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DE102019202137A1 - ANGLE CORRECTED LEVEL DETERMINATION - Google Patents

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Publication number
DE102019202137A1
DE102019202137A1 DE102019202137.9A DE102019202137A DE102019202137A1 DE 102019202137 A1 DE102019202137 A1 DE 102019202137A1 DE 102019202137 A DE102019202137 A DE 102019202137A DE 102019202137 A1 DE102019202137 A1 DE 102019202137A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
angle
container
inclination
distance measuring
measuring device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102019202137.9A
Other languages
German (de)
Inventor
Jan Sören Emmerich
Sönke Kauffmann
Leon Valentin Siebel-Achenbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority to DE102019202137.9A priority Critical patent/DE102019202137A1/en
Priority to PCT/EP2020/054107 priority patent/WO2020169533A1/en
Publication of DE102019202137A1 publication Critical patent/DE102019202137A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284Electromagnetic waves
    • G01F23/292Light, e.g. infrared or ultraviolet
    • G01F23/2921Light, e.g. infrared or ultraviolet for discrete levels
    • G01F23/2928Light, e.g. infrared or ultraviolet for discrete levels using light reflected on the material surface
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01F23/80Arrangements for signal processing
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    • G01F23/804Particular electronic circuits for digital processing equipment containing circuits handling parameters other than liquid level

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung (100) zur Füllstandsermittlung. Die Vorrichtung (100) weist unter anderem eine an einem Behälter (11) anbringbare Distanzmessvorrichtung (10) auf, die ausgestaltet ist, um eine Distanz (d) zu einer ein Füllstandsniveau (L) definierenden Oberfläche (14) im Inneren (13) des Behälters (11) zu messen. Die Vorrichtung (100) west ferner einen Lagesensor (15) auf, der ausgestaltet ist, um einen von der Lage der Distanzmessvorrichtung (14) abhängigen Neigungswinkel (α) gegenüber einer Bezugsebene (16) zu ermitteln, sowie eine Steuerung (19), die ausgestaltet ist, um das Messen der Distanz mittels der Distanzmessvorrichtung (10) unter Berücksichtigung des ermittelten Neigungswinkels (α) auszuführen, um ein winkelkorrigiertes Messergebnis (H) zu erhalten, und um einen aktuellen Füllstand des Behälters (11) basierend auf dem winkelkorrigierten Messergebnis (H) zu ermitteln.The invention relates to a method and a device (100) for determining fill level. The device (100) has, inter alia, a distance measuring device (10) which can be attached to a container (11) and is designed to measure a distance (d) to a surface (14) in the interior (13) of the tank that defines a level (L) Measure container (11). The device (100) also has a position sensor (15) which is designed to determine an angle of inclination (α) relative to a reference plane (16) that is dependent on the position of the distance measuring device (14), as well as a controller (19) which is designed to measure the distance by means of the distance measuring device (10) taking into account the determined angle of inclination (α) in order to obtain an angle-corrected measurement result (H), and to determine a current filling level of the container (11) based on the angle-corrected measurement result ( H) to be determined.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Füllstandsermittlung eines Behältnisses, und insbesondere eine winkelkorrigierte Füllstandsermittlung der vorgenannten Art.The invention relates to a device and a method for determining the fill level of a container, and in particular an angle-corrected fill level determination of the aforementioned type.

In verschiedenen Bereichen des Alltags kann es wünschenswert sein, den aktuellen Füllstand von bestimmten Behältnissen zu ermitteln. Beispielsweise kann der Flüssigkeitsfüllstand in einem Glas oder einer Flasche, die Füllstandshöhe von Schüttgut in einem Container, oder der Füllstand eines Abfallbehälters von Interesse sein. Hierfür kann in vielen Fällen eine einfache Sichtprüfung ausreichend sein.In various areas of everyday life, it can be desirable to determine the current level of certain containers. For example, the liquid level in a glass or a bottle, the level of bulk material in a container, or the level of a waste container can be of interest. A simple visual inspection can be sufficient for this in many cases.

Falls aber eine Sichtprüfung nicht möglich sein sollte, zum Beispiel wenn das Behältnis nicht transparent oder schwer zugänglich ist, müssen andere Lösungen zur Füllstandsermittlung gefunden werden. Hierfür sind automatisierte Füllstandsmesser bekannt, wobei man zwischen Füllstandsensoren und Füllstandgrenzschaltern unterscheidet.However, if a visual inspection should not be possible, for example if the container is not transparent or difficult to access, other solutions for determining the fill level must be found. Automated level meters are known for this purpose, a distinction being made between level sensors and level limit switches.

Ein Füllstandgrenzschalter kann beispielsweise mit einer senkrecht zur Oberfläche des Füllgutes ausgerichteten Lichtschranke arbeiten. Wenn das Füllgut eine bestimmte Höhe erreicht hat, unterbricht es die Lichtschranke und der Füllstandgrenzschalter gibt ein entsprechendes Signal aus.A fill level limit switch can work, for example, with a light barrier aligned perpendicular to the surface of the fill material. When the filling material has reached a certain height, it interrupts the light barrier and the filling level limit switch emits a corresponding signal.

Füllstandsensoren hingegen können den jeweils aktuellen Füllstand des Füllgutes im Behälter kontinuierlich ermitteln. Bekannte Vorrichtungen hierfür sind zum Beispiel Schwimmer, die insbesondere bei Flüssigkeiten zum Einsatz kommen. Des weiteren sind elektronische Füllstandsmesser bekannt, die beispielsweise Optik, Ultraschall, Mikrowellen oder RADAR nutzen.Level sensors, on the other hand, can continuously determine the current level of the product in the container. Known devices for this purpose are, for example, swimmers, which are used in particular with liquids. Furthermore, electronic level meters are known which use optics, ultrasound, microwaves or RADAR, for example.

Insbesondere die elektronischen Füllstandsmesser erzielen gute bis sehr gute Ergebnisse bei der automatisierten Füllstandsüberwachung. Allerdings müssen diese Füllstandsmesser an vordefinierten Montagepositionen an dem zu überwachenden Behälter montiert werden, um korrekte Ergebnisse zu liefern. Einige dieser Füllstandsmesser müssen zudem vor Inbetriebnahme kalibriert werden. Darüber hinaus sind, je nach Anforderung, teils hochauflösende Füllstandsmesser nötig, die entsprechend teuer sind. Bekannte Füllstandsmesser können den Füllstand bei geradestehendem Behälter sehr gut ermitteln. The electronic level meters in particular achieve good to very good results in automated level monitoring. However, these level meters must be mounted at predefined mounting positions on the container to be monitored in order to provide correct results. Some of these level meters also need to be calibrated before being used. In addition, depending on the requirements, some high-resolution level meters are required, which are correspondingly expensive. Known level gauges can determine the level very well when the container is upright.

Wird der Behälter jedoch gekippt, so ändert sich das Füllstandsniveau an den jeweiligen Seitenwänden des Behälters. Insbesondere bei seitlich angebrachten Füllstandsmessern kann dies dazu führen, dass der tatsächliche Füllstand bei verkipptem Behälter nicht mehr korrekt detektiert wird.However, if the container is tilted, the level on the respective side walls of the container changes. This can lead to the fact that the actual fill level is no longer correctly detected when the container is tilted, particularly with fill level gauges attached to the side.

Es wäre demnach wünschenswert, bekannte Füllstandsmesser dahingehend zu verbessern, dass diese unabhängig von deren jeweiliger Montageposition und/oder unabhängig von eventuellen Verkippungen des Behälters genaue Ergebnisse liefern und gleichzeitig einen einfachen und kostengünstigen Aufbau aufweisen.It would therefore be desirable to improve known level gauges so that they deliver accurate results regardless of their respective mounting position and / or regardless of any tilting of the container and at the same time have a simple and inexpensive design.

Daher werden eine Vorrichtung zur Füllstandsermittlung mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Füllstandsermittlung mit den Merkmalen von Anspruch 14 vorgeschlagen. Ausführungsformen und weitere vorteilhafte Aspekte sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen genannt.Therefore, a device for level determination with the features of claim 1 and a method for level determination with the features of claim 14 are proposed. Embodiments and further advantageous aspects are named in the respective dependent claims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine an einem Behälter anbringbare Distanzmessvorrichtung auf. Die Distanzmessvorrichtung ist ausgestaltet, um eine Distanz zu einer ein Füllstandsniveau definierenden Oberfläche im Inneren des Behälters zu messen. Der Behälter kann dabei ein beliebiges Behältnis sein, das ausgestaltet ist, um mit Füllgut befüllt zu werden. Als Füllgut können sämtliche flüssigen, festen oder gasförmigen Komponenten bezeichnet werden, mit denen das jeweilige Behältnis zumindest teilweise befüllt werden kann. Das Füllgut kann beispielsweise ein Schüttgut oder eine Flüssigkeit sein. Die Oberfläche des Füllgutes innerhalb des Behälters bestimmt dabei den auch als Füllstandshöhe oder als Füllstandsniveau bezeichneten Füllstand des Behälters. Falls der Behälter leer sein sollte, so bestimmt die Oberfläche des Behälterbodens das Füllstandsniveau. In diesem Falle wäre das Füllstandsniveau gleich Null. Die das aktuelle Füllstandsniveau definierende Oberfläche im Inneren des Behälters kann also die Oberfläche des Füllgutes (bei ganz oder teilweise gefülltem Behälter) oder eine Oberfläche des Behältnisses, zum Beispiel der Behälterboden, (bei leerem Behälter) sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ferner einen Lagesensor auf. Der Lagesensor ist ausgestaltet, um die Lage der Distanzmessvorrichtung relativ zu einer Bezugsebene zu bestimmen und einen Neigungswinkel gegenüber dieser Bezugsebene zu ermitteln. Hierfür kann der Lagesensor mit der Distanzmessvorrichtung physisch gekoppelt sein, sodass der Lagesensor eine Lageänderung der Distanzmessvorrichtung und eine damit verbundene Winkelabweichung der Distanzmessvorrichtung relativ zu der Bezugsebene vorzeitweise in Echtzeit detektieren kann. Die Bezugsebene kann eine Referenzebene sein, die als Referenz zur Distanzmessung zu der das Füllstandsniveau definierenden Oberfläche dient. Sofern die Distanzmessvorrichtung in einem bestimmten Winkel zu der Bezugsebene verkippt sein sollte, kann der Lagesensor diesen bestimmten Winkel als einen entsprechenden Neigungswinkel gegenüber der Bezugsebene ermitteln. Der Neigungswinkel gibt also die geometrische Lageabweichung der Distanzmessvorrichtung gegenüber der als Referenz verwendbaren Bezugsebene an. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ferner eine Steuerung auf, die ausgestaltet ist, um das Messen der Distanz mittels der Distanzmessvorrichtung unter Berücksichtigung des ermittelten Neigungswinkels auszuführen. Die Messung unter Berücksichtigung des Neigungswinkels führt zu einem winkelkorrigierten Messergebnis, in welchem das Messergebnis um den zuvor ermittelten Neigungswinkel korrigiert ist. Somit verhält sich das Messergebnis vergleichbar zu einer Referenzmessung in der Bezugsebene. Das heißt, wenn die Distanzmessvorrichtung schräg zu der das Füllstandsniveau definierenden Oberfläche ausgerichtet ist, kann das Messergebnis der Distanzmessung im Vergleich zu einer Referenz-Distanzmessung zur Bezugsebene um den entsprechenden Neigungswinkel abweichen. Der gemessene Füllstand kann demnach vom tatsächlichen Füllstand abweichen. Um dies zu kompensieren wird erfindungsgemäß das Messergebnis um den zuvor ermittelten Neigungswinkel korrigiert und das entsprechend winkelkorrigierte Messergebnis der Distanzmessung wird anschließend verwendet, um hierüber den tatsächlichen Füllstand des Behälters zu ermitteln. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist also eine Winkelkorrektur auf, um Winkelabweichungen der Distanzmessvorrichtung relativ zu der Bezugsebene zu korrigieren. Ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt unter anderem darin, dass der Lagesensor die momentane Lage bzw. räumliche Orientierung der Distanzmessvorrichtung relativ zu der Bezugsebene zu jeder Zeit bestimmen kann. Somit ist keine aufwändige Kalibrierung der Vorrichtung nötig, nachdem diese an dem Behälter angebracht wurde.The device according to the invention has a distance measuring device that can be attached to a container. The distance measuring device is designed to measure a distance to a surface defining a filling level in the interior of the container. The container can be any container that is designed to be filled with filling material. All liquid, solid or gaseous components with which the respective container can be at least partially filled can be referred to as filling material. The filling material can, for example, be a bulk material or a liquid. The surface of the filling material within the container determines the filling level of the container, also referred to as the filling level or the filling level. If the container should be empty, the surface of the container bottom determines the level. In this case the level would be zero. The surface in the interior of the container that defines the current fill level can thus be the surface of the product (when the container is completely or partially filled) or a surface of the container, for example the container bottom (when the container is empty). The device according to the invention also has a position sensor. The position sensor is designed to determine the position of the distance measuring device relative to a reference plane and to determine an angle of inclination with respect to this reference plane. For this purpose, the position sensor can be physically coupled to the distance measuring device so that the position sensor can detect a change in position of the distance measuring device and an associated angular deviation of the distance measuring device relative to the reference plane in real time. The reference plane can be a reference plane that serves as a reference for measuring the distance to the surface defining the fill level. If the distance measuring device should be tilted at a specific angle to the reference plane, the position sensor can determine this specific angle as a corresponding angle of inclination with respect to the reference plane. The angle of inclination therefore gives the geometric positional deviation of the distance measuring device compared to that used as a reference usable reference plane. The device according to the invention also has a control which is designed to carry out the measurement of the distance by means of the distance measurement device, taking into account the inclination angle determined. The measurement taking into account the angle of inclination leads to an angle-corrected measurement result in which the measurement result is corrected by the previously determined angle of inclination. The measurement result is therefore comparable to a reference measurement in the reference plane. That is, if the distance measuring device is aligned obliquely to the surface defining the filling level, the measurement result of the distance measurement can differ by the corresponding angle of inclination compared to a reference distance measurement to the reference plane. The measured level can therefore deviate from the actual level. To compensate for this, the measurement result is corrected according to the invention by the previously determined inclination angle and the corresponding angle-corrected measurement result of the distance measurement is then used to determine the actual fill level of the container. The device according to the invention thus has an angle correction in order to correct angular deviations of the distance measuring device relative to the reference plane. A major advantage of the device according to the invention is, among other things, that the position sensor can determine the current position or spatial orientation of the distance measuring device relative to the reference plane at any time. Thus, no complex calibration of the device is necessary after it has been attached to the container.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Lagesensor ausgestaltet sein, um einen statischen Neigungswinkel der Distanzmessvorrichtung relativ zu der Bezugsebene zu bestimmen, wobei der statische Neigungswinkel aus der Montagelage der Distanzmessvorrichtung an dem Behälter resultiert. Die Distanzmessvorrichtung kann also beispielsweise schräg in Bezug auf die Referenz- bzw. Bezugsebene an dem Behälter montiert sein. Dies führt zu einer dauerhaften Winkelabweichung der Distanzmessvorrichtung relativ zur Bezugsebene, d.h. die Distanzmessvorrichtung ist dauerhaft um einen bestimmten Neigungswinkel relativ zur Bezugsebene verkippt. Dieser Neigungswinkel ist dauerhaft (zumindest für den Zeitraum der Montage der Distanzmessvorrichtung an dem Behälter) vorhanden und somit statisch, sodass sich ein statischer Messfehler ergibt, der mittels der erfindungsgemäßen Winkelkorrektur herausgerechnet und korrigiert werden kann. According to one embodiment, the position sensor can be designed to determine a static angle of inclination of the distance measuring device relative to the reference plane, the static angle of inclination resulting from the mounting position of the distance measuring device on the container. The distance measuring device can for example be mounted on the container at an angle with respect to the reference plane. This leads to a permanent angular deviation of the distance measuring device relative to the reference plane, i.e. the distance measuring device is permanently tilted by a certain angle of inclination relative to the reference plane. This angle of inclination is permanent (at least for the period during which the distance measuring device is mounted on the container) and is therefore static, so that a static measurement error results which can be calculated and corrected using the angle correction according to the invention.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Lagesensor ausgestaltet sein, um einen dynamischen Neigungswinkel der Distanzmessvorrichtung relativ zu der Bezugsebene zu bestimmen, wobei der dynamische Neigungswinkel aus einer Verkippung des Behälters resultiert und sich mit variierender Verkippung des Behälters ändert. Alternativ oder zusätzlich zu dem vorgenannten statischen Neigungswinkel kann also auch ein dynamischer Neigungswinkel bestimmt werden. Wenn also beispielsweise der Behälter gekippt wird, dann ändert sich beim Kippen die Ausrichtung des Distanzmesselements dynamisch zu der Bezugsebene. Dies ist insbesondere und vor allem dann der Fall, wenn sich beim Kippen die Ausrichtung des Füllguts innerhalb des Behälters ändert. Beispielsweise bleiben Flüssigkeitsoberflächen beim Kippen eines Glases immer in der Horizontalen, sodass die Flüssigkeitsoberfläche auf der einen Seite des Glases ansteigt und gleichzeitig auf der gegenüberliegenden Seite des Glases absinkt. Man kann auch sagen, während das Glas aus der Horizontalen herausgekippt wird, bleibt die Flüssigkeit in ein und derselben Orientierung, nämlich in der Horizontalen. Eine an dem Behälter montierte Distanzmessvorrichtung würde zusammen mit dem Behälter kippen und somit gegenüber der in der Horizontalen verbleibenden Flüssigkeitsoberfläche um einen mit der Kippung veränderlichen bzw. dynamischen Neigungswinkel ausgelenkt werden. Somit ergibt sich ein dynamischer bzw. zeitlich variabler Messfehler, der mittels der erfindungsgemäßen Winkelkorrektur herausgerechnet und korrigiert werden kann.According to a further exemplary embodiment, the position sensor can be designed to determine a dynamic angle of inclination of the distance measuring device relative to the reference plane, the dynamic angle of inclination resulting from a tilting of the container and changing as the tilting of the container varies. As an alternative or in addition to the aforementioned static angle of inclination, a dynamic angle of inclination can also be determined. If, for example, the container is tilted, the orientation of the distance measuring element changes dynamically with respect to the reference plane. This is especially and especially the case when the orientation of the filling material changes within the container when it is tilted. For example, when a glass is tilted, liquid surfaces always remain horizontal, so that the liquid surface rises on one side of the glass and at the same time drops on the opposite side of the glass. One can also say that while the glass is tilted out of the horizontal, the liquid remains in one and the same orientation, namely in the horizontal. A distance measuring device mounted on the container would tilt together with the container and would thus be deflected with respect to the liquid surface remaining in the horizontal by an angle of inclination that changes or dynamic with the tilt. This results in a dynamic or temporally variable measurement error which can be calculated out and corrected by means of the angle correction according to the invention.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Steuerung ausgestaltet sein, um den dynamischen Neigungswinkel und den statischen Neigungswinkel miteinander zu kombinieren, um einen gemeinsamen Neigungswinkel zu bestimmen, und um das Messen der Distanz mittels der Distanzmessvorrichtung unter Berücksichtigung des gemeinsamen Neigungswinkels auszuführen, um das winkelkorrigierte Messergebnis zu erhalten. Beispielsweise kann die Distanzmessvorrichtung in eine erste Richtung relativ zur Bezugsebene verkippt am Behälter angeordnet sein und eine entsprechende statische Winkelabweichung aufweisen. Wenn der Behälter nun in ebendiese Richtung gekippt wird, so führt die Verkippung zu einer Zunahme der Winkelabweichung der Distanzmessvorrichtung relativ zu der Bezugsebene. Die Steuerung kann in diesem Fall den aktuellen (d.h. zu einem Zeitpunkt t1 betrachteten) dynamischen Neigungswinkel und den statischen Neigungswinkel miteinander addieren, um einen gemeinsamen Neigungswinkel zu erhalten. Dieser gemeinsame Neigungswinkel bildet dann die Grundlage für die Winkelkorrektur. Wenn der Behälter hingegen in die entgegengesetzte Richtung gekippt wird, dann führt diese Verkippung zu einer Abnahme der Winkelabweichung der Distanzmessvorrichtung relativ zu der Bezugsebene. Die Steuerung kann in diesem Fall den aktuellen (d.h. zu einem Zeitpunkt t1 betrachteten) dynamischen Neigungswinkel von dem statischen Neigungswinkel subtrahieren, um einen gemeinsamen Neigungswinkel zu bestimmen. Dieser gemeinsame Neigungswinkel bildet dann die Grundlage für die Winkelkorrektur. Im besten Fall können sich die Winkelabweichungen bzw. der dynamische und der statische Neigungswinkel gegenseitig kompensieren.According to a further exemplary embodiment, the controller can be designed to combine the dynamic angle of inclination and the static angle of inclination with one another in order to determine a common angle of inclination, and to carry out the measurement of the distance by means of the distance measuring device taking into account the common angle of inclination in order to obtain the angle-corrected measurement result receive. For example, the distance measuring device can be arranged tilted in a first direction relative to the reference plane on the container and have a corresponding static angular deviation. If the container is now tilted in this same direction, the tilting leads to an increase in the angular deviation of the distance measuring device relative to the reference plane. In this case, the controller can add the current (ie considered at a point in time t 1 ) dynamic inclination angle and the static inclination angle to one another in order to obtain a common inclination angle. This common angles of inclination then forms the basis for the angle correction. If, on the other hand, the container is tilted in the opposite direction, this tilting leads to a decrease in the angular deviation of the distance measuring device relative to the reference plane. In this case, the control can subtract the current (ie considered at a point in time t 1 ) dynamic inclination angle from the static inclination angle in order to determine a common inclination angle. This common angle of inclination then forms the basis for the angle correction. In the best case, the angular deviations or the dynamic and static angles of inclination can compensate each other.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Bezugsebene eine waagrecht verlaufende Horizontalebene sein. Als waagrecht verlaufende Horizontalebene wird eine sich im Erdschwerefeld im Wesentlichen waagrecht erstreckende Ebene verstanden, die sich im Wesentlichen am Horizont orientiert sowie senkrecht zum Lot im Erdschwerefeld steht. Dies ist insbesondere bei Flüssigkeiten, aber auch bei anderem Füllgut, dass sich beispielsweise wie Schüttgut verhalten kann, von Vorteil, da sich diese Art von Füllgut auch beim Kippen des Behälters immer versucht an der waagrecht verlaufenden Horizontalebene auszurichten. Somit kann die waagrecht verlaufende Horizontalebene sehr gut als Referenz zur Bestimmung des Neigungswinkels dienen, um eine erfindungsgemäße winkelkorrigierte Füllstandsmessung von Füllgut, das sich im Wesentlichen wie Schüttgut verhält, durchzuführen.According to a further exemplary embodiment, the reference plane can be a horizontal plane running horizontally. A horizontal plane running horizontally is understood to be a plane which extends essentially horizontally in the earth's gravity field, which is essentially oriented on the horizon and is perpendicular to the perpendicular in the earth's gravity field. This is particularly advantageous for liquids, but also for other filling goods that can behave like bulk goods, for example, since this type of filling material always tries to align itself with the horizontal plane even when the container is tilted. Thus, the horizontally running horizontal plane can serve very well as a reference for determining the angle of inclination in order to carry out an angle-corrected fill level measurement according to the invention of filling material which behaves essentially like bulk material.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Steuerung ausgestaltet sein, um einen oder mehrere Behälterbereiche, die außerhalb der das Füllstandsniveau definierenden Oberfläche liegen, zu erkennen und diese ein oder mehreren Behälterbereiche beim Messen der Distanz unberücksichtigt zu lassen. Ein solcher außerhalb der Oberfläche liegender Behälterbereich kann beispielsweise eine Behälterwand sein. Da bei der Distanzmessung der Abstand zur Oberfläche des Füllgutes gemessen werden soll, interessiert die Behälterwand in der Regel nicht, da sie nicht zur Distanzmessung der Füllgutoberfläche beiträgt. Insbesondere bei einfach aufgebauten Distanzmessvorrichtungen kann das Einbeziehen der Behälterwand bei der Distanzmessung zur Füllgutoberfläche sogar zu falschen Messergebnissen bei der Füllstandsermittlung führen. Um dies auszuschließen kann die Steuerung diese Behälterbereiche erkennen und diese bei der Distanzmessung unberücksichtigt lassen. Somit wird also nur die Distanz zur tatsächlichen Füllgutoberfläche gemessen. Das Erkennen der Behälterwand kann beispielsweise durch Vergleich mehrerer Distanzmessergebnisse untereinander durchgeführt werden. Wenn beispielsweise zwei oder mehr Messpunkte eine annähernd ähnliche, oder vorzugsweise gleiche lotrechte Distanz zur Füllgutoberfläche aufweisen, deutet dies darauf hin, dass beide Messpunkte auf derselben Oberfläche, z.B. auf der Füllgutoberfläche, liegen. Weicht ein anderer Messpunkt hiervon ab, so kann dies darauf hindeuten, dass dieser Messpunkt nicht auf der interessierenden Oberfläche sondern auf anderen Behälterbereichen, wie zum Beispiel auf einer Behälterwand, liegt. Dies wird hierin auch als Randerkennung bezeichnet.According to a further exemplary embodiment, the controller can be designed to recognize one or more container areas that are outside the surface defining the filling level and to leave these one or more container areas unconsidered when measuring the distance. Such a container area lying outside the surface can be, for example, a container wall. Since the distance to the surface of the product is to be measured when measuring the distance, the container wall is generally of no interest, since it does not contribute to the distance measurement of the product surface. In particular in the case of simply constructed distance measuring devices, the inclusion of the container wall in the distance measurement to the product surface can even lead to incorrect measurement results when determining the fill level. In order to exclude this, the control can recognize these container areas and ignore them in the distance measurement. Thus, only the distance to the actual product surface is measured. The container wall can be identified, for example, by comparing several distance measurement results with one another. If, for example, two or more measuring points have an approximately similar or preferably the same perpendicular distance to the product surface, this indicates that both measuring points are on the same surface, e.g. on the product surface. If another measuring point deviates from this, this can indicate that this measuring point is not on the surface of interest but on other container areas, for example on a container wall. This is also referred to herein as edge detection.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Distanzmessvorrichtung eine optische Distanzmesseinrichtung aufweisen, die mindestens eine Emittervorrichtung und mindestens eine Detektorvorrichtung aufweist, wobei die Emittervorrichtung ausgestaltet ist, um elektromagnetische Strahlung in das Innere des Behälters auszusenden und wobei die Detektorvorrichtung ausgestaltet ist, um an der das Füllstandsniveau definierenden Oberfläche reflektierte Anteile der ausgesendeten Strahlung zu detektieren. Die Emittervorrichtung kann beispielsweise eine oder mehrere Lichtquellen, wie zum Beispiel lichtemittierende LEDs (engl.: Light Emitting Diode) oder Oberflächenemitter bzw. VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser) Dioden aufweisen. Die Detektorvorrichtung kann beispielweise eine oder mehrere Lichtdetektoren, wie zum Beispiel Fotodioden und insbesondere SPADs (single-photon avalanche diode) oder Multipixel-Bildsensoren aufweisen. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Konzepts liegt unter anderem darin, dass sehr günstige Bauteile, wie die vorgenannten SPADs, als Detektoren genutzt werden können. Somit besteht kein zwingender Bedarf am Einsatz einer teuren Kamera.According to a further exemplary embodiment, the distance measuring device can have an optical distance measuring device which has at least one emitter device and at least one detector device, the emitter device being designed to emit electromagnetic radiation into the interior of the container and the detector device being designed to be at the level defining the level Surface to detect reflected portions of the emitted radiation. The emitter device can, for example, have one or more light sources, such as, for example, light-emitting LEDs (Light Emitting Diode) or surface emitters or VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser) diodes. The detector device can, for example, have one or more light detectors, such as photodiodes and, in particular, SPADs (single-photon avalanche diodes) or multipixel image sensors. One advantage of the concept according to the invention is, among other things, that very inexpensive components, such as the aforementioned SPADs, can be used as detectors. There is thus no compelling need to use an expensive camera.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Steuerung ausgestaltet sein, um die Distanz zu der das Füllstandsniveau definierenden Oberfläche im Inneren des Behälters mittels Triangulation oder mittels einer Laufzeitmessung der elektromagnetischen Strahlung zu bestimmen. Bei der Triangulation wird elektromagnetische Strahlung an einer ersten Stelle ausgesendet und an der Füllgutoberfläche reflektierte Anteile der elektromagnetischen Strahlung werden an einer zweiten Stelle detektiert. Mittels der Distanz zwischen der ersten und zweiten Stelle und dem Eintritts- und/oder Austrittswinkel der elektromagnetischen Strahlung kann die Distanz zur Füllgutoberfläche und hierüber der aktuelle Füllstand bestimmt werden. Bei der Laufzeitmessung, die auch als Time-of-Flight (ToF) Messung bezeichnet werden kann, werden gepulste Lichtblitze in das Innere des Behälters und auf die Füllgutoberfläche ausgesendet. Die Laufzeit, die ein ausgesendeter Lichtpuls benötigt, um beim Detektor anzukommen bestimmt die Distanz zur Füllgutoberfläche, worüber der aktuelle Füllstand ermittelt werden kann.According to a further exemplary embodiment, the controller can be designed to determine the distance to the surface in the interior of the container that defines the filling level by means of triangulation or by means of a transit time measurement of the electromagnetic radiation. With triangulation, electromagnetic radiation is emitted at a first point and portions of the electromagnetic radiation reflected on the surface of the product are detected at a second point. By means of the distance between the first and second point and the angle of entry and / or exit of the electromagnetic radiation, the distance to the surface of the product and the current level can be determined. With the transit time measurement, which can also be referred to as time-of-flight (ToF) measurement, pulsed light flashes are emitted into the interior of the container and onto the surface of the product. The transit time that a transmitted light pulse needs to arrive at the detector determines the distance to the product surface, from which the current fill level can be determined.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Emittervorrichtung ausgestaltet sein, um die elektromagnetische Strahlung in Form eines gerichteten Einzelstrahls auszusenden und die Steuerung kann ausgestaltet sein, um das Messen der Distanz zu der das Füllstandsniveau definierenden Oberfläche basierend auf einer Laufzeitmessung des gerichteten Einzelstrahls auszuführen. Diese Art von Emittervorrichtungen werden auch als eindimensionale Emittervorrichtungen bezeichnet. Ein punktförmiger Lichtstrahl wird, vorzugsweise gepulst, in das Innere des Behälters emittiert. Der an der Füllgutoberfläche teilreflektierte Anteil des Lichtstrahls wird von der Detektorvorrichtung detektiert und die Laufzeit des Lichtstrahls wird ermittelt. Hierüber kann die Distanz zur Füllgutoberfläche und somit der aktuelle Füllstand ermittelt werden.According to a further exemplary embodiment, the emitter device can be designed to emit the electromagnetic radiation in the form of a directed single beam and the controller can be designed to measure the distance to the surface defining the fill level based on a transit time measurement of the directed single beam. These types of emitter devices are also referred to as one-dimensional emitter devices. A point-like light beam, preferably pulsed, is emitted into the interior of the container. The one at the Part of the light beam partially reflected on the product surface is detected by the detector device and the transit time of the light beam is determined. This can be used to determine the distance to the product surface and thus the current level.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Emittervorrichtung ausgestaltet sein, um die elektromagnetische Strahlung in Form eines Strahlkegels auszusenden und die Steuerung kann ausgestaltet sein, um das Messen der Distanz zu der das Füllstandsniveau definierenden Oberfläche basierend auf einer Laufzeitmessung auszuführen, die auf einer Belichtung der das Füllstandsniveau definierenden Oberfläche mittels des Strahlkegels basiert. Vorzugsweise handelt es sich um eine gepulste elektromagnetische Strahlung mittels derer das Innere des Behälters und somit die das Füllstandsniveau definierende Oberfläche angeblitzt wird. Die Emittervorrichtung kann einen Öffnungswinkel aufweisen, der so dimensioniert ist, dass der emittierte Strahlkegel den Behälterboden vollständig bedeckt. Es ist auch denkbar, dass die Emittervorrichtung einen Öffnungswinkel aufweist, der so dimensioniert ist, dass der emittierte Strahlkegel nicht nur den Behälterboden sondern auch Abschnitte der Behälterwände bedeckt, wodurch eine größere Fläche innerhalb des Behälters, auch bei Schrägstellung desselbigen, vermessen werden kann. Je größer beispielsweise die Verkippung des Behälters ist, umso vorteilhafter ist ein großer Öffnungswinkel. Da jedoch die Behälterwände nicht zur Vermessung der Füllgutoberfläche beitragen, und die Distanzmessung sogar verfälschen können, kann dies erfindungsgemäß mittels der zuvor beschriebenen Randerkennung erkannt werden, sodass die erkannten Behälterwandabschnitte bei der Distanzmessung unberücksichtigt bleiben.According to a further embodiment, the emitter device can be designed to emit the electromagnetic radiation in the form of a beam cone and the controller can be designed to measure the distance to the surface defining the fill level based on a transit time measurement based on an exposure of the fill level defining surface by means of the jet cone. It is preferably a pulsed electromagnetic radiation by means of which the interior of the container and thus the surface defining the fill level is flashed. The emitter device can have an opening angle which is dimensioned such that the emitted beam cone completely covers the container bottom. It is also conceivable that the emitter device has an opening angle which is dimensioned such that the emitted beam cone covers not only the container bottom but also sections of the container walls, whereby a larger area within the container can be measured, even if it is tilted. For example, the greater the tilting of the container, the more advantageous a large opening angle. However, since the container walls do not contribute to the measurement of the product surface and can even falsify the distance measurement, this can be recognized according to the invention using the edge recognition described above, so that the recognized container wall sections are not taken into account in the distance measurement.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Detektorvorrichtung eine Vielzahl von in einem Array angeordneten Detektorelementen aufweisen. Dies vergrößert die potentielle Detektionsfläche und ist insbesondere bei Verwendung einer Strahlkegel-aussendenden Emittervorrichtung vorteilhaft. Beispielsweise kann das Array eine Anordnung von 15x15 Detektorelementen (z.B. SPADs) aufweisen. Die Emittervorrichtung (z.B. VCSEL) kann beispielsweise mittig in dem Array angeordnet sein.According to a further exemplary embodiment, the detector device can have a multiplicity of detector elements arranged in an array. This increases the potential detection area and is particularly advantageous when using an emitter device which emits a beam cone. For example, the array can have an arrangement of 15x15 detector elements (e.g. SPADs). The emitter device (e.g. VCSEL) can for example be arranged centrally in the array.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Lagesensor ein Beschleunigungssensor sein. Derartige Beschleunigungssensoren sind heutzutage sehr kostengünstig verfügbar. Vorzugsweise handelt es sich um einen dreidimensionalen Beschleunigungssensoren, der die Beschleunigung in allen drei Raumrichtungen misst. Sofern keine Bewegung des Beschleunigungssensors stattfindet, misst der Beschleunigungssensor lediglich die Erdbeschleunigung und liefert ein Signal, das die Orientierung im Raum repräsentiert. Sofern der Beschleunigungssensor mit der Distanzmessvorrichtung funktional gekoppelt ist, kann der Beschleunigungssensor somit auch die Lage der Distanzmessvorrichtung im Raum anzeigen.According to a further exemplary embodiment, the position sensor can be an acceleration sensor. Such acceleration sensors are available very inexpensively nowadays. It is preferably a three-dimensional acceleration sensor which measures the acceleration in all three spatial directions. If there is no movement of the acceleration sensor, the acceleration sensor only measures the acceleration due to gravity and delivers a signal that represents the orientation in space. If the acceleration sensor is functionally coupled to the distance measuring device, the acceleration sensor can thus also display the position of the distance measuring device in space.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können der Lagesensor und die Distanzmessvorrichtung auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sein. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um ein starres Substrat, wie zum Beispiel eine Leiterplatte bzw. PCB (engl.: Printed Circuit Board). Nach Durchführung einer Kalibrierung des Lagesensors relativ zur Distanzmessvorrichtung auf dem gemeinsamen Substrat kann der Lagesensor die räumliche Orientierung des Substrats und somit die räumliche Orientierung des Lagesensors und der Distanzmessvorrichtung auf dem Substrat anzeigen.According to a further exemplary embodiment, the position sensor and the distance measuring device can be arranged on a common substrate. This is preferably a rigid substrate, such as a printed circuit board or PCB. After performing a calibration of the position sensor relative to the distance measuring device on the common substrate, the position sensor can display the spatial orientation of the substrate and thus the spatial orientation of the position sensor and the distance measuring device on the substrate.

Ein weiterer Aspekt betrifft ein entsprechendes Verfahren zur Füllstandsermittlung. Das Verfahren beinhaltet unter anderem das Messen einer Distanz zu einer ein Füllstandsniveau definierenden Oberfläche im Inneren eines Behälters mittels einer an dem Behälter angebrachten Distanzmessvorrichtung. Ein weiterer Schritt des Verfahrens beinhaltet das Bestimmen der Lage der Distanzmessvorrichtung relativ zu einer Bezugsebene und Ermitteln eines Neigungswinkels der Distanzmessvorrichtung gegenüber dieser Bezugsebene. Erfindungsgemäß erfolgt das Messen der Distanz unter Berücksichtigung des ermittelten Neigungswinkels, um ein winkelkorrigiertes Messergebnis zu erhalten. Erfindungsgemäß wird ein aktueller Füllstand des Behälters basierend auf dem winkelkorrigierten Messergebnis ermittelt.Another aspect relates to a corresponding method for determining the fill level. The method includes, inter alia, measuring a distance to a surface defining a fill level inside a container by means of a distance measuring device attached to the container. A further step of the method includes determining the position of the distance measuring device relative to a reference plane and determining an angle of inclination of the distance measuring device with respect to this reference plane. According to the invention, the distance is measured taking into account the determined angle of inclination in order to obtain an angle-corrected measurement result. According to the invention, a current fill level of the container is determined based on the angle-corrected measurement result.

Einige Ausführungsbeispiele sind exemplarisch in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Füllstandsermittlung gemäß einem Beispiel,
  • 2A-2C schematische Ansichten einer Vorrichtung zur Füllstandsermittlung gemäß einem weiteren Beispiel,
  • 3A, 3B Draufsichten auf eine Distanzmessvorrichtung und einen damit funktional gekoppelten Lagesensor,
  • 4A-4D schematische Ansichten einer Vorrichtung zur Füllstandsermittlung gemäß einem weiteren Beispiel,
  • 5A, 5B schematische Ansichten einer Vorrichtung zur Füllstandsermittlung zur Erläuterung der Winkelkorrektur gemäß einem Beispiel,
  • 6A-6D schematische Ansichten einer Vorrichtung zur Füllstandsermittlung gemäß einem weiteren Beispiel, und
  • 7 ein schematisches Blockdiagramm zur Verdeutlichung eines Verfahrens zur Füllstandsermittlung gemäß einem Beispiel.
Some exemplary embodiments are shown by way of example in the drawing and are explained below. Show it:
  • 1 a schematic view of a device for level determination according to an example,
  • 2A-2C schematic views of a device for level determination according to a further example,
  • 3A , 3B Top views of a distance measuring device and a position sensor functionally coupled therewith,
  • 4A-4D schematic views of a device for level determination according to a further example,
  • 5A , 5B schematic views of a device for level determination to explain the angle correction according to an example,
  • 6A-6D schematic views of a device for level determination according to a further example, and
  • 7th a schematic block diagram to illustrate a method for level determination according to an example.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die Figuren näher beschrieben, wobei Elemente mit derselben oder ähnlichen Funktion mit denselben Bezugszeichen versehen sind.In the following, exemplary embodiments are described in more detail with reference to the figures, elements with the same or similar function being provided with the same reference symbols.

Verfahrensschritte, die in einem Blockdiagramm dargestellt und mit Bezugnahme auf das selbige erläutert werden, können auch in einer anderen als der abgebildeten beziehungsweise beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Außerdem sind Verfahrensschritte, die ein bestimmtes Merkmal einer Vorrichtung betreffen mit ebendiesem Merkmal der Vorrichtung austauschbar, was ebenso anders herum gilt.Method steps that are shown in a block diagram and explained with reference to the same can also be carried out in a sequence other than that shown or described. In addition, method steps that relate to a specific feature of a device are interchangeable with this same feature of the device, which also applies the other way around.

In einigen Ausführungsbeispielen werden optische Distanzmessvorrichtungen genannt, die Distanzen mittels elektromagnetischer Strahlung messen können. Hierbei wird Licht als Beispiel einer elektromagnetischen Strahlung genannt. Dieses Licht kann sowohl Anteile im sichtbaren, als auch im ultravioletten und infraroten Spektralbereich aufweisen. Dementsprechend werden hierin beispielhaft LEDs und Laserdioden zum Aussenden von Licht beschrieben. Es kann aber auch elektromagnetische Strahlung in anderen Wellenlängenbereichen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung genutzt werden, z.B. Hochfrequenzwellen wie Mikrowellen. Anstelle von elektromagnetischer Strahlung können auch Schallwellen genutzt werden. Dementsprechend wären dann Systeme mit entsprechenden Emittervorrichtungen und Detektorvorrichtungen einzusetzen, wie zum Beispiel Radar-, Sonar- oder Ultraschallsysteme.In some exemplary embodiments, optical distance measuring devices are mentioned that can measure distances by means of electromagnetic radiation. Here light is mentioned as an example of electromagnetic radiation. This light can have proportions in the visible as well as in the ultraviolet and infrared spectral range. Accordingly, LEDs and laser diodes for emitting light are described herein by way of example. However, electromagnetic radiation in other wavelength ranges can also be used with the device according to the invention, e.g. High frequency waves such as microwaves. Instead of electromagnetic radiation, sound waves can also be used. Accordingly, systems with corresponding emitter devices and detector devices would then have to be used, such as radar, sonar or ultrasound systems.

1 zeigt ein erstes Beispiel einer Vorrichtung 100 zur Füllstandsermittlung. Die Vorrichtung 100 weist eine Distanzmessvorrichtung 10 auf. Die Distanzmessvorrichtung 10 kann an einem Behälter 11 angeordnet werden. Dieser Behälter 11 kann ein beliebiges Behältnis zum Aufnehmen von festen, flüssigen und/oder gasförmigen Stoffen sein. Der Behälter 11 kann mit ebendiesen Stoffen gefüllt sein, weshalb diese Stoffe hierin auch als Füllgut 12 bezeichnet werden. Die Distanzmessvorrichtung 10 kann, wie abgebildet, auf einer Oberseite, wie zum Beispiel einem Deckel 11a, des Behälters 11 angeordnet sein. Alternativ kann die Distanzmessvorrichtung 10 aber auch an Seitenwänden 11b, 11c oder am Boden 11d des Behälters 11 angeordnet sein. 1 Figure 3 shows a first example of a device 100 for level determination. The device 100 has a distance measuring device 10 on. The distance measuring device 10 can on a container 11 to be ordered. This container 11 can be any container for holding solid, liquid and / or gaseous substances. The container 11 can be filled with these same substances, which is why these substances are also referred to here as filling goods 12 are designated. The distance measuring device 10 can, as shown, on a top, such as a lid 11a , the container 11 be arranged. Alternatively, the distance measuring device 10 but also on side walls 11b , 11c or on the ground 11d of the container 11 be arranged.

Die Distanzmessvorrichtung 10 sollte jedoch vorzugsweise derart an dem Behälter 11 angeordnet werden, dass die Distanzmessvorrichtung 10 Distanzen im Inneren 13 des Behälters 11 messen kann. So kann die Distanzmessvorrichtung 10 beispielsweise auf einer dem Behälterinnenraum 13 zugewandten Seite des Deckels 11a, der Behälterwände 11b, 11c oder des Behälterbodens 11d angeordnet sein. Alternativ wäre es denkbar, dass die Distanzmessvorrichtung 10 auf einer Außenseite des Behälters 11 angeordnet ist, und eine Öffnung im Behälter 11 den Zugang der Distanzmessvorrichtung 10 zum Innenraum 13 des Behälters 11 gestattet.The distance measuring device 10 however, should preferably be so on the container 11 be arranged that the distance measuring device 10 Distances inside 13th of the container 11 can measure. So can the distance measuring device 10 for example on one of the container interior 13th facing side of the lid 11a , the container walls 11b , 11c or the bottom of the container 11d be arranged. Alternatively, it would be conceivable that the distance measuring device 10 on an outside of the container 11 is arranged, and an opening in the container 11 access to the distance measuring device 10 to the interior 13th of the container 11 allowed.

Die Distanzmessvorrichtung 10 ist ausgestaltet, um eine Distanz d zu einer ein Füllstandsniveau L1 definierenden Oberfläche 14 im Inneren des Behälters 11 zu messen. Diese Oberfläche 14 kann beispielsweise, wie abgebildet, eine Oberfläche von in dem Behälter 11 befindlichem Füllgut 12 sein und das Füllstandsniveau L1 würde dem aktuellen Füllstand des Behälters 11 entsprechen. Sollte der Behälter 11 leer sein, so entspräche diese Oberfläche 14 dem Behälterboden 11d und das Füllstandsniveau L1 wäre Null.The distance measuring device 10 is designed to be a distance d to a level L 1 defining surface 14th inside the container 11 to eat. This surface 14th for example, as shown, a surface of in the container 11 the contents 12 his and the level L 1 would be the current level of the container 11 correspond. Should the container 11 be empty, this would correspond to this surface 14th the container bottom 11d and the level L 1 would be zero.

Die Vorrichtung 100 weist ferner einen Lagesensor 15 auf. Der Lagesensor 15 ist ausgestaltet, um einen von der Lage der Distanzmessvorrichtung 10 abhängigen Neigungswinkel gegenüber einer Bezugsebene 16 zu ermitteln. Der Lagesensor 15 kann die Ausrichtung der Distanzmessvorrichtung 10 beispielsweise parallel zur Bezugsebene 16 ermitteln, was in 1 mit der horizontalen strichlinierten Linie 17 (Horizontalebene) dargestellt ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Lagesensor 15 die Ausrichtung der Distanzmessvorrichtung 10 senkrecht zur Bezugsebene 16 ermitteln, was in 1 mit der vertikalen strichlinierten Linie 18 (Lotrechte) angedeutet ist. Zur Bestimmung von Winkelabweichungen der Distanzmessvorrichtung 10 gegenüber der Bezugsebene 16 können somit also die Horizontale 17 und/oder das Lot 18 als Referenz dienen. Diese Winkelabweichungen werden hierin auch als Neigungswinkel α gegenüber der Bezugsebene 16 bezeichnet und nachfolgend noch näher erläutert.The device 100 also has a position sensor 15th on. The position sensor 15th is designed to one of the location of the distance measuring device 10 dependent angle of inclination with respect to a reference plane 16 to investigate. The position sensor 15th can adjust the alignment of the distance measuring device 10 for example parallel to the reference plane 16 determine what is in 1 with the horizontal dashed line 17th (Horizontal plane) is shown. Alternatively or additionally, the position sensor 15th the alignment of the distance measuring device 10 perpendicular to the reference plane 16 determine what is in 1 with the vertical dashed line 18th (Perpendicular) is indicated. For determining angular deviations of the distance measuring device 10 compared to the reference plane 16 can therefore use the horizontal 17th and / or the plumb bob 18th serve as a reference. These angular deviations are also referred to herein as the angle of inclination α with respect to the reference plane 16 and explained in more detail below.

Die Vorrichtung 100 weist ferner eine Steuerung 19 auf. Die Steuerung 19 ist ausgestaltet, um das Messen der Distanz d zwischen der Distanzmessvorrichtung 10 und der Oberfläche 14 unter Berücksichtigung eines ermittelten Neigungswinkels α auszuführen, um ein winkelkorrigiertes Messergebnis zu erhalten, und um einen aktuellen Füllstand L1 des Behälters 11 basierend auf dem winkelkorrigierten Messergebnis zu ermitteln. Dies wird hierin auch als Winkelkorrektur bezeichnet. Das winkelkorrigierte Messergebnis ist die tatsächliche Distanz H zwischen der Distanzmessvorrichtung 10 und der Oberfläche 14, gemessen auf direktem Wege entlang der Lotrechten 18, d.h. ohne Winkelabweichungen.The device 100 also has a controller 19th on. The control 19th is configured to measure the distance d between the distance measuring device 10 and the surface 14th to carry out taking into account a determined inclination angle α in order to obtain an angle-corrected measurement result and to obtain a current level L 1 of the container 11 based on the angle-corrected measurement result. This is also referred to herein as angle correction. The angle-corrected measurement result is the actual distance H between the distance measuring device 10 and the surface 14th , measured directly along the vertical 18th , ie without angular deviations.

In dem in 1 abgebildeten Beispiel ist die Distanzmessvorrichtung 10 genau senkrecht zur Bezugsebene 16 ausgerichtet, d.h. es besteht keine Winkelabweichung zur Lotrechten 18 und der Neigungswinkel α ist somit gleich Null. Die gemessene Distanz d entspricht demnach der tatsächlichen Distanz H zwischen der Distanzmessvorrichtung 10 und der Oberfläche 14, d.h. d = H, und die Vorrichtung 100 kann dementsprechend von einer Winkelkorrektur absehen. In the in 1 The example shown is the distance measuring device 10 exactly perpendicular to the reference plane 16 aligned, ie there is no angular deviation from the perpendicular 18th and the angle of inclination α is thus zero. The measured distance d therefore corresponds to the actual distance H between the distance measuring device 10 and the surface 14th , ie d = H, and the device 100 can accordingly refrain from an angle correction.

Die 2A, 2B und 2C zeigen Beispiele für die Durchführung von Winkelkorrekturen gemäß dem hierin beschriebenen Konzept. Der Übersichtlichkeit wegen ist hier lediglich die Distanzmessvorrichtung 10, jeweils ohne den Lagesensor 15 und ohne die Steuerung 19, eingezeichnet.The 2A , 2 B and 2C show examples of the implementation of angle corrections according to the concept described herein. For the sake of clarity, only the distance measuring device is shown here 10 , each without the position sensor 15th and without the controller 19th , drawn.

2A zeigt einen Behälter 11, der im Wesentlichen gerade steht. Die Distanzmessvorrichtung 10 ist derart angeordnet, dass deren Messstrahl 21 im Wesentlichen lotrecht auf die Bezugsebene 16 ausgerichtet ist. In dem hier gezeigten Beispiel ist der Behälter 11 leer. Die das Füllstandsniveau definierende Oberfläche 14 wäre in diesem Fall der Boden 11d des Behälters 11. Falls sich Füllgut 12 in dem Behälter 11 befände, würde die Oberfläche des Füllguts 12 das Füllstandsniveau definieren. Oberflächen von Füllgut, das sich wie Schüttgut verhält, sowie Oberflächen von Flüssigkeiten werden sich im Wesentlichen waagrecht bzw. parallel zum Erdhorizont ausrichten. Von daher ist es vorteilhaft, wenn die Bezugsebene 16 ebenfalls eine waagrecht verlaufende Horizontalebene ist, die stets waagrecht zum Erdhorizont ausgerichtet ist. Die Winkelabweichungen bzw. die Neigungswinkel α werden, wie zuvor erwähnt, vorzugsweise senkrecht zur waagrechten Bezugsebene 16 bestimmt. 2A shows a container 11 who is essentially standing straight. The distance measuring device 10 is arranged in such a way that its measuring beam 21st essentially perpendicular to the reference plane 16 is aligned. In the example shown here, the container is 11 empty. The surface defining the fill level 14th in this case would be the floor 11d of the container 11 . If there is a product 12 in the container 11 would be, the surface of the product would 12 define the level. Surfaces of filling goods that behave like bulk goods as well as surfaces of liquids will be aligned essentially horizontally or parallel to the earth's horizon. It is therefore advantageous if the reference plane 16 is also a horizontal plane that is always aligned horizontally to the earth's horizon. The angular deviations or the angles of inclination α are, as mentioned above, preferably perpendicular to the horizontal reference plane 16 certainly.

Die waagrecht verlaufende Bezugsebene 16 bildet demnach also eine Referenzebene gegenüber der die Winkelabweichung des Messstrahls der Distanzmessvorrichtung 10 bestimmt wird. In 2A ist die Distanzmessvorrichtung 10 zentral (bezogen auf die Breite des Behälters 11) an dem Behälter 11 angeordnet und der Messstrahl 21 trifft lotrecht auf die horizontal ausgerichtete Bezugsebene 16 auf. Somit ist definitionsgemäß keine Winkelabweichung zwischen der Distanzmessvorrichtung 10 und der Bezugsebene 16 vorhanden.The horizontal reference plane 16 accordingly forms a reference plane with respect to which the angular deviation of the measuring beam of the distance measuring device is present 10 is determined. In 2A is the distance measuring device 10 central (based on the width of the container 11 ) on the container 11 arranged and the measuring beam 21st meets perpendicular to the horizontally aligned reference plane 16 on. Thus, by definition, there is no angular deviation between the distance measuring device 10 and the reference plane 16 available.

In 2B ist beispielhaft ein Fall dargestellt, in dem die Distanzmessvorrichtung 10 schräg an dem Behälter 11 angeordnet ist. Die Messvorrichtung 10, und somit auch der von ihr ausgesendete Messstrahl 21, weist also einen Winkelversatz αS gegenüber der Bezugsebene 16 auf. Der Messstrahl 21 weist denselben Winkelversatz αS auf und trifft daher schräg, d.h. im Winkel αS, auf die Bezugsebene 16 auf. Dieser Winkel αS wird auch als Neigungswinkel bezeichnet. Der Neigungswinkel αS kann mittels des Lagesensors 15 bestimmt werden.In 2 B is an example of a case in which the distance measuring device 10 obliquely on the container 11 is arranged. The measuring device 10 , and thus also the measuring beam it emits 21st , thus has an angular offset α S with respect to the reference plane 16 on. The measuring beam 21st has the same angular offset α S and therefore meets the reference plane obliquely, ie at angle α S 16 on. This angle α S is also referred to as the angle of inclination. The angle of inclination α S can be determined by means of the position sensor 15th to be determined.

Aufgrund des z.B. montagebedingt vorhandenen Neigungswinkels αS weicht die mittels der Distanzmessvorrichtung 10 gemessene Distanz d zwischen der Distanzmessvorrichtung 10 und der das Füllstandsniveau definierenden Oberfläche 14 von der tatsächlichen Distanz H entlang der Lotrechten 18 ab. Diese Abweichung kann mittels trigonometrischer Beziehungen bestimmt werden. Da der Neigungswinkel αS mittels des Lagesensors 15 bestimmbar und somit bekannt ist, kann über den Cosinus-Satz die tatsächliche Distanz H zu der das Füllstandsniveau definierenden Oberfläche 14 berechnet werden, wobei H = cos(α) * d gilt. Dies wird auch als Winkelkorrektur bezeichnet, und die berechnete Distanz H entspricht einem winkelkorrigierten Messergebnis. Das winkelkorrigierte Messergebnis H wiederum repräsentiert die tatsächliche Füllstandshöhe im Behälter 11Due to the inclination angle α S that is present due to the assembly, for example, the distance measuring device deviates 10 measured distance d between the distance measuring device 10 and the surface defining the fill level 14th from the actual distance H along the vertical 18th from. This deviation can be determined using trigonometric relationships. Since the angle of inclination α S by means of the position sensor 15th can be determined and is therefore known, the actual distance can be calculated using the cosine set H to the surface defining the fill level 14th can be calculated, where H = cos (α) * d. This is also known as the angle correction, and the calculated distance H corresponds to an angle-corrected measurement result. The angle-corrected measurement result H again represents the actual filling level in the container 11

Der in 2A beschriebene Fall wird auch als Winkelkorrektur mit statischem Neigungswinkel bezeichnet. Der statische Neigungswinkel αS kann sich beispielsweise aus der Montagelage der Differenzmessvorrichtung 10 an dem Behälter 11 ergeben. Sofern die Distanzmessvorrichtung 10 schräg an dem Behälter 11 montiert ist, stellt sich ein entsprechender Neigungswinkel αS ein, der für die Dauer der Montage in der Regel unveränderlich bestehen bleibt und daher auch als statischer Neigungswinkel αS bezeichnet wird.The in 2A The case described is also referred to as angle correction with a static angle of inclination. The static angle of inclination α S can be derived, for example, from the mounting position of the differential measuring device 10 on the container 11 surrender. If the distance measuring device 10 obliquely on the container 11 is mounted, a corresponding angle of inclination α S is established , which usually remains unchanged for the duration of the installation and is therefore also referred to as the static angle of inclination α S.

2C zeigt beispielhaft einen weiteren denkbaren Fall, der eine Winkelkorrektur mit dynamischem Neigungswinkel αD beschreibt. Wie zu erkennen ist, ändert sich bei einem Verkippen des Behälters 11 um den Winkel αD der Auftreffwinkel des Messtrahls 21 auf der Füllgutoberfläche 14, die in diesem Beispiel die Füllstandshöhe definiert, in gleichem Maße. Das heißt, zwischen der Distanzmessvorrichtung 10 und der Bezugsebene 16 stellt sich ein Neigungswinkel αD ein, der in diesem Falle auf das Verkippen des Behälters 11 zurückzuführen ist. 2C shows an example of a further conceivable case that describes an angle correction with a dynamic inclination angle α D. As can be seen, changes when the container is tilted 11 the angle of incidence of the measuring beam by the angle α D 21st on the product surface 14th , which in this example defines the fill level, to the same extent. That is, between the distance measuring device 10 and the reference plane 16 an angle of inclination α D arises, which in this case affects the tilting of the container 11 is due.

Da die Verkippung des Behälters 11 im Vergleich zur fixen Montageposition der Distanzmessvorrichtung 10 am Behälter 11 variabel sein kann, kann sich auch der Neigungswinkel αD dementsprechend variabel ändern. Daher wird dieser durch die veränderliche Verkippung des Behälters 11 hervorgerufene Neigungswinkel auch als dynamischer Neigungswinkel αD bezeichnet.Since the tilting of the container 11 compared to the fixed mounting position of the distance measuring device 10 on the container 11 can be variable, the angle of inclination α D can vary accordingly. Therefore, this is due to the variable tilting of the container 11 caused angles of inclination also referred to as dynamic angle of inclination α D.

Der dynamische Neigungswinkel αD kann alternativ oder zusätzlich zu dem eingangs beschriebenen statischen Neigungswinkel αS auftreten. In dem in 2C gezeigten Beispiel sind sowohl der dynamische als auch der statische Neigungswinkel αD, αS gezeigt.The dynamic angle of inclination α D can occur as an alternative or in addition to the static angle of inclination α S described above. In the in 2C example shown are both the dynamic and static angles of inclination α D , α S are shown.

Um eine Winkelkorrektur durchzuführen, sollten der dynamische und der statische Neigungswinkel αD, αS in diesem Fall gemeinsam berücksichtigt werden. Das heißt, der dynamische und der statische Neigungswinkel αD, αS können in diesem Fall zu einem gemeinsamen Neigungswinkel αG kombiniert werden. Beispielsweise können der dynamische und der statische Neigungswinkel αD, αS hierfür aufaddiert oder voneinander subtrahiert werden. Aufaddiert werden der dynamische und der statische Neigungswinkel αD, αS in der Regel dann, wenn beide Neigungswinkel αD, αS dasselbe mathematische Vorzeichen aufweisen, zum Beispiel wenn die Verkippung des Behälters 11 im Vergleich zum lediglich statischen Neigungswinkel αS eine Erhöhung des Auftreffwinkels des Messstrahls 21 auf der Füllgutoberfläche 14 bewirkt. Voneinander subtrahiert werden der dynamische und der statische Neigungswinkel αD, αS in der Regel dann, wenn beide Neigungswinkel αD, αS unterschiedliche mathematische Vorzeichen aufweisen, zum Beispiel wenn die Verkippung des Behälters 11 im Vergleich zum lediglich statischen Neigungswinkel αS eine Verkleinerung des Auftreffwinkels des Messstrahls 21 auf der Füllgutoberfläche 14 bewirkt.In order to carry out an angle correction, the dynamic and static angles of inclination α D , α S should be taken into account together in this case. That is, the dynamic and static angles of inclination α D , α S can be combined in this case to form a common angle of inclination α G. For example, the dynamic and static angles of inclination α D , α S can be added up or subtracted from one another for this purpose. The dynamic and static angles of inclination α D , α S are usually added up when both angles of inclination α D , α S have the same mathematical sign, for example when the container is tilted 11 in comparison to the merely static angle of inclination α S, an increase in the angle of incidence of the measuring beam 21st on the product surface 14th causes. The dynamic and static angles of inclination α D , α S are generally subtracted from one another when the two angles of inclination α D , α S have different mathematical signs, for example when the container is tilted 11 In comparison to the merely static angle of inclination α S, a reduction in the angle of incidence of the measuring beam 21st on the product surface 14th causes.

Wie eingangs erwähnt, strebt die Füllgutoberfläche 14 stets nach einer waagrechten Ausrichtung parallel zur Bezugsebene 16 und somit ändert sich dementsprechend auch der jeweilige Neigungswinkel αD, αS gegenüber der Füllgutoberfläche 14. Beim Verkippen eines leeren Behälters 11 kippt natürlich der Behälterboden 11d in gleichem Maße mit. In diesem Fall würde sich trotz Verkippen des Behälters 11 natürlich kein dynamischer Neigungswinkel αD ergeben, da die Distanzmessvorrichtung 10 immer fix zum Behälterboden 11d ausgerichtet ist und somit lediglich der statische Neigungswinkel αS von Interesse ist. As mentioned at the beginning, the surface of the product strives 14th always after a horizontal alignment parallel to the reference plane 16 and thus the respective angle of inclination α D , α S with respect to the product surface also changes accordingly 14th . When tilting an empty container 11 the bottom of the container naturally tilts 11d to the same extent with. In this case, despite tilting the container 11 of course no dynamic angle of inclination α D result because the distance measuring device 10 always fixed to the container bottom 11d is aligned and thus only the static angle of inclination α S is of interest.

Die Erkennung eines leeren Behälters 11 bleibt somit von einem Verkippen des Behälters 11 unbeeinflusst.The detection of an empty container 11 thus prevents the container from tilting 11 unaffected.

Prinzipiell kann sich also der Neigungswinkel α aus einem statischen Neigungswinkel αS und einem dynamischen Neigungswinkel αD zusammensetzen. Der Neigungswinkel α kann beispielsweise einen Winkel zwischen der Bezugsebene 16 und einem betrachteten Messstrahl 21 der Distanzmessvorrichtung 10 repräsentieren. Wie eingangs erwähnt, kann der Neigungswinkel α beispielsweise so definiert sein, dass beim lotrechten Auftreffen des betrachteten Messstrahls 21 auf der Bezugsebene 16 der Neigungswinkel zu Null angenommen wird, d.h. α = 0°. Dies kann, wie in den 2A-2C abgebildet, beispielsweise beim statischen Neigungswinkel αS der Fall sein, wobei das Lot 18 als Referenz zur Bestimmung von Winkelabweichungen gegenüber der Bezugsebene 16 dient. Alternativ können Winkelabweichungen parallel zur Bezugsebene 16 bestimmt werden, was in den 2A-2C am Beispiel des dynamischen Neigungswinkels αD gezeigt ist.In principle, the angle of inclination α can therefore be composed of a static angle of inclination α S and a dynamic angle of inclination α D. The angle of inclination α can, for example, be an angle between the reference plane 16 and an observed measuring beam 21st the distance measuring device 10 represent. As mentioned at the outset, the angle of inclination α can be defined, for example, in such a way that when the observed measuring beam hits perpendicularly 21st on the reference plane 16 the angle of inclination is assumed to be zero, ie α = 0 °. This can, as in the 2A-2C mapped, for example, be the case with the static angle of inclination α S , the perpendicular 18th as a reference for determining angular deviations from the reference plane 16 serves. Alternatively, angular deviations can be parallel to the reference plane 16 determine what is in the 2A-2C is shown using the example of the dynamic angle of inclination α D.

Der von der Distanzmessvorrichtung 10 ausgesendete Messstrahl 21 kann beispielsweise ein optischer Strahl sein. Wie unter anderem in den 3A und 3B gezeigt ist, sehen einige Ausführungsbeispiele vor, dass die Distanzmessvorrichtung 10 eine optische Distanzmesseinrichtung 30 aufweist, die mindestens eine Emittervorrichtung 31 und mindestens eine Detektorvorrichtung 32 aufweist, wobei die Emittervorrichtung 31 ausgestaltet ist, um elektromagnetische Strahlung in das Innere 13 des Behälters 11 auszusenden und wobei die Detektorvorrichtung 32 ausgestaltet ist, um an der das Füllstandsniveau definierenden Oberfläche 14 reflektierte Anteile der ausgesendeten Strahlung zu detektieren.The one from the distance measuring device 10 emitted measuring beam 21st can for example be an optical beam. As in the 3A and 3B is shown, provide some embodiments that the distance measuring device 10 an optical distance measuring device 30th having the at least one emitter device 31 and at least one detector device 32 having, the emitter device 31 is designed to take electromagnetic radiation into the interior 13th of the container 11 to send out and the detector device 32 is designed to be on the surface defining the fill level 14th to detect reflected components of the emitted radiation.

Der Lagesensor 15 kann entlang einer horizontalen Ebene 35a, 35b um die Distanzmessvorrichtung 10 herum angeordnet werden. Alternativ kann der Lagesensor 15 in einer vertikalen Ebene auf oder unter der Distanzmessvorrichtung 10 angeordnet werden. Vorteilhafter Weise sind der Lagesensor 15 und die Distanzmessvorrichtung 10 mechanisch starr miteinander verbunden, sodass eine Lageänderung des Lagesensors 15 direkt mit einer Lageänderung der Distanzmessvorrichtung 10 einhergeht. Einige Ausführungsbeispiele sehen hierfür vor, dass der Lagesensor 15 und die Distanzmessvorrichtung 10 gemeinsam auf ein und demselben Substrat angeordnet sein können.The position sensor 15th can be along a horizontal plane 35a , 35b around the distance measuring device 10 be arranged around. Alternatively, the position sensor 15th in a vertical plane on or below the distance measuring device 10 to be ordered. The position sensors are advantageous 15th and the distance measuring device 10 mechanically rigidly connected to each other, so that a change in position of the position sensor 15th directly with a change in position of the distance measuring device 10 goes hand in hand. Some exemplary embodiments provide for this that the position sensor 15th and the distance measuring device 10 can be arranged together on one and the same substrate.

Die Emittervorrichtung 31 kann ein oder mehrere Emitter, wie beispielsweise eine LED oder eine Laserdiode, zum Beispiel eine VCSEL Diode aufweisen. Die Emittervorrichtung 31 kann eine eindimensionale Emittervorrichtung sein, die ausgestaltet ist, um die elektromagnetische Strahlung in Form eines gerichteten Einzelstrahls 21 auszusenden, sowie dies beispielhaft in den 2A, 2B und 2C gezeigt ist. In diesem Fall kann die Steuerung 19 ausgestaltet sein, um das Messen der Distanz zu der das Füllstandsniveau definierenden Oberfläche 14 basierend auf einer Laufzeitmessung des gerichteten Einzelstrahls 21 auszuführen. Diese optische Laufzeitmessung wird auch als Time-of-Flight (ToF) Messung bezeichnet.The emitter device 31 may have one or more emitters, such as an LED or a laser diode, for example a VCSEL diode. The emitter device 31 can be a one-dimensional emitter device which is designed to emit the electromagnetic radiation in the form of a directed single beam 21st send out, as well as this exemplarily in the 2A , 2 B and 2C is shown. In this case the controller can 19th be designed to measure the distance to the surface defining the fill level 14th based on a time of flight measurement of the directed single beam 21st execute. This optical time-of-flight measurement is also known as a time-of-flight (ToF) measurement.

Alternativ oder zusätzlich zu der in den 2A-2C diskutierten eindimensionalen Emittervorrichtung 31 kann eine dreidimensionale Emittervorrichtung 31 vorgesehen sein. Die 4A-4D zeigen beispielhaft eine dreidimensionale Emittervorrichtung 31, die ausgestaltet ist, um elektromagnetische Strahlung in Form eines Strahlkegels 41 auszusenden. Auch hier ist der Übersichtlichkeit wegen nur die Distanzmessvorrichtung 10 ohne den Lagesensor 15 und ohne die Steuerung 19 eingezeichnet.Alternatively or in addition to that in the 2A-2C discussed one-dimensional emitter device 31 can be a three-dimensional emitter device 31 be provided. The 4A-4D show an example of a three-dimensional emitter device 31 which is designed to emit electromagnetic radiation in the form of a beam cone 41 to send out. Here, too, is only for the sake of clarity the distance measuring device 10 without the position sensor 15th and without the controller 19th drawn.

Die (hier nicht explizit abgebildete) Steuerung 19 ist in diesem Falle ausgestaltet, um das Messen der Distanz zu der das Füllstandsniveau definierenden Oberfläche 14 basierend auf einer Laufzeitmessung auszuführen, die auf einer Belichtung der das Füllstandsniveau definierenden Oberfläche 14 mittels des Strahlkegels 41 basiert. Hierfür kann die Emittervorrichtung 31 die elektromagnetische Strahlung vorteilhafter Weise in zeitlich gepulster Form abgeben, zum Beispiel in Form von Lichtblitzen.The control (not explicitly shown here) 19th is designed in this case to measure the distance to the surface defining the fill level 14th to perform based on a transit time measurement based on an exposure of the surface defining the fill level 14th by means of the jet cone 41 based. The emitter device 31 emit the electromagnetic radiation advantageously in a time-pulsed form, for example in the form of light flashes.

Wie in 4A beispielhaft abgebildet ist, ist der Strahlkegel 41 dem Behälterinnenraum 13 zugewandt ausgerichtet. Der Strahlkegel 41 kann mehrere Abschnitte, z.B. einzelne Strahlen A, B, C, D, E, aufweisen. Die eingezeichneten Strahlabschnitte A, B, C, D, E entsprechen dabei jeweils einer Messdistanz dA , dB , dC , dD , dE zwischen der Distanzmessvorrichtung 10 und der Oberfläche 14.As in 4A is shown as an example, is the jet cone 41 the interior of the container 13th facing oriented. The jet cone 41 can have multiple sections, e.g. individual rays A. , B. , C. , D. , E. , exhibit. The drawn beam sections A. , B. , C. , D. , E. each correspond to a measuring distance d A , d B , d C , d D , d E between the distance measuring device 10 and the surface 14th .

Je nach Montagelage der Distanzmessvorrichtung 10 an dem Behälter 11 können einzelne Strahlabschnitte B direkt lotrecht auf die Oberfläche 14 ausgerichtet sein und somit keinen statischen Neigungswinkel aufweisen, und wiederum andere Strahlabschnitte A, C, D, E können einen bestimmten statischen Neigungswinkel gegenüber der Bezugsebene 16 aufweisen. Dies wird nachfolgend noch näher unter Bezugnahme auf 5A beschrieben.Depending on the mounting position of the distance measuring device 10 on the container 11 can be individual beam sections B. directly perpendicular to the surface 14th be aligned and thus have no static angle of inclination, and again other beam sections A. , C. , D. , E. can have a certain static angle of inclination with respect to the reference plane 16 exhibit. This is explained in more detail below with reference to FIG 5A described.

Einige der Strahlabschnitte A, B, C des Strahlkegels 41 können auf der das Füllstandsniveau definierenden Oberfläche 14 auftreffen. Da der Behälter 11 in dem in 4A gezeigten Beispiel leer ist, repräsentiert der Behälterboden 11d die das Füllstandsniveau definierende Oberfläche 14. Die auf dem Behälterboden 11d auftreffenden Abschnitte A, B, C des Strahlkegels 41 sind eingekreist und an entsprechender Stelle mit Bezugszeichen Y gekennzeichnet. Entlang dieser Strahlabschnitte A, B, C des Strahlkegels 41 können Distanzmessungen mittels der Distanzmessvorrichtung 10 in der zuvor beschriebenen Art durchgeführt werden.Some of the beam sections A. , B. , C. of the jet cone 41 can on the surface defining the fill level 14th hit. Because the container 11 in the in 4A is empty, represents the container bottom 11d the surface defining the fill level 14th . The one on the bottom of the container 11d impacting sections A. , B. , C. of the jet cone 41 are circled and marked with the reference symbol Y at the appropriate point. Along these beam sections A. , B. , C. of the jet cone 41 can measure distance using the distance measuring device 10 be carried out in the manner described above.

Andere Abschnitte D, E des Strahlkegels 41 können an Behälterabschnitten außerhalb der das Füllstandsniveau definierenden Oberfläche 14 auftreffen. Beispielsweise können diese anderen Abschnitte D, E des Strahlkegels 41 auf eine Behälterwand 11b, 11c auftreffen. Diese beispielsweise auf den seitlichen Behälterwänden 11b, 11c auftreffenden Abschnitte D, E des Strahlkegels 41 sind eingekreist und an entsprechender Stelle mit Bezugszeichen X gekennzeichnet.Other sections D. , E. of the jet cone 41 can on container sections outside the surface defining the fill level 14th hit. For example, these other sections D. , E. of the jet cone 41 on a container wall 11b , 11c hit. These, for example, on the side walls of the container 11b , 11c impacting sections D. , E. of the jet cone 41 are circled and marked with the reference symbol X at the appropriate point.

Diese Abschnitte D, E des Strahlkegels 41 tragen nicht zur Distanzmessung zur Oberfläche 14 und somit zur Füllstandsermittlung bei und können die Füllstandsermittlung negativ beeinflussen oder sogar komplett verfälschen und somit ungültig werden lassen.These sections D. , E. of the jet cone 41 do not contribute to the distance measurement to the surface 14th and thus contribute to the level determination and can negatively influence the level determination or even completely falsify it and thus make it invalid.

Gemäß denkbaren Ausführungsbeispielen kann die Steuerung 19 daher ausgestaltet sein, um einen oder mehrere Behälterbereiche 11b, 11c, die außerhalb der das Füllstandsniveau definierenden Oberfläche 14 liegen, zu erkennen und diese ein oder mehreren Behälterbereiche 11b, 11c bei der Füllstandsermittlung unberücksichtigt zu lassenAccording to conceivable exemplary embodiments, the controller can 19th therefore be designed to accommodate one or more container areas 11b , 11c that are outside the surface that defines the level 14th lie, to recognize and these one or more container areas 11b , 11c not be taken into account when determining the fill level

Zur näheren Erläuterung sei hierfür vorübergehend auf die 5A und 5B verwiesen. Hier sind beispielhaft mehrere Strahlabschnitte, z.B. mehrere Einzelstrahlen, A, B, C, D, E des Strahlkegels 41 eingezeichnet. Einige Strahlabschnitte A, B, C treffen auf dem Behälterboden 11d auf, der in diesem Fall die das Füllstandsniveau definierende Oberfläche 14 darstellt. Der Behälterboden 11d ist in diesem Fall parallel zur Bezugsebene 16. Andere Strahlabschnitte D, E treffen an seitlichen Behälterwänden 11b, 11c auf.For a more detailed explanation, refer temporarily to the 5A and 5B referenced. Here are examples of several beam sections, e.g. several individual beams, A. , B. , C. , D. , E. of the jet cone 41 drawn. Some beam sections A. , B. , C. meet on the container bottom 11d on, which in this case is the surface defining the fill level 14th represents. The container bottom 11d is in this case parallel to the reference plane 16 . Other beam sections D. , E. meet on the side walls of the container 11b , 11c on.

Der erste Strahlabschnitt A weist einen statischen Neigungswinkel α gegenüber der Bezugsebene 16 auf. Der zweite Strahlabschnitt B weist einen statischen Neigungswinkel β gegenüber der Bezugsebene 16 auf. Der dritte Strahlabschnitt C weist einen statischen Neigungswinkel γ gegenüber der Bezugsebene 16 auf. Der vierte Strahlabschnitt D weist einen statischen Neigungswinkel δ gegenüber der Bezugsebene 16 auf. Der fünfte Strahlabschnitt E weist einen statischen Neigungswinkel ε gegenüber der Bezugsebene 16 auf. Die Neigungswinkel α, β, γ, δ, ε sind mittels des Lagesensors 15 bestimmbar und somit bekannt.The first beam section A. has a static angle of inclination α with respect to the reference plane 16 on. The second beam section B. has a static angle of inclination β with respect to the reference plane 16 on. The third beam section C. has a static angle of inclination γ with respect to the reference plane 16 on. The fourth beam section D. has a static angle of inclination δ with respect to the reference plane 16 on. The fifth beam section E. has a static angle of inclination ε with respect to the reference plane 16 on. The angles of inclination α, β, γ, δ, ε are determined by means of the position sensor 15th determinable and therefore known.

In Kenntnis der jeweiligen Neigungswinkel α, β, γ, δ, ε kann die tatsächliche Distanz H zur Oberfläche 14 (in diesem Fall zum Behälterboden 11d) in der eingangs beschriebenen Art, d.h. unter Verwendung der Winkelkorrektur, bestimmt werden. 5B zeigt beispielhaft isoliert den Strahlabschnitt B mit dem statischen Neigungswinkel β zur Bestimmung der tatsächlichen Distanz H. Gemäß der oben beschrieben Cosinus-Gleichung H = cos(β) * B kann die Winkelkorrektur vorgenommen werden und die tatsächliche Distanz H der Distanzmessvorrichtung 10 senkrecht zur Oberfläche 14 bestimmt werden.Knowing the respective angles of inclination α, β, γ, δ, ε, the actual distance H to the surface 14th (in this case to the bottom of the container 11d) can be determined in the manner described at the outset, ie using the angle correction. 5B shows an example of an isolated beam section B. with the static angle of inclination β to determine the actual distance H . According to the cosine equation described above H = cos (β) * B. the angle correction can be made and the actual distance H the distance measuring device 10 perpendicular to the surface 14th to be determined.

Zurückkommend auf 5A kann somit festgestellt werden, dass die Strahlabschnitte A, B, C nach erfolgter Winkelkorrektur alle dieselbe (oder zumindest eine sehr ähnliche) tatsächliche Distanz H senkrecht zu der parallel zur Bezugsebene 16 verlaufenden Oberfläche 14, d.h. zum Behälterboden 11d, aufweisen. Dies deutet darauf hin, dass diese Strahlabschnitte A, B, C auf einer gemeinsamen Ebene liegen. Dies wiederum ist ein Indiz dafür, dass diese Strahlabschnitte A, B, C auf der das Füllstandsniveau definierenden Oberfläche 14 liegen.Coming back to 5A it can thus be determined that the beam sections A. , B. , C. after the angle correction has taken place all the same (or at least a very similar) actual distance H perpendicular to that parallel to the reference plane 16 trending surface 14th , ie to the container bottom 11d , exhibit. This suggests that these beam sections A. , B. , C. on a common level lie. This in turn is an indication that these beam sections A. , B. , C. on the surface defining the fill level 14th lie.

Die Strahlabschnitte E, D hingegen treffen jeweils auf einer seitlichen Behälterwand 11b, 11c auf. Nach erfolgter Winkelkorrektur weisen diese beiden Strahlabschnitte E, D eine unterschiedliche (in der Regel kürzere) tatsächliche Distanz im Vergleich zu den auf der Oberfläche 14 auftreffenden Strahlabschnitten A, B, C auf. Als die tatsächliche Distanz H wird die winkelkorrigierte Distanz des jeweiligen Strahlabschnitts A, B, C, D, E senkrecht zur Bezugsebene 16 bzw. senkrecht zur Oberfläche 14 verstanden. Die winkelkorrigierte Distanz H wird hierin auch als winkelkorrigiertes Messergebnis der Distanzmessung bezeichnet.The beam sections E. , D. however, each meet on a lateral container wall 11b , 11c on. After the angle correction has taken place, these two beam sections point E. , D. a different (usually shorter) actual distance compared to that on the surface 14th incident beam sections A. , B. , C. on. Than the actual distance H becomes the angle-corrected distance of the respective beam section A. , B. , C. , D. , E. perpendicular to the reference plane 16 or perpendicular to the surface 14th Roger that. The angle corrected distance H is also referred to herein as the angle-corrected measurement result of the distance measurement.

Zurückkommend auf 4A kann also die Steuerung 19 in der oben beschriebenen Art und Weise nicht interessierende Behälterbereiche, wie zum Beispiel seitliche Behälterwände 11b, 11c, erkennen und bei der Füllstandsermittlung unberücksichtigt lassen. Das heißt, die Steuerung 19 kann ausgestaltet sein, um einen Vergleich zwischen mehreren einzelnen winkelkorrigierten Messergebnissen H durchzuführen und, basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs, einzelne der verglichenen winkelkorrigierten Messergebnisse H zu verwerfen bzw. zum Zwecke der Füllstandsermittlung unberücksichtigt zu lassen.Coming back to 4A So can the controller 19th Container areas not of interest in the manner described above, such as, for example, lateral container walls 11b , 11c , and ignore them when determining the level. That is, the controls 19th can be designed to allow a comparison between several individual angle-corrected measurement results H perform and, based on the result of the comparison, individual of the compared angle-corrected measurement results H to be discarded or to be disregarded for the purpose of determining the fill level.

4B zeigt ein weiteres Beispiel, wobei hier Füllgut 12 in dem Behälter 11 vorhanden ist. Die Oberfläche des Füllguts 12 repräsentiert in diesem Beispiel die das Füllstandsniveau definierende Oberfläche 14. Der Füllstand im Behälter 11 ist noch nicht soweit angestiegen als dass die Strahlabschnitte E, D auf der Oberfläche 14 auftreffen würden. Das heißt, die Strahlabschnitte E, D treffen immer noch auf den seitlichen Behälterwänden 11b, 11c auf und können, gemäß obiger Beschreibung, bei der Füllstandsermittlung unberücksichtigt bleiben. 4B shows another example, with filling material here 12 in the container 11 is available. The surface of the product 12 in this example represents the surface defining the fill level 14th . The level in the container 11 has not yet risen to the extent that the beam sections E. , D. on the surface 14th would hit. That is, the beam sections E. , D. still hit the side walls of the container 11b , 11c and can, as described above, be disregarded when determining the level.

4C zeigt ein weiteres Beispiel, wobei der Füllstand im Behälter 11 soweit angestiegen ist, dass auch die Strahlabschnitte E, D auf der Füllgutoberfläche 14 auftreffen. Diese Strahlabschnitte E, D können nun ebenfalls zur Füllstandsermittlung beitragen. In dem hier abgebildeten Beispiel treffen also alle Strahlabschnitte A, B, C, D, E des Strahlkegels 41 auf der das Füllstandsniveau definierenden Oberfläche 14 auf, sodass alle Strahlabschnitte A, B, C, D, E auch zur Füllstandsermittlung beitragen können. Je mehr Strahlabschnitte des Strahlkegels 41 bei der Füllstandsermittlung berücksichtigt werden, desto genauer wird das Ergebnis. 4C shows another example where the level in the container 11 has increased so far that the beam sections E. , D. on the product surface 14th hit. These beam sections E. , D. can now also contribute to determining the fill level. In the example shown here, all beam sections hit A. , B. , C. , D. , E. of the jet cone 41 on the surface defining the fill level 14th so that all beam sections A. , B. , C. , D. , E. can also contribute to determining the level. The more beam sections of the beam cone 41 are taken into account when determining the fill level, the more accurate the result will be.

4D zeigt ein weiteres Beispiel, bei welchem zusätzlich zu den vorgenannten statischen Neigungswinkeln α, β, γ, δ, ε nun auch ein durch Verkippen des Behälters 11 bedingter dynamischer Neigungswinkel αD hinzukommt. Der dynamische Neigungswinkel αD kann zum Zwecke der Winkelkorrektur bei jeder einzelnen Distanzmessung mit dem jeweiligen Strahlenabschnitt-individuellen statischen Neigungswinkel α, β, γ, δ, ε des jeweiligen Strahlabschnitts A, B, C, D, E kombiniert (z.B. hinzuaddiert) werden, um einen gemeinsamen Neigungswinkel αG zu erhalten. Die Winkelkorrektur erfolgt dann unter Berücksichtigung des gemeinsamen Neigungswinkels αG, wie zuvor bereits erläutert wurde. 4D shows another example in which, in addition to the aforementioned static angles of inclination α, β, γ, δ, ε, the container is now also tilted 11 conditional dynamic inclination angle α D is added. For the purpose of angle correction, the dynamic angle of inclination α D can be used for each individual distance measurement with the respective beam section-individual static angle of inclination α, β, γ, δ, ε of the respective beam section A. , B. , C. , D. , E. combined (eg added) to obtain a common angle of inclination α G. The angle correction then takes place taking into account the common angle of inclination α G , as has already been explained above.

Bei einer mehrdimensionalen Emittervorrichtung 31, die elektromagnetische Strahlung in Form eines Strahlkegels 41 aussenden kann, können also einzelne Strahlabschnitte A, B, C, D, E jeweils einen eigenen statischen Neigungswinkel α, β, γ, δ, ε gegenüber der Bezugsebene 16 aufweisen. Dies hängt unter anderem von der Bauform der Emittervorrichtung 31 sowie von der Montagelage der Distanzmessvorrichtung 10 an dem Behälter 11 ab.In the case of a multi-dimensional emitter device 31 , the electromagnetic radiation in the form of a beam cone 41 can emit, so can individual beam sections A. , B. , C. , D. , E. each has its own static angle of inclination α, β, γ, δ, ε with respect to the reference plane 16 exhibit. This depends, among other things, on the design of the emitter device 31 as well as the mounting position of the distance measuring device 10 on the container 11 from.

Wie in den 6A-6D gezeigt ist, kann alternativ oder zusätzlich die Distanzmessvorrichtung 10 insgesamt windschief gegenüber der Bezugsebene 16 montiert sein. Hierbei kann sich ein weiterer statischer Neigungswinkel αS einstellen, der durch Verkippung der Distanzmessvorrichtung 10 relativ zur Bezugsebene 16 resultiert und somit ebenfalls von der Montageposition der Distanzmessvorrichtung 10 an dem Behälter 11 abhängt. Während jedoch bei der Winkelkorrektur die einzelnen Strahlenabschnitt-individuellen statischen Neigungswinkel α, β, γ, δ, ε der einzelnen Strahlabschnitte A, B, C, D, E für jeden Strahlabschnitt individuell zu berücksichtigen sind, ist der durch Verkippung der Distanzmessvorrichtung 10 bedingte statische Neigungswinkel αS allgemein für den gesamten Strahlkegel 41 gültig. Die Winkelkorrektur kann also unter Einbeziehung eines gemeinsamen Neigungswinkels αG durchgeführt werden, der sich aus einer Kombination von jeweils einem der vorhandenen Strahlabschnitt-individuellen statischen Neigungswinkeln α, β, γ, δ, ε, dem allgemeingültigen statischen Neigungswinkel αS und, sofern vorhanden, dem dynamischen Neigungswinkel αD zusammensetzen kann.As in the 6A-6D is shown, the distance measuring device can alternatively or additionally 10 overall skewed compared to the reference plane 16 be mounted. A further static angle of inclination α S can be set here, which is caused by tilting the distance measuring device 10 relative to the reference plane 16 and thus also from the mounting position of the distance measuring device 10 on the container 11 depends. However, in the case of the angle correction, the individual beam section-individual static angles of inclination α, β, γ, δ, ε of the individual beam sections A. , B. , C. , D. , E. must be taken into account individually for each beam section is the tilting of the distance measuring device 10 Conditional static angle of inclination α S in general for the entire beam cone 41 valid. The angle correction can therefore be carried out taking into account a common angle of inclination α G , which is made up of a combination of one of the existing beam section-individual static angles of inclination α, β, γ, δ, ε, the generally applicable static angle of inclination α S and, if available, the dynamic angle of inclination α D can be composed.

Das in den 6A-6D abgebildete Beispiel unterscheidet sich zu dem zuvor unter Bezugnahme auf die 4A-4D diskutierte Beispiel also insofern, dass die Distanzmessvorrichtung 10 gegenüber der Bezugsebene 16 verkippt angeordnet ist. Dementsprechend ist hier bei der Winkelkorrektur zusätzlich ein allgemeingültiger statischer Neigungswinkel αS zu berücksichtigen.That in the 6A-6D The example shown differs from the previous one with reference to the 4A-4D discussed example to the extent that the distance measuring device 10 compared to the reference plane 16 is arranged tilted. Accordingly, a generally applicable static angle of inclination α S must also be taken into account here for the angle correction.

In 6A treffen einzelne Strahlabschnitte A, B, C, E auf der das Füllstandsniveau definierenden Oberfläche 14, in diesem Fall auf dem Behälterboden 11d, auf. Ein Strahlabschnitt D trifft auf der seitlichen Behälterwand 11c auf. Dieser Strahlabschnitt D kann gemäß den obigen Ausführungen bei der Füllstandsermittlung unberücksichtigt bleiben.In 6A hit individual beam sections A. , B. , C. , E. on the surface defining the fill level 14th , in this case on the bottom of the container 11d , on. A beam section D. meets on the side of the container wall 11c on. This beam section D. can be disregarded when determining the fill level according to the above statements.

Zur Winkelkorrektur bei den mit den einzelnen Strahlabschnitten A, B, C, E durchgeführten Distanzmessungen werden deren jeweiliger statischer Neigungswinkel α, β, γ, ε ( 5A) und der allgemeingültige statische Neigungswinkel αS zu einem gemeinsamen statischen Neigungswinkel αG kombiniert, z.B. aufaddiert, sodass beispielsweise für den Strahlabschnitt B gilt: αG = β + αS.For angle correction with the individual beam sections A. , B. , C. , E. The respective static angles of inclination α, β, γ, ε ( 5A) and the generally applicable static angle of inclination α S combined, for example added up, to form a common static angle of inclination α G , so that for example for the beam section B. the following applies: α G = β + α S.

In 6B ist der Behälter 11 teilweise mit Füllgut 12 gefüllt. Die Oberfläche des Füllguts 12 repräsentiert in diesem Beispiel die das Füllstandsniveau definierende Oberfläche 14. Der Füllstand im Behälter 11 ist noch nicht soweit angestiegen als dass der Strahlabschnitt D auf der Oberfläche 14 auftreffen würde. Das heißt, der Strahlabschnitt D trifft nach wie vor auf der seitlichen Behälterwand 11c auf und kann, gemäß obiger Beschreibung, bei der Füllstandsermittlung unberücksichtigt bleiben.In 6B is the container 11 partly with filling material 12 filled. The surface of the product 12 in this example represents the surface defining the fill level 14th . The level in the container 11 has not yet risen as far as that the beam section D. on the surface 14th would hit. That is, the beam section D. still hits the side container wall 11c and can, according to the description above, remain unconsidered when determining the level.

6C zeigt ein weiteres Beispiel, wobei der Füllstand im Behälter 11 soweit angestiegen ist, dass nun auch der Strahlabschnitt D auf der Füllgutoberfläche 14 auftrifft. Dieser Strahlabschnitt D kann nun ebenfalls zur Füllstandsermittlung beitragen. In dem in 6C abgebildeten Beispiel treffen also alle Strahlabschnitte A, B, C, D, E des Strahlkegels 41 auf der das Füllstandsniveau definierenden Oberfläche 14 auf, sodass alle Strahlabschnitte A, B, C, D, E zur Füllstandsermittlung beitragen können. Je mehr Strahlabschnitte des Strahlkegels 41 bei der Füllstandsermittlung berücksichtigt werden, desto genauer wird das Ergebnis. 6C shows another example where the level in the container 11 has increased so far that the beam section has now also increased D. on the product surface 14th hits. This beam section D. can now also contribute to determining the fill level. In the in 6C the example shown hit all beam sections A. , B. , C. , D. , E. of the jet cone 41 on the surface defining the fill level 14th so that all beam sections A. , B. , C. , D. , E. can contribute to determining the fill level. The more beam sections of the beam cone 41 are taken into account when determining the fill level, the more accurate the result will be.

6D zeigt ein weiteres Beispiel, bei welchem zusätzlich zu den vorgenannten Strahlenabschnitt-individuellen statischen Neigungswinkeln α, β, γ, δ, ε und dem allgemeingültigen statischen Neigungswinkel αS nun auch ein durch Verkippen des Behälters 11 bedingter dynamischer Neigungswinkel αD gegenüber der Bezugsebene 16 vorhanden ist. Der dynamische Neigungswinkel αD kann zum Zwecke der Winkelkorrektur bei jeder einzelnen Distanzmessung mit dem jeweiligen statischen Neigungswinkel α, β, γ, δ, ε des jeweiligen Strahlabschnitts A, B, C, D, E und dem allgemeingültigen statischen Neigungswinkel αS kombiniert (z.B. hinzuaddiert) werden, um einen gemeinsamen Neigungswinkel αG zu erhalten. Die Winkelkorrektur erfolgt dann unter Berücksichtigung des gemeinsamen Neigungswinkels αG, wie zuvor bereits erläutert wurde. 6D shows another example in which, in addition to the aforementioned beam section-individual static angles of inclination α, β, γ, δ, ε and the generally applicable static angle of inclination α S, the container is now also tilted 11 conditional dynamic inclination angle α D with respect to the reference plane 16 is available. For the purpose of angle correction, the dynamic angle of inclination α D can be used for each individual distance measurement with the respective static angle of inclination α, β, γ, δ, ε of the respective beam section A. , B. , C. , D. , E. and the generally applicable static angle of inclination α S are combined (for example added) in order to obtain a common angle of inclination α G. The angle correction then takes place taking into account the common angle of inclination α G , as has already been explained above.

Da die Emittervorrichtung 31 bauartbedingt so ausgestaltet sein kann, dass beispielsweise der Abstrahl- bzw. Öffnungswinkel des auszusendenden Strahlkegels 41 fest vorgegeben ist, können die einzelnen Strahlenabschnitt-individuellen statischen Neigungswinkel α, β, γ, δ, ε der Steuerung 19 dauerhaft bekannt sein. In diesem Falle müssten die einzelnen Strahlenabschnitt-individuellen statischen Neigungswinkel α, β, γ, δ, ε bei der Winkelkorrektur nicht separat betrachtet und berücksichtigt werden. In diesem Fall wäre es ausreichend, nur den allgemeingültigen statischen Neigungswinkel αS, der aus einer statischen Verkippung der Distanzmessvorrichtung 10 gegenüber der Bezugsebene 16 resultiert, sowie den bei einer Verkippung des Behälters 11 auftretenden dynamischen Neigungswinkel αD zu berücksichtigen.As the emitter device 31 Depending on the design, it can be designed in such a way that, for example, the radiation angle or aperture angle of the beam cone to be emitted 41 is fixed, the individual beam section-individual static angles of inclination α, β, γ, δ, ε of the control 19th be known permanently. In this case, the individual beam section-individual static angles of inclination α, β, γ, δ, ε would not have to be considered and taken into account separately for the angle correction. In this case, it would be sufficient to only use the generally valid static angle of inclination α S , which results from a static tilting of the distance measuring device 10 compared to the reference plane 16 as well as when the container is tilted 11 occurring dynamic inclination angle α D must be taken into account.

7 zeigt ein Blockdiagramm zur schematischen Darstellung eines Verfahrens zur Füllstandsermittlung gemäß dem hierin beschriebenen Konzept. 7th shows a block diagram for the schematic representation of a method for determining the fill level according to the concept described herein.

In Block 701 wird eine Distanz zu einer ein Füllstandsniveau definierenden Oberfläche 14 im Inneren 13 eines Behälters 11 mittels einer an dem Behälter 11 angebrachten Distanzmessvorrichtung 10 gemessen.In block 701 becomes a distance to a surface defining a fill level 14th internally 13th a container 11 by means of one on the container 11 attached distance measuring device 10 measured.

In Block 702 wird die Lage der Distanzmessvorrichtung 10 relativ zu einer Bezugsebene 16 bestimmt und ein Neigungswinkel α der Distanzmessvorrichtung 10 gegenüber dieser Bezugsebene 16 wird ermittelt. Dabei erfolgt das zuvor genannte Messen der Distanz unter Berücksichtigung des ermittelten Neigungswinkels α, um ein winkelkorrigiertes Messergebnis zu erhalten.In block 702 becomes the position of the distance measuring device 10 relative to a reference plane 16 determined and an angle of inclination α of the distance measuring device 10 compared to this reference plane 16 is determined. The aforementioned measurement of the distance takes place taking into account the determined angle of inclination α in order to obtain an angle-corrected measurement result.

In Block 703 wird ein aktueller Füllstand des Behälters 11 basierend auf dem winkelkorrigierten Messergebnis ermittelt.In block 703 becomes a current filling level of the container 11 determined based on the angle-corrected measurement result.

Nachfolgend soll die Erfindung nochmals in anderen Worten zusammenfassend erläutert werden:

  • Das erfinderische Konzept beschreibt eine selbstnivellierende Multizonen-basierte Füllstandsermittlung.
In the following, the invention is to be summarized again in other words:
  • The inventive concept describes a self-leveling multi-zone-based level determination.

Eine Kalibrierung eines einfachen ein- oder dreidimensionalen Distanzsensors 10 kann mit Hilfe einer Lagebestimmung im Raum durch die Kombination mehrerer Sensoren, u.a. hier im besonderen durch einen mehrdimensionalen Beschleunigungssensor 15, gewährleistet werden. So soll eine zuverlässige Füllstandsermittlung von Flüssigkeiten und Schüttgütern, bzw. Gütern, die sich wie Schüttgüter verhalten auch bei Messaufbauten mit in einem beliebigen Winkel angebrachtem Messelement 10 gewährleistet werden.A calibration of a simple one- or three-dimensional distance sensor 10 can with the help of a position determination in space through the combination of several sensors, including here in particular through a multi-dimensional acceleration sensor 15th , guaranteed. A reliable level determination of liquids and bulk goods, or goods that behave like bulk goods, should also be available for measurement setups with a measuring element attached at any angle 10 guaranteed.

So zeigen beispielsweise die 2A-2C diese Anwendung zunächst anhand eines eindimensionalen Sensors 10. Die absolute gemessene Distanz d in 2A und 2B weicht durch die Positionierung des Sensors 10 voneinander ab. Um verlässliche Messergebnisse zu erzielen, wird durch die Lage des Beschleunigungssensors 15 der Winkel zur Nullebene 16 berechnet. Es kann jeder Punkt im Messbehälter 11 erfasst werden und ein reelles Abbild der Oberflächenstruktur ermittelt werden. Nach 2C kann nicht nur der Sensor 10 aus der Nullposition verschoben und gekippt werden, sondern auch das Behältnis 11, in dem gemessen wird, selbst. Die Lage ist hierbei in allen drei Dimensionen beliebig. 2C zeigt darüber hinaus den Fehler der durch den absoluten Messwert bei Schräglage des Behältnisses 11 erzeugt wird. Über die hierin beschriebene Winkelkorrektur wird dieser Fehler korrigiert.For example, the 2A-2C this application initially using a one-dimensional sensor 10 . The absolute measured distance d in 2A and 2 B deviates due to the positioning of the sensor 10 from each other. In order to achieve reliable measurement results, the location of the acceleration sensor 15th the angle to the zero plane 16 calculated. Any point in the measuring container can be used 11 are recorded and a real image of the surface structure can be determined. To 2C Not only the sensor can do 10 moved and tilted from the zero position, but also the container 11 , in which it is measured, itself. The position is arbitrary in all three dimensions. 2C also shows the error caused by the absolute measured value when the container is tilted 11 is produced. This error is corrected via the angle correction described here.

Die 4A-4D zeigen in diesem Zusammenhang beispielhaft einen Messaufbau mit einem zentriert ausgerichteten Messelement 10. Zunächst können erfindungsgemäß die Randbereiche X des Reflexionsfeldes des Sensors 10 ermittelt und als nicht relevante Messwerte identifiziert werden. Dies ist unabhängig vom Füllgrad des Behältnisses 11 ( 4A, 4B). Insbesondere geht es hier darum, dass die Ermittlung mit grob auflösenden Sensoren 10 durchgeführt werden kann. Es muss keine Bildaufnahme erzeugt werden, wie sie z.B. eine Kamera liefern würde. Wird ein Schwellwert durch den Füllgrad überschritten, kann die Korrektur der Randbereiche entfallen (4C).The 4A-4D show in this context an example of a measuring setup with a centered measuring element 10 . First, according to the invention, the edge regions X of the reflection field of the sensor 10 determined and identified as irrelevant measured values. This is independent of the filling level of the container 11 ( 4A , 4B) . In particular, it is a matter of the determination using coarse-resolution sensors 10 can be carried out. There is no need to create an image recording, such as that provided by a camera, for example. If a threshold value is exceeded by the degree of filling, the correction of the edge areas can be omitted ( 4C ).

Die Korrektur der Randbereiche erfordert eine vorherige Erkennung der Randbereiche. Die 5A und 5B zeigen eine beispielhafte Ausgestaltung einer Randbereichserkennung. Da der Winkel der emittierten Strahlen A, B, C, D, E zur Lotrechten 18 des dreidimensionalen Distanzsensors 10 bekannt ist (ermittelt durch Beschleunigungssensor 15), kann mit der Winkelgleichung: h = c o s ( α ) B

Figure DE102019202137A1_0001
zunächst die Höhe „h“ aufgrund der gemessenen Distanz „B“ im Feld bestimmt werden. (5B)h“ entspricht hierbei der Ankathete des aufgespannten Dreiecks des Winkels zur Lotrechten „α“ und der Hypotenuse „B“.The correction of the edge areas requires a prior recognition of the edge areas. The 5A and 5B show an exemplary embodiment of edge area detection. Because the angle of the emitted rays A. , B. , C. , D. , E. to the perpendicular 18th of the three-dimensional distance sensor 10 is known (determined by the acceleration sensor 15th ), with the angle equation: H = c O s ( α ) B.
Figure DE102019202137A1_0001
first the height " H "Based on the measured distance" B. “Can be determined in the field. ( 5B) " H "Corresponds to the adjacent side of the spanned triangle of the angle to the perpendicular" α "and the hypotenuse" B. ".

Die Rechnung ist mit den Winkeln β, γ, δ, ε und den entsprechenden Distanzwerten „A, C, D“ und „E“ des Sensors 10 und den daraus folgenden Höhen „h“ entsprechend übertragbar. (5A) The calculation is with the angles β, γ, δ, ε and the corresponding distance values " A. , C. , D. " and " E. “Of the sensor 10 and the resulting heights " H "Transferable accordingly. ( 5A)

Legt man zugrunde, dass mindestens zwei nebeneinanderliegende Messwerte im Messfeld die gleiche Distanz haben, kann eine Ebene angenommen werden, die dem tatsächlichen Füllstand entspricht. Somit können die Randbereiche als solche ermittelt und in der Abstandsberechnung ausgeschlossen werden.Assuming that at least two adjacent measured values in the measuring field have the same distance, a level can be assumed that corresponds to the actual level. The edge areas can thus be determined as such and excluded from the distance calculation.

Die in 4D abgebildete Schräglage kann entsprechend des hierin beschriebenen Konzepts zur Winkelkorrektur korrigiert werden. Sowohl die Position des Sensors 10 als auch die Position des Behälters 11 in allen Freiheitsgraden ist hierbei beliebig. Die Korrektur der Randbereiche X des Behälters 11 ist hiervon nicht betroffen.In the 4D The oblique position shown can be corrected in accordance with the concept for angle correction described herein. Both the position of the sensor 10 as well as the position of the container 11 in all degrees of freedom is arbitrary. The correction of the edge areas X of the container 11 is not affected by this.

Die 6A-6D zeigen dieses Verhalten durch eine optimierte und, aufgrund der örtlichen Gegebenheiten, nötige seitliche Anbringung des Messaufbaus am Behältnis 11.The 6A-6D show this behavior through an optimized and, due to the local conditions, necessary lateral attachment of the measurement setup on the container 11 .

Damit die Lage des Distanzmesselements 10 korrekt ermittelt werden kann, ist die Position des Beschleunigungssensors 15 in Relation zum Messelement 10 entscheidend. Die 3A und 3B zeigen beispielhaft zwei sinnvolle Anordnungen. 3A zeigt eine vertikale Ausrichtung des Messelements 10 zum Beschleunigungssensor 15. 3B zeigt eine horizontale Ausrichtung des Messelements 10 zum Beschleunigungssensor 15.So that the position of the distance measuring element 10 can be correctly determined is the position of the acceleration sensor 15th in relation to the measuring element 10 crucial. The 3A and 3B show two useful arrangements. 3A shows a vertical alignment of the measuring element 10 to the accelerometer 15th . 3B shows a horizontal alignment of the measuring element 10 to the accelerometer 15th .

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.The above-described embodiments are merely illustrative of the principles of the present invention. It is to be understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will be apparent to other skilled persons. It is therefore intended that the invention be limited only by the scope of protection of the following patent claims and not by the specific details presented herein with reference to the description and explanation of the exemplary embodiments.

Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.Although some aspects have been described in connection with a device, it goes without saying that these aspects also represent a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Analogously, aspects that have been described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or details or features of a corresponding device.

Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder einer elektronischen Schaltung durchgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.Some or all of the method steps can be performed by hardware apparatus (or using hardware apparatus) such as a microprocessor, programmable computer, or electronic circuit. In some embodiments, some or more of the most important process steps can be performed by such apparatus.

Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software oder zumindest teilweise in Hardware oder zumindest teilweise in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer BluRay Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.Depending on the specific implementation requirements, exemplary embodiments of the invention can be implemented in hardware or in software or at least partially in hardware or at least partially in software. The implementation can be carried out using a digital storage medium such as a floppy disk, a DVD, a BluRay disk, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or a FLASH memory, a hard disk or some other magnetic or optical memory Memory are carried out on which electronically readable control signals are stored, which can interact with a programmable computer system or cooperate in such a way that the respective method is carried out. Therefore, the digital storage medium can be computer readable.

Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.Some exemplary embodiments according to the invention thus include a data carrier which has electronically readable control signals which are able to interact with a programmable computer system in such a way that one of the methods described herein is carried out.

Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft.In general, embodiments of the present invention can be implemented as a computer program product with a program code, the program code being effective to carry out one of the methods when the computer program product runs on a computer.

Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.The program code can for example also be stored on a machine-readable carrier.

Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinen-lesbaren Träger gespeichert ist. Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.Other exemplary embodiments include the computer program for performing one of the methods described herein, the computer program being stored on a machine-readable carrier. In other words, an exemplary embodiment of the method according to the invention is thus a computer program which has a program code for carrying out one of the methods described here when the computer program runs on a computer.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist. Der Datenträger oder das digitale Speichermedium oder das computerlesbare Medium sind typischerweise greifbar und/oder nicht flüchtig.A further exemplary embodiment of the method according to the invention is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the computer program for performing one of the methods described herein is recorded. The data carrier or the digital storage medium or the computer-readable medium are typically tangible and / or non-transitory.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.A further exemplary embodiment of the method according to the invention is thus a data stream or a sequence of signals which represents or represents the computer program for performing one of the methods described herein. The data stream or the sequence of signals can, for example, be configured to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.Another exemplary embodiment comprises a processing device, for example a computer or a programmable logic component, which is configured or adapted to carry out one of the methods described herein.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.Another exemplary embodiment comprises a computer on which the computer program for performing one of the methods described herein is installed.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die bzw. das ausgelegt ist, um ein Computerprogramm zur Durchführung zumindest eines der hierin beschriebenen Verfahren zu einem Empfänger zu übertragen. Die Übertragung kann beispielsweise elektronisch oder optisch erfolgen. Der Empfänger kann beispielsweise ein Computer, ein Mobilgerät, ein Speichergerät oder eine ähnliche Vorrichtung sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispielsweise einen Datei-Server zur Übertragung des Computerprogramms zu dem Empfänger umfassen.A further exemplary embodiment according to the invention comprises a device or a system which is designed to transmit a computer program for performing at least one of the methods described herein to a receiver. The transmission can take place electronically or optically, for example. The receiver can be, for example, a computer, a mobile device, a storage device or a similar device. The device or the system can for example comprise a file server for transmitting the computer program to the recipient.

Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.In some exemplary embodiments, a programmable logic component (for example a field-programmable gate array, an FPGA) can be used to carry out some or all of the functionalities of the methods described herein. In some exemplary embodiments, a field-programmable gate array can interact with a microprocessor in order to carry out one of the methods described herein. In general, in some exemplary embodiments, the methods are performed by any hardware device. This can be universally applicable hardware such as a computer processor (CPU) or hardware specific to the method such as an ASIC.

Claims (15)

Vorrichtung (100) zur Füllstandsermittlung, aufweisend: eine an einem Behälter (11) anbringbare Distanzmessvorrichtung (10), die ausgestaltet ist, um eine Distanz (d) zu einer ein Füllstandsniveau (L1) definierenden Oberfläche (14) im Inneren (13) des Behälters (11) zu messen, einen Lagesensor (15), der ausgestaltet ist, um einen von der Lage der Distanzmessvorrichtung (14) abhängigen Neigungswinkel (α) gegenüber einer Bezugsebene (16) zu ermitteln, und eine Steuerung (19), die ausgestaltet ist, um das Messen der Distanz (d) mittels der Distanzmessvorrichtung (10) unter Berücksichtigung des ermittelten Neigungswinkels (α) auszuführen, um ein winkelkorrigiertes Messergebnis (H) zu erhalten, und um einen aktuellen Füllstand des Behälters (11) basierend auf dem winkelkorrigierten Messergebnis (H) zu ermitteln.Device (100) for determining the filling level, comprising: a distance measuring device (10) which can be attached to a container (11) and is designed to measure a distance (d) to a filling level (L 1 ) defining surface (14) inside (13) of the container (11) to measure a position sensor (15) which is designed to an angle of inclination (α) relative to a reference plane (16) dependent on the position of the distance measuring device (14) determine, and a controller (19) which is designed to measure the distance (d) by means of the distance measuring device (10) taking into account the determined inclination angle (α) to obtain an angle-corrected measurement result (H), and to a to determine the current level of the container (11) based on the angle-corrected measurement result (H). Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der Lagesensor (15) ausgestaltet ist, um einen statischen Neigungswinkel (αS) der Distanzmessvorrichtung (10) relativ zu der Bezugsebene (16) zu bestimmen, wobei der statische Neigungswinkel (αS) von einer statischen Montagelage der Distanzmessvorrichtung (10) an dem Behälter (11) abhängt.Device (100) after Claim 1 , wherein the position sensor (15) is designed to determine a static angle of inclination (α S ) of the distance measuring device (10) relative to the reference plane (16), the static angle of inclination (α S ) from a static mounting position of the distance measuring device (10) depends on the container (11). Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Lagesensor (15) ausgestaltet ist, um einen dynamischen Neigungswinkel (αD) der Distanzmessvorrichtung (10) relativ zu der Bezugsebene (16) zu bestimmen, wobei der dynamische Neigungswinkel (αD) aus einer Verkippung des Behälters (11) resultiert und mit variierender Verkippung des Behälters (11) veränderlich ist.Device (100) after Claim 1 or 2 , the position sensor (15) being designed to determine a dynamic angle of inclination (α D ) of the distance measuring device (10) relative to the reference plane (16), the dynamic angle of inclination (α D ) resulting from a tilting of the container (11) and is variable with varying tilting of the container (11). Vorrichtung (100) nach Anspruch 3, wobei die Steuerung (19) ausgestaltet ist, um den dynamischen Neigungswinkel (αD) und den statischen Neigungswinkel (αS) miteinander zu kombinieren, um einen gemeinsamen Neigungswinkel (αG) zu bestimmen, und um das Messen der Distanz (d) mittels der Distanzmessvorrichtung (10) unter Berücksichtigung des gemeinsamen Neigungswinkels (αG) auszuführen, um das winkelkorrigierte Messergebnis (H) zu erhalten.Device (100) after Claim 3 , wherein the controller (19) is designed to combine the dynamic angle of inclination (α D ) and the static angle of inclination (α S ) with one another in order to determine a common angle of inclination (α G ), and to measure the distance (d) by means of the distance measuring device (10) taking into account the common angle of inclination (α G ) in order to obtain the angle-corrected measurement result (H). Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Bezugsebene (16) eine waagrecht verlaufende Horizontalebene ist.Device (100) according to one of the Claims 1 to 4th , wherein the reference plane (16) is a horizontally extending horizontal plane. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuerung (19) ausgestaltet ist, um einen oder mehrere Behälterbereiche (11b, 11c), die außerhalb der das Füllstandsniveau (L1) definierenden Oberfläche (14) liegen, zu erkennen und diese ein oder mehreren Behälterbereiche (11b, 11c) bei der Füllstandsermittlung unberücksichtigt zu lassen.Device (100) according to one of the Claims 1 to 5 , wherein the controller (19) is designed to recognize one or more container areas (11b, 11c) which lie outside the surface (14) defining the filling level (L 1 ) and to recognize these one or more container areas (11b, 11c) not be taken into account when determining the fill level. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Distanzmessvorrichtung (10) eine optische Distanzmesseinrichtung (30) aufweist, die mindestens eine Emittervorrichtung (31) und mindestens eine Detektorvorrichtung (32) aufweist, wobei die Emittervorrichtung (31) ausgestaltet ist, um elektromagnetische Strahlung in das Innere (13) des Behälters (11) auszusenden und wobei die Detektorvorrichtung (32) ausgestaltet ist, um an der das Füllstandsniveau (L1) definierenden Oberfläche (14) reflektierte Anteile der ausgesendeten Strahlung zu detektieren.Device (100) according to one of the Claims 1 to 6th , wherein the distance measuring device (10) has an optical distance measuring device (30) which has at least one emitter device (31) and at least one detector device (32), wherein the emitter device (31) is designed to emit electromagnetic radiation into the interior (13) of the The container (11) and the detector device (32) being designed to detect portions of the emitted radiation that are reflected on the surface (14) defining the filling level (L 1 ). Vorrichtung (100) nach Anspruch 7, wobei die Steuerung (19) ausgestaltet ist, um die Distanz (d) zu der das Füllstandsniveau (L1) definierenden Oberfläche (14) im Inneren (13) des Behälters (11) mittels Triangulation oder mittels einer Laufzeitmessung der elektromagnetischen Strahlung zu bestimmen.Device (100) after Claim 7 , the controller (19) being designed to determine the distance (d) to the surface (14) in the interior (13) of the container (11) defining the filling level (L 1 ) by means of triangulation or by means of a transit time measurement of the electromagnetic radiation . Vorrichtung (100) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Emittervorrichtung (31) ausgestaltet ist, um die elektromagnetische Strahlung in Form eines gerichteten Einzelstrahls (21) auszusenden und wobei die Steuerung (19) ausgestaltet ist, um das Messen der Distanz (d) zu der das Füllstandsniveau (L1) definierenden Oberfläche (14) basierend auf einer Laufzeitmessung des gerichteten Einzelstrahls (21) auszuführen.Device (100) after Claim 7 or 8th , wherein the emitter device (31) is designed to emit the electromagnetic radiation in the form of a directed single beam (21) and wherein the controller (19) is designed to measure the distance (d) to the level (L 1 ) defining the level Execute surface (14) based on a travel time measurement of the directed single beam (21). Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Emittervorrichtung (31) ausgestaltet ist, um die elektromagnetische Strahlung in Form eines Strahlkegels (41) auszusenden und wobei die Steuerung (19) ausgestaltet ist, um das Messen der Distanz (d) zu der das Füllstandsniveau (L1) definierenden Oberfläche (14) basierend auf einer Laufzeitmessung auszuführen, die auf einer Belichtung der das Füllstandsniveau (L1) definierenden Oberfläche (14) mittels des Strahlkegels (41) basiert.Device (100) according to one of the Claims 7 to 9 , wherein the emitter device (31) is designed to emit the electromagnetic radiation in the form of a beam cone (41) and wherein the controller (19) is designed to measure the distance (d) to the surface defining the fill level (L 1 ) (14) based on a transit time measurement based on an exposure of the surface (14) defining the fill level (L 1 ) by means of the beam cone (41). Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Detektorvorrichtung (32) eine Vielzahl von in einem Array angeordneten Detektorelementen aufweist.Device (100) according to one of the Claims 7 to 10 wherein the detector device (32) has a plurality of detector elements arranged in an array. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Lagesensor (15) ein Beschleunigungssensor ist.Device (100) according to one of the Claims 1 to 11 , wherein the position sensor (15) is an acceleration sensor. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Lagesensor (15) und die Distanzmessvorrichtung (10) auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind.Device (100) according to one of the Claims 1 to 12 , wherein the position sensor (15) and the distance measuring device (10) are arranged on a common substrate. Verfahren zur Füllstandsermittlung mit den folgenden Schritten: Messen einer Distanz (d) zu einer ein Füllstandsniveau (L1) definierenden Oberfläche (14) im Inneren (13) eines Behälters (11) mittels einer an dem Behälter (11) anbringbaren Distanzmessvorrichtung (10), Bestimmen der Lage der Distanzmessvorrichtung (10) relativ zu einer Bezugsebene (16) und Ermitteln eines Neigungswinkels (α) der Distanzmessvorrichtung (10) gegenüber dieser Bezugsebene (16), wobei das Messen der Distanz (d) unter Berücksichtigung des ermittelten Neigungswinkels (α) erfolgt, um ein winkelkorrigiertes Messergebnis (H) zu erhalten, und Ermitteln eines aktuellen Füllstands des Behälters (11) basierend auf dem winkelkorrigierten Messergebnis (H).Method for determining the filling level with the following steps: measuring a distance (d) to a surface (14) defining a filling level (L 1 ) inside (13) of a container (11) by means of a distance measuring device (10) that can be attached to the container (11) , Determining the position of the distance measuring device (10) relative to a reference plane (16) and determining an angle of inclination (α) of the distance measuring device (10) with respect to this reference plane (16), wherein the measurement of the distance (d) takes place taking into account the determined inclination angle (α) in order to obtain an angle-corrected measurement result (H), and determination of a current filling level of the container (11) based on the angle-corrected measurement result (H). Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 14, wenn das Programm auf einem Computer abläuft.Computer program with a program code for carrying out the method Claim 14 when the program is running on a computer.
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