DE19937883C1 - Liquid displacement object volume measuring method measures object position, liqiuid level and liquid container weight or force exerted by object on holder during immersion in liquid - Google Patents
Liquid displacement object volume measuring method measures object position, liqiuid level and liquid container weight or force exerted by object on holder during immersion in liquidInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens eines Objektes, des Teilvolumens von Objektbereichen, des Betrags der Fläche von gedachten Schnittebenen durch das Objekt und/oder eines Querschnittsprofils als Folge von Querschnittsflächenwerten.The invention relates to a method and a device for determining the volume of an object, the partial volume of object areas, the amount of the area of imaginary Section planes through the object and / or a cross-sectional profile as a result of Cross-sectional area values.
Ein bekanntes Verfahren zur Bestimmung des Volumens ist das sogenannte Auslitern von Objekten. Hier wird das Objekt vollständig in einen bis zum Rand mit einer Flüssigkeit gefüllten Behälter getaucht. Das überlaufende Wasservolumen entspricht dem Volumen des eingetauchten Objektes. Die Messung des übergelaufenen Flüssigkeitsvolumens erfolgt mit einem Meßbecher der mit einer Skala ausgestattet ist, die den Zusammenhang zwischen Flüssigkeitspegel und enthaltener Flüssigkeitsmenge angibt.A known method for determining the volume is the so-called literalization of Objects. Here the object is completely in one to the brim with a liquid filled container immersed. The overflowing water volume corresponds to the volume of the immersed object. The overflow of liquid volume is also measured a measuring cup equipped with a scale that shows the relationship between Indicates the liquid level and the amount of liquid contained.
In einer weiteren Ausführung dieses bekannten Meßverfahrens erfolgt die Messung des übergelaufenen Flüssigkeitsvolumens mit Hilfe einer Waage aus der Gewichtszunahme des Meßbechers und der darin enthaltenen Flüssigkeit. Hierzu wird die Dichte der Flüssigkeit als bekannt vorausgesetzt. Das Volumen wird aus dem Quotient aus der Gewichtszunahme und der Dichte bestimmt.In a further embodiment of this known measuring method, the measurement of the overflowed liquid volume with the help of a scale from the weight gain of the Measuring cup and the liquid contained therein. For this, the density of the liquid is considered known provided. The volume is calculated from the quotient of the weight gain and the density determined.
Diese Verfahren sind umständlich, und nicht sehr genau: es muß sicher gestellt sein, daß vor der Messung der Behälter bis zum Rand gefüllt ist. Dazu wird der Behälter vor der eigentlichen Messung in einem zusätzlichen ersten Arbeitsschritt zum Überlaufen gebracht und in einem zweiten Arbeitsschritt diese übergelaufene Flüssigkeitsmenge aus dem Meßbecher entfernt. Erst danach wird die eigentliche Messung durchgeführt, indem das Objekt in die Flüssigkeit eingetaucht wird und die dadurch überlaufende Flüssigkeitsmenge bestimmt wird. Für die nächste Messung muß der Behälter wieder bis zum Rand gefüllt werden. Diese Methode ist zudem wenig genau, da aufgrund von Adhäsions- und Kohäsionskräften Flüssigkeitstropfen in der Meßvorrichtung haften bleiben können und die Messung verfälschen.These procedures are cumbersome and not very precise: it must be ensured that before the measurement of the container is filled to the brim. For this, the container in front of the actual measurement in an additional first step to overflow and in a second step this overflowed amount of liquid from the Measuring cup removed. Only then is the actual measurement carried out by the Object is immersed in the liquid and the resulting amount of liquid overflowing is determined. For the next measurement, the container must be filled to the brim again become. This method is also not very precise, because due to adhesion and Cohesive forces liquid drops can stick to the measuring device and the Falsify measurement.
Ein weiterer Nachteil ist, daß nur das gesamte Objektvolumen ermittelt wird und die Messung von Teilvolumina und Querschnittsflächen nicht möglich ist.Another disadvantage is that only the entire object volume and the measurement are determined of partial volumes and cross-sectional areas is not possible.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die genannten Verfahren und Vorrichtungen so zu verbessern, daß lediglich wenige Messungen benötigt werden und keine Flüssigkeit von einem Behälter zu einem anderen Behälter überlaufen muß.It is therefore an object of the invention to so-mentioned the methods and devices improve that only a few measurements are required and no liquid from one container must overflow to another container.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach den Patentansprüchen 1 und 2. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved by a method and a device with the features according to Claims 1 and 2. Advantageous refinements are the subject of Subclaims.
Mit der Verfahren nach Fig. 1 wird der Zusammenhang zwischen dem verdrängten
Flüssigkeitsvolumen DV und den Meßgrößen Gewichtskraft F1, Position X der
Haltevorrichtung 3 bestimmt unter Berücksichtigung der bekannten Größen:
Querschnittsfläche Q des Behälters 5 und Dichte ρ der Flüssigkeit 4.With the method according to FIG. 1, the relationship between the displaced liquid volume DV and the measured variables weight force F1, position X of the holding device 3 is determined taking into account the known variables:
Cross-sectional area Q of the container 5 and density ρ of the liquid 4 .
Das Verfahren besteht aus der simultanen Bestimmung der Eintauchtiefe T des auszumessenden Objektes 1 während des Eintauchens in eine Flüssigkeit 4 und der gleichzeitigen Bestimmung des vom Meßobjekt verdrängten Flüssigkeitsvolumens DV. Das Volumen zwischen zwei gedachten Schnittebenen durch das Objekt 1 wird dadurch bestimmt, daß das Objekt 1 bis zur ersten Schnittebene T1 eingetaucht wird, d. h. der Flüssigkeitspegel schneidet das Objekt 1 in der Schnittebene T1. Die Änderung der verdrängten Flüssigkeitsmenge wird bestimmt, wenn das Objekt 1 anschließend bis zur zweiten Schnittebene T2 in die Flüssigkeit 4 eingetaucht wird. Das Verfahren läßt sich für beliebige Anzahlen von Schnittebenen erweitern und erlaubt somit die Bestimmung eines Volumenprofils des Objektes 1.The method consists of the simultaneous determination of the immersion depth T of the object 1 to be measured during the immersion in a liquid 4 and the simultaneous determination of the liquid volume DV displaced by the measurement object. The volume between two imaginary cutting planes through the object 1 is determined by immersing the object 1 up to the first cutting plane T1, ie the liquid level cuts the object 1 in the cutting plane T1. The change in the amount of liquid displaced is determined when the object 1 is subsequently immersed in the liquid 4 up to the second cutting plane T2. The method can be expanded for any number of sectional planes and thus allows the determination of a volume profile of the object 1 .
Die lokale Querschnittsfläche des Objektes 1 wird aus aus dem Quotienten aus dem verdrängten Flüssigkeitsvolumen DV und dem Abstand DT = T2 - T1 der Schnittebenen bestimmt, wobei die Schnittebenen möglichst einen geringen Abstand aufweisen und zueinander parallel sein sollen.The local cross-sectional area of the object 1 is determined from the quotient of the displaced liquid volume DV and the distance DT = T2 - T1 of the sectional planes, the sectional planes being as small as possible and should be parallel to one another.
Die verdrängte Flüssigkeitsmenge wird alternativ nach mehreren Methoden ermittelt:
The amount of liquid displaced is alternatively determined using several methods:
- 1. Messung der Auftriebskraft, die an dem Objekt wirkt.1. Measurement of the buoyancy force acting on the object.
- 2. Messung der Änderung der Auflagekraft F1, die der Behälter 1 beim Eintauchen auf seine Unterlage ausübt.2. Measurement of the change in the contact force F1 which the container 1 exerts on its support when immersed.
- 3. Messung des Pegelstandes im Behälter.3. Measurement of the level in the tank.
Die Messung läßt sich in verschiedene Phasen aufteilen:
The measurement can be divided into different phases:
-
1. Phase: Das Objekt 1 befindet sich vollständig außerhalb der Flüssigkeit 4
- - die verdrängte Flüssigkeitsmenge ist konstant gleich null,
- - eine Veränderung der Position X der Haltevorrichtung 2, 3, 8 bewirkt keine Änderung des Flüssigkeitspegels S und der Kraft F1, die der Behälter auf die Unterlage ausübt bzw. der Haltekraft F2 an der Haltevorrichtung 8.
- - the amount of liquid displaced is constantly zero,
- - A change in the position X of the holding device 2 , 3 , 8 does not change the liquid level S and the force F1 that the container exerts on the base or the holding force F2 on the holding device 8 .
-
2. Phase: Das Objekt 1 befindet sich teilweise in der Flüssigkeit 4
- - bei der Änderung der Position X erfolgt eine Änderung des Flüssigkeitspegels S und der Kräfte F1 und F2.
- - When the position X is changed, the liquid level S and the forces F1 and F2 change.
-
3. Phase. Das Objekt 1 befindet sich vollständig in der Flüssigkeit 4, berührt jedoch den
Boden des Gefäßes 5 nicht.
- - die verdrängte Flüssigkeitsmenge ist konstant, jedoch ungleich null,
- - eine Veränderung der Position X der Haltevorrichtung 2, 3, 8 bewirkt keine Änderung des Flüssigkeitspegels S und der Kraft F1, die der Behälter auf die Unterlage ausübt bzw. der Haltekraft F2 an der Haltevorrichtung 8.
- - the amount of liquid displaced is constant, but not equal to zero,
- - A change in the position X of the holding device 2 , 3 , 8 does not change the liquid level S and the force F1 that the container exerts on the base or the holding force F2 on the holding device 8 .
-
4. Phase: Das Objekt 1 befindet sich vollständig in der Flüssigkeit 4 und berührt den Boden
des Gefäßes 5
- - die verdrängte Flüssigkeitsmenge ist konstant und gleich wie in Phase 3
- - eine Veränderung der Position X der Haltevorrichtung 2, 3 bewirkt keine Änderung des Flüssigkeitspegels S
- - eine Veränderung der Position X der Haltevorrichtung 2, 3 bewirkt eine Änderung und der Kraft F1, die der Behälter auf die Unterlage ausübt bzw. der Haltekraft F2 an der Haltevorrichtung 8.
- - The amount of liquid displaced is constant and the same as in phase 3
- - A change in the position X of the holding device 2 , 3 does not cause a change in the liquid level S.
- - A change in the position X of the holding device 2 , 3 causes a change and the force F1 that the container exerts on the base or the holding force F2 on the holding device 8 .
-
5. Phase: Das Objekt 1 befindet sich vollständig in der Flüssigkeit 4 und liegt bzw. steht auf
dem Behälterboden.
- - die verdrängte Flüssigkeitsmenge ist konstant und gleich wie in Phase 3 und Phase 4
- - eine Veränderung der Position X der Haltevorrichtung 2, 3 bewirkt keine Änderung des Flüssigkeitspegels S
- - eine Veränderung der Position X der Haltevorrichtung 2, 3 bewirkt keine Änderung und der Kraft F1, die der Behälter auf die Unterlage ausübt bzw. der Haltekraft F2 an der Haltevorrichtung 8.
- - The amount of liquid displaced is constant and the same as in phase 3 and phase 4
- - A change in the position X of the holding device 2 , 3 does not cause a change in the liquid level S.
- - A change in the position X of the holding device 2 , 3 does not cause a change and the force F1 that the container exerts on the base or the holding force F2 on the holding device 8 .
- 6. Phase: Wie Phase 46th phase: Like phase 4
- 7. Phase: Wie Phase 37th phase: Like phase 3
- 8. Phase: Wie Phase 2Phase 8: Same as phase 2
- 9. Phase: Wie Phase 1Phase 9: Same as phase 1
Die systematisch Abhängigkeit der Meßgrößen F1, F2 und S von der primären Einflußgröße X in den verschiedenen Phasen wird genutzt, um bei der automatischen Messung ohne spezielle Sensoren für die erstmalige Berührung des Objektes 1 mit der Flüssigkeit 4 und/oder die Berührung des Objektes 1 mit dem Boden des Behälters 5 und/oder das vollständige Absetzen des Objektes auf den Boden des Behälters 5 auskommen zu können.The systematic dependency of the measured variables F1, F2 and S on the primary influencing variable X in the various phases is used in order to automatically measure without the need for special sensors for the first contact of the object 1 with the liquid 4 and / or the contact with the object 1 the bottom of the container 5 and / or the complete placement of the object on the bottom of the container 5 .
Die Messung beginnt in der Phase 1 mit einer hinreichend hohen Position X der Haltevorrichtung 2, 3, 8, so daß auch ohne die Mitwirkung eines menschlichen Beobachters garantiert ist, daß sich das Objekt 1 sicher außerhalb der Flüssigkeit befindet.The measurement begins in phase 1 with a sufficiently high position X of the holding device 2 , 3 , 8 , so that even without the involvement of a human observer it is guaranteed that the object 1 is safely outside the liquid.
Die Position X der Haltevorrichtung 2, 3, 8 wir nun stetig verringert.The position X of the holding device 2 , 3 , 8 is now steadily reduced.
Die erstmalige Berührung des Objektes 1 mit der Flüssigkeit 4 definiert den Übergang zur Phase 2. Der Übergang von der Phase 1 zur Phase 2 wird festgestellt, wenn die Meßgrößen F1, F2 und/oder S erstmals beginnen sich zu ändern. Die Position X und die Meßgrößen F1, F2 und/oder S zur Bestimmung des ersten Teilvolumens und/oder des Gesamtvolumens gespeichert.The first contact of the object 1 with the liquid 4 defines the transition to phase 2. The transition from phase 1 to phase 2 is determined when the measured variables F1, F2 and / or S begin to change for the first time. The position X and the measured variables F1, F2 and / or S for determining the first partial volume and / or the total volume are stored.
Der Übergang zur Phase 3 ist dann erreicht, wenn sich bei stetiger Verminderung der Position X die Meßgrößen F1, F2 und/oder S nicht mehr ändern. Das Objekt 1 ist vollständig in die Flüssigkeit 4 eingetaucht. Die Aufnahme von Meßwerten kann hier beendet werden, wenn nur Volumen, Teilvolumina, bestimmt werden sollen.The transition to phase 3 is reached when the measured variables F1, F2 and / or S no longer change while the position X is continuously reduced. The object 1 is completely immersed in the liquid 4 . The recording of measured values can be ended here if only volumes, partial volumes, are to be determined.
Wenn bei der Anordnung nach Fig. 1 auch das Gesamtgewicht des Objektes bestimmt werden soll, muß die Position X der Haltevorrichtung 2, 3, 8 soweit vermindert werden, bis sich die Kraft 1 wieder ändert und somit die Phase 4 erreicht ist und weiter bis die Kraft F1 wieder konstant bleibt und somit die Phase 5 erreicht ist. Jetzt kann die Gewichtskraft des Objektes 1 als Differenz des gespeicherten Meßwertes der Kraft F1 aus der Phase 1 und der Kraftmessung in Phase 5 ermittelt werden.If the total weight of the object is to be determined in the arrangement according to FIG. 1, the position X of the holding device 2 , 3 , 8 must be reduced until the force 1 changes again and thus phase 4 is reached and further until the Force F1 remains constant and phase 5 is reached. The weight of object 1 can now be determined as the difference between the stored measured value of force F1 from phase 1 and the force measurement in phase 5.
Anschließend wird die Position X der Haltevorrichtung 2, 3, 8 wieder soweit erhöht, bis das Objekt 1 sicher aus der Flüssigkeit 4 aufgetaucht ist: Phase 6 bis Phase 9. In diesen Phasen können Kontrollmessungen durchgeführt werden, um eventuelle Meßfehler und Ausreißer zu erkennen.The position X of the holding device 2 , 3 , 8 is then increased again until the object 1 has surely emerged from the liquid 4 : phase 6 to phase 9. In these phases, control measurements can be carried out in order to detect possible measurement errors and outliers.
Die Figuren Fig. 1 bis Fig. 5 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihrer Einzelheiten.The figures Fig. 1 to Fig. 5 show embodiments of the invention and its details.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 zur Volumenbestimmung eines Objektes 1 besteht aus einer Haltevorrichtung 2, 8 für das Objekt, die mit einer Vorrichtung 3 zur Bestimmung der Position X der Haltevorrichtung verbunden ist, einer Flüssigkeit 4 in einem Behälter 5 und einer Waage 7 auf der der Behälter 5 steht.The device according to FIG. 1 for determining the volume of an object 1 consists of a holding device 2 , 8 for the object, which is connected to a device 3 for determining the position X of the holding device, a liquid 4 in a container 5 and a scale 7 on the the container 5 stands.
Beim Eintauchen in die Flüssigkeit 4 erhöht sich die Kraft F1 auf die Waage entsprechend der
Gewichtskraft des vom Teilvolumen DV verdrängten Flüssigkeitsvolumens (Auftriebskraft):
When immersed in the liquid 4 , the force F1 on the scale increases in accordance with the weight of the liquid volume displaced by the partial volume DV (buoyancy force):
DV = DF/(ρg) (Gl. 1)
DV = DF / (ρg) (Eq. 1)
mit ρ = Dichte der Flüssigkeit und g = Gravitationskonstante und DF = Krafterhöhung.with ρ = density of the liquid and g = gravitational constant and DF = increase in force.
Die Eintauchtiefe T ist nicht identisch mit dem Verschiebeweg DX der Haltevorrichtung, da
der Flüssigkeitspegel S beim Eintauchen des Objektes 1 in die Flüssigkeit 4 ansteigt. In
diesem Ausführungsbeispiel hat der Behälter 5 eine konstante Querschnittsfläche Q. Somit
ergibt sich ein linearer Zusammenhang zwischen dem Pegelstand 5 der Flüssigkeit 4 und dem
verdrängten Volumen DV.
The immersion depth T is not identical to the displacement path DX of the holding device, since the liquid level S increases when the object 1 is immersed in the liquid 4 . In this exemplary embodiment, the container 5 has a constant cross-sectional area Q. This results in a linear relationship between the level 5 of the liquid 4 and the displaced volume DV.
DV = (S2 - S1)Q
= DS Q (Gl. 2)
DV = (S2 - S1) Q = DS Q (Eq. 2)
mit S0 = Flüssigkeitspegel ohne eingetauchtes Objekt.with S0 = liquid level without immersed object.
Eine konstante Querschnittsfläche des Behälters 5 ist für die Anwendung des Verfahrens nicht notwendig. Wenn die Querschnittsfläche des Behälters nicht konstant ist, wird der Pegelstand S in Abhängigkeit von dem verdrängten Volumen DV empirisch ermittelt oder bei bekanntem Querschnittsprofil des Behälters 5 berechnet.A constant cross-sectional area of the container 5 is not necessary for the application of the method. If the cross-sectional area of the container is not constant, the level S is determined empirically as a function of the displaced volume DV or calculated with a known cross-sectional profile of the container 5 .
Beim Eintauchen wird das Objekt beim Eintauchen um die Strecke
When immersed, the object is immersed around the route
DX = X2 - X1 (Gl. 3)
DX = X2 - X1 (Eq. 3)
bewegt. Beim Eintauchvorgang ist DX negativ, da die Haltevorrichtung nach unten bewegt wird.emotional. During the immersion process, DX is negative because the holder moves down becomes.
Die Eintauchtiefe T des Objektes 1 ändert sich somit um DT:
The immersion depth T of object 1 thus changes by DT:
DT = DS - DX (Gl. 4)
DT = DS - DX (Eq. 4)
mit: DT = T2 - T1with: DT = T2 - T1
Die Änderung DV des Eintauchvolumens entspricht dem Teil-Objekt-Volumen 1b das von der Flüssigkeitsoberfläche bei der Eintauchtiefe T1, der Objektoberfläche und der Flüssigkeitsoberfläche bei der Eintauchtiefe T2 eingeschlossen wird. Das restliche Teilvolumen 1a befindet sich oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche.The change DV in the immersion volume corresponds to the partial object volume 1 b which is enclosed by the liquid surface at the immersion depth T1, the object surface and the liquid surface at the immersion depth T2. The remaining part volume 1 a is above the liquid surface.
Teilt man das Teilvolumen DV durch die Änderung DT der Eintauchtiefe, so erhält man die
mittleren Querschnittsfläche des Objektes in diesem Bereich. Sie ist ein interessantes Maß für
die Beurteilung der Gestalt eines Objektes. Sie ergibt sich zu:
If you divide the partial volume DV by the change DT of the immersion depth, you get the average cross-sectional area of the object in this area. It is an interesting measure for assessing the shape of an object. It results in:
Für kleine Änderungen DT der Eintauchtiefe gilt:
For small changes DT of the immersion depth:
Mit A = Querschnittsfläche des Objektes im Bereich des Flüssigkeitspegels. With A = cross-sectional area of the object in the area of the liquid level.
Zur Erstellung des Querschnittsprofils führt man die Messung an vielen vorzugsweisen äquidistanten Eintauchtiefen Ti durch und gibt das Querschnittsprofil als die Folge der Querschnittsflächenwerte aus.To create the cross-sectional profile, the measurement is carried out on many preferred equidistant immersion depths Ti and gives the cross-sectional profile as a result of Cross-sectional area values.
In Fig. 2 ist eine Vorrichtung dargestellt, bei der die Kraft F2 an der Haltevorrichtung 3 gemessen wird. Es ist zu beachten daß hier der Betrag der Kraft ab nimmt, wenn das Objekt 1 in die Flüssigkeit getaucht wird, während er im Beispiel Fig. 1 beim Eintauchen zu nimmt. Die Vorrichtung nach Fig. 2 enthält eine Haltevorrichtung 2, eine Wegmeßvorrichtung 3, einen Behälter 5, der mit einer Flüssigkeit 4 teilweise gefüllt ist und eine Haltevorrichtung 8. Die an der Haltevorrichtung 8 wirksame Gewichtskraft des Objektes 1 wird mit Hilfe von Dehnungsmeßstreifen 9a und 9b und einem geeigneten elektronischen Verstärker 10 mit Hilfe der Anzeigeeinheit 11 zur Anzeige gebracht.In FIG. 2, an apparatus is shown, in which the force F2 is measured by the holding device 3. It should be noted that the amount of force decreases when the object 1 is immersed in the liquid, while in the example in FIG. 1 it increases when immersed. The device according to FIG. 2 contains a holding device 2 , a displacement measuring device 3 , a container 5 which is partially filled with a liquid 4 and a holding device 8 . The effective weight of the object 1 on the holding device 8 is displayed with the aid of strain gauges 9 a and 9 b and a suitable electronic amplifier 10 with the aid of the display unit 11 .
Zur automatischen Auswertung können die Wegmeßvorrichtung 3, die Waage 7 bzw. der Verstärker 10 und/oder die Anzeigeeinheit 11 auch an einen Computer 12 angeschlossen werden.For automatic evaluation, the displacement measuring device 3 , the scale 7 or the amplifier 10 and / or the display unit 11 can also be connected to a computer 12 .
In einem Anwendungsbeispiel nach Fig. 3 sollen Lebensmittel in Stücke mit einem vorgegebenen Teilvolumen DV geschnitten werden. Hier wird das Objekt 1 mit der motorgetriebenen Haltevorrichtung 3 so tief in die Flüssigkeit eingetaucht, bis die an der Waage 7 gemessene Gewichtskraftzunahme DF gemäß Gl. 1 dem gewünschten Teilvolumen DV entspricht. Aus der zu diesem Zeitpunkt ermittelten Position X wird in einem angeschlossenen Computer 12 nach Gl. 5a die zugehörige Verschiebung DT der Schnittposition bestimmt und gespeichert. Anschließend wird dies solange wiederholt, bis das ganze Objekt 1 eingetaucht ist und alle Schnittpositionen bestimmt sind. Danach wird das Objekt 1 entsprechend der bestimmten Schnittpositionen in der automatischen Schneidevorrichtung 13 in den vorbestimmten Schnittebenen zerteilt.In an application example according to FIG. 3, foods are to be cut into pieces with a predetermined partial volume DV. Here, the object 1 is immersed deep into the liquid with the motor-driven holding device 3 until the increase in weight force DF measured on the scale 7 according to Eq. 1 corresponds to the desired partial volume DV. From the position X determined at this time, a computer 12 according to Eq. 5a the associated displacement DT of the cutting position is determined and stored. This is then repeated until the entire object 1 is immersed and all cutting positions have been determined. Thereafter, the object 1 is divided into the predetermined cutting planes in accordance with the determined cutting positions in the automatic cutting device 13 .
In einem weiteren Anwendungsbeispiel nach Fig. 3 werden Querschnitts- bzw. Volumenprofile dadurch erstellt, daß während des Eintauchens des Objektes 1 die Gewichtskraft F1 an der Waage 7 und die Position X der Haltevorrichtung 3 laufend ermittelt und gespeichert werden. Vorzugsweise werden diese Meßwerte gespeichert für eine vorgewählte äquidistante Gewichtskraftzunahme DF. Da die Gewichtskraftzunahme DF proportional ist mit der Volumenzunahme DV des eingetauchten Teilvolumens des Objektes, erhält man so eine Serie von Meßwertpaaren mit äquidistanter Zunahme des Eintauchvolumens. Zu einem späteren Zeitpunkt, wenn weitere Informationen über die Dichteverteilung im Objekt 1 vorliegen, wird diese Tabelle dazu verwendet, um mit der Schneidevorrichtung 13 gewichtsgleiche Teilstücke abzutrennen.In a further application example according to FIG. 3, cross-sectional or volume profiles are created by continuously determining and storing the weight force F1 on the scale 7 and the position X of the holding device 3 during the immersion of the object 1 . These measured values are preferably stored for a preselected equidistant increase in weight force DF. Since the increase in weight force DF is proportional to the increase in volume DV of the immersed partial volume of the object, a series of measured value pairs is obtained with an equidistant increase in the immersion volume. At a later point in time, when further information about the density distribution in object 1 is available, this table is used to cut sections of equal weight with the cutting device 13 .
In einem Anwendungsbeispiel nach Fig. 4 ist zusätzlich ein Manipulator 14 zur Verkippung des Objektes enthalten. Damit kann das Objekt in beliebiger Lage in die Flüssigkeit getaucht werden. Damit lassen sich beliebige Schnittebenen durch das Objekt erzeugen, die durch den Flüssigkeitspegel zum Meßzeitpunkt bestimmt sind. Das jeweils verdrängte Flüssigkeitsvolumen wird mit den obigen Gleichungen bestimmt. Das Volumen zwischen zwei dieser beliebig orientierten Schnittebenen wird durch Subtraktion der zugeordneten Teilvolumina ermittelt.In an application example shown in FIG. 4, a manipulator 14 is additionally included for tilting of the object. This allows the object to be immersed in the liquid in any position. This means that any section planes through the object that are determined by the liquid level at the time of measurement can be generated. The volume of liquid displaced is determined using the above equations. The volume between two of these arbitrarily oriented sectional planes is determined by subtracting the assigned partial volumes.
In einem weiteren Anwendungsbeispiel ist das Objekt 1 von einer Folie umgeben, die verhindert, daß das Objekt 1 von der Flüssigkeit 4 benetzt wird. Die Folie ist biegeschlaff und paßt sich der Form des Objektes 1 an. Sie beeinflußt somit das Meßergebnis nur unwesentlich. Das ist besonders dann hilfreich, wenn die Flüssigkeit 4 sonst unerwünschterweise in das Objekt eindringen würde, oder wenn das Objekt 1 ein Lebensmittel ist und der Kontakt mit der Flüssigkeit 4 aus hygienischen Gründen unerwünscht ist. Dabei kann die Folie ähnlich wie eine Tasche gearbeitet sein so daß das Objekt 1 nach der Messung wieder aus der Folie entnommen werden kann, oder die Folie verbleibt als Schutzfolie am Objekt 1.In a further application example, the object 1 is surrounded by a film which prevents the object 1 from being wetted by the liquid 4 . The film is limp and conforms to the shape of object 1 . It therefore only has an insignificant influence on the measurement result. This is particularly helpful if the liquid 4 would otherwise enter the object undesirably, or if the object 1 is a foodstuff and the contact with the liquid 4 is undesirable for hygienic reasons. The film can be made similar to a pocket so that the object 1 can be removed from the film after the measurement, or the film remains as a protective film on the object 1 .
In einem abgewandelten Anwendungsbeispiel nach Fig. 1 bis Fig. 4 enthält die Flüssigkeit Ingredienzien, die an dem Objekt eine Zusatzfunktion ausüben wie z. B. Verhinderung von Korrosion, Desinfektion, Einfärben des Objektes 1 etc.In a modified application example of FIG. 1 to FIG. 4, the liquid ingredients, which exert on the object a supplementary function includes such. B. Prevention of corrosion, disinfection, coloring of object 1 etc.
Bei allen Ausführungsbeispielen erfolgt vorzugsweise eine regelmäßige Kontrolle der Apparatur mit einem oder mehreren Referenzkörper(n) mit bekanntem Volumen.In all of the exemplary embodiments, the Apparatus with one or more reference body (s) with a known volume.
Claims (4)
- - das Objekt (1) in einen mit Flüssigkeit (4) gefüllten Behälter eingetaucht wird, und während des Eintauchvorganges
- - die Position (X) des Meßobjektes (1) gemessen wird,
- - der Pegelstand (S) der Flüssigkeit bestimmt wird, indem zusätzlich in einer ersten Verfahrensvariante das Gesamtgewicht des Behälters mit Flüssigkeit (4) bei ganz oder teilweise eingetauchtem Objekt (1) gemessen wird, in einer zweiten Verfahrensvariante die Haltekraft (F) gemessen wird, die das Objekt (1) auf die Haltevorrichtung (2, 3, 8) ausübt und in einer dritten Verfahrensvariante der Pegelstand S der Flüssigkeit 4 nach einem der bekannten Meßverfahren gemessen wird,
- - das Gesamtvolumen des Objektes (1) und/oder
- - Teilvolumina zwischen beliebigen gedachten Schnittebenen (T1, T2) durch das Objekt (1) bestimmt werden wobei das Objekt bis zu den Schnittebenen eingetaucht wird, und/oder
- - der Betrag von Querschnittsflächen an beliebigen gedachten Schnittebenen durch die Doppelmessung der Teilvolumen mit geringem Abstand vorzugsweise paralleler Schnittebenen aus der Differenz der verdrängten Teilvolumina und dem Abstand der beiden Schnittebenen bestimmt wird.
- - The object ( 1 ) is immersed in a container filled with liquid ( 4 ), and during the immersion process
- - the position (X) of the measurement object ( 1 ) is measured,
- the level (S) of the liquid is determined by additionally measuring the total weight of the container with liquid ( 4 ) in the case of a completely or partially immersed object ( 1 ) in a first process variant, and measuring the holding force (F) in a second process variant, which exerts the object ( 1 ) on the holding device ( 2 , 3 , 8 ) and in a third method variant the level S of the liquid 4 is measured according to one of the known measuring methods,
- - The total volume of the object ( 1 ) and / or
- - Partial volumes between any imaginary sectional planes (T1, T2) are determined by the object ( 1 ), the object being immersed up to the sectional planes, and / or
- - The amount of cross-sectional areas at any imaginary sectional planes is determined by double measurement of the partial volumes with a small distance, preferably parallel sectional planes, from the difference between the displaced partial volumes and the distance between the two sectional planes.
- - daß eine Positionsmeßvorrichtung (3) für die Position (X) des Objektes (1) und/oder der Haltevorrichtung (2, 8) des Objektes (1) vorgesehen ist,
- - daß zur Durchführung der ersten Verfahrensvariante die Messung des Gesamtgewichtes mittels einer Waage (7) erfolgt, auf welcher der Behälter (5) mit der Flüssigkeit (4) steht,
- - daß zur Durchführung der zweiten Verfahrensvariante zur Messung der Haltekraft (F2) ein Kraftmesser (9a, 9b, 10, 11) an der Haltevorrichtung (2, 8) des Objektes (1) vorgesehen ist,
- - und daß zur Durchführung der dritten Verfahrensvariante eine Meßvorrichtung zur Messung der Position eines Schwimmkörpers, zur Messung des Widerstandswertes eines Heizdrahtes, oder zur optischen bzw. opto-elektronischen Beobachtung des Füssigkeitspegels vorgesehen ist.
- - That a position measuring device ( 3 ) for the position (X) of the object ( 1 ) and / or the holding device ( 2 , 8 ) of the object ( 1 ) is provided,
- - that the total weight is measured by means of a balance ( 7 ) on which the container ( 5 ) with the liquid ( 4 ) is located in order to carry out the first method variant,
- - That a dynamometer ( 9 a, 9 b, 10 , 11 ) is provided on the holding device ( 2 , 8 ) of the object ( 1 ) for carrying out the second method variant for measuring the holding force (F2),
- - And that a measuring device for measuring the position of a float, for measuring the resistance value of a heating wire, or for optical or opto-electronic observation of the liquid level is provided for carrying out the third method variant.
- - das Objekt (1) ein Stück Lebensmittel ist und die Vorrichtung eine Schneidevorrichtung (13) zum Zerlegen des Objektes (1) aufweist.
- - The object ( 1 ) is a piece of food and the device has a cutting device ( 13 ) for disassembling the object ( 1 ).
- - das Objekt (1) von einer Folie umgeben ist, die die Benetzung des Objektes (1) mit der Flüssigkeit (4) verhindert.
- - The object ( 1 ) is surrounded by a film that prevents the wetting of the object ( 1 ) with the liquid ( 4 ).
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE1999137883 DE19937883C1 (en) | 1999-08-15 | 1999-08-15 | Liquid displacement object volume measuring method measures object position, liqiuid level and liquid container weight or force exerted by object on holder during immersion in liquid |
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| DE1999137883 DE19937883C1 (en) | 1999-08-15 | 1999-08-15 | Liquid displacement object volume measuring method measures object position, liqiuid level and liquid container weight or force exerted by object on holder during immersion in liquid |
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- 1999-08-15 DE DE1999137883 patent/DE19937883C1/en not_active Expired - Fee Related
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