CN111812733B - 一种多频金检机信息处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多频金检机信息处理方法及装置，其中方法包括：步骤S1：接收至少两种不同频率下的检测信号；步骤S2：根据接收到的检测信号，基于预配置的判定规则判断产品存在金属异物信号，并输出检测结果。与现有技术相比，本发明可以解决产品信号过大时的金属异物检测的难题，从而拓宽金检机的适用范围。
Description
技术领域
本发明涉及金检机领域，尤其是涉及一种多频金检机信息处理方法及装置。
背景技术
属检测机是一种用于检测物体表面及内部是否存在金属异物的装置。它安装在工业现场生产线上，对原料、半成品、成品均可进行检测，广泛应用于食品、化工、添加剂、药品、纺织等领域，是一种实现在线无损检测的手段。
传统的金属检测机，其原理是：通过发射线圈在探头区域内产生稳定的电磁场，通过接收线圈探测电磁场的变化情况，当有物体通过这一区域时，由于物体的导磁性和导电性的影响，电磁场分布将发生变化，这一变化被接收线圈探测到后，经后续电路处理后可以作为是否存在金属异物的判定依据。
运动物体通过金属检测机的探头区域时，物体的导磁性和导电性能够影响探头区域内的电磁场分布。物体的导磁性和导电性越强，其对电磁场的影响程度越大。一般来说，金属同时具有导磁性和导电性(不同种类的金属导磁性和导电性有明显差异)；生产线上的被检测物体(多为非金属物体)一般不具有导磁性，而可能具有弱导电性(有的含有铝箔，导电性会更强一些)。导磁性和导电性都会影响电磁场分布，使得接收线圈的输出出现扰动，并最终在金属检测机电路输出端产生一定的信号。我们将由金属通过探头在金属检测机电路输出端产生的信号称为金属信号，将由被检测物体(不含金属异物的合格产品)通过探头在金属检测机电路输出端产生的信号称为产品信号。金属检测机电路输出端的实际检测信号是通过探头的金属信号与产品信号的叠加。若检测信号超过产品信号的范围，则认为检测到了金属异物。
对于一台特定的金属检测机，其检测性能(能检测到多大的金属异物)受被检测物体的产品信号影响。如果产品信号较大，则可能将金属信号淹没，金属检测机所能检测到的金属异物尺寸将增大，即检测性能下降。对于单一工作频率的金属检测机而言，当产品信号很大时(如鲜肉、酱肉、酱汁、腌菜，或者铝箔包装的产品)，检测性能急剧下降是一个通病。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种多频金检机信息处理方法及装置，可以解决产品信号过大时的金属异物检测的难题，从而拓宽金检机的适用范围。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种多频金检机信息处理方法，包括：
步骤S1：接收至少两种不同频率下的检测信号；
步骤S2：根据接收到的检测信号，基于预配置的判定规则判断产品存在金属异物信号，并输出检测结果。
对应的，一种多频金检机信息处理装置，包括：
信号接收模块，被配置为接收至少两种不同频率下的检测信号；
检测模块，被配置为根据接收到的检测信号，基于预配置的判定规则判断产品存在金属异物信号，并输出检测结果。
进一步的，所述步骤S2具体包括：
步骤S221：获取与检测信号的频率相对应的频率下的预配置的金属异物信号的比值，以及产品信号的比值；
步骤S222：基于各频率下的检测信号，结合获取的金属异物信号的比值，以及产品信号的比值，得到各频率下的金属异物信号；
步骤S223：根据各频率下的金属异物信号输出检测结果。
对应的，所述检测模块包括：
比值获取单元，被配置为获取与检测信号的频率相对应的频率下的预配置的金属异物信号的比值，以及产品信号的比值；
信号计算单元，被配置为基于各频率下的检测信号，结合获取的金属异物信号的比值，以及产品信号的比值，得到各频率下的金属异物信号；
第二判断单元，被配置为根据各频率下的金属异物信号输出检测结果。
更进一步的，所述检测信号包括两个不同角度的分量，例如0度分量和90度分量。
更进一步的，为了降低漏检率，所述步骤S223具体为：若任一频率下的金属异物信号大于设定值，则检测结果为含有金属异物，反之，则检测结果为不含有金属异物。对应的，所述第二判断单元具体被配置为：若任一频率下的金属异物信号大于设定值，则检测结果为含有金属异物，反之，则检测结果为不含有金属异物。
实际情况下，金属异物信号的比值很多时候无法确定，也就是有些情况下，工作人员无法预知会落入何种金属异物。因此为了解决这一问题，优选的，所述步骤S2具体包括：
步骤S211：计算不同频率下的检测信号的比值；
步骤S212：判断各频率下的检测信号的比值与预配置的产品信号的比值之差是否小于设定阈值，若为是，则检测结果为不含有金属异物，反之，则检测结果为含有金属异物。
对应的，所述检测模块包括：
比值计算单元，被配置为计算不同频率下的检测信号的比值；
第一判断单元，被配置为判断各频率下的检测信号的比值与预配置的产品信号的比值之差是否小于设定阈值，若为是，则检测结果为不含有金属异物，反之，则检测结果为含有金属异物。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)可以解决产品信号过大时的金属异物检测的难题，从而拓宽金检机的适用范围。
2)基于设计的比例判别方式，可以在未知金属异物比值的情况进行金属异物的识别，检测能力更强。
3)通过被配置为基于各频率下的检测信号，结合获取的金属异物信号的比值，以及产品信号的比值，得到各频率下的金属异物信号，可以准确判断是否存在指定金属异物。
附图说明
图1为本发明的方法的主要步骤流程示意图；
图2为仅使用0°分量时两个频率下的信号示意图；
图3为实现本发明方案的检测机的示意图；
图4为物体通过两个探头过程中的信号处理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
一种多频金检机信息处理方法，可以解决产品信号过大时的金属异物检测的难题，从而拓宽金检机的适用范围。如图1所示，方法包括：
步骤S1：接收至少两种不同频率下的检测信号；
步骤S2：根据接收到的检测信号，基于预配置的判定规则判断产品存在金属异物信号，并输出检测结果。
其中，步骤S2具体包括：
步骤S221：获取与检测信号的频率相对应的频率下的预配置的金属异物信号的比值，以及产品信号的比值；
步骤S222：基于各频率下的检测信号，结合获取的金属异物信号的比值，以及产品信号的比值，得到各频率下的金属异物信号；
步骤S223：根据各频率下的金属异物信号输出检测结果，为了降低漏检率，具体为：若任一频率下的金属异物信号大于设定值，则检测结果为含有金属异物，反之，则检测结果为不含有金属异物。
具体的，可以仅采用0度分量，也可以同时采用0度分量和90度分量(此处的0度和90度表示的方向，也可以是其他角度，但优选的，是两个相互垂直的角度)。
1)当仅使用0°分量时，以两个频率为例，进行详细说明，其中仅适用90度分量同理。
如图2所示，假设在频率F1下，金属单独的响应信号(即金属异物信号，下同)为M1，产品单独的响应信号(即产品信号，下同)为P1；在频率F2下，金属单独的响应信号为M2，产品单独的响应信号为P2。工程上可以近似认为金属和产品的响应信号具有线性叠加关系。则有：
其中：R为在频率F1下的检测信号，S为在频率F2下的检测信号，kM为金属异物在频率F2下的响应信号与在频率F1下响应信号的比值，kP是产品在频率F2下的响应信号与在频率F1下响应信号的比值。
根据上式可得：
如果目标金属异物的信号小于产品信号，根据预先测定的kM和kP，以及实测的R和S，计算出M1和M2的值。如果M1或M2数值超过一定的阈值范围，则认为检测到金属异物。通过大量实验可以预先确定不同金属种类(如铁、铜、不锈钢等)的kM，从而实现对各类金属异物信号的处理。
2)增加了90°分量的情况
在应用中，增加90°分量，可以更完整地刻画物体通过探头的过程，能够进一步地提高检测精度。理论上，可以通过增加更多分量的方法来继续提高精度，但考虑到实际效果和系统复杂度，0°和90°分量基本上可以达到满意的效果。
增加90°分量后，存在如下数学关系：
其中：
为F1下的金属异物信号，
为F1下的产品信号，
为F2下的金属异物信号，
为为F1下的产品信号，
为F1下的检测信号，
为F2下的检测信号，
由上式可得，
从而得到：
最后根据求得的
和
来判断是否存在金属异物。
3)以三个频率为例，如果增加一个频率F3，则我们可以获得更多的信息。
其中，
为频率F3下的检测信号，
为频率F3下的金属异物信号，
为频率F3下的产品信号，相应地，我们有：
增加的频率F3使我们得到了新的
和
从而能够更精确地刻画金属和产品信息，进一步提高检测精度。
如图3所示，探头101工作于频率F1，探头102工作于频率F2。物体通过探头101之后再通过探头102。探头101的检测信号
送至探头102(或送至专用的信号处理单元)，在物体通过探头102后与探头102的检测信号
一起处理，得到该物体的完整检测信息。
如图4所示展示了物体通过两个探头过程中的信号处理。物体通过探头101后，检测信号被暂存；在两个探头所发出的同步信号的控制下，专用信号处理单元识别出属于同一物体的检测信号
和
进行前述处理后得出判断结果，完成一次检测。
探头101和探头102的规格尺寸不必相同，实际上，在某些情况下，通过调整两个探头之间的规格尺寸差异(甚至线圈间距)，更有利于扩大金属与产品之间的差异，有利于提高检测精度。
此外，还可以增加第三个探头，工作在频率F3下，这能进一步提高检测精度。
实施例2
实际情况下，金属异物信号的比值很多时候无法确定，也就是有些情况下，工作人员无法预知会落入何种金属异物。因此为了解决这一问题，优选的，步骤S2具体包括：
步骤S211：计算不同频率下的检测信号的比值；
步骤S212：判断各频率下的检测信号的比值与预配置的产品信号的比值之差是否小于设定阈值，若为是，则检测结果为不含有金属异物，反之，则检测结果为含有金属异物。
对应的，检测模块包括：
比值计算单元，被配置为计算不同频率下的检测信号的比值；
第一判断单元，被配置为判断各频率下的检测信号的比值与预配置的产品信号的比值之差是否小于设定阈值，若为是，则检测结果为不含有金属异物，反之，则检测结果为含有金属异物。
具体的，可以仅采用0度分量，也可以同时采用0度分量和90度分量(此处的0度和90度表示两个垂直的方向)。
1)当仅使用0°分量时，以两个频率为例，进行详细说明，其中仅适用90度分量同理。
定义检测信号比值k为在F2下的总体响应S与在F1下的总体响应R的比值，即：
则随着金属含量的变化，k的值在kM和kP之间变化。
根据实测的R和S，以计算出检测信号比值k。不含金属异物时，k应该在kP附近变化。当k偏离kP达到一定程度时，即可认为检测到金属异物。这种方式与kM无关，更方便应用。
2)增加了90°分量的情况
此外，定义：
即：
则有：
依然可以采用
和
的差来判断。
当然在本申请的另一个实施例中，该比值判别方式也可以与实施例1中的计算判别方式共存，任一种方式判别得到存在金属异物，即认为存在金属异物。
Claims (6)
1.一种多频金检机信息处理方法，其特征在于，包括：
步骤S1：接收至少两种不同频率下的检测信号；
步骤S2：根据接收到的检测信号，基于预配置的判定规则判断产品存在金属异物信号，并输出检测结果；
所述步骤S2具体包括：
步骤S221：获取与检测信号的频率相对应的频率下的预配置的金属异物信号的比值，以及产品信号的比值；
步骤S222：基于各频率下的检测信号，结合获取的金属异物信号的比值，以及产品信号的比值，得到各频率下的金属异物信号；
步骤S223：根据各频率下的金属异物信号输出检测结果。
2.根据权利要求1所述的一种多频金检机信息处理方法，其特征在于，所述检测信号包括两个不同角度的分量。
3.根据权利要求1所述的一种多频金检机信息处理方法，其特征在于，所述步骤S223具体为：若任一频率下的金属异物信号大于设定值，则检测结果为含有金属异物，反之，则检测结果为不含有金属异物。
4.一种多频金检机信息处理装置，其特征在于，包括：
信号接收模块，被配置为接收至少两种不同频率下的检测信号；
检测模块，被配置为根据接收到的检测信号，基于预配置的判定规则判断产品存在金属异物信号，并输出检测结果；
所述检测模块包括：
比值获取单元，被配置为获取与检测信号的频率相对应的频率下的预配置的金属异物信号的比值，以及产品信号的比值；
信号计算单元，被配置为基于各频率下的检测信号，结合获取的金属异物信号的比值，以及产品信号的比值，得到各频率下的金属异物信号；
第二判断单元，被配置为根据各频率下的金属异物信号输出检测结果。
5.根据权利要求4所述的一种多频金检机信息处理装置，其特征在于，所述检测信号包括两个不同角度的分量。
6.根据权利要求4所述的一种多频金检机信息处理装置，其特征在于，所述第二判断单元具体被配置为：若任一频率下的金属异物信号大于设定值，则检测结果为含有金属异物，反之，则检测结果为不含有金属异物。
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