[发明专利]测定置于传送设备上的物体的高度的方法和超声波传感器

说明书

技术领域

在第一方面，本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的测定置于传送设备上的物体的高度的方法。

在第二方面，本发明涉及一种根据权利要求10的前序部分所述的测定置于传送设备上的物体的高度的超声波传感器。

背景技术

在测定置于传送设备上的物体的高度的一般方法中，具体相对于传送设备定位的超声波传感器、更具体地是位于传送设备上方的超声波传感器反复发射指向传送设备和置于所述传送设备上的任何要被探测的物体的超声波脉冲，并且超声波脉冲然后从传送设备的表面或要被探测的物体的表面被反射并由超声波传感器探测。超声波脉冲的延迟时间根据超声波脉冲的发射时刻和探测时刻来测定，并且物体表面相对于传送设备的表面的高度根据从物体表面反射的超声波脉冲的延迟时间来测定。

一般的测定置于传送设备上的物体的高度的超声波传感器包括：发射器，用于反复发射超声波脉冲；和接收器，用于接收从传送设备的表面或从要被探测的物体的表面反射的超声波脉冲。此外，存在控制与求值单元，该控制与求值单元被构造成控制超声波传感器，根据超声波脉冲的发射时刻和探测时刻来计算超声波脉冲的延迟时间，并且因此用于根据从物体表面反射的超声波脉冲的延迟时间来测定物体表面相对于传送设备的表面的高度。

在工业自动化过程中长久以来已公知用于测定物体的超声波传感器的用途。这些传感器能够使要实现的分辨率在亚毫米的范围内。因此，原则上，能够监控和探测甚至很薄的物体诸如供给到压罐的片状金属材料。

具体在板状或片状物体的情形下，测定物体相对于传送设备的表面的高度相当于测定物体的厚度。

由于高度必须通过对相对于基准变量、也就是说例如相对于传送设备的表面的超声波延迟时间进行求值来测定，所以可能的分辨率和因此高度和厚度测量的精确度具体取决于已知基准的精确程度。

例如，超声波传感器本身的热漂移或整个机械机构的机械漂移能够对系统具有不利影响

当很薄的物体诸如金属片或纸片要被探测时，这些方面特别重要。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种方法和一种超声波传感器，用于可靠地探测即使是很薄的物体。

在第一方面，该目的在本发明的通过具有权利要求1所限定的特征的方法来实现。

在另一方面，上述目的通过具有权利要求10所限定的特征的超声波传感器来实现。

根据本发明的方法的优选实施例是从属权利要求的主题，并且参考附图详细描述。

根据本发明，通过以下方式实现上述类型的方法的开发：从传送设备的表面反射的超声波脉冲的延迟时间作为参考值被存储；当存在所测量的延迟时间从较低值增大到较高值时，较高值被存储且被用作新的参考值；当存在所测量的延迟时间从较高值减小到较低值时，较低值被解释为从物体表面反射的超声波脉冲的延迟时间值；并且物体表面相对于所述传送设备的表面的高度根据最近存储的参考值与关于物体表面的延迟时间值之间的差来测定。

根据本发明，通过以下方式实现上述类型的超声波传感器的开发：控制与求值单元进一步适合于将从传送设备的表面反射的超声波脉冲的延迟时间作为参考值存储，并且根据最近存储的参考值与关于物体表面的延迟时间值之间的差来测定物体表面相对于传送设备的表面的高度；并且当存在所测量的延迟时间从较低值增大到较高值时，较高值被用作新的参考值；并且当存在所测量的延迟时间从较高值减小到较低值时，较低值被认为是从物体表面反射的超声波脉冲的延迟时间值。

可以看到本发明根本的最初基本概念在于，当对超声波延迟时间进行求值时，能够考虑关于期望测量值的预知信息。

更准确地说，可以看到本发明根本的基本中心思想在于，当所测量的延迟时间从较低值增大到较高值时，新的较高值被存储且被用作新的参考值。原则上，这是基于要被探测的物体具有大致立方形或板状形状的假设。在物体的这种形状的情形下，当存在所测量的延迟时间增大时，可安全地假设物体的边缘刚好已离开超声波传感器的探测区域，并且随后的延迟时间值能够归于从传送设备的表面的反射。

表述“延迟时间的存储”应被理解为具有用于本发明目的的宽泛的意思和解释。例如，该表述可能包括变量的存储而不是存储延迟时间本身，与延迟时间相关的该变量诸如是距离或距离的两倍，也就是说超声波脉冲经过的总距离。