CN101788530B - 一种自动金属检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动金属检测仪，包括机架、用于输送待检测标的输送机构以及检测探头，所述输送机构以及检测探头支撑于机架上，还包括电气控制装置，所述检测探头为龙门探头，该龙门探头包括龙门架以及一组对向型发射和接收线圈，发射和接收线圈相对地分别安装在龙门架的一组对边内，且输送带穿过龙门架放置，所述电气控制装置内设置有MCU控制芯片，发射线圈的信号发射、接收线圈信号接收处理以及输送机构的运行由MCU控制芯片控制处理，由此可知，本发明实现金属检测仪数据自动采集，提高食品、药品中特定金属物质检测数据的准确性。

Description

一种自动金属检测仪

技术领域

本发明涉及一种自动金属检测仪，应用于食品、药品行业金属检测。

背景技术

对于不同的检测物，或同一检测物，其干湿程度不同，会影响到金属检测仪的检测灵敏度。为消除检测误差，实现正确检测，对不同检测物质，或者不同干湿程度的同一检测物质，在检测前，都要确定其检测灵敏度级别敷值，一般选取一组与1～9级灵敏度级别相对应的静态电压数据值，作为检测基准值。目前，极大部分金属检测仪，其检测前，对检测灵敏度级别敷值的确定，都是应用电位器手工调节采集完成，即：当被检测物通过龙门探头时，人为地选取几个检测采集点，获取一组静态电压数据值，作为与1～9级灵敏度级别相对应的基准值。由于选择的检测采集点有限，所获得的一组静态电压数据值存在局限性和不完整性，因此，现有技术中的金属检测仪，其检测灵敏度低，检测误差大，检测效率低。

另外，中国专利200520041082.0所述的数字化金属检测仪器，其应用探测区域内不同高度有不同感应电压值，被检测物贴近线圈远近不同所感应电压不同的原理，实现对金属检测仪灵敏度级别敷值数据采集调节，由此可知，该数字化金属检测仪器获取的灵敏度级别敷值数据同样存在不完整性，检测误差也较大。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种自动金属检测仪，以实现金属检测仪数据自动采集，提高食品、药品中特定金属物质检测数据的正确性。

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：

一种自动金属检测仪，包括机架、用于输送待检测标的的输送机构以及检测探头，所述输送机构以及检测探头支撑于机架上，还包括电气控制装置，所述检测探头为龙门探头，该龙门探头包括龙门架以及一组对向型发射和接收线圈，发射和接收线圈相对地分别安装在龙门架的一组对边内，且输送机构穿过龙门架放置，所述电气控制装置内设置有MCU控制芯片，发射线圈的信号发射、接收线圈信号接收处理以及输送机构的运行由MCU控制芯片控制处理。

所述电器控制箱包括电源板，发射电路板、接收电路板以及数据采集装置，其中，所述发射电路板，用于对发射线圈输入210V/600HZ正弦信号，包括顺序连接的产生发射信号的环形桥荡电路、计数整形电路、积分电路、前置放大电路、推挽放大电路以及输出变压器；所述接收电路板，将两组接收线圈接收的信号经平衡调节后送给一级、二级高速运算放大电路进行信号放大后，输入模拟开关电路，以将接收到的正弦信号转换成模拟量选通信号，接着通过带通滤波电路，对模拟量选通信号中Fe和SUS磁力线信号进行分离，并将Fe和SUS磁力线信号分别送到多路模拟开关电路，然后分别对Fe模拟信号和SUS模拟信号分别采用六级运算放大电路进行六级模拟信号放大，分别输出1～10V的Fe模拟跳变信号和SUS模拟跳变信号；所述数据采集装置，包括A/D模数转换电路、信号识别装置、标准电压基准值储存器、标准电压基准值存贮单元以及待检测物检测数据，所述标准电压基准值储存器按照灵敏度等级分别预先储存各个灵敏度等级对应的标准电压信号，A/D模数转换电路将Fe模拟跳变信号和SUS模拟跳变信号转换成数字信号，通过信号识别装置处理，是将输入标准电压基准值，与实际标准电压基准值进行比较，以对输送机构进行控制操作。

所述输送机构为输送带传动机构，包括驱动电机、主传动辊、副传动辊、托辊以及非金属输送带，驱动电机、主传动辊、副传动辊以及托辊定位安装在机架上，所述驱动电机输出端通过同步带与主传动辊连接，非金属输送带绕在主传动辊以及副传动辊上，托辊设置于主传动辊和副传动辊之间，且非金属输送带的下表面支撑于托辊上。

所述机架上安装有次品转移装置，该次品转移装置设置于非金属输送带输出端，其包括翻板以及气缸，所述翻板一端通过一旋转轴定位连接在机架上，气缸活塞杆位于翻板下端，所述活塞杆的伸缩行程周期由数据采集装置控制。

驱动电机选自交流变频调速电机、交流电磁调速电机、直流调速电机或者交流异步电机中任意一种。

所述数据采集装置内还设置有用于人机对话的触摸显示装置。

所述数据采集装置还包括Fe运算放大隔离电路以及SUS运算放大隔离电路，经过接收电路板处理后的Fe模拟跳变信号以及SUS模拟跳变信号分别经过Fe运算放大隔离电路以及SUS运算放大隔离电路的进行放大隔离后，再输入A/D模数转换电路进行信号模数转换处理。

所述数据采集装置内设置有RS232接口芯片。

所述数据采集装置内还包括报警电路，所述报警电路的接通/截断由待检测物检测装置输出的比较结果进行控制。

所述报警电路中连接的报警器件为蜂鸣器和/或指示灯。

根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果：

1.本发明采用MCU控制芯片控制处理发射线圈的信号发射、接收线圈反馈的信号处理分析以及输送机构的运行控制，则可以实现整个金属检测仪自动化，同时，本发明采用的是一组对向型的发射和接收线圈，即发射线圈和接收线圈是独立设置的，与其他的金属检测仪相比，制作起来更为简便，而且检测灵敏度也较高，再有，本发明的检测信号是通过对待检测物进行一定时间扫描获得的，则所获取信号的频率不仅与发射信号频率有关，还与输送机构的运行速度有关，则通过控制发射信号频率以及输送机构的运行速度以实现待检测物的准确检测结果；

2.本发明所述的MCU控制芯片包括用于对发射线圈输入210V/600HZ正弦信号的发射电路板、能够将接收线圈所反馈信号处理以输出1～10V的Fe模拟跳变信号和SUS模拟跳变信号的接收电路板以及根据其内预设的灵敏度等级以及各灵敏度等级对应的标准电压信号，与检测信号进行对比以对输送机构进行控制的数据采集装置，另外该数据采集装置还可以根据所检测到信号的不同对其内预设标准电压信号进行修正以获取实际标准电压信号，由此可知，本发明实现金属检测仪数据自动采集，自动完成检测灵敏度级别的确定，和对所检查出的金属颗粒特征参数自动进行识别处理，提高金属检测仪检测数据的准确性；

3.本发明在输送机构的输出端设置次品转移装置，则当检测到不合格产品时，通过数据采集装置发出的控制信号，以对次品转移装置实现自动转移，进一步保证本检测仪的全自动化。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的左视图；

图3是本发明电气控制箱的结构示意图；

图4是本发明MCU控制芯片电路框图；

图5是电源电路板电路框图；

图6是电源电路原理图；

图7是发射电路板电路框图；

图8是发射电路板电路原理图；

图9是接收电路板电路框图；

图10是接收电路板电路原理图；

图11a数据采集装置原理图电源及输出部份；

图11b数据采集装置原理图输入部份；

图11c数据采集装置原理图控制及显示部份；

其中，包括机架1  检测探头2  发射线圈3  接收线圈4  同步带51  驱动电机52输送带53  主传动辊54  托辊55  副传动辊56  翻板57  控制箱6  数据采集装置61接收电路板62  发射电路板63  电源电路板64  变压器65  MCU控制芯片66。

具体实施方式

如图1至4所示，本发明所述的自动金属检测仪，涉及待检测标的，包括机架1、用于输送待检测标的的输送机构以及检测探头2，所述输送机构以及检测探头2支撑于机架1上，还包括电气控制装置，所述检测探头2为龙门探头，该龙门探头包括龙门架以及一组对向型发射和接收线圈，发射和接收线圈相对地分别安装在龙门架的一组对边内，且输送机构穿过龙门架放置，所述电气控制装置内设置有MCU控制芯片，发射线圈3的信号发射、接收线圈4信号接收处理以及输送机构的运行由MCU控制芯片控制处理，所述输送机构为输送带传动机构，包括驱动电机52、主传动辊54、副传动辊56、托辊55以及非金属输送带53，驱动电机52、主传动辊54、副传动辊56以及托辊55定位安装在机架1上，所述驱动电机52输出端通过同步带51与主传动辊54连接，非金属输送带绕在主传动辊54以及副传动辊56上，托辊设置于主传动辊54和副传动辊56之间，且非金属输送带的下表面支撑于托辊上，另外，所述机架1上安装有次品转移装置，该次品转移装置设置于非金属输送带输出端，其包括翻板57以及气缸，所述翻板57一端通过一旋转轴定位连接在机架1上，气缸活塞杆位于翻板57下端，所述活塞杆的伸缩由数据采集装置控制，则可以自动将不合格的待检测物自动转移，实现整个检测过程的全自动，驱动电机选自交流变频调速电机、交流电磁调速电机、直流调速电机或者交流异步电机中的任意一种。

所述电气控制装置包括电源电路板64、发射电路板63、接收电路板62以及数据采集装置61，以下将结合附图详细地说明这几部分。

如图5和图6所示，电源板位于电器控制箱内，本设备为考虑电源设备对整机射频干扰，采用线性电源供电，电源共分五路，两路+12v，-12v，+18v，+30v组成，控制部份全都采用78.79三端系列稳压模块，其中U1，U3两组+12v，-12v给接收电路板62供电，另一组U3+12V给告警电路及输送机构控制装置供电，D1+18V给显示装置供电，U4，U5两组+15V以及-15V电源，串联为+30V给发射电路板63供电，因此整机总功耗约为150瓦，(含输送带电机及翻板57电磁阀)。

如图7和图8所示，所述发射电路板63，用于对发射线圈3输入210V/600HZ正弦信号，包括顺序连接的产生发射信号的环形桥荡电路、计数整形电路、积分电路、前置放大电路、推挽放大电路以及输出变压器，即发射信号由环形振荡电路产生，接着应用计数整形电路对环形振荡电路产生的信号整形成的方波信号，然后应用积分电路将方波信号转换成正弦信号，并采用前置放大电路对正弦信号进行放大，再应用推挽放大电路对前述信号进行功率放大，最后采用输出变压器进行升压以输出210V/600HZ正弦信号，即由T2输出变压器输出发射信号加到发射线圈3上，产生交变的感应磁场，以及铁(Fe)、不绣钢(SUS)比较信号，送到接收装置上，此时在检测探头2就会产生平行的交变磁场，相应地接收线圈4中就会得到按比例感应的电流，得到一个静态时约(50mv)的模拟感应电压，送到接收电路板62处理，如被检物含有金属异物通过时，根据金属含量的大小，就会有50MV-200MV脉动信号产生，由接收电路板62识别并处理。

如图9和图10所示，所述接收电路板62，其原理如下：如果在龙门框架的发射和接收线圈4之间有微小的金属颗粒移动时，磁力线被金属切割，从而改变了磁场量方向，此时在接收线圈4中就会产生与静态时磁场不同的感应电流，并且根据金属体积大小的不同，感应到的电压变化也不同，此信号经二合一匹配合成为单路信到接收电路板62入口，由两片IC300，IC301，LM318高速运放整形放大送后级处理，其功能是将50-200MV微小磁感应信号转换成1～10V的Fe模拟跳变信号和SUS模拟跳变信号，通过金属颗粒切割磁力线运动对磁通量(Φ)的影响来识别金属颗粒的大小；具体地说，其将接收线圈4接收的信号依次反馈给一级、二级高速运算放大电路进行信号放大后，输入模拟开关电路，以将接收到的正弦信号转换成模拟量选通信号，接着通过带通滤波电路，对模拟量选通信号中Fe和SUS(指不锈钢金属颗粒)磁力线信号进行分离，并将Fe和SUS磁力线信号分别送到多路模拟开关电路，然后分别对Fe模拟信号和SUS模拟信号分别采用六级运算放大电路进行六级模拟信号放大，分别输出1～10V的Fe模拟跳变信号和SUS模拟跳变信号。

如图12a、图12b以及图12c所示，本发明所述数据采集装置61，包括A/D模数转换电路、信号识别装置、标准电压基准值储存器、标准电压基准值调用装置以及待检测物检测装置，所述标准电压基准值储存器按照灵敏度等级分别预先储存各个灵敏度等级对应的标准电压信号，A/D模数转换电路将Fe模拟跳变信号和SUS模拟跳变信号转换成数字信号，通过信号识别装置处理，输入标准电压基准值储存器进行实际标准电压基准值的确定以及储存，或者输入待检测物检测装置，通过标准电压基准值调用装置调取标准电压基准值储存器内的实际标准电压基准值进行比较，以对输送机构进行控制操作，所述数据采集装置61内还设置有用于人机对话的触摸显示装置。

所述数据采集装置61还包括Fe运算放大隔离电路以及SUS运算放大隔离电路，经过接收电路板62处理后的Fe模拟跳变信号以及SUS模拟跳变信号分别经过Fe运算放大隔离电路以及SUS运算放大隔离电路的进行放大隔离后，再输入A/D模数转换电路进行信号模数转换处理。

所述数据采集装置61内设置有RS232接口芯片，则可以通过RS232接口将本设备与PC连接，便于统计检测结果，对于大规模食品，药品生产企业，可完成质量监管，有利于品质管理；所述数据采集装置61内还包括报警电路，所述报警电路的接通/截断由待检测物检测装置输出的比较结果进行控制。

使用时，先进行灵敏度等级对应的实际标准电压基准值的确定，一般根据以下两种方式进行修正：

(1)空载自动采集，即输送带上不带检测物空载运行时，对在检测探头2内所产生的电压信号波动数据值进行采集，这种采集方式主要用于对自动金属检测仪检测灵敏度影响不大的干燥检测物检测前的数据采集。空载自动采集时间为55秒至85秒，将这一期间内输送带通过检测探头2时所产生的全部电压信号数据值经过信号识别装置的识别处理后，按由小到大排列，生成数据档位，并分别与储存标准电压基准值储存器内的相应Fe标准电压信号以及SUS金属颗粒标准电压信号叠加后，给予赋值与储存，以此作为对干燥检测物检测的基准值；

(2)负载自动采集，即输送带上带有检测物负载运行时，对在龙门探头内所产生的电压信号波动数据值进行采集，这种采集方式主要用于含水量大或带盐分物品，对自动金属检测仪检测灵敏度影响大的潮湿检测物检测前的数据采集，负载自动采集时间为60秒至120秒，值经过信号识别装置的识别处理后，按由小到或带大排列，生成数据档位，并分别与储存标准电压基准值储存器内的相应Fe标准电压信号以及SUS金属颗粒标准电压信号叠加后，给予赋值与储存，以此作为对潮湿检测物检测的基准值。

根据不同检测对象，确定各检测灵敏度等级对应的实际标准电压基准值后，将待检测物经过检测探头2所反馈的电压信号，经过接收电路板62以及数据采集装置61分析处理后，分别与储存于储存标准电压基准值储存器内的相应Fe标准电压信号以及SUS金属颗粒标准电压信号进行比较，如龙门检测电压信号等于或大于某灵敏度级别对应的实际标准电压基准值，则输出报警信号和电磁阀工作信号，控制气缸活塞杆伸缩，以驱动翻板57将不合格检测物自动剔除，并在触摸显示屏上显示出检测物中所含Fe和SUS金属颗粒大小；或输出电机停止运行，对不合格检测物进行人为处理。

Claims (7)

1.一种自动金属检测仪，包括机架、用于输送待检测标的的输送机构以及检测探头，所述输送机构以及检测探头支撑于机架上，其特征在于，还包括电气控制装置，所述检测探头为龙门探头，该龙门探头包括龙门架以及一组对向型发射和接收线圈，发射和接收线圈相对地分别安装在龙门架的一组对边内，且输送机构穿过龙门架放置，所述电气控制装置内设置有MCU控制芯片，发射线圈的信号发射、接收线圈信号接收处理以及输送机构的运行由MCU控制芯片控制处理；所述MCU控制芯片包括发射电路板、接收电路板以及数据采集装置，其中：

所述发射电路板，用于对发射线圈输入210V/600HZ正弦信号，包括顺序连接的产生发射信号的环形桥荡电路、计数整形电路、积分电路、前置放大电路、推挽放大电路以及输出变压器；

所述接收电路板，将接收线圈接收的信号依次反馈给一级、二级高速运算放大电路进行信号放大后，输入模拟开关电路，以将接收到的正弦信号转换成模拟量选通信号，接着通过带通滤波电路，对模拟量选通信号中Fe和SUS磁力线信号进行分离，并将Fe和SUS磁力线信号分别送到多路模拟开关电路，然后分别对Fe模拟信号和SUS模拟信号分别采用六级运算放大电路进行六级模拟信号放大，分别输出1～10V的Fe模拟跳变信号和SUS模拟跳变信号；

数据采集装置，包括A/D模数转换电路、信号识别装置、标准电压基准值储存器、标准电压基准值调用装置以及待检测物检测装置，所述标准电压基准是经采集后的值，按照灵敏度等级分别预先储存各个灵敏度等级对应的标准电压信号，A/D模数转换电路将Fe模拟跳变信号和SUS模拟跳变信号转换成数字信号，通过信号识别装置处理，输入标准电压基准值储存器进行实际标准电压基准值的确定以及储存，或者输入待检测物检测装置，通过标准电压基准值调用装置调取标准电压基准值储存器内的实际标准电压基准值进行比较，以对输送机构进行控制操作；所述数据采集装置还包括Fe运算放大隔离电路以及SUS运算放大隔离电路，经过接收电路板处理后的Fe模拟跳变信号以及SUS模拟跳变信号分别经过Fe运算放大隔离电路以及SUS运算放大隔离电路的进行放大隔离后，再输入A/D模数转换电路进行信号模数转换处理；

所述输送机构为输送带传动机构，包括驱动电机、主传动辊、副传动辊、托辊以及非金属输送带，驱动电机、主传动辊、副传动辊以及托辊定位安装在机架上，所述驱动电机输出端通过同步带与主传动辊连接，非金属输送带绕在主传动辊以及副传动辊上，托辊设置于主传动辊和副传动辊之间，且非金属输送带的下表面支撑于托辊上。 

2.根据权利要求1所述的自动金属检测仪，其特征在于，所述机架上安装有次品转移装置，该次品转移装置设置于非金属输送带输出端，其包括翻板以及气缸，所述翻板一端通过一旋转轴定位连接在机架上，气缸活塞杆位于翻板下端，所述活塞杆的伸缩由数据采集装置控制。

3.根据权利要求1所述的自动金属检测仪，其特征在于，驱动电机选自交流变频调速电机、交流电磁调速电机、直流调速电机或者交流异步电机中任意一种。

4.根据权利要求1所述的自动金属检测仪，其特征在于，所述数据采集装置内还设置有用于人机对话的触摸显示装置。

5.根据权利要求1所述的自动金属检测仪，其特征在于，所述数据采集装置内设置有RS232接口芯片。

6.根据权利要求1所述的自动金属检测仪，其特征在于，所述数据采集装置内还包括报警电路，所述报警电路的接通/截断由待检测物检测装置输出的比较结果进行控制。

7.根据权利要求6所述的自动金属检测仪，其特征在于，所述报警电路中连接的报警器件为蜂鸣器和/或指示灯。 

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