的关系来检测障碍物。

附图说明

视为本发明的主题在说明书的结尾部分特别指出和明确提出。然而，本发明，关于组织和操作方法及其目的、特征和优点，通过结合附图阅读，并参照下面的详细描述，可以被最好地理解，在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的具有安装在筒仓的天花板上的系统的筒仓的局部剖视图；

图2a-2c和图4是根据本发明的不同实施例的示出在内容物改变过程中的三个时间点的图1的系统的收发机、筒仓、辐射脉冲和回波及内容物的截面视图；

图3a-3c示出根据本发明的不同实施例的在内容物改变过程中的三个时间点获得的不同回波；

图5示出了筒仓、障碍物和在不同的时间点获得的内容物的上表面的各种估计；

图6示出了根据本发明的一个实施例的方法；

图7示出了根据本发明的一个实施例的方法；及

图8示出了根据本发明的一个实施例的方法的不同阶段。

将要理解的是，为了图示的简单和清晰，图中所示的元素不一定按比例绘制。例如，为了清晰起见，某些元素的尺寸可能相对于其他元素被放大。此外，在认为适当的地方，参考数字可能在附图中被重复以指示相应的或类似的元件。

具体实施方式

在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节以提供对本发明的深入理解。然而，本领域的技术人员将理解的是，可在没有这些具体的细节的情况下实施本发明。在其他情况下，众所周知的方法、程序和组件没有被详细描述以避免使本发明晦涩难懂。

视为本发明的主题在说明书的结尾部分特别指出和明确提出。然而，本发明，关于组织和操作方法及其目的、特征和优点通过结合附图阅读并参照下面的详细描述可以被最好地理解。

将理解的是，为了图示的简单和清晰，图中所示的元素不一定按比例绘制。例如，为了清晰起见，某些元件的尺寸可以相对于其他元件被放大。此外，在认为适当的地方，参考数字可能在附图中被重复以指示相应的或类似的元件。

在说明书中对系统的任何引用应准用于可由系统执行的方法。

因为本发明的图示实施例大部分可以使用本领域技术人员所熟知的电子组件和电路实现，用于理解和评估本发明的基本概念且为了不使本发明的教导混淆或混乱，细节将不会以更大的篇幅被阐释，除非如上所说明的认为是有必要的。

在说明书中对方法的任何引用应准用于可执行该方法的系统，且应准用于存储一旦由计算机执行导致该方法的执行的指令的非暂时性的计算机可读介质。

在说明书中对系统的任何引用应准用于可由系统执行的方法，应准用于存储一旦由计算机执行导致该方法的执行的指令的非暂时性的计算机可读介质。

本发明是用于测量储存在诸如筒仓、开口仓、圆顶等的仓中的材料的量的系统。具体地说，本发明可用于监测筒仓中的库存。

根据本发明的内容物测量的原理和操作通过参考附图和相应的描述可以被更好地理解。

图1是根据本发明的一个实施例的具有安装在筒仓300的天花板302上的系统10的筒仓300的局部剖视图，系统10在内容物改变过程(填充内容物或清空过程)中的三个时间点面对内容物80的上表面。在这些不同时间点的上表面分别用90(1)、90(2)和90(3)表示，而上表面90(1)低于上表面90(2)，且上表面90(2)低于上表面90(3)。

障碍物11位于上表面90(3)和90(2)之间。

系统10可以在事先不知道筒仓300的形状和尺寸的情况下进行操作，在这个意义上，它是一个自治系统且可以随时间学习筒仓的形状和尺寸。系统10可以，例如，将筒仓300的底部定义为被估计在由系统10随时间照射的点中具有最低的估计高度的一组点。

系统10通过应用在本说明书示出的各种方法可以无需这些障碍物的位置和大小的先验知识来检测障碍物。

另外，系统10可以接收关于筒仓的至少部分信息-例如它的尺寸-或至少其截面尺寸。

系统10包括位置估计器20和障碍物检测器30。它还可包括一个或多个接收机和发射机–如接收机50和发射机40。在图1中，接收机50和发射机40被图示为属于收发机70–但它们可以不形成这样的收发机。

图1图示了由三个不共线的声收发机70实现的发射机和接收机。这种声收发机的非限制性例子在美国专利8091421中示出，该专利通过引用并入本文。

发射机50可被布置为发射声能量脉冲，该声能量脉冲可能宽到足以覆盖而无需扫描内容物的上表面的相对较大的区域—与可以被窄截面射频或窄截面(约10度的孔径)超声波覆盖的更窄得多的区域相比。

还值得注意的是，本发明可以准用于大(约60-80度的孔径)截面的射频脉冲(例如约1GHz射频脉冲)或使用射频的扫描系统或使用超声波的扫描系统。声能量脉冲可以具有2-7赫兹之间的频率。

值得注意的是，收发机的数量可以不同于三，且可以使用射频和超声辐射。

每一声收发机70可以包括发射路径和接收路径。发射路径(发射机-用40表示)可以包括脉冲整形器71、调制器72和换能器(扬声器)73而接收路径(接收机-用50表示)可以包括换能器(麦克风)74、解调器75、脉冲压缩器76和后处理器77，如在标题为“Variablelength ranging and direction-finding signals constructed from beamlimitedkernals and sparse spreading sequences”、序列号为13/041461、提交日期为2011年7月3日的美国专利申请中示出的，该美国专利申请通过引用并入本文。

脉冲整形器71从内核生成基带脉冲。调制器72使用基带脉冲调制载波。换能器73将调制的载波作为发射的声脉冲56朝向内容物的上表面(90(1)、90(2)、90(3))发出到支持载波传播的介质。

回波58从上表面(90(1)、90(2)、90(3))反射并被换能器74接收。解调器75解调回波以提供接收的基带脉冲的表示。

脉冲压缩器76通过反卷积压缩基带脉冲的表示。脉冲压缩提供了是原始内核的时移表示的压缩脉冲。后处理器77将后处理应用于压缩脉冲和将上表面(90(1)、90(2)、90(3))的多个点的范围推断为声脉冲56和回波58的往返行程传播时间的结果的一半。

通过利用收发机70的不同组合来发射声脉冲和接收回波来获取方向信息。

一个或多个收发机70可以在任何给定的时间点作为发射机操作且可以将声能量的脉冲(声脉冲)56朝向筒仓300的内容物80的上表面(90(1)、90(2)、90(3))发出。

声脉冲56在图1中被用符号表示为从一个收发机70发出的箭头。从上表面(90(1)、90(2)、90(3))反射回到收发机70的声脉冲56的回波在图1中用虚箭头58表示。

由作为接收机操作的收发机70接收到的回波58反过来又可以产生代表在三个时间点的内容物80的上表面(90(1)、90(2)、90(3))的形状的检测信号。

检测信号可以响应回波的到达时间，回波到达不同收发机的时间之间的关系，和收发机的空间布局。

图2A-2C和图4是示出根据本发明的不同实施例的图1的系统10的收发机70、筒仓300、及在内容物改变过程中的三个时间点的辐射脉冲和回波(统一用57表示)的截面视图。

图3A-3C示出根据本发明的不同实施例的在内容物改变过程中的三个时间点获得的不同回波。

在图2A中，障碍物11位于上表面90(a)下方且被内容物80隐藏。上表面90(a)由一个或多个声脉冲照射且将回波朝向收发机(由虚线箭头57示出)反射。图3A示出表示图2A的回波57的第一内容物回波110。第一内容物回波110由收发机70在到达时间T1接收到。上表面90(a)的多个点由声脉冲照射。

在图2B中，障碍物11位于略高于上表面90(b)，且它可以被视为属于内容物80。

上表面90(b)和障碍物11被一个或多个声脉冲照射且它们将回波朝向收发机(用虚箭头57表示)反射。障碍物11和上表面90(b)的多个点被声脉冲照射。

上表面90(b)的估计为91(b)可受到障碍物11和(真正的)上表面90(b)的影响。图3B示出了表示图2B的回波57的障碍物回波120和第二内容物回波112。第二内容物回波112由收发机70在到达时间T3接收到，其中由于在图2A-2B之间内容物80的体积变化，其不同于到达时间T1。

在图2C和图4中，障碍物11位于距离上表面90(c)的相当远的距离处。由于较远的距离，在障碍物11和上表面90(c)的一个或多个点之间形成的角度(15)超过允许的角度，从而障碍物11可以被检测到并且可与上表面90(c)分离。

图4示出了在障碍物11被检测为障碍物之前的上表面90(c)的91(c)和在检测到障碍物11并将其忽略后的上表面90(c)的经修正的估计92(c)。

图3B示出表示图2C的回波57的障碍物回波120和第三内容物回波112。虽然障碍物回波120在相同的时间点(T2)被接收到，但第三内容物回波114由收发机70在到达时间T3被接收到，其中由于在图2A-2C之间的内容物80的体积变化，T3不同于T1和T2。

返回图1-位置估计器20可以被布置为响应于检测信号，计算内容物的上表面的估计形状。

障碍物检测器30可以被布置为响应于(a)内容物的上表面的估计形状，和(b)内容物的上表面的预期的形状属性，检测属于障碍物的至少一个障碍点。

预期的形状属性可以定义内容物的上表面的最大预期斜率。参考图2C–障碍物11被检测为形成超过了可允许角度的角度15。角度15被定义在假想的方向线和假想的水平线之间。假想的方向线可以定义局部斜率，且可以通过仓中的一组点。障碍物11可通过由障碍物检测器20从该组点中选择出属于障碍物的一个或多个障碍点–尤其是较高的点而被检测到。障碍点可能是可反射或散射由收发机70接收到的回波的障碍物的点。此外或者替代地，障碍点可以是可能是将被视为属于障碍物11的内容物的上表面的估计的一部分的估计点(见例如图4的曲线91(c)的最左边的点)。

值得注意的是，预期的形状属性也可以指上表面的粗糙度，边缘(障碍物11可能具有比内容物尖得多的边缘)的存在(或不存在)等。

然而，根据本发明的一个实施例，障碍物检测器20可以被布置为响应于来自该组点中的点的反射强度来选择一个或多个障碍点。

图1也示出了形状属性更新模块22，其可以被布置为响应于内容物的上表面的估计形状来更新预期的形状属性。因此–在足够长的时间段后(比如-一周或多周，一个月或多个月，等)形状属性更新模块22可基于随时间获得的内容物的上表面的各种估计来更新形状属性。例如，如果在该长时间段估计的斜率中的任何一个都不超过最大预期斜率的预定义部分，它可以减少最大预期斜率。

根据本发明的不同实施例，(a)位置估计器30被布置为响应于检测信号，计算在不同时间段的内容物的上表面的形状的多重估计。检测信号由接收机响应于在仓内反射或散射的辐射信号而产生，和(b)障碍物检测器30被布置为响应于内容物的上表面的形状的多重估计之间的关系来检测障碍物。

位置估计器30可基于其估计随时间的变化来检测内容物添加到仓中或从仓去除内容物。

特别地，障碍物检测器20可以被布置为将障碍物定义为在多个估计中保持实质上不变的区域，而多个估计的其他区域发生实质上的变化；其中多重估计包括多个估计。

图5示出了在内容物改变过程中的不同时间点获得的内容物80的上表面的不同估计93(a)-93(d)。障碍物11保持不变，而内容物80的体积和其上表面随时间动态变化。

障碍物11是固定的，估计93(a)–93(d)的左区94(a)–94(d)实质上保持不变。另一方面–右区95(a)-95(b)随时间跟随内容物一起变化。左区和右区由虚线96分开。

障碍物检测器20可以确定估计93(a)-93(d)的区域94(a)-94(d)归因于障碍物11且可忽略这些区域＝和更新估计-如图4的更新的估计92(c)所示。

值得注意的是，系统100可以存储关于被归类为障碍物或以其他方式被确定包含错误信息(假回波)的对象的信息，且当新信息到达时可重新评估分类。这允许系统10修订错误的分类。

回到图1，发射机40被布置为在从内容物的清空过程和内容物的填充过程中选择的内容物改变过程中的不同时间点将辐射脉冲朝向仓的内部导向；接收机50被布置为接收辐射脉冲的回波和生成指示回波的到达时间和到达方向的检测信号；和障碍物检测器20可以被布置为响应于接收到在整个内容物改变过程中具有实质上相同的到达时间和实质上相同的到达方向的辐射脉冲的回波来检测障碍物。值得注意的是，该系统可能包括或可能不包括位置估计器30。

图3A-3C且尤其是在相同的到达时间接收到障碍物回波120的情况以及在改变的到达时间接收到内容物回波112和114允许障碍物检测器20区分由障碍物产生的回波和由内容物产生的回波。

图6示出了根据本发明的一个实施例的用于自动绘制存储内容物的仓内的障碍物的方法600。

方法600可以由发射机在仓内发射辐射脉冲的阶段610开始。

阶段610之后可能是阶段620，其由接收机接收从仓内的多个点反射或散射的辐射信号。这些辐射信号可以被称作回波。

阶段620之后可能是阶段630，其产生可表示辐射信号的检测信号。

值得注意的是，阶段610-630是可选的，方法600可以从接收检测信号开始。

阶段630之后可能是阶段640，其响应于检测信号，由位置估计器计算内容物的上表面的估计形状。

阶段640之后可能是阶段650，其通过障碍物检测器响应于(a)内容物的上表面的估计形状，和(b)内容物的上表面的预期形状属性来检测属于障碍物的至少一个障碍点。值得注意的是，在某些时间点，估计形状可以表示障碍物(图4的曲线91(c))和在某些情况下，它表示障碍物(图2B的曲线91(b))。

预期的形状属性可以定义内容物的上表面的最大预期斜率，可以涉及上表面的粗糙度，边缘(障碍物11可具有比内容物尖得多的边缘)的存在(或不存在)等。

阶段650可包括如果内容物的上表面的估计形状的局部斜率超过最大预期斜率，则检测障碍物。

局部斜率可被定义在仓内的一组点之间，且阶段650可以包括从该组点中选择属于障碍物的一个或多个障碍点。

阶段650可以包括响应于该组点中的点的相对估计高度，选择一个或多个障碍点。选择可以包括选择该组点中的一个或多个最高点作为一个或多个障碍点。

阶段650可另外或替代地包括响应于该组点中的点的反射强度，选择一个或多个障碍点。

阶段650之后可能是阶段660，其在检测到障碍物后通过忽略属于障碍物的至少一个点来更新内容物的上表面的估计形状。

阶段650之后可能是阶段670，其响应于内容物的上表面的估计形状来更新预期的形状属性。

方法600的阶段可以以重复的方式在多个时间段执行。

图7示出了根据本发明的一个实施例的用于自动绘制存储内容物的仓内的障碍物的方法700。

方法700可以从由发射机在仓内发射辐射脉冲的阶段710开始。

阶段710之后可能是阶段720，其由接收机接收从仓内的多个点反射或散射的辐射信号。这些辐射信号可以被称作回波。

阶段720之后可能是阶段730，其产生可表示辐射信号的检测信号。

阶段730之后可能是阶段740，其由位置估计器响应于检测信号，计算在不同时间段的内容物的上表面的形状的多重估计；其中检测信号由接收机响应于在仓内反射或散射的辐射信号而产生。

阶段740之后可能是阶段750，其由障碍物检测器响应于内容物的上表面的形状的多重估计之间的关系来检测障碍物。

阶段750可以包括将障碍物定义为一个区域，该区域在多个估计保持实质上不变，而其他区域在多个估计之间发生实质上的变化。

这样的比较的一个非限制性例子在图5中示出–估计93(a)-93(d)之间的差异且特别是区域95(a)-95(d)之间的差异与区域94(a)-94(d)之间缺少变化，表明区域94(a)-94(d)表示障碍物11。

阶段740可以包括检测内容物添加到仓，且阶段750可包括将障碍物检测为尽管添加内容物但保持不变的区域。

阶段740可以包括检测内容物从仓中去除，且阶段750可包括将障碍物检测为尽管添加内容物但保持不变的区域。

阶段750之后可能是阶段760，其通过忽略表示障碍物的检测信号来更新多重估计。一个非限制性的例子由图4的曲线91(c)和92(c)提供。

阶段750之后可能是阶段770，其重新评估作为障碍物的区域的定义；且如果确定该区域作为障碍物的定义是错误的，则通过包括表示障碍物的检测信号来更新多个估计中的至少一个。

方法700的阶段可以以重复的方式在多个时间段执行。

图8示出了根据本发明的一个实施例的用于自动绘制存储内容物的仓内的障碍物的方法800。

方法800可以从阶段810开始，其由发射机，在选自内容物清空过程和内容物填充过程的内容物改变过程中的不同时间点，将辐射脉冲朝向仓的内部导向。

阶段810之后可能是阶段820，其由接收机接收辐射脉冲的回波。

阶段820之后可能是阶段830，其由接收机产生指示回波的到达时间和到达方向的检测信号。

阶段830之后可能是阶段840，其通过障碍物检测器响应于接收到在整个内容物改变过程中具有实质上相同的到达时间和实质上相同的到达方向的辐射脉冲的回波，来检测障碍物。检测可以包括比较随着时间的推移获得的回波，如图3A-3C示出的那些。

阶段840之后也可以是阶段850，其响应于检测信号来计算在内容物改变过程中的不同时间点的内容物的上表面的估计形状。

本发明也可用在计算机系统上运行的计算机程序实现，其至少包括用于当在如计算机系统的可编程装置上运行时，执行根据本发明的方法步骤的代码部分，或使可编程装置能够执行根据本发明的设备或系统的功能。

计算机程序是如特定的应用程序和/或操作系统的指令列表。计算机程序可例如包括下列中的一个或多个：子程序、函数、程序、对象方法、对象实现、可执行的应用程序、小应用程序、小服务程序、源代码、目标代码、共享库/动态加载库、和/或被设计为用于在计算机系统上执行的其他的指令序列。

计算机程序可以内部存储在非暂时性的计算机可读介质上。全部或部分的计算机程序可以永久地、可移除地提供在计算机可读介质上或远程耦合到信息处理系统。计算机可读介质可以包括，例如但不限于，任何数量的下列项：磁性存储介质，包括磁盘和磁带存储介质；光存储介质，如压缩盘介质(例如，CD-ROM、CD-R等)和数字视频磁盘存储介质；非易失性存储介质，包括基于半导体的存储单元，如闪存、EEPROM、EPROM、ROM；铁磁的数字存储器；MRAM；易失性存储介质，包括寄存器、缓存器或高速缓存、主存储器、RAM等。

计算机过程通常包括执行(运行)程序或程序的一部分，当前的程序值和状态信息，及由操作系统用于管理过程的执行的资源。操作系统(OS)是管理计算机的资源共享及为程序员提供用于访问那些资源接口的软件。操作系统处理系统数据和用户的输入，并通过将任务和内部系统资源作为服务分配给系统的用户和程序并进行管理来做出响应。

计算机系统可以例如包括至少一个处理单元、相关的存储器和大量的输入/输出(I/O)设备。在执行计算机程序时，计算机系统根据计算机程序处理信息并通过I/O设备产生结果的输出信息。

在前述说明中，本发明已参考本发明的实施例的具体实例进行了描述。但是，将明显的是，各种修改和变化可以在不脱离由附属权利要求提出的本发明的更广泛的精神和范围下做出。

此外，在说明书和权利要求书中的术语“前”、“后”、“顶部”、“底部”，“上方”、“下方”等，如果有的话，是用于描述的目的且不一定用于描述永久的相对位置。应理解，如此使用的术语在适当情况下是可互换的，使得本文描述的本发明的实施例例如能够在与本文示出的那些或以其他方式描述的不同的其它方向操作。

本领域技术人员将认识到逻辑块之间的界限只是说明性的且替代实施例可以合并逻辑块或电路元件或将功能的替代分解叠加在各种逻辑块或电路元件上。因此，应理解，本文描述的架构只是示例性的，而事实上实现相同的功能的许多其他结构可以实现。

实现相同的功能的组件的任何布置被有效地“关联”，使得实现预期的功能。因此，在此相结合以实现特定的功能的任何两个组件可以被看作彼此“相关”，使得实现预期的功能，而不考虑架构或中间组件。同样，如此相关联的任何两个组件也可以被看作是彼此“可操作地连接”、或“可操作地耦合”以实现预期的功能。

此外，本领域技术人员将认识到，上文描述的操作之间的界限仅仅是说明性的。多个操作可以组合成单一的操作，单一的操作可分布在另外的操作中且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。此外，替代的实施方案可以包括特定操作的多个实例，且操作的顺序可在各种其他实施方式中改变。

例如，在一个实施例中，所示的例子可被实现为位于单一的集成电路上或同一装置中的电路。另外，实例可以实现为以合适的方式相互连接的任意数量的单独的集成电路或单独的设备。

例如，实例或它的一部分，可以实现为如用任何适当类型的硬件描述语言编写的，物理电路或可转换成物理电路的逻辑表示的软件或代码表示。

而且，本发明并不限于用非可编程硬件实现的物理设备或单元，但也可以应用在能够通过根据适当的程序代码进行操作来执行所需的设备功能的可编程设备或单元中，如大型机、小型机、服务器、工作站、个人计算机、笔记本计算机、个人数字助理、电子游戏、汽车和其他嵌入式系统、手机和各种其他无线设备，在该申请中共同表示为‘计算机系统’。

然而，其他的修改、变化和替换也是可能的。因此，说明书和附图应被视为说明性而非限制性的。

在权利要求中，置于括号内的任何参考符号不应解释为对权利要求的限制。词语“包括(comprising)”不排除与权利要求中列出的那些元素或步骤不同的其他元素或步骤的存在。此外，本文使用的“一(a)”或“一(an)”被定义为一个或多个。同时，在权利要求中使用的诸如“至少一个(atleastone)”和“一个或多个(oneormore)”的引导性短语不应被解释为暗示由不定冠词“一(a)”或“一(an)”引导的另一权利要求元素将包含这样被引导的权利要求元素的任何特定的权利要求限制到只包含一个这样的元素的发明，即使在相同的权利要求包括引导性短语“一个或多个”或“至少一个”和如“一(a)”或“一(an)”的不定冠词时。这同样适用于定冠词的使用。除非另有说明，诸如“第一”和“第二”的术语用于在这样的术语描述的元素之间任意区分。因此，这些术语不一定表明这些元素的时间优先级或其他优先级。某些措施在相互不同的权利要求中陈述的纯事实并不表明这些措施的组合不能被利用。

在该专利申请中涉及的任何系统、装置或设备包括至少一个硬件组件。

虽然本文已经示出和描述了本发明的某些特征，对于本领域技术人员而言，现在将容易想到许多修改、替换、改变和等效物。因此，可以理解，所附权利要求旨在覆盖落入本发明的真正精神内的所有这些修改和改变。

Claims (23)

1.一种用于自动绘制存储内容物的仓内的障碍物的系统，所述系统包括：

位置估计器，所述位置估计器被布置为响应于检测信号计算在不同时间段的所述内容物的上表面的形状的多重估计；其中所述检测信号是由接收机响应于在所述仓内反射或散射的辐射信号产生的；及

障碍物检测器，所述障碍物检测器被布置为响应于所述内容物的上表面的形状的多重估计之间的关系来检测障碍物。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述障碍物检测器被布置为将障碍物定义为在多个估计保持实质上不变的区域，而所述多个估计的其他区域发生实质上的变化；其中所述多重估计包括所述多个估计。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述位置估计器被布置为通过忽略表示所述障碍物的检测信号来更新所述多重估计。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述障碍物检测器被布置为如果确定作为障碍物的区域的定义是错误的，则重新评估作为障碍物的所述区域的定义，并通过包括表示所述障碍物的检测信号来更新所述多重估计中的至少一个。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述障碍物检测器被布置为检测内容物到所述仓的添加并被布置为将障碍物检测为在所述内容物的添加中保持不变的区域。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述障碍物检测器被布置为检测内容物从所述仓的移除并被布置为将障碍物检测为在所述内容物的移除中保持不变的区域。

7.根据权利要求1所述的系统，包括所述接收机。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述检测信号是声脉冲的回波。

9.一种用于自动绘制存储内容物的仓内的障碍物的方法，所述方法包括：

由位置估计器响应于检测信号，计算在不同时间段的所述内容物的上表面的形状的多重估计；其中所述检测信号是由接收机响应于在所述仓内反射或散射的辐射信号产生的；及

由障碍物检测器响应于所述内容物的上表面的形状的多重估计之间的关系来检测障碍物。

10.根据权利要求9所述的方法，包括将障碍物定义为在多个估计保持实质上不变的区域，而所述多个估计的其他区域发生实质上的变化；其中所述多重估计包括所述多个估计。

11.根据权利要求9所述的方法，包括通过忽略表示所述障碍物的检测信号来更新所述多重估计。

12.根据权利要求11所述的方法，包括如果确定作为障碍物的区域的定义是错误的，则重新评估作为障碍物的所述区域的定义，并通过包括表示所述障碍物的检测信号来更新所述多重估计中的至少一个。

13.根据权利要求9所述的方法，包括检测内容物到所述仓的添加，并将障碍物检测为在所述内容物的添加中保持不变的区域。

14.根据权利要求9所述的方法，包括检测内容物从所述仓的移除，并将障碍物检测为在所述内容物的移除中保持不变的区域。

15.根据权利要求9所述的方法，包括接收所述检测信号。

16.根据权利要求9所述的方法，其中所述检测信号是声脉冲的回波。

17.一种用于自动绘制存储内容物的仓内的障碍物的系统，所述系统包括：

发射机，所述发射机被布置为，在选自所述内容物的排空过程和所述内容物的填充过程的内容物改变过程中的不同时间点，将辐射脉冲朝向所述仓的内部导向；

接收机，所述接收机被布置为接收所述辐射脉冲的回波和产生指示所述回波的到达时间和到达方向的检测信号；及

障碍物检测器，所述障碍物检测器被布置为响应于接收到在整个所述内容物改变过程中具有实质上相同的到达时间和实质上相同的到达方向的辐射脉冲的回波，来检测障碍物。

18.根据权利要求17所述的系统，其中所述辐射脉冲是声脉冲。

19.根据权利要求17所述的系统，包括位置估计器，所述位置估计器被布置为响应于检测信号，计算在所述内容物改变过程中的不同时间点的所述内容物的上表面的估计形状。

20.一种用于自动绘制存储内容物的仓内的障碍物的方法，所述方法包括：

在选自所述内容物的排空过程和所述内容物的填充过程的内容物改变过程中的不同时间点，由发射机将辐射脉冲朝向所述仓的内部导向；

由接收机接收所述辐射脉冲的回波；

由所述接收机产生指示所述回波的到达时间和到达方向的检测信号；及

由障碍物检测器响应于接收到在整个所述内容物改变过程中具有实质上相同的到达时间和实质上相同的到达方向的辐射脉冲的回波，来检测障碍物。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述辐射脉冲是声脉冲。

22.根据权利要求20所述的方法，包括响应于检测信号，计算在所述内容物改变过程中的不同时间点的所述内容物的上表面的估计形状。

23.一种非暂时性的计算机可读介质，其存储有由计算机系统执行的指令，所述指令用于通过以下方式自动绘制存储内容物的仓内的障碍物：由位置估计器响应于检测信号，计算在不同时间段的所述内容物的上表面的形状的多重估计；其中所述检测信号是由接收机响应于在所述仓内反射或散射的辐射信号产生的；及由障碍物检测器响应于所述内容物的上表面的形状的多重估计之间的关系来检测障碍物。