CN213632314U - 水泥料仓料位高度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水泥料仓料位高度检测装置，在水泥料仓(1)内的顶端设置3D雷达扫描仪(2)，所述的雷达扫描仪(2)上设有雷达表头(9)，所述的雷达表头(9)通过传动机构(8)安装在3D雷达扫描仪(2)的机体上。采用上述技术方案，旋转式3D雷达扫描仪的回波数据稳定、分辨率高、料面仿真度好、可靠性高，提高了生产的安全性；同时，旋转式3D雷达扫描仪能够承受高温、压力、粉尘的影响；并且还可以根据历史保存的数据，追回数据；可以查看物料的历史曲线变化规律，为生产进度的安排提供依据。

Description

水泥料仓料位高度检测装置

技术领域

本实用新型属于物料仓储设备控制的技术领域。更具体地，本实用新型涉及一种水泥料仓料位高度检测装置。

背景技术

在水泥工业的料位测量经历了人工打尺、重锤式、超声波式、低频雷达式、高频雷达式的发展过程。伴随着自动化、智能化水平的提高，单一的单点雷达料位计已经不能满足生产需求，料仓由于各种因素经常会出现物料粘结料仓内壁，堆积库底，导致出料不畅或者无法出料，所以必须及时清库。但是，因为无法看到内部物料粘结仓壁情况，所以工人进入仓内部清库时，经常会发生物料坍塌埋人导致伤亡事故。

所以，要减少水泥仓内清理时的人员伤亡，就必须清楚地了解水泥仓璧的挂料情况。目前，水泥仓安装的单点雷达只能测量某一个固定的点的料位高度，并不能体现水泥仓内部整体料面的高低分布，不能全面的反应料仓内壁的挂料情况，尤其是不能检测出某些坍塌的料面。

目前在水泥生产过程中，各种尺寸的生料仓、熟料仓的物料，在封闭料仓内的精确检测、控制、计量越来越重要并越来越受到重视，

以往的单点料位检测只能测量某一个固定的点的料位高度，并不能体现水泥仓内部整体料面的高低分布，不能全面的反应料仓内壁的挂料情况，尤其是不能检测出某些坍塌的料面。

目前行业内类似功能的3D成像仪表有：声波3D物位扫描仪，从原理的角度，可听声通过介质传播，受粉尘影响很大，无法穿透粉尘。同时超声式的3D受噪声干扰，水泥生产过程中3D现场噪声很大，因为这些因素，超声式的3D在水泥厂无法使用。

现有技术方案及其缺点：

1、单点脉冲雷达：

低频雷达的脉冲雷达波，其时间与距离成正比的关系，反应速度跟不上，低频雷达带有喇叭口，物料进料出料状态粉尘很大，影响雷达的稳定性，波动很大，只能测量单个点的料位高度，不能体现水泥仓内部整体料面的高低分布及料仓内壁的挂料情况。

2、单点高频雷达：

其原理相对于脉冲雷达波，反应速率更快，无喇叭口设计，基本不受粉尘影响。是水泥仓目前最为常用的料位检测方法。单点高频雷达在安装过程中要避开入料口，与料仓内壁保持一定距离，躲避横梁，安装位置受到限制，只能测量某一个固定点的料位高度，并不能体现水泥仓内部整体料面的高低分布，不能全面的反应料仓内壁的挂料情况，不能检测出某些坍塌的料面。

3、声波3D物位扫描仪：

声波3D物位扫描仪通过发送的低频率脉冲探测物料形状3D成像，其原理是：脉冲是每隔一个时间周期发送一个信号，信号碰到测量物体，反射回去根据时间差测量距离。其缺点是：由于发送的低频率声波脉冲，其声波的抗干扰的能力差，抗干扰能力远不如电磁波；而发送的频率比较低，穿透粉尘能力差、对于穿透粉尘比较大的工况，声波根本不能测量；噪音对声波影响很大。脉冲周期长。水泥仓不能使用。

实用新型内容

本实用新型提供一种水泥料仓料位高度检测装置，其目的是实现物料状况的实时监控以及提高清理料仓时的安全性。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

本实用新型的水泥料仓料位高度检测装置，所述的水泥料仓内存储细碎块状，或颗粒状，或粉末状的固体物料；在所述的水泥料仓内的顶端设置3D雷达扫描仪，所述的雷达扫描仪上设有雷达表头，所述的雷达表头通过传动机构安装在3D雷达扫描仪的机体上。

所述的3D雷达扫描仪的机体通过连接结构安装在水泥料仓内顶端且水平设置的导轨结构上。

所述的传动机构包括水平面旋转臂和垂直面旋转臂；所述的雷达表头安装在垂直面旋转臂上，所述的垂直面旋转臂安装在水平面旋转臂上，所述的水平面旋转臂安装在3D雷达扫描仪的机体上。

所述的3D雷达扫描仪上设有高温防护罩，所述的雷达表头设置在高温防护罩内。

所述的高温防护罩采用耐高温透波材料。

所述的耐高温透波材料为陶瓷或玻璃。

所述的3D雷达扫描仪内设置采用气体循环方式进行冷却的冷却装置，所述的冷却装置通过管路与冷却气泵连接。

所述的水泥料仓料位高度检测装置通过转换模块与计算机系统连接，所述的计算机系统安装数据接收、存储、分析；物料料面实时显示；以及对物料3进出量进行控制的软件。

本实用新型采用上述技术方案，旋转式3D雷达扫描仪的回波数据稳定、分辨率高、料面仿真度好、可靠性高，提高了生产的安全性；同时，旋转式3D雷达扫描仪能够承受高温、压力、粉尘的影响；并且还可以根据历史保存的数据，追回数据；可以查看物料的历史曲线变化规律，为生产进度的安排提供依据。

附图说明

附图所示内容及图中的标记作简要说明如下：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的控制系统的原理框图；

图3为本实用新型的接线示意图；

图4为本实用新型的3D雷达扫描仪的内部结构示意图；

图5为本实用新型的3D雷达扫描仪的防护罩结构分解的示意图；

图6为本实用新型的立体分解示意图；

图7为本实用新型的3D雷达扫描仪的主体与防护罩分解示意图。

图中标记为：

1、水泥料仓，2、3D雷达扫描仪，3、物料，4、转换模块，5、计算机系统，6、连接结构，7、冷却装置，8、传动机构，9、雷达表头，10、高温防护罩，11、水平面旋转臂，12、垂直面旋转臂，13、导轨结构。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

实时、清楚地掌握水泥仓内物料的状况以及料仓内壁挂料的实时监控，是水泥行业一直追求的目标。本实用新型做到实时监控物料情况，为生产进度的安排服务，以及工人在清理料仓时实现安全生产。

如图1所表达的本实用新型的结构，为一种水泥料仓料位高度检测装置，所述的水泥料仓1内存储细碎块状，或颗粒状，或粉末状的固体物料3。

为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，实现物料状况的实时监控以及提高清理料仓时的安全性的发明目的，本实用新型采取的技术方案为：

如图1、图4至图7所示，本实用新型的水泥料仓料位高度检测装置，在所述的水泥料仓1内的顶端设置3D雷达扫描仪2，所述的雷达扫描仪2上设有雷达表头9，所述的雷达表头9通过传动机构8安装在3D雷达扫描仪2的机体上。

本实用新型利用单点调频连续波(FMCW)雷达反应速度快的优势，水泥仓通过安装此多维度的转动雷达探头进行检测方向的测量。实时扫描水泥仓内的料面，在上位机上生成3D图像，及对整个水泥仓物料情况监视。

3D物位扫描仪的内部设置有数字信号处理器，该数字信号处理器对接受的信号进行采样和分析，从而对存放物料进行精确的物位、体积和重量测量，通过3D绘图方式呈现仓体容器的内存物料的分布情况，将其显示出来或发送到远程计算机屏幕上。

所述的3D雷达扫描仪2的机体通过连接结构6安装在水泥料仓1内顶端且水平设置的导轨结构13上。

本实用新型的3D物位扫描仪通过导轨结构13可以代替多台仪表，并且检测的信号点数量多，分辨率高；然后把测量到的水泥仓内数据进行采样，通过软件合成，在电脑屏幕上实时显示固体料仓内部物料形状的3D图像、料仓内部仓壁是否挂料、仓内物料最高、最低、平均料位，从而扩大测量范围，提高性价比，解决了在水泥行业的生产中因为料仓挂壁、堆积库底而导致出料不畅或者无法出料，清库时无法看到内部粘结料仓内壁情况的问题，避免了工人进入仓内部清库时，经常会发生物料坍塌埋人导致伤亡事故。

所述的传动机构8包括水平面旋转臂11和垂直面旋转臂12；所述的雷达表头9安装在垂直面旋转臂12上，所述的垂直面旋转臂12安装在水平面旋转臂11上，所述的水平面旋转臂11安装在3D雷达扫描仪2的机体上。

本实用新型的多维度机械臂3D雷达物位扫描仪，包括水平面旋转臂11、垂直面旋转臂12和雷达表头9，所述的雷达表头9安装在垂直面旋转臂12的端部，并且雷达表头9能够在垂直面旋转臂12的端部回转往复运动；所述的垂直面旋转臂12的顶端套装在水平面旋转臂11的端部，水平面旋转臂11的顶端安装在连接法兰上，所述的法兰安装在静态设备底座上。

本实用新型通过软件控制步进电机多维度机械臂带动雷达，对水泥仓内料堆进行扫描，主要建立基于图像处理的水泥仓料面在线检测模型，并基于雷达的转动，通过RS485或者光纤传输至数据采集卡、在电脑上位机实现3D图像。

所述的雷达表头9在连接法兰下方做水平方向旋转和垂直方向摆动，不断发射与接收雷达电磁波，从而取得被测物料的料位高度数据，并在电脑上显示开放式料堆或封闭料仓内散装物料的3D图像；对水泥仓内料堆物料形状、料仓内壁是否挂料、入料是否均匀、仓内物料最高、最低、平均料位等技术参数监测。

本实用新型的多维度机械臂3D雷达物位扫描仪，在单雷达探头或多个雷达探头的基础上，通过改变雷达探头检测方向和位置，扫描出相应的块状、颗粒、粉末等固体物料的在料仓内的分布信息，从而对存放物料进行精确的测量，并通过对数字信号的处理，对接受的信号进行采样分析，通过组态软件将料仓内真实料面的3D形状图像、物料高度、仓内物料体积、重量等信息显示到计算机的屏幕上。

本实用新型可以在电脑显示屏上显示水泥仓内部物料形状的3D图像、水泥料仓内壁上是否挂料的图像、仓内物料最高、最低、平均料位。成像软件在显示终端的显示图像是模拟料仓内物料高低分布形状的。可以根据需要，在上位机画面中显示物料坐标和高度。在软件上任意位置点击后，都可以显示出该位置的物料高度和经纬度坐标。

所述的3D雷达扫描仪2上设有高温防护罩10，所述的雷达表头9设置在高温防护罩10内。

所述的高温防护罩10采用耐高温透波材料。

3D雷达扫描仪2的前端高温防护罩10采用陶瓷或玻璃等耐高温的透波材料，可以使仪表在熟料库高温中使用，同时可以起到防尘作用。

所述的3D雷达扫描仪2内设置采用气体循环方式进行冷却的冷却装置7，所述的冷却装置7通过管路与冷却气泵连接。

所述的冷却装置7对3D雷达扫描仪2内的高温进行降温处理，使其保持正常工作状态。

所述的水泥料仓料位高度检测装置通过转换模块4与计算机系统5连接，所述的计算机系统5安装数据接收、存储、分析；物料3料面实时显示；以及对物料3进出量进行控制的软件。

本实用新型在水泥仓信息检测中引入数学建模思想，并将计算机技术、多媒体虚拟技术引入到水泥仓检测中，实时在电脑上3D成像，将水泥仓封闭的空间转变成可视化的操作过程，为水泥仓的安全生产和操作提供了可靠的依据。

旋转式3D雷达扫描仪是以多点拟合曲面、数学建模与仿真显示整个料面的形状，为了解水泥仓内物料提供了有效的途径。旋转式3D雷达扫描仪回波数据稳定，分辨率高，料面仿真度好，可靠性高。同时，旋转式3D雷达扫描仪能够承受高温、压力、粉尘的影响；并且可以根据历史保存的数据，追回数据；另外，还可以查看物料的历史曲线变化规律。

图2和图3分别提供了本实用新型的控制系统的原理框图和接线示意图。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.水泥料仓料位高度检测装置，所述的水泥料仓(1)内存储细碎块状，或颗粒状，或粉末状的固体物料(3)，其特征在于：在所述的水泥料仓(1)内的顶端设置3D雷达扫描仪(2)，所述的雷达扫描仪(2)上设有雷达表头(9)，所述的雷达表头(9)通过传动机构(8)安装在3D雷达扫描仪(2)的机体上。

2.按照权利要求1所述的水泥料仓料位高度检测装置，其特征在于：所述的3D雷达扫描仪(2)的机体通过连接结构(6)安装在水泥料仓(1)内顶端且水平设置的导轨结构(13)上。

3.按照权利要求1所述的水泥料仓料位高度检测装置，其特征在于：所述的传动机构(8)包括水平面旋转臂(11)和垂直面旋转臂(12)；所述的雷达表头(9)安装在垂直面旋转臂(12)上，所述的垂直面旋转臂(12)安装在水平面旋转臂(11)上，所述的水平面旋转臂(11)安装在3D雷达扫描仪(2)的机体上。

4.按照权利要求1所述的水泥料仓料位高度检测装置，其特征在于：所述的3D雷达扫描仪(2)上设有高温防护罩(10)，所述的雷达表头(9)设置在高温防护罩(10)内。

5.按照权利要求4所述的水泥料仓料位高度检测装置，其特征在于：所述的高温防护罩(10)采用耐高温透波材料。

6.按照权利要求5所述的水泥料仓料位高度检测装置，其特征在于：所述的耐高温透波材料为陶瓷或玻璃。

7.按照权利要求1所述的水泥料仓料位高度检测装置，其特征在于：所述的3D雷达扫描仪(2)内设置采用气体循环方式进行冷却的冷却装置(7)，所述的冷却装置(7)通过管路与冷却气泵连接。

8.按照权利要求1所述的水泥料仓料位高度检测装置，其特征在于：所述的水泥料仓料位高度检测装置通过转换模块(4)与计算机系统(5)连接，所述的计算机系统(5)安装数据接收、存储、分析；物料(3)料面实时显示；以及对物料(3)进出量进行控制的软件。

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