DE4314249A1 - Device for detecting liquid level - Google Patents

Device for detecting liquid level

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DE4314249A1
DE4314249A1 DE19934314249 DE4314249A DE4314249A1 DE 4314249 A1 DE4314249 A1 DE 4314249A1 DE 19934314249 DE19934314249 DE 19934314249 DE 4314249 A DE4314249 A DE 4314249A DE 4314249 A1 DE4314249 A1 DE 4314249A1
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DE
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liquid level
device
liquid
light
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Withdrawn
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DE19934314249
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German (de)
Inventor
Lars U Jaenchen
Thomas Stoever
Steffen Mueller
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Maz Mikroelektronik-Anwendungszentrum Hamburg 21079 Hamburg De GmbH
MAZ MIKROELEKTRONIK ANWENDUNGS
Original Assignee
Maz Mikroelektronik-Anwendungszentrum Hamburg 21079 Hamburg De GmbH
MAZ MIKROELEKTRONIK ANWENDUNGS
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level, or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume, indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level, or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume, indicating by means of an alarm by measurement of physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28Indicating or measuring liquid level, or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume, indicating by means of an alarm by measurement of physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electric or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284Electromagnetic waves
    • G01F23/292Light, e.g. infra-red or ultra-violet
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D1/00Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application
    • G01D1/12Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application giving a maximum or minimum of a value

Abstract

The invention relates to a device for detecting the liquid level in a transparent container and has a light source for transilluminating the container and a device for picking up and evaluating the radiation which has passed through the container. In addition, the device has a diffuser (11) arranged in the beam path of the light source, an image processing unit (15) which evaluates the radiation which has passed through the container (13), line by line, with respect to a brightness minimum, and a detector which displays the brightness minima of neighbouring lines as an image of the liquid level. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erfassung des Flüssigkeitspegels in einem lichtdurchlässigen Behälter während des Füllvorganges, aufweisend eine Lichtquelle zur Durchstrahlung des Behälters und eine Einrichtung zur Aufnahme und Auswertung der durch den Behälter hindurchgegangenen Strahlung. The invention relates to a device for detecting the liquid level in a light transmissive container during filling, comprising a light source for irradiating the container and means for recording and evaluation of passed through the container radiation.

Es sind verschiedene Verfahren bekannt, um den Pegel oder den Flüssigkeitsspiegel in einem Behälter zu ermitteln. Various methods are known to determine the level or the liquid level in a container. Hierzu gehört auch ein in die Flüssigkeit von oben her hineinragender Sensor, der - auf irgendeinem Effekt beruhend - den Füllstand weitergibt. Also includes a into the liquid projecting from the top sensor which - based on any effect - passes on the level. Ein derartiges Verfahren fußt auf einem Sensor, der genauestens positioniert sein muß und dessen Aussage durch Störungen stark beeinflußt wird, beispielsweise auch dadurch, daß sich beim Füllvorgang selbst keine horizontale Flüssigkeitsoberfläche einstellt. Such a method is based on a sensor, which must be positioned accurately and the statement is greatly affected by disturbances, for example, also by the fact that adjusts no horizontal liquid surface during the filling operation itself.

Es sind darüber hinaus optische Verfahren zur Ermittlung des Flüssigkeitsspiegels bekannt, bei denen mit an einer Flüssigkeitsoberfläche reflektierten Lichtstrahlen gearbeitet wird, was jedoch nur dann zu einer präzisen Aussage führt, wenn sich der Flüssigkeitsspiegel im Ruhezustand befindet. There are in addition optical method for determining the liquid level known, which operate with reflected at a liquid surface light rays, but this only leads to a precise statement when the liquid level is at rest.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sich der Flüssigkeitspegel in einem Behälter permament ermitteln läßt, insbesondere während des Füllvorganges. The object underlying the invention is to design a device of the type mentioned above so that the liquid level can be determined permament in a container, in particular during the filling process.

Erreicht wird dies durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs angegebenen Merkmale. This is achieved by the features specified in the characterizing portion of the claim.

Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird diffuses Durchlicht eingesetzt, welches mit Hilfe einfacher Mittel und einer üblichen Lichtquelle leicht erreicht werden kann. In the apparatus according to the invention diffused transmitted light is used, which can easily be achieved with the aid of simple means and a conventional light source. Beispielsweise kann eine Mattscheibe hierzu dienen. For example, can serve this purpose a ground glass. Dieses diffuse Licht wird nun gemäß der Erfindung auf den Flüssigkeitsbehälter geleitet und durchdringt diesen, wobei im Bereich des Flüssigkeitsspiegels aufgrund eines bekannten physikalischen Effektes eine Helligkeitseinbuße beim Durchgang der Lichtstrahlen auftritt, die mit Hilfe geeigneter Einrichtungen ausgewertet werden kann. This diffuse light is now routed to the liquid container according to the invention and penetrates it, wherein in the region of the liquid level a brightness loss during the passage of the light beams occurs due to a known physical effect, which can be evaluated with the aid of suitable devices.

Im Bereich der Wandung des Behälters nimmt nämlich der Flüssigkeitsspiegel eine nach oben gerichtete Gestalt an, und zwar findet eine Wölbung statt, die je nach Oberflächenspannung der Flüssigkeit mehr oder weniger stark ausgebildet ist. In the region of the wall of the container namely, the liquid level takes an upward shape, specifically a dome takes place, which is more or less formed depending on the surface tension of the liquid. In diesem Bereich findet sodann beim Durchgang von Licht eine Brechung des Lichtes statt, die zu den bereits erwähnten Helligkeitsunterschieden führt. In this area, then a refraction of light takes place during the passage of light, which leads to the already mentioned differences in brightness.

Das durch den Flüssigkeitsbehälter und die Flüssigkeit hindurchgegangene Licht wird mit einer Kamera aufgenommen, wobei die Kamera zeilenförmig den Aufnahmebereich auswertet. The light having passed through the liquid container and the liquid light is picked up with a camera, the camera line-shaped evaluates the receiving area. Es besteht die Möglichkeit, das Videosignal analog auszuwerten oder digital umzuwandeln und digital auszuwerten. It is possible to evaluate or the video signal from analog to digital converting and digital evaluated. Befindet sich sowohl der Flüssigkeitsbehälter als auch die Kamera in horizontaler Ausrichtung und findet die Abtastung des Bildsensors in horizontalen Zeilen statt, so kann in der nachfolgenden Auswertung folgendes festgestellt werden: both the fluid reservoir and the camera in a horizontal orientation is and finds the scanning of the image sensor instead of horizontal lines, it can be found as follows in the following evaluation:

In den Zeilen, in denen sich der Flüssigkeitspegel nicht befindet, erhält man eine fast konstante Summe der Signale für jede Zeile. In the rows where the liquid level is not, you get an almost constant sum of the signals for each line.

In den Zeilenbereichen, wo sich der Flüssigkeitsspiegel befindet, werden jedoch erheblich niedrige Signale festgestellt. In rows areas where the liquid level is, however, considerably low signals are detected. Bildet man nun eine Darstellung der Summe der Signale der einzelnen Zeilen in räumlicher Neben einanderlage, so ergibt der Bereich, wo sich der Flüssigkeitspegel befindet, einen Peak, so daß auf diese Art und Weise eine eindeutige Zuordnung des Flüssigkeitspegels in Bezug auf die Höhe durchgeführt werden kann. If we now form a representation of the sum of the signals of the individual lines in the spatial juxtaposition, so results in the area where the liquid level is located in, a peak, so that an unambiguous assignment of the liquid level are performed in relation to the height in this way can.

Der Flüssigkeitspegel braucht für die Tätigkeit der Vorrichtung gemäß der Erfindung nicht in einer horizontalen Linie vorliegen, er kann eine unregelmäßige Form (aufgrund des Einfüllens) haben, oder er kann eine andere gewölbte Form haben. The liquid level needed for the operation of the apparatus according to the invention is not in a horizontal line are present, they can have an irregular shape (because of the filling), or it may have a different curved shape. In jedem Fall kann über das vorgeschilderte Verfahren eindeutig und präzis die Stelle ermittelt werden, wo sich die Flüssigkeitsoberfläche befindet. In any case, the point can be determined from the vorgeschilderte process clearly and precisely where the liquid surface is located. Die Abtast- und Auswertevorgänge können relativ schnell durchgeführt werden, so daß auch bei der schnellstmöglichen Füllung des Behälters mit der Flüssigkeit eine eindeutige Zuordnung des Flüssigkeitsspiegels zu der Höhe möglich ist. The sample and evaluation operations can be performed relatively fast, so that even with the most rapid filling of the container with the liquid, an unambiguous assignment of the liquid level is possible for the height. Es ist auch möglich, aufgrund der Auswertungen eine mittlere Höhe darzustellen, indem die entsprechenden vorliegenden Kurven hinsichtlich eines Mittelwertes ausgewertet werden. It is also possible to display an average height due to the reports by the respective present curves are evaluated with respect to a mean value.

Das geschilderte Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung können auch dann eingesetzt werden, wenn sich beispielsweise beim Füllvorgang Schaum bildet. The described method and the apparatus according to the invention can also be used when foam is formed, for example, during the filling process. Auch in diesem Zusammenhang läßt sich eindeutig die eingefüllte Flüssigkeitsmenge bzw. der Flüssigkeitspegel darstellen. Also in this context clearly the filled liquid amount or the liquid level can be represented.

Mit Hilfe der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist es auch möglich, den Füllvorgang selbst zu optimieren, indem anfänglich mit hoher Füllgeschwindigkeit gearbeitet und diese später beim Erreichen des geforderten Flüssigkeits spiegels herabgesetzt wird. Using the device according to the invention it is also possible to optimize the filling itself by working initially with high filling speeds and these will later mirror reduced upon reaching the required liquid.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. The invention is explained below with reference to the drawing, for example.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Elemente der Vorrichtung gemäß der Erfindung. Fig. 1 shows a schematic representation of the elements of the device according to the invention.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Lösungsprinzips der Vorrichtung gemäß der Erfindung. Fig. 2 shows a schematic diagram of the solution principle of the device according to the invention.

In der Fig. 1 ist mit 10 eine Lichtquelle bezeichnet, die ein Licht auf eine Mattscheibe 11 wirft, so daß hinter der Mattscheibe ein diffuses Licht vorhanden ist, was wiederum auf einen lichtdurchlässigen Behälter 12 fällt. In FIG. 1, a light source is indicated at 10, which throws light onto a screen 11, so that behind the ground glass plate, a diffuse light is present, which in turn falls on a light transmissive container 12. Der Behälter 12 wird von oben her mit Flüssigkeit gefüllt. The container 12 is filled from above with liquid. Mit 13 ist der derzeitige Flüssigkeitspegel bezeichnet. With 13 of the current liquid level is indicated.

Nach Durchtritt des diffusen Lichtes durch den Behälter 12 wird dieses Licht mit Hilfe einer Linse 14 gesammelt, es kann sich hierbei um eine Zylinderlinse handeln, die eine Summation der Helligkeitssignale vornimmt. After passage of the diffused light through the container 12, this light is collected by a lens 14, this can be be a cylindrical lens, which performs a summation of the luminance signals. Das gesammelte Licht fällt auf eine Kamera 15 , die ein Videosignal 16 zu einer nicht gezeigten Bearbeitungseinheit ausgibt. The collected light is incident on a camera 15, which outputs a video signal 16 to a not shown processing unit.

Fig. 2 zeigt das Schema, und zwar unterteilt nach Zeilen und Spalten, wobei die Auswerteeinheit zeilenweise die Grauwerte summiert und im Bereich des Flüssigkeitspegels 13 in der rechtsseitig gezeigten Kurve ein Minimum der Grauwerte anzeigt. Fig. 2 shows the scheme, namely divided to rows and columns, wherein the evaluation line by line sums the gray values and display a minimum gray value in the range of the liquid level 13 in the right-hand curve shown. Dies entspricht dem derzeitigen Füllstand. This corresponds to the current level.

Mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann der Füllprozeß optimal geregelt werden, selbst Schaum und Blasenbildung beeinträchtigen die Messung und Regelung nicht, wobei auch bei einem nicht horizontal ausgerichtetem Pegel hinreichend präzise Ergebnisse erzielt werden können. With the help of the method and apparatus according to the invention, the filling process can be optimally controlled even foam and bubbles do not affect the measurement and control, wherein a sufficiently precise results can be obtained even with a non-horizontally oriented level.

Claims (1)

  1. Vorrichtung zur Erfassung des Flüssigkeitspegels in einem lichtdurchlässigen Behälter während des Füllvorganges, aufweisend eine Lichtquelle zur Durchstrahlung des Behälters und eine Einrichtung zur Aufnahme und Auswertung der durch den Behälter hindurchgegeangenen Strahlung, gekennzeichnet durch einen im Strahlenweg der Lichtquelle angeordneten Diffusor ( 11 ), durch eine Bildverarbeitungseinheit ( 15 ), die die durch den Behälter ( 13 ) hindurchgegangene Strahlung in horizontale Zeilen gruppiert, hinsichtlich eines Helligkeitsminimums auswertet, und durch einen Detektor, der die Helligkeitsminima benachbarter Zeilen als Abbild des Flüssigkeitspegels darstellt. Device for detecting the liquid level in a light transmissive container during filling, comprising a light source for irradiating the container and means for recording and evaluating the hindurchgegeangenen through the container radiation, characterized by a arranged in the beam path of the light source diffuser (11) through an image processing unit (15) through the container (13) having passed radiation grouped in horizontal lines, evaluating regarding a minimum brightness, and by a detector, which represents the brightness minima of adjacent lines in the image of the liquid level.
DE19934314249 1993-04-30 1993-04-30 Device for detecting liquid level Withdrawn DE4314249A1 (en)

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