一种拓展测量范围3D多点雷达检测装置的制作方法

一种拓展测量范围3d多点雷达检测装置
技术领域
1.本实用新型实施例涉及雷达物位计技术领域，尤其涉及一种拓展测量范围3d多点雷达检测装置。


背景技术：

2.工业领域中，目前3d多点雷达设备利用内部不同安装角度的多个发射单元分别向物料表面的不同位置发射微波信号，根据计算各个发射信号和对应接收的回波信号的时间差，得出各个发射单元与对应测量点的物料表面位置的直线距离，继而根据3d多点雷达设备的安装位置以及各个发射单元的安装角度信息可得测量的罐内物料表面不同位置的料位高度，进而转化成罐内物料表面的三维坐标信息，从而获得罐中物料表面的三维图、物料的体积、料位或总重量等参数。
3.但在实际应用中，设置的各个发射单元的角度呈发散状或直筒状，如图5所示，当各个发射单元呈发散状分布时，其各个发射单元发射的微波在罐内料位较低的时候更易会传播到罐内侧壁上，这样不仅会产生干扰回波信号，还会减少料位反射形成的回波信号的数量，从而降低了测量的可靠性，为改善此现象需要经常调整设备的安装位置，进而增加了相应的工作量。此外，在测量相同物料表面位置的情况下，各个发射单元呈发散状分布时，会导致3d多点雷达设备的体积会相对较大、成本相对较高；当各个发射单元呈直筒状分布时，由于容纳物料的罐很大，这样可检测的罐内物料表面的区域很小且很集中，会导致罐内物料表面三维测量的误差较大，从而影响物料的体积、平均料位或总重量等参数的检测，而为应对此现象可在罐内安装多个发射单元为直筒状分布的3d多点雷达设备，这样也会增加成本、提高安装难度。对此，提供一种3d多点雷达测位装置。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种拓展测量范围3d多点雷达检测装置，以提升3d多点雷达的测量可靠性，降低3d多点雷达的系统成本。
5.本实用新型实施例提供了一种拓展测量范围3d多点雷达检测装置，包括：
6.壳体，所述壳体设置有第一开口和第二开口，所述第一开口设置有盖板，所述第二开口设置有底板；
7.第一传感模块，所述第一传感模块设置在所述壳体内的中央位置且所述第一传感模块的轴线与所述底板相垂直，所述第一传感模块用于射出微波信号以及接收传输回波信号；
8.第二传感模块，所述第二传感模块设置在所述壳体内；所述第二传感模块用于射出微波信号以及接收传输回波信号；所述第二传感模块的轴线沿第一方向延伸；
9.收发单元，所述收发单元的数量为一个或多个，用于产生多个所述微波信号并对应传输至所述第一传感模块和所述第二传感模块，以及对应接收所述第一传感模块和所述第二传感模块传输的多个所述回波信号，并基于多个所述回波信号获取待测物料表面的多
个测量点的距离信息，以检测所述待测物料表面的三维形态；
10.其中，所述第一方向为向靠近所述第一传感模块的轴线方向延伸，且与所述第一传感模块的轴线形成预设夹角，以形成聚合状。
11.可选地，当所述收发单元数量为一个时，所述收发单元为所述第一传感模块及所述第二传感模块所共用，所述收发单元包含多收多发微波模块，分别与所述第一传感模块及所述第二传感模块相对应，以便所述多收多发微波模块产生的多个所述微波信号分别经由所述第一传感模块及所述第二传感模块发射出去，且对应形成的多个回波信号分别经由所述第一传感模块及所述第二传感模块传输被所述多收多发微波模块所接收；当所述收发单元数量为多个时，所述第一传感模块及所述第二传感模块分别对应一个所述收发单元。
12.可选地，所述多收多发微波模块在同一时刻产生所述多个微波信号，或者每隔预设时刻产生一个所述微波信号。
13.可选地，所述第一方向与所述第一传感模块的轴线形成的夹角为8
°
。
14.可选地，所述第二传感模块的数量至少为两个，至少两个所述第二传感模块以所述第一传感模块为圆心呈圆形矩阵分布。
15.可选地，还包括安装组件，所述安装组件与所述壳体可拆卸连接；
16.所述安装组件包括支撑板和连接件；所述支撑板上设置有若干通孔，所述支撑板具有支撑面；
17.所述收发单元通过所述连接件设置在所述支撑面上，所述第一传感模块和所述第二传感模块贯穿所述通孔连接在所述连接件上，进而与所述收发单元连接；
18.其中，所述第一传感模块设置在所述支撑板的中心位置。
19.可选地，所述壳体的外壁设置有隔热层。
20.可选地，所述盖板上设置有接线盒；所述底板的外部设置有吹扫装置，所述吹扫装置用于清理所述底板表面附着的粉尘物。
21.可选地，所述底板上设置有防水件。
22.与现有技术相比，本技术的有益效果：一种拓展测量范围3d多点雷达检测装置，通过在壳体内设置第一传感模块、第二传感模块和至少一个收发单元，其中第一传感模块设置在壳体内的中央位置，壳体上设置有第一开口和第二开口，第一开口设置有盖板，第二开口设置有底板；至少一个收发单元用于产生多个微波信号，与第一传感模块对应的一个微波信号经由第一传感模块射出，到达待测物料的表面形成回波信号被第一传感模块接收并经由第一传感模块传递至收发单元，以获取待测物料表面第一测量点的距离信息，其中第一传感模块的轴线与底板相垂直；第二传感模块与第一传感模块的功能相同，故可获取待测物料表面第二测量点的距离信息，第二传感模块的轴线是沿第一方向延伸，这里的第一方向是第二传感模块的轴线向靠近第一传感模块的轴线延伸的方向，并与其形成预设夹角，以形成聚合状。
23.相对于发散状，当罐内料位较低时，这样第二传感模块传递的微波信号能够有效的改善传播至盛放物料的罐体侧壁产生干扰回波信号的情形，增加了测量过程中的有效回波信号（经物料表面反射形成的回波信号）的数量，从而提高了测量的可靠性；同时也会改善需要经常调整该装置位置的情形，进而减少使用过程中的工作量。此外，呈聚合状与呈发散状相比，在测量相同物料表面位置的情况下，机械结构上，呈聚合状的拓展测量范围3d多
点雷达检测装置的体积会相对较小，便于安装的同时，也节省了机械结构的成本。相对于直筒状，也可有效改善检测罐内物料表面的区域较小且测量很集中的情况，从而提高测量的精度。
24.应当理解，实用新型内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
25.图1为本技术实施例提供的一种拓展测量范围3d多点雷达检测装置的剖面结构示意图；
26.图2为本技术实施例提供的一种拓展测量范围3d多点雷达检测装置的局部结构示意图；
27.图3为本技术实施例提供的一种拓展测量范围3d多点雷达检测装置的局部放大结构示意图；
28.图4为本技术实施例提供的一种拓展测量范围3d多点雷达检测装置的立体结构示意图；
29.图5为本技术实施例提供的一种微波信号呈直筒状、发散状以及聚合状分布时的信号发射路径示意图；
30.图中所述文字标注表示为：
31.10、壳体；11、盖板；12、底板；
32.20、第一传感模块；21、第一收发单元；22、第一天线；23、第一连接件；
33.30、第二传感模块；31、第二收发单元；32、第二天线；33、第二连接件；
34.40、支撑板；
35.50、接线盒。
具体实施方式
36.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
37.请参考图1-图4，本实施例提供一种拓展测量范围3d多点雷达检测装置。拓展测量范围3d多点雷达检测装置包括壳体10，壳体10设置有第一开口和第二开口，第一开口设置有盖板11，第二开口设置有底板12。
38.第一传感模块20，第一传感模块20设置在壳体10内的中央位置且第一传感模块20的轴线与底板12相垂直，第一传感模块20用于射出微波信号以及接收传输回波信号。
39.第二传感模块30，第二传感模块30设置在壳体10内；第二传感模块30用于射出微波信号以及接收传输回波信号；第二传感模块30的轴线沿第一方向延伸。
40.收发单元，收发单元的数量为一个或多个，用于产生多个微波信号并对应传输至第一传感模块20和第二传感模块30，以及对应接收第一传感模块20和第二传感模块30传输的多个回波信号，并基于多个回波信号获取待测物料表面的多个测量点的距离信息，以检
测待测物料表面的三维形态。
41.其中，第一方向为向靠近第一传感模块20的轴线方向延伸，且与第一传感模块20的轴线形成预设夹角，以形成聚合状。
42.可知地，回波信号是指第一传感模块20和第二传感模块30射出的微波信号，经待测物料表面反射后生成的信号。可以理解的是，回波信号的信号参数与微波信号的信号参数不完全相同，例如频率、幅值和相位等。
43.另外，在一些实施例中，收发单元可以根据微波信号和回波信号获得待测物料表面的三维形态，并计算待测物料的信息参数，例如待测物料的体积、待测物料的质量、待测物料的平均物位、待测物料的最高物位或待测物料的最低物位等。
44.可知地，预设夹角可以根据拓展测量范围3d多点雷达检测装置的实际应用环境进行适应性调整，本实用新型实施例对此不进行限制。示例性地，预设夹角可以是5
°
、10
°
或30
°
等。
45.基于此，本实用新型实施例通过在壳体内设置第一传感模块、第二传感模块和至少一个收发单元，其中第一传感模块设置在壳体内的中央位置，壳体上设置有第一开口和第二开口，第一开口设置有盖板，第二开口设置有底板；至少一个收发单元用于产生多个微波信号，与第一传感模块对应的一个微波信号经由第一传感模块射出，到达待测物料的表面形成回波信号被第一传感模块接收并经由第一传感模块传递至收发单元，以获取待测物料表面第一测量点的距离信息，其中第一传感模块的轴线与底板相垂直；第二传感模块与第一传感模块的功能相同，故可获取待测物料表面第二测量点的距离信息，第二传感模块的轴线是沿第一方向延伸，这里的第一方向是第二传感模块的轴线向靠近第一传感模块的轴线延伸的方向，并与其形成预设夹角，以形成聚合状。
46.相对于发散状，当罐内料位较低时，这样第二传感模块传递的微波信号能够有效的改善传播至盛放物料的罐体侧壁产生干扰回波信号的情形，增加了测量过程中的有效回波信号（经物料表面反射形成的回波信号）的数量，从而提高了测量的可靠性；同时也会改善需要经常调整该装置位置的情形，进而减少使用过程中的工作量。此外，呈聚合状与呈发散状相比，在测量相同物料表面位置的情况下，机械结构上，呈聚合状的拓展测量范围3d多点雷达检测装置的体积会相对较小，便于安装的同时，也节省了机械结构的成本。相对于直筒状，也可有效改善检测罐内物料表面的区域较小且测量很集中的情况，从而提高测量的精度。
47.在上述实施例的基础上，当收发单元数量为一个时，收发单元为第一传感模块20及第二传感模块30所共用，收发单元包含多收多发微波模块，分别与第一传感模块20及第二传感模块30相对应并实现电气连接，以便多收多发微波模块产生的多个微波信号分别经由第一传感模块20及第二传感模块30发射出去，多个微波信号到达待测物料表面各个测量点后反射，会对应形成多个回波信号，经由第一传感模块20及第二传感模块30传输被收发单元的多收多发微波模块所接收。此时，多收多发微波模块可以在同一时刻产生多个微波信号，或者可以每隔预设时刻产生一个微波信号，即间隔预设时刻但具有规律性地产生多个微波信号。
48.适应性地，当收发单元数量为多个时，第一传感模块20及第二传感模块30分别对应一个收发单元，即收发单元的数量与传感模块的数量相同。可以理解的是，当第一传感模
块20及第二传感模块30共用一个收发单元时，本实用新型实施例能够节省收发单元的电路板上布设的电子元器件，从而进一步减少系统成本。
49.具体地，壳体10呈圆柱状，其中在圆柱的两个圆面分别开设有第一开口和第二开口，第一开口通过连接组件（例如顶丝）固定安装有盖板11，第二开口也通过连接组件安装有底板12；第一传感模块20设置在壳体10内的中央位置；第二传感模块30也设置壳体10内且靠近第一传感模块20设置，第二传感模块30的轴线沿第一方向延伸，第二传感模块30的轴线与第一传感模块20的轴线形成有预设夹角，且呈聚合状。
50.可知地，第一方向指的是第二传感模块30的轴线向靠近第一天线22的轴线延伸的方向。在使用时，第一传感模块20将收发单元产生的微波信号发射出去，微波信号到达待测物料表面某一测量点后反射形成对应的回波信号，并将对应的回波信号传递至收发单元中。
51.同样地，第二传感模块30与第一传感模块20的工作原理相同，但第二传感模块30的轴线向靠近第一传感模块20的轴线方向延伸设置，并与第一传感模块20的轴线形成预设夹角，这样收发单元可获得待测物料表面不同测量点返回的回波信号，从而获得待测物料表面不同测量点的料位信息，根据不同测量点的料位信息可得待测物料的三维形态，同时，第一传感模块20与第二传感模块30形成聚合状，这样在罐内物料较低时，第二传感模块30发射的微波信号能够有效的改善传播到盛放待测物料的罐体侧壁产生干扰回波信号的情形，保证测量过程中有效回波信号的数量，提高测量可靠性，并减少调整该装置的安装位置过程中的工作量。
52.第二传感模块30的轴线向靠近第一传感模块20的轴线方向延伸设置，并与第一传感模块20的轴线形成预设夹角的大小优选设置为8
°
。这样设置的原因在于，微波信号受结构因素影响本身即存在一定的波束角，若预设夹角为8
°
，则在第二传感模块30发射微波信号后，产生的干扰回波信号幅度最小，故干扰回波信号强度最低。当然，根据不同的工况或所需结构的要求，预设夹角的大小可依具体情况而定。
53.需要说明的是，第一传感模块20和第二传感模块30均可以包括波导、透镜以及天线，检测装置还可以包括通讯模块和人机交互模块。其中，天线可以采用喇叭天线，喇叭天线开口较大的一端设置有透镜并与底板12相对设置，喇叭天线的另一端与收发单元可拆卸连接，波导设置在天线内部且靠近收发单元设置。收发单元生成微波信号后耦合至第二传感模块30的波导，在经第二传感模块30的天线（即第二天线32）汇聚后经透镜射出至待测物料表面的某个测量点，然后微波信号又经该测量点的待测物料表面反射形成回波信号，回波信号经由透镜被第二天线32接收后传输至第二传感模块30的波导，在耦合回收发单元被接收；收发单元根据产生微波信号和接收回波信号的时间差，从而获取第二传感模块30对应测量点的待测物料表面与第二传感模块30的距离信息，这里测得的是一个测量点的待测物料表面与传感模块的距离信息。同样地，第一传感模块20与第二传感模块30的工作原理相同，不再赘述。
54.可知地，由于第二传感模块30与第一传感模块20的角度不同，故收发单元也就可获取其他测量点的距离信息。基于此，收发单元将获取的不同测量点的距离信息上传至接线盒50中同一个数据处理单元进行处理，数据处理单元将根据不同测量点的距离信息、检测装置安装在罐内的位置信息和第二传感模块的角度信息，获得待测物料表面不同测量点
的料位信息，再根据容纳待测物料的罐体尺寸、结构，转换成待测物料表面的三维坐标信息，从而绘制出待测物料表面的三维图（轮廓图），以及计算出罐内待测物料的体积、总重量等参数，并经通讯模块传输至人机交互模块来显示待测物料表面的三维图、参数等。
55.在一些实施例中，第二传感模块30的数量至少有两个，至少两个第二传感模块30是以第一传感模块20为圆心呈圆形矩阵分布。
56.具体地，在拓展测量范围3d多点雷达检测装置中，第一传感模块20设置在壳体10的中央位置，第二传感模块30的数量至少可设置两个，分别以第一传感模块20为圆形成圆形矩阵分布；第二传感模块30的轴线均向第一传感模块10的轴线延伸呈预设夹角，以形成聚合状，各个传感模块发射的微波信号能够有效改善传播到罐体侧壁的情况，减小测量的盲区，提高测量的精度和可靠性。
57.当拓展测量范围3d多点雷达检测装置安装在罐上，与物料表面距离较大时，即罐内物料的料位较低时，传感模块发射的微波信号容易传播到罐内的侧壁上，这里的微波信号主要是第二传感模块30发射出的微波信号，在现有技术中面对这样情况，将会安排工人对该检测装置进行调整以改善微波信号传播到物料表面的情况。但在本实施例中，通过设置第二传感模块30向第一传感模块20倾斜、靠拢，能够改善第二传感模块30发射出微波信号传播至罐体侧壁的情况。
58.在使用时，可以根据应用的场景或是需求，适应性调整第二传感模块30的数量。
59.在一些实施例中，拓展测量范围3d多点雷达检测装置还包括安装组件，安装组件与壳体10可拆卸连接；安装组件包括支撑板40和连接件；支撑板40上设置有若干通孔，支撑板40具有支撑面，收发单元通过连接件设置在支撑面上；第一传感模块20设置在支撑板40的中心位置；第一传感模块20和第二传感模块30贯穿通孔连接在连接件上，进而与收发单元连接。
60.具体地，安装组件包括支撑板40和连接件，支撑板40外周为圆形结构，滑动插接到与壳体10内壁，且壳体10内壁的周向上开设有凸台，支撑板40搭接在凸台上；支撑板40上开设有若干的通孔，第一传感模块20安装在支撑板40的中心位置，其中第一收发单元21通过第一连接件23固定在支撑板40的上端面，第一传感模块20的一端由下至上贯穿通孔并与第一收发单元21相连接。
61.同样地，第二传感模块30的安装结构与第一传感模块20相同，第二收发单元31通过第二连接件33固定在支撑板40的上端面，第二传感模块30的一端由下至上贯穿通孔并与第二收发单元31相连接。
62.可知地，第一连接件23具有两个安装面，其中接触支撑板40的安装面，与和第一收发单元31相连的安装面相平行。适应性地，第二连接件33接触支撑板40的安装面，与和第二收发单元31相连的安装面是呈预设夹角，优选设定为8
°
夹角，这也是第二传感模块30的轴线延长线与第一传感模块20的轴线延长线形成预设夹角的原因。
63.同时，第一传感模块20与第一连接件23是通过螺纹连接，第二传感模块30与第二连接件33也通过螺纹连接。
64.除此之外，由于工业领域存在不同的工况，有时会涉及较糟糕的高温、高粉尘、高湿度或高水分等环境。
65.在一些实施例中，壳体10的外壁设置有隔热层。
66.具体地，壳体10的外壁设置有隔热层，以使检测装置能够作业于温度较高的工况下，并能保护壳体10内部的部件，尤其电子部件，进而延长检测装置的使用寿命。
67.在一些实施例中，盖板11上设置有接线盒50；底板12的外部设置有吹扫装置，吹扫装置用于清理底板12表面附着的粉尘物。
68.具体地，在盖板11上安装有接线盒50，接线盒50内置有供电单元和数据处理单元。底板12上设置有吹扫装置，以使检测装置能够作业于高粉尘的工况下，吹扫装置主要用于清理底板12表面附着的挥发物质，比如粉尘物，减少挥发物质的堆积，进而降低挥发物质对微波信号的传播强度的负面影响，提高测量的可靠性。
69.在一些实施例中，底板12上设置有防水件。
70.具体地，在底板12上设置有防水件，以使检测装置能够作业于高湿度、高水分的工况下，防水件主要是设置在底板12上的加热器，加热器可以是加热丝。同时，可以根据第一传感模块20、第二传感模块30的安装角度对加热丝进行一定间隙的排布，以防加热丝阻碍、影响微波信号的传输路径。当检测装置处于潮湿或喷洒水的工况时，可以启动加热功能，加热丝会去除存在于底板12的表面上的水分，降低挥发性物质的粘附程度，减少影响测量的因素。
71.本技术实施例提供的一种拓展测量范围3d多点雷达检测装置，通过设置第一传感模块和第二传感模块，其中第一传感模块设置在壳体内的中央位置，第二传感模块的数量可设置多个且分别以第一传感模块为中心呈圆形阵列分别，使第二传感模块的轴线靠近第一传感模块的轴线方向延伸设置，并与第一天线的轴线方向形成有预设夹角，以形成聚合状，这样第二传感模块传递的微波信号能够有效改善传播至盛放物料的罐体侧壁产生干扰回波信号的情形，保证有效回波信号的数量；同时也改善需要经常调整该装置位置的情形，进而减少使用过程中的工作量，也提高了测量的可靠性。此外，呈聚合状与呈发散状相比，在测量相同物料表面位置的情况下，机械结构上，呈聚合状的拓展测量范围3d多点雷达检测装置的体积会相对较小，便于安装的同时也节省了机械结构的成本。相对于直筒状，也可有效改善检测罐内物料表面的区域较小且测量很集中的情况，从而提高测量的精度。
72.此外，通过在壳体外壁设置有隔热层，能降低测量环境中的高温对3d多点雷达测位设备内部电子部件使用寿命的影响。通过在底板外部设置吹扫装置对底板外部附着的挥发物质（比如粉尘物）进行清理，改善底板外部附着物阻碍微波信号传输的情形，提高测量精度。
73.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。