DE102022201520B3

DE102022201520B3 - Sensor mit automatischem Abgleich

Info

Publication number: DE102022201520B3
Application number: DE102022201520.7A
Authority: DE
Inventors: Clemens Hengstler; Matthias Schmidt
Original assignee: Vega Grieshaber KG
Current assignee: Vega Grieshaber KG
Priority date: 2022-02-14
Filing date: 2022-02-14
Publication date: 2023-05-25
Anticipated expiration: 2042-02-15

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sensor (100) zur Bestimmung eines Füllvolumens eines Behälters. Der Sensor (100) weist eine Messeinrichtung (102) auf, die eingerichtet ist, einen Abstand zu einer Referenzfüllhöhe eines Behälters (300) zu messen, eine Informationsquelle (106), die Datensätze mit Behälterinformationen unterschiedlicher Behälter enthält, wobei jedem Datensatz zumindest ein Vergleichsabstand zugeordnet ist, und eine Abgleicheinrichtung (104), die eingerichtet ist, für eine Füllvolumenbestimmung nachfolgender Betriebsfüllhöhen-Messungen den Abstand zu der Referenzfüllhöhe mit den Vergleichsabständen zu vergleichen und den für den Behälter zutreffenden Datensatz zu bestimmen.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Abgleicheinrichtung für einen Füllstandsensor, einen Sensor zur Bestimmung eines Füllvolumens eines Behälters, ein Sensorsystem, ein Verfahren zum Bestimmen eines Volumens in einem Behälter, und eine Verwendung einer Messeinrichtung in einem Sensor zum automatischen Abgleichen des Sensors für einen Behälter.
Stand der Technik
Der Füllstand von Behältern wird z.B. in der industriellen Prozessautomation und in industriellen Prozessanlagen mittels Füllstandsensoren überwacht und gesteuert. Damit der Sensor das Volumen der Flüssigkeit berechnen kann, muss der Sensor Kenntnis von der Geometrie des Behälters besitzen. Wenn die Sensoren jeweils für unterschiedliche Behälter und Anwendungen eingesetzt werden, muss dieser Abgleich für jeden Sensor und jeden Behälter durchgeführt werden. Dies geschieht bisher händisch. Ein solcher Eingriff für jede Anwendung durch einen Nutzer ist aufwändig und teuer und kann zu Fehlern führen.
Die EP 3 517 903 A1 beschreibt eine Messanordnung für einen Füllstandsensor, bei dem behälterspezifische Daten in einem Spezifikationsmodul hinterlegt sind. Die DE 19544071A1 beschreibt ein Messverfahren zum Erfassen der Füllmenge eines Normbehälters, bei dem Kalibriermesssignale von Behältern verschiedenen Typs mit Echosignalen jeweils befüllter Behälter zwecks eines Abgleichs verglichen werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung könnte daher sein, einen Sensor bereitzustellen, der diesen Abgleich automatisch durchführt.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der folgenden Beschreibung, sowie der Figuren.
Die beschriebenen Ausführungsformen betreffen in ähnlicher Weise die Abgleicheinrichtung für einen Füllstandsensor, den Sensor zur Bestimmung eines Füllvolumens eines Behälters, das Sensorsystem, das Verfahren zum Bestimmen eines Volumens in einem Behälter, und die Verwendung einer Messeinrichtung in einem Sensor zum automatischen Abgleichen des Sensors für einen Behälter.
Ferner ist zu beachten, dass alle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die ein Verfahren betreffen, in der beschriebenen Reihenfolge der Schritte ausgeführt werden können, jedoch muss dies nicht die einzige und wesentliche Reihenfolge der Schritte des Verfahrens sein. Die hier vorgestellten Verfahren können mit einer anderen Reihenfolge der offenbarten Schritte ausgeführt werden, ohne von der jeweiligen Verfahrensausführungsform abzuweichen, sofern im Folgenden nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
Bei der Befüllung darf ein Behälter, insbesondere ein mobiler Behälter, nur bis zu einen gewissen Nennvolumen befüllt werden. Es muss im Behälter noch genügend Volumen zur Verfügung stehen, damit sich das Medium ausdehnen kann. Dadurch ergibt sich abhängig vom verwendeten Behälter ein definiertes Luftpolster über dem Medium, so dass ein definierter Abstand zwischen dem Sensor und dem Medium vorhanden ist.
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Abgleicheinrichtung für einen Füllstandsensor bereitgestellt. Die Abgleicheinrichtung ist eingerichtet, zum Abgleich des Füllstandsensors bezüglich eines Behälters einen gemessenen Abstand zu einer Referenzfüllhöhe mit einer Mehrzahl von gespeicherten Vergleichsabständen zu vergleichen, wobei den Vergleichsabständen Datensätze mit Behälterinformationen unterschiedlicher Behälter zugeordnet sind, und einen für den Behälter zutreffenden Datensatz zu bestimmen.
Die Abgleicheinrichtung kann in dem Füllstandsensor oder in einem Netzwerk, mit dem der Füllstandsensor verbunden ist, lokalisiert sein. Die Abgleicheinrichtung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem Sensor und einer Sensoranordnung detaillierter beschrieben.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Sensor zur Bestimmung eines Füllvolumens eines Behälters bereitgestellt. Der Sensor weist eine Messeinrichtung auf, die eingerichtet ist, einen Abstand von dem Sensor bzw. der Messeinrichtung zu einer Referenzfüllhöhe eines Behälters zu messen, sowie eine Informationsquelle, die Datensätze mit Behälterinformationen unterschiedlicher Behälter enthält. Jedem Datensatz ist zumindest ein Vergleichsabstand zugeordnet. Der Sensor weist ferner eine Abgleicheinrichtung auf, die eingerichtet ist, für eine Füllvolumenbestimmung nachfolgender Betriebsfüllhöhen-Messungen den Abstand zu der Referenzfüllhöhe mit den Vergleichsabständen zu vergleichen und den für den Behälter zutreffenden Datensatz zu bestimmen.
Der Behälter wird somit vor dem Abgleich bis zu der Referenzhöhe befüllt. Es ist auch möglich, dass die Referenzfüllhöhe ein Nullniveau ist, bei dem der Behälter leer ist, so dass der Abgleich vor dem Befüllen stattfinden kann.
Unter Füllvolumen wird das Volumen eines Mediums verstanden, mit dem der Behälter befüllt ist. Ein Zweck des Abgleichs ist eine Bestimmung des Füllvolumens, die eine prozentuale, eine absolute Bestimmung beinhalten halten. Breit ausgelegt, ist eine Bestimmung des Füllvolumens auch, dass das Füllvolumen ungleich Null ist. Das heißt, es kann festgestellt werden, ob der Behälter leer ist. Dies ist der Fall, wenn die im Betrieb gemessene Füllhöhe, einer im ermittelten Datensatz angegebene Behälterhöhe einschließlich des Abstands von dem Sensor zu der Referenzfüllhöhe entspricht.
Behälterinformationen sind beispielsweise Abmessungen des Behälters. Der Behälter ist hierbei beispielsweise ein IBC (Intermediate bulk container, Schüttgutbehälter für Zwischenprodukte), ein Silo oder ein Tank. Diese Behälter sind in der Regel in unterschiedlichen, meist normierten Varianten, z.B. unterschiedlichen Größen, verfügbar. Unter „unterschiedliche Behälter“ sind derartige unterschiedliche Varianten oder „Behältertypen“ in unterschiedlichen Größen zu verstehen.
Die Informationsquelle ist eine elektronische Informationsquelle, zum Beispiel ein Speicher, auf den die Abgleicheinrichtung Zugriff hat.
Der Sensor ist somit ein Füllstandsensor, der an, auf oder über dem Behälter angeordnet ist. Die Referenzfüllhöhe und die Betriebsfüllhöhen sind beispielsweise Füllstände. Vorzugsweise ist die Referenzfüllhöhe eine Füllhöhe nach der Befüllung des Behälters mit einem Nennvolumen. Der Abstand zu der Referenzfüllhöhe ist somit die gemessene Distanz von der Oberfläche des Mediums nach dem Befüllen des Behälters mit dem Nennvolumen und dem Sensor, der beispielsweise am Deckel oder an der Oberseite des Behälters befestigt ist. Eine Betriebsfüllhöhe ist eine aktuelle Füllhöhe während des Betriebs einer Anlage mit dem Behälter und dem darauf oder daran befestigten Sensor. Der Sensor kann, wenn er abgeglichen ist, das Volumen des Mediums in dem Behälter bei der aktuell gemessenen Betriebsfüllhöhe bestimmen.
Die Datensätze enthalten Vergleichsabstände, das heißt Vergleichswerte, mit denen der Abstand zu der Referenzfüllhöhe verglichen wird. Je nach Montageposition des Sensors kann sich dieser Vergleichswert von dem korrespondierenden gemessenen Abstand unterscheiden. Sind die Höhenunterschiede der unterschiedlichen Behälter groß genug, kann auch z.B. ein Bereich um den Vergleichswert angegeben werden, sodass unterschiedliche Montagehöhen berücksichtigt werden können. Wenn der Abstand mit einem Vergleichswert aus der Informationsquelle übereinstimmt, ist der zugehörige Datensatz identifiziert, der die Angaben über den Behälter, wie z.B. Abmessungen enthält. Wird bei nachfolgenden Messungen im Betrieb durch die Messeinrichtung eine Betriebsfüllhöhe gemessen, kann z.B. über einen im Datensatz enthaltenen Radius oder über andere geometrische Daten und der gemessenen Betriebsfüllhöhe das aktuelle Volumen des Behälters berechnet werden.
Die Steuereinheit kann auch außerhalb des Sensors implementiert sein. Zum Beispiel können die Rohwerte, wie z.B. gemessene Referenzfüllhöhe, gemessene Betriebsfüllhöhe und Datensatz, teilweise oder vollständig an einen Server oder eine Steuerung außerhalb des Sensors gesendet werden, dort abgeglichen werden, wie auch das Füllvolumen dort berechnet werden. Auch die Informationsquelle selbst kann außerhalb des Sensors liegen, sodass nur die gemessene Referenzfüllhöhe und nachfolgend die gemessenen Betriebsfüllhöhen nach außen übertragen werden. Teile des Sensors können sich somit physikalisch außerhalb des Sensors befinden. Beispielsweise können die Steuereinrichtung und/oder die Abgleicheinrichtung ganz oder teilweise auf einem Server oder in einem Cloudgerät implementiert sein. In diesem Fall kann dieser Teil als logische Einheit hier dem Sensor zugerechnet werden.
Soll ein Bereich um den Vergleichswert oder den Abstand vorgegeben werden, kann dies als ein Basisvergleichswert plus/minus eines Offsets oder eines positiven und eines negativen Offsets angegeben werden. Der Basisvergleichswert gibt beispielsweise einen exakten Sollwert als Vergleichswert an. Beispielsweise geht dieser Sollwert von der Oberseite des Behälters aus. Fällt der gemessene Abstand nun in den Bereich um den Basisvergleichswert, kann aus der Differenz zwischen Basisvergleichswert und gemessenem Abstand die Montagehöhe des Sensors ermittelt werden.
Der Datensatz, der bestimmt wurde, ist schließlich der maßgebliche Datensatz für die aktuelle Anwendung und wird so lange gespeichert und angewendet, bis, durch einen weiter unten beschriebenen Trigger ausgelöst, ein neuer Datensatz bestimmt wird. Die Ermittlung des Datensatzes wird hierin auch als „Abgleich“ bezeichnet.
Dem Fachmann ist klar, dass damit auch eine Höhe als eine der dreidimensionalen Komponenten des Volumens bestimmt wird oder bestimmt werden kann, bzw. umgekehrt eine Höhe oder Höhendifferenz in einem Behälter mit einem Volumen korrespondiert. Somit geht zum Beispiel Nennvolumen mit einer Nennfüllhöhe einher.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Informationsquelle ein interner Datenspeicher und/oder eine Kommunikationseinheit.
Die Behälterinformationen können z.B. in einem lokalen Datenspeicher gespeichert sein, der als Informationsquelle dient. Unter dem Begriff „Informationsquelle“ kann neben einem Speicher auch eine Kommunikationseinheit in dem Sensor verstanden werden, die mit beispielsweise einem Server, der Informationen aus einem Speicher in einem Netzwerk, z.B. einem drahtlosen oder einem drahtgebundenen Netzwerk bezieht, verstanden werden. In dem weiter unten beschriebenen System mit Cloudkomponenten ist die Informationsquelle ein Speicher als eine dieser Cloudkomponenten.
Die Referenzfüllhöhe kann eine Füllhöhe bei prozentual definiertem Füllvolumen des Behälters sein.
Prinzipiell kann jede beliebige Füllhöhe als Referenzfüllhöhe bzw. Vergleichswert festgelegt werden. Wichtig ist, dass der Abgleicheinrichtung, die den Datensatz bestimmt, die Definition bekannt ist. Beispielsweise entspricht die prozentual definierte Referenzfüllhöhe 0%, 10%, 20%, 50% oder 100% eines maximalen Füllvolumens. In anderen Worten wird der Behälter mit einem definierten Füllvolumen befüllt, das 0%, 100%, etc. des maximalen Volumens oder des Nennvolumens ist und für die es ein Vergleichswert gibt. Die Referenzfüllhöhe ist die Füllhöhe bei diesen prozentualen Befüllungen. In der Praxis wird jedoch der Behälter in der Regel zu 100% gefüllt, sodass die bevorzugten prozentuale Werte des Nennvolumens 0% oder 100% betragen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Abstand ein erster Abstand und die Messeinrichtung ist weiterhin eingerichtet, einen zweiten Abstand zu einer zweiten Referenzfüllhöhe eines Behälters zu erfassen. Die Abgleicheinrichtung ist weiterhin eingerichtet, für eine Volumenberechnung nachfolgender Betriebsfüllhöhen-Messungen den Datensatz, der dem Behälter entspricht, mittels des ersten und des zweiten Abstands zu bestimmen.
Die erste Referenzfüllhöhe kann beispielsweise ein Niveau des Behälterbodens sein, entsprechend 0% des Nennvolumens. Die zeitlich später verwendete zweite Referenzfüllhöhe ist beispielsweise das Niveau einer maximalen Nennfüllhöhe des Behälters, entsprechend 100% des Nennvolumens. Somit kann die Differenz der Abstände für die Bestimmung des Datensatzes verwendet werden und/oder die erste Bestimmung des Datensatzes verifiziert werden. Die zweite Referenzfüllhöhe der späteren Messung kann auch identisch mit der ersten Referenzfüllhöhe sein. Auf diese Weise kann zumindest das Ergebnis, das heißt die Datensatzauswahl, des ersten Abgleichs verifiziert werden.
Gemäß einer Ausführungsform enthalten die Behälterinformationen zumindest geometrische Daten des Behälters.
Geometrische Daten sind beispielsweise Länge, Breite, Höhe und/oder Volumen des gesamten Behälters, das heißt die Außenabmessungen des Behälters und das physikalisch maximale Füllvolumen, und/oder Länge, Breite, Höhe und/oder Volumen der Innenabmessungen, wobei die Höhe insbesondere eine maximale Nennfüllhöhe ist, und/oder die maximale Füllhöhe, d.h. bis zur Oberkante. Bei runden Behältern wird anstelle Länge und Breite der Radius oder der Durchmesser angegeben.
Die Behälterinformationen können des Weiteren einen Behältertyp, ein Nettogewicht und das Material, aus dem der Behälter besteht enthalten. Derartige Informationen können beispielsweise für eine exakte Volumenbestimmung hilfreich sein, insbesondere aufgrund eventueller Verformungen wie beispielsweise Ausdehnung des Behälters z.B. bei hohen Temperaturen des Mediums.
Gemäß einer Ausführungsform stellt die Informationsquelle weiterhin Informationen über den Typ des Behälters, eine Linearisierung und/oder eine Skalierung bereit.
Die Angaben zur Linearisierung und/oder zur Skalierung stellen z.B. die Beziehung zwischen Füllstand und Volumen dar. Die Linearisierung stellt Parameter oder Kurvenverläufe zur Verfügung um die Form des Behälters zu berücksichtigen.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Sensor weiterhin eine Steuereinheit auf, die eingerichtet ist, die Messeinheit anzuweisen, das Erfassen der Referenzfüllhöhe zu triggern.
Hierdurch wird der Abgleich des Sensors bezüglich eines Behälters eines Behältertyps weiter automatisiert. Der Sensor muss nicht von einem Nutzer bzw. Bediener angewiesen werden, den Abgleich vorzunehmen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinheit eingerichtet, das Messen der Referenzfüllhöhe und das Bestimmen des Datensatzes durch eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen oder Ereignisse zu triggern bzw. auszulösen: eine Aktivierung des Sensors, eine Lageerkennung, eine Detektion einer Neu-Befüllung des Behälters und/oder eine Ortserfassung.
Der Sensor kann hierzu eine Steuereinheit aufweisen. Die Steuereinheit kann hierbei z.B. Teil der Messeinrichtung oder der Abgleicheinrichtung sein.
Eine Aktivierung des Sensors bedeutet hierbei das Einschalten des Sensors, das auch aus einer Bereitschaft („Stand-by“) heraus erfolgen kann, und der Sensor daraufhin in den operationellen Betriebszustand versetzt wird, um regelmäßige oder planmäßige Messungen oder Messungen auf eine Anfrage hin vorzunehmen und/oder Messdaten bereitzustellen. Die Aktivierung kann über elektrische, magnetische oder elektromagnetische Felder, die beispielsweise durch einen Magnet, oder durch eine NFC (Near Field Communication, Nahfeldkommunikation) oder eine Bluetooth-Verbindung hergestellt werden. Eine Aktivierung kann auch z.B. durch Abziehen einer Folie, die zum Beispiel eine Antenne abdeckt, erfolgen, sodass bei Feststellen von gültigen Messwerten das Triggern erfolgt.
Der Sensor kann weiterhin einen Lagesensor zur Lageerkennung aufweisen. Der Sensor kann bis zur Verwendung beispielsweise um 90° gekippt gelagert sein. Bei der Installation auf dem IBC wird der Sensor in eine 0°-Lage gebracht, wodurch das Messen des Abstands zur Referenzfüllhöhe und das Bestimmen des Datensatzes ausgelöst wird.
Eine Detektion einer Neu-Befüllung des Behälters kann beispielsweise mittels eines Rückkanals erfolgen. Beispielsweise ist der Sensor mit einer Cloud verbunden, in der die Befüllung eines Behälters gesteuert und/oder überwacht wird, so dass die Aktivitäten bezüglich der Befüllung des Behälters in der Cloud bekannt sind. Über einen Rückkanal können diese Informationen an den Sensor bzw. an die Steuereinheit des Sensors weitergegeben werden. Eine Messung kann dann ausgelöst werden, wenn in dem Cloud-System bekannt wird, dass eine Neu-Befüllung des IBCs erfolgt ist und der Sensor einem neuen IBC zugeordnet wurde.
Eine Ortserfassung kann beispielsweise mittels eines GNSS (Global Navigation Satellite System) -Sensors oder einem anderen Ortungsverfahren bzw. -prinzip erfolgen. Beispielsweise wird durch Geofencing festgestellt, dass der IBC die Befüllstation verlassen hat, wodurch eine Messung ausgelöst wird.
Die Ortserfassung kann weiterhin mittels einer oder mehrerer Funkzellen erfolgen. Beispielsweise kann die Steuereinheit des Sensors in Verbindung mit einer Kommunikationseinheit anhand der Funkzellen, in dessen Bereich sich der Sensor befindet, detektieren, ob ein Ortswechsel stattfindet. Ein solcher Ortswechsel kann bedeuten, dass der Behälter, auf dem der Sensor montiert ist, sich in einem neu befüllten Zustand befindet, sodass der Sensor abgeglichen werden kann. Der Steuereinheit des Sensors detektiert hierbei beispielsweise die Funkzellen an den Installationsorten, d.h. zum Beispiel bei dem Ausrüster oder dem Befüller der IBC, bekannt, wo der Behälter befüllt wird. Wechselt der Behälter und damit der Sensor die Funkzelle, detektiert dies die Steuereinheit und löst eine Messung aus, sodass die Abgleicheinrichtung des Sensors den Datensatz ermitteln kann.
Gemäß einem weiteren Ausführungsform weist der Sensor weiterhin eine Steuereinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, unter Verwendung des Datensatzes die Füllvolumenbestimmung durchzuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Sensorsystem zur Bestimmung eines Füllvolumens eines Behälters bereitgestellt. Das Sensorsystem weist einen Sensor mit einer Messeinrichtung auf, die eingerichtet ist, einen Abstand zu einer Referenzfüllhöhe eines Behälters zu messen und mit einer Kommunikationseinrichtung, die eingerichtet ist, den gemessenen Abstand an eine Abgleicheinrichtung in einem Netzwerk zu senden. Das Sensorsystem weist weiterhin eine Informationsquelle in einem Netzwerk auf, die Datensätze mit Behälterinformationen unterschiedlicher Behälter enthält, wobei jedem Datensatz zumindest ein Vergleichsabstand zugeordnet ist, sowie eine Abgleicheinrichtung in einem Netzwerk, die eingerichtet ist, für eine Füllvolumenbestimmung nachfolgender Betriebsfüllhöhen-Messungen den Abstand zu der Referenzfüllhöhe mit den Vergleichsabständen zu vergleichen und den für den Behälter zutreffenden Datensatz zu bestimmen.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Sensor weiterhin eine Steuereinrichtung auf, die eingerichtet ist, den Datensatz über die Kommunikationseinrichtung zu empfangen und die Füllvolumenbestimmung durchzuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Bestimmen eines Füllvolumens in einem Behälter durch einen Sensor bereitgestellt, wobei der Sensor ein Sensor zur Messung eines Füllstands ist und eine Messeinrichtung, eine Abgleicheinrichtung, sowie eine Informationsquelle, die Datensätze mit Behälterinformationen unterschiedlicher Behälter enthält, aufweist, wobei jedem Datensatz zumindest ein Vergleichsabstand zugeordnet ist. Das Verfahren weist folgende Schritte auf: Messen eines Abstands zu einer Referenzfüllhöhe des Behälters durch die Messeinrichtung, Vergleichen des Abstands mit den Vergleichsabständen und Bestimmen des für den Behälter zutreffenden Datensatzes durch die Abgleicheinrichtung für eine Füllvolumenbestimmung nachfolgender Betriebsfüllhöhen-Messungen.
Der Sensor für das Verfahren ist ein hierin beschriebener Sensor. Vor den genannten Schritten wird der Sensor auf dem Behälter angebracht.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Verfahren vor dem Schritt des Messens des Abstands zu der Referenzfüllhöhe den Schritt auf: falls die Referenzfüllhöhe bei einem Volumen größer 0% des Nennvolumens definiert ist, Befüllen des Behälters der Behälter mit dem Volumen größer 0% des Nennvolumens.
Falls die Referenzfüllhöhe bei einem Volumen gleich 0% des Nennvolumens definiert ist, wird dieser Schritt nach dem Bestimmen des für den Behälter zutreffenden Datensatzes durchgeführt.
Gemäß einer Ausführungsform enthalten die Behälterinformationen geometrische Daten des Behälters, und das Verfahren weist nach dem Schritt des Bestimmens des für den Behälter zutreffenden Datensatzes die folgenden Schritte auf: Messen einer Betriebsfüllhöhe und Bestimmen eines Volumens bei der Betriebsfüllhöhe mit der gemessenen Betriebsfüllhöhe und den geometrischen Daten des Behälters.
Der Sensor, der mit einem Cloud-System oder einer SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) verbunden ist, führt somit einen automatischen Abgleich auf den entsprechenden Behälter durch. Dies erfolgt beispielsweise individuell je Sensor und je Anwendung. Die Erfindung erlaubt eine flexible und sehr einfache Verwendung eines Sensors, wenn dieser auf unterschiedliche, z.B. standardisierte Behälter, Silos oder Tanks installiert wird. Der Abgleich erfolgt automatisch ohne dass ein Nutzer, z.B. der Kunde, einen Eingriff vornehmen muss.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Verwendung einer Messeinrichtung in einem Sensor zum automatischen Abgleichen des Sensors für einen Behälter bereitgestellt.
Andere Variationen der offenbarten Ausführungsformen können vom Fachmann bei der Durchführung der beanspruchten Erfindung durch das Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche verstanden und ausgeführt werden. In den Ansprüchen schließt das Wort „umfassend“ andere Elemente oder Schritte nicht aus, und der unbestimmte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt eine Vielzahl nicht aus. Ein einzelner Prozessor oder eine andere Einheit kann die Funktionen mehrerer Gegenstände oder Schritte erfüllen, die in den Ansprüchen aufgeführt sind. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in voneinander abhängigen Ansprüchen angegeben sind, bedeutet nicht, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht vorteilhaft genutzt werden kann.
Figurenliste
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt

1 ein Diagramm eines Sensors zur Messung eines Füllstands eines Behälters,
2 ein Diagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels mit einem Sensorsystem zur Messung eines Füllstands eines Behälters,
3 einen Behälter mit geometrischen Angaben,
4 eine Tabelle mit Datensätzen unterschiedlicher Behälter, und
5 die Schritte des Verfahrens zum Bestimmen eines Volumens in einem Behälter durch einen Sensor.

Ausführungsbeispiele
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Sensors 100 zur Messung eines Füllstands eines Behälters, der eine Messeinrichtung 102, Abgleicheinrichtung 104 sowie eine Informationsquelle 106, z.B. ein Speicher aufweist. Ausgehend von einem mit einem Nennvolumen befüllten Behälter, misst die Messeinrichtung 102 einen Abstand zu einer Referenzfüllhöhe, die durch das Füllen mit dem Nennvolumen gegeben ist. Die Abgleicheinrichtung 104 greift auf die Informationsquelle zu, in der Datensätze für unterschiedliche Behälter gespeichert sind und bestimmt den Datensatz für den aktuellen Behälter. Dies erfolgt dadurch, dass jeder Datensatz einen Abstands-Vergleichswert, hier als Vergleichsabstand bezeichnet, enthält, und die Abgleicheinrichtung 104 den Datensatz sucht, bei dem der Abstands-Vergleichswert mit dem gemessenen Abstand übereinstimmt. Der Datensatz enthält geometrische Informationen über den Behälter 300. Diese sind z.B. die in den 3 und 4 gezeigten Parameter Nennvolumen Vol in Liter, Breite B, Länge L, Gesamthöhe H_GES, Behälterhöhe H_BEH, und Höhe H bei 100% des Nennvolumens, jeweils in mm. Die letzte Spalte gibt, hier als Beispiel, den Unterschied Delta_H an, der sich aus der Differenz der Höhe H bei 100% des Nennvolumens und der Behälterhöhe H_BEH ergibt. Dieser Unterschied Delta_H ist sodann der Vergleichsabstand zu dem gemessenen Abstand zur Referenzhöhe bei 100% Nennvolumen-Befüllung. Die Tabelle in 4 gibt 3 Datensätze an. Eine Zeile entspricht einem Datensatz für eine Behälterart. Ist der Behälter 300 z.B. ein Behälter mit 1200 I Nennvolumen, entsprechend der ersten Zeile, dann stimmen Delta_H = 160 mm und der gemessene Abstand überein. Die Abgleicheinrichtung 104 bestimmt, dass der Datensatz der ersten Zeile der korrekte Datensatz für den Behälter 300 ist. Im laufenden Betrieb der Anwendung wird dieser Datensatz von der Steuereinheit 112 verwendet um bei aus einer gemessenen Füllhöhe, hierin als Betriebs-Füllhöhe bezeichnet, das Volumen des Mediums zu bestimmen, das sich in dem Behälter 300 befindet.
2 zeigt ein Diagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels mit einem Sensorsystem 200 zur Messung eines Füllstands eines Behälters 300. Die Abgleicheinrichtung 104 und die Informationsquelle 106 sind als Teil des Sensorsystem 200 gemäß diesem Beispiel in einem Netzwerk, beispielsweise der Cloud 110, angeordnet. Der Sensor 100 weist daher zusätzlich die Kommunikationseinheit 108 auf, so dass die Messeinheit 102 die gemessene Referenzhöhe an die Abgleicheinrichtung 104 in der Cloud 110 senden kann. Die Abgleicheinrichtung 104 bezieht ihre Information über die Behälter somit aus der Cloud 110, um den Datensatz für den Behälter 300 und das Füllvolumen oder das Volumen zu bestimmen. Die Kommunikationseinheit 108 empfängt den Datensatz von der der Abgleicheinrichtung 104. Der Sensor 100 weist weiterhin eine Steuereinheit 112 auf, die über die Kommunikationseinheit 108 den Datensatz erhält, sodass der Sensor 100 im Betrieb das Volumen eines Mediums im Behälter bestimmen kann.
Jegliche andere Konstellation aus den 1 und 2 sind möglich. Beispielsweise ist nur die Informationsquelle im Netzwerk angeordnet oder nur die Abgleicheinrichtung 104.
5 zeigt die Schritte des Verfahrens 500 zum Bestimmen eines Volumens in einem Behälter durch einen Sensor 100. Der Sensor 100 ein Sensor zur Messung eines Füllstands und weist eine Messeinrichtung 102, eine Abgleicheinrichtung 102, sowie eine Informationsquelle 106 auf, die Datensätze mit Behälterinformationen unterschiedlicher Behälter 300 enthält. Jedem Datensatz ist zumindest ein Vergleichsabstand zugeordnet. Die Kernschritte 504 bis 508 sind durch eine gestrichelte Box markiert: Im Schritt 504 wird ein Abstand zu einer Referenzfüllhöhe des Behälters 300 durch die Messeinrichtung gemessen. In Schritt 506 erfolgt das Vergleichen des Abstands mit den Vergleichsabständen und in Schritt 508 das Bestimmen des für den Behälter 300 zutreffenden Datensatzes durch die Abgleicheinrichtung für eine Volumenbestimmung nachfolgender Betriebsfüllhöhen-Messungen.
Vor dem Schritt 504 des Messens des Abstands zu der Referenzfüllhöhe weist das Verfahren den Schritt 502 auf, der an dieser Stelle durchgeführt wird, falls die Referenzfüllhöhe bei einem Volumen größer 0% des Nennvolumens definiert ist: Befüllen 502 des Behälters mit dem Volumen größer 0% des Nennvolumens. Falls die Referenzfüllhöhe bei einem Volumen gleich 0% des Nennvolumens definiert ist, erfolgt dieser Schritt nach dem Schritt 506 und vor den folgenden Schritten: Messen 508 einer Betriebsfüllhöhe und Bestimmen 510 eines Volumens bei der Betriebsfüllhöhe mit der gemessenen Betriebsfüllhöhe und den geometrischen Daten des Behälters. Hierbei enthalten die Behälterinformationen geometrische Daten des Behälters.

Claims

Abgleicheinrichtung (104) für einen Füllstandsensor (100), wobei die Abgleicheinrichtung (104) eingerichtet ist, zum Abgleich des Füllstandsensors (100) bezüglich eines Behälters (300) einen gemessenen Abstand zu einer Referenzfüllhöhe eines Behälters (300) mit einer Mehrzahl von gespeicherten Vergleichsabständen zu vergleichen, wobei den Vergleichsabständen Datensätze mit Behälterinformationen unterschiedlicher Behälter (300) zugeordnet sind; und einen für den Behälter (300) zutreffenden Datensatz zu bestimmen.
Sensor (100) zur Bestimmung eines Füllvolumens eines Behälters (300), aufweisend eine Messeinrichtung (102), die eingerichtet ist, einen Abstand zu einer Referenzfüllhöhe eines Behälters (300) zu messen; eine Informationsquelle (106), die Datensätze mit Behälterinformationen unterschiedlicher Behälter (300) enthält, wobei jedem Datensatz zumindest ein Vergleichsabstand zugeordnet ist; eine Abgleicheinrichtung (104), die eingerichtet ist, für eine Füllvolumenbestimmung nachfolgender Betriebsfüllhöhen-Messungen den Abstand zu der Referenzfüllhöhe mit den Vergleichsabständen zu vergleichen und den für den Behälter (300) zutreffenden Datensatz zu bestimmen.
Sensor (100) nach Anspruch 2, wobei die Informationsquelle (106) ein interner Datenspeicher und/oder eine Kommunikationseinheit ist.
Sensor (100) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der Abstand ein erster Abstand ist und die Messeinrichtung (102) weiterhin eingerichtet ist, einen zweiten Abstand zu einer zweiten Referenzfüllhöhe eines Behälters (300) zu erfassen, und wobei die Abgleicheinrichtung (104) eingerichtet ist, für eine Volumenberechnung nachfolgender Betriebsfüllhöhen-Messungen den Datensatz, der dem Behälter (300) entspricht, mittels des ersten und des zweiten Abstands zu bestimmen.
Sensor (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Behälterinformationen zumindest geometrische Daten des Behälters (300) enthalten.
Sensor (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Informationsquelle (106) weiterhin Informationen über den Typ des Behälters (300), eine Linearisierung und/oder eine Skalierung bereitstellt.
Sensor (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Sensor (100) weiterhin eine Steuereinheit (112) aufweist, die eingerichtet ist, die Messeinheit anzuweisen, das Erfassen der Referenzfüllhöhe zu triggern.
Sensor (100) nach Anspruch 7, wobei die Steuereinheit (112) eingerichtet ist, das Messen der Referenzfüllhöhe und das Bestimmen des Datensatzes durch eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen oder Ereignisse auszulösen: eine Aktivierung des Sensors (100); eine Lageerkennung des Behälters (300); eine Detektion einer Neu-Befüllung des Behälters (300); eine Ortserfassung des Sensors (100).
Sensor (100) nach Anspruch 8, wobei der Sensor (100) weiterhin eine Steuereinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, unter Verwendung des Datensatzes die Füllvolumenbestimmung durchzuführen.
Sensorsystem (200) zur Bestimmung eines Füllvolumens eines Behälters (300), aufweisend einen Sensor (100) mit einer Messeinrichtung (102), die eingerichtet ist, einen Abstand zu einer Referenzfüllhöhe eines Behälters (300) zu messen und einer Kommunikationseinrichtung, die eingerichtet ist, den gemessenen Abstand an eine Abgleicheinrichtung (104) in einem Netzwerk zu senden; eine Informationsquelle (106) in einem Netzwerk, die Datensätze mit Behälterinformationen unterschiedlicher Behälter (300) enthält, wobei jedem Datensatz zumindest ein Vergleichsabstand zugeordnet ist; die Abgleicheinrichtung (104) in dem Netzwerk, die eingerichtet ist, für eine Füllvolumenbestimmung nachfolgender Betriebsfüllhöhen-Messungen den Abstand zu der Referenzfüllhöhe mit den Vergleichsabständen zu vergleichen und den für den Behälter (300) zutreffenden Datensatz zu bestimmen.
Sensorsystem (200) nach Anspruch 10, wobei der Sensor (100) weiterhin eine Steuereinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, den Datensatz über die Kommunikationseinrichtung zu empfangen und die Füllvolumenbestimmung durchzuführen.
Verfahren zum Bestimmen eines Füllvolumens in einem Behälter (300) durch einen Sensor (100), wobei der Sensor (100) ein Sensor (100) zur Messung eines Füllstands ist und eine Messeinrichtung (102), eine Abgleicheinrichtung (104), sowie eine Informationsquelle (106), die Datensätze mit Behälterinformationen unterschiedlicher Behälter (300) enthält, aufweist, wobei jedem Datensatz zumindest ein Vergleichsabstand zugeordnet ist; und wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Messen (504) eines Abstands zu einer Referenzfüllhöhe des Behälters (300) durch die Messeinrichtung (102); Vergleichen (506) des Abstands mit den Vergleichsabständen und Bestimmen (508) des für den Behälter (300) zutreffenden Datensatzes durch die Abgleicheinrichtung (104) für eine Füllvolumenbestimmung nachfolgender Betriebsfüllhöhen-Messungen.
Verfahren Messens (504) nach Anspruch 12, wobei das Verfahren vor dem Schritt des des Abstands zu der Referenzfüllhöhe den Schritt aufweist: falls die Referenzfüllhöhe bei einem Volumen größer 0% des Nennvolumens definiert ist, Befüllen (502) des Behälters (300) mit dem Volumen größer 0% des Nennvolumens.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Behälterinformationen geometrische Daten des Behälters (300) enthalten, und das Verfahren nach dem Schritt des Bestimmens des für den Behälter (300) zutreffenden Datensatzes die Schritte aufweist: Messen (510) einer Betriebsfüllhöhe; und Bestimmen (512) eines Volumens bei der Betriebsfüllhöhe mit der gemessenen Betriebsfüllhöhe und den geometrischen Daten des Behälters (300).
Verwendung einer Abgleicheinrichtung (104) nach Anspruch 1 in einem Sensor (100) zum automatischen Abgleichen des Sensors (100) für einen Behälter (300).