用于確定散裝材料的表面的拓撲結構的測量裝置控制系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關申請的參考 本申請主張2013年5月17日提交的歐洲專利申請案第13 168 360. 9號的權益，并且 將該申請案的全文以引用的方式并入本文。
技術領域 本發(fā)明涉及水平位測量（levelmeasurement)。特別地，本發(fā)明涉及用于確定儲存于容 器中的散裝材料（bulkmaterial)的表面的拓撲結構的測量裝置，涉及用于確定散裝材料 的體積流量的測量裝置的使用，涉及用于確定散裝材料的質量的測量裝置的使用，涉及用 于確定散裝材料的表面的所述拓撲結構（topology)的方法，涉及程序元件且涉及計算機 可讀媒介。
【背景技術】
[0002] 儲存于容器中或位于傳送帶上的散裝材料大體上具有不規(guī)則的粗糙表面。特別 地，當該容器被填滿或被排空時可以形成大的尖端或中空凹陷。
[0003] 在此情況中，若僅確定距填充材料表面上的單一點的距離，物位測量裝置經常不 準確地判定水平位。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的是縮減用于確定散裝材料表面的拓樸結構的時間。
[0005] 此目的是由獨立權利要求的特征實現的?？蓮钠溆鄼嗬蠹耙韵抡f明獲得本發(fā) 明的發(fā)展。
[0006] 本發(fā)明的第一方面指定用于確定儲存于容器中的散裝材料的表面的拓樸結構的 測量裝置，該裝置包括天線配置、回波曲線產生單元及定位裝置。
[0007] 天線配置用于在天線配置的主要輻射方向上發(fā)射傳輸信號及用于接收至少在散 裝材料的表面上被反射的傳輸信號。被反射并被天線配置接收的傳輸信號亦可稱為接收信 號。
[0008]回波曲線產生單元被構造用來從被反射并被天線配置接收的傳輸信號產生回波 曲線。在本文中，回波曲線反映（即，對應于）被反射的傳輸信號在測量裝置的距離測量 范圍上的信號強度或振幅。換言之，回波曲線使接收到的反射傳輸信號的振幅對路徑長度 (其被從天線發(fā)射傳輸信號到接收該傳輸信號的對應信號部分所覆蓋）的相依性成像。
[0009] 此類型的回波曲線通常具有源于傳輸信號在填充材料表面上的反射的最大值 (峰值）。在回波曲線中亦可存在源于容器或其它反射器中的干涉點上的反射的進一步的 最大值。
[0010] 以天線配置的主要輻射方向能夠憑借定位裝置（以能夠在不同的主要輻射方向 上產生一系列回波曲線的方式）而被改變的方式，能夠憑借定位裝置控制測量裝置或測量 裝置的部分或至少其天線。特別地，可提供單個的、機械或電子地"可樞軸轉動"的天線。在 天線的機械樞軸轉動的情況中，不需要使用天線陣列。
[0011] 樞軸轉動天線可以改變由測量裝置產生的傳輸信號的主要輻射方向。在本文中， 天線的樞軸轉動亦可憑借如下配置實施：所述由至少一個輻射單元（例如，喇叭式天線）及 位于傳輸信號的射路徑上的用于改變傳輸信號的傳播方向的至少一個偏向元件（例如，金 屬板或鏡子或別的反射器）構成。
[0012] 散裝材料表面的拓樸結構能夠憑借評估單元而被確定。在本文中，散裝材料 表面或散裝材料的"拓樸結構"是指表面輪廓，換言之，是指散裝材料表面的表面進展 (progression)?？裳刂€通過在表面上的一維掃描（在此情況下確定的表面輪廓是穿過 散裝材料的表面的平坦垂直剖面）或通過在表面上的二維掃描（與上述在該表面上的一維 掃描相對照）而確定所述表面進展。因此在此情況中，三維地確定散裝材料表面的拓樸結 構。
[0013] 現在為了二維地或三維地確定散裝材料表面的拓樸結構，評估單元可（例如）被 構造為執(zhí)行以下步驟：
[0014]首先，建立第一距離單元（distancecell)，其是回波曲線中的特定的距離間隔， 即，回波曲線的區(qū)段。在下一步驟中，在該系列回波曲線的每一回波曲線中分析此距離單 元，使得能夠通過與在第一距離單元內的其余回波曲線的比較而確定具有最大信號強度 的回波曲線。由于在特定的主要輻射方向上接收各回波曲線，故可由主要輻射方向的定向 清楚無誤地識別每一回波曲線。亦可確定在距離單元中的最大信號強度的值及（視情況） 精確位置。
[0015] 下文中，此類型的測量點的坐標意味著表示生成對應的回波曲線的主要輻射方向 的特征的角度及最大信號強度在回波曲線中的位置（"定位"）。信號強度值代表著回波曲 線在最大信號強度的位置處的振幅。此"位置"等同于與最大信號強度相對應的距離。
[0016]其后可針對回波曲線的其它距離單元執(zhí)行上文說明的步驟。
[0017] 因此，能夠進行上述的步驟將回波曲線細分為連續(xù)布置的多個距離單元或至少將 回波曲線的特定部分細分為多個距離單元。
[0018]換言之，多個回波曲線分別以不同的角度（換言之，以天線配置的不同的主要輻 射方向）被接收。可通過適當地調整天線配置及/或反射器（所述反射器在傳輸信號從天 線至散裝材料表面的路徑上反射傳輸信號）而機械地提供天線配置的主要輻射方向。例 如，還能夠通過提供相應受控的天線陣列而電子地調整主要輻射方向。
[0019] 在接收到所述一系列回波曲線之后，限定回波曲線的第一距離單元，且隨后，針對 各個回波曲線確定在此距離單元中的回波曲線的最大值。接著，確定各種回波曲線中哪一 個最大值是最大的最大值，且確定其坐標。隨后針對其它距離單元執(zhí)行這些步驟。根據天 線的主要輻射方向是在空間中的一個方向上還是兩個方向上改變，能夠由此計算散裝材料 表面的剖面線或三維表示。
[0020] 評估單元可以被構造為使用在上文說明的步驟中獲得的數據確定位于容器中的 散裝材料的水平位及/或散裝材料的體積。
[0021 ] 亦可自然地通過執(zhí)行不同的方法確定散裝材料表面的拓樸結構。
[0022] 在本發(fā)明的一個方面中，所述定位裝置包括控制系統(tǒng)，其被構造用來以能夠使用 所述一系列回波曲線的產生的回波曲線盡可能大的比例確定拓樸結構的方式來改變所述 天線配置的所述主要輻射方向。
[0023] 換言之，控制系統(tǒng)經組態(tài)以確保僅實際上為判定拓樸結構所必要且期望之散裝材 料表面之區(qū)域由天線配置掃描（主要輻射方向偏向至此等區(qū)域上）。例如，控制系統(tǒng)可以防 止天線配置的主要輻射方向超出散裝材料表面。
[0024]總體而言，這意味著能夠大幅減少在用于確定散裝材料表面的測量循環(huán)中取樣的 測量曲線的數目。這能夠導致更快速確定散裝材料表面拓樸結構且因此更快速確定儲存于 容器中的散裝材料的料位或更快速判定在傳送帶上的散裝材料的質量流量，其涉及盡可能 少的測量時間。
[0025] 如果例如在待確定的拓樸結構的合適的最小分辨率下，在兩個空間方向上的主要 輻射方向在180度的范圍上變化，則為此目的取樣的回波曲線的數目超過30000個（假定 一網格1度的級距）。假定每秒檢測兩個曲線，如在4-20mA電流環(huán)路用于測量值傳輸而不 為測量裝置提供電源時通常設置地那樣，確定拓樸結構所需的所有測量曲線的取樣將花費 超過15, 000秒。
[0026] 若現在縮減為此所需的測量時間，則可（例如）增大測量裝置之電源供應。然而， 在此情況中，4-20mA測量環(huán)路將無法供應足夠電源。
[0027] 然而，根據本發(fā)明，（至少大部分）僅檢測實際上用于確定拓樸結構的回波曲線。 換言之，并不檢測測量裝置假定不適用于確定拓樸結構的回波曲線，這是因為其能夠以較 高的確定程度假定這些回波曲線不能有助于確定拓樸結構，例如，因為相關的主要輻射方 向超出該散裝材料表面。
[0028]因此，可大幅減少取樣的回波曲線的數目。
[0029] 例如，用于改變天線配置的主要輻射方向的控制系統(tǒng)以這樣的方式構造：由定位 裝置設定的所有主要輻射方向處于不觸及或不相交于容器中的由測量裝置最新確定的料 位上方的容器壁（或僅稍微觸及或相交）的三維空間內。換言之，設定的不同主要輻射方 向始終朝向填充材