用于获取行进中的货物轨道边缘位置的方法和装置制造方法及图纸

用于获取行进中的货物轨道（３）的边缘（２）的位置的方法和装置（１）。所述装置（１）具有压电元件（５），所述压电元件一方面发出、另一方面接收超声波脉冲（１０），并将其转换成电信号。为此目的货物轨道（３）设置在压电元件（５）和反射器（１１）之间。当货物轨道（３）位于压电元件（５）的测量区域内时，它通过超声波脉冲两次传播过程中的反射或吸收使超声波脉冲衰减。通过这种衰减来计算出货物轨道边缘（２）的位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种如权利要求1的前序部分所述的用于获取行进中的货物轨道的边缘位置的方法，以及如权利要求8的前序部分所述的用于实现上述方法的装置。
技术介绍
由DE3442154C2已知了一种用于获取运料轨道的带缘位置的方法。在该方法中使一个超声波发送器正对着一个超声波接收器，其中货物轨道在这两者之间引导。发送器发出可由接收器检测到的超声波脉冲。其中在分析接收到的信号时考虑超声波脉冲的发送与其接收之间的时间相关性。尤其是仅考虑在从发送器到接收器的直接路径上传送的每个接收信号。以这种方式，通过在货物轨道或其他部分上的反射产生的干扰信号得到有效的抑制。这种方法在实践中能够很好地得到应用，并构成了本专利技术的出发点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种如开始时所提到的类型的方法，以及实现这种方法的装置，它表现出简单的和抗干扰的构造。根据本专利技术，上述任务通过权利要求1和8所述的特征来解决。在根据权利要求1所述的方法中，压电元件向货物轨道发出超声波脉冲。其中货物轨道最好是不能由超声波脉冲穿过的，最多只能部分地穿过。货物轨道是反射超声波脉冲还是吸收超声波脉冲，或者还是这两种效应的结合，在这里并没有关系。唯一重要的是，穿过货物轨道的超声波脉冲的能量随着压电元件覆盖面积的增加而降低。通过脉冲能量的降低，可以确定压电元件的覆盖情况，并由此确定货物轨道边缘的位置。通常多个压电元件一个挨一个地垂直于轨道行进方向设置，以在高测量解析度下获得足够大的测量区域。为了实现简单的、并且同时能够抗干扰的构造，由一个反射器将超声波脉冲向先前发出超声波脉冲的压电元件反射。其中货物轨道设置在压电元件和反射器之间，使得超声波脉冲一定会经过货物轨道两次。以这种方式，货物轨道的透射系数成平方增强，对超声波脉冲产生作用，使得到达压电元件的超声波能量与货物轨道的覆盖情况的相关性相应地增强。以这种方式，可以相应地更精确地确定货物轨道的边缘位置。其中压电元件既用于发出超声波脉冲，又用于接收由反射器所反射、并在给定情况下由货物轨道所减弱的超声波脉冲。这些超声波脉冲通过压电元件转换成电信号，分析这些电信号的幅值以确定货物轨道的边缘。以这种方式对压电元件进行双重利用，从而相应减少了传感器阵列的材料开销和安装开销。此外，发送器和接收器具有相同的谐振频率，这改善了整个系统的效率。另外，将发送和接收单元设置在货物轨道的同一侧具有特别的优点。由此不会得到叉形结构的传感器阵列，这种叉形结构在改变货物轨道的宽度时可能会造成对货物轨道和传感器元件的破坏。由于反射器是相对制造简单、成本低廉的部件，它在给定情况下也可以在整个机器宽度上延伸，这样可以调节反射器使其与不同的货物轨道宽度相匹配。这样传感器阵列仅需要调整压电元件，而压电元件由于排列在货物轨道的一侧上，不会妨碍货物轨道的运行。压电元件最好设置在货物轨道上方，使其有效表面指向下方。以这种方式，降低了传感器阵列对污损的敏感性。由于反射器是在机械方面非常不敏感的部件，因此它可以很容易保持清洁，例如借助于轻微的气流。为了实现垂直于轨道行进方向的高测量解析度，根据权利要求2，重要的是垂直于轨道行进方向以很小的发散度产生超声波脉冲。尽管如此，为了可以发出足够高的脉冲能量，在轨道行进方向上提供较大发散度的超声波脉冲是适宜的。此外，由此得到了这样的优点，即确定某一确定长度区域内的轨道边缘，使得行进中的货物轨道的干扰，例如由破损边缘造成的干扰，在确定带缘时几乎不产生影响。由于在压电元件作为接收器使用之前，它首先发出一个能量很高的超声波脉冲，在该超声波脉冲能够得出可供利用的测量结果之前，所述超声波脉冲肯定会受到机械的和电气的阻尼衰减。出于这种原因，根据权利要求3的方法是适用的在发出超声波脉冲之后，经过一段滞后时间(Totzeit)后才开始分析压电元件的电信号。这样保证了由于先前发出的超声波脉冲引起的电信号干扰得到可靠的避免。通常，不可能保持传感器阵列周边的环境不受能够反射超声波脉冲的部件的干扰。此外超声波脉冲的一部分也被货物轨道所反射。这些反射的超声波脉冲被压电元件接收，并被转换为相应的电信号。为了避免这些不希望的反射使测量结果出错，根据权利要求4的方式具有优点的即仅在一个时间窗之内分析压电元件的电信号。这里所述时间窗在时间上的位置与从反射器到压电元件的距离有关，其中所述时间窗的中间值最好相当于压电元件与反射器之间信号行程时间的两倍。以这种方式，仅分析实际由反射器所反射的、并且不走弯路直接向着压电元件传播的超声波脉冲，从而不再受到干扰。通常，货物轨道的高度位置不是绝对恒定的。而货物轨道高度位置的改变可能会使测量结果出错。特别是需要考虑货物轨道的位置越靠近压电元件，则由于超声波脉冲现有的发散度，其由于部分进入到声波锥体内的货物轨道而引起的衰减越大。为了对上述关系进行平衡，根据权利要求5的方法是有利的，即附带地分析发出的超声波脉冲与压电元件的电信号之间的时间差，所述电信号由超声波脉冲通过货物轨道的反射而产生。由这种时间差可以非常简单地确定货物轨道与压电元件的距离，以便对计算得到的压电元件被货物轨道覆盖的情况进行校正。以这种方式，传感器阵列的测量精度得到了显著的改善。为了得到由货物轨道反射的足够强的反射信号，压电元件最好成直角指向货物轨道的表面。如果不采用这种对货物轨道的反射信号的附加分析，压电元件也可以以锐角指向货物轨道的表面延伸区域。在这种情况下，由货物轨道所引起的反射信号会从谐振器6的旁边经过，因而检测不到。为了得到足够高的超声波能量，根据权利要求6的方法是适宜的，即由多个压电元件同时产生超声波脉冲。例如由三个相邻设置的压电元件发出超声波脉冲。但是为了得到足够高的位置解析度，仅由一个压电元件，最好是中间的压电元件，来分析被反射的超声波脉冲。为了使到达压电元件的超声波能量尽可能大，根据权利要求7的方法具有优点的，即反射器将超声波脉冲至少聚焦到轨道的行进方向上。以这种方式，已有的或者也可能是所希望的超声波脉冲发散度不会对其可检测性产生负面的影响。在由反射器对超声波脉冲进行最佳聚焦时，所发出的超声波脉冲的大部分又再次返回到压电元件上，以得到具有相应强度的、并且无噪声的电信号，用于分析由货物轨道所覆盖的程度。根据权利要求8的装置用来实现上述方法。该装置具有发出超声波脉冲的压电元件。这些压电元件最好垂直于货物轨道的行进方向相邻设置，以得到足够大的用于获取货物轨道边缘位置的测量区域。由压电元件发出的超声波脉冲由一个反射器所反射，经过反射的超声波再由压电元件所检测。因此压电元件用作发送和接收单元，使得整个传感器结构设置在货物轨道的一侧上。货物轨道与压电元件的覆盖程度相关地减弱了超声波脉冲，这样可以根据接收到的超声波能量来确定由货物轨道覆盖的情况，并由此确定货物轨道边缘的位置。为了使所述装置的结构尽可能简单，根据权利要求9的方案是有利的，即压电元件与一个共用的谐振器相耦合，所述谐振器基本上在轨道的行进方向上延伸。所述谐振器由各个压电元件在空间上有选择性地激励，使得所发出的超声波脉冲在垂直于轨道运行的方向上具有很小的发散度。在轨道行进方向上，所发出的超声波脉冲的发散度显著较大，这样所述装置不会受到干扰的影响，如受到破损的边缘的影响。压电元件最好一个接本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于获取行进中的货物轨道（３）的边缘（２）的位置的方法，在该方法中压电元件（５）向货物轨道（３）发出超声波脉冲（１０），其中货物轨道（３）最多允许到达的超声波能量的一部分穿过，其特征在于，超声波脉冲（１０）由反射器（１１）向压电元件（５）反射，所述压电元件接收反射的超声波脉冲，并将其转换成电信号，其中货物轨道（３）设置在压电元件（５）和反射器（１１）之间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱根艾森，沃尔夫冈克劳斯，汉斯赛博尔德，
申请(专利权)人：埃哈特莱默尔有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]