CN111538015A - 基于线聚焦超声的香肠中金属异物在线检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于线聚焦超声的香肠中金属异物在线检测装置，涉及超声食品无损检测技术领域。包括香肠传送装置、超声检测装置和异物剔除装置三个模块。本发明装置可以实现对香肠表面及内部金属等异物的全面扫描,根据回波信号幅值变化情况，判断香肠内部是否存在金属等异物，实现自动在线检测；本发明不会对食品、工作人员造成二次污染，无需加装任何防护装置，安全清洁；本发明剔除装置接收来自检测装置的信号能够对含异物香肠自动剔除，实现了从检测到剔除的一体化，生产效率显著提高。
Description
技术领域
本发明涉及超声食品无损检测技术领域，特别涉及一种基于线聚焦超声的香肠金属异物在线检测装置。
背景技术
香肠作为一种肉糜制品，因其独特的风味，丰富的营养价值成为人们日常生活中不可或缺的食材，根据数据统计，2018年全国香肠类肉制品产量达1000万吨，且呈现连年递增趋势。然而我国香肠的生产现状是：加工环境良莠不齐，生产设备机械化程度高，在连续作业的情况下会不可避免的混入金属等异物，根据香肠中异物类食品安全事件投诉比例显示，金属异物占比高达50％。在香肠年产量巨大且不可避免混入金属等异物背景下，香肠在灌装、结扎完成后，有必要对香肠内部金属等异物进行检测，以保证香肠出厂前的品质要求。目前香肠中金属等异物的检测方式以X射线检测法为主，X射线检测法的优势在于能够实时显示异物信息实现快速检测，像金属等密度大的异物也具有良好的检测效果，但由于X射线的辐射作用会对人体、食品造成辐射污染，此类设备还必须额外增加防护装置，加之X射线检测设备价格昂贵，从而导致检测成本大大增加,企业从成本，利润等方面综合考虑,X射线检测设备很难得到推广。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种基于超声的能够实现自动检测香肠内金属异物的在线检测装置。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案。基于线聚焦超声的香肠金属异物在线检测装置，包括香肠传送装置、超声检测装置和异物剔除装置三个模块。其中超声检测装置连接在传送装置的支架上方，传送带从超声检测装置底部横穿而过，异物剔除装置位于超声检测装置后方、传送装置末端下方，与传送装置支架固定连接。
传送装置包括传送带、转轮、电机和支架；电机与转轮嵌套固定，传送带与转轮边缘齿状咬合在一起，电机带动转轮转动，转轮带动传送带水平运动，可以通过调节电机正反转改变传送带运动方向、通过调节电机转速控制传送带传送速度，转轮和电机固定在支架上，传送带横穿超声检测装置内部。
超声检测装置包括超声信号发射接收元件、超声探头组、数据处理单元、存储单元、报警装置和显示器。所述超声探头组输出端与超声信号发射接收元件输入端连接、超声信号发射接收元件的输出端依次通过A/D转换器和内置放大器，连接所述数据处理单元输入端，所述数据处理单元与所述存储单元连接，所述存储单元的输出端与所述报警装置和显示器的输入端连接；
进一步，所述信号发射接收元件发出发射信号至超声探头组，线聚焦超声探头组由至少七个探头组成，均采用收发式探头，探头频率为20Mhz，焦距2英寸，探头组以平行于香肠的方向成直线并排于香肠上方。
异物剔除装置位于传送带末端；所述异物剔除装置包括伸缩气缸、活塞杆、翻板和PLC控制器；超声检测装置内存储单元的输出端与PLC控制器输入端连接，PLC控制器输出端连接伸缩气缸，伸缩气缸的活塞杆与翻板底部铰接。
本发明装置可以实现对香肠表面及内部金属等异物的全面扫描,根据回波信号幅值变化情况，判断香肠内部是否存在金属等异物，实现自动在线检测；本发明不会对食品、工作人员造成二次污染，无需加装任何防护装置，安全清洁；本发明剔除装置接收来自检测装置的信号能够对含异物香肠自动剔除，实现了从检测到剔除的一体化，生产效率显著提高。
附图说明
图1是本发明利用超声波对香肠中金属等异物检测并剔除有异物香肠设备的结构示意图；其中，1-金属支架，2-PLC控制器，3-劣品收集箱，4-伸缩气缸，5-活塞杆，6-翻板，7-超声检测系统，8-传送装置。
图2是本发明传送装置细节示意图，其中，801-传送带，802-转轮，803-电机，804-支架。
图3为超声检测系统工作原理示意图，其中，701-信号发射/接收探头组，70101-信号发射/接收探头，702-信号发射接收元件，703-A/D转换器，704-显示器，705-报警装置，706-存储单元，707-数据处理单元，708-信号放大器，9-金属异物，10-香肠。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式做进一步说明。本说明只用于帮助对本发明的理解，不用于限定本发明。
如图1所示，基于线聚焦超声的香肠金属异物在线检测装置，包括金属支架1、PLC控制器2、收集箱3、伸缩气缸4、活塞杆5、翻板6、超声检测装置7以及传送装置8；所述传送装置8固定在金属支架1上，传送装置8从超声检测装置7内部穿过；所述超声检测装置7固定在金属支架1上，横跨在传送装置8上方；所述PLC控制器2固定在金属支架1上，PLC控制器2输入端与超声检测装置7输出端连接，PLC控制器2输出端与伸缩气缸4输入端连接；伸缩气缸4底部与金属支架1固定连接，活塞杆5顶部与翻板6铰接，翻板6倾斜角度可以根据传送带高度差自行调节；
传送装置8如图2所示，包括传送带801、转轮802、电机803和支架804；传送带801与转轮802边缘齿状咬合在一起，所述电机803带动转轮802转动，同时带动传送带801运动，可以通过调节电机803正反转改变传送带801运动方向、通过调节电机803转速控制传送带传送速度；传送带由PVC材料制成，在传送带上设有等35mm间距的长方形条状凸起，间距大于香肠直径且小于1.5倍直径，长方形条状凸起高度为40mm，长方形条状凸起长度200mm,略大于香肠长度，长方形条状凸起表面涂有橡胶薄膜，以增大传送过程中的摩擦力，可以有效避免上升运输时因重力作用导致的香肠脱落问题。
超声检测装置7如图3所示，包括信号发射/接收探头组701、信号发射接收元件702、A/D转换器703、显示器704、报警装置705、存储单元706、数据处理单元707以及信号放大器708；所述信号发射接收元件702发出发射信号至探头组701，探头组701由至少七个探头70101组成，聚焦方式为线聚焦，频率为20Mhz，焦距2英寸，均采用收发式探头，既能发射超声波也能接收超声波，探头组以平行于香肠的方向成直线并排于香肠上方，使得探头组发出的超声波聚焦于一条直线上，探头组超声波发射方向与香肠传输方向垂直，信号发射接收元件702接收探头组701的回波信号；信号发射接收元件702输出端依次通过A/D转换器703和信号放大器708与数据处理单元707输入端连接；数据处理单元707输出端连接存储单元706；存储单元706输出端分别与报警装置705、显示器704以及PLC控制器2连接。
本发明的工作过程如下：
香肠灌装、结扎完成后，经传送装置8进行输送，香肠会落入传送带801两个凸起之间，超声检测装置7对传送带801上的香肠10进行线扫描检测，实际应用中，根据香肠10的长度调节探头组701探头个数使得线聚焦长度大于香肠10的长度，探头组701从香肠上方垂直发射超声波进入香肠内部，空气层厚度小于探头组的焦距，大于焦距与香肠厚度差，如果存在金属异物9，超声波会发生折射、反射，探头组701接收反射波。信号发射接收元件702接收来自探头组701的反射信号后传入到AD转换器703，把模拟信号转换成数字信号，经放大器708信号放大后传入到数据处理单元707，利用内置算法进行计算，计算结果和数据存储到存储单元706，存储单元706连接显示器704、报警装置705和PLC控制器2，显示器704实时显示检测过程数据，异物信号会触发报警装置705，同时将信号反馈至PLC控制器2，控制器2根据异物信号将指令传输给电磁阀，通过电磁阀控制伸缩气缸4运动，活塞杆5向下收缩，带动翻板6向下运动，因为缺失翻板6的支撑，含有金属异物的香肠在重力作用下会滑落至收集箱3，伸缩气缸4完成该剔除动作后，活塞杆5向上运动，使得翻板6恢复原位，就此完成一个周期运动。合格的香肠在翻板6的支撑下进入下一条传送带，进入下一个环节。
Claims (2)
1.基于线聚焦超声的香肠金属异物在线检测装置，其特征在于包括香肠传送装置、超声检测装置和异物剔除装置三个模块；其中超声检测装置连接在传送装置的支架上方，传送带从超声检测装置底部横穿而过，异物剔除装置位于超声检测装置后方、传送装置末端下方，与传送装置支架固定连接；
传送装置包括传送带、转轮、电机和支架；电机与转轮嵌套固定，传送带与转轮边缘齿状咬合在一起，电机带动转轮转动，转轮带动传送带水平运动，可以通过调节电机正反转改变传送带运动方向、通过调节电机转速控制传送带传送速度，转轮和电机固定在支架上，传送带横穿超声检测装置内部；
超声检测装置包括超声信号发射接收元件、超声探头组、数据处理单元、存储单元、报警装置和显示器；所述超声探头组输出端与超声信号发射接收元件输入端连接、超声信号发射接收元件的输出端依次通过A/D转换器和内置放大器，连接所述数据处理单元输入端，所述数据处理单元与所述存储单元连接，所述存储单元的输出端与所述报警装置和显示器的输入端连接；
异物剔除装置位于传送带末端；所述异物剔除装置包括伸缩气缸、活塞杆、翻板和PLC控制器；超声检测装置内存储单元的输出端与PLC控制器输入端连接，PLC控制器输出端连接伸缩气缸，伸缩气缸的活塞杆与翻板底部铰接。
2.根据权利要求1所述的基于线聚焦超声的香肠金属异物在线检测装置，其特征在于所述信号发射接收元件发出发射信号至超声探头组，线聚焦超声探头组由至少七个探头组成，均采用收发式探头，探头频率为20Mhz，焦距2英寸，探头组以平行于香肠的方向成直线并排于香肠上方。
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