CN106226826A - 分区域金属检测机及分区域金属检测控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分区域金属检测机及分区域金属检测控制方法，属于检测技术领域。采用该分区域金属检测机，其线圈模块包括发射线圈组和接收线圈组，发射线圈组和接收线圈组分别包括数量相同且一一相对设置的多个发射线圈和接收线圈。本发明的方法中，各发射部件驱动各发射线圈发射信号，各接收部件接收来自各接收线圈的信号；数据处理模块生成各载波信号，从各接收部件获取各接收信号；并计算出多个分区检测结果，从而实现分区域检测，进而可在指定部位降低或提高检测精度，获得相对较高的检测精度，提高金属异物检出率，且本发明的分区域金属检测机结构简单，成本低廉，分区域金属检测控制方法实现方式简便，适用范围广泛。

Description

分区域金属检测机及分区域金属检测控制方法

技术领域

本发明涉及检测技术领域，特别涉及金属检测技术领域，具体是指一种分区域金属检测机及分区域金属检测控制方法。

背景技术

现有技术中的金属检测仪，通常采用一种如图1所示的上下结构的探头。其一般结构是探头下半部分如图3所示，绕制发射线圈；上半部分如图2所示，绕制接收线圈。上下分离的探头分布结构有利于大体积待检测产品的通过，更适用于大体积产品的检测。

然而，在这些大体积产品中，往往存在由于产品本身的结构特征，其某些部位的产品信号大于其他部位的产品信号的情况。为了使这种分布不均的产品能够通过探头，则需要降低探头的检测精度，否则将会出现大量误报警。由此带来的问题是，不可避免地造成了漏检情况的发生，从而使得保证检出率和减少误报警成为难以调和的矛盾，对产品检测工作造成不利影响。

因此，如果提供一种能够在指定部位降低或提高检测精度，同时获得相对较高的检测精度，提高金属异物的检出率的金属检测机和检测方法成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种线圈模块包括数量相同的多个发射线圈和接收线圈，从而能够分区域进行检测，并可在指定部位降低或提高检测精度，同时获得相对较高的检测精度，提高金属异物的检出率，且结构简单，应用简便，适用范围广泛的分区域金属检测机及分区域金属检测控制方法。

为了实现上述的目的，本发明的分区域金属检测机具有如下构成：

该分区域金属检测机，包括线圈模块，连接该线圈模块的信号生成模块和数据处理模块，以及连接所述数据处理模块的金属判断模块，所述的线圈模块包括发射线圈组和接收线圈组，所述的发射线圈组和接收线圈组分别包括数量相同的多个发射线圈和接收线圈，且所述的发射线圈和接收线圈一一相对设置，所述的信号生成模块连接各个所述的发射线圈，该信号生成模块及接收线圈均连接所述的数据处理模块。

该分区域金属检测机中，所述的数据处理模块包括多路数据处理单元，各路所述的数据处理单元的输入端分别连接其所对应的相对设置的一对发射线圈与接收线圈，各路所述的数据处理单元的输出端均连接所述的金属判断模块。

该分区域金属检测机中，各路所述的数据处理单元均包括乘法器和增益及滤波电路，所述乘法器的输入端连接其所对应的一对发射线圈与接收线圈，该乘法器的输出端连接所述的增益及滤波电路的输入端，该增益及滤波电路的输出端连接所述的金属判断模块。

该分区域金属检测机，还包括精度设定模块，所述的精度设定模块连接各所述的数据处理单元的增益及滤波电路，用以根据操作设定各所述的增益及滤波电路的增益参数。

本发明还提供一种利用上述的分区域金属检测机实现的分区域金属检测控制方法，该方法包括以下步骤：

(1)使待检测物体通过所述的发射线圈组与所述的接收线圈组之间；

(2)所述的数据处理模块生成载波信号，从各所述的接收线圈获取各接收信号；

(3)所述的数据处理模块根据所述的载波信号及各接收信号计算出与各对发射线圈与接收线圈对应的多个分区检测结果，并将所述的多个分区检测结果发送至所述的金属判断模块；

(4)所述的金属判断模块根据所述的多个分区检测结果判断是否进行报警。

该分区域金属检测机实现的分区域金属检测控制方法中，所述的数据处理模块包括多路数据处理单元，各路所述的数据处理单元的输入端分别连接其所对应的相对设置的一对发射线圈与接收线圈，各路所述的数据处理单元的输出端均连接所述的金属判断模块，

所述的步骤(3)具体为：

各路所述的数据处理单元根据各自对应的载波信号及接收信号计算出同该对发射线圈与接收线圈对应的分区检测结果，并将该分区检测结果发送至所述的金属判断模块。

该分区域金属检测机实现的分区域金属检测控制方法中，各路所述的数据处理单元均包括乘法器和增益及滤波电路，所述乘法器的输入端连接其所对应的一对发射线圈与接收线圈，该乘法器的输出端连接所述的增益及滤波电路的输入端，该增益及滤波电路的输出端连接所述的金属判断模块，所述的分区域金属检测机还包括精度设定模块，所述的精度设定模块连接各所述的数据处理单元的增益及滤波电路，用以根据操作设定各所述的增益及滤波电路的增益参数；

所述的步骤(3)具体为：

第n路数据处理单元的乘法器根据下式获得乘法器输出信号：

$\frac{A1*B}{2}*\[cos(\mathrm{\δ}-\mathrm{\α})-cos(2*2*\mathrm{\π}*f*t+2*\mathrm{\ψ}+\mathrm{\δ}+\mathrm{\α})\]$

其中，A1为该路接收信号幅值，B为该路载波信号幅值，f为该路接收信号与载波信号的频率，ψ为该路发射信号的相位，ψ+α为该路载波信号的相位，ψ+δ为该路接收信号的相位，

第n路数据处理单元的增益及滤波电路根据下式获得增益及滤波电路输出信号：

$K_1*\frac{A1*B}{2}*\[cos(\mathrm{\δ}-\mathrm{\α})\]$

其中，K₁为该路增益及滤波电路的增益参数；

该第n路数据处理单元的增益及滤波电路输出信号还可用下式表达：

A1_P*sin(2*π*f*t+ψ+δ+θ_p(t))

其中，A1_P和θp(t)是产品或金属带来的扰动。

采用了该发明的分区域金属检测机，其线圈模块包括发射线圈组和接收线圈组，所述的发射线圈组和接收线圈组分别包括数量相同的多个发射线圈和接收线圈，且所述的发射线圈和接收线圈一一相对设置。本发明的分区域金属检测控制方法中，各发射部件驱动各发射线圈发射信号，各接收部件接收来自各接收线圈的信号；数据处理模块生成各载波信号，从各接收部件获取各接收信号；并计算出与各对发射线圈与接收线圈对应的多个分区检测结果，从而能够实现分区域进行检测，并进而可在指定部位降低或提高检测精度，同时获得相对较高的检测精度，提高金属异物的检出率，且本发明的分区域金属检测机结构简单，成本低廉，本发明的分区域金属检测控制方法，其实现方式简便，适用范围较为广泛。

附图说明

图1为现有技术中上下结构的探头结构示意图。

图2为现有技术中的探头的接收线圈结构示意图。

图3为现有技术中的探头的发射线圈结构示意图。

图4为本发明的分区域金属检测机线圈模块结构示意图。

图5为本发明的分区域金属检测控制方法的流程示意图。

图6为本发明的分区域金属检测机探头结构示意图。

图7为本发明的分区域金属检测机电路结构框图。

图8为本发明的分区域金属检测机数据处理单元的结构框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图4所示，为本发明的分区域金属检测机线圈模块结构示意图。

在一种实施方式中，该分区域金属检测机包括线圈模块，连接该线圈模块的信号生成模块(发射部件)和数据处理模块(数据处理部件)，以及连接所述数据处理模块的金属判断模块(判断部件)。其中，所述的线圈模块如图4所示，包括发射线圈组和接收线圈组，所述的发射线圈组和接收线圈组分别包括数量相同的多个发射线圈和接收线圈，且所述的发射线圈和接收线圈如图6所示，一一相对设置。如图7所示，所述的信号生成模块连接各个所述的发射线圈，该信号生成模块及接收线圈均连接所述的数据处理模块。

利用上述实施方式所述的分区域金属检测机实现的分区域金属检测控制方法，如图5所示，包括以下步骤：

(1)使待检测物体通过所述的发射线圈组与所述的接收线圈组之间；

(2)所述的数据处理模块生成载波信号，从各所述的接收线圈获取各接收信号；

(3)所述的数据处理模块根据所述的载波信号及各接收信号计算出与各对发射线圈与接收线圈对应的多个分区检测结果，并将所述的多个分区检测结果发送至所述的金属判断模块；

(4)所述的金属判断模块根据所述的多个分区检测结果判断是否进行报警。

在较优选的实施方式中，所述的数据处理模块包括多路数据处理单元，各路所述的数据处理单元的输入端分别连接其所对应的相对设置的一对发射线圈与接收线圈，各路所述的数据处理单元的输出端均连接所述的金属判断模块。

利用上述较优选的实施方式所述的分区域金属检测机实现的分区域金属检测控制方法中，

所述的步骤(3)具体为：

各路所述的数据处理单元根据各自对应的载波信号及接收信号计算出同该对发射线圈与接收线圈对应的分区检测结果，并将该分区检测结果发送至所述的金属判断模块。

在更优选的实施方式中，如图8所示，各路所述的数据处理单元均包括乘法器和增益及滤波电路，所述乘法器的输入端连接其所对应的一对发射线圈与接收线圈，该乘法器的输出端连接所述的增益及滤波电路的输入端，该增益及滤波电路的输出端连接所述的金属判断模块。该分区域金属检测机还包括精度设定模块(分组精度设定)，所述的精度设定模块连接各所述的数据处理单元的增益及滤波电路，用以根据操作设定各所述的增益及滤波电路的增益参数。

利用上述更优选的实施方式所述的分区域金属检测机实现的分区域金属检测控制方法中，所述的步骤(3)具体为：

第n路数据处理单元的乘法器根据下式获得乘法器输出信号：

$\frac{A1*B}{2}*\[cos(\mathrm{\δ}-\mathrm{\α})-cos(2*2*\mathrm{\π}*f*t+2*\mathrm{\ψ}+\mathrm{\δ}+\mathrm{\α})\]$

其中，A1为该路接收信号幅值，B为该路载波信号幅值，f为该路接收信号与载波信号的频率，ψ为该路发射信号的相位，ψ+α为该路载波信号的相位，ψ+δ为该路接收信号的相位，

第n路数据处理单元的增益及滤波电路根据下式获得增益及滤波电路输出信号：

$K_1*\frac{A1*B}{2}*\[cos(\mathrm{\δ}-\mathrm{\α})\]$

其中，K₁为该路增益及滤波电路的增益参数；

该第n路数据处理单元的增益及滤波电路输出信号还可用下式表达：

A1_P*sin(2*π*f*t+ψ+δ+θ_p(t))

其中，A1_P和θp(t)是产品或金属带来的扰动。

在实际应用中，本发明的分区域金属检测机的

数据处理模块接受分组精度设定(通过增益参数)，从而对接收到的N组信号进行差别化的处理。此外，数据处理模块能够进一步地根据分组精度设定对发射线圈组1～N进行主动的信号强度调节。经数据处理模块处理后的信号数据被传送至判断部件进行判断。

以下发射线圈组1和接收线圈组1为例进行说明：

发射线圈组1产生幅值为A、频率为f、相位为ψ的正弦波信号SIN_T并经由发射线圈1发射。SIN_T以式子A*sin(2*π*f*t+ψ)来表示。

载波信号1是幅值为B、频率为f、相位为ψ+α的正弦波信号SIN_CARRIER1并送入乘法器1。SIN_CARRIER1以式子B*sin(2*π*f*t+ψ+α)来表示。

接收线圈1受信号SIN_T激发并输出幅值为A1、频率为f、相位为ψ+δ的正弦信号SIN_R。SIN_R以式子A1*sin(2*π*f*t+ψ+δ)来表示。

SIN_R与SIN_CARRIER1共同输入到乘法器1中，乘法器1输出信号SIN_M1。SIN_M1以式子来表示。

SIN_M1经过增益、滤波部件1变为数据SIN_1。SIN_1以式子来表示。其中K₁为分组精度设定所决定的增益参数。SIN_1将被送至判断部件进行判断以决定是否有金属通过以及是否需要排除。

无论是合格产品还是金属异物，都将对探头范围内的电磁场产生不同程度的影响。这导致信号SIN_R变为A1_P*sin(2π**f*t+ψ+δ+θ_p(t))。进一步，这将导致信号SIN_1变为其中，A1_P和θ_p(t)是产品或金属带来的扰动。

判断部件中预设有一个检测阈值THRES，当SIN1_1超过THRES时，就判断为发现金属异物，进而执行报警、排除等操作。如果分组精度设定中设定的各组增益是一样的，则探头能够检出的金属由产品所带来的扰动最大的水平所决定，如果某个金属所带来的扰动小于由产品所带来的扰动，则该金属是无法被检出的。

对于体积较大的产品，可以分为多个部分，每个部分所带来的扰动强弱不一。对于扰动较强的部分，通过分组精度设定将增益参数K_N设定得相对较小；对于扰动较弱的部分，通过分组精度设定将增益参数K_N设定得相对较大。这样，对于同一个检测阈值THRES，在产品不同部位中能够检出的金属大小等级就会有差异。对探头扰动较大的部分的增益参数较小，因而检出的金属等级就较大；对探头扰动较小的部分的增益参数较大，因而检出的金属等级就较小。综合来看，与原来的金属检测原理相比，改进的方法在不改变探头绝对精度水平(100％金属异物检出)的情况下，提高了探头的相对精度水平，既利用本发明，更小的金属等级可能会在某些部位漏检，但在其他部位能够被检出。

采用了该发明的分区域金属检测机，其线圈模块包括发射线圈组和接收线圈组，所述的发射线圈组和接收线圈组分别包括数量相同的多个发射线圈和接收线圈，且所述的发射线圈和接收线圈一一相对设置。本发明的分区域金属检测控制方法中，各发射部件驱动各发射线圈发射信号，各接收部件接收来自各接收线圈的信号；数据处理模块生成各载波信号，从各接收部件获取各接收信号；并计算出与各对发射线圈与接收线圈对应的多个分区检测结果，从而能够实现分区域进行检测，并进而可在指定部位降低或提高检测精度，同时获得相对较高的检测精度，提高金属异物的检出率，且本发明的分区域金属检测机结构简单，成本低廉，本发明的分区域金属检测控制方法，其实现方式简便，适用范围较为广泛。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (7)

1.一种分区域金属检测机，其包括线圈模块，连接该线圈模块的信号生成模块和数据处理模块，以及连接所述数据处理模块的金属判断模块，其特征在于，

所述的线圈模块包括发射线圈组和接收线圈组，所述的发射线圈组和接收线圈组分别包括数量相同的多个发射线圈和接收线圈，且所述的发射线圈和接收线圈一一相对设置，所述的信号生成模块连接各个所述的发射线圈，该信号生成模块及接收线圈均连接所述的数据处理模块。

2.根据权利要求1所述的分区域金属检测机，其特征在于，所述的数据处理模块包括多路数据处理单元，各路所述的数据处理单元的输入端分别连接其所对应的相对设置的一对发射线圈与接收线圈，各路所述的数据处理单元的输出端均连接所述的金属判断模块。

3.根据权利要求2所述的分区域金属检测机，其特征在于，各路所述的数据处理单元均包括乘法器和增益及滤波电路，所述乘法器的输入端连接其所对应的一对发射线圈与接收线圈，该乘法器的输出端连接所述的增益及滤波电路的输入端，该增益及滤波电路的输出端连接所述的金属判断模块。

4.根据权利要求3所述的分区域金属检测机，其特征在于，还包括精度设定模块，所述的精度设定模块连接各所述的数据处理单元的增益及滤波电路，用以根据操作设定各所述的增益及滤波电路的增益参数。

5.一种利用权利要求1所述的分区域金属检测机实现的分区域金属检测控制方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)使待检测物体通过所述的发射线圈组与所述的接收线圈组之间；

(2)所述的数据处理模块生成载波信号，从各所述的接收线圈获取各接收信号；

(3)所述的数据处理模块根据所述的载波信号及各接收信号计算出与各对发射线圈与接收线圈对应的多个分区检测结果，并将所述的多个分区检测结果发送至所述的金属判断模块；

(4)所述的金属判断模块根据所述的多个分区检测结果判断是否进行报警。

6.根据权利要求5所述的分区域金属检测机实现的分区域金属检测控制方法，其特征在于，所述的数据处理模块包括多路数据处理单元，各路所述的数据处理单元的输入端分别连接其所对应的相对设置的一对发射线圈与接收线圈，各路所述的数据处理单元的输出端均连接所述的金属判断模块，

所述的步骤(3)具体为：

各路所述的数据处理单元根据各自对应的载波信号及接收信号计算出同该对发射线圈与接收线圈对应的分区检测结果，并将该分区检测结果发送至所述的金属判断模块。

7.根据权利要求6所述的分区域金属检测机实现的分区域金属检测控制方法，其特征在于，各路所述的数据处理单元均包括乘法器和增益及滤波电路，所述乘法器的输入端连接其所对应的一对发射线圈与接收线圈，该乘法器的输出端连接所述的增益及滤波电路的输入端，该增益及滤波电路的输出端连接所述的金属判断模块，所述的分区域金属检测机还包括精度设定模块，所述的精度设定模块连接各所述的数据处理单元的增益及滤波电路，用以根据操作设定各所述的增益及滤波电路的增益参数；

所述的步骤(3)具体为：

第n路数据处理单元的乘法器根据下式获得乘法器输出信号：

$\frac{A1*B}{2}*\[cos(\mathrm{\δ}-\mathrm{\α})-cos(2*2*\mathrm{\π}*f*t+2*\mathrm{\ψ}+\mathrm{\δ}+\mathrm{\α})\]$

其中，A1为该路接收信号幅值，B为该路载波信号幅值，f为该路接收信号与载波信号的频率，ψ为该路发射信号的相位，ψ+α为该路载波信号的相位，ψ+δ为该路接收信号的相位，

第n路数据处理单元的增益及滤波电路根据下式获得增益及滤波电路输出信号：

$K_1*\frac{A1*B}{2}*\[cos(\mathrm{\δ}-\mathrm{\α})\]$

其中，K₁为该路增益及滤波电路的增益参数；

该第n路数据处理单元的增益及滤波电路输出信号还可用下式表达：

A1_P*sin(2*π*f*t+ψ+δ+θ_p(t))

其中，A1_P和θp(t)是产品或金属带来的扰动。