CN202975352U - 一种用于金属检测机的产品跟踪机构 - Google Patents

Abstract

一种用于金属检测机的产品跟踪机构，包括可形成检测区域的信号发生模块以及依次连接的信号接收模块、载波调节模块、信号调理模块和检测判断模块；信号接收模块根据检测区域电磁场的变化输出正弦波信号至载波调节模块，该信号经载波调节模块和信号调理模块处理后输入检测判断模块，判断是否含有金属；在检测过程中产品状态可能发生变化，这将导致产品效应发生变化，当产品状态发生变化而导致产品效应偏大时，通过载波调节模块和信号调理模块组成的两路信号链路进行产品跟踪调节，使得产品效应回归到合理的范围内。与现有技术相比，本实用新型具有易于实现、检测结果准确等优点，能够克服产品状态改变后金属检测机无法正常检测的问题。

Description

一种用于金属检测机的产品跟踪机构

技术领域

本实用新型涉及一种检测仪器，尤其是涉及用于可检测待检产品中金属物质的检测机。

背景技术

目前，用于金属检测机的产品跟踪机构广泛应用于食品、医药、化装品、纺织、化工等领域的检测流程中，能够将上述行业生产线中产品或原料中混有的金属杂质检测并自动排除，保障产品的质量。根据被检测产品的形状及包装不同，所涉及的用于金属检测机的产品跟踪机构包括龙门式传送带输送式、粉末式自由落体输送式以及流体管道输送式，其工作原理都基本相似，均利用金属对于磁场的干扰来检测。现有金属检测机能够压制状态恒定的产品的产品效应，但对于产品状态在一段时内会发生较大变化而导致产品效应显著增大的产品，则无法进行正常的检测，将会发生错检。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种产品跟踪机构以提高金属检测机的检测稳定性。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于金属检测机的产品跟踪机构，包括信号发生模块、信号接收模块、载波调节模块、信号调理模块和检测判断模块，所述的信号发生模块发射正弦波信号形成检测区域，所述的信号接收模块、载波调节模块、信号调理模块和检测判断模块依次连接；

信号发生模块发射正弦波信号，在检测区域内产生交变的电磁场，待检产品穿过该区域，使交变的电磁场发生变化，信号接收模块根据电磁场的变化输出正弦波信号至载波调节模块，该信号经载波调节模块和信号调理模块处理后输入检测判断模块，当待检产品中含有金属时，在该金属作用下，交变的电磁场产生较大程度的改变，载波调节模块接收到的信号发生剧烈改变，则输入检测判断模块的信号随之改变，将该信号的幅值与预先设定的临界阈值进行比较，判断待检产品是否含有金属。

所述的信号发生模块包括依次连接的发射信号控制单元、发射信号发生器以及发射线圈，所述的发射信号控制单元控制发射信号发生器产生正弦波信号，并由发射线圈进行发射，从而在检测区域内产生交变的电磁场。

所述的信号接收模块设置在检测区域周围，包括在所述的检测区域周围配置的第一接收线圈和第二接收线圈，第一接收线圈和第二接收线圈共同输出与检测区域内电磁场变化相对应的信号。

所述的载波调节模块和信号调理模块设有两条信号链路，分别为第一信号链路和第二信号链路，第一信号链路的输出信号用于与预先设定的临界阈值进行比较，判断待检产品是否含有金属，第二信号链路的输出信号用于消除产品效应随时间变化带来的影响。

所述的载波调节模块包括载波相位控制单元、第一载波信号发生器、第二载波信号发生器、第一乘法器、第二乘法器，所述的载波相位控制单元分别连接第一载波信号发生器和第二载波信号发生器，控制输出的载波信号，所述的信号调理模块包括第一滤波放大单元、第二滤波放大单元、第一A/D单元、第二A/D单元；

第一信号链路由第一载波信号发生器、第一乘法器、第一滤波放大单元和第一A/D单元组成，第一乘法器的输入端分别连接信号接收模块和第一载波信号发生器，第一乘法器的输出端依次连接第一滤波放大单元和第一A/D单元，信号接收模块输出的信号经载波处理后，依次进行滤波放大以及A/D转换后，输出至检测判断模块；

第二信号链路由第二载波信号发生器、第二乘法器、第二滤波放大单元和第二A/D单元组成，第二乘法器的输入端分别连接信号接收模块和第二载波信号发生器，第二乘法器的输出端依次连接第二滤波放大单元和第二A/D单元，信号接收模块输出的信号经载波处理后，依次进行滤波放大以及A/D转换后，输出至检测判断模块。

与现有技术相比，本实用新型通过两条信号链路来实现产品跟踪功能，用一条信号链路的输出信号用于与预先设定的临界阈值进行比较，判断待检产品是否含有金属，用另一条信号链路的输出信号来调整第一条链路所使用的参数，从而消除产品效应随时间变化带来的影响，使得产品检测的结果更加准确。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图中，11为发射信号控制单元、12为发射信号发生器、13为发射线圈、2为信号接收模块、31为载波相位控制单元、32a为第一载波信号发生器、33a为第一乘法器、41a为第一滤波放大单元、42a为第一A/D单元，a为第一信号链路，2b为第二载波信号发生器、33b为第二乘法器、41b为第二滤波放大单元、42b为第二A/D单元，b为第二信号链路，5为检测判断模块；

图2为本实用新型检测判断模块对第二信号链路输出信号的处理过程流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种用于金属检测机的产品跟踪机构，包括信号发生模块、信号接收模块2、载波调节模块、信号调理模块和检测判断模块5，信号接收模块2、载波调节模块、信号调理模块和检测判断模块5依次连接。

其中，信号发生模块包括依次连接的发射信号控制单元11、发射信号发生器12以及发射线圈13，发射信号控制单元11控制发射信号发生器12产生正弦波信号，并由发射线圈13进行发射，从而在检测区域内产生交变的电磁场。信号接收模块2包括在所述的检测区域周围配置的第一接收线圈和第二接收线圈，二者根据根据电磁场的变化输出对应的正弦波信号。

载波调节模块和信号调理模块设有两条信号链路，分别为第一信号链路a和第二信号链路b，第一信号链路的输出信号用于与预先设定的临界阈值进行比较，判断待检产品是否含有金属，第二信号链路的输出信号用于消除产品效应随时间变化带来的影响。载波调节模块包括载波相位控制单元31、第一载波信号发生器32a、第二载波信号发生器32b、第一乘法器33a、第二乘法器33b，载波相位控制单元31分别连接第一载波信号发生器32a和第二载波信号发生器32b，控制输出的载波信号，信号调理模块包括第一滤波放大单元41a、第二滤波放大单元41b、第一A/D单元42a、第二A/D单元42b。

第一信号链路a由第一载波信号发生器32a、第一乘法器33a、第一滤波放大单元41a和第一A/D单元42a组成，第一乘法器33a的输入端分别连接信号接收模块2和第一载波信号发生器32a，第一乘法器33a的输出端依次连接第一滤波放大单元41a和第一A/D单元42a，信号接收模块2输出的信号经载波处理后，依次进行滤波放大以及A/D转换后，输出至检测判断模块5；

第二信号链路由b第二载波信号发生器32b、第二乘法器33b、第二滤波放大单元41b和第二A/D单元42b组成，第二乘法器33b的输入端分别连接信号接收模块2和第二载波信号发生器32b，第二乘法器33b的输出端依次连接第二滤波放大单元41b和第二A/D单元42b，信号接收模块2输出的信号经载波处理后，依次进行滤波放大以及A/D转换后，输出至检测判断模块5。

本实用新型的工作过程如下：

发射信号发生器产生幅值为A、频率为f、相位为ψ的正弦波信号SIN_T并经由发射线圈T发射。SIN_T以式子Asin(2πft+ψ)来表示。

载波相位控制单元控制第一载波信号发生器产生幅值为B、频率为f、相位为ψ+α的正弦波信号SIN_CARRIER1并送入第一乘法器，SIN_CARRIER1以式子Bsin(2πft+ψ+α)来表示。

接收线圈A和B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Alsin(2πft+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 $\frac{\mathrm{AlgB}}{2}[\cos (\mathrm{\δ}-\mathrm{\α})-\cos (2\×2\mathrm{\πft}+2\mathrm{\ψ}+\mathrm{\δ}+\mathrm{\α})]$ 来表示。

SIN_M1经过低通滤波与放大环节和A/D环节变为数据SIN_1。SIN_1以式子

来表示。

合格的待检产品通过检测区域，即由发射、接收线圈组成的探头所覆盖的区域时，也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_Pgsin(2πft+ψ+δ+θ_p(t))。进一步，这将导致信号SIN_1变为

要压制产品效应，就需要 $\mathrm{\δ}+{\mathrm{\θ}}_p\left(t\right)-\mathrm{\α}=\frac{\mathrm{\π}}{2}.$

δ为一个与检测机的探头结构有关的参数，对于制作好的探头，δ基本不变。θ_p(t)为产品效应参数，是一个与产品有关的参数，对于不同产品，θ_p(t)是不一样的；对于同种产品，随着时间变化，θ_p(t)也有可能发生变化。这就要求

当α满足这一要求时，产品效应即被压制到最小。

金属产品的产品效应参数θ_p(t)为θ_metal，带有金属的不合格产品通过探头时将干扰探头范围内的电磁场分布，这导致信号SIN_R变为A1_Mgsin(2πft+ψ+δ+θ_metal)。

进一步，这将导致信号SIN_1变为(这里没有将产品效应的叠加表示出来，因为产品效应一般已被压制至很小的幅度)。前述的产品压制已经为α提供了约束，只要在α的约束范围内，且SIN_1的幅值达到预设的临界阈值，即判断产品含有金属异物。

但是，由于产品效应参数θ_p(t)随着时间变化而变化，对于某些产品，这种变化尤其明显，以至于一段时间以后，θ_p(t)的变化将使得合格产品的产品效应超过阈值，进而被当做不合格产品排除，因此需要通过第二信号链路的信号来消除θ_p(t)随时间变化所带来的影响。

第二乘法器的输入取自上述信号接收模块的输入SIN_R以及载波相位控制单元控制的第二载波信号发生器所产生的幅值为B、频率为f、相位为ψ+α+β的正弦波信号SIN_CARRIER2。

第二信号链路在A/D环节之后输出信号SIN_2。类似地，信号SIN_2可以来表示，而检测判断模块对信号SIN_2进行处理，更新载波信号发生器输出信号的相位α，即可实现对产品效应的控制，从而提高检测的准确度。

具体的处理流程如图2所示，包括以下步骤：

1)更新α为α+β，然后清零β；

2)调整β的值，增加一倍步长，并判断β的绝对值是否超过四倍步长，若为是，则执行步骤1)；若为否，则执行步骤3)；

3)统计前N个合格产品在检测过程中的产品效应峰值，并将其平均值记为hData_aver，前一次的统计结果的平均值记为hData_aver_old；

4)判断hData_aver是否大于hData_aver_old，若为否，则执行步骤2)；若为是，则执行步骤5)；

5)调整β的值，减少一倍步长，并判断β的绝对值是否超过四倍步长，若为是，则执行步骤1)；若为否，则执行步骤6)；

6)统计前N个合格产品在检测过程中的产品效应峰值，并将其平均值记为hData_aver，前一次的统计结果的平均值记为hData_aver_old；

7)判断hData_aver是否大于hData_aver_old，若为否，则执行步骤5)；若为是，则执行步骤2)。

其中，步长可以根据不同产品的产品效应参数来具体设置，这样可以获得精确的检测结果。

Claims (5)

1.一种用于金属检测机的产品跟踪机构，其特征在于，包括信号发生模块、信号接收模块、载波调节模块、信号调理模块和检测判断模块，所述的信号发生模块发射正弦波信号形成检测区域，所述的信号接收模块、载波调节模块、信号调理模块和检测判断模块依次连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于金属检测机的产品跟踪机构，其特征在于，所述的信号发生模块包括依次连接的发射信号控制单元、发射信号发生器以及发射线圈。

3.根据权利要求1所述的一种用于金属检测机的产品跟踪机构，其特征在于，所述的信号接收模块设置在检测区域周围，包括在所述的检测区域周围配置的第一接收线圈和第二接收线圈。

4.根据权利要求1所述的一种用于金属检测机的产品跟踪机构，其特征在于，所述的载波调节模块和信号调理模块设有两条信号链路，分别为用于输出比较判断信号的第一信号链路和用于输出产品效应消除信号的第二信号链路。

5.根据权利要求4所述的一种用于金属检测机的产品跟踪机构，其特征在于，所述的载波调节模块包括载波相位控制单元、第一载波信号发生器、第二载波信号发生器、第一乘法器、第二乘法器，所述的载波相位控制单元分别连接第一载波信号发生器和第二载波信号发生器，所述的信号调理模块包括第一滤波放大单元、第二滤波放大单元、第一A/D单元、第二A/D单元；

第一信号链路由第一载波信号发生器、第一乘法器、第一滤波放大单元和第一A/D单元组成，第一乘法器的输入端分别连接信号接收模块和第一载波信号发生器，第一乘法器的输出端依次连接第一滤波放大单元和第一A/D单元；

第二信号链路由第二载波信号发生器、第二乘法器、第二滤波放大单元和第二A/D单元组成，第二乘法器的输入端分别连接信号接收模块和第二载波信号发生器，第二乘法器的输出端依次连接第二滤波放大单元和第二A/D单元。

Images