桶仓料位三维扫描仪盘煤仪

仪器特点


3DLevelScanner扫描仪设计独特，融于材料、电子信息等高新技术，无论是大型的料仓还是开放式的堆场，


3DLevelScanner 都有良好应用，3D Scanner物位扫描仪是以色列APM Automation Solutions 公司2006年


开发的产品，其设计初衷理念就有较强的针对性，直入固体物位测量的难点主题，在对全球固体物位测量的技


术难点进行开发，解决缺陷，结合军事技术创新性开发，在测量精度和适应性、可靠性方面都是一个新的突破.


3D扫描仪以其独特可视三维成像技术、独竖一帜软件设计和高粉尘穿透技术，替代了老的物位仪表，它传播速


度不受粉尘、蒸汽及介质电常数的影响，包揽几乎所有的固体物料都可以精确的测量应用，它的三个独立的发


射接收系统和定向技术解决了其它仪表的单点测量的误差问题和散射回波丢失的问题，在冶金、水泥行业占居


了不可撼动的地位，已经成为这个行业的首选是当之无愧。


3D物位扫描仪采用了三个天线组成的阵列来发送低频脉冲，并接受储仓、仓库或容器内物料所返回的脉冲回波


。借助三个天线，该扫描仪测量每个回声的时间/距离，而且对信号定位方向。设备的数字信号处理器对接受的


信号进行采样和分析，从而对存放的物料进行精确的物位、体积和质量测量。


它采用了APM独特的防灰尘渗透技术，达到无与伦比的工艺测量和库存控制水平。这种独特的设备可以测量在多


种容器中存放的任何材料，其中包括储仓、大型露天仓库、散装固体储藏室、货堆和货栈。它可以描绘出堆积


的负载情况以及在长时间存放过程中形成的其他的不规则的形状，还可以为原来无法解决的高难度应用问题提


供完美精确的解决方案。


·多点测量模式---弥补了雷达，激光等传统物位计单点测量不准的缺点，采用多点扫描，多点测量，形成上千


个网格点，更加准确的测量实际的平均料位。


·高精度体积、物位测量---世界上唯一的可以测量体积的物位计。


·优秀的高浓度粉尘穿透技术---采用低频发射脉冲，信号衰减小，解决了对于高粉尘料仓难以测量的难题。


·独立的3个发射接收系统---三个独立的发射器发送接收信号，广阔的波束角覆盖整个料位 的表面更加精确可


靠的测量。


·真正的可视化技术---三个发射器发射脉冲对物料表面多点扫描后形成3维图像，准确直观的反映进出料的情


况，使用户随时了解物料的实际情况，防止意外的发生，排除安全隐患。


·独特的自清洁功能---当料仓内粉尘很大即使发射器外部沾满灰尘内部仍旧很干净，免去人工定期清理维护。


·远程控制和服务---可以实现远程控制，实时的对料位进行监控，协助用户使用及跟踪测量状况，当存在问题


可以在远程解决。


广泛的应用市场


工作原理:


3D扫描仪由三个发射天线、信号驱动、电子电路三个部分构成。内部产生3-10KHz的低频脉冲，经过驱动，通过


三个天线构成的阵列传输低频脉冲，发射的脉冲达数千个点，每个脉冲都有良好的方向性，数千个点的脉冲对


料面进行扫描，并接收储仓、仓库或容器内物料所返回的脉冲回声，通过仪表电子电路和计时器的精确计时，


精确测量每个回声的时间/距离，设备的数字信号处理器对接收的信号进行采样和分析，从而测出的物位的高低


、体积和质量。通过一种特殊的算法将来自扫描器的数据组合起来，并通过3D方式呈现容器内物料的实际分布


情况，在计算机屏幕上成像






多点测量模式---采用多点扫描，多点测量，形成上千个网格点，更加准确的测量实际的平均料位。


3D扫描仪和单点测量的精度比较


筒仓尺寸.: 直径=10m, 高度=20m






顶部和底部为45 度椎体.


3DLevelScanner 精度= 1.55%


激光测量精度= 16%


单点测量的缺陷


对于单点测量技术（如雷达，重锤，激光，超声波等）只是针对某一点的测量，但实际情况这一点并非容器内


物料的实际料位，对于固体而言容器内的物料不是一个平滑的表面，取而代之的是凹凸不平高低起伏的表面，


所以此时测量的料位和实际料位就会有很大的偏差，这样会导致很多安全问题。 






但是究竟哪一个是实际的物位？


·这个问题一直困扰着很多用户，直到APM公司3D扫描仪的问世解决该问题。 由于雷达等物位计只采用单点扫


描技术，因此只能测量某一点的物位，而不能真实反映出真实的物位。而3D扫描仪采用多点扫描技术，通过发


送和接受声波的过程可以对罐内物料表面进行扫描从而形成图像，更加直观反映出罐内物料的真实情况，让用


户更加方便的了解和控制填料过程。


·其最大特点之一也是其他产品所无法比拟的是可以测出物料的体积。


三维成像技术精确的在电脑上反映出实时的物料表面状态、体积、物料的平均高度及物料的最高点和最低点以


及质量、温度等测量信息。


特点之二高精度的体积、物位测量


目前世界上所有物位计都只是单纯的对物位进行测量，所以用户只对仓内物料的高度有大致的了解，但若涉及


到物料的体积测量，用户只能束手无策，因为目前的市场上没有一种物位计可以达到的测量。直到3D扫描仪的


出现解决了这个难题，满足用户的后顾之忧，并且其高精度的测量得到用户的好评。


3D扫描仪的测量精度是很高的，无论是测量物位高度、还是体积，它的测量精度都是计量级的，不但满足了过


程控制要求，而且对投入产出和库存成本核算提供了可信赖的计量数据。3D扫描仪测量料位精度±15mm，如下


图所示：


测量料位精度：±15mm


        


测量体积精度3的精度2%--3%，


它的实际测量精度与容器的直径和测量距离有关，不同的料仓直径和测量高度所得到的体积精度是略有不同的


，但都是高精度体积测量。如下图所示：






特点之三 独特的粉尘穿透技术


·独特的粉尘穿透技术是3D扫描仪的重要特点之一，由于其发射的低频脉冲（3-10KHZ），信号损减小，所以对


于高浓度的粉尘有很好的穿透能力。这项技术的突破，对于水泥等具有高粉尘行业的物位测量有重要的意义。


·穿透高粉尘是APM公司3D扫描仪应用了世界领先的独特的穿透技术实现的。首先采用了3-7KHz的低频脉冲作为


驱动，运用声波的原理特点实现的，其次是在发射和接收及天线结构的设计上使信号传输功率更强和方向性更


好。下图表示的是在粉尘和湿气的空气中，随着频率的变化，信号的衰减程度（横坐标表示工作频率、纵坐标


表示信号衰减）。






该图标表示的是在粉尘或湿度的空气中随着频率的变化信号的衰减程度。其中横坐标表示工作频率，纵坐标表


示信号衰减。


在3-4KHz时信号只损减2-3dB ，在10-15Khz信号衰减在40-60dB


粉尘穿透特性的原理


对于当今的如雷达等物位测量仪表其工作频率是在10-15Khz的范围内，根据图表可知在该频率范围内其信号衰


减在40-60dB的范围内，简单地说就是当发送器发送100%的信号，将会有40-60%的信号衰减，返回到接收器的


信号只有将近一半，然而3D扫描仪是低频工作，其工作频率在3-4Khz的范围内，由图标可以知道其信号衰减只


有2-3dB，简单的说99%的信号将会直接回到接收器，所以它可以准确无误的进行测量即便料仓内的粉尘很大。


同普通雷达发射系统的比较


对于普通雷达而言单点的发射不仅是它的主要缺点而且当它触及到仓壁或者其它障碍物时，不能够自动判断接


收器接受的信号的来源，因此不能够得到准确的料位信息，然而对于3D扫描仪，采用多点扫描的方式，测量面


积更加广阔，不仅可以覆盖整个料位的表面，而且其中的采样点也包括仓壁及障碍物的点，为了得到精确的测


量，这时候它的独特的发射接收系统发挥重要作用，该系统可以自动判断接受信号的方向，对所有接收信号进


行过滤，得到准确的物位信号，因此测量更加准确。






特点之五真正的可视化技术


真正的可视化技术：


三个发射器发射脉冲对物料表面多点扫描后形成3维图像，准确直观的反映出物料的动态变化情况，为用户优化


过程控制和分析提供了便捷。 
3D扫描仪三维成像技术独竖一帜，倍受广大用户的青睐。3D扫描仪必须具备以下


基本的条件方可实现成像：


（1）必须选用MV或MVL三维成像功能3D扫描仪，其它型号没有成像功能。


（2）必须安装APM系统管理软件


（3）相关的通讯接口，如RS485/232或HART连接模块。






填出料的3D成像演示1






填出料的3D成像演示2














特点之六独特的自清洁功能




独特的自洁功能是3D扫描仪的主要特点之一。独特的自清洁功能解决了粉尘吸附造成的信号不稳和定期清理、


维护的问题。自清洁功能是通过在喇叭口天线内安装了一个由高科技材料制作的膜片实现的，这个膜片的作用


一是为了隔离，防止粉尘进入天线及传感器内部；二是当发射低频脉冲时，脉冲信号引起膜片震动，将少量的


吸附粉尘震动掉，因此3D扫描仪高粉尘工况环境下仍可保持长期良好的工作状态。






特点之七 适应性强、不受使用环境限制


3D扫描仪对测量介质的介电常数几乎没有要求，这和射频导纳、雷达物位计有截然的不同，它可以测量PP、


HADP、 PVC粉末，所以3D扫描仪适用性很强的。3D扫描仪是一种非接触式测量仪表，可以用于腐蚀性液体的液


位测量，它没有直接接液的部件，同时天线部分采取了高科技防腐涂层处理，对PH值在5-9之间一般性腐蚀性液


体都能满足要求。


对粘附在仓壁的物料的测量


目前为止对于粘附在仓壁上的物料测量一直是困扰用户的一大难题，对于普通单点测量的物位计而言根本无法


测量得到准确的数值，可能从仪表上显示的数值是空料仓，但实际仍有料粘附在仓壁，测得料位和实际料位有


很大误差，这直接影响到用户的利益。然而通过3D扫描仪可以对仓内粘附的剩余物料进行扫描成像，通过电脑


直观的反映出来，让用户一目了然.


     


     


特点之八? 远程监控制和远程服务


远程监控通过3DLinkpro实现的。


3DLinkpro是用于对3D扫描仪和远程电脑或者远程系统之间传输数据，远程传输必须安装LINKPRO，通过3D扫描


仪RS485输出端接入LINKPRO，再经过Linkpro的无线调制解调器将数据发送到远程计算机进行双向通讯，通过


正确的设置后，远程计算机就可以实时的接收3D扫描仪的数据，同时远程计算机也可以对3D扫描仪进行调试和


修改参数设置。


3DLinkpro可以连接64台3D扫描仪。


3DLingkpro的接线图










特点之九 广泛的应用市场


3D扫描仪采用先进的技术，能够精确的测量各种类型，形状和大小的储仓和露天仓库中存放的散装固体和粉末


，其独特的应用特点保证了它可以应用于各个行业，因此具有广阔的应用市场。


食品加工业


谷物种子和饲料


水泥及混凝料


钢铁


电力


煤，粉煤灰


纸浆和造纸


石油化工


采矿


冶金有色冶炼


谷物，种子和饲料


化工加工


生物能源


塑料生产








产品介绍


3D扫描仪共四种型号：
S型，M型，MV型，MVL型，型号与型号之间可以相互升级或降级（MVL除外）。






产品介绍1 --- S型扫描仪应用指标


3D扫描仪S型采用30 °的波束角发射脉冲测量平均体积、平均料位采用低频（3-10KHZ）发射脉冲，具有更好


的粉尘穿透能力
适用于直径小于4m的小型储藏


产品介绍2 ---M型扫描仪应用指标


3D扫描仪 M型采用70 °的波束角发射脉冲能够覆盖更加广阔的物料表面不仅测量平均体积平均料位，而且可以


测量最大最小料位采用低频（3-10KHZ）测量，具有更好的粉尘穿透能力适用于料仓直径大于4m且小于15m的料


仓可以形成映射点但是不能够形成图像。






产品介绍3 --- MV型扫描仪应用指标


3D扫描仪 MV型采用70 °的波束角发射脉冲能够覆盖更加广阔的物料表面。
不仅可以测量平均体积、平均料位


，而且可以测量最大最小料位。
采用低频（3-10KHZ）测量，具有更好的粉尘穿透能力。
适用于料仓直径大于


4m且小于15m的料仓可以形成映射点且能够形成图像。


产品介绍4 --- MVL型扫描仪应用指标


MVL型系统是采用两个或两个以上的MV型和一个controller控制器共同组合而成的一个系统，该系统可以对大


直径料仓，开放仓进行测量，controller控制器的功能就是对从各个3D扫描仪采集的信号进行采集处理分析，


然后将所有信号整合为统一的一个完整的信号送到PLC或DCS最终提供用户，方便用户的监控控制。






LMV系统的连接方式


MVL系统是由多台扫描仪与controller连接组成的系统。对于大型料仓，要完成对料仓整个料面的扫描和精确


测量体积、料位及成像，安装一台扫描仪是不够的，需要多台安装组成一个系统,系统核心控制器Controller的


功能比较特殊，它最主要的功能是实现多台扫描仪的信号连接和对每一台仪表的扫描的图形进行合成成像，并


完成合成后的4-20mA的输出。


多个扫描的连接方式是适用于多个扫描仪的连接，在安装时应当注意：


扫描仪之间是并联连接，也就是说一台RS485的正负极必须同另一台RS485的正负极一一对应。


RS485的电缆线应当是绝缘双绞线且要接地。


对于多个扫描仪的连接方式，在连接的始末两端应当接入两个120Ω的电阻。






 


管理系统画面 -------大信息量








3D扫描仪的连接方式


3D扫描仪可以通过如下方式进行连接：


4-20mA


HART


RS-485


ModBus


GSM


GPRS


TCP/IP


方式1? 通过4-20mA连接


4-20mA的输出电流信号经过左边端口的3、4端子口输出，然后进入到PLC或DCS中，注意3、4极性。3D扫描仪是


四线制仪表，4-20mA信号输出可以表示体积、距离和物位，用户可方便的进行设置选择你所需的测量模式，但


只能选择其一。






方式2?? 通过HART连接


HART连接方式同4-20mA的连接方式相同，也是通过下图左边的3、4号端子接入，但是值得注意的是HART连接时


是没有极性的，






GSM Modem同Linkpro的连接


在这种连接方式是通过远程控制，GSM Modem是同电脑直接连接，而Linkpro是同3D扫描仪连接。


 






多个扫描仪连接的连接方式


多个扫描的连接方式是适用于多个扫描仪的连接，在安装时应当注意：


扫描仪之间是并联连接，也就是说一台RS485的正负极必须同另一台RS485的正负极一一对应。
RS485的电缆线应当是绝缘双绞线且要接地。
对于多个扫描仪的连接方式，在连接的始末两端应当接入两个120Ω的电阻








Linkpro同3D扫描仪的连接是通过扫描仪上右边RS485的3、4号端子连接的，并且要并联连接。连接的扫描仪的


最多数量为64台，在连接的始末两端（即在最后一台和在Linkpro的RS485端口11、12）接入120 Ω 的电阻。










GPRS的连接


GPRS的连接同GSM不同的是其不需要GSM Modem，而是通过网线的连接代替GSM Modem，扫描仪同Linkpro的连


接方式同GSM的相同，在电脑连接方面需要一个本地的IP网络，通过网络端口的设置，进行连接。






通过TCP/IP连接


这种连接方式通过COM服务器进行连接，扫描仪和COM服务器之间通过RS485连接，COM服务器和电脑之间通过网


络连接，值得注意的是在RS485出要并联一个120 Ω的电阻。






除以上连接方式以外，还有客户不太常用的Modbus连接方式。


安装步骤






 






步骤1


取下后盖和螺栓


步骤2


将法兰插入后用扳手拧紧螺栓


注：法兰内孔直径为52mm


步骤3


为确保天线电缆白色端子安全，放置天线电缆时要轻，在把扫描仪的头放置天线时要使头部尽量靠近管径，两者上的


标签位置应当一致，用扳手将螺栓拧紧。






步骤4


将电缆夹放回电缆与电路板之间，轻轻地将电缆插入端子。






步骤5


把后盖放回后用内六角将螺丝拧紧。






安装3D扫描仪


对于3D扫描仪的安装应该注意以下几点：
禁止将扫描仪安装在仓料的中心位置
安装位置应远离进料口
扫描仪位置应远离管壁至少500mm
     


扫描仪应同地面垂直，不能倾斜。
天线口应当伸出孔座至少10mm的距离。
对于大料仓的多台安装，应保证扫描仪覆盖大部分料面，覆盖的面积越大测量越准确




3D扫描仪安装时，保证两标记在一条直线上，并且要指向料仓的中心。