DE4314249A1 - Device for detecting liquid level - Google Patents

Abstract

The invention relates to a device for detecting the liquid level in a transparent container and has a light source for transilluminating the container and a device for picking up and evaluating the radiation which has passed through the container. In addition, the device has a diffuser (11) arranged in the beam path of the light source, an image processing unit (15) which evaluates the radiation which has passed through the container (13), line by line, with respect to a brightness minimum, and a detector which displays the brightness minima of neighbouring lines as an image of the liquid level. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erfassung des Flüssigkeitspegels in einem lichtdurchlässigen Behälter während des Füllvorganges, aufweisend eine Lichtquelle zur Durchstrahlung des Behälters und eine Einrichtung zur Aufnahme und Auswertung der durch den Behälter hindurchgegangenen Strahlung.The invention relates to a device for Detection of the liquid level in a translucent Container during the filling process, having one Light source for irradiating the container and one Device for recording and evaluating the by the Radiation passed through containers.

Es sind verschiedene Verfahren bekannt, um den Pegel oder den Flüssigkeitsspiegel in einem Behälter zu ermitteln. Hierzu gehört auch ein in die Flüssigkeit von oben her hineinragender Sensor, der - auf irgendeinem Effekt beruhend - den Füllstand weitergibt. Ein derartiges Verfahren fußt auf einem Sensor, der genauestens positioniert sein muß und dessen Aussage durch Störungen stark beeinflußt wird, beispielsweise auch dadurch, daß sich beim Füllvorgang selbst keine horizontale Flüssigkeitsoberfläche einstellt.Various methods are known to adjust the level or to determine the liquid level in a container. This also includes getting into the liquid from above protruding sensor that - based on some effect - passes on the fill level. Such a method is based on a sensor that must be positioned exactly and whose information is strongly influenced by interference, for example, in that the filling process itself does not set a horizontal liquid surface.

Es sind darüber hinaus optische Verfahren zur Ermittlung des Flüssigkeitsspiegels bekannt, bei denen mit an einer Flüssigkeitsoberfläche reflektierten Lichtstrahlen gearbeitet wird, was jedoch nur dann zu einer präzisen Aussage führt, wenn sich der Flüssigkeitsspiegel im Ruhezustand befindet.There are also optical methods for determining the Liquid level known to those with an Liquid surface reflected light rays is worked, but only then to a precise Statement leads if the liquid level in the Hibernation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sich der Flüssigkeitspegel in einem Behälter permament ermitteln läßt, insbesondere während des Füllvorganges.The invention has for its object a device of the type mentioned in such a way that the Permanently determine the liquid level in a container lets, especially during the filling process.

Erreicht wird dies durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs angegebenen Merkmale.This is achieved by the in the characterizing part of the Claimed features.

Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird diffuses Durchlicht eingesetzt, welches mit Hilfe einfacher Mittel und einer üblichen Lichtquelle leicht erreicht werden kann. Beispielsweise kann eine Mattscheibe hierzu dienen. Dieses diffuse Licht wird nun gemäß der Erfindung auf den Flüssigkeitsbehälter geleitet und durchdringt diesen, wobei im Bereich des Flüssigkeitsspiegels aufgrund eines bekannten physikalischen Effektes eine Helligkeitseinbuße beim Durchgang der Lichtstrahlen auftritt, die mit Hilfe geeigneter Einrichtungen ausgewertet werden kann.The device according to the invention becomes diffuse Transmitted light used, which with the help of simple means and a common light source can be easily reached. For example, a focusing screen can be used for this. This diffuse light is now according to the invention on the Liquid container passed and penetrates it, whereby in the area of the liquid level due to a known physical effect a loss of brightness when Passage of light rays occurs with the help suitable facilities can be evaluated.

Im Bereich der Wandung des Behälters nimmt nämlich der Flüssigkeitsspiegel eine nach oben gerichtete Gestalt an, und zwar findet eine Wölbung statt, die je nach Oberflächenspannung der Flüssigkeit mehr oder weniger stark ausgebildet ist. In diesem Bereich findet sodann beim Durchgang von Licht eine Brechung des Lichtes statt, die zu den bereits erwähnten Helligkeitsunterschieden führt.In the area of the wall of the container, namely the Liquid level in an upward shape, and there is a curvature, which depends on Surface tension of the liquid more or less strong is trained. In this area, then at Passage of light takes a refraction of light instead leads to the already mentioned differences in brightness.

Das durch den Flüssigkeitsbehälter und die Flüssigkeit hindurchgegangene Licht wird mit einer Kamera aufgenommen, wobei die Kamera zeilenförmig den Aufnahmebereich auswertet. Es besteht die Möglichkeit, das Videosignal analog auszuwerten oder digital umzuwandeln und digital auszuwerten. Befindet sich sowohl der Flüssigkeitsbehälter als auch die Kamera in horizontaler Ausrichtung und findet die Abtastung des Bildsensors in horizontalen Zeilen statt, so kann in der nachfolgenden Auswertung folgendes festgestellt werden:That through the liquid container and the liquid light that has passed through is recorded with a camera, the camera evaluating the recording area in a line. There is a possibility of analog video signal evaluate or convert digitally and digitally evaluate. There is both the liquid container  as well as the camera in a horizontal orientation and finds the scanning of the image sensor takes place in horizontal lines, the following can be done in the following evaluation are found:

In den Zeilen, in denen sich der Flüssigkeitspegel nicht befindet, erhält man eine fast konstante Summe der Signale für jede Zeile.In the lines where the liquid level is not an almost constant sum of the signals is obtained for each line.

In den Zeilenbereichen, wo sich der Flüssigkeitsspiegel befindet, werden jedoch erheblich niedrige Signale festgestellt. Bildet man nun eine Darstellung der Summe der Signale der einzelnen Zeilen in räumlicher Neben­ einanderlage, so ergibt der Bereich, wo sich der Flüssigkeitspegel befindet, einen Peak, so daß auf diese Art und Weise eine eindeutige Zuordnung des Flüssigkeitspegels in Bezug auf die Höhe durchgeführt werden kann.In the line areas where the liquid level is located, however, are significantly low signals detected. If one now forms a representation of the sum of the Signals of the individual lines in spatial sub the area where the Liquid level is a peak, so in this way and a clear assignment of the liquid level can be done in terms of height.

Der Flüssigkeitspegel braucht für die Tätigkeit der Vorrichtung gemäß der Erfindung nicht in einer horizontalen Linie vorliegen, er kann eine unregelmäßige Form (aufgrund des Einfüllens) haben, oder er kann eine andere gewölbte Form haben. In jedem Fall kann über das vorgeschilderte Verfahren eindeutig und präzis die Stelle ermittelt werden, wo sich die Flüssigkeitsoberfläche befindet. Die Abtast- und Auswertevorgänge können relativ schnell durchgeführt werden, so daß auch bei der schnellstmöglichen Füllung des Behälters mit der Flüssigkeit eine eindeutige Zuordnung des Flüssigkeitsspiegels zu der Höhe möglich ist. Es ist auch möglich, aufgrund der Auswertungen eine mittlere Höhe darzustellen, indem die entsprechenden vorliegenden Kurven hinsichtlich eines Mittelwertes ausgewertet werden. The liquid level needs for the activity of the Device according to the invention not in a horizontal Line, it may have an irregular shape (due to of filling), or it can have another arched To have shape. In any case, the above can Procedures clearly and precisely determine the position where the liquid surface is. The sampling and Evaluation processes can be carried out relatively quickly be so that even with the fastest possible filling of the Container with the liquid a clear assignment of the Liquid level to the height is possible. It is also possible, based on the evaluations a medium height to represent by the corresponding present curves be evaluated with regard to an average.  

Das geschilderte Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung können auch dann eingesetzt werden, wenn sich beispielsweise beim Füllvorgang Schaum bildet. Auch in diesem Zusammenhang läßt sich eindeutig die eingefüllte Flüssigkeitsmenge bzw. der Flüssigkeitspegel darstellen.The described method and the device according to the Invention can also be used when forms foam during the filling process, for example. Also in In this connection, the filled in can be clearly Represent the amount of liquid or the liquid level.

Mit Hilfe der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist es auch möglich, den Füllvorgang selbst zu optimieren, indem anfänglich mit hoher Füllgeschwindigkeit gearbeitet und diese später beim Erreichen des geforderten Flüssigkeits­ spiegels herabgesetzt wird.With the help of the device according to the invention it is also possible to optimize the filling process yourself by initially worked at high filling speed and this later when the required liquid is reached level is reduced.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.The invention is described below with reference to the drawing for example explained.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Elemente der Vorrichtung gemäß der Erfindung. Fig. 1 shows a schematic representation of the elements of the device according to the invention.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Lösungsprinzips der Vorrichtung gemäß der Erfindung. Fig. 2 shows a schematic representation of the solution principle of the device according to the invention.

In der Fig. 1 ist mit 10 eine Lichtquelle bezeichnet, die ein Licht auf eine Mattscheibe 11 wirft, so daß hinter der Mattscheibe ein diffuses Licht vorhanden ist, was wiederum auf einen lichtdurchlässigen Behälter 12 fällt. Der Behälter 12 wird von oben her mit Flüssigkeit gefüllt. Mit 13 ist der derzeitige Flüssigkeitspegel bezeichnet.In Fig. 1, 10 denotes a light source which throws light onto a focusing screen 11 , so that a diffuse light is present behind the focusing screen, which in turn falls on a translucent container 12 . The container 12 is filled with liquid from above. The current liquid level is designated by 13 .

Nach Durchtritt des diffusen Lichtes durch den Behälter 12 wird dieses Licht mit Hilfe einer Linse 14 gesammelt, es kann sich hierbei um eine Zylinderlinse handeln, die eine Summation der Helligkeitssignale vornimmt. Das gesammelte Licht fällt auf eine Kamera 15, die ein Videosignal 16 zu einer nicht gezeigten Bearbeitungseinheit ausgibt.After the diffuse light has passed through the container 12 , this light is collected with the aid of a lens 14 ; this can be a cylindrical lens which carries out a summation of the brightness signals. The collected light falls on a camera 15 , which outputs a video signal 16 to a processing unit, not shown.

Fig. 2 zeigt das Schema, und zwar unterteilt nach Zeilen und Spalten, wobei die Auswerteeinheit zeilenweise die Grauwerte summiert und im Bereich des Flüssigkeitspegels 13 in der rechtsseitig gezeigten Kurve ein Minimum der Grauwerte anzeigt. Dies entspricht dem derzeitigen Füllstand. Fig. 2 shows the scheme, namely divided to rows and columns, wherein the evaluation line by line sums the gray values and display a minimum gray value in the range of the liquid level 13 in the right-hand curve shown. This corresponds to the current level.

Mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann der Füllprozeß optimal geregelt werden, selbst Schaum und Blasenbildung beeinträchtigen die Messung und Regelung nicht, wobei auch bei einem nicht horizontal ausgerichtetem Pegel hinreichend präzise Ergebnisse erzielt werden können.With the help of the method and the device according to the According to the invention, the filling process can be optimally regulated even foam and blistering affect the measurement and regulation, although not horizontally level achieved sufficiently precise results can be.

Claims (1)

Vorrichtung zur Erfassung des Flüssigkeitspegels in einem lichtdurchlässigen Behälter während des Füllvorganges, aufweisend eine Lichtquelle zur Durchstrahlung des Behälters und eine Einrichtung zur Aufnahme und Auswertung der durch den Behälter hindurchgegeangenen Strahlung, gekennzeichnet durch einen im Strahlenweg der Lichtquelle angeordneten Diffusor (11), durch eine Bildverarbeitungseinheit (15), die die durch den Behälter (13) hindurchgegangene Strahlung in horizontale Zeilen gruppiert, hinsichtlich eines Helligkeitsminimums auswertet, und durch einen Detektor, der die Helligkeitsminima benachbarter Zeilen als Abbild des Flüssigkeitspegels darstellt.Device for detecting the liquid level in a translucent container during the filling process, comprising a light source for irradiating the container and a device for recording and evaluating the radiation received through the container, characterized by a diffuser ( 11 ) arranged in the beam path of the light source, by an image processing unit ( 15 ), which groups the radiation that has passed through the container ( 13 ) into horizontal lines, evaluates it for a brightness minimum, and by a detector that shows the brightness minima of adjacent lines as an image of the liquid level.