KR102113820B1 - 접을 수 있는 안테나 장치를 구비한 충진 높이 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 접혀질 수 있는 안테나 장치를 가진 벌크 재료 표면의 토폴로지를 결정하는 충진 높이 측정 장치에 대한 것이다. 상기 안테나 장치는 접혀진 위치와 접혀지지 않은 위치에 있을 수 있다. 접혀진 상태에서, 상기 안테나 장치는 용기에 측정 장치를 설치시에 비교적 작은 용기의 개구에 배치된다. 측정 장치를 설치한 후에, 상기 안테나 장치는 접혀지지 않은 상태로 된다. 그 결과, 설치 과정이 단순화된다.

Description

접을 수 있는 안테나 장치를 구비한 충진 높이 측정 장치 {FILLING LEVEL MEASURING DEVICE WITH A FOLDABLE ANTENNA DEVICE}
본 발명은 충진 재료 및 벌크 재료의 충진 높이, 부피 및 질량을 결정하는 것에 대한 것이다. 본 발명은 특히 벌크 재료 표면의 형상을 결정하기 위하여 대응하는 측정 장치에 대한 것이며, 움직이는 액체의 점성을 결정하는 이러한 측정 장치를 사용하는 방법에 대한 것이며, 컨베이어 벨트상의 벌크 재료의 유동 질량을 결정하는 측정 장치를 사용하는 방법에 대한 것이다.
공지의 충진 높이 측정 장치 또는 물체를 모니터링하거나 벌크 재료를 모니터링하는 분야에서 사용되는 다른 특정 장치는 충진 재료, 벌크 재료, 또는 대응하는 물체의 표면 상에서 적어도 부분적으로 반사되는 초음파 또는 전자기파를 발산한다. 이와 같이 적어도 부분적으로 반사되는 전달 신호는 측정 장치의 안테나 조립체에 의해 수식되거나 이에 연결되는 전자 장치에 의해 분석된다.
충진 재료 또는 벌크 재료의 표면을 스캐닝함으로써, 표면의 토폴로지를 결정하는 것이 가능하게 된다. 본 발명에서, '토폴로지'는 충진 재료 또는 벌크 재료(또는 물체)의 표면의 형상을 의미하는 것으로 이해된다. 이러한 설명에서, '토폴로지'라는 용어가 사용된다.
토폴로지를 결정하는 이러한 측정 장치는 제조, 체결 및 작동을 위하여 복잡한 구조로 된다.
본 발명의 목적은 간단한 방식으로 용기 내부나 용기 상에 체결될 수 있는 벌크 재료 표면의 토폴로지를 결정하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 독립항의 특징에 의해 달성된다. 본 발명의 특징은 아래에서 설명되는 것과 청구항으로부터 고려된다.
본 발명의 제1 특징은 벌크 재료 표면의 토폴로지를 결정하는 측정 장치에 대한 것이다. 상기 측정 장치는 메인 본체, 구동 샤프트, 안테나 조립체 및 회전 조립체를 포함한다. 상기 구동 샤프트는 회전 장착되는 방식으로 메인 본체에 고정된다. 상기 회전 조립체는 상기 안테나 조립체를 상기 구동 샤프트에 회전 가능하게 고정하도록 설계되어, 상기 안테나 조립체는 접혀진 상태와 접혀지지 않은 상태를 가정할 수 있다.
이것이 의미하는 바는, 접혀진 상태에서, 상기 측정 장치가 충진 재료 용기 상이나 용기 내부에 장착될 때 상기 안테나 유닛이 비교적 작은 장착 개구를 통하여 푸시될 수 있다는 것이다. 이러한 장착 개구는 예를 들어 내부 쓰레드(예를 들어 1 1/2”로 측정됨)를 구비하되 그 내부에서 측정 장치는 스크류 고정된다. 따라서, 장착부를 간단하게 하는 것이 가능하게 되는데, 그 이유는 안테나 없이 측정 장치를 용기 내부나 용기 상에 우선 부착하고 다음으로 용기 내부로부터 측정 장치에 대하여 안테나를 부착할 필요가 없기 때문이다.
상기 측정 장치를 설치하거나 작동시키는 동안에, 상기 안테나는 그 설치 위치로부터 조인트에 의해 작동 위치로 이동하게 된다. 그 결과, 공지의 측정 장치에서 사용되는 것보다 작은 용기 개구가 설치를 위하여 사용될 수 있다.
따라서, 안테나 조립체의 접힘 메커니즘으로 인하여 비교적 큰 물리적 치수를 가지는 안테나 조립체를 가지는 측정 장치는 주어진 작은 용기 개구를 통하여 장착될 수 있게 된다.
본 발명의 일실시에에 따르면, 회전 조립체는 구동 샤프트(즉 길이방향 샤프트)의 회전 축과 안테나 조립체의 길이방향 연장부 사이의 각이 상기 측정 장치가 벌크 재료 용기에 부착된 후에 변화하게 되도록 상기 구동 샤프트에 안테나 조립체를 회전가능하게 고정하도록 설계된다.
상기 회전 조립체는 상기 회전 조립체에 대하여 고정되는 축에 대하여 축방향으로 안테나 조립체가 회전하게 하도록 설계된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 회전 조립체는 안테나 조립체의 무게 중심이 아닌 위치에서 안테나 조립체에 연결되어서, 상기 안테나 조립체는 안테나 조립체가 구동 샤프트에 의해 회전시에 발생하는 원심력에 의해 접혀진 상태에서 접혀지지 않은 상태로 전달되게 된다.
접혀진 안테나를 가지는 측정 장치는 용기 상에 설치된다. 이 경우, 접혀진 안테나는 용기 개구를 통하여 용기 내부로 푸시된다. 상기 측정 장치가 작동 상태로 되면, 상기 구동 샤프트는 회전을 시작하게 되어, 상기 안테나 조립체는 이에 따라 회전하게 된다. 상기 회전 조립체는 안테나의 무게 중심에 부착되지 않기 때문에, 안테나 상에 작용하는 원심력에 의해 발생되는 토오크는 회전의 결과로서 안테나에 작용하게 된다. 이러한 토오크의 영향으로 안테나 조립체는 측정 장치가 취하게 되는 접혀진 상태로부터 접혀지지 않은 상태로 움직이게 된다.
스프링 메커니즘, 또는 트랙션 메커니즘, 또는 안테나를 비접힘 상태로 되게 하는 다른 메커니즘은 필요로 되지 않는데 그 이유는 접히지 않은 상태로 되게 하는 원심력이 바로 그것이기 때문이다.
반대로, 본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 상기 회전 조립체는 안테나 조립체의 무게 중심이 아닌 위치에서 안테나 조립체에 연결되어서, 상기 구동 샤프트가 정지 상태일 때(즉 구동 샤프트가 회전하지 않을 때), 상기 안테나 조립체는 안테나 조립체 상에 작용하는 중력 및 관련 토오크에 의해 접혀진 상태에서 접혀지지 않은 상태로 이전하게 된다.
이러한 것이 발생하게 되는 것과 관련하여, 상기 조립체가 회전하지 않고 따라서 물체에 원심력이 없을 때 안테나 조립체 상에 토오크가 작용하도록 하는, 안테나 조립체에 예를 들어 웨이트 부재가 고정된다.
그러나, 상기 원심력은 상기 안테나가 회전시에 현저하게 높아서, 토오크는 반대 방향으로 작용하며 이로 인하여 안테나는 접혀지지 않은 상태로 된다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 상기 측정 장치는 안테나 조립체와 회전 조립체가 더렵혀지게 되는 것을 방지하기 위하여 회전 조립체와 안테나 조립체에 대한 가요성 있는 커버를 포함한다. 이러한 가요성 있는 커버는 안테나에 의해 발산되는 신호를 측정하기에 충분한 투과율을 가진다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 측정 장치는 제 1 및 제 2 고정 플랜지를 추가로 구비한다. 상기 제 1 고정 플랜지는 측정 장치의 메인 본체에 견고하게 연결된다. 상기 제 2 고정 플랜지는 상기 구동 샤프트를 따라 이동가능하게 되도록 배치되며 상기 측정 장치를 설치하는 과정 동안에 제 1 고정 플랜지를 향하여 구동 샤프트를 따라 용기 상에서 푸시되어서, 상기 제 2 고정 플랜지는 일단 측정 장치가 용기의 플랜지에 부착되면 용기 플랜지 및 제 1 고정 플랜지 사이에 배치된다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 트랙션 부재가 제공되는데, 이러한 트랙션 부재는 상기 안테나 조립체에 고정되며 접혀진 상태에서 펴진 상태로 안테나 조립체를 움직이도록 설계된다.
상기 트랙션 부재는 예를 들어 보우덴(Bowden) 케이블일 수 있으며, 제 2 고정 플랜지에 연결되며, 따라서 이러한 제 2 고정 플랜지는 상기 제 2 플랜지가 제 1 고정 플랜지를 향하여 이동할 때, 상기 측정 장치가 용기 상에 설치되어 이에 따라 안테나 조립체가 접혀진 상태에서 펴진 상태로 당겨지게 될 때 상기 트랙션 부재 상에서 당기게 된다. “트랙션 부재”는 안테나 조립체를 접혀지지 않은 상태에서 접혀진 상태로 이동시키도록 상기 안테나 조립체 상에 가압력을 가하도록 설계된다.
본 발명에 따른 추가적인 실시예에서, 체결부가 제공되는데, 상기 체결부는 안테나 조립체가 회전하지 않는 경우 조차도 안테나 조립체가 접혀지지 않은 상태로 유지되게 한다. 상기 체결부는 상기 장치가 용기로부터 탈착되기 전에 해제될 수 있다. 예를 들어, 상기 안테나는 자동적으로 접혀진 상태로 접혀지게 되거나 용기 개구 외부로 측정 장치를 가져감으로서 접혀진 상태로 접혀지게 된다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 상기 구동 샤프트를 회전시키고 이어서 상기 구동 샤프트의 길이방향으로 연장되는 회전 축에 대하여 안테나 조립체를 회전시키는 구동 유닛이 제공된다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 상기 안테나 조립체는 안테나 조립체에 의해 발산되는 측정 신호를 발산하고 수신하도록 설계된 어레이를 구비한다. 상기 안테나 조립체가 접혀지지 않은 상태에 있을 때, 상기 어레이는 상기 구동 유닛의 회전 축에 대하여 90도가 아닌 각(α)으로 둘러싸는 평면에 배치된다. 상기 각(α)은 예를 들어 30도 내지 60도이며 예를 들어 45도이다.
그 결과, 상기 안테나의 측정 범위는 회전부와 결합되어 확대된다.
상기 구동 샤프트의 회전 축은 예를 들어 충진 재료를 담는 용기 내부나 용기 상에서 안테나 조립체가 체결될 때 수직 회전축이 된다.
상기 어레이는 예를 들어 라디에이터 부재의 하나의 칼럼을 포함하는 1차원 어레이인데, 여기서 라디에이터 부재의 칼럼은 안테나 조립체의 길이 방향 연장부에서 연장된다. 예를 들어 상기 라디에이터 부재는 실질적으로 2차원 평평한 패치일 수 있다. 상기 라디에이터 부재는 서로 다른 형상으로 설계되는 라디에이터의 형태로 제공된다.
상기 어레이는 각각 개별 라디에이터 부재를 형성하게 되며 서로 수직인 다수의 나란한 행과 다수의 열을 가지는 2차원 어레이일 수 있다. 상기 어레이의 열은 안테나 유닛의 길이방향으로 연장되며 상기 어레이의 행(row)은 안테나 유닛의 횡방향으로 연장된다. 상기 어레이의 각각의 행의 라디에이터 부재는 전도성있게 연결된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 안테나 조립체는 측정 신호를 생성하는 고주파 유닛을 구비하되, 상기 고주파 유닛은 상기 안테나 유닛에 일체로 된다. 상기 고주파 유닛은 구동 유닛에 일체로 된다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 상기 안테나 유닛은 안테나 조립체가 구동 유닛에 의해 회전하게 될 때 안테나 조립체와 함께 회전하게 되는 평가 전자장치를 구비한다.
상기 평가 전자 장치는 예를 들어 안테나 조립체의 후방면 상에 배치되는데, 환언하면 충진 재료 또는 벌크 재료로부터 멀어지는 방향에 있는 표면상에 배치된다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 상기 평가 전자 장치는 안테나 조립체 또는 구동 유닛 내부에 일체로 된다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 상기 측정 장치는 예를 들어 레이더 높이 표시기인 충진 높이 측정 장치이다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 충진 높이 측정 장치는 2개-와이어 연결부에 의해 측정시 필요로 하는 전원을 획득하게 되며, 상기 2개-와이어 라인은 적어도 하나의 토폴로지 측정값 또는 그로부터 유래되는 적어도 하나의 측정 값(예를 들어 용기의 질량)을 특히 출력으로서 교신하도록 설계된다. 상기 충전 높이 측정 장치는 측정 작업에 대하여 필요한 전력이 충진 높이 측정 장치에 공급되는 인터페이스에 의해 그리고 원격 제어 유닛에 측정값이 전달되는 것에 의해 2-와이어 라인에 충진 높이 측정 장치를 연결하는 통신 인터페이스와 예를 들어 파워 서플라이를 구비한다.
본 발명의 추가적인 실시예는 이동하는 액체의 점성을 결정하도록 전술한 사항과 하기의 사항과 같은 측정 장치를 사용하는 것을 특정한다.
본 발명의 추가적인 특징은 컨베이어 벨트 상에서 벌크 재료의 유동 질량을 결정하도록 전술하거나 아래에서 설명되는 바와 같은 측정 장치를 사용하는 것을 특정한다.
본 발명의 목적은 간단한 방식으로 용기 내부나 용기 상에 체결될 수 있는 벌크 재료 표면의 토폴로지를 결정하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예는 도면을 참고하여 아래에서 설명될 것이다.
도 1은 용기 상에 장착되는 제 1 충진 높이 측정 장치를 도시하는 도면이다.
도 2는 용기 상에 체결되는 제 2 충진 높이 측정 장치를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 다른 용기에 체결되는 측정 장치를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 용기 상에 체결된 측정 장치를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 측정 장치를 도시한다.
도 6은 접혀져 있지 않은 안테나 배열체를 구비하는 것으로 된 도 5의 측정 장치를 도시한다.
도 7은 컨베이어 벨트 상의 벌크 재료의 유동 질량을 결정하는 것에 대한 본 발명의 실시예에 따른 측정 장치를 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 흐름도 및 방법을 도시한다.
동일한 도면부호는 도면에 대한 아래의 설명에서 다른 도면에서도 사용되는데, 그것은 동일하거나 유사한 요소를 가리킨다. 동일하거나 유사한 요소는 그러나 서로 다른 도면부호로 표시될 수도 있다.
본 발명은 충진 높이 측정 장치의 분야에서 사용되는데, 특히 상기 측정 장치가 충진 재료 또는 벌크 재료 표면의 토폴로지를 결정하는데 사용된다.
물체 모니터링 분야에서도 본 출원이 적용가능하다.
자유롭게 접근 가능한 벌크 재료의 스톡 파일의 질량 및/또는 부피는 본 출원의 추가적인 분야이다.
도 1은 충진 재료 표면(103)을 향하여 측정 신호(102), 예를 들어 전자기 측정 신호를 발산함으로써 용기(104)의 반사도 대표값을 저장하는 충진 높이 측정 장치(101)를 도시한다.
충진 높이 측정 장치(101) 또는 적어도 하나의 송신 및/또는 수신 유닛(105)은 기계적인 어댑터(106), 예를 들어 플랜지 또는 쓰레드에 의해 용기 내에서 기존의 개구(107)에 고정된다. 상기 용기 개구(107)는 충진 높이 측정 장치(101)의 적어도 송신 및/또는 수신 유닛(107)이 용기(104) 내부에 삽입되게 할만큼 큰 기계적인 연장부 B(108)를 구비한다.
도 2는 벌크 재료 표면의 토폴로지를 측정할 수 있는 충진 높이 측정 장치(301)를 도시한다. 이를 위하여, 상기 측정 장치(301)는 예를 들어 하나의 열에 배치된 다수의 라디에이터 부재로 구성되는 1차원 안테나 어레이(203)를 구비한다. 상기 안테나 어레이는 레이더 신호를 송신하고 수신하는데 사용된다. 전기적 비임 조작부가 제공되어, 안테나 어레이의 주 송신 및/또는 수신 방향을 조절하게 된다.
충진 재료 표면(202)의 서로 다른 영역에서 반사율을 저장하기 위하여, 송신 및/또는 수신 유닛(이하 '안테나 조립체'로 지칭)은 구동 유닛(5130에 의해 구동되는 구동 샤프트(302)에 의해 회전하게 된다. 송신 및/또는 수신 유닛(203)은 비교적 큰 기계적 치수(B1 205)를 가지는데, 이는 일반적인 개구(108: 도 1)의 치수보다 일반적으로 크다.
보통, 충진 높이 측정 장치의 안테나 조립체(203)는 그 상부가 개방되어 있는 벌크 재료 스톡 파일이나 용기와 연계되어서만 사용된다. 선택적으로, 상기 안테나 조립체(203)는 상기 메인 본체(309)가 용기의 고정 플랜지 상에 장착된 후에 용기 내부로부터 메인 본체(309) 상에 장착된다. 이것은 복잡하며, 용기 내부에 대하여 접근하기 위하여 체결구(fitter)를 필요로 한다.
도 3은 본 발명의 실시에에 따른 측정 장치를 도시한다. 상기 측정 장치(301)는 예를 들어 구동 유닛(513)이 배치되는 메인 본체(309)를 포함한다. 상기 용기 플랜지에 측정 장치(301)를 연결하는 고정 플랜지(308)는 상기 메인 본체 상에 배치된다. 구동 본체(302)는 메인 본체에 연결되며, 회전축(311)은 상기 측정 장치가 체결될 때 수직하게 배치된다. 회전 조립체(305)는 안테나 조립체(203)이 구동 샤프트(302)에 연결되는 회전 조립체에 의해 회전 샤프트(302)의 단부에 배치된다. 화살표(310)는 안테나 조립체(203)의 길이방향 연장부를 나타낸다.
개별 라디에이터 부재(206)를 구성하는 어레이, 예를 들어 1차원 어레이는 안테나 조립체의 저부면 상에 배치된다. 그러나, 2차원 어레이도 제공되어 있는데, 여기서 라디에이터 부재는 각각 행을 이루어 예를 들면 전기 전도성 있게 서로 연결된다.
상기 안테나 유닛(305)는 상기 구동 샤프트(302)에 의해 회전 가능하게 장착되며, 90도가 아닌 각도(α)로 둘러싸게 된다. 상기 용기(308)의 광폭부로부터 신호를 추출하는 것이 가능하게 45도로 되는 것이 특히 바람직하다.
+-45도의 각도 범위가 디지털 비임 형성 방식을 사용하여 안테나의 회전을 결합함으로써 측정된다면, 벌크 재료를 담고 있는 전체 절반 공간을 측정하는 것이 가능하게 된다. 45도보다 작은 각도 역시 가능한데 이 경우 해상도를 향상시키고 디지털 비임 형상시에 모호성을 회피할 수 있게 된다.
다수의 송신 및/또는 수신 부재는 안테나의 연장부를 따라 제공된다. 각각의 이러한 부재는 서로 다른 각도 방향으로부터 신호를 처리할 수 있게 된다. 공지의 디지털 비임 형성 알고리즘을 사용함으로써, 상기 부재에 의해 개별적으로 수신된 신호는 소정의 각도 범위에서 안테나 조립체의 방향을 수신하거나 메인 송신을 변화시키는데 사용될 수 있다. 수직 메인 비임 방향에 대하여 +-45도의 각도 범위가 이 경우 선택된다면, 상기 충진 재료의 표면 상의 모든 지점은 발생하게 되는 회전을 고려하여 측정될 수 있다.
상기 배열장치는 메인 비임 방향(여기서 회전) 및 전자적 비임 스위핑에 대하여 기계적인 변화의 장점을 결합하게 된다. 그 결과, 기계적으로 보다 간단한 설계(낮은 회전 속도, 특히 약 분당 60회전)를 가지면서 현저하게 덜 복잡한 전자 장치(예를 들어 안테나 어레이의 1차원 구조에 기인함)를 가지는 극히 빠른 측정속도(예를 들어 10초 미만)를 얻는 것이 가능하게 된다. 20 이하의 m 개의 부재는 1차원 어레이 행을 생성하기에 충분한 수치이다.
후속적인 신호 처리 동안에, 안테나의 회전으로부터 나타나는 도플러 시프트는 각각의 어레이 부재에 의해 추출된 측정된 추출 신호에서 평가되며 횡방향으로의 포커싱(반경방향(Xa-연장부))은 현저하게 향상된다. 이를 위하여, SAR(합성 어퍼쳐 레이더: synthetic aperture radar) 및 ROSAR(로터 합성 어퍼쳐 레이터, 회전 안테나들에 기반함)와 같은 알고리즘이 사용될 수 있다.
예를 들어 상기 안테나는 개별 부재를 가지는 1차원 안테나 어레이로 구성된다. 개별 부재는 적절하게 설계된 인쇄 회로 기판 패치 또는 적절한 파장 가이드 단부 또는 다른 공지의 발신 장치로 형성될 수 있다.
충진 재료 표면으로부터 반사되는 신호는 안테나 어레이의 각각의 레이더 부재에 의해 수신되며 디지털 평가 유닛으로 개별적으로 공급된다. 상기 평가 유닛은 예를 들어 구동 유닛에 하우징된다. 디지털 비임 형성 알고리즘을 이용하여, 상기 평가 유닛은 안테나의 수신 방향이나 메인 비임을 변화시킬 수 있고, 특히 이러한 신호를 결합함으로써 안테나 유닛의 수직부(309)에 대하여 +-45도의 각으로 변화를 줄 수 있다.
웨이트 부재(303)는 안테나 조립체의 후방면 상에 제공된다.
상기 측정 장치는 도 2의 장치보다 약간 큰 구동 샤프트(302)를 포함하디, 이에 대하여 “안테나 조립체” 또는 “송신 및/수신 유닛”으로 지칭되는 송신 및/또는 수신 부재(203)는 아래에서 “회전 부재”로 지칭되는 회전 조립체(305)에 의해 고정되어서, 상기 송신 및/또는 수신 부재는 회전 샤프트(302)에 대하여 각(α, 307)을 변화시키게 된다.
기존의 용기(104)에 설치하는 것은 우선 매우 간편한데 그 이유는 충진 높이 측정 장치(301)의 기계적 치수, 특히 송신 및/또는 수신 유닛(203)에서의 경우는 안테나 조립체의 수직 방향(즉, 회전 조립체의 길이방향에 나란한 안테나 조립체의 길이방향 연장부의 방향)에 기인하여 비교적 작은 값(b2 306)으로 감소된다
이러한 수치는 용기 개구(117)의 기계적인 치수(B 108)보다 작기 때문에, 상기 센서(301)의 설치와 기계적 고정을 간편하게 할 수 있게 된다. 특히, 쓰레드된 고정 또는 플랜지 고정이 측정장치를 용기에 체결시 안테나의 후속적인 설치를 할 필요 없이도 플랜지(308)에 의해 제공될 수 있게 된다.
상기 측정 장치가 작동하게 될 때, 상기 안테나 조립체(203)는 회전하는 구동 샤프트(302)에 의해 회전하게 된다. 상기 안테나 조립체(203) 상에 장착된 웨이트 부재(303) 상에서 작용하는 속도-종속 원심력으로 인하여 상기 안테나 조립체는 벌크 재료 표면의 토폴로지의 실제 탐지에 필요한 작동 각도(α, 307)를 향하여 만곡되게 된다. 상기 측정 장치(301)가 더 이상 작동하게 않게 될 때, 상기 웨이트 부재(303)의 중력으로 인하여 상기 안테나 조립체(203)는 우선 접혀진 위치로 복귀하게 되어 측정 장치는 제거될 수 있게 된다.
도 4는 측정 장치의 추가적 실시예를 도시한다. 상기 용기(104)는 예를 들어 1 1/2 인치 또는 2 인치의 직경을 가지는 쓰레드된 개구(403)를 가지는데, 여기서 상기 충진 높이 측정 장치(301)는 스크류 작업에 의해 기계적으로 고정될 수 있다. 한편, 상기 측정 장치(301)는 회전 조인트(305)에 의해 이동할 수 있는 안테나 조립체(203)를 구비하며, 일단 작동을 하게 되면 작업 “접혀지지 않은 상태”로 지칭되는) 작업 작도(α 307)로 만곡되게 된다. 측정 장치가 오염되는 것을 방지하기 위하여, 특히 안테나 조립체(203) 및 회전 조인트(305)로 설계된 회전 조립체에서, 랜덤부(404)가 제공되어 PTFE 로 직조된 파우치 형태로 형성된다. 상기 랜덤부의 기계적 유연성으로 인하여 완전히 작은 용기 개구(403)를 통하여 설치할 수 있게 된다.
측정 장치의 추가적인 실시예에서, 측정 장치가 작동 상태에 있을 때 송신 및/또는 수신 유닛(203)을 위치시키기 위하여 원심력을 사용하는 것은 완전히 디스펜싱된다. 도 5와 도 6은 대응하는 실시예를 도시한다.
도 5는 용기 플랜지 상에 체결되는 상태 동안에 측정 장치(301)를 도시한다. 상기 장치(301)는 상기 측정 장치의 메인 본체(하우징: 309)에 정적으로 연결되는 제 1 플랜지(502)와, 상기 스프링 장치(505)에 의해 정적인 고정 플랜지(502)로부터 소정의 거리에서 제거된 상태로 되며 구동 샤프트(203)를 따라 이동하게 되는 제 2 고정 플랜지(504)를 구비한다.
상기 제 2 고정 플랜지(504)는 만곡 장치(512)를 포함하는 트랙션 부재(506)에 의해 회전가능하게 장착된 송신 및/또는 수신 유닛(203)에 연결된다.
상기 측정 장치(301)가 용기 상에 장착될 때, 상기 용기(104)의 용기 플랜지(510)을 향하는 하향력(화살표 508)이 발생하게 된다. 이 경우, 상기 안테나 조립체(230)는 만곡 장치(512)에 의해 작동각(α 307)으로 이동하게 되며, 이로 인하여 측정 장치(301)는 매체의 표면(202)의 토폴로지를 측정하도록 작동하게 된다. 상기 장치는 작동 순서를 반대로 함으로써 제거되며, 스프링 메커니즘은 안테나 조립체(203)으로 하여금 원위치(접혀진 상태)로 복귀하게 한다.
상기 측정 장치는 우선 탈거되어야 하는 안테나 조립체 없이도 제거될 수 있다.
상기 트랙션 부재는 예를 들어 트랙션 로프이거나 보우덴 케이블일 수 있다. 이경우, 접혀지지 않은 상태(도 6)에서 접혀진 상태(도 5)로 안테나 조립체를 움직이도록 하기 위하여, 안테나에 작용하는 중력이 대응하는 토오크를 생성하게 하여 안테나가 접히도록 할 필요가 있다. 상기 안테나가 접혀질 때 상측으로 티핑(tip)되는 구간보다는 더 무거운 접힐때 하측으로 티핑되는 안테나의 구간에 의해 이러한 것이 달성된다.
선택적으로, 상기 트랙션 조립체는 트랙션 힘 뿐만 아니라 가압력도 가할 수 있도록 설계된다.
도 7은 벌크 재료(702)가 전달되는 컨베이어 벨트(701)를 도시한다. 벌크 재료는 측정 장치(301)에 의해 측정될 수 있는 비정형 표면(703)을 형성한다. 상기 측정 장치(301)는 예를 들어 충진 높이 측정 장치일 수 있는데, 예를 들어 벌크 재료의 토폴로지에 추가하여 충진 재료의 충진 높이를 계산하고 출력하는 레이더 높이 표시기일 수 있다. 전체적으로, 이러한 장치는 컨베이어 벨트 상의 벌크 재료의 유동량을 결정할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 방법의 순서도이다. 단계(801)에서, 측정 장치의 구동 샤프트에 부착된 안테나 조립체는 충진 재료 용기의 개구를 통하여 가이드된다. 단계(802)에서, 상기 측정 장치는 용기에 고정되며, 단계(803)에서, 상기 안테나 조립체는 접혀진 상태에서 펼쳐진 상태로 이동하게 된다. 다음으로, 단계(804)에서, 상기 안테나는 구동 샤프트에 의해 회전하게 되며, 단계(805)에서, 충진 재료 표면의 토폴로지가 결정된다.
마지막으로, 용어 “포함하다” 및 “구비하다”는 다른 구성요소나 단계를 배제하는 것이 아니며, “하나”의 라는 용어는 복수개를 배제하지 않는다. 전술한 실시예를 참고하여 설명된 특징 또는 단계는 다른 특징 또는 다른 전술한 실시예와 결합되어 사용될 수 있다. 청구항의 도면부호는 한정적으로 해석되지 않는다.
101, 301: 충진 높이 측정 장치
107: 개구
202: 벌크 재료 표면
203: 안테나 어레이
206: 레이더 부재

Claims (13)

  1. 메인 본체(309);
    측정 신호의 발신 및/또는 수신을 하도록 된 어레이를 포함하는 안테나 조립체(203);
    수직의 회전 축을 정의하는 수직 종방향 연장부를 가지는 수직의 구동 샤프트(302)로서, 상기 구동 샤프트(302)는 상기 메인 본체에 회전가능하게 장착되도록 고정되어, 상기 구동 샤프트(302)를 중심으로 상기 안테나 조립체(203)가 회전하게 되는, 수직의 구동 샤프트(302); 및
    상기 구동 샤프트에 상기 안테나 조립체를 회전가능하게 고정시키는 회전 조립체(305)로서, 상기 안테나 조립체는 접혀진 상태와 접혀지지 않은 상태를 취할 수 있도록 된, 회전 조립체;를 포함하는, 벌크 재료 표면의 토폴로지를 결정하는 측정 장치에 있어서,
    상기 안테나 조립체(203)는 상기 접혀진 상태에서 수직하게 배향되어, 상기 측정 장치의 기계적 치수가 감소하게 된 것을 특징으로 하는, 벌크 재료 표면의 토폴로지를 결정하는 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 샤프트에 안테나 조립체(203)를 회전가능하게 고정하는 상기 회전 조립체(305)는 상기 측정 장치가 벌크 재료 용기에 부착된 후에 상기 구동 샤프트(302)의 회전 축(311) 및 상기 안테나 조립체의 길이방향 연장부(310) 사이의 각도가 변화하도록 되는 것을 특징으로 하는, 벌크 재료 표면의 토폴로지를 결정하는 측정 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 회전 조립체(305)는 상기 안테나 조립체의 무게 중심이 아닌 위치에서 안테나 조립체(203)에 연결되어, 상기 안테나 조립체는 안테나 조립체가 구동 샤프트(302)에 의해 회전할 때 발생하는 원심력에 의해 접혀진 상태에서 접혀지지 않은 상태로 이동하게 되는 것을 특징으로 하는, 벌크 재료 표면의 토폴로지를 결정하는 측정 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 회전 조립체(305)는 상기 안테나 조립체의 무게 중심이 아닌 위치에서 상기 안테나 조립체(203)에 연결되어, 상기 구동 샤프트(302)가 정지해 있을 때, 상기 안테나 조립체는 안테나 조립체 상에서 작용하는 중력 및 관련 토오크에 의해 접혀지지 않은 상태에서 접혀진 상태로 이동하게 되는 것을 특징으로 하는, 벌크 재료 표면의 토폴로지를 결정하는 측정 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 안테나 조립체 및 회전 조립체(305)가 오염되는 것을 방지하기 위하여 안테나 조립체(203)에 대한 가요성의 커버(404)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 벌크 재료 표면의 토폴로지를 결정하는 측정 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 메인 본체(309)에 견고하게 연결되는 제 1 고정 플랜지(502);
    상기 구동 샤프트(302)를 따라 이동하도록 되며, 상기 측정 장치가 용기 플랜지(510)에 부착되었을 때 상기 용기 플랜지 및 상기 제 1 고정 플랜지 사이에 배치되는 제 2 고정 플랜지(504)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 벌크 재료 표면의 토폴로지를 결정하는 측정 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 안테나 조립체(203)에 고정되며, 접혀진 상태에서 접혀지지 않은 상태로 안테나 조립체를 이동시키도록 된 트랙션 부재(506)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 벌크 재료 표면의 토폴로지를 결정하는 측정 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    회전 축(311)에 대하여 상기 구동 샤프트(302) 및 상기 안테나 조립체(203)를 회전시키는 구동 유닛(513)을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는, 벌크 재료 표면의 토폴로지를 결정하는 측정 장치.
  9. 삭제
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 어레이는 라디에이터 부재(206)의 하나의 열을 포함하는 1차원 어레이이며, 상기 하나의 열은 상기 안테나 조립체(203)의 길이방향 연장부에서 연장되는 것을 특징으로 하는, 벌크 재료 표면의 토폴로지를 결정하는 측정 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 측정 장치는 충진 높이 측정 장치인 것을 특징으로 하는, 벌크 재료 표면의 토폴로지를 결정하는 측정 장치.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    이동하는 액체의 점성을 결정하도록 된 것을 특징으로 하는, 벌크 재료 표면의 토폴로지를 결정하는 측정 장치.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    컨베이어 벨트 상의 벌크 물질의 유동량을 결정하도록 된 것을 특징으로 하는, 벌크 재료 표면의 토폴로지를 결정하는 측정 장치.
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