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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens
eines entlang einer Förderstrecke
in eine Förderrichtung
bewegten Förderguts
mit:
- – einer
Vielzahl von Licht aussendenden Sendern;
- – einer
Vielzahl von den Sendern zugeordneten Empfänger, die das vom Fördergut
zurückgeworfene
Licht erfassen; und
- – einer
Auswerteeinheit, die aus Eigenschaften des vom Fördergut zurückgeworfenen Lichts ein Oberflächenprofil
des Förderguts
bestimmt und aus mehreren nacheinander aufgenommenen Oberflächenprofilen
das Volumen des Förderguts berechnet.
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Eine
derartige Vorrichtung ist aus der
DE 101 63 534 A1 bekannt. Die bekannte Vorrichtung
dient der Überwachung
von Raumbereichen und umfasst eine Vielzahl von Sendern, die Strahlungspulse
aussenden. Die ausgesandten Strahlungspulse werden von Objekten,
die sich in den zu überwachenden Raumbereichen
befinden, zu Empfängern
zurückgeworfen,
die an eine Laufzeitbestimmungseinheit angeschlossen sind. Mit Hilfe
der Laufzeitbestimmungseinheit kann ein Entfernungsbild eines sich
in den zu überwachenden
Raumbereichen befindenden Objekts erstellt werden. Die bekannte
Vorrichtung kann unter anderem auch dazu verwendet werden, das Volumen
von Fördergut,
beispielsweise von Gepäckstücken, auf
einem Förderband
zu bestimmen. Da die Geschwindigkeit des Förderbands bekannt ist und die
bekannte Vorrichtung das Querschnittsprofil der Gepäckstücke auf
dem Förderband
bestimmt, kann aus den nacheinander gemessenen Querschnittsprofilen
der Gepäckstücke und
der bekannten Geschwindigkeit des Förderbands das Volumen der Gepäckstücke berechnet
werden.
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Die
bekannte Vorrichtung ist in der Lage, das Volumen des Förderguts
grob zu bestimmen. In der Logistikbranche bestehen jedoch Pläne, das
Beförderungsentgelt
in Abhängigkeit
vom zu befördernden Volumen
zu gestalten. In diesem Zusammenhang wird eine Genauigkeit bei der
Volumenbestimmung im Bereich von Bruchteilen von Kubikzentimetern
gefordert.
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Weiterhin
ist aus der
DE 199
63 333 A1 ein Verfahren zur Ermittlung von dreidimensionalen Oberflächenkoordinaten
bekannt. Bei diesem Verfahren wird von einem Projektor ein zweidimensionales Farbmuster
auf die Oberfläche
des zu untersuchenden Objekts projiziert. Eine Kamera, deren Lage
bezüglich
des Projektors bekannt ist, erfasst das auf das Objekt projizierte
Farbmuster. Durch ein Triangulationsverfahren können anschließend die
dreidimensionalen Koordinaten eines Punktes auf der Oberfläche des
Objekts berechnet werden.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Vorrichtung anzugeben, mit der sich das Volumen von entlang
einer Förderstrecke
bewegten Förderguts
mit großer
Genauigkeit bestimmen lässt.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. In davon
abhängigen
Ansprüchen
sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben.
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Die
Vorrichtung umfasst eine Vielzahl von Sendern, mit denen ein Querschnittsprofil
des Förderguts
erstellt wird. Von den verwendeten Sender sendet ein Sender Licht
in Förderrichtung
und ein weiterer Sender Licht entgegen der Förderrichtung aus. Mit dieser
Anordnung von Sendern lassen sich sämtliche Seiten des Förderguts
mit Ausnahme der Auflagefläche,
vor allem auch die Vorder- und Rückseite
des Förderguts
beleuchten und auch Hinterschneidungen am Fördergut erfassen. Es besteht
somit nicht die Gefahr, dass das Volumen eines Förderguts aufgrund einer abgeschatteten
Hinterschneidung, die nicht oder nur teilweise beleuchtet wird, falsch
berechnet wird. Mit der Vorrichtung ist es daher möglich, das
Volumen von Fördergut
mit großer Genauigkeit
zu bestimmen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Sender und Empfänger
entlang einer schräg
zur Förderrichtung
ausgerichteten Fläche
angeordnet. Dies bietet den Vorteil, dass die Sender und Empfänger an
einer einzelnen zur Förderrichtung
schräg ausgerichteten
Haltestruktur angebracht werden können.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind die Sendeempfänger
entlang zweier jeweils zur Förderrichtung
schräg
ausgerichteten und sich schneidenden Flächen angeordnet. Mit einer derartigen
Anordnung lassen sich die Oberflächen von
Fördergut
abgesehen von der Auflagefläche
allseitig auch dann erfassen, wenn das Fördergut regellos ausgerichtet
auf der Förderstrecke
befördert
wird.
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Für die Entfernungsmessung
kommen verschiedene Techniken in Frage. Vorzugsweise kommen Verfahren
zur Anwendung, bei denen die Oberflächenstruktur des Förderguts
mit Hilfe auf die Oberfläche
des Förderguts
projizierter Farbstreifen und eines nachfolgende Triangulationsverfahrens
bestimmt wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass dafür handelsübliche Komponenten
wie Diaprojektoren und CCD-Kameras ausreichen.
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Weiterhin
ist es möglich,
zur Bestimmung der Oberfläche
des Förderguts
Verfahren einzusetzen, die die Laufzeit eines Lichtpulses von einem
Sender zum Fördergut
zurück
zu einem Empfänger
messen und dadurch die Entfernung des Förderguts von Sender oder Empfänger bestimmen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung,
in der die Erfindung im Einzelnen anhand der beigefügten Zeichnung
erläutert
wird. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht
einer Volumenmessvorrichtung, bei der Projektion von Farbstreifen
zur Bestimmung der Oberfläche
des Förderguts
verwendet werden;
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2 eine Aufsicht auf die
Volumenmessvorrichtung aus 1;
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3 eine Aufsicht der abgewandelten
Volumenmessvorrichtung, bei der die Sender und Empfänger an
zwei über
Kreuz angeordneten Jochen angebracht sind; und
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4 eine Aufsicht auf eine
abgewandelte Volumenmessvorrichtung, bei der Sender und Empfänger zur
Durchführung
einer Lichtlaufzeitmessung eingerichtet sind.
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In 1 ist in einer perspektivischen
Ansicht eine Volumenmessvorrichtung 1 dargestellt. Die
Volumenmessvorrichtung 1 dient dazu, das Volumen eines
Gepäckstücks 2,
das auf einem Förderband 3 in eine
Förderrichtung 4 befördert wird,
zu bestimmen. Zu diesem Zweck weist die Volumenmessvorrichtung 1 entlang
einem sich quer über
das Förderband 3 erstreckenden
Joch 5 Projektoren 6, 7 und 8 auf,
die jeweils farbcodierte Farbstreifen 9, 10 und 11 auf
eine Seitenfläche 12,
eine Oberseite 13 und auf eine der Seitenfläche 12 gegenüberliegende
Seitenfläche 14 des
Gepäckstücks 2 projizieren.
Um Überlappungen zu
vermeiden, sind die Farbmuster 9, 10 und 11 in Förderrichtung 4 versetzt.
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Ferner
umfasst die Volumenmessvorrichtung 1 am Joch 5 angeordnete
Kameras 15, 16, 17, die jeweils den Projektoren 6, 7 und 8 zugeordnet
sind. So nimmt die Kamera 15 den Farbstreifen 9 auf,
der vom Projektor 6 projiziert wird. In gleicher Weise
nimmt die Kamera 16 den vom Projektor 7 projizierten Farbstreifen 10 auf.
Die Kamera 17 erfasst schließlich den vom Projektor 8 auf
die Seitenfläche 14 projizierten
Farbstreifen 11.
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Bei
bekannter geometrischer Anordnung von Projektor 6 und Kamera 15,
von Projektor 7 und Kamera 16 sowie von Projektor 8 und
Kamera 17 kann aus der in den Farbstreifen 9, 10 und 11 codierten Winkelinformation
in einem Triangulationsverfahren von einer in 1 nicht dargestellten Auswerteeinheit
das Profil des Gepäckstücks 2 entlang
den Farbmustern 9 bis 11 bestimmt werden. Die
jeweils vom Projektor 6 und der Kamera 15, dem
Projektor 7 und der Kamera 16 sowie dem Projektor 8 und
der Kamera 17 aufgenommenen Profile werden von der Auswerteeinheit
zu einem Gesamtprofil zusammengesetzt, wobei aus der bekannten Fördergeschwindigkeit
des Förderbands 3 und
den wiederholt aufgenommenen Gesamtprofilen des Gepäckstücks 2 das Volumen
des Gepäckstücks 2 berechnet
werden kann.
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2 zeigt eine Aufsicht auf
die Volumenmessvorrichtung 1 aus 1. Anhand 2 ist
deutlich erkennbar, dass das Joch 5 schräg zur Förderrichtung 4 ausgerichtet
ist. Da die Farbstreifen 9, 10 und 11 im
Inneren des Jochs 5 auf das Gepäckstück 2 projiziert werden,
wird das vom Projektor 6 auf das Gepäckstück 2 projizierte Farbmuster 9 in
Förderrichtung 4 und
das vom Projektor 8 auf das Gepäckstück 2 projizierte Farbmuster 11 entgegen
der Förderrichtung 4 projiziert.
Wenn daher die Gepäckstücke 2, wie
in 2 dargestellt, so
ausgerichtet sind, dass sich die Seitenflächen 12 und 14 in
etwa parallel zur Förderrichtung 4 erstrecken,
kann die Volumenmessvorrichtung 1 auch jeweils eine Vorderseite 18 und eine
Rückseite 19 des
Gepäckstücks 2 abtasten.
Insbesondere werden Vorderseiten 18 vom Projektor 8 und
der Kamera 17 erfasst, und Rückseiten 19 vom Projektor 6 und
der Kamera 15 aufgenommen.
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Grundsätzlich ist
es möglich,
mit zwei Projektoren und Kameras auszukommen. Dazu müssen die Projektoren
und Kameras zum Einen seitlich neben dem Förderband 3 angeordnet
sein, so dass die Seitenflächen 12 und 14 von
der Volumenmessvorrichtung 1 erfasst werden. Um auch die
Oberseite 13 der Gepäckstücke 2 zu
erfassen, werden in diesem Fall die Projektoren 6 und 8 sowie
die Kameras 15 und 17 oberhalb des größtmöglichen
vom Förderband 3 beförderbaren
Gepäckstück 2 angeordnet
werden. In diesem Fall kann auf den Projektor 7 und die
Kamera 16 verzichtet werden.
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Es
sei angemerkt, dass die in den 1 und 2 dargestellte Volumenmessvorrichtung 1 durch
zusätzliche,
in 1 und 2 nicht dargestellte Projektoren ergänzt werden
kann, die Weißlichtstreifen
auf die Gepäckstücke 2 projizieren.
Durch die Aufnahme dieser Weißlichtstreifen
mit Hilfe der Kameras 15, 16 und 17 oder
separater, in 1 und 2 nicht dargestellter Kameras
kann die Einfärbung
der Gepäckstücke 2 bestimmt
werden. Diese Information ist insbesondere bei der Erkennung der
Farbstreifen 9, 10 und 11 wichtig, da
Verfälschungen
der Farbstreifen 9, 10 und 11 bei bekannter
Hintergrundfarbe korrigiert werden können.
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Die
Weißlichtprojektoren
sind vorzugsweise so angeordnet, dass der von ihnen auf die Gepäckstücke 2 projizierte
Weißlichtstreifen
lediglich in Förderrichtung 4 zu
den Farbstreifen 9, 10 und 11 versetzt
ist, aber ansonsten die gleiche geometrische Ausdehnung hat.
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Ein
besonderer Vorteil der Volumenmessvorrichtung 1 ist, dass
durch die schräge
Anordnung des Jochs 5 bezüglich der Förderrichtung 4 keine
Abschattung von in den Gepäckstücken 2 ausgebildeten
Senken stattfindet, aufgrund der die Gepäckstücke 2 falsch vermessen
werden.
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Um
Fehlmessungen zu eliminieren, ist bei einer regellosen Anordnung
der Gepäckstücke 2 auf dem
Förderband 3 eine
Volumenmessvorrichtung 20 von der in 3 dargestellten Art notwendig. Die Volumenmessvorrichtung 20 umfasst
zwei Joche 21 und 22, die ebenso wie das Joch 5 aus
den 1 und 2 mit Projektoren und Kameras
zur Projektion und Aufnahme von Farbstreifen ausgestattet sind. Die
beiden Joche 21 und 22 sind jeweils schräg zur Förderrichtung 4 des
Förderbands 3 angeordnet
und überkreuzen
sich in einem mittleren Bereich des Förderbands. Wie bei dem in den 1 und 2 dargestellten Joch 5 werden
die Farbstreifen von den an den Jochen 21 und 22 angebrachten
Projektoren in der Fläche
der Joche 21 und 22 auf die Gepäckstücke 2 projiziert.
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Mit
dieser Anordnung ist es möglich,
regellos auf dem Förderband 3 aufgebrachte
Gepäckstücke 2 mit
Ausnahme der Auflagefläche
auf dem Förderband 3 nahezu
vollständig
zu erfassen. Insbesondere können
auch Hinterschneidungen in den Seitenflächen 12 und 14,
sowie auf der Oberseite 3 und auf der Vorderseite 18 und
der Rückseite 19 der
Gepäckstücke 2 vollständig erfasst
werden.
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Es
sei angemerkt, dass die Projektionsflächen der Farbstreifen nicht
notwendigerweise in der Ebene des Jochs 5, 21 oder 22 liegen
müssen.
Vielmehr sind auch Anordnungen vorstellbar, bei denen sich ein einzelnes
Joch im rechten Winkel zur Förderrichtung 4 über das
Förderband 3 erstreckt
und von diesem Joch Farbstreifen sowohl in Förderrichtung 4 als
auch entgegen der Förderrichtung 4 schräg nach unten
projiziert werden. Eine derartige Anordnung braucht besonders wenig
Platz und eignet sich daher insbesondere für beengte Platzverhältnisse.
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4 zeigt schließlich eine
Aufsicht auf eine weitere abgewandelte Volumenmessvorrichtung 23, die
ein dem Joch 5 aus den 1 und 2 entsprechendes Joch 24 aufweist.
An dem Joch 24 sind Sender 25, 26, 27, 28 und 29 angeordnet,
die Lichtpulse in Richtung von Gepäckstücken 2 aussenden.
Die von den Gepäckstücken 2 zurückgeworfenen
Lichtpulse werden von Empfängern 30, 31, 32, 33 und 34 erfasst
und die gemessenen Lichtlaufzeiten einer in 4 nicht dargestellten Auswerteeinheit
zugeführt, die
aus den Lichtlaufzeiten ein Gesamtprofil der auf dem Förderband 3 beförderten
Gepäckstücken 2 erstellt.
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Aufgrund
der seitlichen Anordnung, insbesondere der Sender 25 und 29,
sowie der zugeordneten Empfänger 30 und 34 ist
es möglich,
Zwischenräume 35 zwischen
dem Förderband 3 und
den unmittelbar auf dem Förderband 3 aufliegenden
Gepäckstücken 2 auszuleuchten.
In gleicher Weise ist es möglich,
Zwischenräume 36 zwischen
aufeinander gestapelten Gepäckstücken 2 zu
erfassen. Die Volumenmessvorrichtung 23 ist daher in der
Lage, das Volumen der auf dem Förderband 3 aufliegenden Gepäckstücke 2 mit
großer
Präzision
zu erfassen.
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Es
sei ausdrücklich
darauf hingewiesen, dass aufgrund der Anordnung der Projektoren 6 und 8 sowie
der zugeordneten Kameras 15 und 17 Zwischenräume von
der Art der Zwischenräume 35, 36 auch
mit den Volumenmessvorrichtungen 1 und 20 erfasst
werden können.