專利名稱：確定沿著一條輸送帶輸送的物品位置的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于確定沿著一條通道移動的物品的位置的方法。本發(fā)明還涉及用于實施該方法的設備。
沿著輸送裝置上的一條通道被輸送的物品，例如一只瓶子，其位置可以根據(jù)已知的方法用一塊擋光板來確定。擋光板發(fā)出二進制是或否的信號指明擋板是被遮斷或未被遮斷。從這些信號就能夠確定該物品達到的擋光板的位置，該擋光板已經(jīng)事先被調(diào)整至一個限定的位置。這種方法只能獲得相對來說不太精確的測定，而且還需要事先調(diào)整擋光板。當然，人們可以通過使用多塊擋光板來確定幾個位置，但是這將大大地增加裝備和調(diào)整的時間。
另一種已知的方法是通過監(jiān)控和測定輸送帶的速度來追蹤物品，例如前述的瓶子，在輸送帶上的位置，但是這里問題都發(fā)生在輸送帶與物品之間的滑動只能以很大的代價才能察覺和予以校正，而且還會涉及相當大的位置誤差。例如，為了確定實際速度，物品可能被輸送經(jīng)過兩個順序安排的擋光板而物品的平均速度從時間間隔中計算。更遠的位置則可以將實際速度與輸送帶的速度作比較而計算出。
因此，本發(fā)明想要解決的問題是提供一種用以確定在一條輸送帶上輸送的物品位置的方法，該方法沒有上述的缺點，特別是結(jié)構(gòu)簡單，需要極少的時間予以裝備、調(diào)整和校準，并且能夠以高精度來確定位置。
這問題可以用本文開頭所述的方法，即權利要求1的特征來解決。
通過借助多個光導切斷變換器以產(chǎn)生一個幾乎是連續(xù)的光簾和通過結(jié)合輸出信號，就可以以不太大的成本獲得對位置的高度精確的測定。
實行該方法的設備見權利要求7的特征，籍此也解決了上述的問題。
下面將通過舉例和參照附圖對本發(fā)明的實施例予以詳述，附圖中

圖1是本發(fā)明設備在輸送方向上的高度示意圖；圖2是示意的俯視圖；圖3是與圖2相似的示意圖，說明第一種確定位置的方法；和圖4是與圖2相似的示意圖，說明另一種確定位置的方法。
現(xiàn)在以輸送瓶子作為本發(fā)明的例子予以描述。這些瓶子例如可以是在一個瓶子檢查單元例如，在一個輸送帶上被運送的回收使用的塑料瓶。然而，必須強調(diào)的是本發(fā)明并不局限于此優(yōu)選的例子或用途，而是可以普遍地應用于用機械方法運送的物品。
圖1高度示意地示出在一條輸送帶2上的瓶子1。輸送的方向垂直于圖的平面。瓶子的一個部分，在本例中就是它的瓶嘴部分26突出在由多個光導切斷變換器所產(chǎn)生的光簾中。它們中的每一個包括一個發(fā)送器和一個接收器，這些發(fā)送器16中的一個以及其相連的接收器22顯示在圖1中。發(fā)送器16由一個光導單元3經(jīng)由一根光纖電纜4所供應，該光導單元裝有一個光源。
在發(fā)送器16內(nèi)，光被分配在光學纖維束內(nèi)，纖維束安排成一條線并產(chǎn)生出一個橫向的光簾10，光簾包括大量從發(fā)送器的端面6發(fā)出的單束光線。發(fā)射區(qū)的寬度可以是例如20mm，而每個單獨的光線(光線相互連接)的直徑為0.2mm。接收器22具有相應的接收元件并導引所接收的光經(jīng)由一根光纖電纜5至光導單元3，在其中產(chǎn)生一個與所接收的光成比例的模擬電信號，例如，一個電壓。所產(chǎn)生的信號經(jīng)過一條線8被輸出至一個求值電路9，求值電路從電信號根據(jù)由接收器接收的光的量確定出瓶嘴的位置，這在下文中將予描述。光導切斷變換器是市面上有售的部件，例如由制造商瑞士Baumer Electric公司生產(chǎn)的型號為FSF050A3021的變換器。
圖2顯示出圖1中設備的示意俯視圖。發(fā)送器16、17、18、19，如果需要還可以增加另一個發(fā)送器20，并排地排列以便產(chǎn)生一個連續(xù)的光簾10，瓶子的瓶嘴26就是突入在其中，瓶子朝著箭頭T的方向移動。相應的接收器22、23、24、25，如果需要還可以增加另一個接收器21，接收光簾的各個光線，并且它們通過其光纖電纜5輸出信號至光導單元和求值電路，它們在圖2中是以一個方塊11來一起代表的。
圖2中所示的光導切斷變換器在它們出口處的寬度d例如為20mm。相應的模擬輸出電壓可能是例如10伏。這就是說當發(fā)送器16與接收器22之間的光簾沒有被遮斷時，接收器22就可以從接收到的光量中獲到一個10伏的信號。因而20mm的光簾寬度相當于10伏。電壓信號與未遭干擾的光簾的寬度是成比例的，未遭干擾就是在發(fā)送器和接受器之間沒有被物品所掩蔽。如果0％的，也就是沒有光簾被掩蔽，所述的信號Ueff就是10V；如果0.2mm被掩蔽，信號Ueff＝9.9V；如果2mm被掩蔽，信號Ueff＝9.0V；以此類推。當然，根據(jù)所用的型式，其它的電壓范圍也是可能的；而且還有，在本例子中最大的分辨度是0.2mm(或者±0.1mm)和0.1伏，也可能根據(jù)所要求的精密度而有所不同。
圖3顯示出確定物品位置的第一個例子。為了簡化附圖，圖中僅顯示了發(fā)送器16-19和物品26。在這個例子中，物品26沒有沿著其上有可操作的光簾的通道12被追蹤，而是在物品到達一個特定的位置時常建立一個指定的臨界值。
在所示的例子中，物品掩蔽了第一發(fā)送器16的一個通道段a和第二發(fā)送器17的一個通道段b。根據(jù)來自與發(fā)送器16相關連的接收器的信號所產(chǎn)生的電壓例如Ueff16＝2.3伏，電壓根據(jù)上面作為例子所說的20mm＝10伏的等量應當相當于一個Omm-(2×Ueff16)＝15.4mm的掩蔽區(qū)。這個數(shù)據(jù)本身并不能使該物品的位置得以確定，因為沿著20mm寬的發(fā)送器16(或接收器22)的15.4mm的掩蔽段的位置沒有很清楚地限定。來自與發(fā)送器17相關連的接收器的信號因此也加以測定，在這例子中被規(guī)定作為一個判斷標準，例如這一信號應當?shù)扔?伏或稍小一些，意味著被掩蔽的段b大于4mm。借助這個臨界值，如果在該通道方向上的物品的尺寸c是已知的話，該物品到達的一個預定的位置p就可以高精確地被探測出。
各個電壓在一個適用于該物品沿著通道12被輸送的速度的頻率下予以取樣和測定，從而使其位置能夠被監(jiān)控。各電壓例如可以定期地改換成數(shù)字信號并由一個計算機予以測定；或者另外的辦法是模擬信號處理和測定是可能的。如果所選定的位置p位于例如發(fā)送器18、19的區(qū)域內(nèi)，則相應的信號必須被測定，而來自與發(fā)送器16和17相連的接收器的信號可以不予考慮。對于大的物品就需在發(fā)送器16-19之間和它們的接收器之間形成一定的空隙。成對的發(fā)送器/接收器的數(shù)目當然可以根據(jù)規(guī)定的要求而予以選擇。
下面將參照圖4描述另一種確定位置的方法。在這方法中，瓶子26被“追蹤”，也就是說，瓶子沿著光簾的確切位置可以在任何時間被確定(在所選定的用于確定電壓的時間間隔內(nèi))。然而，有一個并不適用于第一例子的先決條件，那就是，物品的尺寸c必須大于一個發(fā)送器(或接收器)的寬度d。否則，就會有一些通道節(jié)段內(nèi)的位置不可能絕對可靠地被確定出來。
在圖4中同樣是為了簡化的原因只顯示出發(fā)送器16-19而省去了相關連的接收器和光導單元和求值電路。下述的信號例如被探測出對于發(fā)送器16，Ueff16＝6.5伏，對于發(fā)送器17，Ueff17＝1伏，和對于發(fā)送器18和19，Ueff18和Ueff19各是10伏。因此被掩蔽的段是(假定在這例子中仍如前的同樣等量即20mm＝10伏)在發(fā)送器16的情況中，20mm-(2×Ueff16)＝7mm，也就是說通道段x是7mm，而在發(fā)送器17的情況中。20mm-(2×Ueff17)＝18mm＝通道段y。因此該通道被掩蔽部分的全長是25mm，這相當于該物品的長度，即在這里就是瓶嘴的直徑D。物品中心距通道12的原點O的位置P就可以從發(fā)送器的寬度d中減去通道段x再加上直徑的一半；(d-x)+D/2＝P。在本例中(20-7)+25/2＝25.5mm。如果原點的位置更為向前，例如，如果還設置一個外加的發(fā)送器15，當然還需要加進相應的寬度；或者如果相應的位置確定是對發(fā)送器1 8和19進行的則必須加入發(fā)送器16和發(fā)送器17的寬度(也就是2d)。如果不是用物品的中心來表示其位置，則可以僅僅測定其前緣或后緣，這樣就無需測定直徑。
關于設備的設置，必須區(qū)別硬件的調(diào)整和例如用程序來進行對求值電路的校準。在接收器的調(diào)整中，可以使用一個結(jié)合在光導單元中的電位計將模擬信號調(diào)整至一個規(guī)定的輸出信號。舉例對于一個橫截面寬度20mm的發(fā)送器，使1伏＝2mm。接收器在未掩蔽情況下被調(diào)整至10V。溫度差和污染改變了接收器的實際信號。因此最好是盡可能地校準接收器。為了機器或感應系統(tǒng)的校準，在未掩蔽情況下接收器的模擬信號被用作基準信號或因子以便用于位置的計算。
舉例基準信號A＝10伏＝所要求的信號＝100％。如果該信號較小或較大，則單個接收器的數(shù)值被乘以相應的因子第一接收器的測定的基準信號R＝9.8V。因子F＝10/9.8＝1.02。上述例子中的瓶子的位置(2×Ueff16×F16)+〔20-(2×Ueff16×F16)+20-(2×Ueff17×F17)〕/2＝P。
式中F17是對應于第二接收器的因子。
在瓶嘴處測定瓶蓋或主要缺點可以作為一個附加的功能來達成。因為瓶嘴的直徑為確定位置的目的是已知的。這個數(shù)值也可以與基準數(shù)值相比較。如果，例如，該數(shù)值大于一個規(guī)定的基準值，則或者是瓶嘴已經(jīng)嚴重地破損了或者是瓶子上有一個瓶蓋。如果該數(shù)值是小于基準值，則瓶嘴就是嚴重地破損了。
權利要求
1.一種至少確定一個沿著一條通道(12)移動的物品(1，26)位置的方法，其特征在于至少兩個連接在一個光源(3)上的光導切斷變換器發(fā)送器/接收器(16，22，17，23，18，24，19，25)被沿著通路安排以產(chǎn)生一個光簾(10)，光簾部分地受到一個沿著通道(12)移動的物品的遮斷，對每個成對的光導切斷變換器發(fā)送器/接收器產(chǎn)生一個與被遮斷的通道段(a，b；x，y)成比的電信號，還在于這些電信號被結(jié)合起來以使該物品的位置能予確定。
2.如權利要求1的方法，其特征在于到達一個預定的位置是通過將多個電信號與多個臨界值相比較來確定的。
3.如權利要求1的方法，其特征在于一個當時的位置是通過測定所獲得的電信號以確定該物品后緣或前緣和該通道(12)的起點之間的距離來確定的。
4.如權利要求3的方法，其特征在于該物品中心的位置是通過將各遮斷的通道段加起來而確定的。
5.如權利要求1至4中任一項的方法，其特征在于為了校準的目的，對每對發(fā)送器/接收器確定一個因子，這因子相當于電信號的實際數(shù)值與基準數(shù)值的偏差，還在于所產(chǎn)生的電信號在測定中被乘以該因子。
6.如權利要求1至5中任一項的方法，其特征在于將加進被遮斷的通道段而獲得的物品的長度與一個基準值相比較以便確認有缺陷的物品。
7.一種至少確定一個沿著輸送裝置(2)上的一條通道(12)移動的物品(1，26)位置的設備，其特征在于至少兩個連接在一個光導單元(3)上的光導切斷變換器發(fā)送器/接收器(16，22，17，23)被沿著輸送裝置(2)設置以便產(chǎn)生一個光簾(10)，而該光導單元(3)是被設置來產(chǎn)生用于每個所述成對的發(fā)送器/接收器的電信號并被連接到為將電信號結(jié)合到一起所設置的一個求值電路(9)上。
全文摘要
一個在輸送裝置(2)上移動的物品被攜帶穿過一個由多個光導切斷變換器發(fā)送器/接收器(16，22)產(chǎn)生的光簾(10)。從它們的輸出信號，該物品的位置就可以通過一個求值電路(9)予以確定。這可以以低廉的成本，和簡單的調(diào)整和校準來求得精確的定位。
文檔編號G01D5/34GK1168855SQ9711053
公開日1997年12月31日 申請日期1997年4月9日 優(yōu)先權日1996年4月9日
發(fā)明者R·布徹, M·羅薩金 申請人:埃爾帕特朗尼股份公司