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Verfahren und Einrichtung zum Messen eines Förderstromes.
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Im Zusammenhang mit der zunehmenden Verwendung von Grossförderanlagen,
insbesondere Bandanlagen, kommt der Möglichkeit, die Belegung des Fördermittels,
also den Füssquerschnitt und ggf.
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das pro Zeiteinheit geförderte Volumen messen zu können, eine immer
grösser werdende Bedeutung zu. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Verfahren
und Einrichtung zum Messen eines Förderstromes so auszubilden, dass der FUllquerschnitt
bei laufendem Fördermittel vorzugsweise kontinuierlich ermittelt werden kann. weiterhin
soll dabei die Möglichkeit bestehen, die Messergebnisse zu erfassen und auszuwerten,
beispielsweise zur Durch führung einer kontinuierlichen Volumenmessung, Zur Lösung
dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass das Profil des Förderstromes von
einer Rernsehkamera aufgenommen und die aufgenommenen Bilder in Videorsignale umgesetzt
und letztere ausgewertet werden. In Abhangigkeit von den jeweils gegebenen Verhåltnissen
besteht dabei auch die Möglichkeit, die ober- und unterseitigen Begrenzungen des
Frofils von jeweils einer Fernsehkamers autzunehmen und die resultierenden Eilder
beider Aufnahmen zu eInem Gesamtbild zu Überblenden. In solchen Fällen, in denen
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untere Begrenzung des Füllquerschnittes mehr oder weniger gleichbleibend
ist, kann diese untere Begrenzung als konstante Kontur in die Fernsehkamera eingeblendet
werden. in diesem Fall würde also die Kontur z. B. der Form des gemuldeten Förderbandes
oder eines anderen Fördermittels entsprechen. Es besteht auch die Möglichkeit, der
konstanten Kontur der unteren begrenzung des Förderstromes entsprechende Informationen
bei der Auswertung der Video signale zu berücksichtigen. D. h. also, dass diese
Information unmittelbar in die der Fernsehkamera nachgeschaltete Auswerteeinrichtung
gegeben wird, so dass also die Kamera bzw.
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deren lichtempfindliche Schicht nur die obere Begrenzung des Füllquerschnittes
aufnimmt und demzufolge auch die daraus resultierenden Video signale nur diesen
Bereich berücksichtigen.
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Im allgemeinen wird davon auszugehen sein, dass das Fernsehbild zwilenmässig
nach seinem Informationsgehalt abgetastet wird.
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Zweckmässig ist dabei die Anordnung so getroffen, dass die Zeilen
senkrecht verlaufen, so dass also auch die Abtastung der Zeilen vertikal erfolgt.
Die Zweckmässigkeit einersolchen Verfahrensweise ergibt sich daraus, dass in den
Zeilen, durch die die Profildarstellung hindurchgeht, jeweils zwei Punkte vorhanden
sind, die in jeder Zeile die äussere Begrenzung des Profils angeben. Eei der Abtastung
wird die Zeit erfasst, die notwendig ist, um in jeder Zeile die Profildarstellung
zwischen den beiden genannten Funkten zu durchlaufen. Eine Addition der bei sämtlichen
Zeilen eines Bildes erfassten Zeilen ergibt eine Messgrösse,
die
dem Profil proportional ist. Bei vertikaler Abrastung sind in jedem Fall eindeutige
Verhältnisse in Bezug auf die Lage der beiden Punktes jeder Zeile vorhanden, die
das Profil in der Jeweiligen Zeile oben und unten begrenzen. Bei horizontal veriaufenden
Zeilen besteht demgegenüber die Silöglichkeit, dass mehr als zwei Punkte auf einer
Zeile vorhanden sind, z. B. dann, wenn das freie Profil des Förderstromes in dessen
mittlerem Bereich tiefer liegt als an den beiden seitlichen Bereichen. In diesem
Fall würden vier Punkte auf der lichtempfindlichen Schicht der Fernsehkamera erscheinen,
wobei beim Abtastvorgang nicht zu unterscheiden wäre, innerhalb welcher Punkte der
Querschnitt mit Material ausgefüllt ist.
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In Bedartfall besteht die Möglichkeit, bei kontinuierlicher Aufnahme
d s Profils die der Profilfläche entsprechenden Werte auf einen mittleren Wert auszugleichen.
Dies ist dann notwendig oder doch zumindest zweckmässig, wenn der Fördererstrom
sich aus grobstückigem Gut zusammensetzt, bei dem einzelne Stücke in unregelmässiger
oder unvorhersehbarer Weise aus dem Profil hervorragen. Ein Förderstrom, der sich
überwiegend aus solchen groben Stücken zusammensetzt, hat zwangsläufig eine "rauhere"
Oberflache als ein Förderstrom aus feinkörnigem Material, z. B.
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Sand, das einen im wesentlichen glatten Profilverlauf ergibt.
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Gemäss einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann der Eereich des
von der Kamera aufgenommenen Profils durch eine luer zum
Förderstrom
verlaufende Lichtquelle mit vorzugsweise paralleler Strahlenführung angestrahlt
werden, so dass auf dem Förderstrom ein Lichtstreifen entsteht, dessen Verlauf mit
dem jeweils der Lichtquelle zugekehrten Profilbereich des Förderstromes übereinstimmt.
Bei kontinuierlicher Messung des Förderstromes ergibt sich, dass letzterer durch
eine Lichtebene hindurchbewegt wird, wobei die Schnittlinie dieser Lichtebene mit
dem Förderstrom dem bereits erwähnten Lichtstreifen entspricht. Wird dieser Licht
streifen unter einem Winkel von einer Kamera aufgenommen, so stellt die aufgenommene
Lichtkontur ein Mass für den Füllquerschnitt des Fördermittels dar.
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Gemäss einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann die aus Fernsehbild
und Überblendung entstandene Information in Abhängigkeit von der Aufnahmetechnik,
dem Aufnahmewinkel und ggf. der Lage der Lichtebene entzerrt wird. Der resultierende
Wert, der dann zur Verfügung steht, ist dem tatsächlichen Querschnitt des Förderstromes
proportional.
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Im übrigen sieht die Erfindung auch die Möglichkeit vor, fehlende
Bildinformationen, die z. B. durch fehlende Stücke in der Lichtkontur hervorgerufen
sein können, durch geeignete Schatungen zu erfassen und durch wahrscheinliche Informationen
zu ergänzen.
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Wird der Messwert, der dem Förderquerschnitt proportional ist, mit
einem Messwert, der der Geschwindigkeit des Förderstromes entspricht, multipliziert,
ergibt sich eine Messgrösse, die dem Volumen pro Zeiteinheit proportional ist. Wird
weiterhin der Messwert, der dem Förderquerschnitt proportional ist, mit einem Messwert,
der die Länge des Förderstromes angibt, der an der Meßstelle vorbeibewegt wurde,
multipliziert, ergibt sich eine Messgrösse, die dem geförderten Volumen entspricht.
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Es besteht die Möglichkeit, die auf die addierten impulse zurückgehendea
Messgrösse zu einem dem Förderquerschnitt entsprechenden Analogwert umzuwandeln
und mit diesem die anzustellenden Rechenoperationen durchzuführen. Es ist aber auch
möglich, diese Rechenoperationen mit digitalen Werten durchzuführen.
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Da die Fernsehkamera eine schnelle Bildfolge zulässt und somit eine
hohe Informationsrate zur Verfügung steht, können zufällige Fehler, die bei der
Bildaufnahme und Auswertung auftreten, durch geeignete adaptierte Filter eliminiert
werden.
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Die Einrichtung zur Durchführung des vorstehend erörterten Verfahrens
weist neben der Fernsehkamera eine nachgeschaltete Messeinheit zur Auswertung der
sich beim Abtasten der lichtempfindlichen Schicht der Kamera ergebenden Video signale.
Dabei können der Fernsehkamera ein Addierwerk und i - im Falle der Verwendung von
Analog-Werten - ein Digital-Analogwandler nachgeschaltet
sein.
Am Ausgang des letzteren ist ein der Fläche des aufgenommenen Profiles proportionaler
Wert versfügbar. Weiterhin kann der Fernsehkamera bei horizontalem Zeilenverlauf
ein Korrekturglied zwischengeschaltet sein.Ferner kann es erforderlich sein, dem
Digital-Änalogwandler ein den Aufnahmewinkel der Fernsehkamera kompensierendes Gerät
nachsuschalten.
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Die Erfindung git weiterhin die Möglichkeit, ein Gerät vorzusehen,
welches über die Geschwindigkeit des Förderstromes das Volumen pro Zeiteinheit ermittelt.
Das der Fördermenge entsprechende Analogsignal kann in Impulse pro Zeiteinheit umgewandelt
werden, wobei vorteilhaft ein diese Impulse speicherndes Zählwerk vorgesehen ist,
so dass jederzeit die Fördergutmenge, die bis zu diesem Zeitpunkt das Fördermittel
passiert hat, feststellbar ist.
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Die Erfindung sieht darüber hinaus auch die Möglichkeit vor, jeweils
zu einem bestimmten Zeitpunkt vom Fördermittel transportierte Fördergutmenge durch
eine Momentanzeige sichtbar zu machen.
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Zur Erzielung des bereits erwähnten Licht streifens ist zweckmässig
ober- und/oder unterhalb des Fördergutstromes im Aufnahmebereich der Fernsehkamera(s)
eine Lichtquelle angebraeht. Zweckmässig ist die Anordnung dabei so getroffen, dass
die Lichtebene nahezu vertikal verläuft und zwischen Lichtebene und Aufnahmeachse
der Kamera fast ein rechter Winkel besteht.
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diese Lichtebene schräg verlaufen zu lassen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen: Fig, 1 im Schema die Seitenansicht einer Bandförderanlage mit zugeordneter
Messeinrichtung, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-B der Fig. 1, der den tatsächlichen
Querschnitt des Förderstromes darstellt, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie ALB',
der dem verzerrten Querschnitt des Fördergutstromes entspricht, Fig. 4 ein Blockschaltbild
der Mess- und Auswerteinrichtung.
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Die Zeichnung lässt erkennen, dass oberhalb desGites 10 eines Bandförderers
eine quer zu dessen Längsrichtung verlaufende Lichtquelle 11 angeordnet ist, deren
parallelgeführte Lichtstrahlen unter einem Winkel 12 nach unten fallen und lauf
dem Gurt 10 und dem darauf befindlichen Fördergut einen Lichtstreifen entstehen
lassen, dessen Verlauf das Profil des Fördergutes nachzeichnet. Die von diesen Lichtstrahlen
gebildete Lichtebene ist in Fig. 1 der Zeichnung mit 13 bezeichnet.
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Weiterhin ist in einem Abstand in Lansrichtung des Gurtes 10 von der
Lichtquelle 11 eine Fernsehkamera 14 angeordnet, deren Achse 15 unter einem Winkel
16 zur Lichtebene 13 verläuft. Aus der Anordnung der Fernsehkamera und der Lichtquelle
und den daraus resultierenden Wickeln 12 und 16 ergeben sich Xterzerrungen
zwischen
dem tatsächlichen Querschnitt (Schnitt A-B; Fig. 2) des Fördergutes und dem von
der Fernsehkamera aufgenommenen Lichtstreifen (Schnitt A'-B'; lig. 3), der gegebenenfalls
ausgeglichen werden müssen.
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Eei dem in der Zeichnung dargestel]ten Husführungsteispiel setzt sich
das Profil des Förderstromes aus einem oberen, freien Bereich 17 und der durch den
Gurt 11 gegebenen unteren begrenzung 18 zusammen. Die Fernsehkamera i4 nimmt den
oberen Profilbereich 17 auf, dessen Wiedergabe auf der lichtempfindlichen Schicht
der Fernsehkamera mit 17a bezeichnet ist. Gleichzeitig wird die untere, durch den
Gurt 11 gegebene Begrenzung 18 des Profils elektronisch in der Fernsehkamera 14
als Maske 18a eingeblendet. Das dazu der Fernsehkamera 14 vorzuschaltende Gerät
ist mit 19 bezeichnet. Ihm sind eine Anzahl von veränderlichen Widerständen 20 zugeordnet,
die der Einstellung der unteren Profilbegrenzung 18 dienen.
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Das auf der lichtempfindlichen Fernsehkamera 14 abgebildete, sich
aus den Bereichen 17a und 18a zusanmensetzende Profil wird z. B. mit fünfzig Halbbildern
pro Sekunde in 625 Zeilen aEgetastet. Selbstverstandlich ist die anwendung der Erfindung
nicht auf diese Zahlen und inerte beschrankt.
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In den Zeilen, durch die die Profildarstellung hindurchgeht, sind
jeweils zwei Punkte vorhanden, die in jeder Zeile die äussere Begrenzung des Profiles
angeben. Die beim zeilenmässigen
Abtasten an den betreffenden Stellen
ausgelösten Video signale werden einer nachgeschalteten Mess- und Steuereinrichtung
zugeführt. Letztere besteht zunächst aus einem Addierwerk 21, welches die Video
signale bzw. die dadurch ausgelösten Impulse zählt.
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Diesem Addierwerk 21 kann ein Entzeerungsgerät 22 vorgeschaltet sein,
das jedoch nur dann erforderlich ist, wenn gemäss Darstelkung der Fig. 4 die Zeilen
der Fernsehskamera 14 horizontal verlaufen. Dieses Entzeerungsgerät dient dazu,
die durch den Aufnahmewinkel 16 entstehende Verzerrung des Bildes auszugleichen.
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Weiterhin kann zwischen Fernsehmakera 14 und Addierwerk 21 ein Zusatzgerät
23 eingeschaltet sein, das dazu dient, fehlende Bildinfcrmationen zu ersetzen. Dies,
also das Fehlen von Bildinformationen, kann durch Schattenbildung auf der durch
den Lichtstreifen "nachgezeichneten" Kontur des Förderstromprofiles verursacht sein.
In diesem Fall liefert das Gerät 23 Zwischenwerte, die aus unmittelbar vorangegangenen
Informationswerten hergeleitet sein können.
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Dem Addierwerk 21 ist ein Digital-Analogwandler 24 nachgeschalt, der
an seinem Ausgang einen Wert liefert, der proportional ist der dem jeweiligen Profil
des Förderstromes entsprechenden Fläche. Die Abweichung, die dieser Wert von der
tätsächlichen, also der absoluten Grösse der Profilfläche hat, ist aus den Wirkel
12, also die senräge Anordnung der Lichtebene 3, @@@@ a@ühren. Dei Ausglech, der
durch diesen Aufnahmewinkel
hervorgerufenen Verzerrung erfolgt
im Rechner 25, wobei " "für den Aufnahmewinkel 12 steht. Am Ausgang des Rechners
25 steht dann in Form eines analogen Signals die tatsächliche Fläche des Profiles,
beispielsweise in m2, zur Verfügung.
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Bei senkrechtem Verlauf der Zeilen in der Fernsehkamera 14 wurde das
Entzerrungsgerät 22 entfallen, wobei dafür im Rechner 25 zusätzlich ein Korrekturglied
vorgesehen sein müsste.
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Weiterh-in ist eine Glättungseinrichtung 26 vorgesehen, die dazu dient,
bei grobstückigem Fördergut die dadurch entstehenden kurzzeitigen Unregelmässigkeiten
des Profilverlaufes auszugleichen.
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Im Gerät 27 wird das aus 25 bzw. 26 austretende Signal, das dem Profil,
also dem Füllquerschnitt des Förderers proportional ist, mit einem konstanten Faktor
"v" multipliziert, der der GeschWindigkeit der Bandanlage entspricht. Auf diese
Weise entsteht am Ausgang von 27 ein Signal, das dem geförderten Volumen pro Zeiteinheit
proportional ist. Dieses analoge Signal wird auf ein anzeigendes Messinstrument
28 gegeben, das z. B. in "m³/h" geeicht ist.
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Um das Volumen, das über die Bandanlage oder dgl. gefördert wird,
Aufzuzeichnen, muss der Messungen umge@ormt. Dazu dient eine Einrichtung 29, deren
analoge Rigt-@@@@ im impulse groß Zeiteinheit umform @@@ diese impulse werden in
einem nachgeschalteten Zah@@@@@ @@ gespeichert, an @@@ bem @@@@ @@@ bis zu einem
bestimmten
Zeitpunkt geförderte Volumen abgelesen werden kann.
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Die Erfindung ist vorstehend im wesentlichen anhand einer Förderbandanlage
erläutert worden. Selbstverständlich ist sie auch im Zusammenhang mit anderen Förderanlegen
und Fördermitteln, bei denen ein Förderstrom fliesst, anwendbar.