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JP2004279035A - Metal detection apparatus - Google Patents

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JP2004279035A
JP2004279035A JP2003066568A JP2003066568A JP2004279035A JP 2004279035 A JP2004279035 A JP 2004279035A JP 2003066568 A JP2003066568 A JP 2003066568A JP 2003066568 A JP2003066568 A JP 2003066568A JP 2004279035 A JP2004279035 A JP 2004279035A
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JP
Japan
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signal
magnetic field
output
alternating magnetic
detection
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Application number
JP2003066568A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Kubodera
茂 久保寺
Norihiko Nagaoka
紀彦 長岡
Satoshi Mitani
聡 三谷
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Anritsu Infivis Co Ltd
Original Assignee
Anritsu Infivis Co Ltd
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Publication date
Application filed by Anritsu Infivis Co Ltd filed Critical Anritsu Infivis Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make settable a field strength at a value appropriate to an body to be inspected by a simple work. <P>SOLUTION: A signal generator 21 is constituted in such a way as to make signal output to be supplied to a transmission coil 22 changeable. A setting means 32 of a control part 30 automatically sets the strength of an alternating magnetic field E in such a way that the output of a detection part 26 when a conforming sample of the body to be inspected is passed through the alternating magnetic field E may take 1/k of a prescribed value of a maximum output B of the detecting part 26 in a normal operating state or lie within a prescribed range in its vicinity. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品等の検査ラインに用いられ、被検査体に金属が混入しているかか否かを被検査体が搬送している間に検出する金属検出装置において、金属の異物の検出を高感度に行なうための技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
食品等の検査ラインに用いられる金属検出装置としては、被検査体が搬送されている間に混入金属の検出が行なえるように、被検査体の搬送路に磁界を発生させ、被検査体に混入している金属による磁界の変化を検出する方法が採用されている。
【0003】
図10は、磁界の変化を検出する金属検出装置10の構成を示している。
この金属検出機10は、所定周波数の信号Dを出力する信号発生器11と、信号Dを受けて被検査体1の搬送路2に所定周波数の交番磁界Eを発生する送信コイル12と、その交番磁界Eを等量ずつ受ける位置で被検査体1の搬送方向に沿って配置され、互いに差動接続された2つの受信コイル13a、13bを有し、交番磁界Eの中を通過する物体による磁界の変化に対応した信号を検出するための磁界変化検出部13と、磁界変化検出部13の出力信号Rを信号Dと同一周波数の信号によって同期検波する検波部16と、検波部16の出力信号に基づいて被検査体1に金属が混入しているか否かを判定する制御部17とを有している。
【0004】
このように構成された従来の金属検出装置10では、被検査体1が交番磁界E中に存在していないときには、2つの受信コイル13a、13bに生起される信号の振幅が等しく位相が反転している平衡状態となるため、信号Rの振幅はゼロとなり、検波部16の出力もゼロとなるが、被検査体1が交番磁界E中に存在している場合には、被検査体1自身およびその被検査体1に混入している金属の影響により、2つの受信コイル13a、13bに生起される両信号の平衡状態がくずれ、被検査体1の移動に伴い、振幅および位相が変化する信号Rが出力される。
【0005】
このときの信号Rには、混入金属の交番磁界Eへの影響によって生じる信号成分だけでなく、被検査体1自身(包装材等も含む)の交番磁界Eへの影響によって生じる信号成分が含まれており、この被検査体1自身による信号成分によって混入金属の検出限界が決定されてしまう。
【0006】
この被検査体1自身の交番磁界への影響は、被検査体に含まれる水分の量、包装材の材質等によって大きく異なる。
【0007】
このため、従来では、予め被検査体1の良品サンプルを交番磁界Eに通過させたときに、検波部16の出力信号の振幅が最小となるように、同期検波の位相を設定し、その最小の振幅値より大きな電圧値をしきい値として設定して、被検査体1に対する検査を行ない、被検査体1が交番磁界Eを通過したときに、検波部16の出力信号の振幅がしきい値を越えたときにその被検査体1に金属異物が混入していると判定していた。
【0008】
ところが、検波部16の出力信号の振幅は、検波位相だけでなく、検波部16に入力される信号、即ち、受信コイル13a、13bから出力される不平衡信号の振幅にも依存しており、その不平衡信号の振幅は、送信コイル12が発生する交番磁界Eの強さに応じて変化する。
【0009】
したがって、交番磁界Eが被検査体に対して弱い場合には、良品サンプルによる検波出力がノイズレベル以下になってしまい、検波位相の調整を正しく行なうことができない。
【0010】
また、交番磁界Eが被検査体に対して強過ぎると、検波部16に過大な振幅の不平衡信号が入力されて、正常な検波動作が行なわれなくなる。
【0011】
このため、従来では、以下の特許文献1に記載されているように、送信コイル12が発生する交番磁界Eの強さを手動で可変できるように構成し、検査に先立って被検査体に混入している金属を安定に検出できるような強さに調整していた。
【0012】
【特許文献1】特開平5−87942号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、検波位相の設定処理に先立って被検査体の種類毎に交番磁界Eの強さを手動で設定するという作業は非常に煩雑で、しかも、作業者個々の設定作業のバラツキによって、必ずしも適正な磁界の強さに設定されるとは限らず、安定な動作が期待できないという問題があった。
【0014】
本発明は、この問題を解決して、被検査体に適した交番磁界の強さを簡単な作業で設定することができる金属検出装置を提供することを目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の金属検出装置は、
信号発生器(21)と、
前記信号発生器から出力された信号を受けて、該信号の周波数に等しい周波数の交番磁界を被検査体の搬送路に発生させる送信コイル(22)と、
前記交番磁界を受ける位置で前記搬送路に沿って配置された2つの受信コイル(23a、23b)を含み、前記交番磁界中を通過する物体による磁界の変化に対応する信号を出力する磁界変化検出部(23)と、
前記磁界変化検出部の出力信号を、前記信号発生器から出力された信号と等しい周波数の信号によって同期検波する検波部(26)と、
前記検波部の出力信号に基づいて、被検査体に混入している金属の有無を判定する判定手段(31)とを有する金属検出装置において、
前記信号発生器は、前記送信コイルに供給する信号の出力を可変できるように構成されており、
被検査体の良品サンプルを前記交番磁界中に通過させたときの検波出力の大きさが、所定値に等しくまたは所定範囲内となるように、前記信号発生器から送信コイルに供給される信号の出力を自動設定する設定手段(32)を設けたことを特徴としている。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明を適用した金属検出装置20の構成を示している。
【0017】
図1において、信号発生器21は、所定周波数fの信号を発生して送信コイル22および後述する検波部26に出力する。
【0018】
この信号発生器21は、例えば図2に示しているように、一定振幅の信号Dを発振出力する発振部21aと、発振部21aの出力信号Dを増幅するプログラマブル増幅器21bと、プログラマブル増幅器21bの出力信号D′を電力増幅して、送信コイル22に供給する電力増幅器21cとによって構成され、プログラマブル増幅器21bの増幅度を可変することで送信コイル22に供給する信号の出力(即ち交番磁界の強さ)を可変できるようになっている。なお、プログラマブル増幅器21bの代わりに可変減衰器を用いてもよい。
【0019】
送信コイル22は、電力増幅された信号D″を受け、その信号D″に等しい周波数fで信号D″の振幅に応じた強さの交番磁界Eを被検査体1の搬送路(一般的にはコンベアによって形成される)2に発生させる。
【0020】
送信コイル22が発生した交番磁界Eは、磁界変化検出部23の2つの受信コイル23a、23bで受信される。磁界変化検出部23は、交番磁界Eを通過する物体による磁界の変化に対応した信号を出力するためのものであり、2つの受信コイル23a、23bは、交番磁界Eをそれぞれ等量受ける位置で且つ被検査体1の搬送方向に沿って並び、互いに差動接続され、その接続点間に現れる不平衡信号を出力する。なお、この不平衡信号を図示しない増幅器によって増幅して出力するように構成してもよい。
【0021】
送信コイル22と2つの受信コイル23a、23bは、互いの相対位置が変化しないように、例えば搬送路2を囲むような共通の枠体(図示せず)に固定されている。
【0022】
また、この送信コイル22と受信コイル23a、23bの配置には、搬送路2を挟んで送信コイル22と2つの受信コイル23a、23bとを対向させる場合、搬送路2を囲むように巻かれた送信コイル22の前後にそれぞれ受信コイル23a、23bを同軸状に配置する場合、および搬送路2の上面または下面に送信コイル22と2つの受信コイル23a、23bを同一平面上に配置する場合とががある。
【0023】
2つの受信コイル23a、23bは、交番磁界Eを等量受ける位置で差動接続されているため、被検査体1や混入金属による交番磁界Eへの影響がないときには、2つの受信コイル23a、23bに生起される信号の振幅が等しく、位相が反転しているため、接続点間の信号Rの振幅はゼロとなる。
【0024】
なお、ここでは、磁界変化検出部23の2つの受信コイル23a、23bが差動接続されている場合について説明するが、2つの受信コイル23a、23bに生起される信号をアナログ減算器で減算処理するように磁界変化検出部23を構成してもよい。また、2つの受信コイル23a、23bが受ける磁界が等量でない場合には、受信コイル23a、23bに生起される信号の差分を、可変抵抗器や増幅度の異なる増幅器によって補正してもよい。
【0025】
また、搬送路2の近傍には、被検査体1が交番磁界E内に進入するタイミングを検出するための進入センサ24が設けられている。この進入センサ24は、例えば投光器と受光器によって構成され、投光器から受光器に入射する光が被検査体1によって遮られたときの受光器の出力信号の変化から被検査体の進入タイミングを検出できるようになっている。なお、磁界への物品の進入は、後述する検波部26の出力信号X、Yの振幅変化によって検知することもでき、その場合、進入センサ24は省略できる。
【0026】
検波部26は、磁界変化検出部23の出力信号Rを交番磁界Eの周波数と等しい周波数の信号によって同期検波する。
【0027】
この実施形態の検波部26は直交2相型で、信号発生器21の出力信号Dを移相する移相器26a、移相器26aの出力信号Lと信号Rとを混合するミキサ26b、ミキサ26bの出力から被検査体1の搬送速度に対応した低周波成分を抽出するBPF26cと、信号Lの位相を90度移相する移相器26dと、信号Rと移相器26dの出力信号L′とを混合するミキサ26eと、ミキサ26eの出力から被検査体1の搬送速度に対応した低周波成分を抽出するBPF26fとによって構成されている。
【0028】
検波部26の2つのBPF26c、26fから出力される信号X、Yは、A/D変換器28、29によってそれぞれディジタル値に変換され、コンピュータ構成の制御部30に入力される。
【0029】
制御部30は、進入センサ24の出力信号(あるいは前記したように検波部の出力信号X、Yの振幅変化)から交番磁界Eに対する被検査体1の進入を検知して検波部26の出力信号X、Yの取り込みを行い、その取り込んだ信号のデータと予め設定されているしきい値とに基づき、被検査体1に金属が混入しているか否かを判定し、その判定結果を出力する判定手段31と、被検査体1の検査に必要な各種のパラメータを設定するための設定手段32と、そのパラメータおよびパラメータ設定に必要なデータを記憶するための不揮発性のメモリ33とを有している。
【0030】
この制御部30は、操作部35および表示器36と接続され、操作部35によって設定モードが指定されたときには、設定手段32による各種のパラメータの設定処理を行ない、操作部35によって検査モードが指定されたときには、判定手段31による被検査体1の金属の混入検査とその検査結果の出力処理を行なう。
【0031】
なお、検査に必要なパラメータは、被検査体1の長さおよび搬送速度、交番磁界Eの周波数(信号発生器21が出力する信号Dの周波数)、交番磁界Eの強さ(送信コイル22に供給する信号D″の大きさ)、検波部26の検波位相(移相器26aの移相量)、異物の有無を判定するためのしきい値等である。
【0032】
ここで、被検査体の長さや搬送速度は、検波部26の出力信号X、Yの取り込み間隔や取り込み時間、検波部26のBPF26c、26fの帯域等を決定するためのパラメータである。
【0033】
また、交番磁界Eの周波数、強さ、検波部26の検波位相は、混入金属に対する感度を決定するためのパラメータである。
【0034】
また、判定のしきい値は、被検査体1に金属が混入されているか否かを判別するためのものであり、前記混入金属に対する感度に応じて決定される。
【0035】
設定手段32は、これらのパラメータを操作部35に対する操作で手動設定あるいは半自動設定できるように構成されているが、ここでは、被検査体に対する交番磁界Eの強さを最適値に設定し、検波位相を最適値に設定し、その検波位相において異物の有無を判定するためのしきい値を設定するための処理について説明する。
【0036】
なお、図1では、信号発生器21のプログラマブル増幅器21bの増幅度設定および検波位相の設定処理のために必要な信号線のみを記載しているが、実際には、信号発生器21が出力する信号Dの周波数や検波部26のBPF26c、26fの帯域等を制御できるようになっている。
【0037】
図3、図4は、交番磁界Eの強さ、検波位相およびしきい値の設定に関する設定手段32の処理手順を示すフローチャートであり、以下、このフローチャートにしたがって設定処理動作を説明する。
【0038】
例えば、これらの設定処理が選択されると、図3に示しているように、移相器26aの移相量Δθを基準値(例えば0)に設定し、プログラマブル増幅器21bの増幅度を最小に設定した状態で、被検査体1の良品サンプルWgを磁界Eに通過させるように指示する(S1〜S3)。
【0039】
この指示にしたがって、オペレータが良品サンプルWgを磁界Eに通過させる。
【0040】
この良品サンプルWgは、通常は非磁性体であるが、その良品サンプルに含まれる水分、塩分、アルミ包装材等によって磁界が変化し、磁界と2つの受信コイル23a、23bとの平衡状態がくずれ、磁界変化検出部23から不平衡信号が出力されるが、その信号振幅は、交番磁界E中の良品サンプルの位置に応じて変化する。
【0041】
例えば、良品サンプルWgが磁束のエネルギーを消費(熱に変換する)する材質であるとすると、図5の(a)のように、良品サンプルWgの先頭部分が受信コイル23aに交わっていた磁束と交差する位置まで進んでその磁束を減らすと、受信コイル23a側に生起される信号の振幅Vaは、受信コイル23b側に生起される信号の振幅Vbより小さくなる。
【0042】
また、図5の(b)のように、良品サンプルがさらに進んで、2つの受信コイル23a、23bに交わっていた磁束とそれぞれ等しい数だけ交差する位置に達すると、2つの受信コイル23a、23bと交わっていた磁束がともに等量ずつ減少するため、2つの受信コイル23a、23bに生起される信号の振幅Va、Vbがほぼ等しくなる。
【0043】
また、図5の(c)のように、良品サンプルがさらに進んで、その後端部が受信コイル23bに交わっていた磁束のみに交差する位置に達してその磁束を減らすと、受信コイル23b側に生起される信号の振幅Vbは、受信コイル23a側に生起される信号の振幅Vaより小さくなる。
【0044】
したがって、良品サンプルが交番磁界Eを通過する際の信号Rの波形は、図6に示すように、振幅が増減変化する変調波となる。また、この信号Rに対して検波部26の同期検波処理によって得られる信号Xの波形は、検波部26の信号L、L′の振幅値を1とすれば、図6に示しているように信号Rの所定位相位置毎の瞬時値を結ぶ包絡線となり、信号Yの波形は信号Rの所定位相位置から90度ずれた位置(信号Dの周期をTとすればT/4だけずれた位置)毎の瞬時値を結ぶ包絡線となる。
【0045】
良品サンプルの磁界通過の指示を行なった後に、進入センサ24の出力信号から物品(良品サンプル)の進入が検知されると、制御部30は検波部26の出力信号X、Yの取り込みを所定時間行ない、そのデータDgを良品サンプルのデータとしてメモリ33の所定領域33bに記憶する(S4、S5)。
【0046】
このようにして得られた2つの信号X、Yで決まる座標点をxy座標上に示すと、例えば図7の(a)に示すように原点についてほぼ対称な8の字の波形(リサージュ波形)Hgとなる。
【0047】
この良品サンプルWgのデータの最大値は、図7の(a)に示すリサージュ波形Hgで原点から最も遠い位置の座標Xg、Ygに相当しており、その座標の原点からの距離(良品サンプルの検波出力の最大の振幅値)Aは、
A=(Xg+Yg1/2
となる。
【0048】
この振幅値Aは、送信コイル22が発生する交番磁界Eの強さに応じて変化し、交番磁界Eが弱い程小さくなるが、被検査体に対して交番磁界Eが弱すぎると、検波部26に入力される信号の振幅も小さくなり、被検査体に混入している金属に対する検波成分も小さくなってしまう。
【0049】
また、被検査体に対して交番磁界Eが強過ぎれば、検波部26に入力される信号の振幅が過大となり、正常な検波動作が行なわれなくなる。
【0050】
そこで、先ず、磁界Eが弱過ぎて信号X、Yがノイズレベルより小さくなっていないかを判定し、信号X、Yがノイズレベルより小さいときには、増幅度を所定値だけ大きくしてから、処理S3へ戻り、前記した良品サンプルの通過指示、信号の取り込み等行い、ノイズレベル以上の信号のデータが得られるようにする(S6、S7)。
【0051】
そして、ノイズレベル以上の信号のデータが得られた段階で、前記した良品サンプルの振幅値Aを求め、検波部26の正常状態における最大出力Xmax、Ymax(ここではXmax=Ymax=Bとする)と振幅値Aとの比B/Aが、所定値kに等しい(または値kの近傍の所定範囲に入る)か否かを判定し、等しくない場合には、等しくなるために必要なプログラマブル増幅器21bの増幅度Gを求め、その求めた増幅度Gを、信号発生器21のプログラマブル増幅器21bに設定して、メモリ33の所定領域33cに記憶する(S8〜S11)。
【0052】
この値kは、被検査体の材質等のバラツキがあってもその被検査体自体による検波出力が比較的小さい振幅で且つ高いSN比で得られるように、被検査体の材質等のばらつき、検波部26の雑音指数および許容入力範囲等を考慮して決められた値であり、例えばk=10〜20の範囲とする。
【0053】
また、増幅度Gの算出は、検波出力Aが増幅度に比例すると仮定し、良品サンプルを最初に通過させたときの増幅度をGaとし、そのとき得られた検波出力AをA1とすると、
G=(B/k)(Ga/A1)
の演算で求めることができる。
【0054】
ただし、プログラマブル増幅器21bの増幅度が、所定ステップでしか可変できない場合には、値AがB/kに最も近くなる増幅度、あるいはB/kを越えない範囲で最大となる増幅度を求め、これを上記同様に設定、記憶する。
【0055】
そして、再度良品サンプルを磁界中に通過させるように指示し、その指示にしたがって良品サンプルが交番磁界E中を通過したときの検波出力のデータが前記同様に取り込まれてメモリ33の所定領域33bに記憶され、その検波出力のデータから前記振幅値Aが再度求められ、その値Aが前記したB/kに等しい(あるいは値AがB/kの近傍の所定範囲に入っている)ことを確認して、交番磁界Eの強さの設定処理が終了し、検波位相の設定処理に移行する。なお、この確認のための処理を省略して、増幅度設定後に検波位相の設定処理に移行してもよい。
【0056】
検波位相の設定処理では、移相器26aの移相量Δθを基準値(例えば0)に維持し、また、増幅度(磁界の強さ)を前記設定状態のままで、図4に示しているように、メモリ33の所定領域33aに異物サンプルのデータDmが記憶されているか否かを判定する(S12)。
【0057】
異物データDmが記憶されている場合には後述の処理S16へ移行し、異物データDmが記憶されていない場合には、検出対象の金属の異物サンプルを交番磁界中に通過させるように指示する(S13)。
【0058】
この指示を受けたオペレータは、所定の異物サンプルMsを搬送路2に載せて交番磁界Eに通過させる。
【0059】
この異物サンプルMsが交番磁界Eを通過する際、前記した良品サンプルの場合と同様に磁界に変化を与え、2つの受信コイル23a、23bから不平衡信号が出力され、その信号が検波部26で検波される。
【0060】
例えば、異物サンプルMsが磁束を集める作用を有する鉄のような磁性体であるとすると、異物サンプルMsが受信コイル23aの近傍を移動しているときには、受信コイル23aと交わる磁束が受信コイル23bと交わる磁束より多くなり、受信コイル23a側に生起される信号の振幅Vaが受信コイル23b側に生起される信号の振幅Vbより大きくなる。
【0061】
また、異物サンプルMsが2つの受信コイル23a、23bの中間の位置にあるときには、磁束が両受信コイルに等量ずつ交わるので、受信コイル23a側に生起される信号の振幅Vaと受信コイル23b側に生起される信号の振幅Vbとが等しくなる。
【0062】
また、異物サンプルMsが受信コイル23bの近傍を移動しているときには、受信コイル23bと交わる磁束が受信コイル23aと交わる磁束より多くなり、受信コイル23b側に生起される信号の振幅Vbが受信コイル23a側に生起される信号の振幅Vaより大きくなる。
【0063】
したがって、異物サンプルMsが交番磁界Eを通過する際の信号Rの波形も、前記した良品サンプルの波形と同様に、振幅が増減変化する変調波となり、この信号Rに対して検波部26の同期検波処理によって得られる信号Xの波形は、信号Rの所定位相位置毎の瞬時値を結ぶ包絡線となり、信号Yの波形は信号Rの所定位相位置から90度ずれた位置(信号Dの周期をTとすればT/4だけずれた位置)毎の瞬時値を結ぶ包絡線となる。
【0064】
設定手段32は、異物サンプルMsの磁界通過の指示を行なった後に、進入センサ24の出力信号から物品の進入が検知されると、検波部26の出力信号X、Yの取り込みを所定時間行ない、そのデータDmをメモリ33の所定領域33aに記憶する(S14、S15)。
【0065】
このようにして得られた2つの信号X、Yで決まる座標点をxy座標上に示すと、図7の(a)に示しているように、良品サンプルのリサージュ波形Hgと異なる傾きをもち、原点についてほぼ対称なリサージュ波形Hnとなる。
【0066】
なお、上記のように交番磁界E中に金属の異物サンプルMsのみを通過させた場合には、波形Hnのように幅の狭いリサージュ波形が得られるので、波形全体の座標データの代わりに、頂点Qの座標(Xm,Ym)あるいはそれを極座標変換して得られる座標(r、θ)を異物サンプルMsの特徴点のデータとして記憶してもよい。
【0067】
ただし、原点からの距離r、および角度θは、
r=(Xm+Ym1/2
θ=tan−1(Ym/Xm)
で表される。
【0068】
このようにして異物サンプルのデータが得られた段階で、設定手段32は、前記交番磁界Eの強さの設定処理で最後に記憶した良品サンプルのデータを用い、良品サンプルの検波出力に対して、異物サンプルMsの検波出力の比αが最大となる位相を最適検波位相θiとして求め、記憶する(S16)。
【0069】
この処理は、図7の(a)に示した2つのリサージュ波形Hn、Hgのデータを用い、異物サンプルMsの波形Hnの各座標(前記点Qのみでもよい)からある検波位相θdに対応した角度をもつ直線Cまでの距離の最大値Lnと、良品サンプルの波形Hgの各座標から直線Cまでの距離の最大値Lgとの比α=Ln/Lgを異なる検波位相θdについて求め、図7の(b)のように、比αが最大となる位相を最適検波位相θiと決定し、この最適検波位相θiの情報を、被検査体1の検査時に検波部26の移相器26aに設定するパラメータとしてメモリ33の所定領域33cに記憶する。
【0070】
また、良品サンプルのリサージュ波形Hgについて、比αが最大となるときの直線Cと直交する方向の最大値(距離Lgに対応する電圧)の例えば2倍の値を、混入金属の有無を判定するためのしきい値Vrとしてメモリ33の所定領域33cに記憶する(S17)。
【0071】
以上の処理により、被検査体について最適な磁界の強さ(ここではプログラマブル増幅器21bの増幅度)、検波位相およびしきい値が求められ、メモリ33の所定領域33cに記憶されることになる。
【0072】
そして、この被検査体に対する検査モードが指定されたときに、設定部32は、メモリ33の所定領域33cに記憶されている増幅度をプログラマブル増幅器21bに設定し、最適検波位相θiの情報を移相器26aに設定して検波部26の検波位相を最適検波位相θiに設定し、また、被検査体1の検査に必要な他のパラメータを必要な箇所に設定する。
【0073】
このようにして検査に必要なパラメータが設定された状態で、前記判定手段31による被検査体1に対する検査が行なわれる。
【0074】
図8は、この検査モード中の処理手順を示すものであり、判定手段31は、被検査体1が進入センサ24によって検知されると(S21)、検波信号X、Yを一定時間取り込み(S22)、その信号の大きさとメモリ33に記憶されているしきい値Vrとを比較して、その被検査体1に金属の異物が混入されているか否かを判定し(S23)、その判定結果を出力する(S24)。
【0075】
この検査モード中に、前記異物サンプルMsと同種の金属が混入した被検査体1が磁界E中を通過すると、検波部26から出力される信号X、Yのリサージュ波形は、図7のリサージュ波形Hn、Hgを、図9に示すように最適検波位相θi分だけ回転させた(直線Cがx軸に一致するように回転させた)リサージュ波形Hn′、Hg′を時間軸上で合成したものとなるが、y軸に沿った信号Yについてみると、被検査体1が交番磁界Eを通過する時間内で被検査体1自身による磁界への影響によって生じる信号の振幅Vgに対して、混入金属の影響によって生じる信号の振幅Vnの比Vn/Vgは、前記距離の比αに対応して最大となる。
【0076】
上記のような最適検波位相θiが設定されているとき、判定手段31は信号Yの最大振幅Vyとしきい値Vrとを比較して混入金属の有無を判定することになる。そして、このとき、信号Yの最大振幅Vyは2Vg(=Vr)以上でしきい値以上となるので、判定手段31からは金属が混入していることを示す信号が出力される。
【0077】
また、被検査体1に金属の異物が混入していない場合には、図9のリサージュ波形Hg′に対応した信号X、Yのみが出力されることになり、信号Yの最大振幅Vyはしきい値Vrより小さいため、判定手段31からは金属が混入していることを示す信号は出力されない。
【0078】
このように、実施形態の金属検出装置20では、被検査体の良品サンプルを交番磁界Eに通過させたときの検波出力が、検波部26の正常動作状態における最大出力Bの所定値k分の1またはその近傍の所定範囲内となるように、交番磁界Eの強さを自動設定している。
【0079】
このため、良品サンプルを磁界に通過させるだけの簡単な作業で、磁界の強さを被検査体に適した値に設定することができる。
【0080】
なお、上記説明では、異物サンプルおよび良品サンプルを1回通過させたときのデータに基づいて、最適な磁界の強さ、検波位相、しきい値等を求めていたが、同一サンプルについて複数回ずつ磁界中に通過させて、そのデータを平均化し、その平均化されたデータに基づいて、最適な磁界の強さ、検波位相、しきい値等を求めるようにしてもよい。
【0081】
また、上記説明では、異物サンプルのデータDmがメモリ33に記憶されていない場合について説明したが、この異物データは、金属検出装置20の製造者等が予めメモリ33の所定領域33aに記憶しておいてもよい。
【0082】
また、材質が異なる複数の異物サンプルについての異物データを、上記処理により予めメモリ33の所定領域33aに記憶しておき、被検査体1に対する位相の設定処理の際に、その複数の異物データの任意の一つを選択できるようにして、その選択された異物データについて前記同様の処理を行なうこともできる。
【0083】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の金属検出装置の信号発生器は、送信コイルに供給する信号の出力を可変できるように構成され、被検査体の良品サンプルを交番磁界中に通過させたときの検波出力の大きさが、所定値に等しくまたは所定範囲内となるように、信号発生器から送信コイルに供給される信号の出力を自動設定する設定手段を設けている。
【0084】
このため、被検査体を交番磁界に通過させるだけの簡単な作業で、交番磁界の強さをその被検査体に適した最適の強さに設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の構成を示す図
【図2】実施形態の要部の構成例を示す図
【図3】実施形態の要部の設定モード時の処理手順を示すフローチャート
【図4】実施形態の要部の設定モード時の処理手順を示すフローチャート
【図5】良品サンプルの位置と磁界の変化との関係を説明するための図
【図6】磁界の変化に対応した信号図
【図7】検波出力のリサージュ波形図
【図8】実施形態の要部の検査モード時の処理手順を示すフローチャート
【図9】最適検波位相状態におけるリサージュ波形図
【図10】従来装置の構成を示す図
【符号の説明】
1……被検査体、2……搬送路、20……金属検出装置、21……信号発生器、22……送信コイル、23……磁界変化検出部、23a、23b……受信コイル、24……進入センサ、26……検波部、26a、26d……移相器、26b、26e……ミキサ、26c、26f……BPF、30……制御部、31……判定手段、32……設定手段、33……メモリ、35……操作部、36……表示器
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is used in an inspection line for food or the like, and detects a foreign substance of a metal in a metal detection device that detects whether or not metal is mixed in the object to be inspected while the object is transported. The present invention relates to a technique for performing high sensitivity.
[0002]
[Prior art]
As a metal detector used for inspection lines of foods, etc., a magnetic field is generated in a transport path of an inspected object so that a mixed metal can be detected while the inspected object is being transported, and the magnetic field is applied to the inspected object. A method of detecting a change in a magnetic field due to a mixed metal is employed.
[0003]
FIG. 10 shows a configuration of a metal detection device 10 that detects a change in a magnetic field.
The metal detector 10 includes a signal generator 11 that outputs a signal D of a predetermined frequency, a transmission coil 12 that receives the signal D and generates an alternating magnetic field E of a predetermined frequency on the transport path 2 of the device 1 to be inspected, It has two receiving coils 13a and 13b that are arranged along the transport direction of the DUT 1 at positions where the alternating magnetic field E is received by equal amounts and that are differentially connected to each other. A magnetic field change detector 13 for detecting a signal corresponding to a change in the magnetic field, a detector 16 for synchronously detecting an output signal R of the magnetic field change detector 13 with a signal having the same frequency as the signal D, and an output of the detector 16 A control unit 17 for determining whether or not metal is mixed into the test object 1 based on the signal.
[0004]
In the conventional metal detection device 10 configured as described above, when the test object 1 is not present in the alternating magnetic field E, the amplitudes of the signals generated in the two receiving coils 13a and 13b are equal and the phases are inverted. Therefore, the amplitude of the signal R becomes zero and the output of the detection unit 16 becomes zero. However, when the test object 1 is present in the alternating magnetic field E, the test object 1 In addition, due to the influence of the metal mixed in the test object 1, the equilibrium state of both signals generated in the two receiving coils 13 a and 13 b is lost, and the amplitude and phase change with the movement of the test object 1. A signal R is output.
[0005]
The signal R at this time includes not only a signal component caused by the influence of the mixed metal on the alternating magnetic field E, but also a signal component caused by the effect of the test object 1 itself (including the packaging material) on the alternating magnetic field E. Therefore, the detection limit of the mixed metal is determined by the signal component of the test object 1 itself.
[0006]
The influence of the test object 1 on the alternating magnetic field varies greatly depending on the amount of moisture contained in the test object, the material of the packaging material, and the like.
[0007]
For this reason, conventionally, the phase of synchronous detection is set so that the amplitude of the output signal of the detection unit 16 is minimized when a non-defective sample of the device under test 1 is passed through the alternating magnetic field E in advance. Is set as a threshold value, an inspection is performed on the device under test 1, and when the device under test 1 passes through the alternating magnetic field E, the amplitude of the output signal of the detection unit 16 becomes threshold. When the value exceeded the value, it was determined that metal foreign matter was mixed in the test object 1.
[0008]
However, the amplitude of the output signal of the detection unit 16 depends not only on the detection phase but also on the signal input to the detection unit 16, that is, the amplitude of the unbalanced signal output from the receiving coils 13a and 13b. The amplitude of the unbalanced signal changes according to the strength of the alternating magnetic field E generated by the transmission coil 12.
[0009]
Therefore, when the alternating magnetic field E is weak with respect to the test object, the detection output of a good sample becomes lower than the noise level, and the detection phase cannot be adjusted correctly.
[0010]
If the alternating magnetic field E is too strong with respect to the test object, an unbalanced signal having an excessive amplitude is input to the detection unit 16, and a normal detection operation cannot be performed.
[0011]
For this reason, conventionally, as described in Patent Literature 1 below, the strength of the alternating magnetic field E generated by the transmission coil 12 is configured to be manually variable, and mixed into the object to be inspected prior to the inspection. The strength was adjusted to be able to detect the metal in a stable manner.
[0012]
[Patent Document 1] JP-A-5-87942
[Problems to be solved by the invention]
However, the work of manually setting the strength of the alternating magnetic field E for each type of the test object prior to the detection phase setting process is very complicated, and is not always appropriate due to the variation in the setting work of each operator. However, there is a problem that stable operation cannot be expected because the magnetic field strength is not always set to an appropriate value.
[0014]
An object of the present invention is to solve this problem and to provide a metal detection device capable of setting the strength of an alternating magnetic field suitable for an object to be inspected by a simple operation.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the metal detection device of the present invention includes:
A signal generator (21);
A transmission coil (22) that receives a signal output from the signal generator and generates an alternating magnetic field having a frequency equal to the frequency of the signal on a transport path of the device under test;
Magnetic field change detection including two receiving coils (23a, 23b) arranged along the transport path at a position receiving the alternating magnetic field and outputting a signal corresponding to a magnetic field change caused by an object passing through the alternating magnetic field Part (23),
A detector (26) for synchronously detecting an output signal of the magnetic field change detector with a signal having the same frequency as the signal output from the signal generator;
Determining means (31) for determining the presence or absence of metal mixed in the inspection object based on the output signal of the detection unit;
The signal generator is configured to be able to vary the output of a signal supplied to the transmission coil,
The signal output from the signal generator to the transmission coil is controlled so that the magnitude of the detection output when a non-defective sample of the test object passes through the alternating magnetic field is equal to or within a predetermined range. A setting means (32) for automatically setting the output is provided.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration of a metal detection device 20 to which the present invention is applied.
[0017]
In FIG. 1, a signal generator 21 generates a signal having a predetermined frequency f and outputs the signal to a transmission coil 22 and a detection unit 26 described later.
[0018]
For example, as shown in FIG. 2, the signal generator 21 includes an oscillating unit 21a that oscillates and outputs a signal D having a constant amplitude, a programmable amplifier 21b that amplifies an output signal D of the oscillating unit 21a, and a programmable amplifier 21b. A power amplifier 21c for power-amplifying the output signal D 'and supplying the power to the transmission coil 22. The output of the signal supplied to the transmission coil 22 (i.e., the strength of the alternating magnetic field) is varied by varying the amplification of the programmable amplifier 21b. ) Can be changed. Note that a variable attenuator may be used instead of the programmable amplifier 21b.
[0019]
The transmission coil 22 receives the power-amplified signal D ″ and applies an alternating magnetic field E having a frequency f equal to the signal D ″ and an intensity corresponding to the amplitude of the signal D ″ to the transport path of the DUT 1 (generally, Is formed by a conveyor).
[0020]
The alternating magnetic field E generated by the transmission coil 22 is received by the two reception coils 23a and 23b of the magnetic field change detection unit 23. The magnetic field change detection unit 23 is for outputting a signal corresponding to a change in the magnetic field due to an object passing through the alternating magnetic field E, and the two receiving coils 23a and 23b are at positions where they receive the alternating magnetic field E in equal amounts. In addition, they are arranged along the transport direction of the device under test 1, are differentially connected to each other, and output an unbalanced signal appearing between the connection points. The unbalanced signal may be amplified by an amplifier (not shown) and output.
[0021]
The transmitting coil 22 and the two receiving coils 23a and 23b are fixed to a common frame (not shown) surrounding the transport path 2, for example, so that their relative positions do not change.
[0022]
In the arrangement of the transmission coil 22 and the reception coils 23a and 23b, when the transmission coil 22 and the two reception coils 23a and 23b are opposed to each other with the conveyance path 2 interposed therebetween, the coil is wound so as to surround the conveyance path 2. The case where the receiving coils 23a and 23b are arranged coaxially before and after the transmitting coil 22, respectively, and the case where the transmitting coil 22 and the two receiving coils 23a and 23b are arranged on the same plane on the upper surface or the lower surface of the transport path 2. There is.
[0023]
Since the two receiving coils 23a and 23b are differentially connected at a position receiving an equal amount of the alternating magnetic field E, the two receiving coils 23a and 23b are not affected when the test object 1 or the mixed metal does not affect the alternating magnetic field E. Since the amplitude of the signal generated at 23b is equal and the phase is inverted, the amplitude of the signal R between the connection points becomes zero.
[0024]
Here, a case where the two receiving coils 23a and 23b of the magnetic field change detecting unit 23 are differentially connected will be described. However, signals generated in the two receiving coils 23a and 23b are subtracted by an analog subtractor. The magnetic field change detection unit 23 may be configured to perform the operation. If the magnetic fields received by the two receiving coils 23a and 23b are not equal, the difference between the signals generated in the receiving coils 23a and 23b may be corrected by a variable resistor or an amplifier having a different amplification factor.
[0025]
An entry sensor 24 for detecting the timing at which the device under test 1 enters the alternating magnetic field E is provided near the transport path 2. The entrance sensor 24 includes, for example, a light emitter and a light receiver, and detects the entrance timing of the object to be inspected from a change in an output signal of the light receiver when light incident on the light receiver from the light emitter is blocked by the object 1. I can do it. The entry of the article into the magnetic field can also be detected by a change in the amplitude of output signals X and Y of the detection unit 26 described later, and in that case, the entry sensor 24 can be omitted.
[0026]
The detection unit 26 synchronously detects the output signal R of the magnetic field change detection unit 23 by a signal having a frequency equal to the frequency of the alternating magnetic field E.
[0027]
The detection unit 26 of this embodiment is of a quadrature two-phase type, and is a phase shifter 26a that shifts the output signal D of the signal generator 21, a mixer 26b that mixes the output signal L and the signal R of the phase shifter 26a, and a mixer. BPF 26c for extracting a low-frequency component corresponding to the transport speed of the device under test 1 from the output of 26b, a phase shifter 26d for shifting the phase of the signal L by 90 degrees, a signal R and an output signal L of the phase shifter 26d. And a BPF 26f that extracts a low-frequency component corresponding to the transport speed of the DUT 1 from the output of the mixer 26e.
[0028]
The signals X and Y output from the two BPFs 26c and 26f of the detection unit 26 are converted into digital values by A / D converters 28 and 29, respectively, and input to the control unit 30 having a computer configuration.
[0029]
The control unit 30 detects the entry of the DUT 1 into the alternating magnetic field E from the output signal of the entry sensor 24 (or the change in the amplitude of the output signals X and Y of the detection unit as described above), and outputs the output signal of the detection unit 26. X and Y are fetched, and based on the data of the fetched signal and a preset threshold value, it is determined whether or not metal is mixed in the test object 1 and the result of the determination is output. The apparatus includes a determination unit 31, a setting unit 32 for setting various parameters necessary for the inspection of the test object 1, and a non-volatile memory 33 for storing the parameters and data necessary for the parameter setting. ing.
[0030]
The control unit 30 is connected to the operation unit 35 and the display 36. When the setting mode is designated by the operation unit 35, the control unit 30 performs setting processing of various parameters by the setting unit 32, and the examination mode is designated by the operation unit 35. When the determination is made, the determination unit 31 performs the metal contamination inspection of the inspection object 1 and outputs the inspection result.
[0031]
The parameters required for the inspection include the length and the transport speed of the DUT 1, the frequency of the alternating magnetic field E (the frequency of the signal D output from the signal generator 21), and the intensity of the alternating magnetic field E (for the transmission coil 22). The magnitude of the supplied signal D ″), the detection phase of the detection unit 26 (the phase shift amount of the phase shifter 26a), a threshold value for determining the presence or absence of a foreign substance, and the like.
[0032]
Here, the length and the transport speed of the inspection object are parameters for determining the capture interval and capture time of the output signals X and Y of the detection unit 26, the bandwidth of the BPFs 26c and 26f of the detection unit 26, and the like.
[0033]
Further, the frequency and strength of the alternating magnetic field E and the detection phase of the detection unit 26 are parameters for determining the sensitivity to the mixed metal.
[0034]
Further, the threshold value for determination is for determining whether or not a metal is mixed in the test object 1 and is determined according to the sensitivity to the mixed metal.
[0035]
The setting means 32 is configured so that these parameters can be set manually or semi-automatically by operating the operation unit 35. Here, the strength of the alternating magnetic field E with respect to the test object is set to an optimum value, and the detection is performed. A process for setting the phase to an optimum value and setting a threshold value for determining the presence or absence of a foreign substance in the detection phase will be described.
[0036]
Although FIG. 1 shows only signal lines necessary for setting the amplification degree of the programmable amplifier 21b of the signal generator 21 and setting the detection phase, the signal generator 21 actually outputs the signal lines. The frequency of the signal D, the bandwidth of the BPFs 26c and 26f of the detection unit 26, and the like can be controlled.
[0037]
3 and 4 are flowcharts showing the processing procedure of the setting means 32 regarding the setting of the intensity of the alternating magnetic field E, the detection phase, and the threshold value. Hereinafter, the setting processing operation will be described according to this flowchart.
[0038]
For example, when these setting processes are selected, as shown in FIG. 3, the phase shift amount Δθ of the phase shifter 26a is set to a reference value (for example, 0), and the amplification degree of the programmable amplifier 21b is minimized. In the set state, an instruction is given to pass the non-defective sample Wg of the test object 1 through the magnetic field E (S1 to S3).
[0039]
In accordance with this instruction, the operator passes the non-defective sample Wg to the magnetic field E.
[0040]
The good sample Wg is usually a non-magnetic material, but the magnetic field changes due to moisture, salt, aluminum packaging material, etc. contained in the good sample, and the equilibrium state between the magnetic field and the two receiving coils 23a and 23b is lost. The unbalanced signal is output from the magnetic field change detection unit 23, and its signal amplitude changes according to the position of the non-defective sample in the alternating magnetic field E.
[0041]
For example, assuming that the non-defective sample Wg is a material that consumes the energy of the magnetic flux (converts it to heat), as shown in FIG. 5A, the leading portion of the non-defective sample Wg and the magnetic flux intersecting the receiving coil 23a. When the magnetic flux is reduced by proceeding to the crossing position, the amplitude Va of the signal generated on the receiving coil 23a side becomes smaller than the amplitude Vb of the signal generated on the receiving coil 23b side.
[0042]
As shown in FIG. 5B, when the non-defective sample further advances and reaches a position where the number of magnetic fluxes crossing the two receiving coils 23a and 23b is equal to each other, the two receiving coils 23a and 23b Since the magnetic fluxes intersecting with each other decrease by an equal amount, the amplitudes Va and Vb of the signals generated in the two receiving coils 23a and 23b become substantially equal.
[0043]
Further, as shown in FIG. 5 (c), when the non-defective sample further advances and reaches a position where the rear end crosses only the magnetic flux intersecting with the receiving coil 23b and reduces that magnetic flux, the receiving coil 23b side The amplitude Vb of the generated signal is smaller than the amplitude Va of the signal generated on the receiving coil 23a side.
[0044]
Therefore, the waveform of the signal R when the non-defective sample passes through the alternating magnetic field E is a modulated wave whose amplitude increases and decreases as shown in FIG. The waveform of the signal X obtained by performing the synchronous detection process of the detection unit 26 with respect to the signal R, assuming that the amplitude values of the signals L and L ′ of the detection unit 26 are 1, as shown in FIG. An envelope connecting the instantaneous values of each predetermined phase position of the signal R is obtained, and the waveform of the signal Y is shifted by 90 degrees from the predetermined phase position of the signal R (the position shifted by T / 4 when the period of the signal D is T). ) Is an envelope connecting the instantaneous values for each.
[0045]
After instructing the non-defective sample to pass through the magnetic field, when the entry of the article (non-defective sample) is detected from the output signal of the entry sensor 24, the control unit 30 controls the detection unit 26 to take in the output signals X and Y for a predetermined time. Then, the data Dg is stored in the predetermined area 33b of the memory 33 as non-defective sample data (S4, S5).
[0046]
When the coordinate point determined by the two signals X and Y obtained in this manner is shown on the xy coordinates, for example, as shown in FIG. 7A, a waveform of a figure eight (Lissajous waveform) substantially symmetric with respect to the origin. Hg.
[0047]
The maximum value of the data of the good sample Wg corresponds to the coordinates Xg and Yg of the position farthest from the origin in the Lissajous waveform Hg shown in FIG. The maximum amplitude value of the detection output) A is
A = (Xg 2 + Yg 2 ) 1/2
It becomes.
[0048]
The amplitude value A changes in accordance with the intensity of the alternating magnetic field E generated by the transmission coil 22, and becomes smaller as the alternating magnetic field E is weaker. The amplitude of the signal input to 26 also decreases, and the detection component for the metal mixed into the test object also decreases.
[0049]
On the other hand, if the alternating magnetic field E is too strong with respect to the test object, the amplitude of the signal input to the detection unit 26 will be excessive, and a normal detection operation will not be performed.
[0050]
Therefore, first, it is determined whether or not the magnetic field E is too weak and the signals X and Y are lower than the noise level. If the signals X and Y are lower than the noise level, the amplification is increased by a predetermined value. Returning to S3, the above-described non-defective sample passing instruction, signal fetching, and the like are performed so that signal data of a noise level or higher can be obtained (S6, S7).
[0051]
Then, when data of a signal having a noise level or more is obtained, the amplitude value A of the above-mentioned non-defective sample is obtained, and the maximum outputs Xmax and Ymax in the normal state of the detection unit 26 (here, Xmax = Ymax = B). Is determined whether the ratio B / A between the amplitude value A and the amplitude value A is equal to (or within a predetermined range near the value k), and if not, the programmable amplifier required to be equal The gain G of the signal generator 21b is obtained, and the obtained gain G is set in the programmable amplifier 21b of the signal generator 21 and stored in the predetermined area 33c of the memory 33 (S8 to S11).
[0052]
This value k is set so that the detection output by the test object itself can be obtained with a relatively small amplitude and a high SN ratio even if there is a variation in the material and the like of the test object. This is a value determined in consideration of the noise figure of the detector 26, the allowable input range, and the like.
[0053]
Further, the calculation of the amplification G is based on the assumption that the detection output A is proportional to the amplification, and the amplification when the non-defective sample is first passed is represented by Ga, and the detection output A obtained at that time is represented by A1,
G = (B / k) (Ga / A1)
Can be obtained by the following calculation.
[0054]
However, when the amplification degree of the programmable amplifier 21b can be changed only in a predetermined step, the amplification degree in which the value A is closest to B / k or the amplification degree in which the value A does not exceed B / k is obtained. This is set and stored as described above.
[0055]
Then, the non-defective sample is instructed to pass through the magnetic field again. According to the instruction, the data of the detection output when the non-defective sample passes through the alternating magnetic field E is fetched in the same manner as described above, and is stored in the predetermined area 33b of the memory 33. The amplitude value A is again obtained from the data of the detection output and is confirmed, and it is confirmed that the value A is equal to the above B / k (or that the value A is within a predetermined range near B / k). Then, the process of setting the intensity of the alternating magnetic field E is completed, and the process proceeds to the process of setting the detection phase. The process for this confirmation may be omitted, and the process may proceed to the detection phase setting process after setting the amplification degree.
[0056]
In the detection phase setting process, the phase shift amount Δθ of the phase shifter 26a is maintained at a reference value (for example, 0), and the amplification degree (magnetic field strength) is maintained in the setting state as shown in FIG. It is determined whether or not the data Dm of the foreign matter sample is stored in the predetermined area 33a of the memory 33 (S12).
[0057]
If the foreign object data Dm is stored, the process proceeds to step S16 described below. If the foreign object data Dm is not stored, an instruction is given to pass a foreign object sample of the detection target metal into the alternating magnetic field ( S13).
[0058]
Upon receiving this instruction, the operator places a predetermined foreign matter sample Ms on the transport path 2 and passes it through the alternating magnetic field E.
[0059]
When the foreign matter sample Ms passes through the alternating magnetic field E, the magnetic field changes in the same manner as in the case of the non-defective sample described above, and unbalanced signals are output from the two receiving coils 23a and 23b. It is detected.
[0060]
For example, assuming that the foreign matter sample Ms is a magnetic material such as iron having an action of collecting magnetic flux, when the foreign matter sample Ms moves near the receiving coil 23a, the magnetic flux intersecting with the receiving coil 23a and the receiving coil 23b. The amplitude becomes larger than the intersecting magnetic flux, and the amplitude Va of the signal generated on the receiving coil 23a side becomes larger than the amplitude Vb of the signal generated on the receiving coil 23b side.
[0061]
Further, when the foreign matter sample Ms is located at an intermediate position between the two receiving coils 23a and 23b, since the magnetic flux intersects with both receiving coils by an equal amount, the amplitude Va of the signal generated on the receiving coil 23a side and the receiving coil 23b side And the amplitude Vb of the signal generated at the same time.
[0062]
When the foreign matter sample Ms is moving in the vicinity of the receiving coil 23b, the magnetic flux intersecting with the receiving coil 23b becomes larger than the magnetic flux intersecting with the receiving coil 23a, and the amplitude Vb of the signal generated on the receiving coil 23b side is reduced. It becomes larger than the amplitude Va of the signal generated on the 23a side.
[0063]
Therefore, the waveform of the signal R when the foreign matter sample Ms passes through the alternating magnetic field E is also a modulated wave whose amplitude increases and decreases similarly to the waveform of the good sample described above. The waveform of the signal X obtained by the detection processing is an envelope connecting the instantaneous values at each predetermined phase position of the signal R, and the waveform of the signal Y is shifted by 90 degrees from the predetermined phase position of the signal R (the period of the signal D T is an envelope connecting the instantaneous values for each (position shifted by T / 4).
[0064]
After instructing the passage of the magnetic field of the foreign matter sample Ms, the setting unit 32 captures the output signals X and Y of the detection unit 26 for a predetermined time when the entry of the article is detected from the output signal of the entry sensor 24, The data Dm is stored in the predetermined area 33a of the memory 33 (S14, S15).
[0065]
When the coordinate point determined by the two signals X and Y obtained in this way is shown on the xy coordinates, as shown in FIG. 7A, it has a different slope from the Lissajous waveform Hg of the non-defective sample, The Lissajous waveform Hn is substantially symmetric with respect to the origin.
[0066]
When only the foreign metal sample Ms is passed through the alternating magnetic field E as described above, a narrow Lissajous waveform such as the waveform Hn is obtained. The coordinates (Xm, Ym) of Q or the coordinates (r, θ) obtained by transforming the coordinates may be stored as feature point data of the foreign matter sample Ms.
[0067]
However, the distance r from the origin and the angle θ are
r = (Xm 2 + Ym 2 ) 1/2
θ = tan −1 (Ym / Xm)
Is represented by
[0068]
When the data of the foreign sample is obtained in this manner, the setting means 32 uses the data of the non-defective sample stored last in the process of setting the strength of the alternating magnetic field E, and performs the detection on the detection output of the non-defective sample. Then, the phase at which the detection output ratio α of the foreign matter sample Ms becomes the maximum is obtained and stored as the optimum detection phase θi (S16).
[0069]
This process uses the data of the two Lissajous waveforms Hn and Hg shown in FIG. 7A, and corresponds to a certain detection phase θd from each coordinate (or only the point Q) of the waveform Hn of the foreign matter sample Ms. The ratio α = Ln / Lg between the maximum value Ln of the distance to the straight line C having an angle and the maximum value Lg of the distance from each coordinate of the waveform Hg of the non-defective sample to the straight line C is obtained for different detection phases θd, and FIG. (B), the phase at which the ratio α is maximum is determined as the optimum detection phase θi, and the information of the optimum detection phase θi is set in the phase shifter 26a of the detection unit 26 when inspecting the device under test 1. Is stored in a predetermined area 33c of the memory 33 as a parameter to be executed.
[0070]
Further, with respect to the Lissajous waveform Hg of the non-defective sample, a value, for example, twice the maximum value (the voltage corresponding to the distance Lg) in the direction orthogonal to the straight line C when the ratio α becomes the maximum is determined for the presence or absence of the mixed metal. Is stored in the predetermined area 33c of the memory 33 (S17).
[0071]
Through the above processing, the optimum magnetic field strength (here, the amplification degree of the programmable amplifier 21b), the detection phase, and the threshold value for the test object are obtained and stored in the predetermined area 33c of the memory 33.
[0072]
Then, when the inspection mode for the object to be inspected is designated, the setting unit 32 sets the amplification degree stored in the predetermined area 33c of the memory 33 in the programmable amplifier 21b, and transfers the information of the optimal detection phase θi. The phase is set in the phaser 26a to set the detection phase of the detection unit 26 to the optimum detection phase θi, and other parameters necessary for the inspection of the device under test 1 are set in necessary places.
[0073]
In the state where the parameters necessary for the inspection are set in this way, the inspection of the inspection object 1 by the determining means 31 is performed.
[0074]
FIG. 8 shows a processing procedure in the inspection mode. When the inspection object 1 is detected by the entry sensor 24 (S21), the determination means 31 captures the detection signals X and Y for a predetermined time (S22). ), By comparing the magnitude of the signal with the threshold value Vr stored in the memory 33, it is determined whether or not a metal foreign substance is mixed in the device under test 1 (S23). Is output (S24).
[0075]
During the inspection mode, when the test object 1 mixed with the same kind of metal as the foreign matter sample Ms passes through the magnetic field E, the Lissajous waveforms of the signals X and Y output from the detection unit 26 are as shown in FIG. Hn and Hg are rotated on the time axis by the optimum detection phase θi as shown in FIG. 9 (rotated so that the straight line C coincides with the x-axis). However, as for the signal Y along the y-axis, the signal amplitude Vg caused by the influence of the test object 1 on the magnetic field within the time when the test object 1 passes through the alternating magnetic field E is mixed. The ratio Vn / Vg of the amplitude Vn of the signal caused by the influence of the metal becomes the maximum corresponding to the distance ratio α.
[0076]
When the optimum detection phase θi is set as described above, the determination means 31 determines the presence or absence of the mixed metal by comparing the maximum amplitude Vy of the signal Y with the threshold value Vr. Then, at this time, the maximum amplitude Vy of the signal Y is equal to or greater than the threshold value when it is equal to or greater than 2 Vg (= Vr), so that the determination means 31 outputs a signal indicating that metal is mixed.
[0077]
When no metal foreign matter is mixed in the test object 1, only the signals X and Y corresponding to the Lissajous waveform Hg 'in FIG. 9 are output, and the maximum amplitude Vy of the signal Y is small. Since the threshold value is smaller than the threshold value Vr, the determination unit 31 does not output a signal indicating that metal is mixed.
[0078]
As described above, in the metal detection device 20 of the embodiment, the detection output when the non-defective sample of the test object passes through the alternating magnetic field E is equal to the predetermined output k of the maximum output B in the normal operation state of the detection unit 26. The strength of the alternating magnetic field E is automatically set so as to be within a predetermined range of 1 or its vicinity.
[0079]
For this reason, the strength of the magnetic field can be set to a value suitable for the device to be inspected by a simple operation of passing the good sample through the magnetic field.
[0080]
In the above description, the optimum magnetic field strength, detection phase, threshold value, and the like are determined based on data obtained by passing the foreign sample and the good sample once. The data may be passed through a magnetic field, the data may be averaged, and the optimum magnetic field strength, detection phase, threshold value, and the like may be determined based on the averaged data.
[0081]
In the above description, the case where the foreign substance sample data Dm is not stored in the memory 33 has been described. However, the foreign substance data is stored in the predetermined area 33a of the memory 33 in advance by the manufacturer of the metal detection device 20 or the like. You may leave.
[0082]
Further, the foreign substance data of a plurality of foreign substance samples having different materials are stored in advance in the predetermined area 33a of the memory 33 by the above-described processing, and the plurality of foreign substance data of Any one of them can be selected, and the same processing as described above can be performed on the selected foreign substance data.
[0083]
【The invention's effect】
As described above, the signal generator of the metal detection device of the present invention is configured so that the output of the signal supplied to the transmission coil can be changed, and when the non-defective sample of the test object is passed through the alternating magnetic field. A setting means is provided for automatically setting the output of the signal supplied from the signal generator to the transmission coil so that the magnitude of the detection output is equal to or within a predetermined range.
[0084]
Therefore, the strength of the alternating magnetic field can be set to an optimum strength suitable for the test object by a simple operation of passing the test object through the alternating magnetic field.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a main part of the embodiment; FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure in a setting mode of a main part of the embodiment; 4 is a flowchart showing a processing procedure in a setting mode of a main part of the embodiment. FIG. 5 is a diagram for explaining a relationship between a position of a non-defective sample and a change in a magnetic field. FIG. 7 is a Lissajous waveform diagram of a detection output. FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure of a main part of the embodiment in an inspection mode. FIG. 9 is a Lissajous waveform diagram in an optimum detection phase state. FIG. Diagrams [Description of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Test object, 2 ... Conveyance path, 20 ... Metal detection apparatus, 21 ... Signal generator, 22 ... Transmission coil, 23 ... Magnetic field change detection part, 23a, 23b ... Receiving coil, 24 ... Ingress sensor 26... Detector 26 a and 26 d... Phase shifter 26 b and 26 e. Mixer 26 c and 26 f BPF 30 Control part 31 Judging means 32 Setting Means, 33, memory, 35, operation unit, 36, display

Claims (1)

信号発生器(21)と、
前記信号発生器から出力された信号を受けて、該信号の周波数に等しい周波数の交番磁界を被検査体の搬送路に発生させる送信コイル(22)と、
前記交番磁界を受ける位置で前記搬送路に沿って配置された2つの受信コイル(23a、23b)を含み、前記交番磁界中を通過する物体による磁界の変化に対応する信号を出力する磁界変化検出部(23)と、
前記磁界変化検出部の出力信号を、前記信号発生器から出力された信号と等しい周波数の信号によって同期検波する検波部(26)と、
前記検波部の出力信号に基づいて、被検査体に混入している金属の有無を判定する判定手段(31)とを有する金属検出装置において、
前記信号発生器は、前記送信コイルに供給する信号の出力を可変できるように構成されており、
被検査体の良品サンプルを前記交番磁界中に通過させたときの検波出力の大きさが、所定値に等しくまたは所定範囲内となるように、前記信号発生器から送信コイルに供給される信号の出力を自動設定する設定手段(32)を設けたことを特徴とする金属検出装置。
A signal generator (21);
A transmission coil (22) that receives a signal output from the signal generator and generates an alternating magnetic field having a frequency equal to the frequency of the signal on a transport path of the device under test;
Magnetic field change detection including two receiving coils (23a, 23b) arranged along the transport path at a position receiving the alternating magnetic field and outputting a signal corresponding to a magnetic field change caused by an object passing through the alternating magnetic field Part (23),
A detector (26) for synchronously detecting an output signal of the magnetic field change detector with a signal having the same frequency as the signal output from the signal generator;
Determining means (31) for determining the presence or absence of metal mixed in the inspection object based on the output signal of the detection unit;
The signal generator is configured to be able to vary the output of a signal supplied to the transmission coil,
The signal output from the signal generator to the transmission coil is controlled such that the magnitude of the detection output when a non-defective sample of the test object passes through the alternating magnetic field is equal to or within a predetermined range. A metal detecting device provided with setting means (32) for automatically setting an output.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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RU2460098C2 (en) * 2007-01-15 2012-08-27 Рапискан Системз, Инк. Detection system

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