DE20319293U1 - Vorrichtung zum Messen des Füllstands von Lagergut - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zum Messen des Füllstands von Lagergut, mit
zwei Laseremittern (2) zum Projizieren von Laserlichtquellen auf das Lagergut und zum Bilden von zwei Laserpunkten,
einer CCD-Kamera (5) zum Identifizieren von Bildsignalen der Laserpunkte und/oder zum Überwachen von Veränderungen des Lagerguts und
einer Timerschaltung zum Berechnen von Zeitintervallen zwischen den Bildsignalen der Laserpunkte.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Füllstands von Lagergut, bei der zwei sichtgeschützte Niederleistungslaser in Übereinstimmung mit einer CCD-Kamera außerhalb eines Vorratsbehälters befestigt sind, um den Füllstand eines in dem Vorratsbehälter gelagerten Guts zu messen, und um gleichzeitig die aktuellen Verhältnisse des Lagerguts in dem Vorratsbehälter zu überwachen.
  • Zur Messung des Füllstands von in Vorratstanks oder Behältern gelagerten Flüssigkeiten (Wasser, Petroleum oder chemischen Lösungsmitteln) oder pulverförmigen Stoffen (Kunststoffteilchen, Mehl oder Medikamentenpulver) sind z. B. in der taiwanesischen Patentveröffentlichung Nr. 200970 ein Füllstandsmesser und in der taiwanesischen Patentveröffentlichung Nr. 333335 ein Lötwannen-Füllstandssensor offenbart, die innerhalb der Vorratstanks oder -container zur Füllstandsmessung der gelagerten Gegenstände montiert sind. Es sind Ultraschallmessmittel bekannt, welche den Füllstand des Lagerguts mittels Berechnung reflektierender Wellen ermitteln. Sowohl die Ultraschallsender als auch -empfänger sind innerhalb der Vorratstanks montiert. Somit basieren die bekannten Füllstandsmessvorrichtungen auf dem Berührungsprinzip.
  • Nachteile der bekannten Messvorrichtungen sind, dass diese oft empfindlich gegen Korrosion oder Beschädigung sind, da die Kontaktmessvorrichtungen bei der Füllstands- bzw. Niveaumessung der gelagerten Flüssigkeiten oder pulverförmigen Stoffen leicht mit giftigen oder schädlichen Materialien in Berührung kommen. Auch können die in den Messsystemen angeordneten elektrischen Vorrichtungen nicht vollständig von dem Lagergut in den Vorratstanks getrennt werden, weshalb die Messvorrichtungen zu elektrischer Leckage, elektrischer Dissoziation oder Gasexplosionen neigen.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Füllstands- bzw. Niveaumessung von Lagergut bereitzustellen, welche mittels zweier sichtgeschützter Niederleistungs-Laseremitter zusammen mit einer CCD-Kamera (Charge Coupled Device) außerhalb des Vorratstanks angeordnet sind, um den Füllstand der in den Vorratstanks gelagerten Flüssigkeiten oder pulverförmigen Stoffen zu messen, wobei sie von dem Lagergut in diesem Vorratstank getrennt sind. Gleichzeitig kann die CCD-Kamera zum Überwachen der aktuellen Verhältnisse des Lagerguts in dem Vorratstank und/oder zur Aufnahme von Reaktionsprozessen verwendet werden.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Messen des Füllstands von Lagergut gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst zwei Laseremitter zum Aussenden von Laserstrahlen auf das Lagergut, wodurch darauf zwei Laserpunkte gebildet werden, eine CCD-Kamera zum Identifizieren von Bildsignalen, welche durch die Laserpunkte gebildet werden, und/oder zum Überwachen jedweder durch die gelagerten Gegenstände verursachten Änderungen, und eine Timerschaltung bzw. Zeitzählschaltung zum Berechnen der Zeitunterschiede zwischen den durch die beiden Laserpunkte verursachten Bildsignale.
  • Das Lagergut kann jede Art von Flüssigkeiten, wie beispielsweise Petroleum, oder pulverförmigen Stoffen, wie beispielsweise Sojabohnenpulver, sein.
  • Der Laseremitter kann ein Laserpointer (Laserstift) sein.
  • Die CCD-Kamera und die Laseremitter können auf der identischen Basis angeordnet sein.
  • Die Füllstandsmessvorrichtung umfasst weiterhin schwimmende Reflektoren, welche auf der Oberfläche der Flüssigkeit schwimmen, so dass die Laseremitter auf dieser Oberfläche der Flüssigkeit Laserpunkte verursachen können.
  • Beide Enden der schwimmenden Reflektoren können mit einem senkrechten Draht oder Stab verbunden sein.
  • Die Enden der beiden vertikalen Drähte bzw. Stäbe können jeweils mit einem Gegengewicht verbunden sein.
  • Die senkrechten Drähte und Gegengewichte dienen dazu, die Oberflächen der schwimmenden Reflektoren parallel zu der Oberfläche des Lagerguts zu halten.
  • Ein durchsichtiges Trennmittel kann zwischen die Messvorrichtung und den Vorratstank angebracht werden.
  • Das transparente Trennmittel kann aus verstärktem Glas bestehen.
  • Die Füllstandsmessvorrichtung für die gelagerten Gegenstände kann innerhalb einer lichtundurchlässigen Abdeckung angeordnet sein.
  • Die Timerschaltung bzw. Zeitzählschaltung umfasst mehrere logische Gatter, einen Zeitzähler, mehrere Triggerbausteine, einen Zeilenabtastzähler und einen Mikroprozessor.
  • Die mehreren logischen Gatter dienen zur Bestimmung, ob sich in dem Abtastbereich Punktsignale befinden.
  • Der Zeitzähler dient zur Berechnung der Zeitunterschiede zwischen zwei Laserpunkten.
  • Die mehreren Trigger dient zum Ansteuern oder Unterbrechen des Zeitzählers.
  • Der Zeilenabtastzähler dient zum Zählen der Anzahl von Abtastzeilen und zum Übertragen eines Interruptsignals (Unterbrechungssignals) an den Mikroprozessor abhängig vom Zählergebnis.
  • Der Mikroprozessor dient zur Ausführung von Interruptprogrammen (Unterbrechungsprogrammen) entsprechend des Interruptsignals und zum Vergleichen und Umwandeln von Abtastdaten.
  • Die Füllstandsmessvorrichtung für Lagergut misst den Füllstand von Flüssigkeiten oder Pulvern mittels Lasern, nicht mittels der Änderung oder der Intensität von reflektiertem Licht. Der tatsächliche Füllstand wird aus dem Abstand zwischen den zwei Laserpunkten auf den Bildern der gelagerten Gegenstände berechnet. Durch die Umwandlung von Entfernung in Zeit kann direkt das Intervall zwischen zwei projizierten Punkten mittels Bildsignalen ermittelt werden, woraus der wirkliche Füllstand des Lagerguts berechnet wird. Zusätzlich werden für die erfindungsgemäße Füllstandsmessvorrichtung keine teueren digitalen Signalprozessoren (DSP) zum Verarbeiten der Bildidentifikation benötigt, so dass RAM- Speicherbausteine und Kosten gespart werden können und die Sicherheit und der Komfort der Füllstandsmessung verbessert werden können. Weiter kann durch die erfindungsgemäße Füllstandsmessvorrichtung die Reaktionszeit der Messung reduziert werden. Diese erreicht 1/60 Sekunde je Füllstandsmessvorgang, ein Ergebnis, das durch das herkömmliche Bildidentifikationsverfahren nicht erreicht werden kann.
  • Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
  • 1 eine Darstellung zur Erläuterung der Prinzipien der erfindungsgemäßen Füllstandsmessvorrichtung;
  • 2 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Füllstandsmessvorrichtung mit schwimmenden Reflektoren;
  • 3 eine schematische Darstellung des Abtastbereichs einer CCD-Kamera;
  • 4 ein schematische Darstellung eines Füllstandsmessprozesses mittels der erfindungsgemäßen Füllstandsmessvorrichtung;
  • 5A und 5B den Abstand zweier Punkte in dem Abtastbereich;
  • 6 ein Ablaufdiagramm der R-Ausgangssignale und der horizontalen Blockiersignale der CCD-Kamera;
  • 7 ein Schaltbild einer Verifikationsschaltung für Punktsignale;
  • 8 ein Ablaufdiagramm der RP-Ausgangssignale;
  • 9 ein vergrößertes schematisches Diagramm des Abtastbereichs und projizierter Punkte der CCD-Kamera;
  • 10 ein Ablaufdiagramm der RP-Signale der Abtastzeile S und der Abtastzeile Q aus 9;
  • 11 zeigt ein Schaltbild einer Timerschaltung;
  • 12 zeigt ein Ablaufdiagramm der Steuersignale von dem Zeilenabtastzähler; und
  • 13 ein Ablaufdiagramm der Steuersignale der Timerschaltung.
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen des Füllstands bzw. Niveaus von Lagergut, wobei zwei Laseremitter 2 (beispielsweise übliche Laserpointer), welche sichtbares Licht (rotes Licht) niedriger Leistung bereitstellen, auf der Basis einer identischen vertikalen Fläche angeordnet sind. Der durch die Laseremitter 2 gebildete Winkel wird simultan angepasst, so dass die Laserpunkte auf den identischen Punkt an der untersten Stelle (am Boden des Tanks) projiziert werden, so dass ein einziger projizierter Punkt gebildet wird, welcher auf einen Teil von Abtastzeilen des durch die CCD-Kamera erzeugten Bildsignals fällt. Die Weite Dmax stellt die horizontale Entfernung zwischen den zwei projizierten Punkten bei einem Füllstand Hmax des Tanks dar, während D1 den horizontalen Abstand zwischen den zwei projizierten Punkten bei einem Füllstand H1 des Tanks darstellt.
  • Wenn der Füllstand des Lagerguts H1 erreicht wird, werden zwei Punkte projiziert, welche beide auf die identische vertikale Fläche fallen. Folglich sollten sich die Bildsignale der beiden Punkte beim Füllstand bzw. Niveau H1 und beim Füllstand bzw. Niveau Hmax in den gleichen Abtastbereichen befinden, wodurch die Identifikation des Bildsignals der zwei Punkte noch vereinfacht wird. Die zwei Laserstrahlen werden so kombiniert, dass sie ein gleichschenkliges Dreieck bilden, so dass der gemessene Füllstand und der Abstand zwischen den beiden Laserpunkten in einem linearen Verhältnis zueinander stehen. Wie in 1 gezeigt, ergibt sich folgende Formel:
    H1 / D1 = Hmax / Dmax = K,
    wobei K den Koeffizienten für den gemessenen Abstand darstellt.
  • So lange der maximale Füllstand Hmax vorbestimmt ist und der horizontale Abstand ermittelt wird, muss nur der Wert des horizontalen Abstands D1 berechnet und dann D1 in die Formel H1 = K x D1 eingesetzt werden, so dass der tatsächliche Füllstand des Lagerguts im Tank erhalten werden kann.
  • Da das Lagergut in einem Tank oder Behälter identisch ist, wie beispielsweise Flüssigkeiten wie Petroleum oder Speiseöl oder unterschiedlichste pulverförmige Stoffe wie Sojabohnenpulver oder Reiskörner, ist der Helligkeitsunterschied der auf dem Lagergut projizierten Punkte extrem gering. Wird darüber hinaus berücksichtigt, dass die Beleuchtung in dem Tank bereits äußerst schwach ist, kann zusätzlich eine lichtundurchlässige Abdeckung 4 angebracht werden, um jede Störung durch Außenlicht zu vermeiden. Folglich ist es für die CCD-Kamera 5 einfach, die Bildsignale der zwei projizierten Punkte zu erkennen. Wenn der Benutzer eine Überwachung der Verhältnisse in dem Vorratstank wünscht, beispielsweise des inneren Zustands eines Gärbehälters oder eines chemischen Reaktors, kann die CCD-Kamera 5 zur Überwachung eingesetzt werden. Hierzu können zwei Projektoren 1 zusätzlich an der lichtundurchlässigen Abdeckung 4 angeordnet werden, um die Beleuchtung für die innere Überwachung bereitzustellen. Weiterhin kann, da das Lagergut in den Vorratstanks nicht verändert wird, der Füllstand des Lagerguts in den Vorratstanks genau gemessen werden, sobald der kritische Wert für den Beleuchtungsgrad der Bildsignale überschritten ist. Die vorliegende Erfindung kann nicht nur auf Lagergut angewandt werden, dass nicht lange mit Licht beleuchtet werden darf, sondern ebenso zum Messen des Füllstands des Lagerguts als auch zum Überwachen jeder ungünstigen Änderung innerhalb des Danks.
  • Wenn das Lagergut aus einer durchsichtigen Flüssigkeit, wie beispielsweise Petroleum besteht, wird es schwierig für die beiden Laseremitter 2, Laserpunkte auf der flüssigen Oberfläche zu bilden. Folglich können schwimmende Reflektoren auf der flüssigen Oberfläche angeordnet werden. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Füllstandsmessvorrichtung mit schwimmenden Reflektoren, wobei zwei senkrechte Drähte 6 (oder zwei senkrechte Stäbe) mit daran angebrachten Gegengewichten 8 in dem Vorratstank angeordnet sind, und ein schwimmender Reflektor 7 senkrecht zu diesen angeordnet ist, so dass der schwimmende Reflektor nicht nur entlang der senkrechten Drähte 6 sich in Übereinstimmung mit den unterschiedlichen Niveaus der Oberfläche der Flüssigkeit oder pulverförmigen Stoffen auf und ab bewegen kann, sondern dass er es der projizierenden Lichtquelle auch ermöglicht, sichtbar projizierte Punkte auf jedem Lagergut (durchsichtig oder nicht) zu verursachen, wodurch die von der CCD-Kamera erhaltenen Bilder deutlicher werden. Da die Laseremitter 2 und die CCD-Kamera 5 alle auf der identischen vertikalen Basis befestigt sind, sollten die projizierten Laserpunkte in den gleichen Abtastbereich fallen, wodurch der Nutzer die Verhältnisse innerhalb des Vorratstanks mittels rechteckförmiger schwimmender Reflektoren 7 klar überwachen kann, ohne große Reflexionsbereiche zu haben.
  • 3 zeigt in Zusammenhang mit 1 und 2 ein schematisches Diagramm des Abtastbereichs einer CCD-Kamera, wobei der Winkel der CCD-Kamera 5 so eingestellt werden kann, dass sich die projizierten Punkte in dem Abtastbereich ganz oben oder ganz unten im Bildschirm 9 befinden, so dass der Bildschirm nicht durch die Punkte beeinträchtigt wird, wenn der Benutzer die Verhältnisse im Inneren des Vorratstanks überwacht.
  • 4 zeigt ein schematisches Diagramm eines Füllstandsmessvorgangs mit der erfindungsgemäßen Füllstandsmessvorrichtung. Falls das zu messende Lagergut aus pulverförmigen Stoffen besteht, kann aufgrund der Natur dieses Lagerguts dessen Oberfläche nach der Lagerung uneben sein, wie durch den Unterschied zwischen dem Niveau HA, für einen Punkt A, und dem Niveau HB für einen Punkt B gezeigt ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung liefert dann durch Berechnung der Entfernung zwischen Punkt A und Punkt B als Ergebnis 1/2 (DA+DB), was bedeutet, dass das tatsächliche Niveau 1/2 (DA+DB) x K = 1/2 (HA+HB) sein sollte. Der Durchschnittswert des Füllstands für die Oberfläche der pulverförmigen Stoffen kann mittels dieses Verfahrens ohne jede weitere Berechnung direkt erhalten werden.
  • Für die erfindungsgemäße Füllstandsmessvorrichtung werden keine teuren digitalen Signalprozessoren (DSP) zur Verarbeitung der Bildidentifikation benötigt. Statt dessen werden nur einfache Spannungskomparatoren zur Identifikation der Stellen des Punkts A und des Punkts B in den Bildsignalen benötigt. Zusätzlich kann der Füllstand des Lagerguts innerhalb des Tanks durch den Abstand zwischen den Punkten auf dem Bildschirm 9 mittels der Formel H1 = K x D1 erhalten werden, wie in den 5A und 5B gezeigt, in denen ein einzelner Punkt die unterste Position darstellt, während zwei Punkte den Füllstand H1 darstellen.
  • Die durch die CCD-Kamera gesammelten Bilder sind extrem einfach, da die erhaltenen Bilder Oberflächen sind, die durch das gleiche Lagergut gebildet werden. Dadurch kann der Durchschnittsfüllstand des Lagerguts selbst dann noch ermittelt werden, wenn das Lagergut wacklig ist, beispielsweise bei schwankenden Flüssigkeiten mit welligen Oberflächen oder bei pulverförmigen Stoffen mit unebenen Oberflächen.
  • Wie aus 6 hervorgeht, die ein Ablaufdiagramm der R-Ausgangssignale und der horizontalen Blockiersignale der CCD-Kamera zeigt, sollten die roten Punkte einzeln sichtbar sein, wenn innerhalb des Vorratstanks eine gleichmäßige Beleuchtung herrscht und der schwimmende Reflektor 7 verwendet wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung benutzt das R-Ausgangssignal in dem Dreifarben-RGB-Ausgabesignal der CCD-Kamera als Eingangssignal für den Spannungskomparator, um dieses mit den kritischen Wert zu vergleichen. Der kritische Wert ist die Summe des aus R durch Tiefpassfilterung mit dem Tiefpassfilter 10 erhaltenen Durchschnittswerts des Hintergrundsignals (Hintergrundhelligkeit) und der Kompensationstärke (Stärke der Beleuchtung, welche für das Lagergut benötigt wird). Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann automatisch die Niveaus entsprechend der Verstärkung der Hintergrundsignale anpassen und unterschiedliche Kompensationsstärken entsprechend der unterschiedlichen Lagergüter bereitstellen.
  • 7 und 8 zeigen in Zusammenhang mit 6 ein Schaltbild einer Verifizierungsschaltung für Punktsignale bzw. ein Ablaufdiagramm eines RP-Ausgangssignals. Wie in 7 gezeigt, ist die Verifizierungsschaltung für Punktsignale eine einfache Schaltung, welche die beiden positiven Pulssignale RP der Zeitdifferenz T1 erfassen kann. Wie in 8 gezeigt, repräsentiert die Dauer T1 den Abstand zwischen Punkt A und Punkt B. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann somit mittels der Zeitzählmittel die Messauflösung verbessern.
  • Wie in 9 gezeigt, kann der Fokusierungsfaktor den Bereich der von den Laserstrahlen projizierten Punkte entsprechend dem Ansteigen der Entfernungen vergrößern. Die CCD-Kamera hingegen unterstützt nur die Funktion, dass das Bild kleiner wird, wenn das Objekt weiter entfernt ist. Folglich können schwankende Flüssigkeiten oder sich drehende Pulverteilchen Veränderungen der Punktbereiche verursachen, die unregelmäßige Reflexionen verursachen. Deshalb erscheinen Punktbilder nicht nur in einer einzigen Abtastzeile, sondern in einem durch mehrere Abtastzeilen gebildeten Bereich.
  • 10 zeigt in Zusammenhang mit 9 ein Ablaufdiagramm von RP-Signalen der Abtastzeile S und der Abtastzeile Q. Wie in 10 gezeigt, ändern sich die Zeitintervalle, welche zu den auf unterschiedlichen Abtastzeilen gebildeten RP-Signalen korrespondieren, nicht, so dass mehrere Abtastzeilen zum Vergleich der Messdaten verwendet werden können können, um genaue Ergebnisse zu erhalten. Folglich sollte die Größe der Punktbereiche die Messgenauigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht beeinträchtigen.
  • Bekannte Bildidentifikationssysteme verwenden Pixel (=Bildpunkte) als Einheiten für die Entfernungsberechnung. Beispielsweise kann der NTSC-Standard (National Television Standard Committee), der als Höchstfrequenz für Videosignale 6 MHz und eine horizontale Abtastfrequenz von 15750 Hz mit einer effektiven Abtastdauer für eine horizontale Abtastung von 53,9 μs definiert, so dass 646,8 Pixel bereitgestellt werden, die nur 323,4 Eichpunkte für Entfernungen bereitstellen. Folglich können, wenn 50 MHz Pulse für den Zeitgeber des Zeitzählers verwendet werden, 2695 Zeitwerte erhalten werden, welche in 1347,5 Eichpunkte für Entfernungen geteilt werden können. Daher stellt der Wert T1 den Wert D1 dar, welcher sofort umgewandelt oder in Tabellen abgelesen werden kann, um den Füllstand H1 zu erhalten.
  • 11 zeigt in Zusammenhang mit 8 ein Schaltbild einer Timerschaltung, der die horizontalen Blockierungssignale H_BKS der CCD-Kamera 5 als Gate-Steuersignal für das Zeitzählsystems und die horizontalen Synchronisierungssignale H_SYNC als Rücksetzsignale für den Zeitzähler und den Trigger 12 (Flip-Flop CKT_A) verwendet. Das logische Gatter G1 wird verwendet, um festzustellen, ob Punktsignale in die effektive Abtastdauer fallen. Wenn die ansteigende Flanke des positiven Pulses des Punktes A das Flip-Flop CKT_A triggert, wird der Ausgang CEN=1 des Triggers 12 (Flip-Flop CKT_A) voreingestellt, so dass der Zähler 15 zum Zeitzählen die Zählung von 20 ns dauernden 50 MHz Pulsen beginnen kann. Wenn die ansteigende Flanke des positiven Pulses des Punktes B erneut das Flip-Flop CKT_A triggert und somit dessen Ausgang invertiert, wird das Flip-Flop CKT_A zurückgesetzt und CEN=0 eingestellt, so dass anschließend der Zähler 15 ausgeschaltet wird und den Zählprozess sofort beendet. Der Einzelimpulserzeuger (single pulse generator) 14 wird dann zum Übermitteln von ACK-Signalen getriggert, welche als INT0-Signal zum Anfordern einer Unterbrechung (interrupt) des Mikroprozessors 16 verwendet werden. Nachdem der Mikroprozessor 16 den Ablauf niederprioritärer Programme (minor programs) unterbrochen hat, wird der Zählerwert T1 der horizontalen Abtastdauer gelesen, welcher den gemessenen Füllstand bzw. das gemessene Niveau H1 repräsentiert. Das Zeitzählmittel wird bei der Erfindung als Ersatz für konventionelle Mittel verwendet, welche die Anzahl von Pixeln für die Entfernungsmessung nutzen, so dass die Messauflösung verbessert werden kann.
  • 12 und 13 zeigen Ablaufdiagramme der Steuersignale des Zeilenabtastzählers bzw. der Timerschaltung. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können die Winkel der CCD-Kamera 5 so eingestellt werden, dass die Punkte auf den obersten Bereich des Bildschirms fallen. Wenn beispielsweise die Entfernung 10 Meter beträgt, würden alle Punkte in den Abtastbereich fallen, der durch die obersten 16 Abtastzeilen gebildet wird. Folglich kann ein Zeilenabtastzähler 19 mit einem vertikalen Synchronisierungssignal V_SYNC als Rücksetzsignale und einem horizontalen Synchronisierungssignal H_SYNC als Zeitpuls hinzugefügt werden. Die gesamte Zeitdauer der 16 Zeilenabtastungen wird für die Ermittlung von Zeitzähldaten verwendet, während die restliche Zeit vom Mikroprozessor 16 zum Datenvergleich bzw. zur Berechnung verwendet wird, so dass ein innerhalb einer vertikalen Abtastperiode (innerhalb 1/60 Sekunde) vollständig durchgeführt werden kann.
  • Weiter kann während jeder Zeitzählperiode, in der die 16 Abtastzeilen gezählt werden, der Zeilenabtastzähler 19 ein Interruptanforderungssiganl INT 1 an den Mikroprozessor 16 senden, so dass der Mikroprozessor niederprioritäre Programme (minor programs) unterbricht, die durch das Zählen jeder Abtastzeile erhaltenen Zähldaten vergleicht und in tatsächliche Füllstände umrechnet.
  • Wenn die Blockierungsdauer beginnt, also das horizontale Synchronisierungssignal H_SYNC gleicht 0 ist, wird der Zähler 15 für die Zeitzählung auf 0 gelöscht und das Flip-Flop CKT_A wird zurückgesetzt auf CEN=O, so dass der Zeitzählvorgang für die nächste Abtastzeile auf 0 zurückgesetzt werden kann. Wenn nur ein Punkt projiziert wird, was bedeutet, dass der Füllstand der Lagergüter sich an der untersten Stelle im Vorratstank befindet, können während der effektiven Abtastdauer keine ACK-Signale erhalten werden, weshalb der Mikroprozessor 16 die festgestellt Zeit als 0 erkennen würde, was bedeutet, dass sich der Füllstand des Lagerguts an der untersten Stelle befindet und der Füllstand 0 ist.
  • In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Höhe des Vorratstanks auf 5 Meter festgelegt. Der Zeitimpuls von 50 MHz zur Zeitzählung ermöglicht eine Messauflösung von 0,0037 Metern, während die Messauflösung 0,00148 Meter erreicht, wenn die Höhe des Vorratstanks 2 Meter beträgt.
  • Die Zeitzählmittel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglichen es dem Benutzer, die Zeit T1 der zwei Punktsignale zu erhalten und diese weiter in D1 umzuwandeln, um den Füllstand bzw. das Niveau H1 mittels Berechnung oder Ablesung aus einer Umwandlungstabelle zu erhalten. Weiter kann die erfindungsgemäße Vorrichtung Zeitimpulse zur Zeitzählung mit höheren Frequenzen einsetzen, beispielsweise 100 MHz, welche leicht durch die Frequenzen aktueller ICs verwirklicht werden können, um somit ein Ergebnis mit weiter verbesserter Messauflösung zu erhalten. Für die Füllstandsmessung von Lagergut in Vorratstanks nach der Erfindung erscheint die Verwendung von 50 MHz Zeitpulsen für die Zeitzählung vollkommen ausreichend, da hierdurch die Auflösung viermal höher ist als die bekannter Vorrichtungen, welche die Anzahl von Pixeln zur Abstandsmessung zwischen Punkten nutzen.

Claims (16)

  1. Vorrichtung zum Messen des Füllstands von Lagergut, mit zwei Laseremittern (2) zum Projizieren von Laserlichtquellen auf das Lagergut und zum Bilden von zwei Laserpunkten, einer CCD-Kamera (5) zum Identifizieren von Bildsignalen der Laserpunkte und/oder zum Überwachen von Veränderungen des Lagerguts und einer Timerschaltung zum Berechnen von Zeitintervallen zwischen den Bildsignalen der Laserpunkte.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergut flüssig oder pulverförmig ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laseremitter (2) Laserpointer sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die CCD-Kamera (5) und die Laseremitter (2) auf einer identischen Basis angeordnet sind.
  5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner schwimmende Reflektoren (7) umfasst, welche auf der Oberfläche des Lagerguts schwimmen, so dass die Laserlichtquellen Laserpunkte darauf erzeugen können.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass beide Enden der schwimmenden Reflektoren (7) an jeweils einem senkrechten Draht (6) oder Stab (6) anbringbar sind, so dass die schwimmenden Reflektoren (7) parallel zur Oberfläche des Lagerguts verlaufen.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende jedes senkrechten Drahtes (6) oder Stabes (6) mit jeweils einem Gegengewicht (8) versehen ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein durchsichtiges Trennmittel (3) zwischen der Vorrichtung zum Messen des Füllstands von Lagergut und dem Vorratstank angeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das durchsichtige Trennmittel (3) eine Scheibe aus verstärktem Glas ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Messen des Füllstands von Lagergut in einer lichtundurchlässigen Abdeckung (4) angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Timerschaltung mehrere logische Gatter, einen Zeitzähler (15), mehrere Triggerbausteine, einen Zeilenabtastzähler (19) und einen Mikroprozessor (16) umfasst.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren logischen Gatter zur Bestimmung dienen, ob sich Punktsignale in dem Abtastbereich befinden.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitzähler (15) zum Berechnen des Zeitintervalls zwischen den zwei Punktsignalen dient.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Triggerbausteine zum Ansteuern oder Unterbrechen des Zeitzählers (15) dienen.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeilenabtastzähler (19) zum Zählen der Anzahl von Abtastzeilen und zur Übermittlung eines Interruptsignals (INT1) an den Mikroprozessor (16) entsprechend des Zählergebnisses dient.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (16) zur Ausführung von Interruptprogrammen entsprechend der Interruptsignale und zum Vergleichen und Umwandeln der Abtastdaten dient.
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