DE19544071A1 - Meßverfahren zum Erfassen der Füllmenge eines Normbehälters o. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Meßverfahren zum Erfassen der Füllmenge eines Normbehälters od. dgl., insbesondere der in einem Müllbehälter eingefüllten Müllmenge, bei dem die Füllstandshöhe eines in einer vorbestimmten Meßposition stehenden Behälters über eine Ultraschall-Echolotung festge­ stellt und mit den bekannten Abmessungen dieses Normbehäl­ tertyps zum Füllvolumen verrechnet wird.

Wie aus der DE-OS 40 10 065 hervorgeht, ist es zum mengenbe­ zogenen Entsorgen von Müll bereits bekannt, die in einem Müllbehälter enthaltene Müllmenge durch eine Echolotab­ standsmessung zu erfassen, wobei ein Ultraschallsensor in einer bestimmten Höhenlage über einer Meßposition der Behäl­ ter angeordnet und durch eine Abstandsmessung zwischen Sen­ sor und Oberfläche des Behälterinhaltes die Füllstandshöhe als Differenz zwischen der Höhenlage des Sensors über dem Behälterboden und der Entfernung des Sensors zur Müllober­ fläche feststellbar ist. Aus der bekannten Behältergeometrie läßt sich dadurch ohne Schwierigkeiten die Füllmenge errech­ nen, so daß bei Verwendung von Normbehältern, also von Be­ hältern mit bekannten Formen und Abmessungen, auf rationelle Weise eine Füllmengenerfassung möglich ist. Die bisher ein­ gesetzten Ultraschallsensoren müssen allerdings hinsichtlich ihrer Schallabstrahlverhältnisse jeweils genau auf den ver­ wendeten Normbehälter abgestimmt sein, da der vom Sensor ausgesendete Schallkegel ohne eine Berührung der Behälter­ wandung auf den Behälterboden auftreffen muß, damit bei der Abstandsmessung nur die Mülloberfläche oder bei leerem Be­ hälter der Behälterboden ein Echosignal ergibt und es zu keinen Fehlmessungen kommen kann. Das aufgefangene Echosig­ nal des abgegebenen Schallimpulses erlaubt dann, auf die Füllstandshöhe zu schließen, wobei jedoch beträchtliche Un­ genauigkeiten in Kauf zu nehmen sind, wenn keine glatten Oberflächen, sondern wie bei Müll sehr ungleichförmige Oberflächen vorhanden sind. Abgesehen davon, läßt sich das bekannte Meßverfahren mit wirtschaftlich vertretbarem Auf­ wand praktisch nur zur Füllmengenerfassung eines einzigen Normbehältertyps verwenden, da bei unterschiedlichen Normbe­ hältertypen wegen der Notwendigkeit, den Schallkegel auf die Geometrie des jeweiligen Behälters abstimmen zu müssen, für jeden der Behältertypen ein eigener, entsprechend positio­ nierter Sensor oder ein in die jeweilige Meßposition für die einzelnen Behältertypen verfahrbarer Sensor erforderlich wäre.

Gemäß der DE-A 33 37 690 wurde auch schon ein eine Ultra­ schall-Echolotung verwendendes Meßverfahren zur Bestimmung des Füllstandes in einem Behälter vorgeschlagen, bei dem, um Fehlmessungen zu vermeiden, vorab Störechomessungen von feststehenden Behälterteilen, die sich im Beschallungsbe­ reich befinden, vorgenommen und die erhaltenen Meßwerte ge­ speichert und dann zur eigentlichen Füllstandshöhenbestim­ mung nur die sich von diesen Störechos unterscheidenden Nutzechos zur Verarbeitung herangezogen werden. Auch hier gibt es allerdings immer nur einen Behältertyp, bei dem stets gleiche äußere Bedingungen herrschen und daher der Störstelleneinfluß recht einfach zu berücksichtigen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und ein Meßverfahren der eingangs geschilder­ ten Art anzugeben, das eine vom Behältertyp weitgehend unab­ hängige Füllmengenerfassung erlaubt und darüber hinaus auch bei ungleichförmigem Behälterinhalt eine Messung hoher Ge­ nauigkeit gewährleistet.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß für verschie­ dene Normbehältertypen zuerst eine Kalibriermessung durch­ geführt wird, bei der in an sich bekannter Weise die Echo­ signale des leeren Behälters aufgenommen und abgespeichert werden, um später zur Feststellung der Füllstandshöhe eines befüllten Behälters jeweils durch Vergleich der Echosignale der befüllten Behälter mit den gespeicherten Kalibriermes­ sungssignalen die behältereigenen Echosignale auszuscheiden und nur die füllungseigenen Echosignale zu verwenden, und daß dann zur Füllmengenerfassung eines befüllten Normbehäl­ ters jeweils über eine behältereigene Kennung der Normbe­ hältertyp ausgelesen und den Echosignalen des Behälters die gespeicherten, diesem Normbehälter entsprechenden Kalibrier­ messungssignale und Abmessungsdaten zugeordnet werden.

Vorteilhafterweise wird dann bei Auftreten von zwei oder mehr füllungseigenen Echosignalen aus allen Echosignalen eine mittlere Füllstandshöhe errechnet und der Füllmengen­ erfassung zugrunde gelegt.

Durch dieses Meßverfahren ergibt sich die Möglichkeit, bei den verschiedenen Behältertypen jeweils vom Behälterrand, von der Behälterwandung od. dgl. stammende Echosignale bei der Füllmengenerfassung auszufiltern und nur die tatsächlich vom Behälterinhalt verursachten Signale heranzuziehen, wobei auch eine Bewertung der Oberfläche des Behälterinhaltes durch Berücksichtigung mehrerer Echos erfolgen kann, was die Feststellung einer mittleren Füllstandshöhe zuläßt. Um unab­ hängig vom gerade verwendeten Behältertyp sichere Meßergeb­ nisse zu gewährleisten, muß lediglich für eine gleichblei­ bende Lagezuordnung zwischen Ultraschallsensor und vorgese­ hener Meßposition der Behälter gesorgt sein, damit ein ziel­ führender Vergleich der Kalibriermessungssignale mit den Echosignalen der Füllstandsermittlung garantiert werden kann. Es ist lediglich notwendig, die entsprechenden Kali­ briermessungen für jeden der Normbehälter durchzuführen und dann beim eigentlichen Erfassen der Füllmenge den jeweils aufgenommenen Echosignalen der gefüllten Behälter die zuge­ hörigen Kalibriermessungssignale und behältereigenen Abmes­ sungsdaten des zugehörigen Behältertyps zuzuordnen, damit jeweils ein richtiger Echosignalevergleich möglich ist und auch die festgestellte Füllstandshöhe entsprechend dem Be­ hältertyp zur richtigen Füllmenge verrechnet werden kann. Eine solche Zuordnung läßt sich beispielsweise durch eine an den Behältern vorbereitete Kennung erreichen, die über ma­ schinenlesbare Codes automatisch abgenommen und dem vorge­ sehenen Rechner beim Füllmengenerfassen eingegeben wird, so daß ohne Verzögerung und ohne Fehlerquelle exakte Meßergeb­ nisse zustande kommen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Schallkegel der Ultraschall-Echolotung auf den Normbehältertyp mit der größ­ ten Einfüllöffnung abgestimmt wird, da so mit einem einzigen fest positionierten Ultraschallsensor unterschiedlichste Behältertypen erfaßt und deren Füllmenge bestimmt werden können.

Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Meßverfahren beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigen

Fig. 1 und 2 in einer schematischen Darstellung eine Kalibriermessung bzw. eine Füllstandhöhenermittlung.

Um die Füllmenge M eines Normbehälters 1 rationell mittels einer Ultraschall-Echolotung und einer entsprechenden Rech­ nereinheit erfassen und dabei möglichst genaue und von der Behälterform und der Beschaffenheit des Behälterinhalts unabhängige Meßergebnisse erreichen zu können, wird, wie in Fig. 1 veranschaulicht, vorerst eine Kalibriermessung durchgeführt, bei der ein leerer Normbehälter 1 in der vorgesehenen Meßposition für die spätere Füllmengenerfassung mit dem Ultraschallsensor 2 einer nicht weiter dargestellten Echolot- und Auswerteeinrichtung ausgemessen wird. Der Schallkegel 3 des ausgesendeten Schallimpulses überdeckt dabei den gesamten Behälter 1. Die entstehenden Echosignale werden aufgenommen und abgespeichert, wobei im dargestellten Graphen, auf dessen Abszisse die Zeit t und auf dessen Ordinate die Amplitudenhöhe A aufgetragen sind, als erstes Echosignal R der Behälterrand und dann als zweites Echosig­ nal B der Behälterboden aufscheinen. Diese Echosignale werden bleibend abgespeichert und erlauben es, bei der Erfassung der Füllstandshöhe eines befüllten Behälters tat­ sächlich nur die füllungseigenen Echosignale verwerten zu können.

Wird nämlich, wie in Fig. 2 angedeutet, nun bei der Füll­ mengenerfassung ein befüllter Normbehälter 1 in die Meßpo­ sition unter den Ultraschallsensor 2 gebracht und ausgelo­ tet, kommt es im Graphen zu einem ersten Echosignal des Randes R und dann entsprechend der Unförmigkeit der Füll­ menge M an der Oberfläche zu Echosignalen I, II, III, so daß nun die aus der Kalibriermessung bekannten Echosignale, im vorliegenden Fall das Randsignal R, ausgeschieden werden können und nur die Echosignale I, II, III als füllungseigene Echosignale der Messung zugrunde gelegt werden. Wegen der unterschiedlichen Amplituden und Zeitabstände der Signale I, II, III können dabei auch Oberflächenbewertungen vorgenom­ men und eine mittlere Füllstandhöhe H bestimmt werden, die dann mit der Geometrie des Behälters 1 schwierigkeitslos zum Füllvolumen verknüpfbar sind. Da es um Normbehälter geht, d. h. um Behälter, deren Abmessungen und Form bereits vor der Messung bekannt sind, lassen sich diese behälter­ eigenen Daten ebenfalls in die vorhandene Rechnereinheit eingeben, so daß es automatisch zur gewünschten Füllmengen­ erfassung kommt.

Selbstverständlich können bei dieser Füllmengenerfassung alle bei üblichen Ultraschall-Messungen bekannten Maßnahmen zur Justierung und Verbesserung der Meßergebnisse, wie die Berücksichtigung der Luftfeuchtigkeit, der Temperatur oder des Luftdruckes u. dgl., angewendet und genutzt werden, und es können auch direkt am Behälter Codierungen vorbereitet sein, die eine entsprechende Behälterkennung ermöglichen und dann bei unterschiedlichen Normbehältertypen der jewei­ ligen Ultraschallmessung die typenspezifischen Daten des jeweiligen Behälters zuordnen und eine genaue automatische Füllmengenerfassung auch unterschiedlicher Behälter gewähr­ leisten. Außerdem läßt sich dieses Meßverfahren natürlich für beliebige Behälter mit verschiedensten Inhalten anwen­ den, bevorzugt aber bei Behältern mit ungleichmäßigem, stüc­ kigem Gut, wie Müll.

Claims (3)

1. Meßverfahren zum Erfassen der Füllmenge eines Norm­ behälters od. dgl., insbesondere der in einem Müllbehälter eingefüllten Müllmenge, bei dem die Füllstandshöhe eines in einer vorbestimmten Meßposition stehenden Behälters über eine Ultraschall-Echolotung festgestellt und mit den bekann­ ten Abmessungen des Behälters zum Füllvolumen verrechnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß für den verwendeten Norm­ behälter zuerst eine Kalibriermessung durchgeführt wird, bei der die Echosignale des leeren Behälters aufgenommen und abgespeichert werden, und daß dann zur Feststellung der Füllstandshöhe eines befüllten Behälters jeweils durch Ver­ gleich der Echosignale der befüllten Behälter mit den ge­ speicherten Kalibriermessungssignalen die behältereigenen Echosignale ausgeschieden und nur die füllungseigenen Echo­ signale verwendet werden.

2. Meßverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auftreten von zwei oder mehr füllungseigenen Echo­ signalen aus allen Echosignalen eine mittlere Füllstandshö­ he errechnet und der Füllmengenerfassung zugrunde gelegt wird.

3. Meßverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zum Erfassen der Füllmenge verschiedener Norm­ behältertypen der Schallkegel der Ultraschall-Echolotung auf den Typ mit der größten Einfüllöffnung abgestimmt und für jeden der Behältertypen eine Kalibriermessung durchge­ führt wird, wobei für die Füllmengenerfassung den Echosig­ nalen der einzelnen befüllten Behälter die gespeicherten Abmessungsdaten des jeweils zugehörigen Behältertyps zuge­ ordnet werden.