【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工业检测，具体涉及一种基于两维稀疏毫米波阵列成像的工业检测系统及方法。
技术介绍
1、在工业检测领域需要在产品包装完成之后对包装的质量、包装后是否存在金属异物、包装封口是否存在漏油检测等检测需求，目前在各个行业中都存在类似的问题，确保所生产的产品万无一失。
2、传统工业检测常用的方法主要有机器视觉检测方式、x射线检测方式等。机器视觉检测方式只能包装之前进行检测，无法在封装之后进行检测；x射线检测方式利用x射线实时扫描，具有较高的测量准确性，但由于其采用核辐射的方式，给用户使用维护带来极大的不便，不符合绿色环保的理念。现有的技术和设备在使用维护、检测效果上或多或少的存在一些问题。因此，亟待一种使用维护便利、检测效果良好的工业检测系统来解决这些问题。为了弥补传统工业检测手段的不足，近年来毫米波成像技术应用于工业检测有了长足的发展，毫米波人体安检设备对人体无伤害、能够识别金属和非金属违禁品等优点。为此，提出一种基于两维稀疏毫米波阵列成像的工业检测系统。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于：如何解决现有工业检测手段在包装完成的产品上存在的不足，提供了一种基于两维稀疏毫米波阵列成像的工业检测系统，采用两维稀疏毫米波合成孔径雷达成像原理进行在线检测，毫米波收发前端采用面阵以及一体化的结构设计，大大较小了体积，降低毫米波前端的复杂度；实时读面阵前端的工业检测物实时成像，结合深度学习技术对图像进行在线实时检测，最终达到工业实时检测的目标。
2、
3、所述微波毫米波阵列，用于发射成像所需的毫米波信号，接收目标散射回波，将散射回波下变频到中频，送入信号采集处理模块；
4、所述波控模块，用于接收显示控制模块的开始成像指令，在收到该指令后，产生全机时序脉冲，包括跳频触发脉冲、开关触发脉冲、开关起始位脉冲，其中跳频触发脉冲送入微波毫米波阵列，开关起始位脉冲送入信号采集处理模块，开关触发脉冲同时送入微波毫米波阵列和信号采集处理模块；
5、所述信号采集处理模块，用于从波控模块接收时钟信号，保持信号采集处理模块内部所有时序与该时钟同源；并从波控模块接收开关触发、开关起始脉冲，实现数据对齐；还用于接收下变频得到中频信号，利用成像算法对中频信号进行处理，输出图像；
6、所述识别模块，用于根据工业检测的需求，对信号采集处理输出的图像进行检测，获取检测结果；
7、所述显示控制模块，用于接收及传输开始成像指令，并用于显示检测结果。
8、更进一步地，所述微波毫米波阵列发射通道的开关受波控模块的控制，所有的接收通道同时工作。
9、更进一步地，所述微波毫米波阵列向波控模块和信号处理模块送出时钟信号，作为全机时钟溯源。
10、更进一步地，所述微波毫米波阵列向信号采集处理模块送出中频信号，并送出用于数字iq解调的本振信号到信号采集处理模块，该本振信号与中频信号频率一致。
11、更进一步地，所述微波毫米波阵列发射信号为sfcw信号，跳频过程受波控模块送入的跳频触发信号触发，触发后按照预设的跳频间隔时间自动从起始频率进行跳频，到终止频率停止，而后自动回到起始频点。
12、更进一步地，所述信号采集处理模块，接收波控模块送入的复位信号，在复位信号到来后，恢复所有模块到初始状态，打开数据采集通道开始进行采集。
13、更进一步地，所述微波毫米波阵列发射接收天线口面与成像平面保持平行，发射接收天线均采用线极化，所有发射天线/接收天线的e面保持平行。
14、本专利技术还提供了一种基于两维稀疏毫米波阵列成像的工业检测方法，利用上述的工业检测系统实现包装完成的产品的实时在线检测工作，包括以下步骤：
15、s1：将所述工业检测系统架设于传送带边；
16、s2：传送带开始工作，待测物品被送到传送带中，向显示控制模块发送开启成像指令；
17、s3：显示控制模块接收到开启成像指令之后，发送指令到波控模块，波控模块产生系统所需要的时序信号，开关切换信号送到微波毫米波阵列进行通道的切换，同时同步采集信号送到信号采集处理模块进行数据的采集；
18、s4：微波毫米波阵列中发射阵列的开关进行切换，从第一个发射通道开始，逐个打开每一个发射通道，当所有发射通道均切换完成一次后，捷变频源进行跳频，并重复切换发射通道；
19、s5：信号采集处理模块将所有频点的信号采集工作均完成后，进行成像算法相应的处理和成像，成像完毕后，得到重构后的毫米波图像，系统回到初始化完成后的状态，进行下一次成像；
20、s6：识别模块对重构后的毫米波图像进行检测，并将检测结果传输给显示控制模块；
21、s7：利用显示控制模块显示毫米波图像的检测结果。
22、更进一步地，在所述步骤s5中，信号采集处理模块通过毫米波三维全息成像算法实现毫米波三维图像重构，所述成像算法包括后向投影成像算法、距离徙动成像算法、相位偏移成像算法、基于神经网络的人工智能毫米波三维图像重构算法。
23、更进一步地，在所述步骤s6中，识别模块对重构后的毫米波图像进行基于深度学习的人工智能图像识别，识别出待测物品是否合格的标准。
24、本专利技术相比现有技术具有以下优点：
25、1、采用毫米波合成孔径雷达成像原理进行在线检测，可以对应对工业检测场景，同时结合深度学习技术，检测分辨率高准确度好，检测结果直观；而原光学、x射线检测系统均只能输出结果；
26、2、将面阵毫米波收发前端进行一体化设计，即将天线、混频器等模块进行集成化设计；可以有效减少收发前端的体积、成本，并降低复杂前端中可能存在的互相干扰，提高设计的可靠性；
27、3、本专利技术的基于两维稀疏毫米波成像的工业检测系统，实现对所有工业检测的质量追溯；
28、4、本专利技术基于两维稀疏毫米波阵列成像的工业检测系统，安装方便快速，可以更加灵活的使用形式方便适合不同工业检测应用场景。
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1.一种基于两维稀疏毫米波阵列成像的工业检测系统，其特征在于，包括微波毫米波阵列、信号采集处理模块、波控模块、识别模块、显示控制模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于两维稀疏毫米波阵列成像的工业检测系统，其特征在于，所述微波毫米波阵列发射通道的开关受波控模块的控制，所有的接收通道同时工作。
3.根据权利要求2所述的一种基于两维稀疏毫米波阵列成像的工业检测系统，其特征在于，所述微波毫米波阵列向波控模块和信号处理模块送出时钟信号，作为全机时钟溯源。
4.根据权利要求3所述的一种基于两维稀疏毫米波阵列成像的工业检测系统，其特征在于，所述微波毫米波阵列向信号采集处理模块送出中频信号，并送出用于数字IQ解调的本振信号到信号采集处理模块，该本振信号与中频信号频率一致。
5.根据权利要求4所述的一种基于两维稀疏毫米波阵列成像的工业检测系统，其特征在于，所述微波毫米波阵列发射信号为SFCW信号，跳频过程受波控模块送入的跳频触发信号触发，触发后按照预设的跳频间隔时间自动从起始频率进行跳频，到终止频率停止，而后自动回到起始频点。
6.根据
7.根据权利要求6所述的一种基于两维稀疏毫米波阵列成像的工业检测系统，其特征在于，所述微波毫米波阵列发射接收天线口面与成像平面保持平行，发射接收天线均采用线极化，所有发射天线/接收天线的E面保持平行。
8.一种基于两维稀疏毫米波阵列成像的工业检测方法，其特征在于，利用如权利要求1～7任一项所述的工业检测系统实现包装完成的产品的实时在线检测工作，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种基于两维稀疏毫米波阵列成像的工业检测方法，其特征在于，在所述步骤S5中，信号采集处理模块通过毫米波三维全息成像算法实现毫米波三维图像重构，所述成像算法包括后向投影成像算法、距离徙动成像算法、相位偏移成像算法、基于神经网络的人工智能毫米波三维图像重构算法。
10.根据权利要求9所述的一种基于两维稀疏毫米波阵列成像的工业检测方法，其特征在于，在所述步骤S6中，识别模块对重构后的毫米波图像进行基于深度学习的人工智能图像识别，识别出待测物品是否合格的标准。
...【技术特征摘要】
1.一种基于两维稀疏毫米波阵列成像的工业检测系统，其特征在于，包括微波毫米波阵列、信号采集处理模块、波控模块、识别模块、显示控制模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于两维稀疏毫米波阵列成像的工业检测系统，其特征在于，所述微波毫米波阵列发射通道的开关受波控模块的控制，所有的接收通道同时工作。
3.根据权利要求2所述的一种基于两维稀疏毫米波阵列成像的工业检测系统，其特征在于，所述微波毫米波阵列向波控模块和信号处理模块送出时钟信号，作为全机时钟溯源。
4.根据权利要求3所述的一种基于两维稀疏毫米波阵列成像的工业检测系统，其特征在于，所述微波毫米波阵列向信号采集处理模块送出中频信号，并送出用于数字iq解调的本振信号到信号采集处理模块，该本振信号与中频信号频率一致。
5.根据权利要求4所述的一种基于两维稀疏毫米波阵列成像的工业检测系统，其特征在于，所述微波毫米波阵列发射信号为sfcw信号，跳频过程受波控模块送入的跳频触发信号触发，触发后按照预设的跳频间隔时间自动从起始频率进行跳频，到终止频率停止，而后自动回到起始频点。
6.根据权利要求5所述的一种基于两维稀疏毫米波阵列成像的...
【专利技术属性】
技术研发人员：余开，高炳西，孟祥新，王俊，柳桃荣，
申请(专利权)人：博微太赫兹信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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