专利名称：用于检测流体的系统和方法
技术领域：
图1A是用于4企测包装件内流体的系统优选实施例的透寺见
图；如图1中所示，在将隐形眼镜14放入杯状物16内之后， 可在泵站26处用盐水溶液18填满包装件12。当隐形眼镜14和盐水溶 液18引导杯状物16内之后，包装件12可支撑在托盘21上。在图1， 2和9中示出托盘21。托盘21可容纳十个包装件12，以两排设置，每 排五个。托盘21可通过传送带22传输到泵站26或从泵站26输送。如图9所示，泵站26包括若千泵28，以便将剂量的盐水溶 液18引导到包装件12的每一杯状物16内。额定剂量的盐水溶液18 将杯状物16填满到杯状物16上端的大约1.0mm(0.039inch)内。如图10所示，每一传感器23可包括振动元件100以及处 理器102，诸如通讯地耦联到振动元件100的樣i处理器。振动元件100 和处理器102可安装在传感器23的外壳108内。例如，外壳108可以 是圆筒类型的外壳。通过与每一传感器23相连的电缆109和连接器111 可将电能和信号传输到传感器23以及自传感器23传输。(为了清楚 起见，与一些传感器23相连的电缆109和连接器111在图2和图3中 未示出)。如上所指出的，每一传感器23的处理器102可确定传感器 23和相关杯状物16内的盐水溶液18弯月面19之间的距离是否在传感 器23的工作距离内。如果传感器23和弯月面19之间的距离在传感器 23的工作距离内，处理器102可产生输出，其通过与传感器23相连的 电缆109和连接器111传送到PLC 30。 PLC 30可将该输出认定为杯状 物16内存在高于预定水平的盐水溶液18的指示。传感器23产生盐水溶液18是否存在于杯状物内的精确和可 靠指示的能力依赖于传感器23和目标，也就是盐水溶液18的弯月面 19之间的距离。因此通过将传感器23定位在距离托盘21特定垂直距 离处可使得传感器23检测杯状物16内的盐水溶液18的能力最优化。 该距离由图2中的附图标记"D1"标示。
[0043可通过如上所述的方式改变支架结构24上板状构件27的 垂直位置来调节距离Dl。例如，可调节板状构件27的垂直位置，这 样距离Dl大约为51.00mm(2.008inch)。申请人已经发现将传感器23和托盘21间隔该距离导致每一传感器23产生精确的、可重复的指示， 指示相应杯状物16内的盐水溶液18的水平大约高于一半满度水平或
者不高于一半满度水平。
[0044距离Dl的最佳值依赖于应用，并且可随诸如用作传感器 23的特定传感器、杯状物16的尺寸和间距以及周围环境条件的因素而 变化。Dl的特定值仅仅用于示例性的目的。
[0045每一传感器23在目标距离处，也就是在距传感器23底部 大约51.00mm(2.008inch)的点处优选具有大约10mm(0.39inch)的光束 宽度。最佳的光束宽度可随应用、诸如目标距离、传感器23之间间距 的因素而变化。
[0046适用于本发明的超声波传感器例如可/人美国俄亥俄州代顿 的Hyde Park Electronics LLC以SUPERPROX Model SM300系列的超
声波传感器获得。适用作电缆109和连接器111的电缆和连接器例如 也可从Hyde Park Electronics LLC以AC134直角、四个导体的连接器 /电缆组件获得。
[0047每一传感器23优选装配有管状护罩76。(为了清楚起见， 在图2中只示出护罩76之一)。护罩76固定到传感器23的面对托盘 21的端部。护罩76例如可通过形成在护罩76和传感器23上的互补螺 紋附连到传感器23。
[0048每一护罩76允许由相关传感器23产生的声能脉沖和返回 反射在传感器23和托盘21上的相关包装件21之间传播。护罩76还基 本将脉冲和返回反射与可存在于传感器23和包装件12之间的气流隔 离或屏蔽。如图5-7所示，每一护罩76限定轴向延伸的通道77。通 道77与传感器66的振动元件100相连通，这样声能脉沖和返回反射可 通过通道77在振动元件IOO和相关的包装件12之间传播。通道77具 有的直径优选大约等于传感器23的下端部的直径。
[00491护罩76可潜在地改善传感器23的功能。具体的，申请人 已经发现传感器23的功能可受到传感器23和相应包装件12之间的气 流的负面影响。可负面影响传感器23功能的气流例如可通过可罩盖系 统IO的外壳内产生的层状气流产生，或通过可由诸如真空发生器的第 二设备产生的排出洁净空气来产生。传感器23的功能还可受到其中安 装系统10的设备的空气控制或加热系统的负面影响，或受到系统10附近的人体或物体移动的负面影响。据信这种气流可改变从每一传感
器23传出并传到每一传感器23的声能和返回反射的传播，从而抑制 传感器23精确确定传感器23和相应包装件21内的盐水溶液18之间距 离的能力。
[0050申请人还发现传感器23降低对传感器23和包装件12之 间的气流灵敏度可能需要将传感器23非常接近包装件12放置，从而 传感器23的功能受到负面影响。将传感器23足够靠近包装件12放置 以便基本降低对气流的负面影响可使得距离Dl小于传感器23最佳检 测包装件12内盐水溶液18的存在所需的距离。
[00511护罩76可基本将由传感器23产生的声能脉沖和返回回波 与传感器23和包装件12之间的气流隔离。由此护罩76的使用可允许 将传感器23放置在距离托盘21的足够距离Dl处，以利于最佳检测杯 状物16内的盐水溶液18,而不会引导由于传感器23和包装件12之间 的气流导致的传感误差。
0052例如，每一护罩76可具有一定尺寸，这样其在传感器23端 部之下延伸大约33.50mm(1.319inch)。该尺寸由图2中的附图标记"D3" 标示。当距离Dl大约为51.00mm时，以该方式定制护罩76的尺寸导 致在护罩76的底部和托盘21的顶部之间存在大约24.50mm(0.9646inch) 的间隙。在护罩76的底部和托盘21的顶部之间的间隙在图2中的附 图标记"D2"标示。
[0053缝隙D2的最佳值依赖于应用，传感器23和托盘21之间的 气流量值和方向、以及周围环境的因素而变化。D2的特定值仅仅用于 示例性的目的。
[0054〗申请人还已经发现在气泡存在于弯月面19中时，传感器23 可提供杯状物19内盐水溶液18水平的精确和可靠指示。当用盐水溶 液18填满杯状物16时，气泡通常形成于弯月面19内。在气泡存在于 弯月面19中时，据信传感器23检测盐水溶液18的能力代表关于其它 类型传感器的实质优势，其它类型的传感器诸如压电传感器，其由于 气泡存在会导致传感误差。在气泡存在下会产生传感误差，因为光电 传感器可将一个或多个气泡的顶部认定为液位。申请人还发现传感器 23与光电传感器相比不易受由传感器和目标之间的错位导致的传感误 差。[00551上述说明仅仅是为了解释说明的目的而提供的，并且不解 释为对本发明的限制。虽然已经参照优选实施例或优选方法对本发明 进行了描述，但是应该理解在此使用的词语是说明和解释的词语，而 不是限制的词语。此外，虽然已经参照具体结构、方法和实施例对本 发明进行了描述，但是本发明并不意旨限定到在此具体公开的内容， 原因在于本发明涵盖落入所附权利要求范围内的所有结构、方法和用 途。相关领域的那些技术人员在领略了该说明书教导的益处之后可对 在此描述的发明进行各种变型，并且在不脱离由所附权利要求限定的 本发明的范围和精神下可进行各种变化。例如，系统10可用于检测隐 形眼镜之外的包装件内的盐水溶液之外的流体。此外，护罩76的替换 实施例可具有管状之外的形状。
权利要求
1. 一种系统，包括具有一表面的容器，该表面形成容纳盐水溶液的杯状物；超声波传感器，其在该表面处引导声能，并检测声能的返回反射。
2. 如权利要求l所述的系统，进一步包括支架结构，其基本相对 于上述表面定位超声波传感器。
3. 权利要求1所述的系统，进一步包括固定到超声波传感器的 护罩。
4， 如权利要求3所述的系统，其中护罩基本是管状的。
5. 如权利要求1所述的系统，其中超声波传感器与容器相距预 定的距离。
6. 如权利要求2所述的系统，其中支架结构包括具有安装于其上 的超声波传感器的板状构件，固定到板状构件的上部托架，底部构件， 以及安装到底部构件并耦联到上部托架的下部托架。
7. 如权利要求6所述的系统，其中下部托架通过紧固件耦联到上 部托架，该紧固件延伸通过形成于上部托架和下部托架之一内的狭缝。
8. 如权利要求l所述的系统，其中超声波传感器产生声能脉沖。
9. 如权利要求8所述的系统，其中声能脉沖具有大约500kHz的 频率。
10. 如权利要求1所述的系统，进一步包括通讯地耦联到超声波 传感器的处理器。
11. 如权利要求1所述的系统，其中超声波传感器包括产生声能 的振动元件，以及通讯地耦联到振动元件的处理器。
12. 如权利要求11所述的系统，其中振动元件是压电晶体。
13. 如权利要求11所述的系统，其中振动元件振动并产生响应于 返回反射的电输出。
14. 如权利要求6所述的系统，其中该系统包括安装到板状构件 上的十个超声波传感器。
15. 如权利要求14所述的系统，进一步包括保持十个容器的托盘， 同时超声波传感器在容器处引导声能，其中超声波传感器安装到板状 构件，这样每个超声波传感器基本与容器的相应之一对准。
16. 如权利要求3所述的系统，其中护罩限定内部通道，并且声能和返回反射通过内部通道传碌番。
17. 如权利要求16所述的系统，其中护罩固定到超声波传感器的 下端部，并且内部通道具有的直径大约等于超声波传感器下端部的直 径。
18. 如权利要求3所述的系统，其中护罩通过护罩和超声波传感 器上的互补螺紋固定到超声波传感器。
19. 如权利要求IO所述的系统，其中超声波传感器通讯地耦联到 控制器，并且只有当容器内存在的盐水溶液超过预定水平时，超声波 传感器才提供到控制器的输出。
20. —种方法，包括在容器的表面处引导声能，该表面形成容纳盐水溶液的杯状物； 检测声能的返回反射；以及基于在表面处引导声能和检测声能反射之间的耗费时间来确定声 能源点和声能反射点之间的距离。
21. 如权利要求20所述的方法，其中在容器的表面处引导声能包 括将声能引导通过将声能与气流隔离的护罩。
22，如权利要求20所述的方法，进一步包括利用超声波传感器产 生声能。
23. 如权利要求22所述的方法，进一步包括利用超声波传感器接 收返回反射，并且利用超声波传感器确定声能源点和声脉沖反射点之 间的距离。
24. 如权利要求20所述的方法，进一步包括将容器与产生声能的 超声波传感器对准。
25. 如权利要求20所述的方法，其中在容器表面处引导声能包括 在表面处引导声能脉沖。
26. 如权利要求25所迷的方法，其中声能脉冲具有大约500kHz 的频率。
27. 如权利要求20所述的方法，进一步包括将超声波传感器与保 持容器的托盘间隔开，这样只有当超声波传感器和盐水溶液水平之间 的距离小于预定值时，超声波传感器才产生输出。
28. —种系统，包括容器，该容器具有限定杯状物的表面，以及设置于杯状物内的流体；超声波传感器，其在表面处引导超声波能量，检测超声波能量和 流体之间的接触产生的返回反射，以及基于在容器表面处引导声能和检测返回反射之间的耗费时间产生输出；以及 耦联到超声波传感器的护罩。
29. 如权利要求28所述的系统，其中护罩基本为管状。
30. 如权利要求28所述的系统，其中超声波传感器在容器表面处 引导声能脉冲。
31. 如权利要求28所述的系统，进一步包括包括支架结构，以便 靠近容器定位超声波传感器。
32. 如权利要求31所述的系统，其中支架结构包括具有安装于其 上的超声波传感器的板状构件，固定到板状构件的上部托架，底部构 件，以及安装到底部构件并耦联到上部托架的下部托架，这样可调节 超声波传感器和容器之间的距离。
33. 操作过程，包括将隐形眼镜放置于容器的杯状物内； 将包装件传输到泵附近的第一位置； 利用泵将盐水溶液引导到杯状物内； 在包装件处于第一位置时确定泵是否启动； 将包装件传输到超声波传感器附近的第二位置；以及 将超声波能量引导到杯状物处，并且在容器处于第二位置时利用 超声波传感器测量超声波能量的反射。
34. 如权利要求33所述的操作过程，进一步包括密封杯状物。
全文摘要
设置于诸如隐形眼镜包装件的容器内的诸如盐水溶液的流体可通过在容器处引导超声波能量并接收超声波能量的返回反射来进行检测。超声波能量和返回反射可通过基本将超声波能量和返回反射与气流隔离的护罩进行传播。
文档编号G05D9/00GK101287653SQ200680037882
公开日2008年10月15日 申请日期2006年10月12日 优先权日2005年10月14日
发明者J·E·宾克利, S·E·迈尔斯 申请人:庄臣及庄臣视力保护公司