一种近距离微波探测整车纸包杂质的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种近距离微波探测整车纸包杂质的系统及方法。它解决了现有快速识别杂质种类和定位杂质位置等技术问题。包括活动设置在放置有纸箱的车体外侧的微波探测组，微波探测组活动设置在沿车体方向延伸设置的支撑结构上，且微波探测组连接有能使微波探测组沿车体方向往复运动的机械运动控制分系统，微波探测组具有天线阵列分系统，天线阵列分系统通过微波信号源分系统与数据采集控制分系统相连，且数据采集控制分系统分别与机械运动控制分系统和三维成像及显示控制终端分系统相连。优点在于：采用三维回波数据进行合成孔径雷达成像，再通过目标的坐标位置信息可计算出杂质的尺寸和位置，测量杂质尺寸精准、定位杂质位置准确，检测效率高。检测效率高。检测效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种近距离微波探测整车纸包杂质的系统及方法


[0001]本专利技术属于微波设备
，具体涉及一种近距离微波探测整车纸包杂质的系统及方法。

技术介绍

[0002]国内纸厂大批量收购废纸时均面临纸包中藏匿金属、砖块、砂石、木块等杂质的问题，不仅纸厂在经济方面承担一定的损失，而且，纸包中的杂质对纸厂的加工装备也存在损伤的风险。因此，有效快速探测纸包中杂质对纸厂来说至关重要。目前，国内针对整车纸包中杂质判定方法通常采用经验检测法或人工分拣检测法。经验检测法，检验人员通过手摸、目测等方式进行判定，人工分拣检测法，从分拣样本中选取合格纸和不合格纸进行称重，计算杂质比例，上述两种方法，均存在较大的人为操作误差，不仅准确率非常低、无法判断杂质尺寸和位置，且效率非常低。
[0003]为了解决现有技术存在的不足，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种造纸原料在线检测装置[202220174022.X]，包括控制器、传送装置、称重装置、微波水分检测装置和杂质检测装置，控制器分别与称重装置、微波水分检测装置和杂质检测装置连接，称重装置设于传送装置内，微波水分检测装置和杂质检测装置设于传送装置上，杂质检测装置包括X射线检测装置和近红外分析装置。
[0004]上述方案在一定程度上解决了现有人工检测杂质精准度和工作效率低的问题，但是该方案依然存在着诸多不足，例如无法识别杂质种类和快速定位杂质尺寸和位置等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种近距离微波探测整车纸包杂质的系统。
[0006]本专利技术的另一个目的是针对上述问题，提供一种近距离微波探测整车纸包杂质的方法。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：一种近距离微波探测整车纸包杂质的系统，包括活动设置在放置有纸箱的车体外侧的微波探测组，所述的微波探测组活动设置在沿车体方向延伸设置的支撑结构上，且微波探测组连接有能使微波探测组沿车体方向往复运动的机械运动控制分系统，所述的微波探测组具有天线阵列分系统，所述的天线阵列分系统通过微波信号源分系统与数据采集控制分系统相连，且所述的数据采集控制分系统分别与机械运动控制分系统和三维成像及显示控制终端分系统相连。
[0008]在上述的一种近距离微波探测整车纸包杂质的系统中，所述的天线阵列分系统具有若干天线阵列模块，且每一个天线阵列模块均具有开关组合和收发天线辐射单元。
[0009]在上述的一种近距离微波探测整车纸包杂质的系统中，其特征在于，所述的收发天线辐射单元采用自发自收的工作模式或对向收发工作模式，所述的支撑结构的数量为一个且位于车体一侧或者位于车体上方；或者，所述的支撑结构的数量为两个且对应设置在
车体两侧。
[0010]在上述的一种近距离微波探测整车纸包杂质的系统中，其特征在于，当所述的收发天线辐射单元采用自发自收的工作模式且所述的支撑结构位于车体一侧时，所述的车体正上方还设有水分测量校准板，且所述的水分测量校准板为负责提供水分测量使用的回波测量信号的表面平整的金属板。
[0011]在上述的一种近距离微波探测整车纸包杂质的系统中，所述的天线阵列模块的开关组合包括发射开关和接收开关，且所述的天线阵列模块的收发天线辐射单元包括若干与发射开关相连的发射天线辐射单元以及与接收开关相连的接收天线辐射单元。
[0012]在上述的一种近距离微波探测整车纸包杂质的系统中，所述的微波信号源分系统包括信号源单元，所述的信号源单元通过功率放大器与发射开关相连，所述的接收开关通过低噪声放大器与混频器相连，且所述的混频器通过耦合器与信号源单元相连。
[0013]在上述的一种近距离微波探测整车纸包杂质的系统中，所述的数据采集控制分系统包括与信号源单元相连的FPGA单元，所述的混频器通过AD采集单元与FPGA单元相连，且所述的FPGA单元分别与千兆网接口、天线阵列分系统以及机械运动控制分系统相连，所述的千兆网接口与三维成像及显示控制终端分系统相连。
[0014]在上述的一种近距离微波探测整车纸包杂质的系统中，所述的收发天线辐射单元采用自发自收的工作模式时，所述的收发天线辐射单元采用交叉排列方式或采用稀疏排布方式。
[0015]采用上述一种近距离微波探测整车纸包杂质的系统的一种近距离微波探测整车纸包杂质的方法如下所述：
[0016]一种近距离微波探测整车纸包杂质的方法包括以下步骤：
[0017]S1、机械运动控制分系统驱动微波探测组沿着支撑结构自左向右或自右向左运动完成车体中纸箱的探测，机械扫描运动沿着车体方向划分为N个等间距的位置，微波探测组运动至对应位置，完成一次切面二维数据的采集；
[0018]S2、当微波探测组从位置1运动到位置N后，形成整车纸包的三维空间扫描目标回波数据，数据采集控制分系统完成三维空间扫描目标回波数据采集，并实时通过千兆网将回波数据上传至三维成像及显示控制终端分系统完成三维回波数据的合成孔径成像以及对三维成像结果的显示和分析。
[0019]在上述的一种近距离微波探测整车纸包杂质的方法中，所述的步骤S2中三维空间扫描目标回波数据采集具体包括：通过数据采集控制分系统切换天线阵列分系统中不同收发通道的回波信号采集，完成所有收发通道的回波信号采集，形成波束指向方向和天线阵列排布两个方向的二维回波信号采集，通过机械运动控制分系统控制探测雷达系统移动到下一个指定位置，并重复上述二维回波信号采集过程，依次反复，直至移动到最后一个位置并完成二维回波信号采集，从而形成波束指向方向、天线阵列排布方向和车体方向的三维空间扫描目标回波数据。
[0020]与现有的技术相比，本专利技术的优点在于：
[0021]在大批量收购废纸时对整车纸包不卸货条件下，通过采用三维回波数据进行合成孔径雷达成像，完成回波数据的三维空间重构，由于纸包内纸的透波特性较好、且均匀，易于将纸张的目标呈现在三维图像中，通过目标的坐标位置信息可计算出杂质的尺寸和位
置。该系统识别精度高，覆盖杂质种类全，测量杂质尺寸精准、定位杂质位置准确，检测效率高。
附图说明
[0022]图1是本专利技术实施例一的结构示意图。
[0023]图2是本专利技术实施例一的结构原理图。
[0024]图3是本专利技术实施例一中天线阵列分系统交叉排列方式图。
[0025]图4是本专利技术实施例一中天线阵列分系统稀疏排布方式图。
[0026]图5是本专利技术实施例一中另一种天线阵列分系统稀疏排布方式图。
[0027]图6是本专利技术实施例一中单站模式下的三维成像测量系统示意图。
[0028]图7是本专利技术实施例二的结构示意图。
[0029]图8是本专利技术实施例三的结构示意图。
[0030]图9是本专利技术实施例四的结构示意图。
[0031]图中：车体1、纸箱11、支撑结构12、水分测量校准板13、微波探测组2、机械运动控制分系统3、天线阵列分系统4、天线阵列模块41、开关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近距离微波探测整车纸包杂质的系统，包括活动设置在放置有纸箱(11)的车体(1)外侧的微波探测组(2)，其特征在于，所述的微波探测组(2)活动设置在沿车体(1)方向延伸设置的支撑结构(12)上，且微波探测组(2)连接有能使微波探测组(2)沿车体(1)方向往复运动的机械运动控制分系统(3)，所述的微波探测组(2)具有天线阵列分系统(4)，所述的天线阵列分系统(4)通过微波信号源分系统(5)与数据采集控制分系统(6)相连，且所述的数据采集控制分系统(6)分别与机械运动控制分系统(3)和三维成像及显示控制终端分系统(7)相连。2.根据权利要求1所述的一种近距离微波探测整车纸包杂质的系统，其特征在于，所述的天线阵列分系统(4)具有若干天线阵列模块(41)，且每一个天线阵列模块(41)均具有开关组合(42)和收发天线辐射单元(43)。3.根据权利要求2所述的一种近距离微波探测整车纸包杂质的系统，其特征在于，所述的收发天线辐射单元(43)采用自发自收的工作模式或对向收发工作模式，所述的支撑结构(12)的数量为一个且位于车体(1)一侧或者位于车体(1)上方；或者，所述的支撑结构(12)的数量为两个且对应设置在车体(1)两侧。4.根据权利要求3所述的一种近距离微波探测整车纸包杂质的系统，其特征在于，当所述的收发天线辐射单元(43)采用自发自收的工作模式且所述的支撑结构(12)位于车体(1)一侧时，所述的车体(1)正上方还设有水分测量校准板(13)，且所述的水分测量校准板(13)为负责提供水分测量使用的回波测量信号的表面平整的金属板。5.根据权利要求2或3或4所述的一种近距离微波探测整车纸包杂质的系统，其特征在于，所述的天线阵列模块(41)的开关组合(42)包括发射开关(421)和接收开关(422)，且所述的天线阵列模块(41)的收发天线辐射单元(43)包括若干与发射开关(421)相连的发射天线辐射单元(431)以及与接收开关(422)相连的接收天线辐射单元(432)。6.根据权利要求5所述的一种近距离微波探测整车纸包杂质的系统，其特征在于，所述的微波信号源分系统(5)包括信号源单元(51)，所述的信号源单元(51)通过功率放大器(52)与发射开关(421)相连，所述的接收开关(422)通过低噪声放大器(53)与混...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙继学，王旭，张志娟，陈立杰，李海青，王树君，
申请(专利权)人：孙继学，
类型：发明
国别省市：