[发明专利]反射式连续旋转雷达扫描装置、测量系统及物料测量方法

说明书

本公开提供一种反射式连续旋转雷达扫描装置，包括：微波模块，微波模块能够形成发射波束以及接收入射波束；反射结构，反射结构与微波模块间隔预定距离设置，并且反射结构的反射面与微波模块的发射波束形成第一角度并且对接收的发射波束进行反射以形成第二角度的出射波束；以及驱动机构，驱动机构用于驱动反射结构进行旋转，反射结构的旋转使得第一角度进行变化从而使得第二角度进行变化，不同第二角度的出射波束形成旋转波束，基于旋转波束对处于一个二维扫描面中的物料表面不同测量点进行分时测量，来实现物料表面轮廓的二维测量。本公开还提供了一种物料三维形态测量系统及物料测量方法。

技术领域

本公开涉及一种反射式连续旋转雷达扫描装置、物料三维形态测量系统及物料测量方法。

背景技术

在物位测量的过程中，由于物料的分布的不均匀性，物位检测要求越来越高。不仅需要得到物料的某测量点位的物位值，还需要得到物料的分布形态信息，以便更好地了解物料分布情况，从而得到更精确的测量信息。为后续的工艺控制提供指导依据，提高生产效率、降低成本等。目前在测量物料形态的过程中，通常采用视频监控技术、红外成像技术、激光扫描测量法、微波雷达测量技术去检测物料形态的分布。

视频监控技术由摄像头摄像获取物料图像，但是需要保证测量环境的光线充足。红外成像技术是对物料表面的红外图像进行处理，能够检测出料面的温度分布，并用彩色图像区分出来，但是红外成像技术容易受粉尘、高温气流等影响。激光扫描测量技术通过多方向发射激光信号，通过测量距离与反射信号被接收的时间成正比的关系，来得到物料表面的形态，但该技术极易受粉尘、水雾等恶劣情况影响。雷达测量技术采用多个单点雷达组合测量来显示物料大致形态，但由于安装点较多，对安装环境要求很高，且布置多个单点雷达所需的成本也高，物料形态测量越精确所需的单点雷达数量越多，成本对应也就越高。此外也有利用旋转/摆动机构的使雷达旋转/摆动来进行测量各个方位的物料数据，但其结构较为复杂。

由于雷达测量技术可在完全黑暗的环境下准确测量物料信息，且能克服很多工况复杂的情况，因此一款结构简单的采用雷达测量技术的装置或系统具有很好的应用前景。

发明内容

为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种反射式连续旋转雷达扫描装置、物料三维形态测量系统及物料测量方法。

根据本公开的一个方面，提供了一种反射式连续旋转雷达扫描装置，所述雷达扫描装置用于对物料进行测量并且获取物料信息，其特征在于，包括：

微波模块，所述微波模块能够形成发射波束以及接收入射波束；

反射结构，所述反射结构与所述微波模块间隔预定距离设置，并且所述反射结构的反射面与所述微波模块的发射波束形成第一角度并且对接收的发射波束进行反射以形成第二角度的出射波束；以及

驱动机构，所述驱动机构用于驱动所述反射结构进行旋转，所述反射结构的旋转方向为单一方向逆时针或顺时针连续旋转、或者为顺时针及逆时针的一定角度范围内的往复旋转，反射结构的旋转使得所述第一角度进行变化，从而使得所述第二角度进行变化，不同第二角度的出射波束形成旋转波束，基于所述旋转波束对处于一个二维扫描面中的物料表面不同测量点进行分时测量，来实现物料表面轮廓的二维测量，

在不同测量点的每个测量点的每次测量过程中，所述发射波束被发射至所述反射结构，经所述反射结构反射来形成出射波束，所述出射波束到达物料表面的测量点之后被反射来形成反射波束，所述反射波束由所述反射结构接收并且通过所述反射结构反射来形成入射波束且所述入射波束被提供至所述微波模块以形成测量信号，从而实现该测量点的测量，其中每个测量点的每次测量过程中，所述反射结构被所述驱动机构驱动一直处于旋转状态，每个测量点对应的反射波束与所述反射结构形成的角度与第二角度不同、入射波束与所述反射结构形成的角度与第一角度不同。

根据本公开至少一个实施方式的反射式连续旋转雷达扫描装置，所述反射结构的反射面为平面、曲面、折线面、或抛物面中的至少一种。