DE3735905A1

DE3735905A1 - Verfahren und vorrichtung zur volumenstrommessung auf bandfoerderern mittels laser-entfernungsprofilscanner

Info

Publication number: DE3735905A1
Application number: DE19873735905
Authority: DE
Inventors: Johann F Dipl Phys Hipp
Original assignee: Hipp johann F dipl-Phys
Current assignee: Hipp johann F dipl-Phys
Priority date: 1987-10-23
Filing date: 1987-10-23
Publication date: 1989-05-03

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach Anspruch 1. Die Erfindung findet vorzugsweise Anwendung in einem Verfahren zum automatischen Messen von Volumenströmen oder Massenströmen von Schüttgütern auf Bandfördergeräten.

Bekannt ist die Volumenstrommessung von Schüttgütern auf Bandförderern mittels Entfernungsmeßgeräten, mit denen an einer oder mehreren Stellen zur Konturbestimmung auf die Oberfläche des Schüttgutes gemessen wird. Aus der Differenz zwischen den Messungen auf das leere Band und das gefüllte Band kann die Fläche des Schüttgutes und aus dem Produkt aus Fläche und Geschwindigkeit des Bandes der Volumenstrom näherungsweise berechnet werden. Als Entfernungsmesser finden Ultraschall- oder Laserentfernungsmesser Verwendung. Wird das spezifische Gewicht berücksichtigt, kann auch der Massenstrom ermittelt werden.

Alle bekannten Vorrichtungen der genannten Art arbeiten mit einem oder mehr Entfernungsmessern, die auf die Oberfläche des Schüttgutes messen. Die Nachteile der Ultraschall entfernungsmessung liegen in dem breiten Meßstrahl und der Beeinflußbarkeit der Messung durch Luftströmung. Beide Nachteile führen zu fehlerhaften Meßergebnissen.

Diese Fehler werden durch Laserentfernungsmesser wie in OS DE 34 11 540 A1 angegeben, vermieden. Einer der Vorteile der Laserentfernungsmesser ist der kleine Querschnitt des Meßstrahles, der eine dichte Abtastung der Oberfläche zumindest in Förderrichtung erlaubt. Es ist gleichzeitig jedoch auch ein Nachteil, weil für die lückenlose Abtastung der Oberfläche eine große Zahl von Entfernungsmessern erforderlich sind. Die Zahl der Entfernungsmesser ist um so größer, je dichter die Abtastung und damit je genauer die Messung von Volumenstrom etc. erfolgen soll. Schon aus räumlichen Gründen ist eine enge Packung von Entfernungs messern nur sehr schwer möglich. Das bedeutet, daß der Vorteil des kleinen Meßstrahls nicht genutzt werden kann. Der Hauptnachteil ist jedoch, daß die Anwendung vieler nebeneinander angeordneten Laserentfernungsmesser zur Lösung des Meßproblems nicht wirtschaftlich ist. Ein weiterer Vorteil des Laserentfernungsmessers besteht darin, daß er nicht wie die Ultraschallsensoren sehr nahe am Fördergut installiert werden muß sondern daß er viele Meter entfernt angebracht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die es ermöglichen, die Vorteile eines Laserentfernungsmessers, wie großer Installationsabstand, kleiner Meßstrahlquerschnitt, hohe Meßrate zu nutzen, die hohe Kosten bei Verwendung vieler Entfernungsmesser zu vermeiden und die Meßgenauigkeit für die Volumenstrom messung oder Massenstrommessung zu erhöhen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des neuen Verfahrens sind in den Ansprüchen 1 bis 5 und der zugehörigen Vorrichtung in den Ansprüchen 6 und 7 wiedergegeben.

Ausführungsbeispiele des nachfolgend näher erläuterten Verfahrens und zugehörige Vorrichtungen sind in den Zeichnungen schematisch wiedergegeben. Es zeigt

Fig. 1 eine Meßeinrichtung zur Messung von Entfer nungsprofilen,

Fig. 2 eine über einem Bandförderer angeordnete Meßvorrichtung,

Fig. 3 ein gemessenes Entfernungsprofil bestehend aus Eichprofil und Meßprofil,

Fig. 4 Meßvorrichtung in Schrägansicht mit den Meßpunkten zur Oberflächenabtastung.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, besteht die Meßvorrichtung 9 aus einem Laserentfernungsmesser mit Rechner 1, dessen Meßstrahl 2 auf einen drehbaren, mit einem Motor 4 angetriebenen Ablenkspiegel 3 trifft. Die Winkelstellung des Drehspiegels wird mit einem an der Drehachse befestigten elektronischen Winkelmesser 5 gemessen. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Meßstrahl des Entfernungsmessers um 90 Grad abgelenkt und senkrecht zur Strahlaustrittsrichtung rotiert. Diese Meßvorrichtung erfüllt die Aufgaben eines Entfernungsprofilscanners mit Hilfe eines Lasers als Lichtquelle und wird daher im folgenden Laser-Entfernungsprofilscanner genannt.

Der Laser-Entfernungsprofilscanner 9 ist mit einem geschlossenen Gehäuse umgeben. Die Lichtaustrittsfläche ist mit einer Glasscheibe 7 geschlossen. Der Vorraum wird zur Vermeidung von Staubablagerungen mittels gefilterter Luft, die von der Motor/Filtereinheit 6 angesaugt wird, frei gehalten.

Der zum Laser-Entfernungsprofilmesser gehörige Entfernungs messer sendet kontinuierlich Lichtpulse aus, deren Laufzeit zur Schüttgutoberfläche und zurück zum Entfernungsmesser gemessen und in eine Entfernung umgesetzt werden. Der Drehspiegel dreht sich kontinuierlich, so daß der Meßstrahl über das Schüttgut geschwenkt wird (Fig. 2). Auf diese Weise entsteht ein Entfernungsprofil, dessen Punkte jeweils aus dem Polarkoordinatenpaar Drehwinkel/Entfernung bestehen.

Fig. 2 zeigt die Schrägansicht des Laser- Entfernungsprofilscanners. Die Platten 14 sind seitlich angebrachte, ortsfeste Eichflächen, die dazu dienen, daß bei jedem Schwenk des Meßstrahls eine Überprüfung der Funktion des Entfernungsmessers erfolgen kann. Das Fließband 10 läuft in einem aus den Stützrollen 11 gebildeten Bett in dem das Schüttgut 15 transportiert wird. Die Meßstrahlen 12 und 13 bilden die seitliche Begrenzung des genutzten Winkelbereiches für den Schwenkbereich. Die Querschnitts fläche 16 ergibt sich aus dem Leerprofil 17 und dem Meß profil 18 (Fig. 3).

Fig. 4 zeigt, wie die Oberfläche kontinuierlich abgetastet wird. Die Profile 18, 18.1, 18.2, . . . stellen die bereits gemessenen Profile dar, die sich auf Grund der Bandgeschwindigkeit von der Meßstelle wegbewegen. Mit einem Geschwindigkeitsmesser 19 wird die Bandgeschwindigkeit detektiert und dem Rechner der Meßvorrichtung 1 zugeführt. Dieser Rechner errechnet aus der Differenz aus dem gespeicherten Leerprofil (Eichprofil) und dem Meßprofil die Schüttgutquerschnittsfläche 16, multipliziert diese mit der Bandgeschwindigkeit und erhält als Zwischenergebnis den Volumenstrom, der geeignet zur Verwendung gestellt wird, integriert den Volumenstrom über die Zeit und erhält als Zwischenergebnis das geförderte Volumen, dessen Wert eben falls zur weiteren Verwendung bereitgestellt wird.

Zur Inbetriebnahme ist der Laser-Entfernungsprofilscanner mittels einer Handsteuerung steuer- und richtbar. Der mit einer sichtbaren Lichtquelle (z. B. ein HeNe-Laser) überlagerte Meßstrahl kann per Hand entsprechend der gewünschten Winkelbreite eingestellt werden. Die zu den Meßstrahlen 12 und 13 gehörigen Winkel werden als solche gekennzeichnet gespeichert. Ebenso wird das Leerprofil und der zur Eichplatte 14 gehörige Entfernungswert gespeichert. Die Speicherung erfolgt mittels eines im Rechner integrier ten EEPROMS, einem nichtflüchtigen Speicher, der mit den Ergebnissen beschrieben wird.

Ist die Inbetriebnahme erfolgt, so läuft der oben beschriebene Meßzyklus zur Volumenstromberechnung und weiterer Berechnungen bei Einschalten des Gerätes automatisch ab.

Mit dieser einfachen Vorrichtung, bestehend aus einem Laser-Entfernungsprofilscanner mit nur einem Entfernungs messer ist man in der Lage, den Volumenstrom sehr genau zu bestimmen, da die Meßpunkte sehr dicht gesetzt werden können. Nachteilig sind ggf. Schattenzonen bei sehr groben Schüttgütern, die in Form von Brocken über das Band gefördert werden. In diesem Fall könnte mit zwei Meßvorrichtungen gemessen werden, deren Entfernungsprofile vom Rechner zu einem Profil zusammengesetzt werden und damit selbst die Schattenzonen noch exakt erfaßt werden.

Claims

1. Verfahren zur Ermittlung von Volumenstrom und Füllhöhe von mittels Bandförderern o. dgl. geförderten Güter durch fortlaufende Oberflächenprofilmessung quer zur Förderrichtung durch kontinuierliche berührungslose Entfernungs- und Winkelmessung, dadurch gekenn zeichnet, daß als Meßvorrichtung ein Laser-Entfernungsprofilscanner verwendet wird, dessen Entfernungsmeßstrahl mittels einer Strahlschwenkeinrichtung periodisch über das Fördergut geschwenkt wird und dabei Schwenkwinkel und Entfernung kontinuierlich gemessen und gespeichert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlschwenkeinrichtung ein motorisch angetriebener Spiegel ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung des Spiegels mittels Winkelmeß einrichtung kontinuierlich gemessen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entfernungsmesser nach dem Pulslaufzeitmeßprinzip arbeitet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser-Entfernungsprofilscanner mit einem Rechner einschließlich beschreibbarem Permanentspeicher verbunden ist, in dem Eichprofil, Schwenkwinkelbereich, Eichentfernung, Winkelstellung zur Förderrichtung und Offsetwerte eingegeben bzw. gemessen und gespeichert werden können.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßstrahl mit einem sichtbaren Lichtstrahl überlagert wird und auf diese Weise der jeweilige Meßfleck sichtbar gemacht wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner im Laser-Entfernungsprofilscanner integriert ist.