EP4537064A1 - Vorrichtung zur füllhöhenkontrolle von befüllten behältnissen - Google Patents

Vorrichtung zur füllhöhenkontrolle von befüllten behältnissen

Info

Publication number
EP4537064A1
EP4537064A1 EP23716812.5A EP23716812A EP4537064A1 EP 4537064 A1 EP4537064 A1 EP 4537064A1 EP 23716812 A EP23716812 A EP 23716812A EP 4537064 A1 EP4537064 A1 EP 4537064A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
containers
transmitting
receiving
transmitting device
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23716812.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Judith MENGELKAMP
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Krones AG
Original Assignee
Krones AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Krones AG filed Critical Krones AG
Publication of EP4537064A1 publication Critical patent/EP4537064A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring 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
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring 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 electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284—Electromagnetic waves
    • G01F23/292—Light, e.g. infrared or ultraviolet
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring 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
    • G01F23/26—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring 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 variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for checking the filling level of filled containers.
  • the beverage manufacturing industry it is known to produce containers, then fill and close them and finally transport them further. It is necessary to check in one process step whether the containers have been filled properly. The customer complains about containers that are not full enough.
  • a method and a device for level measurement is known from WO 2006/087069 A1. Measuring beams are used to make the containers transparent.
  • the present invention is therefore based on the object of making such devices and methods for filling level control more efficient. This is achieved according to the invention by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the subclaims.
  • the inspection device has a first transmitting device, which outputs a high-frequency transmission signal, and a first receiving device, which receives the signal output by the first transmitting device and/or a signal based on this signal output by the first transmitting device.
  • the transport path of the containers runs - preferably in one lane - between the transmitting device and the receiving device.
  • the inspection device has a second transmitting device which outputs a high-frequency transmission signal and a second receiving device which receives the signal output by the second transmitting device and/or a signal based on this signal output by the second transmitting device, the second transmitting device being in a longitudinal direction of the
  • the containers to be inspected are offset from the first transmitting device and the second receiver catching device is arranged offset from the first receiving device in a longitudinal direction of the containers to be inspected (and in particular a vertical direction).
  • the first and second transmitting devices on the one hand and the first receiving device and the second receiving device on the other hand are preferably arranged one above the other. These devices can also be arranged obliquely one above the other, but they are preferably arranged one above the other in a vertical direction.
  • At least one transmitting device and preferably both transmitting devices output transmission frequencies which are in a frequency range which is between 30kHz and 300GHz. Particularly preferably the frequencies are between 30kHz and 10MHz.
  • each receiving device is assigned to exactly one transmitting device. Pairs of transmitting and receiving devices are therefore preferably formed. These pairs are particularly preferably controllable independently of one another.
  • the device has a position detection device, which is arranged in particular in front of the inspection device.
  • the position detection device is preferably a light barrier, which particularly preferably triggers a measurement and in particular a filling height inspection.
  • at least one transmitting device and the receiving device and preferably several transmitting devices and receiving devices are intended to carry out continuous measurements.
  • waveguides with horn antennas can also be used as transmitting devices. This is particularly suitable for even higher transmission frequencies.
  • the at least two different filling height measuring devices are integrated into the same housing.
  • This housing is preferably formed in one piece and in particular is welded or milled.
  • At least two, preferably at least three HF transmitting devices and/or at least two, preferably at least three IR transmitting devices are arranged in one leg of the housing.
  • at least two, preferably at least three HF receiving devices and/or at least two, preferably at least three IR receiving devices are arranged in the other leg of the housing.
  • An advantage of using two filling height measuring devices is a higher accuracy of the measurement.
  • Translucent containers are preferably inspected using HF and/or infrared.
  • Containers that are impenetrable to infrared are preferably examined using HF.
  • Another advantage of using two different filling height measurement principles is that the result of the HF and IR measurements are added to an overall result or filling height.
  • the two different filling height measuring devices are preferably constructed in a modular manner. It is therefore possible for a customer to choose whether he only wants one of the two filling height measuring devices and, if necessary, which one or whether he wants both filling height measuring devices.
  • a multi-channel high-frequency filling level control for determining the filling level of bottled liquid media is preferably proposed, which preferably has at least three transmitter/receiver pairs, which are preferably arranged one above the other.
  • a measurement is preferably carried out by sending an HF signal. This preferably creates an electric field between the transmitting device and the receiving device.
  • the container in the measuring bridge changes the dielectric or electrical Field. Part of the signal can be derived to ground (for example via the transport device). This part is preferably proportional to the filling level in the container.
  • the inspection device is adjustable in the longitudinal direction of the containers and/or a vertical direction. In this way, the inspection device can be adapted to different container heights.
  • each transmitting device is assigned exactly one receiving device in such a way that this transmitting device and the receiving device assigned to it form a measuring section, preferably a measuring section in which an electrical quantity is measured and in which in particular an electric field can be measured.
  • linear (and in particular horizontal) measuring sections are formed.
  • the first transmitting device and the first receiving device can thus form a measuring section and the second transmitting device and the second receiving device can also form a measuring section.
  • first transmitting device and the second receiving device (and vice versa, the second transmitting device and the first receiving device) to form a measuring path and thus to measure crosswise.
  • the first transmitting device and the first receiving device are preferably arranged at the same height.
  • the second transmitting device and the second receiving device are preferably arranged at the same height.
  • these at least two measuring sections can be activated independently of one another.
  • the transmitting device is assigned to the first receiving device and, for example, the electric field in a horizontal direction is constructed and/or measured.
  • the first transmitting device could also be assigned to the second receiving device, in which case the transmitting device and the receiving device assigned to it are preferably arranged at different heights in the longitudinal direction of the containers.
  • At least one transmitting device and the receiving device assigned to it are arranged in such a way that an electric field can be built up between this transmitting device and the receiving device assigned to it, through which the containers can be transported.
  • This procedure changes the dielectric in the electrical field when the container passes through and in this way the filling levels can be determined.
  • an electric field between the transmitting and receiving devices is preferably determined or measured to determine the filling level.
  • the resulting electrical signal is preferably derived, in particular relative to ground, for example via the transport device.
  • This derived proportion is dependent and in particular linearly dependent on and/or proportional to the filling level within the container.
  • the evaluation and/or the measurement preferably takes place from a combination of all pairs of transmitting devices and receiving devices. In this way, higher accuracy is achieved compared to a transmitter-receiver pair.
  • a larger measuring range for example up to 80mm height
  • a higher linearity of the measuring range can be achieved in this way.
  • the device preferably has an evaluation device which evaluates the measured signals.
  • This evaluation is preferably suitable and intended to evaluate all measured signals (of all measuring sections and/or transmitter/receiver pairs). Several and preferably all measuring sections are preferably taken into account for an evaluation.
  • the transport path runs in a straight line and particularly preferably at least one guide device is provided for guiding the containers, which limits movement of the containers perpendicular to the transport path. In this way, a very precise positioning of the containers perpendicular to the transport direction is achieved.
  • the transport device has a conveyor belt or a transport chain.
  • This conveyor belt or the transport chain advantageously forms a support surface on which the containers particularly preferably stand upright.
  • the guide device has at least one side guide railing.
  • the transport device also advantageously has a second guide railing.
  • the containers are particularly preferably transported between the guide railings.
  • the guide device is adjustable and in particular adjustable in a direction perpendicular to the transport direction.
  • the guide devices particularly preferably guide the containers on their base bodies.
  • a mouth area of the containers projects in the vertical direction beyond the guide device.
  • the mouth areas and possible necks of the containers preferably protrude beyond the guide railings.
  • at least the top third of the containers, preferably at least the top quarter of the containers, preferably at least the top fifth of the containers protrude beyond the guide railings. In this way, the inspection is prevented from being disturbed by the management devices,
  • the containers are preferably made of glass or plastic. In a particularly preferred embodiment, the containers are transported at a distance from one another.
  • a distance between two containers on the transport device is at least 20% of the container diameter, preferably at least 30% of the container diameter, preferably at least 40% of the container diameter, preferably at least 50% of the container diameter and preferably at least 70% of the container diameter. In this way, a filling height inspection can be prevented is severely disturbed by neighboring containers.
  • a distance between two containers on the transport device is at most 200% of the container diameter, preferably at most 150% of the container diameter, preferably at most 130% of the container diameter, preferably at most 120% of the container diameter and preferably at most 110% of the container diameter.
  • the device has a compensation device which compensates for and/or reduces the influences of neighboring containers on the measurement result.
  • a compensation device which compensates for and/or reduces the influences of neighboring containers on the measurement result.
  • the influences of neighboring containers can be taken into account using an algorithm. This algorithm can take into account the usual signal curves that would result from similar and/or identically filled containers.
  • the inspection device has at least one further transmitting device which outputs a high-frequency transmission signal and at least one further receiving device which receives the signal output by the further transmitting device or a signal based on this signal output by the further transmitting device, the further transmitting device in a longitudinal direction of the containers to be inspected (and in particular a vertical direction) is arranged offset from the first transmitting device and the second transmitting device and the further receiving device is offset in the longitudinal direction of the containers to be inspected (and in particular a vertical direction) from the first receiving device and the second receiving device.
  • the total of three transmitting devices and/or receiving devices are arranged one above the other in the longitudinal direction of the containers.
  • all transmitting devices are arranged on a first side laterally next to the transport path of the containers and all receiving devices with respect to the transport path are arranged on a second side opposite the first side next to the transport path.
  • the inspection device has a bridge-like support on which the transmitting devices and the receiving devices are arranged. This bridge-like support can also form a grounding mechanism for the device.
  • the transmitting devices and the receiving devices are particularly preferably integrated into resonant circuits.
  • the inspection device has at least one measuring device which measures a variable that is characteristic of an electric field between a transmitting device and the receiving device assigned to it.
  • a variable that is characteristic of an electric field between a transmitting device and the receiving device assigned to it can be, for example, an electrical voltage, a current or even a capacity.
  • a natural frequency of a resonant circuit it would be possible for, for example, a natural frequency of a resonant circuit to be such a characteristic variable.
  • transmitting devices can be operated simultaneously, these transmitting devices preferably being operable with different transmission frequencies. In this way, it is possible for different electrical fields and/or measuring paths to be set up between the transmitting devices and the receiving devices without these fields interfering with one another.
  • the device has a control device which enables a time-staggered activation of several transmitting devices and preferably also the receiving devices assigned to them.
  • a control device which enables a time-staggered activation of several transmitting devices and preferably also the receiving devices assigned to them.
  • the individual transmitting devices and/or receiving devices which are activated one after the other, are also arranged one behind the other in the transport direction of the containers, in particular in order to compensate for the change in location of the containers to be inspected caused by the transport of the containers.
  • the inspection device as a whole forms a measuring range in a longitudinal direction of the containers which is larger than 2 mm, preferably larger than 4 mm, preferably larger than 6 mm and preferably larger than 7 mm and preferably larger than 10 mm and preferably larger than 15mm.
  • the inspection device forms a measuring range in the longitudinal direction of the containers that is smaller than 130 mm, preferably smaller than 120 mm, preferably smaller than 110 mm and particularly preferably smaller than 100 mm.
  • the device has a sensor device for detecting at least one variable that is characteristic of ambient conditions and preferably a processor unit which takes this characteristic variable into account when evaluating the measured values coming from the at least one measuring section.
  • bypass conditions can also play a role, such as temperature, air pressure or the like (which affect a dielectric).
  • the characteristic variable is therefore particularly preferably a variable that is selected from a group of variables that contains an air pressure, a temperature, an air humidity and the like.
  • the evaluation device is suitable and intended to take these environmental conditions into account and/or compensate for them as part of the evaluation.
  • the evaluation device is preferably suitable and intended to carry out a (self-)calibration. Calibration during operation (particularly when operating conditions change) is also preferably possible.
  • the evaluation device is suitable and intended to compensate for effects that occur due to foam formation of the liquid in the container.
  • An amplitude and/or a phase of a signal from the receiver device is preferably evaluated.
  • a distance between the transmitting device and the receiving device can be changed (in particular in a direction perpendicular to the transport path of the containers). In this way, adaptation to different container geometries can take place.
  • the present invention is further directed to a method for checking the filling level of containers filled (and in particular closed) (in particular with a liquid and in particular with a drink), wherein a transport device transports the containers along a predetermined transport path and an inspection device transports the containers transported by the transport device inspected and wherein the inspection device has a first transmitting device which outputs a high-frequency signal and a first receiving device which receives the signal output by the first transmitting device or a signal based on this signal output by the first transmitting device. Furthermore, the transport path of the containers runs between the transmitting device and the receiving device.
  • the inspection device has a second transmitting device which outputs a high-frequency transmission signal and a second receiving device which receives the signal output by the second transmitting device or a signal based on or based on this signal output by the second transmitting device, the second transmitting device being in a longitudinal direction of the containers to be inspected is offset from the first transmitting device and the second receiving device is or is arranged offset from the first receiving device in a longitudinal direction of the containers to be inspected.
  • two measuring sections or at least two measuring sections are preferably set up, each of which serves to determine the filling levels.
  • a measured value is determined which is characteristic of an electric field which is characteristic between the transmitting and receiving devices of these measuring sections or of the electric fields.
  • At least one variable influencing the measurement is taken into account and in particular compensated.
  • This size can be, for example, the Exercise conditions act such as pressure, temperature or humidity.
  • this variable can also be influenced by neighboring containers (which in particular influence the electric field).
  • the electric field or the characteristic quantity for this is determined continuously. In this way, for example, a periodically fluctuating course can result.
  • an output signal from at least one receiving device is evaluated. For example, an amplitude and/or a phase can be taken into account.
  • artificial intelligence is used to evaluate an output signal.
  • an artificial neural network can preferably be trained. More precisely, it is possible for typical signal curves of the antennas and/or receiving devices to be annotated with the actually measured filling height value and thus an artificial neural network to be trained.
  • the signals for each bin resemble an inverted Gaussian function.
  • the measurement of the signal from the receiving device is preferably carried out continuously, especially when no container moves through the measuring device or measuring bridge.
  • a container that passes through the measuring bridge is preferably recognized and, particularly preferably, the measurement data for it is then saved.
  • an (external) light barrier is provided for triggering.
  • internal triggering is preferably provided.
  • an (internal) light source in particular an (internal) IR diode, is preferably provided, which is preferably also installed in hardware.
  • the measurements are carried out simultaneously with different frequencies or with a time delay (preferably with different frequencies) (for example using a multiplex method).
  • a pair of a transmitting device and a receiving device is used per measurement.
  • the containers are transported at a transport speed that is greater than 0.2 m/s, preferably greater than 0.3 m/s, preferably greater than 0.4 m/s and particularly preferably greater than 0.5 m/s .
  • the containers are preferably transported at a transport speed which is less than 5m/s, preferably less than 4m/s, preferably less than 3m/s and particularly preferably less than 2.5m/s.
  • a high-frequency signal is understood to mean, in particular, a signal with a frequency of more than 1MHz, preferably more than 2MHz and particularly preferably more than 3MHz.
  • the device described here and the method described here are inexpensive to purchase and operate and avoid safety-critical aspects such as ionizing radiation.
  • the device and the method can also be used when labels obscure the filling level.
  • An analog filling height measurement is preferably carried out, which is preferably linear over a measuring range between 30 and 100 mm.
  • robust measurement is possible despite height tolerances in the containers, larger filling level fluctuations and tolerances in the height adjustment of the sensors.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a device according to the invention.
  • Fig. 2 is a representation of an inspection device
  • Fig. 3a shows an arrangement with a large number of receiving devices
  • Fig. 3b is a representation of an arrangement with a large number of transmitting devices.
  • Fig. 1 shows a representation of a device 1 according to the invention.
  • This has a transport device 2 in the form of a conveyor belt or a transport chain, which is used to transport the containers 10 in the transport direction T.
  • the reference numbers 22 and 24 identify two guide rails which guide the transport movement of the containers 10.
  • the containers are preferably filled, closed containers. These containers can be labeled or printed.
  • the reference numeral 32 denotes a carrier to which an arm 35 is attached, which in turn carries the inspection device designated 30 in its entirety.
  • the reference number 34 denotes an adjustment device with which a height position of the arm 35 and thus also of the inspection device 30 can be changed.
  • Reference numeral 36 denotes a first carrier and reference numeral 38 denotes a second carrier. These carriers are used to accommodate the transmitting devices and the receiving devices.
  • the reference numeral 40 denotes the receiving arrangement, which is arranged on the carrier 36.
  • Fig. 2 shows a representation of the inspection device 30.
  • the two arms 36 and 38 can again be seen as well as a cross member 35 on which these arms 36, 38 are arranged.
  • Fig. 3a shows a representation of a receiving arrangement 40.
  • a total of 4 receiving devices 6, 16, 16a and 16b are arranged here. You can see that these are superimposed which are arranged and in particular in an assembled state are arranged one above the other in the longitudinal direction of the containers.
  • the individual receiving devices preferably have a plate-like shape.
  • Fig. 3b shows a corresponding transmission arrangement 20.
  • This has 4 transmission devices 4, 14, 14a and 14b. These are each controlled by control devices 52. Electric fields can build up between the individual transmitting devices 4, 14, 14a and 14b and the receiving devices 6, 16, 16a and 16b.
  • the reference number 52 denotes a control device which controls these fields and/or the transmitting devices.
  • the reference numeral 54 denotes a processor device which controls the entire transmission arrangement. This processor device can also take over the evaluation of the recorded signals.
  • the containers 10 are transported between these individual transmitting and receiving devices and in particular by the electric field built up between these transmitting and receiving devices. By determining this electric field, the filling level of the container can be checked.
  • these electric fields fluctuate, for example depending on whether there is a container between the transmitting and receiving devices or an empty space between two containers. Corresponding measurement curves are preferably recorded over a longer period of time. If a container with an incorrect filling level passes through the space between the transmitting and receiving devices, this will become clear from the respective output signal. Accordingly, a discharge device (not shown) can then discharge the correspondingly incorrectly filled container.

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Abstract

Vorrichtung (1) zur Füllhöhenkontrolle von befüllten Behältnissen (10) mit einer Transporteinrichtung (2) welche die Behältnisse (10) entlang eines vorgegebenen Transportpfads (P) transportiert und mit einer Inspektionseinrichtung zur Inspektion der von der Transporteinrichtung (2) transportierten Behältnisse (10), wobei die Inspektionseinrichtung eine erste Sendeeinrichtung (4) aufweist, welche ein hochfrequentes Sendesignal ausgibt und eine erste Empfangseinrichtung (6), welche das von der ersten Sendeeinrichtung ausgegebene Signal oder ein auf diesem von der ersten Sendeeinrichtung (4) ausgegebenen Signal basierendes Signal empfängt, wobei der Transportpfad der Behältnisse zwischen der Sendeeinrichtung und der Empfangseinrichtung verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Inspektionseinrichtung eine zweite Sendeeinrichtung (14) aufweist, welche ein hochfrequentes Sendesignal ausgibt und eine zweite Empfangseinrichtung (16), welche das von der zweiten Sendeeinrichtung ausgegebene Signal oder ein auf diesem von der zweiten Sendeeinrichtung (4) ausgegebenen Signal basierendes Signal empfängt, wobei die zweite Sendeeinrichtung (14) in einer Längsrichtung der zu inspizierenden Behältnisse versetzt zu der ersten Sendeeinrichtung und die zweite Empfangseinrichtung in einer Längsrichtung der zu inspizierenden Behältnisse versetzt zu der ersten Empfangseinrichtung (16) angeordnet ist.

Description

Vorrichtung zur Füllhöhenkontrolle von befüllten Behältnissen
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Füllhöhenkontrolle von befüllten Behältnissen. In der getränkeherstellenden Industrie ist es bekannt, Behältnisse herzustellen, anschließend zu befüllen und zu verschließen und schließlich weiter zu transportieren. Dabei ist es erforderlich, in einem Verfahrensschritt zu überprüfen, ob die Behältnisse ordnungsgemäß befüllt wurden. Zu gering befüllte Behältnisse werden durch den Kunden beanstandet.
So ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass Behältnisse transportiert werden und während dieses Transports beispielsweise mittels Lichtschranken oder optisch hinsichtlich der Füllhöhe der in den Behältnissen befindlichen Flüssigkeit kontrolliert werden. Der Nachteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass die Flüssigkeit oftmals durch die an den Behältnissen angebrachten Etiketten oder Drucke verdeckt wird. Dies gilt auch für Füllhöhenkontrollen basierend auf bildgebenden Verfahren wie Matrix- oder Zeilenkameras. Daneben sind solche Verfahren auch teuer und aufwendig.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zur Füllhöhenkontrolle hochfrequente Signale einzusetzen, wobei das Behältnis mit der darin befindlichen Flüssigkeit (je nach Füllhöhe) unterschiedliche Kapazitäten ausbildet, die sich in einem elektrischen Feld zwischen einer Sende- und einer Empfangseinrichtung wiederum unterschiedlich auswirken. Weiterhin sind aus dem Stand der Technik auch Verfahren bekannt, welche ionisierende Strahlung wie etwa beta- und gamma- Strahlung einsetzen. Derartige Verfahren sind jedoch aufgrund der eingesetzten Strahlung sicherheitskritisch.
Aus der WO 2006/087069 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Füllstandsmessung bekannt. Dabei werden Messstrahlen eingesetzt, für welche die Behältnisse durchsichtig sind.
Es besteht weiterhin das Problem, dass die gleiche Vorrichtung zur Überprüfung der Füllhöhenkontrolle unterschiedlich große Behältnisse handhaben muss und nach Möglichkeit auch deutlich unterschiedliche Füllhöhen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, derartige Vorrichtungen und Verfahren zur Füllhöhenkontrolle effizienter zu gestalten. Dies wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Füllhöhenkontrolle von befüllten Behältnissen weist eine Transporteinrichtung auf, welche die Behältnisse entlang eines vorgegebenen Transportpfads transportiert und wenigstens eine Inspektionseinrichtung zur Inspektion der von der Transporteinrichtung transportierten Behältnisse. Dabei weist die Inspektionseinrichtung eine erste Sendeeinrichtung auf, welche ein hochfrequentes Sendesignal ausgibt und eine erste Empfangseinrichtung, welche das von der ersten Sendeeinrichtung ausgegebene und/oder ein auf diesem von der ersten Sendeeinrichtung ausgegebenen Signal basierendes Signal empfängt. Weiterhin verläuft der Transportpfad der Behältnisse -bevorzugt einbahnig - zwischen der Sendeeinrichtung und der Empfangseinrichtung.
Erfindungsgemäß weist die Inspektionseinrichtung eine zweite Sendeeinrichtung auf, welche ein hochfrequentes Sendesignal ausgibt und eine zweite Empfangseinrichtung, welche das von der zweiten Sendeeinrichtung ausgegebene und/oder ein auf diesem von der zweiten Sendeeinrichtung ausgegebenen Signal basierendes Signal empfängt, wobei die zweite Sendeeinrichtung in einer Längsrichtung der zu inspizierenden Behältnisse (und insbesondere einer vertikalen Richtung) versetzt zu der ersten Sendeeinrichtung und die zweite Emp- fangseinrichtung in einer Längsrichtung der zu inspizierenden Behältnisse (und insbesondere einer vertikalen Richtung) versetzt zu der ersten Empfangseinrichtung angeordnet ist.
Bevorzugt sind die erste und die zweite Sendeeinrichtung einerseits sowie die erste Empfangseinrichtung und die zweite Empfangseinrichtung andererseits übereinander angeordnet. Dabei können diese Einrichtungen auch schräg übereinander angeordnet sein, bevorzugt sind sie jedoch in einer vertikalen Richtung übereinander angeordnet.
Bevorzugt gibt wenigstens eine Sendeeinrichtung und geben bevorzugt beide Sendeeinrichtungen Sendefrequenzen aus, die in einem Frequenzbereich liegen, der zwischen 30kHz und 300GHz liegt Besonders bevorzugt liegen die Frequenzen zwischen 30kHz und 10Mhz.
Besonders bevorzugt ist jede Empfangseinrichtung genau einer Sendeeinrichtung zugeordnet. Daher werden bevorzugt Paare aus Sende- und Empfangseinrichtungen gebildet. Diese Paare sind besonders bevorzugt unabhängig voneinander steuerbar.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Positionserfassungseinrichtung auf, welche insbesondere vor der Inspektionseinrichtung angeordnet ist. Bevorzugt handelt es sich bei der Positionserfassungseinrichtung um eine Lichtschranke, welche besonders bevorzugt eine Messung und insbesondere eine Füllhöheninspektion auslöst. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens eine Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung und bevorzugt mehrere Sendeeinrichtungen und Empfangseinrichtungen dazu bestimmt, kontinuierliche Messungen durchzuführen.
Besonders bevorzugt weisen die Sendeeinrichtungen Sendeantennen (welche insbesondere als Sendeflächen ausgebildet sind) auf. Besonders bevorzugt weisen die Empfangseinrichtungen Empfangsflächen auf. Dies ist vorteilhaft, wenn mit Sendefrequenzen bis hin zu mehreren einhundert MHz gearbeitet wird.
Weiterhin können als Sendeeinrichtungen auch Hohlleiter mit Hornantennen verwendet werden. Dies eignet sich insbesondere für noch höhere Sendefrequenzen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung wenigstens eine weitere Füllhöhenmesseinrichtung auf und insbesondere eine Füllhöhenmesseinrichtung, wel- ehe auf einem anderen physikalischen Prinzip arbeitet als die hier beschriebene Füllhöhenkontrolle. So kann diese weitere Füllhöhenmesseinrichtung beispielsweise eine Bildaufnahmeeinrichtung wie eine Kamera oder auch ein oder mehrere Lichtschranken aufweisen. Bevorzugt handelt es sich bei der weiteren Füllhöhenmesseinrichtung um eine Füllhöhenmesseinrichtung, welche ein ortsauflösend messendes Verfahren anwendet.
Bevorzugt handelt es sich bei der weiteren Füllhöhenmesseinrichtung um eine Messeinrichtung, welche infrarotes Licht bzw. infrarote Strahlung verwendet.
Bevorzugt ist auch diese weitere Messeinrichtung, bei der es sich insbesondere um eine Infrarot - Messeinrichtung handelt, derart angeordnet, dass sie quer und insbesondere senkrecht zur Transporteinrichtung der Behältnisse misst und/oder die Signalrichtung des infraroten Signals quer und insbesondere senkrecht zu der Transportrichtung verläuft.
Besonders bevorzugt weist auch diese zweite Füllhöhenmesseinrichtung, bei der es sich insbesondere um eine Infrarot - Füllhöhenmesseinrichtung handelt, wenigstens zwei und bevorzugt wenigstens drei Infrarotemitter und/oder Infrarotempfänger auf, die besonders bevorzugt auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die wenigstens zwei unterschiedlichen Füllhöhenmesseinrichtungen in das gleiche Gehäuse integriert. Dieses Gehäuse ist dabei bevorzugt einstückig ausgebildet und insbesondere geschweißt oder gefräst.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind in einem Schenkel dieses Gehäuse wenigstens eine HF Sendeeinrichtung und eine IR Sendeeinrichtung angeordnet. Bevorzugt sind in ei- nemzweiten Schenkel dieses Gehäuses wenigstens eine HF Empfangseinrichtung und eine IR Empfangseinrichtung angeordnet.
Bevorzugt sind in dem einen Schenkel des Gehäuses wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens drei HF Sendeeinrichtungen und/oder wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens drei IR Sendeeinrichtungen angeordnet. Bevorzugt sind in dem anderen Schenkel des Gehäuses wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens drei HF - Empfangseinrichtungen und/oder wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens drei IR - Empfangseinrichtungen angeordnet.
Ein Vorteil bei der Verwendung zweier Füllhöhenmesseinrichtungen besteht in einer höheren Genauigkeit der Messung.
Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung zweier unterschiedlicher Füllhöhenmessprinzipien besteht bei der Verarbeitungsvielfalt. So werden transluzente Behälter bevorzugt mittels HF und/oder Infrarot inspiziert. Behälter die für Infrarot undurchdringlich sind, werden bevorzugt mittels HF untersucht.
Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung zweier unterschiedlicher Füllhöhenmessprinzipien besteht darin, dass das Ergebnis der HF- sowie der IR- Messung zu einem Gesamtergebnis bzw. Füllhöhe verrechnet werden.
Bevorzugt sind dabei die beiden unterschiedlichen Füllhöhenmesseinrichtungen modular aufgebaut. So ist es für einen Kunden möglich, auszuwählen, ob er nur eine der beiden Füllhöhenmesseinrichtungen wünscht und ggfs. welche oder ob er beide Füllhöhenmesseinrichtungen wünscht.
Daneben wäre es auch möglich, dass in dem ersten Schenkel des Gehäuses (wenigstens) eine HF Sendeeinrichtung und (wenigstens) eine IR Empfangseinrichtung angeordnet ist und in dem anderen Schenkel des Gehäuses (wenigstens) eine IR Sendeeinrichtung und (wenigstens) eine HF Empfangseinrichtung angeordnet sind.
Es wird bevorzugt eine mehrkanalige Hochfrequenz-Füllhöhenkontrolle zur Bestimmung des Füllpegels bei abgefüllten flüssigen Medien (Wasser, Saft, Bier, etc.) vorgeschlagen, welche bevorzugt mindestens drei Sender/Empfänger-Paare aufweist, die bevorzugt übereinander angeordnet sind.
Bevorzugt erfolgt eine Messung durch das Senden eines HF-Signals. Hierdurch wird bevorzugt ein elektrisches Feld zwischen der Sendeeinrichtung und der Empfangseinrichtung aufgebaut. Das Behältnis in der Messbrücke verändert das Dielektrikum bzw. das elektrische Feld. Ein Teil des Signales kann gegen Masse (beispielsweise über die Transporteinrichtung) abgeleitet werden. Dieser Teil ist bevorzugt proportional zum Füllpegel in dem Behältnis.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Inspektionseinrichtung in der Längsrichtung der Behältnisse und/oder einer vertikalen Richtung verstellbar. Auf diese Weise kann die Inspektionseinrichtung auf unterschiedliche Behältnishöhen angepasst werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Ausschleuseeinrichtung auf, welche fehlerhafte Behältnisse ausschleust. Insbesondere können auf diese Weise solche Behältnisse ausgeschleust werden, die zu gering befüllt wurden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist jeder Sendeeinrichtung genau eine Empfangseinrichtung derart zugeordnet, dass diese Sendeeinrichtung und die ihr zugeordnete Empfangseinrichtung eine Messstrecke ausbilden, bevorzugt eine Messtrecke, in der eine elektrische Größe gemessen wird und in der insbesondere ein elektrisches Feld messbar ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden lineare (und insbesondere horizontal verlaufende) Messstrecken ausgebildet. So können die erste Sendeeinrichtung und die erste Empfangseinrichtung eine Messstrecke ausbilden und auch die zweite Sendeeinrichtung und die zweite Empfangseinrichtung eine Messstrecke ausbilden.
Alternativ wäre es auch möglich dass die erste Sendeeinrichtung und die zweite Empfangseinrichtung (und umgekehrt die zweite Sendeeinrichtung und die erste Empfangseinrichtung) eine Messtrecke ausbilden und so über Kreuz gemessen wird.
Bevorzugt sind die erste Sendeeinrichtung und die erste Empfangseinrichtung auf der gleichen Höhe angeordnet. Bevorzugt sind die zweite Sendeeinrichtung und die zweite Empfangseinrichtung auf der gleichen Höhe angeordnet.
Besonders bevorzugt sind diese wenigstens zwei Messstrecken unabhängig voneinander aktivierbar. Weiterhin ist es möglich, dass die Sendeeinrichtung der ersten Empfangseinrichtung zugeordnet wird und beispielsweise in einer horizontalen Richtung das elektrische Feld aufgebaut und/oder gemessen wird. Daneben könnte jedoch auch die erste Sendeeinrichtung der zweiten Empfangseinrichtung zugeordnet sein, wobei bevorzugt in diesem Falle die Sende- und ihr zugeordnete Empfangseinrichtung auf unterschiedlichen Höhen in der Längsrichtung der Behältnisse angeordnet sind.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind wenigstens eine Sendeeinrichtung und die ihr zugeordnete Empfangseinrichtung derart angeordnet, dass zwischen dieser Sendeinrichtung und der ihr zugeordneten Empfangseinrichtung ein elektrisches Feld aufbaubar ist, durch welches hindurch die Behältnisse transportierbar sind.
Durch diese Vorgehensweise wird bei dem Durchtreten des Behältnisses das in dem elektrischen Feld befindliche Dielektrikum geändert und auf diese Weise kann auf die Füllhöhen geschlossen werden. Dies bedeutet, dass bevorzugt zur Füllhöhenbestimmung ein elektrisches Feld zwischen der Sende- und der Empfangseinrichtung ermittelt bzw. gemessen wird.
Bevorzugt wird das sich ergebende elektrische Signal insbesondere gegenüber Masse beispielsweise über die Transporteinrichtung abgeleitet. Dieser abgeleitete Anteil ist abhängig und insbesondere linear abhängig von dem und/oder proportional zu dem Füllpegel innerhalb des Behältnisses.
Bevorzugt erfolgt die Auswertung und/oder die Messung aus einer Kombination aller Paare aus Sendeeinrichtung und Empfangseinrichtungen. Auf diese Weise wird eine höhere Genauigkeit im Vergleich zu einem Sendeeinrichtungs-Empfangseinrichtungs-Paar erreicht. Auch ist so ein größerer Messbereich (beispielsweise bis zu 80mm Höhe) möglich. Daneben kann auf diese Weise auch eine höhere Linearität des Messbereichs erreicht werden.
Bevorzugt weist die Vorrichtung eine Auswerteeinrichtung auf, welche die gemessenen Signale auswertet. Dabei ist diese Auswertung bevorzugt dazu geeignet und bestimmt sämtliche gemessenen Signale (aller Messstrecken und/oder Sendeeinrichtung/Empfangseinrichtungs - Paare) auszuwerten. Bevorzugt werden für eine Auswertung mehrere und bevorzugt alle Messtrecken berücksichtigt. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verläuft der Transportpfad geradlinig und es ist besonders bevorzugt wenigstens eine Führungseinrichtung zum Führen der Behältnisse vorgesehen, welche eine Bewegung der Behältnisse senkrecht zu dem Transportpfad begrenzt. Auf diese Weise wird eine recht genaue Positionierung der Behältnisse senkrecht zu der Transportrichtung erreicht.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Transporteinrichtung ein Transportband oder eine Transportkette auf. Vorteilhaft bilden dieses Transportband oder die Transportkette eine Auflagefläche aus, auf welcher die Behältnisse besonders bevorzugt aufrecht stehen. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Führungseinrichtung wenigstens ein seitliches Führungsgeländer auf. Vorteilhaft weist die Transporteinrichtung auch ein zweites Führungsgeländer auf. Besonders bevorzugt werden die Behältnisse zwischen den Führungsgeländern transportiert. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Führungseinrichtung verstellbar und insbesondere in einer zu der Transportrichtung senkrecht stehenden Richtung verstellbar.
Besonders bevorzugt führen die Führungseinrichtungen die Behältnisse an ihren Grundkörpern. Besonders bevorzugt ragt ein Mündungsbereich der Behältnisse in vertikaler Richtung über die Führungseinrichtung hinaus. Bevorzugt ragen insbesondere die Mündungsbereiche und eventuelle Hälse der Behältnisse über die Führungsgeländer hinaus. Besonders bevorzugt ragt wenigstens das oberste Drittel der Behältnisse, bevorzugt wenigstens das oberste Viertel der Behältnisse, bevorzugt wenigstens das oberste Fünftel der Behältnisse über die Führungsgeländer hinaus. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Inspektion durch die Führungseinrichtungen gestört wird,
Bevorzugt sind die Behältnisse aus Glas oder Kunststoff hergestellt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Behältnisse mit einem Abstand zueinander transportiert.
Besonders bevorzugt beträgt ein Abstand zwischen zwei Behältnissen auf der Transporteinrichtung wenigstens 20% des Behältnisdurchmessers, bevorzugt wenigstens 30% des Behältnisdurchmessers, bevorzugt wenigstens 40% des Behältnisdurchmessers, bevorzugt wenigstens 50% des Behältnisdurchmessers und bevorzugt wenigstens 70% des Behältnisdurchmessers. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass eine Füllhöheninspektion zu stark durch benachbarte Behältnisse gestört wird.
Besonders bevorzugt beträgt ein Abstand zwischen zwei Behältnissen auf der Transporteinrichtung höchstens 200% des Behältnisdurchmessers, bevorzugt höchstens 150% des Behältnisdurchmessers, bevorzugt höchstens 130% des Behältnisdurchmessers, bevorzugt höchstens 120% des Behältnisdurchmessers und bevorzugt höchstens 110% des Behältnisdurchmessers.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Kompensationseinrichtung auf, welche Einflüsse benachbarter Behältnisse auf das Messergebnis kompensiert und/oder verringert. So ist es beispielsweise möglich, dass die Einflüsse benachbarter Behältnisse mittels eines Algorithmus berücksichtigt werden. Dieser Algorithmus kann dabei die üblichen Signalverläufe berücksichtigen, welche sich etwa bei gleichartigen und/oder gleich befüllten Behältnissen ergeben würden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Inspektionseinrichtung wenigstens eine weitere Sendeeinrichtung auf, welche ein hochfrequentes Sendesignal ausgibt und wenigstens eine weitere Empfangseinrichtung, welche das von der weiteren Sendeeinrichtung ausgegebene oder ein auf diesem von der weiteren Sendeeinrichtung ausgegebenen Signal beruhendes Signal empfängt, wobei die weitere Sendeeinrichtung in einer Längsrichtung der zu inspizierenden Behältnisse (und insbesondere einer vertikalen Richtung) zu der ersten Sendeeinrichtung und der zweiten Sendeeinrichtung versetzt angeordnet ist und die weitere Empfangseinrichtung in der Längsrichtung der zu inspizierenden Behältnisse (und insbesondere einer vertikalen Richtung) versetzt zu der ersten Empfangseinrichtung und der zweiten Empfangseinrichtung ist. Besonders bevorzugt sind die hier insgesamt drei Sendeeinrichtungen und/oder Empfangseinrichtungen (und insbesondere auch drei Messstrecken) in der Längsrichtung der Behältnisse übereinander angeordnet.
Besonders bevorzugt sind alle Sendeeinrichtungen auf einer ersten Seite seitlich neben dem Transportpfad der Behältnisse angeordnet und alle Empfangseinrichtungen bezüglich des Transportpfades auf einer zweiten der ersten Seite gegenüberliegenden Seite neben dem Transportpfad angeordnet. Auf diese Weise kann eine Vereinfachung der Vorrichtung erreicht werden. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Inspektionseinrichtung einen brückenartigen Träger auf, an dem die Sendeeinrichtungen und die Empfangseinrichtungen angeordnet sind. Dabei kann dieser brückenartige Träger auch eine Erdung der Vorrichtung ausbilden.
Besonders bevorzugt sind die Sendeeinrichtungen und die Empfangseinrichtungen jeweils in Schwingkreise integriert.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Inspektionseinrichtung wenigstens eine Messeinrichtung auf, welche eine für ein elektrisches Feld zwischen einer Sendeeinrichtung und der ihr zugeordneten Empfangseinrichtung charakteristische Größe misst. Dabei kann es sich beispielsweise um eine elektrische Spannung, einen Strom oder auch eine Kapazität handeln. Weiterhin wäre es möglich, dass beispielsweise eine Eigenfrequenz eines Schwingkreises eine derartige charakteristische Größe ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind mehrere Sendeeinrichtungen gleichzeitig betreibbar, wobei diese Sendeeinrichtungen bevorzugt mit unterschiedlichen Sendefrequenzen betreibbar sind. Auf diese Weise ist es möglich, dass unterschiedliche elektrische Felder und/oder Messstrecken zwischen den Sendeeinrichtungen und den Empfangseinrichtungen aufgebaut werden, ohne dass diese Felder sich gegenseitig stören.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Steuerungseinrichtung auf, welche eine zeitlich versetzte Aktivierung mehrerer Sendeeinrichtungen und bevorzugt auch der diesen zugeordneten Empfangseinrichtungen ermöglicht. Auf diese Weise wäre es beispielsweise möglich, dass in einem Multiplexverfahren mehrere Sendeeinrichtungen nacheinander aktiviert werden. Auch auf diese Weise können in der Höhenrichtung des Behältnisses mehrere Bereiche oder auch stark variierende Füllhöhen erfasst werden.
Dabei wäre es weiterhin bevorzugt, dass die einzelnen Sendeeinrichtungen und/oder Empfangseinrichtungen, welche nacheinander aktiviert werden, auch in der Transportrichtung der Behältnisse hintereinander angeordnet sind, insbesondere um die durch den Transport der Behältnisse bewirkte Ortsveränderung der zu inspizierenden Behältnisse zu kompensieren. Bei einer bevorzugten Ausführungsform bildet die Inspektionseinrichtung in ihrer Gesamtheit in einer Längsrichtung der Behältnisse einen Messbereich aus, der größer ist als 2 mm, bevorzugt größer als 4 mm, bevorzugt größer als 6 mm und bevorzugt größer als 7 mm und bevorzugt größer als 10mm und bevorzugt größer als 15mm. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform bildet die Inspektionseinrichtung in der Längsrichtung der Behältnisse einen Messbereich auf, der kleiner ist als 130 mm, bevorzugt kleiner als 120 mm, bevorzugt kleiner als 110 mm und besonders bevorzugt kleiner als 100 mm.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Sensoreinrichtung zur Erfassung wenigstens einer für Umgebungsbedingungen charakteristischen Größe auf und bevorzugt eine Prozessoreinheit, welche diese charakteristische Größe bei der Auswertung der von der wenigstens einer Messstrecke stammenden Messwerte berücksichtigt.
Bei dem Aufbau eines elektrischen Feldes können auch Umgehungsbedingungen eine Rolle spielen, wie beispielsweise eine Temperatur, ein Luftdruck oder dergleichen (welche sich auf ein Dielektrikum auswirken). Besonders bevorzugt handelt es sich bei der charakteristischen Größe daher um eine Größe, die aus einer Gruppe von Größen ausgewählt ist, welche einen Luftdruck, eine Temperatur, eine Luftfeuchtigkeit und dergleichen enthält.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Auswerteeinrichtung dazu geeignet und bestimmt, im Rahmen der Auswertung diese Umgebungsbedingungen zu berücksichtigen und/oder zu kompensieren.
Bevorzugt ist die Auswerteeinrichtung dazu geeignet und bestimmt eine (Selbst) Kalibrierung vorzunehmen. Bevorzugt ist dabei auch eine Kalibrierung während des Betriebs (insbesondere bei sich ändernden Betriebsbedingungen) möglich.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Auswerteeinrichtung dazu geeignet und bestimmt, eine Kompensation von Effekten durchzuführen, welche durch eine Schaumbildung der in dem Behältnis befindlichen Flüssigkeit auftreten.
Bevorzugt erfolgt eine Auswertung einer Amplitude und/oder einer Phase eines Signal der Empfängereinrichtung. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein Abstand der Sendeeinrichtung und der Empfangseinrichtung zueinander (insbesondere in einer Richtung senkrecht zu dem Transportpfad der Behältnisse) veränderbar. Auf diese Weise kann eine Anpassung an unterschiedliche Behältnisgeometrien erfolgen.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zur Füllhöhenkontrolle von (insbesondere mit einer Flüssigkeit und insbesondere mit einem Getränk) befüllten (und insbesondere verschlossenen) Behältnissen gerichtet, wobei eine Transporteinrichtung die Behältnisse entlang eines vorgegebenen Transportpfads transportiert und eine Inspektionseinrichtung die von der Transporteinrichtung transportierten Behältnisse inspiziert und wobei die Inspektionseinrichtung eine erste Sendeeinrichtung aufweist, welche ein hochfrequentes Signal ausgibt und eine erste Empfangseinrichtung, welche das von der ersten Sendeeinrichtung ausgegebene Signal oder ein auf diesem von der ersten Sendeeinrichtung ausgegebenen Signal basierendes Signal empfängt. Weiterhin verläuft der Transportpfad der Behältnisse zwischen der Sendeeinrichtung und der Empfangseinrichtung.
Erfindungsgemäß weist die Inspektionseinrichtung eine zweite Sendeeinrichtung auf, welche ein hochfrequentes Sendesignal ausgibt und eine zweite Empfangseinrichtung, welche das von der zweiten Sendeeinrichtung ausgegebene Signal oder ein auf diesem von der zweiten Sendeeinrichtung ausgegebenen Signal beruhendes oder basierendes Signal empfängt, wobei die zweite Sendeeinrichtung in einer Längsrichtung der zu inspizierenden Behältnisse versetzt zu der ersten Sendeeinrichtung ist und die zweite Empfangseinrichtung in einer Längsrichtung der zu inspizierenden Behältnisse versetzt zu der ersten Empfangseinrichtung ist bzw. angeordnet wird.
Es wird daher auch verfahrensseitig vorgeschlagen, dass bevorzugt zwei Messstrecken oder wenigstens zwei Messstrecken aufgebaut werden, welche jeweils zur Bestimmung der Füllhöhen dienen. Besonders bevorzugt wird für wenigstens eine Messstrecke und besonders bevorzugt für beide Messstrecken ein Messwert ermittelt, der für ein elektrisches Feld charakteristisch ist, welches zwischen den Sende- und den Empfangseinrichtungen dieser Messstrecken oder der elektrischen Felder charakteristisch ist.
Besonders bevorzugt wird wenigstens eine die Messung beeinflussende Größe berücksichtigt und insbesondere kompensiert. Bei dieser Größe kann es sich beispielsweise um Umge- bungsbedingungen handeln wie etwa einen Druck, eine Temperatur oder eine Luftfeuchte. Weiterhin kann es sich bei dieser Größe auch um Beeinflussungen durch benachbarte Behältnisse handeln (welche insbesondere das elektrische Feld beeinflussen).
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das elektrische Feld bzw. die hierfür charakteristische Größe kontinuierlich bestimmt. Auf diese Weise kann sich beispielsweise ein periodisch schwankender Verlauf ergeben. Besonders bevorzugt wird ein Ausgangssignal wenigstens einer Empfangseinrichtung ausgewertet. Dabei kann beispielsweise eine Amplitude und/oder eine Phase berücksichtigt werden.
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird zur Auswertung eines Ausgangssignals eine künstliche Intelligenz verwendet.
So ist es beispielsweise möglich, dass eine Vielzahl von Signalverläufen aufgenommen und abgespeichert wird. Diese können bevorzugt mit einem tatsächlich gemessenen Füllhöhenwert oder einem tatsächlich gemessenen Signalverlauf verglichen werden.
Auf diese Weise kann bevorzugt ein künstliches neuronales Netz trainiert werden. Genauer gesagt ist es möglich, dass typische Signalverläufe der Antennen und/oder Empfangseinrichtungen mit dem tatsächlich gemessenen Füllhöhenwert annotiert werden und damit ein künstliches neuronales Netz trainiert wird.
Die Signale für jedes Behältnis ähneln einer umgedrehten Gaussfunktion.
Die Messung des Signals der Empfangseinrichtung wird bevorzugt kontinuierlich durchgeführt, insbesondere auch, wenn sich kein Behältnis durch die Messeinrichtung bzw. Messbrücke bewegt. Ein Behältnis, das durch die Messbrücke fährt, wird bevorzugt erkannt und besonders bevorzugt werden dann die Messdaten dazu abgespeichert.
Dabei ist es möglich, dass eine (externe) Lichtschranke zur Triggerung vorgesehen ist. Bevorzugt ist jedoch eine interne Triggerung vorgesehen. Bevorzugt ist hierzu eine (interne) Lichtquelle, insbesondere eine (interne) IR-Diode vorgesehen, die bevorzugt zusätzlich in einer Hardware mit verbaut ist. Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren werden die Messungen zeitgleich mit unterschiedlichen Frequenzen oder zeitversetzt (bevorzugt mit unterschiedlichen Frequenzen) (beispielsweise mit einem Multiplexverfahren) durchgeführt.
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird pro Messung jeweils ein Paar aus einer Sendeeinrichtung und einer Empfangseinrichtung verwendet. Es wäre jedoch auch möglich, jeweils Empfangseinrichtungen und Sendeeinrichtungen zu multiplexen oder auch einer Sendeeinrichtung mehrere Empfangseinrichtungen zuzuordnen.
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren werden die Behältnisse mit einer Transportgeschwindigkeit transportiert, die größer ist als 0,2m/s, bevorzugt größer als 0,3m/s, bevorzugt größer als 0,4m/s und besonders bevorzugt größer als 0,5m/s. Bevorzugt werden die Behältnisse mit einer Transportgeschwindigkeit transportiert, welche geringer ist als 5m/s, bevorzugt geringer als 4m/s, bevorzugt geringer als 3m/s und besonders bevorzugt kleiner als 2,5m/s.
Unter einem hochfrequenten Signal wird im Rahmen dieser Offenbarung insbesondere ein Signal mit einer Frequenz von mehr als 1MHz, bevorzugt von mehr als 2Mhz und besonders bevorzugt von mehr als 3Mhz verstanden.
Die hier beschriebene Vorrichtung und das hier beschriebene Verfahren sind preisgünstig in der Anschaffung und im Betrieb und vermeiden sicherheitskritische Aspekte wie z.B. ionisierende Strahlung. Daneben sind die Vorrichtung und das Verfahren auch einsetzbar, wenn Etiketten den Füllpegel verdecken.
Bevorzugt erfolgt eine analoge Füllhöhenmessung, welche bevorzugt linear über einen Messbereich zwischen 30 und 100 mm ist. Daneben ist eine robuste Messung trotz Höhentoleranzen bei den Behältern, bei größeren Füllpegelschwankungen und Toleranzen bei der Höhenverstellung der Sensorik möglich.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen:
Darin zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 eine Darstellung einer Inspektionseinrichtung;
Fig. 3a eine Darstellung einer Anordnung mit einer Vielzahl von Empfangseinrichtungen; und
Fig. 3b eine Darstellung einer Anordnung mit einer Vielzahl von Sendeeinrichtungen.
Fig. 1 zeigt eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Diese weist eine Transporteinrichtung 2 in Form eines Transportbandes oder einer Transportkette auf, welche zum Transportieren der Behältnisse 10 in der Transportrichtung T dient. Die Bezugszeichen 22 und 24 kennzeichnen zwei Führungsgeländer, welche die Transportbewegung der Behältnisse 10 führen. Wie in Fig. 1 erkennbar, handelt es sich bei den Behältnissen bevorzugt um befüllte, verschlossene Behältnisse. Diese Behältnisse können etikettiert bzw. bedruckt sein.
Das Bezugszeichen 32 kennzeichnet einen Träger, an dem ein Arm 35 befestigt ist, der wiederum die in ihrer Gesamtheit mit 30 bezeichnete Inspektionseinrichtung trägt. Das Bezugszeichen 34 kennzeichnet eine Einstelleinrichtung, mit der eine Höhenposition des Arms 35 und damit auch der Inspektionseinrichtung 30 verändert werden kann.
Das Bezugszeichen 36 kennzeichnet einen ersten Träger und das Bezugszeichen 38 einen zweigen Träger. Diese Träger dienen zum Aufnehmen der Sendeeinrichtungen und der Empfangseinrichtungen. Das Bezugszeichen 40 kennzeichnet die Empfangsanordnung, die ein dem Träger 36 angeordnet ist.
Fig. 2 zeigt eine Darstellung der Inspektionseinrichtung 30. Hier sind wieder die beiden Arme 36 und 38 erkennbar sowie auch ein Querträger 35, an dem diese Arme 36, 38 angeordnet sind.
Fig. 3a zeigt eine Darstellung einer Empfangsanordnung 40. An dieser sind hier insgesamt 4 Empfangseinrichtungen 6, 16, 16a und 16b angeordnet. Man erkennt, dass diese übereinan- der angeordnet sind und insbesondere in einem montierten Zustand in der Längsrichtung der Behältnisse übereinander angeordnet sind. Die einzelnen Empfangseinrichtungen weisen bevorzugt eine plattenartige Gestalt auf.
Fig. 3b zeigt eine entsprechende Sendeanordnung 20. Diese weist hier 4 Sendeeinrichtungen 4, 14, 14a und 14b auf. Diese werden jeweils von Steuerungseinrichtungen 52 angesteuert. Zwischen den einzelnen Sendeeinrichtungen 4, 14, 14a und 14b und den Empfangseinrichtungen 6, 16, 16a und 16b können sich jeweils elektrische Felder aufbauen. Das Bezugszeichen 52 kennzeichnet eine Steuereinrichtung, welche diese Felder und/oder die Sendeeinrichtungen steuert. Das Bezugszeichen 54 kennzeichnet eine Prozessoreinrichtung, welche die gesamte Sendeanrordnung steuert. Diese Prozessoreinrichtung kann dabei auch die Auswertung der aufgenommenen Signale übernehmen.
Die Behältnisse 10 werden zwischen diesen einzelnen Sende- und Empfangseinrichtungen transportiert und insbesondere durch das zwischen diesen Sende- und den Empfangseinrichtungen aufgebaute elektrische Feld. Durch eine Bestimmung dieses elektrischen Feldes kann eine Füllhöhenkontrolle des Behältnisses erfolgen.
Dabei ist es denkbar, dass dies elektrischen Felder schwanken, beispielsweise wenn je nachdem ob sich gerade ein Behältnis zwischen den Sende- und Empfangseinrichtungen befindet oder ein Leerraum zwischen zwei Behältnissen. Bevorzugt werden entsprechende Messkurven über eine längere Zeit hinweg aufgenommen. Falls ein Behältnis mit einer nicht ordnungsgemäßen Füllhöhe den Zwischenraum zwischen den Sende- und Empfangseinrichtungen passiert, wird dies am jeweiligen Ausgangssignal deutlich. Entsprechend kann dann eine Ausschleuseeinrichtung (nicht gezeigt) das entsprechend fehlerhaft befüllte Behältnis ausschleusen.
Die Anmelderin behält sich vor sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass in den einzelnen Figuren auch Merkmale beschrieben wurden, welche für sich genommen vorteilhaft sein können. Der Fachmann erkennt unmittelbar, dass ein bestimmtes in einer Figur beschriebenes Merkmal auch ohne die Übernahme weiterer Merkmale aus dieser Figur vorteilhaft sein kann. Ferner erkennt der Fachmann, dass sich auch Vorteile durch eine Kombi- nation mehrerer in einzelnen oder in unterschiedlichen Figuren gezeigter Merkmale ergeben können.

Claims

Patentansprüche Vorrichtung (1) zur Füllhöhenkontrolle von befüllten Behältnissen (10) mit einer Transporteinrichtung (2) welche die Behältnisse (10) entlang eines vorgegebenen Transportpfads (P) transportiert und mit einer Inspektionseinrichtung zur Inspektion der von der Transporteinrichtung (2) transportierten Behältnisse (10), wobei die Inspektionseinrichtung eine erste Sendeeinrichtung (4) aufweist, welche ein hochfrequentes Sendesignal ausgibt und eine erste Empfangseinrichtung (6), welche das von der ersten Sendeeinrichtung ausgegebene Signal oder ein auf diesem von der ersten Sendeeinrichtung (4) ausgebebenen Signal basierendes Signal empfängt, wobei der Transportpfad der Behältnisse zwischen der Sendeeinrichtung und der Empfangseinrichtung verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Inspektionseinrichtung eine zweite Sendeeinrichtung (14) aufweist, welche ein hochfrequentes Sendesignal ausgibt und eine zweite Empfangseinrichtung (16), welche das von der zweiten Sendeeinrichtung ausgegebene Signal oder ein auf diesem von der zweiten Sendeeinrichtung (4) ausgebebenen Signal basierendes Signal empfängt, wobei die zweite Sendeeinrichtung (14) in einer Längsrichtung der zu inspizierenden Behältnisse versetzt zu der ersten Sendeeinrichtung und die zweite Empfangseinrichtung in einer Längsrichtung der zu inspizierenden Behältnisse versetzt zu der ersten Empfangseinrichtung (16) angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sendeeinrichtung genau eine Empfangseinrichtung derart zugeordnet ist, dass diese Sendeeinrichtung und die ihr zugeordnete Empfangseinrichtung eine Messtre- cke ausbilden. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Sendeeinrichtung und die ihr zugeordnete Empfangseinrichtung derart angeordnet sind, dass sich zwischen dieser Sendeeinrichtung und der ihr zugeordneten Empfangseinrichtung ein elektrisches Feld aufbaut, durch welches hindurch die Behältnisse transportierbar sind. Vorrichtung gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transportpfad geradlinig ist und bevorzugt wenigstens eine Führungseinrichtung zum Führen der Behältnisse vorgesehen ist, welche einen Bewegung der Behältnisse senkrecht zu dem Transportpfad begrenzt. Vorrichtung gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Inspektionseinrichtung wenigstens eine weitere Sendeeinrichtung (14a) aufweist, welche ein hochfrequentes Sendesignal ausgibt und wenigstens eine weitere Empfangseinrichtung (16a), welche das von der weiteren Sendeeinrichtung (14a) ausgegebene Signal oder ein auf diesem von der weiteren Sendeeinrichtung (14a) ausgebebenen Signal basierendes Signal empfängt, wobei die weitere Sendeeinrichtung (14a) in einer Längsrichtung der zu inspizierenden Behältnisse versetzt zu der ersten Sendeinrichtung (4) und der zweiten Sendeeinrichtung (14a) angeordnete sind und die weitere Empfangseinrichtung (16a) in der Längsrichtung der zu inspizierenden Behältnisse versetzt zu der ersten Empfangseinrichtung und der zweite Empfangseinrichtung angeordnet ist. Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Sendeeinrichtungen (4, 14, 14a) auf einer ersten Seite seitlich neben dem Transportpfad angeordnet sind und alle Empfangseinrichtungen bezüglich des Transportpfades auf einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite neben dem Transportpfad (P) angeordnet sind. Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Inspektionseinrichtung einen brückenartigen Träger aufweist, an dem die Sende- einrichtungen und die Empfangseinrichtungen angeordnet sind. Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Inspektionseinrichtung wenigstens eine Messeinrichtung aufweist, welche eine für ein elektrisches Feld zwischen einer Sendeeinrichtung und der ihr zugeordneten Empfangseinrichtung charakteristische Größe misst. Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sendeeinrichtungen gleichzeitig betreibbar sind, wobei diese Sendeeinrichtungen mit unterschiedlichen Sendefrequenzen betreibbar sind. Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Steuerungseinrichtung aufweist, welche eine zeitlich versetzte Aktivierung mehrere Sendeeinrichtungen und bevorzugt auch der diesen Sendeeinrichtungen zugeordneten Empfangseinrichtungen ermöglicht. Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Inspektionseinrichtung in der Längsrichtung der Behältnisse einen Messbereich ausbildet, der größer ist als 20mm, bevorzugt größer als 40mm, bevorzugt größer als 60mm und besonders bevorzugt größer als 70mm und/oder die Inspektionseinrichtung in der Längsrichtung der Behältnisse einen Messbereich ausbildet, der kleiner ist als 130mm, bevorzugt kleiner als 120mm, bevorzugt kleiner als 110mm und besonders bevorzugt kleiner als 100mm. Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Sensoreinrichtung zur Erfassung wenigstens einer für Umgebungsbedingungen charakteristischen Größe aufweist und bevorzugt eine Prozessoreinheit, welche diese charakteristische Größe bei der Auswertung von der wenigs- tens einen Messstrecke stammenden Messwerten berücksichtigt. Verfahren zur Füllhöhenkontrolle von befüllten Behältnissen (10) wobei eine Transporteinrichtung (2) die Behältnisse (10) entlang eines vorgegebenen Transportpfads (P) transportiert und eine Inspektionseinrichtung die von der Transporteinrichtung (2) transportierten Behältnisse (10) inspiziert, wobei die Inspektionseinrichtung eine erste Sendeeinrichtung (4) aufweist, welche ein hochfrequentes Sendesignal ausgibt und eine erste Empfangseinrichtung (6), welche das von der ersten Sendeeinrichtung ausgegebene Signal oder ein auf diesem von der ersten Sendeeinrichtung (4) ausgebebenen Signal basierendes Signal empfängt, wobei der Transportpfad der Behältnisse zwischen der Sendeeinrichtung und der Empfangseinrichtung verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Inspektionseinrichtung eine zweite Sendeeinrichtung (14) aufweist, welche ein hochfrequentes Sendesignal ausgibt und eine zweite Empfangseinrichtung (16), welche das von der zweiten Sendeeinrichtung ausgegebene Signal oder ein auf diesem von der zweiten Sendeeinrichtung (4) ausgebebenen Signal basierendes Signal empfängt, wobei die zweite Sendeeinrichtung (14) in einer Längsrichtung der zu inspizierenden Behältnisse versetzt zu der ersten Sendeeinrichtung und die zweite Empfangseinrichtung in einer Längsrichtung der zu inspizierenden Behältnisse versetzt zu der ersten Empfangseinrichtung (16) angeordnet wird. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine die Messung beeinflussende Größe berücksichtigt und insbesondere kompensiert wird. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messignale der Empfangseinrichtungen unter Verwendung einer künstlichen Intelligenz ausgewertet werden.
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