WO2010003636A1 - Vorrichtung und verfahren zur bestimmung einer ausfahrlänge von einem ausfahrbaren maschinenteil - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur bestimmung einer ausfahrlänge von einem ausfahrbaren maschinenteil Download PDF

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WO2010003636A1
WO2010003636A1 PCT/EP2009/004906 EP2009004906W WO2010003636A1 WO 2010003636 A1 WO2010003636 A1 WO 2010003636A1 EP 2009004906 W EP2009004906 W EP 2009004906W WO 2010003636 A1 WO2010003636 A1 WO 2010003636A1
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WO
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signal
ultrasonic
ultrasonic transducer
distance
transducer
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PCT/EP2009/004906
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Inventor
Boris Zils
Willibald Sehr
Original Assignee
Moba-Mobile Automation Ag
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B17/00—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/46—Position indicators for suspended loads or for crane elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C15/00—Safety gear
    • B66C15/06—Arrangements or use of warning devices
    • B66C15/065—Arrangements or use of warning devices electrical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/62—Constructional features or details
    • B66C23/72—Counterweights or supports for balancing lifting couples
    • B66C23/78—Supports, e.g. outriggers, for mobile cranes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/14—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a device for determining an extension length of an extendable machine part and a method for determining an extension length.
  • Exemplary embodiments relate in particular to an ultrasonic length measuring system which permits length measurement by means of a robust ultrasound system of extendable parts, such as telescopic cylinders or extendable supports of mobile cranes, concrete pumps or similar machines.
  • cable pull sensors are predominantly used for measuring the extension length.
  • These cable length sensors usually have a steel cable which is coupled to a spring-loaded take-up device and a single or multi-turn potentiometer mounted thereon.
  • Newer rope length sensors can also contactless sensor elements, such. B. Hall sensors use.
  • a disadvantage of these conventional rope length sensors is the many moving mechanical parts, which in turn are relatively prone to failure. In addition, they are only limited for a rough mobile operation can be used. On the other hand, the many mechanical parts of these conventional cable length sensors have increased wear and, to ensure adequate safety, usually two of these sensors are each mounted in a boom.
  • ultrasonic sensors For simple, absolute length measurement, apart from the conventional rope length sensor, various other conventional measuring methods are used.
  • one of the conventional measuring methods uses optical distance sensors that use light to measure the distance.
  • these conventional systems are disadvantageous in that they are very susceptible to contamination on a construction site.
  • ultrasound sensors are often used in construction machines.
  • an ultrasonic transducer emits a sound wave with a certain opening angle and at the same time a timer is started, which performs a time measurement. The waves are reflected by an object and thrown back on the transducer, which then serves as the receiver. There, the signal is amplified and the timer stops the elapsed time between the transmission and reception of the reflected signal.
  • the distance of the object to the transducer can be determined, taking into account that the distance between the transducer and the object is traversed twice.
  • the sound propagation of such sensors can not be narrowly focused, it is difficult to measure in tight spaces, such as in the desired application (for machine parts). For example, all possible reflections on sidewalls or other machine parts would result in interference and falsification of the measurement result.
  • the present invention has the object to provide a device for determining an extension length, which is robust enough to be used, for example, on construction sites. On the other hand, a result should be delivered with high security.
  • a further ultrasonic signal is transmitted by the ultrasonic transducer at the second reference point, which is received by the ultrasonic transducer at the first reference point, so that from elapsed time between sending and receiving the further ultrasonic signal, a second measurement result for the extension length can be determined.
  • the duration of time that the ultrasound signal required from the first to the second reference point and the length of time it takes for the further ultrasound signal from the transmission from the second reference point to the first reference point can be estimated as the reliability of the measurement. If, for example, the two measurement results differ only slightly or not from one another, it can be assumed that the determined extension length has been determined correctly. However, if both measurements differ by more than one threshold (eg, more than 5%, more than 10%, or more than 30%), most likely, at least one of the measurements has not been made correctly. Accordingly, either the average of both measurements can be taken as the extension length - but it would be better to repeat the measurements again. Alternatively, to ensure the highest possible safety, the smallest determined extension length can be taken as a result. The measurement of the extension length can in any case be assessed as safe if one of the measurements is redundant and only serves to confirm the previously determined result.
  • more than one threshold eg, more than 5%, more than 10%, or more than 30%
  • Embodiments therefore use two ultrasonic transducers (or ultrasonic transducers) that can both transmit and receive signals.
  • the first transducer sends out a signal while the second transducer receives the signal and calculates the distance.
  • a second measurement is started, wherein the first oscillator now serves as a receiver, while the second oscillator is operated as a transmitter.
  • receiving the signal from the second oscillator may serve as a trigger signal for initiating the second measurement. This then arises as said two measurements that can be checked for plausibility or can be output separately.
  • Both devices optionally have their own signal evaluation, but they are advantageously synchronized with each other.
  • CAN Controller Area Network
  • a technical problem when measuring with ultrasound is the influence of temperature on the measurement result. This may result in an approximate error, which, for example, can falsify the result by approx. 0.18% / ° C. This falsification is caused by the temperature dependence of the speed of sound. To compensate for this error as much as possible, embodiments use the following two possibilities:
  • Temperature sensors are installed in each of the sensors so that the temperatures at the sensor heads can be measured. However, the fluctuations in the temperature along the measuring section are not taken into account. In addition, the temperature sensors have a relatively high time constant, especially in outdoor applications (with rapidly changing temperatures) makes compensation difficult.
  • Embodiments thus provide a distance sensor which is both robust and satisfactorily solves the measuring task in terms of safety.
  • two evaluation units can be provided, or else only one evaluation unit, wherein the one evaluation unit is coupled to both ultrasonic transducers.
  • the coupling can be made for example by a wire connection.
  • the ultrasonic signal can also be used, for example, to transmit data.
  • the transmission of an ultrasound signal can be used for synchronization, so that the corresponding timers or timers run in the same time cycle.
  • the time of the outer dens can be transmitted by means of the ultrasound signal, so that the opposite ultrasound transducer is able to detect the emission time of the ultrasound signal and to determine therefrom the transit time.
  • an ultrasonic signal emitted by an ultrasonic transducer which is received by the other ultrasonic transducer and the opposing ultrasonic transducer the second ultrasonic signal (after a predetermined time period z. B. 0.2 seconds or 0.3 seconds or one second).
  • a further option is that parallel measurements are carried out continuously (eg at a rate of one second) during the movement of the machine parts (eg the supports), so that both ultrasonic transducers can transmit ultrasonic signals independently of each other. In such a scenario, however, a synchronization of the two ultrasonic transducers makes sense, so that both ultrasonic transducers transmit ultrasonic signals in the same cycle.
  • Advantages of embodiments of the present invention thus include firstly the high degree of robustness, since ultrasound signals are used which are as far as possible robust with regard to soiling and moisture or bad weather conditions on construction sites.
  • the safety of the measurement is increased by using two ultrasonic transducers which perform parallel measurements, which in turn can be examined for redundancy. Only if one of the measurements is redundant, d. H. give the same result or both measurements are within a fault tolerance, the measurement can be trusted.
  • reflections in embodiments can be ignored. Reflections are potentially faulty, as it is not possible to determine exactly where the signals were reflected (there are many potential points of reflection on a construction machine). In embodiments, for example, always the first incoming main wave front can be detected and subsequent reflections can be ignored. In order to Compared to conventional methods a significant increase in accuracy can be achieved.
  • the ultrasonic signal can be used simultaneously for signal transmission, wherein the signal transmission on the one hand serves for the synchronization of the two ultrasonic transducers and on the other hand can be used for the transmission of measurement results.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of the present invention
  • Fig. 2 is an illustration of a crane as a possible
  • FIG. 3 shows an illustration of an extendable support with two possible reference points for ultrasonic transducers
  • FIG. 5 shows a schematic representation of two ultrasonic transducers with additionally mounted reflectors for reference measurement
  • Fig. 6 is an illustration of an extendable support with two alternative reference points.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first exemplary embodiment of the present invention, in which a first ultrasonic transducer 110 and a second ultrasonic transducer 120 are at a distance A from one another.
  • the first ultrasonic transducer 110 transmits, for example, at a time t x a first ultrasonic signal Sl in the direction of the second ultrasonic transducer 120.
  • the second ultrasonic transducer 120 receives, for example, the first ultrasonic signal Sl at a time t ⁇ + Tl.
  • the second ultrasonic transducer 120 transmits a second ultrasonic signal S2 in the direction of the first ultrasonic transducer 110, for example, the second ultrasonic signal S2 at a time t 2 is sent and is received by the first ultrasonic transducer 110 at a time t 2 + T2.
  • t 2 can be chosen so that after receipt of the first ultrasonic signal 110 a fixed waiting time (ti + Tl -t 2 ) elapses before the second ultrasonic signal 120 is emitted.
  • the second ultrasonic transducer 120 effectively acts as a time-delayed transponder.
  • the times can be selected, for example, such that the time t 2 is greater than the time ti (or greater than ti + Tl), so that any reflections of the first ultrasonic signal Sl-. on machine parts or other reflection objects can not interfere with the second ultrasonic signal S2.
  • the first ultrasonic transducer 110 may be configured to receive the second ultrasonic signal S2 only at a minimum time interval from the emission of the first ultrasonic signal S1, wherein the minimum time interval may be selected such that reflections have decayed thereafter.
  • the first ultrasound signal S1 may have a different frequency than the second ultrasound signal S2. This would then allow parallel measurements to be performed without the risk of interference or confusion with reflected signals.
  • an evaluation unit 130 which is for example connected to the first ultrasound transducer 110 via an electrical connection 113 and is adapted to the time interval (Tl + T2 + t 2 -ti) between the transmission of the first ultrasonic signal Sl and the receiving of the second ultrasonic signal S2 by the first ultrasonic transducer 110 to determine the distance A.
  • the distance A can be determined from the time duration T2, which requires the second ultrasonic signal S2 to move from the second ultrasonic transducer 120 to the first ultrasonic transducer 110.
  • the evaluation unit 130 is likewise connected to the second ultrasound transducer 120 (for example with a CAN bus) by means of a further electrical connection 123, so that the evaluation unit 130 likewise derives from a transit time measurement of the first ultrasound signal S 1 from the first ultrasound transducer 110 to the second ultrasound transducer 120 second ultrasonic transducer 120 to determine the distance A again.
  • both the first ultrasonic transducer 110 and the second ultrasonic transducer 120 each have an evaluation unit which determines the distance A from the transit time measurements (for T 1 and T 2) (in two independent calculations).
  • the evaluation unit 130 can classify the measured distance A as reliable. For larger ones Deviations, the evaluation unit 130 either output both measured distances A and / or classify the measurement as uncertain, whereupon, for example, a new measurement is performed.
  • the first and second ultrasonic transducers 110 and 120 are electrical components that generate ultrasonic signal and radiate, for example, directionally with an opening angle ⁇ .
  • the opening angle ⁇ of the first and second ultrasonic signals S1, S2 are, for example, chosen to be as small as possible, so that scattering and reflection at adjacent machine parts or at the ground is avoided as far as possible.
  • the first ultrasonic transducer 110 and the second ultrasonic transducer 120 are formed, for example, to detect each of the own signal and the signal of the opposite ultrasonic transducer.
  • Fig. 2 shows a possible application of the device for determining an extension length for a mobile crane 200.
  • the mobile crane 200 as shown in Fig. 2, has two extendable machine parts 100a and 100b (supports) using embodiments to determine the extension length L, for example, of the first extendable machine part 100a.
  • the extension length L can be measured, for example, between the center of the punch 102 and the fixing 104 of the extendable machine part 100a on the mobile crane 200.
  • the mobile crane 200 has a boom 210 for lifting loads.
  • the extension length L of the supports 100 now determine how far the boom 210 can be extended laterally or with how much load the boom 210 can be loaded without the risk of instability occurring.
  • Fig. 3 shows a possible arrangement of an embodiment of the present invention on the mobile Crane 200 to determine the extension length L of the extendable machine part 100.
  • the determination is carried out by means of a first reference point Pl and a second reference point P2, which are acoustically coupled and have the distance A, which varies as a function of the extension length L.
  • Pl a first reference point
  • P2 a second reference point
  • the device according to the invention has the first and a second ultrasonic transducers 110, 120 which can be attached to the first and second reference points P1, P2, wherein the first ultrasonic transducer 110 is designed to transmit a first ultrasonic signal S1 and receive a second ultrasonic signal S2 and wherein the second ultrasonic transducer 120 is configured to transmit the second ultrasonic signal S2 and to receive the first ultrasonic signal (S1).
  • the device has the evaluation unit 130 (not shown in FIG. 3), which is designed to supply the first transit time T1 between transmission and reception of the first ultrasound signal S1 and the second transit time T2 between transmission and reception of the second ultrasound signal S2 measure in order to determine the extension length L from this.
  • the extension length L between the lateral boundary 104 of the mobile crane 200 and the center of the punch 102 is measured.
  • the extension length L may also measure to the furthest point of the punch 102 (or another point).
  • a dependence between the extension length L and the distance A the extension length L increases with decreasing distance A, in such a way that the sum of distance A and extension length L, for example, remains constant.
  • other functional relationships are also possible (see Fig. 6).
  • first and second ultrasonic transducers 110 and 120 may be interchanged, so that the second ultrasonic transducer 120 first the second Ultrasonic signal S2 emits and the first ultrasonic transducer 110 thereafter sends the first ultrasonic signal Sl.
  • the positions of the ultrasonic sensors at the reference points Pl, P2 can also be exchanged.
  • the first ultrasonic transducer 110 has a first thermal sensor 115
  • the second ultrasonic transducer 120 has a second thermal sensor 125.
  • the first thermal sensor 115 is configured to measure a temperature of the first ultrasonic transducer 110 or a temperature of an environment of the first ultrasonic transducer 110
  • the second thermal sensor 125 is formed to a temperature of the second ultrasonic transducer or a temperature of an environment of the second ultrasonic transducer 120 to measure.
  • a correction can be made that corrects the temperature-dependent error in the distance measurement.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment for correcting a temperature-dependent error.
  • a first reflector 117 is arranged at a first reference distance R 1 from the first ultrasonic transducer 110.
  • a second reflector 127 is arranged at a second reference distance R2 from the second ultrasound transducer 120.
  • the reflectors serve reference measurements, for example, to compensate for measurement errors due to thermal fluctuations.
  • the first ultrasonic signal S1 which is emitted by the first ultrasonic transducer 110 in the direction of the second ultrasonic transducer 120, is reflected by the first reflector 117 and sent back to the first ultrasonic transducer 110.
  • the first ultrasonic transducer 110 is designed to measure the time duration between the emission of the first ultrasonic signal Sl and the reception of the reflected signal SIr in order to carry out a comparison measurement for the first reference distance R1. Since the reference distance R 1 of the first reflector 117 has a first desired value from the first ultrasonic transducer 110, it can be determined from the measured distance and the comparison with the desired distance how far thermal fluctuations lead to a falsification of the length measurement by means of time measurement between transmission and reception have led reflected signal.
  • the second reference distance R 2 of the second reflector 127 from the second ultrasound transducer 120 has a second desired value, the second reflector 127 being arranged in the propagation direction of the second ultrasound signal S 2.
  • a reference measurement can thus also be carried out for the second ultrasound signal S2 by the second ultrasound signal S2 being reflected by the second reflector 127 and a second reflected signal S2r being sent back to the second ultrasound transducer 120.
  • the second ultrasound transducer 120 - similar to the first ultrasound transducer 110 - is designed to measure a time duration between the emission of the second ultrasound signal S2 and the reception of the reflected second ultrasound signal S2r, so that the reference distance R2 can be calculated and with the known second setpoint value is compared. From the deviation of the second desired value from the calculated second reference distance R2, it is therefore again possible to make an estimate with regard to the thermally induced error rate.
  • the exemplary embodiment in FIG. 5 thus permits a temperature measurement along the path between the first reference point P1 and the second reference point P2.
  • the first reflector may, for example, be arranged on the extendable machine part 100, as shown in FIG. 3, the second reflector 127 being arranged with the frame of the crane 200 at a predetermined distance from the second reference point P2.
  • the first reflector 117 may be configured to preferentially reflect the ultrasonic signal S1 from the first ultrasonic transducer 110, and the second reflector 127 may be configured to preferably receive the second ultrasonic signal S2 from the second ultrasonic transducer to reflect.
  • a temporal window can also be allowed for the reference measurements, so that possible reflections of the first ultrasound signal S1 at the second reflector 127 are outside a reference window to be measured.
  • a reflection signal SIr is valid, for example, only if it lies in a time window ti + to ⁇ ⁇ t (where ⁇ t indicates the width of the window and to is determined from the setpoint value).
  • the first reflector 117 is acoustically coupled to the first ultrasonic transducer 110, but is not acoustically coupled to the second ultrasonic transducer 120.
  • the second reflector 127 may be arranged on the machine in such a way that, although it is acoustically coupled to the second ultrasound transducer 120, it has no acoustic coupling to the first ultrasound transducer 110.
  • FIG. 6 shows a possible alternative arrangement (in comparison to FIG. 3) for the first and second ultrasonic transducers 110, 120 on the mobile crane 200.
  • the extension length L of the extendable machine part 100 thereby becomes determines that the first reference point Pl fixedly connected to the crane 200 is, while the second reference point P2 is fixedly connected to the extendable machine part 100 in this embodiment.
  • the first reference point Pl and the second reference point P2, which in turn are acoustically coupled, are at a distance A apart, wherein now the extension length L with increasing distance A also increases.
  • the first ultrasonic transducer 110 in turn transmits the first ultrasonic signal Sl and receives the second ultrasonic signal S2, and the second ultrasonic transducer 120 transmits the second ultrasonic signal S2 and receives the first ultrasonic signal S1.
  • the second reference point P2 can be arranged within the extendable machine part 100, so that the first and second ultrasonic signals S1, S2 can propagate within the machine part 100.
  • the extendable machine part 100 should have an opening at the rear end (i.e., the opposite end from the second reference point P2).
  • Embodiments can thus be summarized as follows. They comprise a device for length measurement, which is particularly suitable for telescopic cylinders, supports or punches, and which consists of at least two ultrasonic transducers 110, 120 and has associated electronics for transmitting and receiving ultrasonic signals S1, S2 for transit time measurement. In a first measurement, one sensor 110 sends the signal Sl and the opposite sensor 120 receives the signal Sl, while in a second measurement the same distance A is measured from the other side, the transmitter 110 becoming the receiver and the receiver becoming the transmitter , Thus both ultrasonic transducers send and receive each other mutually.
  • the sensors face each other, with one sensor attached to a fixed part and the other sensor attached to a moving part.
  • an ultrasound signal S1 is emitted from a transmitter 110, and this is picked up by the second transmitter 120 and reflected back. Both synchronizations can be made via the ultrasonic signals S 1, S 2, as well as distance information can be transmitted, so that a wiring of the movable part is simplified or can be dispensed with altogether.
  • each sensor 110, 120 has a temperature sensor 115, 125 for compensating the air temperature.
  • each sensor 110, 120 in addition to the ultrasonic signal Sl, S2 of the opposite vibrator (ultrasonic transducer) from its own echo, which is thrown back from a reference surface mounted at a fixed distance Rl, R2, derive a temperature information and compensate the main distance signal accordingly ,
  • Rl, R2 the ultrasonic signal
  • the sensors 110, 120 are arranged such that the distance A between the first and second reference points Pl and P2 increases, the farther the punch or the extendable machine part 100 has retracted and thus the extension length L is reduced.
  • the two different measurements are used to determine systematic influences affecting the propagation velocity of the ultrasonic signals. For example, if the ultrasonic signals propagate faster in one direction than in the opposite direction, then the two independent measurements will lead to systematically different results.
  • the ultrasound signals can be detected by a movement of the spread medium is systematically accelerated or decelerated. Examples include the presence of a wind, which causes the ultrasonic signal propagates slower in headwinds than, for example, in tailwind. Unless the wind blows sideways, a wind will always lead to systematic deviations. Other negative influences that can systematically distort the propagation velocity, but are also incident rain or snow laterally or flows in a liquid medium, if the distance measurements should be performed in a liquid.
  • the influence eg the wind speed or the wind component along the propagation direction of the ultrasonic signals
  • a plausibility check could optionally be carried out, for example, at the beginning or at regular intervals.
  • the plausibility check could, for example, proceed as follows. First, a test signal is transmitted from the first ultrasonic transducer 110, for example, and the second ultrasonic transducer 120 receives the test signal. Thereafter, in a certain period of time, a second test signal is emitted by the first ultrasonic transducer 110, which in turn is received by the second ultrasonic transducer 120.
  • the second ultrasonic transducer can determine from the distance of the two received signals after deducting the determined time whether both measurements were plausible to each other.
  • the plausibility would be present, for example, if the two signals received by the second ultrasound transducer 120 also arrive with the same time delay as they have been emitted by the first ultrasound transducer or the time delay lies within a tolerance range. The conclusion From such a plausibility check, both the transmitter and the timer would function properly.
  • a plausibility check in the other direction could be carried out, in which the second ultrasonic transducer 120 first emits a first test signal and after a further specific period of time a second test signal and the first Ultraschallwand- is trained to receive both test signals and simultaneously Time difference between the two test signals. From this second plausibility check could then be concluded, provided that the distance of the two received test signals by the first ultrasonic transducer 110 from the other specific period of time only a tolerance width that the transmitter in the second ultrasonic transducer 120 is working properly and also the timer in the first Ultrasonic transducer 110 has no errors. For example, one criterion might be that the particular time duration and the second difference between the two received signals differ only by one percent or not more than five percent.
  • the negative influences such as the wind influences
  • they can also be easily eliminated or compensated.
  • an averaging in the time measurement or distance measurement would lead to the fact that the accelerating effect would be compensated in one direction by the braking effect in the other direction.
  • Advantages of embodiments are based primarily on the two independent measurements, such as the detection of systematic influences that affect the propagation speed of the ultrasonic signals and thus lead to incorrect results.

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Ausfahrlänge (L) von einem ausfahrbaren Maschinenteil (100) mit einem ersten Referenzpunkt (P1) und einem zweiten Referenzpunkt (P2), die akustisch koppelbar sind und in einem Abstand (A) aufweisen, der sich in Abhängigkeit von der Ausfahrlänge (L) ändert, weist einen ersten und einen zweiten Ultraschallwandler (110, 120) und eine Auswerteschaltung (130) auf. Der erste und eine zweiten Ultraschallwandler (110, 120) sind an einem ersten und zweiten Referenzpunkt (P1, P2) anbringbar, wobei der erste Ultraschallwandler (110) ausgebildet ist, um ein erstes Ultraschallsignal (S1) zu senden und ein zweites Ultraschallsignal (S2) zu empfangen und wobei der zweite Ultraschallwandler (120) ausgebildet ist, um das zweite Ultraschallsignal (S2) zu senden und das erste Ultraschallsignal (S1) zu empfangen. Die Auswerteeinheit (130) ist ausgebildet, um eine erste Laufzeit (T1) zwischen Senden und Empfangen des ersten Ultraschallsignals (S1) und eine zweite Laufzeit (T2) zwischen Senden und Empfangen des zweiten Ultraschallsignals (S2) zu messen, um daraus die Ausfahrlänge (L) zu bestimmen.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung einer λusfahrlängβ von einem ausfahrbaren
Maschinenteil
Beschreibung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Ausfahrlänge von einem ausfahrbaren Maschinenteil und ein Verfahren zur Bestimmung einer Ausfahrlänge. Ausführungsbeispiele beziehen sich insbesondere auf ein Ultraschall-Längenmesssystem, welches eine Längenmessung mittels eines robusten Ultraschallsystems von ausfahrbaren Teilen, wie Teleskopzylin- dem oder ausfahrbaren Stützen von Autokranen, Betonpumpen oder ähnlichen Maschinen erlaubt.
An mobilen Maschinen, wie beispielsweise Hubarbeitsbühnen, Autokranen oder Betonpumpen, werden zur Abstützung häufig vier Arme oder Stempel ausgefahren. An deren äußeren Enden sind weitere Stempel senkrecht angeordnet, die nach unten gefahren werden können und somit eine Abstützung auf dem Boden ermöglichen, so dass das Fahrzeug eine stabile Lage einnimmt und beispielsweise nicht mehr auf den Rädern steht.
Je weiter die horizontalen Stempel ausgefahren werden, umso größer kann das seitliche Auslegen des Arbeitswerkzeugs oder der Hebebühne sein, ohne dass eine Gefahr des Umkip- pens oder von Instabilitäten besteht. Zur Erreichung der höchsten Auslenkung wäre es deshalb sinnvoll, die Stützen immer voll (maximal) auszufahren. Das ist jedoch aufgrund von beengten Platzverhältnissen innerhalb der Baustelle nicht immer möglich. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, die Längen der vier Ausfahrstempel möglichst exakt zu messen, um damit - in Verbindung mit einer Lastmessung - eine optimale Standsicherheit bei gleichzeitiger optimaler Ausnutzung der seitlichen Auslegung zu gewährleisten. Um eine ausreichend hohe Arbeitssicherheit zu gewährleisten, ist es erforderlich, dass diese Längenmessung möglichst exakt geschieht.
Im Stand der Technik werden dabei vorwiegend Seilzugsensoren zum Messen der Ausfahrlänge eingesetzt. Diese Seillängengeber weisen üblicherweise ein Stahlseil auf, welches mit einer federvorgespannten Aufwickelvorrichtung und einem daran angebrachten Ein- oder Mehrgangpotentiometer gekop- pelt ist. Neuere Seillängengeber können auch berührungslose Sensorelemente, wie z. B. Hallsensoren, verwenden. Ein Nachteil dieser konventionellen Seillängengeber besteht in den vielen beweglichen mechanischen Teilen, die ihrerseits relativ störanfällig sind. Außerdem sind sie nur begrenzt für einen rauen Mobilbetrieb einsetzbar. Andererseits weisen die vielen mechanischen Teile dieser konventionellen Seillängengeber einen erhöhten Verschleiß auf und zur Gewährleistung einer ausreichenden Sicherheit sind meist je zwei dieser Sensoren in einem Ausleger eingebaut.
Für einfache, absolute Längenmessung werden, abgesehen von dem konventionellen Seillängengeber, weitere verschiedene konventionelle Messverfahren genutzt. Eines der konventionellen Messverfahren nutzt beispielsweise optische Ab- standssensoren, die Licht zum Messen des Abstands verwenden. Diese konventionellen Systeme sind jedoch dahingehend nachteilig, dass sie sehr störanfällig gegen Verschmutzung auf einer Baustelle sind. Aus diesem Grund werden in Baumaschinen oft Ultraschallsensoren eingesetzt. Bei Ultra- schallsensoren sendet ein Ultraschallwandler eine Schallwelle mit einem bestimmten Öffnungswinkel aus und gleichzeitig wird ein Timer gestartet, der eine Zeitmessung durchführt. Die Wellen werden von einem Objekt reflektiert und auf dem Wandler, der dann als Empfänger dient, zurück- geworfen. Dort wird das Signal verstärkt und der Timer stoppt die vergangene Zeit zwischen dem Aussenden und dem Empfangen des reflektierten Signals. Aus der abgelaufenen Zeit zwischen dem Senden und Empfangen kann somit (dem einfachen Radarprinzip folgend) der Abstand des Objekts zu dem Wandler bestimmt werden, wobei berücksichtigt wird, dass die Entfernung zwischen dem Wandler und dem Objekt zweimal durchlaufen wird. Da allerdings die Schallausbrei- tung solcher Sensoren nicht eng fokussiert werden kann, ist ein Messen in engen Räumen, wie beispielsweise bei der gewünschten Anwendung (für Maschinenteile) , nur schwer möglich. Zum Beispiel würden alle möglichen Reflexionen an Seitenwänden oder anderen Maschinenteilen zu einer Störung und Verfälschung des Messresultats führen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Ausfahrlänge zu schaffen, die robust genug ist, um beispielsweise auf Baustellen angewendet zu werden. Andererseits soll ein Resultat mit hoher Sicherheit geliefert werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 17 gelöst.
Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine Vorrichtung zur Bestimmung der Ausfahrlänge von einem ausfahrbaren Maschinenteil dadurch geschaffen wird, dass an zwei Referenzpunkten, deren Abstand sich in Abhängigkeit der Ausfahrlänge ändert, jeweils ein Ultraschallwandler angeordnet ist, so dass ein Ultraschallsignal, das von dem einen der zwei Ultraschallwandler ausgesandt wird, durch den anderen der zwei Ultraschallwandler an dem ande- ren Referenzpunkt empfangen wird und aus einer Zeitmessung, die das Schallsignal zur Ausbreitung von dem ersten zum zweiten Referenzpunkt benötigt, der Abstand ermittelt werden kann. Gleichzeitig wird, um eine ausreichende Sicherheit zu gewährleisten, eine zweite Messung durchge- führt. Bei der zweiten Messung wird von dem Ultraschallwandler an dem zweiten Referenzpunkt ein weiteres Ultraschallsignal ausgesendet, welches von dem Ultraschallwandler am ersten Referenzpunkt empfangen wird, so dass aus der verstrichenen Zeit zwischen dem Senden und Empfangen des weiteren Ultraschallsignals ein zweites Messergebnis für die Ausfahrlänge bestimmt werden kann.
Durch ein Vergleichen der beiden Messergebnisse, d. h. der Zeitdauer, die das Ultraschallsignal von dem ersten zu dem zweiten Referenzpunkt benötigte, und der Zeitdauer, die das weitere Ultraschallsignal von dem Aussenden vom zweiten Referenzpunkt zu dem ersten Referenzpunkt benötigt, kann die Zuverlässigkeit der Messung abgeschätzt werden. Wenn beispielsweise beide Messergebnisse sich kaum oder nicht voneinander unterscheiden, kann davon ausgegangen werden, dass die ermittelte Ausfahrlänge richtig bestimmt wurde. Wenn sich jedoch beide Messergebnisse um mehr als einen Schwellenwert (z. B. um mehr als 5%, mehr als 10% oder mehr als 30 %) voneinander unterscheiden, ist höchstwahrscheinlich zumindest eine der Messungen nicht korrekt ausgeführt worden. Dementsprechend kann entweder der Mittelwert beider Messungen als die Ausfahrlänge genommen werden - besser wäre es aber die Messungen noch mal zu wiederholen. Alternativ kann, um eine möglichst hohe Sicherheit zu gewährleisten, die jeweils kleinste ermittelte Ausfahrlänge als Resultat genommen werden. Die Messung der Ausfahrlänge kann in jedem Fall als sicher bewertet werden, wenn eine der Messungen redundant ist und lediglich der Bestätigung des zuvor ermittelten Resultats dient.
Ausführungsbeispiele verwenden daher zwei Ultraschallschwinger (oder Ultraschallwandler) , die beide Signale senden und empfangen können. Der erste Schwinger sendet ein Signal aus, während der zweite Schwinger das Signal empfängt und daraus die Entfernung berechnet. Danach wird eine zweite Messung gestartet, wobei der erste Schwinger nun als Empfänger dient, während der zweite Schwinger als Sender betrieben wird. Optional kann das Empfangen des Signals von dem zweiten Schwinger als Triggersignal für das Initiieren der zweiten Messung dienen. Daraus entstehen dann wie gesagt zwei Messungen, die auf Plausibilität geprüft werden können bzw. getrennt ausgegeben werden können.
Beide Geräte haben optional eine eigene Signalauswertung, die jedoch vorteilhafterweise miteinander synchronisiert sind. Die Abstandswerte können beispielsweise über einen gemeinsamen CAN-Bus (CAN = Controller Area Network) mit getrennten Identifier (Id, Identifizierern) oder über getrennte Busverbindungen übertragen werden.
Ein technisches Problem bei der Messung mit Ultraschall ist der Einfluss der Temperatur auf das Messergebnis. So kann sich näherungsweise ein Fehler ergeben, der beispielsweise das Ergebnis um ca. 0,18%/°C verfälschen kann. Diese Ver- fälschung wird von der Temperaturabhängigkeit der Schallgeschwindigkeit verursacht. Um diesen Fehler weitestgehend zu kompensieren, nutzen Ausführungsbeispiele die folgenden zwei Möglichkeiten:
(1) In jedem der Sensoren werden Temperaturfühler eingebaut, womit die Temperaturen an den Sensorköpfen gemessen werden können. Die Schwankungen der Temperatur entlang der Messstrecke bleiben dabei allerdings unberücksichtigt. Außerdem haben die Temperatursensoren eine relativ hohe Zeitkonstante, die gerade bei Anwendungen im Außenbereich (mit schnell sich ändernden Temperaturen) eine Kompensation erschwert.
(2) Es werden direkte Referenzlaufzeitmessungen zur Kom- pensation durchgeführt. Beispielsweise wird ein kleiner Reflektor in der Nähe der jeweiligen Sensoren angebracht. Damit können die Sensoren, nachdem sie ein Ultraschallsignal zum gegenüberliegenden Schwinger gesendet haben, ein von dem Reflektor zurück geworfenes Signal selbst empfangen und auswerten. Da die Strecke zu dem Reflektor konstant ist (bis eben auf die besagten Temperaturschwankung) , kann die Laufzeit des Signals zur Kompensation des eigentlichen Abstandswerts verwendet werden. Dies bedeutet, dass eine Änderung der Laufzeitmessung zu dem Reflektor direkt in Verbindung steht mit einer thermisch bedingten Änderung der Schallgeschwindigkeit entlang der Referenzstrecke. Diese Methode verspricht ein besseres Ergebnis als bei der Möglichkeit (1) oben, kann jedoch nur bei genügendem Platzbedarf hinsichtlich der Referenzstrecken eingesetzt werden.
Ausführungsbeispiele schaffen somit einen Abstandssensor, der sowohl robust ist, als auch die Messaufgabe im Hinblick auf die Sicherheit zufrieden stellend löst.
Optional können zwei Auswerteeinheiten (für jeden Ultra- schallwandler eine Auswerteeinheit) vorgesehen werden oder aber auch nur eine Auswerteeinheit, wobei die eine Auswerteeinheit mit beiden Ultraschallwandlern gekoppelt ist. Die Kopplung kann beispielsweise durch eine Drahtverbindung hergestellt werden. Alternativ kann das Ultraschallsignal auch genutzt werden, um beispielsweise Daten zu übermitteln. So kann beispielsweise das Aussenden eines Ultraschallsignals zur Synchronisation genutzt werden, so dass die entsprechenden Zeitnehmer oder Timer im gleichen Zeittakt laufen. Optional kann auch der Zeitpunkt, des Aussen- dens mittels des Ultraschallsignals übertragen werden, so dass der gegenüberliegende Ultraschallwandler in der Lage ist, den Aussendezeitpunkt des Ultraschallsignals zu erfassen und daraus die Laufzeit zu bestimmen.
Optional ist • es ferner möglich, dass zunächst ein Ultraschallsignal von einem Ultraschallwandler ausgesandt wird, welches von dem anderen Ultraschallwandler empfangen wird und der gegenüberliegende Ultraschallwandler das zweite Ultraschallsignal nach einer vorbestimmten Zeitdauer (z. B. 0,2 Sekunden oder 0,3 Sekunden oder eine Sekunde) aussendet. Das zweite Ultraschallsignal wird wiederum von dem ersten Ultraschallwandler empfangen, der seinerseits dann aus der verstrichenen Zeit zwischen dem Aussenden des ersten Ultraschallsignals und dem Empfang des zweiten Ultraschallsignals und der Nutzung der Verzögerungszeit (=vorbestimmte Zeitdauer) , die der zweite Ultraschallwandler wartet, die Laufzeit des Signals misst.
Eine weitere Option besteht darin, dass während des Ausfah- rens der Maschinenteile (z. B. der Stützen) parallele Messungen fortlaufend durchgeführt werden (z. B. im Sekundentakt) , so dass beide Ultraschallwandler unabhängig voneinander Ultraschallsignale senden können. In einem solchen Szenario ist allerdings eine Synchronisation der beiden Ultraschallwandler sinnvoll, so dass beide Ultraschallwandler im gleichen Takt Ultraschallsignale senden.
Vorteile von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfassen somit zum einen die hohe Robustheit, da Ultraschallsignale verwendet werden, die weitestgehend robust hinsichtlich von Verschmutzungen und Feuchtigkeit oder schlechten Witterungsbedingungen auf Baustellen sind. Zum anderen wird die Sicherheit der Messung dadurch erhöht, dass zwei Ultraschallwandler genutzt werden, die parallele Messungen durchführen, die wiederum hinsichtlich der Redundanz untersucht werden können. Nur wenn eine der Messungen redundant ist, d. h. das gleiche Resultat liefern oder beide Messungen innerhalb einer Fehlertoleranz sind, kann der Messung vertraut werden.
Im Gegensatz zu den Längenmessungen aus dem Stand der Technik, wo die Laufzeit eines Signals nach einer Reflexion am Referenzpunkt gemessen wird, können Reflexionen bei Ausführungsbeispielen ignoriert werden. Reflexionen sind nämlich potentiell fehlerbehaftet, da nicht genau sichergestellt werden kann, woran die Signale reflektiert wurden (an einer Baumaschine gibt es viele potentielle Reflexions- punkte) . Bei Ausführungsbeispiele kann beispielweise immer die zuerst eintreffende Hauptwellenfront detektiert werden und nachfolgende Reflexionen können ignoriert werden. Damit ist gegenüber herkömmlichen Verfahren eine deutliche Erhöhung der Genauigkeit erreichbar.
Weitere Vorteile von Ausführungsbeispielen sind, dass das Ultraschallsignal gleichzeitig zur Signalübermittlung genutzt werden kann, wobei die Signalübermittlung zum einen der Synchronisation der beiden Ultraschallwandler dient und zum anderen für die Übermittlung von Messresultaten genutzt werden kann.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Darstellung eines Krans als ein mögliches
Anwendungsgebiet ;
Fig. 3 eine Darstellung einer ausfahrbaren Stütze mit zwei möglichen Referenzpunkten für Ultraschallwandler;
Fig. 4 eine schematische Darstellung von zwei Ultraschallwandlern mit Thermosensoren;
Fig. 5 eine schematische Darstellung von zwei Ultraschallwandlern mit zusätzlich angebrachten Re- flektoren zur Referenzmessung;
Fig. 6 eine Darstellung einer ausfahrbaren Stütze mit zwei alternativen Referenzpunkten.
Bevor im Folgenden die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert wird, wird darauf hingewiesen, dass gleiche Elemente in den Figuren mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen sind, und dass eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weg gelassen wird.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung für ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem ein erster Ultraschallwandler 110 und ein zweiter Ultraschallwandler 120 sich in einem Abstand A voneinander befinden. Der erste Ultraschallwandler 110 sendet beispielsweise zu einem Zeitpunkt tx ein erstes Ultraschallsignal Sl in Richtung des zweiten Ultraschallwandlers 120 aus. Der zweite Ultraschallwandler 120 empfängt beispielsweise das erste Ultraschallsignal Sl zu einem Zeitpunkt t± + Tl. Der zweite Ultraschallwandler 120 sendet daraufhin ein zweites Ultraschallsignal S2 in Richtung des ersten Ultraschall- wandlers 110, wobei beispielsweise das zweite Ultraschallsignal S2 zu einem Zeitpunkt t2 gesendet wird und von dem ersten Ultraschallwandler 110 zu einem Zeitpunkt t2 + T2 empfangen wird. Beispielsweise kann t2 so gewählt werden, dass nach Empfang des ersten Ultraschallsignals 110 eine feste Wartezeit (ti +Tl - t2) verstreicht, bevor das zweite Ultraschallsignal 120 ausgesendet wird. Somit wirkt der zweite Ultraschallwandler 120 als effektiv als ein zeitlich verzögerter Transponder.
Die Zeitpunkte können beispielsweise derart gewählt werden, dass der Zeitpunkt t2 größer ist als der Zeitpunkt ti (oder größer ist als ti+Tl), so dass eventuelle Reflexionen des ersten Ultraschallsignals Sl-. an Maschinenteilen oder anderen Reflexionsobjekten nicht mit dem zweiten Ultraschall- signal S2 interferieren können. Beispielsweise kann der erste Ultraschallwandler 110 ausgebildet sein, um das zweite Ultraschallsignal S2 erst in einem zeitlichen Mindestabstand von dem Aussenden des ersten Ultraschallsignals Sl zu empfangen, wobei der zeitliche Mindestabstand so gewählt sein kann, dass danach Reflexionen abgeklungen sind. Optional kann ferner das erste Ultraschallsignal Sl eine andere Frequenz aufweisen als das zweite Ultraschallsignal S2. Damit könnten dann parallele Messungen durchgeführt werden, ohne dass die Gefahr von Interferenzen oder von Verwechselungen mit reflektierten Signalen bestehen würde.
Weiterhin weist das Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 1 gezeigt ist, eine Auswerteeinheit 130 auf, die beispielsweise mit dem ersten Ultraschallwandler 110 über eine elektrische Verbindung 113 verbunden und ausgebildet ist, um aus dem Zeitintervall (Tl+T2+t2-ti) zwischen dem Senden des ersten Ultraschallsignals Sl und dem Empfangens des zweiten Ultraschallsignals S2 durch den ersten Ultraschallwandler 110 den Abstand A zu bestimmen. Zusätzlich kann aus der Zeitdauer T2, die das zweite Ultraschallsignal S2 benötigt, um vom zweiten Ultraschallwandler 120 zu dem ersten Ultraschallwandler 110 zu gelangen, der Abstand A bestimmt werden. Die entsprechenden Zeiten oder Zeitpunkte
(z. B. ti und t2) oder andere Informationen können dabei durch die Ultraschallsignale übermittelt werden.
Optional ist die Auswerteeinheit 130 mittels einer weiteren elektrischen Verbindung 123 ebenfalls mit dem zweiten Ultraschallwandler 120 verbunden (z. B. mit einem CAN-Bus) , so dass die Auswerteeinheit 130 ebenfalls aus einer Laufzeitmessung des ersten Ultraschallsignals Sl von dem ersten Ultraschallwandler 110 zu dem zweiten Ultraschallwandler 120 den Abstand A noch einmal zu bestimmen. Optional ist es ebenfalls möglich, dass sowohl der erste Ultraschallwandler 110 und der zweite Ultraschallwandler 120 jeweils eine Auswerteeinheit aufweisen, die aus den Laufzeitmessungen (für Tl und T2) den Abstand A bestimmen (in zwei unabhängigen Berechnungen) .
Sofern beide Messungen nur innerhalb einer Toleranzschwelle von beispielsweise ±1 % oder ±5 % oder ±10 % voneinander abweichen, kann die Auswerteeinheit 130 den gemessenen Abstand A als zuverlässig klassifizieren. Bei größeren Abweichungen kann die Auswerteeinheit 130 entweder beide gemessenen Abstände A ausgeben und/oder die Messung als unsicher klassifizieren, woraufhin beispielsweise eine erneute Messung durchgeführt wird.
Der erste und zweite Ultraschallwandler 110 und 120 sind elektrische Bauelemente, die Ultraschallsignal erzeugen und beispielsweise gerichtet mit einem Öffnungswinkel α ausstrahlen. Der Öffnungswinkel α des ersten und zweiten Ultraschallsignals Sl, S2 sind beispielsweise möglichst klein gewählt, so dass eine Streuung und Reflexion an benachbarten Maschinenteilen oder am Erdboden möglichst vermieden wird. Ferner sind der erste Ultraschallwandler 110 und der zweite Ultraschallwandler 120 beispielsweise ausgebildet, um jeweils das eigene Signal als auch das Signal des gegenüberliegenden Ultraschallwandlers zu erfassen.
Die Fig. 2 zeigt eine mögliche Anwendung der Vorrichtung zur Bestimmung einer Ausfahrlänge für einen mobilen Kran 200. Der mobile Kran 200, wie er in der Fig. 2 gezeigt ist, weist zwei ausfahrbare Maschinenteile 100a und 100b (Stützen) auf, wobei Ausführungsbeispiele genutzt werden, um die Ausfahrlänge L beispielsweise des ersten ausfahrbaren Maschinenteils 100a zu bestimmen. Die Ausfahrlänge L kann beispielsweise zwischen dem Mittelpunkt des Stempels 102 und der Fixierung 104 des ausfahrbaren Maschinenteils 100a an dem mobilen Kran 200 gemessen werden.
Ferner weist der mobile Kran 200 einen Ausleger 210, um Lasten zu heben. Die Ausfahrlänge L der Stützen 100 bestimmen nun wie weit der Ausleger 210 seitlich ausgefahren werden kann oder mit wie viel Last der Ausleger 210 belastet werden kann, ohne dass die Gefahr einer Instabilität auftritt.
Die Fig. 3 zeigt eine mögliche Anordnung von einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung an dem mobilen Kran 200, um die Ausfahrlänge L von dem ausfahrbaren Maschinenteil 100 zu bestimmen. Die Bestimmung erfolgt dabei mittels eines ersten Referenzpunkts Pl und eines zweiten Referenzpunkts P2, die akustisch koppelbar sind und den Abstand A aufweisen, der sich in Abhängigkeit der Ausfahrlänge L ändert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist wie in der Fig. 1 beschrieben den ersten und einen zweiten Ultraschallwandler 110, 120 auf, die am ersten und zweiten Referenzpunkt Pl, P2 anbringbar sind, wobei der erste Ultraschallwandler 110 ausgebildet ist, um ein erstes Ultraschallsignal Sl zu senden und ein zweites Ultraschallsignal S2 zu empfangen und wobei der zweite Ultraschallwandler 120 ausgebildet ist, um das zweite Ultraschallsignal S2 zu senden und das erste Ultraschallsignal (Sl) zu empfangen. Ferner weist die Vorrichtung die Auswerteeinheit 130 (in der Fig. 3 nicht gezeigt), die ausgebildet ist, um die erste Laufzeit Tl zwischen Senden und Empfangen des ersten Ultraschallsignals Sl und die zweite Laufzeit T2 zwischen Senden und Empfangen des zweiten Ultraschallsig- nals S2 zu messen, um daraus die Ausfahrlänge L zu bestimmen .
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Ausfahrlänge L zwischen der seitlichen Begrenzung 104 des mobilen Krans 200 und dem Mittelpunkt des Stempels 102 gemessen. Alternativ kann die Ausfahrlänge L auch bis zum am weitest gelegenen Punkt des Stempels 102 messen (oder einem anderen Punkt) . In jedem Fall besteht bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel eine Abhängigkeit zwischen der Ausfahrlänge L und dem Abstand A, wobei die Ausfahrlänge L mit abnehmendem Abstand A zunimmt, in der Art, dass die Summe von Abstand A und Ausfahrlänge L beispielsweise konstant bleibt. Andere funktionale Zusammenhänge sind jedoch ebenfalls möglich (siehe Fig. 6) .
Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann der erste und zweite Ultraschallwandler 110 und 120 vertauscht werden, so dass der zweite Ultraschallwandler 120 zunächst das zweite Ultraschallsignal S2 aussendet und der erste Ultraschallwandler 110 daran anschließend das erste Ultraschallsignal Sl sendet. Die Positionierungen der Ultraschallsensoren an den Referenzpunkten Pl, P2 können ebenfalls ausgetauscht sein.
Die Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der erste Ultraschallwandler 110 einen ersten Thermosensor 115 aufweist, und bei dem der zweite Ultraschallwandler 120 einen zweiten Thermosensor 125 aufweist. Der erste Thermosensor 115 ist dabei ausgebildet, um eine Temperatur des ersten Ultraschallwandlers 110 oder eine Temperatur einer Umgebung des ersten Ultraschallwandlers 110 zu messen und der zweite Thermosensor 125 ist ausgebildet, um eine Tempe- ratur des zweiten Ultraschallwandlers oder eine Temperatur einer Umgebung des zweiten Ultraschallwandlers 120 zu messen. Mit Hilfe der gemessenen Temperaturen kann eine Korrektur vorgenommen werden, die den temperaturabhängigen Fehler bei der Abstandsmessung korrigiert.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Korrektur eines temperaturabhängigen Fehlers. Dazu ist in einem ersten Referenzabstand Rl von dem ersten Ultraschallwandler 110 ein erster Reflektor 117 angeordnet. Ferner ist in einem zweiten Referenzabstand R2 von dem zweiten Ultraschallwandler 120 ein zweiter Reflektor 127 angeordnet. Die Reflektoren dienen dabei Referenzmessungen, um beispielsweise Messfehler in Folge thermischer Schwankungen auszugleichen. Dabei wird das erste Ultraschallsignal Sl, welches von dem ersten Ultraschallwandler 110 in Richtung des zweiten Ultraschallwandlers 120 ausgesandt wird, von dem ersten Reflektor 117 reflektiert und an den ersten Ultraschallwandler 110 zurück gesendet. Der erste Ultraschallwandler 110 ist ausgebildet, um die Zeitdauer zwi- sehen dem Aussenden des ersten Ultraschallsignals Sl und dem Empfangen des reflektierten Signals SIr zu messen, um daraus eine Vergleichsmessung für den ersten Referenzabstand Rl durchzuführen. Da der Referenzabstand Rl des ersten Reflektors 117 einen ersten Sollwert von dem ersten Ultraschallwandler 110 aufweist, kann aus dem gemessenen Abstand und dem Verglei- chen mit dem Sollabstand bestimmt werden, wie weit thermische Schwankungen zu einer Verfälschung der Längenmessung mittels Zeitmessung zwischen Aussenden und Empfangen eines reflektierten Signals geführt haben.
In analoger Art weist der zweite Referenzabstand R2 des zweiten Reflektors 127 von dem zweiten Ultraschallwandler 120 einen zweiten Sollwert auf, wobei der zweite Reflektor 127 in Ausbreitungsrichtung des zweiten Ultraschallsignals S2 angeordnet ist. Wie zuvor beschrieben, kann somit auch für das zweite Ultraschallsignal S2 eine Referenzmessung durchgeführt werden, indem das zweite Ultraschallsignal S2 von dem zweiten Reflektor 127 reflektiert wird und ein zweites reflektiertes Signal S2r an den zweiten Ultraschallwandler 120 zurückgesandt wird. Dabei ist der zweite Ultraschallwandler 120 - ähnlich dem ersten Ultraschallwandler 110 - ausgebildet, um eine Zeitdauer zwischen dem Aussenden des zweiten Ultraschallsignals S2 und dem Empfangen des reflektierten zweiten Ultraschallsignals S2r zu messen, so dass der Referenzabstand R2 berechnet werden kann und mit dem bekannten zweiten Sollwert verglichen wird. Aus der Abweichung des zweiten Sollwerts von dem berechneten zweiten Referenzabstand R2 kann somit wiederum eine Abschätzung hinsichtlich der thermisch bedingten Fehlerrate vorgenommen werden.
Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel, welches in der Fig. 4 gezeigt ist, erlaubt das Ausführungsbeispiel in der Fig. 5 somit eine Temperaturmessung entlang der Strecke zwischen dem ersten Referenzpunkt Pl und dem zweiten Refe- renzpunkt P2. Es ist somit nicht nur die Temperatur an dem ersten Ultraschallwandler 110 und dem zweiten Ultraschallwandler 120 bekannt, sondern temperaturbedingte Fehlerraten können über den gesamten Abstand A berücksichtigt werden. Der erste Reflektor kann beispielsweise an dem ausfahrbaren Maschinenteil 100, wie er in der Fig. 3 gezeigt ist, angeordnet sein, wobei der zweite Reflektor 127 mit dem Rahmen des Krans 200 in einem vorbestimmten Abstand zu dem zweiten Referenzpunkt P2 angeordnet ist.
Um mögliche Interferenzen zwischen den verschiedenen Reflexionen zu minimieren, kann der erste Reflektor 117 derart ausgebildet sein, dass er bevorzugt das Ultraschallsignal Sl von dem ersten Ultraschallwandler 110 reflektiert und der zweite Reflektor 127 kann ausgebildet sein, um vorzugsweise das zweite Ultraschallsignal S2 von dem zweiten Ultraschallwandler zu reflektieren. Alternativ kann für die Referenzmessungen auch ein zeitliches Fenster erlaubt werden, so dass mögliche Reflexionen des ersten Ultraschallsignals Sl an dem zweiten Reflektor 127 außerhalb eines zu messenden Referenzfensters liegen. Ein Reflexionssignal SIr ist beispielsweise lediglich dann gültig, wenn es in einem zeitlichen Fenster ti+to±Δt liegt (wobei Δt die Breite des Fensters angibt und to aus dem Sollwert ermittelt wird) .
Alternativ ist es ferner möglich, den ersten Reflektor 117 derart anzuordnen, dass er zwar akustisch mit dem ersten Ultraschallwandler 110 gekoppelt ist, nicht jedoch akustisch mit dem zweiten Ultraschallwandler 120 gekoppelt ist. In analoger Weise kann der zweite Reflektor 127 derart an der Maschine angeordnet sein, dass er zwar mit dem zweiten Ultraschallwandler 120 akustisch gekoppelt ist, jedoch keine akustische Kopplung zu dem ersten Ultraschallwandler 110 aufweist.
Die Fig. 6 zeigt eine mögliche alternative Anordnung (im Vgl. zu Fig. 3) für den ersten und zweiten Ultraschallwand- ler 110, 120 an dem mobilen Kran 200. Bei dem gezeigten weiteren Ausführungsbeispiel wird die Ausfahrlänge L von dem ausfahrbaren Maschinenteil 100 dadurch bestimmt, dass der erste Referenzpunkt Pl fest mit dem Kran 200 verbunden ist, währenddessen der zweite Referenzpunkt P2 bei diesem Ausführungsbeispiel fest mit dem ausfahrbaren Maschinenteil 100 verbunden ist. Der erste Referenzpunkt Pl und der zweite Referenzpunkts P2, die wiederum akustisch gekoppelt sind, sind im Abstand A voneinander entfernt, wobei jetzt die Ausfahrlänge L mit zunehmendem Abstand A ebenfalls zunimmt.
Der erste Ultraschallwandler 110 sendet wiederum das erste Ultraschallsignal Sl aus und empfängt das zweite Ultraschallsignal S2, und der zweite Ultraschallwandler 120 sendet das zweite Ultraschallsignal S2 aus und empfängt das erste Ultraschallsignal Sl. Dazu kann der zweite Referenzpunkt P2 innerhalb des ausfahrbaren Maschinenteils 100 angeordnet sein, so dass sich das erste und zweite Ultraschallsignal Sl, S2 innerhalb des Maschinenteils 100 ausbreiten können. Das ausfahrbare Maschinenteil 100 sollte dazu eine Öffnung am hinteren Ende (d.h. dem zweiten Referenzpunkt P2 gegenüberliegenden Ende) aufweisen.
Ausführungsbeispiele können somit wie folgt zusammengefasst werden. Sie umfassen eine Vorrichtung zur Längenmessung, die sich insbesondere auch für Teleskopzylinder, Stützen oder Stempel eignet, und die aus mindestens zwei Ultra- schallwandlern 110, 120 besteht und eine dazugehörige Elektronik zum Senden und Empfangen von Ultraschallsignalen Sl, S2 zur Laufzeitmessung aufweist. In einer ersten Messung sendet ein Sensor 110 das Signal Sl aus und der gegenüberliegende Sensor 120 empfängt das Signal Sl, während in einer zweiten Messung der gleiche Abstand A von der anderen Seite gemessen wird, wobei der Sender 110 zum Empfänger und der Empfänger zum Sender wird. Somit senden und empfangen wechselseitig beide Ultraschallwandler.
Ferner stehen sich bei Ausführungsbeispielen die Sensoren gegenüber, wobei ein Sensor an einem festen Teil und der andere Sensor an einem beweglichen Teil befestigt sind. Bei weiteren Ausführungsbeispielen wird, wie oben bereits beschrieben, ein Ultraschallsignal Sl von einem Sender 110 ausgesendet, und dieses wird von dem zweiten Sender 120 aufgenommen und zurück reflektiert. Über die Ultraschallsignale Sl, S2 können sowohl Synchronisationen vorgenommen werden, als auch Abstandsinformationen übertragen werden, so dass eine Verkabelung des beweglichen Teils vereinfacht wird oder auch ganz entfallen kann.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen weist jeder Sensor 110, 120 einen Temperatursensor 115, 125 zur Kompensation der Lufttemperatur auf. Alternativ dazu kann jeder Sensor 110, 120 zusätzlich zu dem Ultraschallsignal Sl, S2 des gegenüberliegenden Schwingers (Ultraschallwandler) aus seinem eigenen Echo, das von einem in einem festen Abstand Rl, R2 angebrachten Referenzfläche zurück geworfen wird, eine Temperaturinformation ableiten und das Hauptabstandssignal entsprechend kompensieren. Es werden somit mindestens zwei Abstandsmesswerte generiert, die auf ihre Plausibilität hin überprüft werden können. Sie sollten also nicht zu weit voneinander abweichen. Damit ist ein sicherer Betrieb unter allen Bedingungen gewährleistet.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen sind die Sensoren 110, 120 derart angeordnet, dass sich der Abstand A zwischen dem ersten und zweiten Referenzpunkt Pl und P2 vergrößert, je weiter der Stempel oder das ausfahrbare Maschinenteil 100 eingefahren ist und somit die Ausfahrlänge L sich verkleinert.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die zwei unterschiedlichen Messungen dazu benutzt, um systematische Einflüsse, die die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallsignale beeinflussen, festzustellen. Wenn beispielsweise die Ultraschallsignale sich in einer Richtung schnel- ler ausbreiten als in der entgegengesetzten Richtung, dann werden die zwei unabhängigen Messungen zu systematisch unterschiedlichen Resultate führen. Beispielsweise können die Ultraschallsignale durch eine Bewegung des Ausbrei- tungsmediums systematisch beschleunigt oder abgebremst werden. Beispiele hierfür sind z.B. das Vorhandensein eines Windes, der dazu führt, dass das Ultraschallsignal sich bei Gegenwind langsamer ausbreitet als beispielsweise bei Rückenwind. Sofern der Wind nicht genau seitlich bläst, wird ein Wind immer zu systematischen Abweichungen führen. Andere negative Einflüsse, die die Ausbreitungsgeschwindigkeit systematisch verfälschen können, sind aber auch seitlich einfallender Regen oder Schnee oder auch Strömungen in einem flüssigen Medium, sofern die Abstandsmessungen in einer Flüssigkeit durchgeführt werden sollten.
Aus der systematischen Abweichung der beiden Signale ließe sich zunächst der Einfluss (z.B. die Windgeschwindigkeit oder die Windkomponente entlang der Ausbreitungsrichtung der Ultraschallsignale) feststellen und dann auch eliminieren. Um eine derartige Messung zuverlässig durchzuführen, könnte optional beispielsweise am Beginn oder auch in regelmäßigen Abständen eine Plausibilitätsuntersuchung durchgeführt werden. Die Plausibilitätsuntersuchung könnte beispielsweise wie folgt ablaufen. Zunächst wird ein Testsignal beispielsweise von dem ersten Ultraschallwandler 110 ausgesandt und der zweite Ultraschallwandler 120 empfängt das Testsignal. Danach wird in einem bestimmten Zeitab- schnitt ein zweites Testsignal von dem ersten Ultraschallwandler 110 ausgesandt, welches wiederum von dem zweiten Ultraschallwandler 120 empfangen wird. Da die bestimmte Zeit fest vorgegeben sein kann (z.B. im Abstand von einer Sekunde oder zwei Sekunden oder fünf Sekunden durchgeführt wird) , kann der zweite Ultraschallwandler aus dem Abstand der beiden empfangenen Signale nach Abzug der bestimmten Zeit feststellen, ob beide Messungen zueinander plausibel waren. Die Plausibilität würde beispielsweise vorliegen, wenn die beiden durch den zweiten Ultraschallwandler 120 empfangenen Signale ebenfalls mit einer gleichen zeitlichen Verzögerung ankommen, wie sie von dem ersten Ultraschallwandler ausgesandt worden sind bzw. die zeitliche Verzögerung innerhalb einer Toleranzbreite liegt. Die Schlussfol- gerung aus einer derartigen Plausibilitätsuntersuchung wäre, dass sowohl der Sender als auch der Timer ordnungsgemäß funktionieren.
In gleicher Weise könnte auch eine Plausibilitätsuntersuchung in der anderen Richtung durchgeführt werden, bei der der zweite Ultraschallwandler 120 zunächst ein erstes Testsignal und nach einer weiteren bestimmten Zeitdauer ein zweites Testsignal aussendet und der erste Ultraschallwand- ler ausgebildet ist, beide Testsignale zu empfangen und gleichzeitig die Zeitdifferenz zwischen den beiden Testsignalen festzustellen. Aus dieser zweiten Plausibilitätsuntersuchung könnte dann geschlussfolgert werden, sofern der Abstand der beiden empfangenen Testsignale durch den ersten Ultraschallwandler 110 sich von der weiteren bestimmten Zeitdauer nur um eine Toleranzbreite unterscheidet, dass der Sender in dem zweiten Ultraschallwandler 120 ordnungsgemäß funktioniert und ebenfalls der Timer in dem ersten Ultraschallwandler 110 keine Fehler aufweist. Ein Kriterium könnte beispielsweise sein, dass die bestimmte Zeitdauer und die zweite Differenz zwischen den beiden empfangenen Signalen sich lediglich um ein Prozent oder nicht mehr als fünf Prozent voneinander unterscheiden.
Nachdem die negativen Einflüsse (wie z.B. die Windeinflüsse) festgestellt wurden, können sie ebenfalls in einfacher Art und Weise eliminiert oder kompensiert werden. Beispielsweise würde eine Mittelung bei der Zeitmessung oder Entfernungsmessung dazu führen, dass der beschleunigende Effekt in der einen Richtung durch den bremsenden Effekt in der anderen Richtung kompensiert werden würde. Bei weiteren Ausführungsbeispielen wäre es ebenfalls möglich, beide Messungen gleichzeitig durchzuführen, so dass sich stark ändernde Wettereinflüsse sehr effizient kompensieren las- sen. Vorteile von Ausführungsbeispielen basieren vor allem auf die beiden unabhängigen Messungen, wie beispielsweise das Feststellen von systematischen Einflüssen, die die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallsignale beeinflussen und somit zu falschen Resultaten führen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Bestimmung einer Ausfahrlänge (L) von einem ausfahrbaren Maschinenteil (100) mit einem ers- ten Referenzpunkt (Pl) und einem zweiten Referenzpunkt (P2) , die akustisch koppelbar sind und einen Abstand (A) aufweisen, der sich in Abhängigkeit von der Ausfahrlänge (L) ändert, mit folgenden Merkmalen:
einem ersten und einen zweiten Ultraschallwandler (110, 120), die am ersten und zweiten Referenzpunkt (Pl, P2) anbringbar sind, wobei der erste Ultraschallwandler (110) ausgebildet ist, um ein erstes Ultraschallsignal (Sl) zu senden und ein zweites Ultra- schallsignal (S2) zu empfangen und wobei der zweite Ultraschallwandler (120) ausgebildet ist, um das zweite Ultraschallsignal (S2) zu senden und das erste Ultraschallsignal (Sl) zu empfangen; und
einer Auswerteeinheit (130), die ausgebildet ist, um eine erste Laufzeit (Tl) zwischen dem Senden und Empfangen des ersten Ultraschallsignals (Sl) und eine zweite Laufzeit (T2) zwischen dem Senden und Empfangen des zweiten Ultraschallsignals (S2) zu messen, um dar- aus den Abstand (A) oder die Ausfahrlänge (L) zu bestimmen .
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Auswerteeinheit (130) ausgebildet ist, um die Differenz zwischen der ersten Laufzeit (Tl) und der zweiten Laufzeit (T2) zu bestimmen und zu überprüfen, ob die Differenz innerhalb eines Toleranzbereiches liegt.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der der Toleranzbe- reich der Differenz 1 % oder 5 % oder 10 % der ersten oder zweiten Laufzeit (Tl, T2) beträgt.
4. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Auswerteeinheit (130) ein Auswertemodul an dem zweiten Ultraschallwandler (120) aufweist und das Auswertemodul ausgebildet ist, um aus der ersten Lauf- zeit (Tl) oder aus der zweiten Laufzeit (T2) den Abstand (A) zu bestimmen.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, bei der die Auswerteeinheit (130) und das Auswertemodul ausgebildet sind, um sich unter Nutzung des ersten oder zweiten Ultraschallsignals (Sl, S2) zu synchronisieren.
6. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der jeder Ultraschallwandler (110, 120) ausgebil- det ist, um antwortend auf ein von dem anderen Ultraschallwandler empfangenes Ultraschallsignal (Sl, S2) ein Ultraschallsignal (Sl, S2) an den anderen Ultraschallwandlers (110, 120) zu senden.
7. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das erste und zweite Ultraschallsignal (Sl, S2) unterschiedliche Frequenzen aufweisen.
8. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der erste Ultraschallwandler (110) einen ersten Temperatursensor (115) oder der zweite Ultraschallwandler (120) einen zweiten Temperatursensor (125) aufweist.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, bei dem die Auswerteeinheit (130) ausgebildet ist, um eine von dem ersten o- der dem zweiten Temperatursensor (115, 125) ermittelte Temperatur zu Korrekturzwecken zu nutzen.
10. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner einen ersten Reflektor (117) in einem ersten Referenzabstand (Rl) zu dem ersten Ultraschallwandler (110) oder einen zweiten Reflektor (127) in einem zweiten Referenzabstand (R2) zu dem zweiten Ultraschallwandler (110) aufweist,
wobei der erste Reflektor (117) ausgebildet ist, um das erste Ultraschallsignal (Sl) von dem ersten Ultraschallwandler (110) an den ersten Ultraschallwandler (110) zurückzureflektieren und wobei der zweite Reflektor (127) ausgebildet ist, um das zweite Ultraschallsignal (S2) von dem zweiten Ultraschallwandler (120) an den zweiten Ultraschallwandler (120) zurückzureflektieren, und
wobei die Auswerteeinheit (130) ausgebildet ist, um die Zeitdauer zwischen Senden des ersten oder zweiten Ultraschallsignals (Sl, S2) und Empfangen des ersten oder zweiten reflektierten Ultraschallsignals (SIr, S2r) zu messen, um daraus eine Referenzmessung bezüglich des Referenzabstands (Rl) durchzuführen und einen thermisch bedingten Fehler zu ermitteln.
11. Vorrichtung gemäß Anspruch 10, bei der die Auswerteeinheit (130) ausgebildet ist, um die Abstandsmessung des Abstands (A) unter Nutzung des thermisch bedingten Fehlers zu korrigieren.
12. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der erste oder der zweite Ultraschallwandler (110, 120) ausgebildet sind, um über das erste oder das zweite Ultraschallsignal (Sl, S2) weitere Daten zu übermitteln.
13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, bei der die Daten einen ersten Zeitpunkt (ti) des Sendens des ersten Ultraschallsignals (Sl) oder einen zweiten Zeitpunkt (t2) des Sendens des zweiten Ultraschallsignals (S2) umfassen.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der erste Ultraschallwandler (110) oder der zweite Ultraschallwandler (120) ausgebildet ist, ein erstes Testsignal und nach einer bestimmten Zeitdauer ein zweites Testsignal auszusenden und der jeweils andere Ultraschallwandler ausgebildet ist, das erste Testsignal und das zweite Testsignal zu empfangen,
und wobei die Auswerteeinheit (130) ausgebildet ist, die Zeitdauer zwischen dem Empfangen des ersten Testsignals und des zweiten Testsignals mit der bestimmten Zeitdauer zu vergleichen und ein Plausibilitätsmaß zu ermitteln.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Auswerteeinheit (130) ausgebildet ist, um aus der ersten Laufzeit (Tl) und der zweiten Laufzeit (T2) Einflüsse, die eine Ausbreitung der Ultraschallsignale beeinflussen, festzustellen oder zu kompensie- ren.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der die Einflüsse Windeinflüsse sind.
17. Verfahren zur Bestimmung einer Ausfahrlänge (L) von einem ausfahrbaren Maschinenteil (100) mit einem ersten Referenzpunkt (Pl) und einem zweiten Referenzpunkt (P2), die akustisch koppelbar sind und einen Abstand (A) aufweisen, der sich in Abhängigkeit der Ausfahr- länge (L) ändert, mit folgenden Schritten:
Senden eines ersten Ultraschallsignals (Sl) von einem ersten Ultraschallwandler (110) an dem ersten Referenzpunkt (Pl) und Empfangen des ersten Ultraschall- Signals (Sl) durch einen zweiten Ultraschallwandler (120) an dem zweiten Referenzpunkt (P2) nach einer ersten Laufzeit (Tl) ; Senden eines zweiten Ultraschallsignals (S2) von dem zweiten Ultraschallwandler (120) und Empfangen des zweiten Ultraschallsignals (S2) durch den ersten UIt- raschallwandler (120) nach einer zweiten Laufzeit (T2) ;
Ermitteln der ersten und zweiten Laufzeit (Tl, T2) zwischen Senden und Empfangen des ersten Ultraschall- Signals (Sl) ;
Berechnen eines ersten Wertes für den Abstandes (A) oder der Ausfahrlänge (L) aus der ersten Laufzeit (Tl) und Berechnen eines zweiten Wertes für den Abstandes (A) oder der Ausfahrlänge (L) aus der zweiten Laufzeit (T2) .
18. Verfahren gemäß Anspruch 17, das ferner ein Überprüfen des ersten und zweiten Wertes auf Redundanz aufweist, wobei das Überprüfen auf Redundanz ein Bestimmen einer Differenz oder eines Verhältnisses des ersten und zweiten Wertes aufweist.
19. Verfahren gemäß Anspruch 18, bei dem der erste oder zweite Wert als korrekt eingestuft wird, wenn die Differenz oder das Verhältnis innerhalb eines Toleranzbereiches liegt.
20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, das ferner ein Messen einer Temperatur durch einen Temperatursensor aufweist, um einen thermisch bedingten Fehler zu bestimmen.
21. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 17 bis 20, das ferner ein Messen einer Referenzlänge (Rl; R2) zwischen einem Ultraschallwandler (110; 120) und einem Reflektor (117; 127);
ein Vergleichen der gemessenen Referenzlänge mit einem Sollwert; und
ein Ermitteln eines thermisch bedingten Fehler aufweist,
wobei das Messen der Referenzlänge (Rl; R2) durch eine Laufzeitmessung zwischen dem Senden des Ultraschallsignals (Sl; S2) und Empfangen eines von dem Reflektor (117; 127) reflektierten Ultraschallsignals (SIr; S2r) ermittelt wird und der thermisch bedingte Fehler aus einer Abweichung der gemessenen Referenzlänge und dem Sollwert ermittelt wird.
22. Verfahren gemäß Anspruch 20 oder Anspruch 21, das ferner ein Korrigieren des berechneten ersten oder zweiten Wertes für den Abstand (A) oder der Ausfahrlänge (L) durch den thermisch bedingten Fehler um- fasst .
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