[发明专利]用于基于形状属性检测仓内的障碍物的系统和方法

说明书

本发明提供了用于基于形状属性检测仓内的障碍物的系统和方法。一种用于自动绘制存储内容物的仓内的障碍物的方法和系统，该系统可包括：位置估计器，该位置估计器被布置为响应于检测信号，计算内容物的上表面的估计形状；其中检测信号是由接收机响应于从仓内的多个点反射或散射的辐射信号产生的；及障碍物检测器，该障碍物检测器被布置为响应于(a)内容物的上表面的估计形状，和(b)内容物的上表面的预期的形状属性，检测属于障碍物的至少一个障碍点。

技术领域

本发明涉及库存的监测和过程的测量，且更特别涉及用于测量仓的内容物的系统和方法。

背景技术

对液体库存的监测通常是简单的。相比之下，对由堆在如筒仓的仓内的颗粒物组成的散装固体库存的监测往往很难。这些散装固体库存的例子包括用于建筑的水泥和沙子、粮食、化肥等。仓内的散装材料的水平的测量是一个尚未完全解决的问题。仓内的状况通常是不利的(灰尘、极端的温度等)和存储在仓内的散装材料的内容物往往没有平坦的表面且不总是各向同性的。其他的困难来自于使用的仓形状的广泛种类和一些仓内的易爆环境。

本文使用的术语“仓”的范围包括用于散装颗粒固体的任何储存容器，其结构限定了用于容纳和存储固体的内部容积。这样的仓可能会从上面封闭、下面封闭和四周封闭，如当仓是筒仓、器皿或槽的情况，或者可能是上面开口或一个或多个侧面开口。在下面的本发明的详细描述中使用的“仓”的例子是筒仓；但是对本领域的那些技术人员将明显的是如何将本发明的原理应用到任何类型的仓。

已知五种主要的方法用于如筒仓的仓的内容物的连续测量。

机电(yo-yo)水平传感器主要由在一卷带的一端的砝码构成。砝码被允许在筒仓内下降到内容物的顶表面所位于的深度。当砝码被定位于内容物的顶部时，带内的张力松弛。砝码然后缩回至顶部设置点。内容物的高度根据缩回砝码所需的时间或根据测得的带的长度推断出。

诸如yo-yo传感器的机械设备是不可靠的。它们易被灰尘堵塞和被筒仓内的诸如泵和杆的障碍物卡住。

超声水平传感器基于超声波发射和接收原理工作。来自发射机的高频声波被内容物的顶表面反射到接收器。内容物的高度根据往返传播时间推断。这种传感器具有有限的范围且在存在灰尘时工作欠佳。此外，这种装置需要定制设计以用于不同类型的筒仓。

雷达水平传感器基于电磁波发射与接收原理工作。来自发射机的电磁波被内容物的顶表面反射到接收器。内容物的高度根据往返传播时间推断。这种传感器具有不适用于散装固体的单个测量点。

电容传感器测量两个金属杆之间的电容或金属杆和地面之间的电容。由于筒仓的内容物具有与空气不同的介电常数，电容根据所述两杆之间或杆与地面之间的内容物的顶表面的水平进行变化。这样的传感器趋于不准确且对湿度和存储在筒仓中的材料的类型敏感。

以上讨论的所有现有技术的传感器对内容物的形状不敏感，因此在称为“形成圆锥形”的共同现象存在的情况下是不准确的，该现象在散装颗粒固体通过仓的底部撤出时发生：其顶点在撤出点的正上方的倒锥形孔趋于在散装颗粒固体中形成。在散装颗粒固体被从顶部添加到仓时，发生类似的现象：固体往往堆积在其顶点在固体的插入点的正下方的圆锥中。这些传感器在具有复杂的几何形状的仓中及在存在障碍物的情况下工作欠佳。

重量计通过测量保持筒仓的杆中的张力来测量移动筒仓及其内容物的重量。这种仪表的安装复杂，而且它们只适用于具有金属腿的移动筒仓。

对于测量仓的内容物(散装固体或液体)方面，一个主要问题是假回波。

假回波是仓内的障碍物的照射导致的。这些障碍物可能是外来物体、仓壁上的不规则物、内容物材料的堆积和平坦的波纹。内容物材料可以，例如，累积在障碍物上或仓壁上。

当材料水平面低于这些障碍物时—水平面测量装置可以锁定在障碍物上并将它们视为实际的材料水平面。