具有容器状态识别和分时测量功能的高精度3D扫描雷达制造技术

本申请提供一种具有容器状态识别和分时测量功能的高精度3D扫描雷达，包括第一测量模块、第二测量模块、机械运动模块和控制模块；机械运动模块用于执行至少一个维度上的机械运动；第一/第二测量模块装配在机械运动模块的第一/第二预设安装位处，以使机械运动模块在执行机械运动的过程中，带动第一/第二测量模块执行至少一个维度上同步随动的机械运动，实现对容器中物料表面的多角度扫描；控制模块至少用于获取并根据微波信号和/或激光信号解析出容器状态，并根据容器状态及微波信号和/或激光信号计算出物料表面的精密三维空间信息以及精密物料信息。本申请能够克服现有单个测量原理的3D扫描雷达扫描精度与恶劣环境适应性难以兼顾的问题。性难以兼顾的问题。性难以兼顾的问题。

【技术实现步骤摘要】
具有容器状态识别和分时测量功能的高精度3D扫描雷达


[0001]本专利技术实施例涉及工业测量
，尤其涉及一种具有容器状态识别和分时测量功能的高精度3D扫描雷达。

技术介绍

[0002]3D扫描雷达兼具安全、高效、三维成像较为形象、24小时自动不间断检测等诸多优势，因而在工业制造等领域内诸如介质料面扫描监测、物料进销存统计等过程中得到了广泛的推广与应用。然而，受各自测量原理的限制，现有的利用单个测量原理的3D扫描雷达至少存在扫描精度与恶劣环境（例如粉尘、烟雾等）适应性难以兼顾的问题，若有的现场独立安装不同测量原理的3D扫描雷达，这样也会造成开孔数量增加，安装成本以及硬件成本增加等问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例提供一种具有容器状态识别和分时测量功能的高精度3D扫描雷达，将基于激光原理的测量模块与基于微波原理的测量模块集成在一个壳体里，实现容器状态识别和分时测量功能，以克服现有的利用单个测量原理的3D扫描雷达扫描精度与恶劣环境适应性难以兼顾的问题，并可减少开孔数量、安装及硬件成本。
[0004]本专利技术实施例提供了一种具有容器状态识别和分时测量功能的高精度3D扫描雷达，包括第一测量模块、第二测量模块、机械运动模块和控制模块；所述机械运动模块，为所述第一测量模块和所述第二测量模块所共用，用于执行至少一个维度上的机械运动；所述第一测量模块装配在所述机械运动模块的第一预设安装位处，以使所述机械运动模块在执行机械运动的过程中，带动所述第一测量模块执行同步随动的机械运动形成多个第一工作角度，进而使得所述第一测量装置从至少一个所述第一工作角度发射微波测量信号和接收微波回波信号，实现对所述容器中物料表面三维形态的多角度扫描；所述第二测量模块设置在所述机械运动模块的第二预设安装位处，以使所述机械运动模块在执行机械运动的过程中，带动所述第二测量模块执行至少一个维度上同步随动的机械运动形成多个第二工作角度，进而使得所述第二测量装置从至少一个所述第二工作角度发射激光测量信号和接收激光反射信号，实现对所述容器中所述物料表面三维形态的多角度扫描；所述控制模块，分别与所述第一测量模块和所述第二测量模块连接，至少用于获取并根据微波信号和/或激光信号，解析出容器状态；以及，根据所述容器状态及所述微波信号和/或所述激光信号，计算得出所述物料表面的精密三维空间信息以及精密物料信息；其中，所述容器状态包括进出料状态和非进出料状态，所述微波信号包括所述微波测量信号和所述微波回波信号，所述激光信号包括所述激光测量信号和所述激光反射信号。
[0005]可选地，所述控制模块根据所述激光信号以及所述第二工作角度，解析出激光点云信息，进而根据所述激光点云的分布情况或所述激光点云的数量，解析所述容器状态。
[0006]可选地，所述控制模块根据所述微波信号以及所述第一工作角度，解析出微波点云信息；以及，设置至少一块监测区域，通过比对每次扫描过程中所述监测区域的微波点云信息，解析所述容器状态。
[0007]可选地，当所述容器状态为非进出料状态时，所述控制模块具体用于根据所述激光信号以及所述第二工作角度解析出激光点云信息，依据所述激光点云信息计算出所述物料表面的精密三维空间信息；或者，所述控制模块具体用于根据所述激光信号以及所述第二工作角度解析出激光点云信息，以及根据所述微波信号及所述第一工作角度获得微波点云信息，并利用所述激光点云信息对所述微波点云信息进行参数补偿或校准，依据参数补偿或校准后的所述微波点云信息计算出所述物料表面的精密三维空间信息以及精密物料信息。
[0008]可选地，当所述容器状态为进出料状态时，所述控制模块具体用于根据所述微波信号及所述第一工作角度获得微波点云信息，进而计算出所述物料表面的精密三维空间信息；或者，所述控制模块具体用于根据所述微波信号及所述第一工作角度获得微波点云信息，根据所述激光信号以及所述第二工作角度解析出激光点云信息，并利用所述激光点云信息对所述微波点云信息进行参数补偿或校准，依据参数补偿或校准后的所述微波点云信息计算出所述物料表面的精密三维空间信息以及精密物料信息。
[0009]可选地，所述3D扫描雷达还包括壳体和罩体；所述壳体与所述罩体固定连接，并形成一密闭空间；所述第一测量模块、所述第二测量模块和所述机械运动模块均设置在所述密闭空间内。
[0010]可选地，所述罩体至少为红外激光罩；所述罩体被配置为被所述激光信号穿透的同时，被所述微波信号穿透。
[0011]可选地，所述罩体至少为半球状或超过半球状的罩子。
[0012]可选地，所述机械运动模块包括水平运动结构和/或俯仰运动结构，测量模块与所述水平运动结构和/或所述俯仰运动结构连接，以使所述俯仰运动结构在执行俯仰机械运动时和/或所述水平运动结构在执行水平机械运动时，带动所述测量模块执行同步的俯仰机械运动和/或水平机械运动；其中，所述测量模块包括所述第一测量模块和所述第二测量模块。
[0013]可选地，所述第二测量模块为单点激光雷达或线扫激光雷达。
[0014]可选地，当所述第二测量模块为单点激光雷达时，所述单点激光雷达设置在所述水平运动结构和/或所述俯仰运动结构上，以实现二个维度方向上的运动，并与所述第一测量模块执行同步的二个维度方向上的机械运动。
[0015]可选地，当所述第二测量模块为线扫激光雷达时，所述线扫激光雷达设置在所述水平运动结构或所述俯仰运动结构上，以与所述第一测量模块执行同步的某一个维度方向上的机械运动。
[0016]可选地，所述3D扫描雷达还包括：驱动模块，与所述水平运动结构和/或所述俯仰运动结构相连，用于驱动所述水平运动结构和/或所述俯仰运动结构执行水平和/或俯仰方向上的机械运动。
[0017]可选地，所述驱动模块包括同步带、电机、第一同步轮、第二同步轮、轴承、轴承套和连接轴；所述电机固定在所述机械运动模块的第一安装位上，所述第一同步轮与所述电机的转轴固定连接；所述轴承套固定在所述机械运动模块的第二安装位上，所述轴承安装在所述轴承套中；所述连接轴贯穿所述轴承，并通过固定件与所述轴承远离所述机械运动模块一侧的内圈固定连接；所述第二同步轮与所述连接轴远离所述固定件的一侧固定连接；所述同步带设置在所述第一同步轮及所述第二同步轮的同步槽中，以使所述第一同步轮和所述第二同步轮同步转动。
[0018]可选地，所述驱动模块包括水平驱动单元和/或俯仰驱动单元；所述俯仰驱动单元，与所述俯仰运动结构连接，以驱动所述俯仰运动结构在俯仰方向转动，进而至少带动所述测量模块执行同步随动的俯仰机械运动；和/或，所述水平驱动单元，与所述水平运动结构连接，以驱动所述水平运动结构在水平方向转动，进而至少带动所述测量模块执行同步随动的水平机械运动。
[0019]可选地，所述控制模块，与所述驱动模块连接，具体用于根据预设运动逻辑控制所述驱动模块驱动所述机械运动模块执行至少一个维度上的机械运动。
[0020]可选地，所述3D扫描雷达还包括人机交互模块；所述控制模块，与所述人机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有容器状态识别和分时测量功能的高精度3D扫描雷达，其特征在于，包括第一测量模块、第二测量模块、机械运动模块和控制模块；所述机械运动模块，为所述第一测量模块和所述第二测量模块所共用，用于执行至少一个维度上的机械运动；所述第一测量模块装配在所述机械运动模块的第一预设安装位处，以使所述机械运动模块在执行机械运动的过程中，带动所述第一测量模块执行同步随动的机械运动形成多个第一工作角度，进而使得所述第一测量装置从至少一个所述第一工作角度发射微波测量信号和接收微波回波信号，实现对所述容器中物料表面三维形态的多角度扫描；所述第二测量模块设置在所述机械运动模块的第二预设安装位处，以使所述机械运动模块在执行机械运动的过程中，带动所述第二测量模块执行至少一个维度上同步随动的机械运动形成多个第二工作角度，进而使得所述第二测量装置从至少一个所述第二工作角度发射激光测量信号和接收激光反射信号，实现对所述容器中所述物料表面三维形态的多角度扫描；所述控制模块，分别与所述第一测量模块和所述第二测量模块连接，至少用于获取并根据微波信号和/或激光信号，解析出容器状态；以及，根据所述容器状态及所述微波信号和/或所述激光信号，计算得出所述物料表面的精密三维空间信息以及精密物料信息；其中，所述容器状态包括进出料状态和非进出料状态，所述微波信号包括所述微波测量信号和所述微波回波信号，所述激光信号包括所述激光测量信号和所述激光反射信号。2.根据权利要求1所述的3D扫描雷达，其特征在于，所述控制模块根据所述激光信号以及所述第二工作角度，解析出激光点云信息，进而根据所述激光点云的分布情况或所述激光点云的数量，解析所述容器状态。3.根据权利要求1所述的3D扫描雷达，其特征在于，所述控制模块根据所述微波信号以及所述第一工作角度，解析出微波点云信息；以及，设置至少一块监测区域，通过比对每次扫描过程中所述监测区域的微波点云信息，解析所述容器状态。4.根据权利要求2或3所述的3D扫描雷达，其特征在于，当所述容器状态为非进出料状态时，所述控制模块具体用于根据所述激光信号以及所述第二工作角度解析出激光点云信息，依据所述激光点云信息计算出所述物料表面的精密三维空间信息；或者，所述控制模块具体用于根据所述激光信号以及所述第二工作角度解析出激光点云信息，以及根据所述微波信号及所述第一工作角度获得微波点云信息，并利用所述激光点云信息对所述微波点云信息进行参数补偿或校准，依据参数补偿或校准后的所述微波点云信息计算出所述物料表面的精密三维空间信息以及精密物料信息；优选地，当所述容器状态为进出料状态时，所述控制模块具体用于根据所述微波信号及所述第一工作角度获得微波点云信息，进而计算出所述物料表面的精密三维空间信息；或者，所述控制模块具体用于根据所述微波信号及所述第一工作角度获得微波点云信息，根据所述激光信号以及所述第二工作角度解析出激光点云信息，并利用所述激光点云信息对所述微波点云信息进行参数补偿或校准，依据参数补偿或校准后的所述微波点云信息计算出所述物料表面的精密三维空间信息以及精密物料信息。5.根据权利要求1所述的3D扫描雷达，其特征在于，所述3D扫描雷达还包括壳体和罩体；
所述壳体与所述罩体固定连接，并形成一密闭空间；...

【专利技术属性】
技术研发人员：呼秀山，李圆圆，
申请(专利权)人：北京锐达仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：