DE102018121762A1

DE102018121762A1 - Method and device for rejecting metal-containing materials

Info

Publication number: DE102018121762A1
Application number: DE102018121762.5A
Authority: DE
Inventors: Daniel Eichinger
Original assignee: Sesotec GmbH
Current assignee: Sesotec GmbH
Priority date: 2018-03-20
Filing date: 2018-09-06
Publication date: 2019-09-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aussondern von metallhaltigen Gegenständen unter Verwendung wenigstens eines Metalldetektors, der einen Detektionsbereich aufweist, durch den Produkte, z.B. Lebensmittel gefördert werden. Die Produkte in einer Auswerteeinrichtung des Metalldetektors werden als metallhaltig detektiert, wenn das aus dem Produkt erhaltene Messsignal wenigstens einen Referenzwert überschreitet, wobei das Messsignal die Phase und Amplitude eines Antwortsignals in Antwort auf wenigstens ein Erregungssignal enthält, das in wenigstens einer Detektionsspule des Metalldetektors erzeugt wird, wobei die Amplitude und Phase des an einem Produkt gemessenen Messsignals zweidimensional auf einem Display des Metalldetektors abgebildet werden. Erfindungsgemäß ist der Referenzwert ein in der Phasen/Amplituden-Ebene des Messsignals liegender geschlossener Referenzbereich, wobei die Größe des Referenzbereichs und damit die Detektionsempfindlichkeit des Metalldetektors entsprechend einem Testkörper festgelegt wird, dessen die Hüllkurve bildendender Referenzbereich in wenigstens einem Satz von Testkörpern unterschiedlicher Metallmaterialien und Größen in einem mit der Auswerteeinrichtung verbundenen Speicher abgelegt ist, und dass ein Produkt als metallhaltig detektiert wird, wenn das Messsignal des Produkts den Referenzbereich an wenigstens einem Punkt berührt oder überschreitet.The invention relates to a method of separating metal-containing articles using at least one metal detector having a detection area through which products, e.g. Food to be promoted. The products in an evaluation device of the metal detector are detected as metal-containing when the measurement signal obtained from the product exceeds at least a reference value, the measurement signal containing the phase and amplitude of a response signal in response to at least one excitation signal generated in at least one detection coil of the metal detector in which the amplitude and phase of the measurement signal measured on a product are imaged two-dimensionally on a display of the metal detector. According to the invention, the reference value is a closed reference region located in the phase / amplitude plane of the measurement signal, the size of the reference region and thus the detection sensitivity of the metal detector being determined according to a test body whose reference region forming the envelope is present in at least one set of test bodies of different metal materials and sizes is stored in a memory connected to the evaluation device, and that a product is detected as metal-containing, when the measurement signal of the product touches the reference range at least one point or more.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aussondern von metallhaltigen Gegenständen unter Verwendung wenigstens eines Metalldetektors, der einen Detektionsbereich aufweist, wobei Material, z.B. Lebensmittel, in einem Materialstrom durch den Detektionsbereich gefördert wird, und in Abhängigkeit von dem Messsignal des Metalldetektors eine Austragvorrichtung betätigt wird, mit welcher als metallhaltig detektiertes Material aus dem Materialstrom ausgesondert wird.The present invention relates to a method and apparatus for separating metal-containing articles using at least one metal detector having a detection area, wherein material, e.g. Food is conveyed in a flow of material through the detection area, and in response to the measurement signal of the metal detector, a discharge device is actuated, is rejected with which as metal-containing material detected from the material flow.

Bei dieser Metall-Fremdkörperdetektion insbesondere im Lebensmittel-Sektor ist es wichtig, möglichst kleine metallische Verunreinigungen zu detektieren. In jedem größeren Produktionsbetrieb gibt es definierte Anforderungen an die Detektionsempfindlichkeit. Diese werden durch Werksvorgaben definiert, oder ergeben sich aus den Vorgaben der Endkunden.In this metal-foreign body detection, especially in the food sector, it is important to detect the smallest possible metallic impurities. In every major production facility, there are defined requirements for detection sensitivity. These are defined by factory specifications or result from the specifications of the end customer.

Jedes Material bzw. Produkt, das inspiziert wird, verursacht ein Signal im Metalldetektor. Dieses Signal ist abhängig von Masse, Form, Volumen, Temperatur und der elektrischen u. magnetischen Leitfähigkeit des Produktes. Das Metallsuchgerät ist in der Regel in der Lage diesen „Produkteffekt“ zu unterdrücken. Jedoch wird die Empfindlichkeit der Metalldetektoren häufig hoch eingestellt, um auf jeden Fall Metall in den Produkten zu erfassen. Nun kann das Produktsignal (das Messsignal des Metalldetektors während de s laufenden Betriebs) durch z.B. variierende Produkte, z.B. abweichende Zusammensetzung, Temperaturänderungen, etc., schwanken und als Metallsignal interpretiert werden. Dies ist eine sogenannte „Fehldetektion“. Fehldetektionen bedeuteten immer Ausschleusung von guten Produkten. Dieser Produktverlust verursacht bei den verarbeitenden Betrieben enorme Kosten.Any material or product being inspected will cause a signal in the metal detector. This signal is dependent on mass, shape, volume, temperature and the electrical u. magnetic conductivity of the product. The metal detector is usually able to suppress this "product effect". However, the sensitivity of the metal detectors is often set high to definitely detect metal in the products. Now, the product signal (the measuring signal of the metal detector during operation) may be detected by e.g. varying products, e.g. deviating composition, temperature changes, etc., fluctuate and be interpreted as a metal signal. This is a so-called "misdetection". Misdiagnosis always meant the removal of good products. This product loss causes enormous costs for the processing companies.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den Ausschuss an guten Produkten oder Material aufgrund der Metalldetektion zu verringern. Die Aufgabe wird erfindungsgemäße durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der zugeordneten abhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind auch in der Beschreibung und in der Zeichnung offenbart.It is therefore an object of the invention to reduce the rejection of good products or material due to metal detection. The object is achieved by a method according to claim 1 and an apparatus according to claim 9. Advantageous developments of the invention are the subject of the associated dependent claims. Advantageous developments of the invention are also disclosed in the description and in the drawing.

Erfindungsgemäß wird zur Bestimmung der Detektionsempfindlichkeit des Metalldetektors wenigstens ein Testkörper in den Detektionsbereich gebracht. Das hierauf erhaltene Messsignal des Testkörpers wird dann zur Bestimmung der Detektionsempfindlichkeit des Metalldetektors verwendet. Auf diese Weise wird nicht mit der höchsten Detektionsempfindlichkeit gearbeitet, sondern mit einer den Produkterfordernissen angepassten Detektionsempfindlichkeit. Die Größe und Art des Testkörpers wird hierbei natürlich entsprechend dem zulässigen Metallgehalt im Produkt oder Material ausgewählt. Es können auch mehrere Testkörper verwendet werden, die unterschiedliche Metallsorten wiederspiegeln. Auf diese Weise wird der Metalldetektor oder die Auswerteeinrichtung auf eine Empfindlichkeit eingestellt, die dazu führt, dass die durch die Testkörper definierten Anforderungen an zulässigem Metallgehalt eingehalten werden, andererseits aber nicht Produkte ausgesondert werden, die zwar vom erzeugten Messsignal her über der möglichen Detektionsempfindlichkeit des Metalldetektors liegen, aber innerhalb des zulässigen Signalbereichs, wie er durch den oder die Testkörper definiert wird. Der Ausschuss durch unnötige Aussonderung an Gutprodukten wird somit deutlich verringert.According to the invention, at least one test body is brought into the detection area to determine the detection sensitivity of the metal detector. The measurement signal of the test body obtained thereon is then used to determine the detection sensitivity of the metal detector. In this way it is not worked with the highest detection sensitivity, but with a product sensitivity adapted to the detection sensitivity. Of course, the size and type of the test body is selected according to the permissible metal content in the product or material. It is also possible to use a plurality of test bodies which reflect different types of metal. In this way, the metal detector or the evaluation device is set to a sensitivity which results in the requirements for acceptable metal content defined by the test specimens being adhered to, but on the other hand, products are not discarded, although from the generated test signal, above the possible detection sensitivity of the metal detector but within the allowable signal range as defined by the test body (s). The committee is thus significantly reduced by unnecessary rejection of good products.

Erfindungsgemäß werden metallhaltige Gegenständen unter Verwendung wenigstens eines einen Detektionsbereich aufweisenden Metalldetektors ausgesondert, indem in Abhängigkeit von dem Messsignal des Metalldetektors eine Austragvorrichtung oder ein Austragsvorgang initiiert wird, ein als metallhaltig detektiertes Produkt auszusondern. Die Produkte werden in einer Auswerteeinrichtung des Metalldetektors als metallhaltig detektiert, wenn das aus dem Produkt erhaltene Messsignal wenigstens einen Referenzwert überschreitet, wobei das Messsignal die Phase und Amplitude eines Antwortsignals in Antwort auf wenigstens ein Erregungssignal enthält, das in wenigstens einer Detektionsspule des Metalldetektors erzeugt wird. Es werden die Amplitude und Phase des an einem Produkt gemessenen Messsignals in einem zweidimensionalen Koordinatensystem, das durch die die Phase und die Amplitude des von der Detektionsspule gemessenen Messsignals aufgespannt wird, auf einem Display des Metalldetektors abgebildet. Gemäß der Erfindung ist der Referenzwert ein in der Phasen/Amplituden-Ebene des Messsignals liegender Referenzbereich, der in Form einer geschlossen Hüllkurve auf dem Display dargestellt wird, welche Hüllkurve das Messsignal eines Produkts umschließt, dessen Produkt-Messsignal, Restsignal oder Kompensationssignal innerhalb des Referenzbereichs liegt. Die Größe der Hüllkurve und damit die Detektionsempfindlichkeit des Metalldetektors wird entsprechend einem Testkörper festgelegt wird, dessen die Hüllkurve bildendender Referenzbereich in wenigstens einem Satz von Testkörpern unterschiedlicher Metallmaterialien und Größen in einem mit der Auswerteeinrichtung verbundenen Speicher abgelegt ist. Das Produkt wird als metallhaltig detektiert, wenn das Messsignal des Produkts die Hüllkurve an wenigstens einem Punkt berührt oder überschneidet.According to the invention, metal-containing objects are discarded using at least one metal detector having a detection region, in that a discharge device or a discharge process is initiated as a function of the measurement signal of the metal detector to weed out a product detected as containing metal. The products are detected as metal-containing in an evaluation device of the metal detector when the measurement signal obtained from the product exceeds at least a reference value, the measurement signal containing the phase and amplitude of a response signal in response to at least one excitation signal generated in at least one detection coil of the metal detector , The amplitude and phase of the measurement signal measured on a product are imaged on a display of the metal detector in a two-dimensional coordinate system which is defined by the phase and the amplitude of the measurement signal measured by the detection coil. According to the invention, the reference value is a reference region lying in the phase / amplitude plane of the measurement signal, which is represented in the form of a closed envelope on the display, which envelope encloses the measurement signal of a product, its product measurement signal, residual signal or compensation signal within the reference region lies. The size of the envelope and thus the detection sensitivity of the metal detector is determined according to a test body, the envelope forming the reference range is stored in at least one set of test bodies of different metal materials and sizes in a memory connected to the evaluation. The product is detected as containing metal if the product's measurement signal touches or overlaps the envelope at at least one point.

Aus einem Satz unterschiedlicher großer Testkörper aus unterschiedlichen Metallen wird dann die Detektionsempfindlichkeit über den entsprechenden Testkörper ausgewählt. Die Testkörpergrößen unterschiedlicher Metalle relativ zueinander sind physikalisch festgelegt und nicht veränderbar. Somit ist einer bestimmten Eisen-Testkörpergröße immer genau eine zugeordnete NE-Metall Testköpergröße und genau eine Edelstahl-Testkörpergröße zugeordnet. Diese gegenseiteigenen Relationen sind durch das Detektionsverhalten des Metalldetektors festgelegt.From a set of different large test bodies of different metals then the detection sensitivity is selected via the corresponding test body. The test body sizes of different metals relative to each other are physically fixed and unchangeable. Thus, a given iron test specimen size is always assigned exactly one associated non-ferrous test specimen size and exactly one specimen stainless steel size. These mutual relations are determined by the detection behavior of the metal detector.

Der Referenzwert wird somit in Abhängigkeit von dem Messsignal des Testkörpers festgelegt. Dies führt zu einer einfachen Berücksichtigung der „Detektionsempfindlichkeit“ in der anschließenden Signalaufbereitung.The reference value is thus determined as a function of the measurement signal of the test body. This leads to a simple consideration of the "detection sensitivity" in the subsequent signal processing.

Der wenigstens eine Referenzwert ist durch einen Referenzbereich in Form einer Hüllkurve gebildet, der die Phase und die Amplitude des Messsignals enthält. Dieser Referenzbereich lässt sich gut auf einem Display einer Steuerung darstellen, die die Anlage zum Aussondern der metallhaltigen Materialien steuert.The at least one reference value is formed by a reference region in the form of an envelope, which contains the phase and the amplitude of the measurement signal. This reference range can be easily displayed on a display of a controller that controls the system for rejecting the metal-containing materials.

Vorzugsweise wird die Senderspule gleichzeitig mit mehreren Anregungsfrequenzen betrieben und die frequenzspezifischen Amplituden- und Phasenwerte der Antwortsignale werden derart in eine einzige zweidimensionale Darstellung transformiert werden, dass die Hüllkurven aus den frequenzspezifischen Antwortsignalen zumindest annähernd zur Deckung kommen. Auf diese Weise können optimierte Frequenzen für die unterschiedlichen Materialien verwendet werden. Dadurch, dass die entsprechenden Hüllkurven der unterschiedlichen Frequenzen aufeinander skaliert werden, sieht man sofort ein Überschreiten des Referenzbereichs, unabhängig vom Material.Preferably, the transmitter coil is operated simultaneously with a plurality of excitation frequencies and the frequency-specific amplitude and phase values of the response signals are transformed into a single two-dimensional representation in such a way that the envelopes from the frequency-specific response signals at least approximately coincide. In this way, optimized frequencies can be used for the different materials. By scaling the corresponding envelopes of the different frequencies one sees immediately an exceeding of the reference range, independent of the material.

Vorzugsweise wird der Referenzbereich hierbei als zweidimensionaler Referenzbereich mit Phase und Amplitude als Koordinaten des Bereichs dargestellt, und dass das Messsignal wird in diesem zweidimensionalen Referenzbereich dargestellt. Dies erlaubt auch eine optische Kontrolle der Tätigkeit des Metalldetektors.In this case, the reference region is preferably represented as a two-dimensional reference region with phase and amplitude as coordinates of the region, and the measurement signal is displayed in this two-dimensional reference region. This also allows optical control of the action of the metal detector.

Vorzugsweise wird der Testkörper entsprechend der Größe des Metalldetektors ausgewählt, was zu optimalen Ergebnissen führt.Preferably, the test body is selected according to the size of the metal detector, resulting in optimum results.

Vorzugsweise wird der Referenzwert derart eingestellt wird, dass dem Messsignal des Testkörpers, abzüglich einer Sicherheitsspanne entspricht. Hierdurch wird sichergestellt, dass auch das Messsignals des Testkörpers, welcher das Messsignal mit der geringsten Amplitude liefert, sicher als metallhaltig erkannt wird. Die Sicherheitsspanne muss entsprechend groß gewählt werden. Vorzugsweise beträgt sie ein Viertel bis ein Zwanzigstel, insbesondere ein Sechstel bis ein Zehntel der Amplitude des Messsignals des Testkörpers. Die führt einerseits zu einer sicheren Erkennung aber andererseits zu einem geringen Ausschuss, der umso höher ist, desto größer die Sicherheitsspanne ist.Preferably, the reference value is adjusted such that the measurement signal of the test body, less a safety margin corresponds. This ensures that even the measurement signal of the test body, which delivers the measurement signal with the lowest amplitude, is reliably detected as metal-containing. The safety margin must be selected to be correspondingly large. It is preferably one quarter to one twentieth, in particular one sixth to one tenth of the amplitude of the test signal of the test body. On the one hand leads to a secure detection but on the other hand to a small reject, which is the higher, the greater the margin of safety.

Vorzugsweise werden drei insbesondere kugelförmige Testkörper aus Metall verwendet werden, nämlich, ein Eisenkörper, ein Nicht-Eisenkörper und ein Edelstahlkörper. Die Größe der Testkörper ist definiert nach Kundenvorgaben, die sicherstellen, dass gewisse Größen von Metallverunreinigungen im Produkt nicht überschritten werden. In der zweidimensionalen Darstellung des Referenzbereichs bilden die Messsignale der drei Testköper in der oben genannten zweidimensionalen Darstellung des Referenzbereichs Vektoren, deren Betrag den Referenzbereich in verschieden Richtungen überschreiten.Preferably, three, in particular, spherical metal test bodies will be used, namely, an iron body, a non-iron body and a stainless steel body. The size of the test specimens is defined according to customer specifications, which ensure that certain sizes of metal contaminants in the product are not exceeded. In the two-dimensional representation of the reference region, the measurement signals of the three test bodies in the abovementioned two-dimensional representation of the reference region form vectors whose magnitude exceeds the reference range in different directions.

Vorzugsweise wird zumindest das Messsignal desjenigen Testkörpers verwendet, welches ein Messsignal mit der geringsten Amplitude verursacht. Vorzugsweise werden jedoch die Messsignale aller Testkörper verwendet, wodurch man im zweidimensionalen Phase/Amplitude- Bereich einen flächigen Bereich erhält.Preferably, at least the measurement signal of that test body is used which causes a measurement signal with the lowest amplitude. Preferably, however, the measurement signals of all test bodies are used, as a result of which a flat area is obtained in the two-dimensional phase / amplitude range.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise im Bereich der Qualitätskontrolle, Lebensmittelüberwachung oder des Materialrecyclings eingesetzt, um metallhaltige Fremdstoffe wirkungsvoll abzusondern, wobei nur eine geringe Fehldetektion stattfindet.The method according to the invention is preferably used in the field of quality control, food monitoring or material recycling in order to effectively separate metal-containing foreign substances, with only a slight misdetection taking place.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Detektion und Aussonderung von metallhaltigen Stoffen aus einem Materialgemenge, umfassend wenigstens einen Metalldetektor mit wenigstens einem Detektionsbereich, eine Fördervorrichtung zum Fördern eines Materialgemenges entlang einer Förderstrecke durch den Detektionsbereich und eine dem Detektionsbereich nachgeordnete Aussonderungsvorrichtung, um ein als metallhaltig detektiertes Material aus dem Materialgemenge auszusondern, wobei die Aussonderungsvorrichtung in Abhängigkeit von dem Messsignal des Metalldetektors durch eine Steuerung steuerbar ist. Die Vorrichtung enthält eine Auswerteeinrichtung mit einer Vergleichsschaltung, die konzipiert ist, während des Betriebs der Vorrichtung das aus dem Materialgemisch resultierende laufende Messsignal des Metalldetektors mit wenigstens einem Referenzwert zu vergleichen, und aus dem Vergleich ein Betätigungssignal für die Austragvorrichtung abzuleiten. Die Auswerteeinrichtung weist eine Referenzschaltung auf, die konzipiert ist, aus dem Messsignal eines ausgewählten Testkörpers einen Referenzbereich in Form einer geschlossenen Hüllkurve auf einem Display der Auswerteeinrichtung darzustellen, das in den beiden kartesischen Koordinaten die Phase und die Amplitude des Messsignals umfasst. Die Auswerteeinrichtung ist dazu konzipiert, das Messsignal eines Produktes (Produkt-Messsignal) auf dem Display anzuzeigen und ein Metall-Fremdkörper-Signal abzuleiten, wenn die Hüllkurve durch das Produkt-Messsignal berührt oder überschritten wird.The invention also relates to a device for detecting and rejecting metal-containing substances from a material mixture, comprising at least one metal detector with at least one detection region, a conveying device for conveying a material mixture along a conveying path through the detection region and a sorting device arranged downstream of the detection region, in order to detect a metal-containing detected Material weed out of the material mixture, wherein the screening device is controlled in response to the measurement signal of the metal detector by a controller. The apparatus includes an evaluation device with a comparison circuit, which is designed to compare the running of the material mixture resulting measurement signal of the metal detector with at least one reference value during operation of the device, and deriving from the comparison of an actuation signal for the discharge device. The evaluation device has a reference circuit, which is designed to display a reference region in the form of a closed envelope on the display of the evaluation device from the measurement signal of a selected test body, the phase and the amplitude of the two Cartesian coordinates Measuring signal includes. The evaluation device is designed to display the measurement signal of a product (product measurement signal) on the display and to derive a metal-foreign-body signal if the envelope is touched or exceeded by the product measurement signal.

Vorzugsweise enthält die Auswerteeinrichtung eine Referenzschaltung, die konzipiert ist, aus dem Messsignal des wenigstens eines Testkörpers einen Referenzbereich abzuleiten, der insbesondere die Phase und die Amplitude des Messsignals umfasst. Vorzugsweise werden mehrere Testkörper mit unterschiedlichen metallhaltigen Stoffen verwendet, wodurch in der Frequenz und Phase unterschiedliche Vektoren als Messsignal erhalten werden, die den Referenzbereich umschließen.Preferably, the evaluation device includes a reference circuit which is designed to derive from the measurement signal of the at least one test body a reference range, which in particular comprises the phase and the amplitude of the measurement signal. Preferably, several test bodies are used with different metal-containing substances, whereby different vectors are obtained in the frequency and phase as a measurement signal, which surround the reference range.

Vorzugsweise wird das Messsignal desjenigen Testkörpers für die Festlegung des Referenzbereichs verwendet, welches phasenbezogen einen Vektor mit dem geringsten Betrag in der zweidimensionalen Darstellung auf dem Display bildet. Auf diese Weise gelangt man für alle Materialien im sicheren Detektionsbereich...Preferably, the measurement signal of that test body is used for the definition of the reference area, which phase-related forms a vector with the smallest amount in the two-dimensional representation on the display. In this way you can get to all materials in the safe detection area ...

Vorzugsweise enthält die Steuerung und/oder Auswerteeinrichtung ein Display und ist konzipiert, den Referenzbereich und das Messsignal zweidimensional auf dem Display darzustellen, wobei insbesondere die Phase und die Amplitude des Messsignals die Ordinate und Abszisse der zweidimensionalen Darstellung auf dem Display bilden.The control and / or evaluation device preferably contains a display and is designed to display the reference range and the measurement signal two-dimensionally on the display, with the phase and the amplitude of the measurement signal in particular forming the ordinate and abscissa of the two-dimensional representation on the display.

Vorzugsweise enthält die Referenzschaltung eine Substraktionsschaltung, die zur Bildung des Referenzwerts von dem Messsignal des Testkörpers eine Sicherheitsspanne abzieht. Die Vorteile sind oben bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben.The reference circuit preferably contains a subtraction circuit which subtracts a safety margin from the measurement signal of the test body in order to form the reference value. The advantages are already described above in connection with the method.

Vorzugsweise ist die Austragvorrichtung durch Ausblasdüsen oder einen Austragstempel gebildet, der Material quer zur Förderrichtung ausstößt. Auf diese Weise können leicht Produkte oder Material ausgesondert werden, das als metallhaltig detektiert worden ist.Preferably, the discharge device is formed by exhaust nozzles or a discharge punch, which ejects material transverse to the conveying direction. In this way, products or materials that have been detected to be metal-containing can easily be separated out.

Der Metalldetektor kann als Detektionsspulen eine oder mehrere Senderspulen und mindestens zwei Empfängerspulen aufweisen.The metal detector may have as detection coils one or more transmitter coils and at least two receiver coils.

Vorzugsweise ist die Fördervorrichtung konzipiert, in einem Förderbereich einen Materialstrom definierter Breite zu erzeugen. Die Breite des Detektionsbereichs erstreckt sich über die gesamte Breite des Materialstroms.Preferably, the conveying device is designed to produce a material flow of defined width in a conveying region. The width of the detection area extends over the entire width of the material flow.

So hat vorzugsweise der wenigstens eine Metalldetektor einen Detektionsbereich mit einer Länge in Förderrichtung von 10 cm bis 100 cm, insbesondere 30cm bis 50 cm. Diese Länge des Detektionsbereichs ist insbesondere für die Lebensmittelüberwachung gut geeignet, wo in der Regel ganze Produktpackungen ausgesondert werden müssen.Thus, preferably, the at least one metal detector has a detection area with a length in the conveying direction of 10 cm to 100 cm, in particular 30 cm to 50 cm. This length of the detection area is particularly well suited for food monitoring, where usually whole product packages must be discarded.

Vorzugsweise enthält die Steuerung und/oder Auswerteeinrichtung eine Verzögerungsschaltung, die die Strecke von dem Detektionsbereich bis zur Austragsvorrichtung und die Fördergeschwindigkeit bei der Betätigung der Austragvorrichtung berücksichtigt. Auf diese Weise kann die Betätigung der Austragsvorrichtung gen auf den Materialbereich eingegrenzt werden, in welchem das Metall detektiert wurde.Preferably, the control and / or evaluation device includes a delay circuit, which takes into account the distance from the detection area to the discharge device and the conveying speed during the actuation of the discharge device. In this way, the operation of the discharge device can be narrowed gene on the material region in which the metal has been detected.

Vorzugsweise hat der Metalldetektor als Detektionsspule wenigstens eine die Förderstrecke umgebende Senderspule und zwei Empfängerspulen, die in Förderrichtung vor und hinter der Senderspule angeordnet sind. Die Senderspule arbeitet insbesondere mit einer Frequenz von 16 bis 1000 kHz. Die Empfängerspulen sind gegenläufig in Serie geschaltet, so dass sich deren Induktionsspannung aufhebt. Jeder metallhaltige Gegenstand, der durch die Spulen gefördert wird, verändert dieses Gleichgewicht. Dies äußert sich einem Messsignal, dass eine gewisse Amplitude und eine gewisse Phase zum Sendersignal aufweist.Preferably, the metal detector has as a detection coil at least one transmitter coil surrounding the conveyor track and two receiver coils, which are arranged in the conveying direction in front of and behind the transmitter coil. The transmitter coil operates in particular with a frequency of 16 to 1000 kHz. The receiver coils are connected in series in opposite directions, so that their induction voltage cancels. Any metal-containing article that is conveyed through the coils changes that balance. This manifests itself in a measurement signal that has a certain amplitude and a certain phase to the transmitter signal.

Es ist auch möglich, mehrere Anregungsfrequenzen für die Senderspule des Metalldetektors zu verwenden, z.B. eine erste im Bereich von 30-300 kHz und wenigstens eine zweite im Bereich von 200 bis 900 kHz. Die frequenzspezifischen Phasen- und Amplitudenwerte aus den unterschiedlichen Anregungsfrequenzen werden dann in eine einzige zweidimensionale Darstellung transferiert. Auf diese Weise können Edelstahl und allgemein NE-Metalle besser erkannt werden, weil diese bei höheren Frequenzen ein deutlicheres Signal als bei niedrigeren Frequenzen zeigen, während Eisen und dessen Legierungen bei niedrigeren Frequenzen ein besseres Signal liefern. Somit wird durch die gleichzeitige Verwendung zweier unterschiedlicher Frequenzen der Senderspule den spezifischen Signalantworten der unterschiedlichen Materialien Rechnung getragen. Es ist somit eine optimierte Erkennung von Eisen als auch von Nichteisen-Metallen möglich.It is also possible to use several excitation frequencies for the transmitter coil of the metal detector, e.g. a first in the range of 30-300 kHz and at least a second in the range of 200 to 900 kHz. The frequency-specific phase and amplitude values from the different excitation frequencies are then transferred into a single two-dimensional representation. In this way, stainless steel and generally non-ferrous metals can be better recognized because at higher frequencies they show a clearer signal than at lower frequencies, while iron and its alloys give a better signal at lower frequencies. Thus, the simultaneous use of two different frequencies of the transmitter coil accommodates the specific signal responses of the different materials. It is thus an optimized detection of iron and non-ferrous metals possible.

Aufgrund der Erfindung ist es nun möglich, dass sich das Metallsuchsystem automatisch auf eine definierte Detektionsempfindlichkeit zurückregelt, welche gerade noch ausreicht, um die geforderten Empfindlichkeiten zu erreichen. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt auf der einen Seite darin, dass eine reduzierte Störempfindlichkeit/höhere Betriebsstabilität des Gesamtsystems erreicht werden kann und auf der anderen Seite automatisch und ohne langwierige ,tryand-error‘ Versuche eine optimale Empfindlichkeitseinstellung gefunden wird.Due to the invention, it is now possible that the metal detection system automatically restores itself to a defined detection sensitivity, which is just sufficient to achieve the required sensitivities. The advantage of this method is on the one hand that a reduced susceptibility / higher operating stability of the entire system can be achieved and on the other hand automatically and without lengthy, tryand-error 'attempts to find an optimal sensitivity setting.

Die Auswerteeinrichtung kann in der Steuerung integriert sein. Die vorstehend genannten Verfahrens- und Vorrichtungsmerkmale können beliebig miteinander kombiniert werden.The evaluation device can be integrated in the controller. The aforementioned process and device features can be combined with each other as desired.

Vorzugsweise sind die zu detektierenden Produkte auf einem Förderband angeordnet, welches durch die Senderspule des Metalldetektors hindurchläuft. Nach Erkennung eines Fremdkörpers kann das zugehörige Produkt dann wahlweise durch eine Aussonderungsvorrichtung, z.B. einen Ausleitschieber aus dem Materialstrom entfernt, d.h. vom Förderband heruntergestoßen werden. Es ist andererseits auch möglich, nach Erkennen des Metall-Fremdkörpers das Förderband lediglich zu stoppen, so dass eine Aufsichtsperson das Produkt vom Förderband entnehmen kann.Preferably, the products to be detected are arranged on a conveyor belt which passes through the transmitter coil of the metal detector. Upon detection of a foreign object, the associated product may then optionally be removed by a disposal device, e.g. removes a diverter gate from the flow of material, i. be pushed off the conveyor belt. On the other hand, it is also possible, after detecting the foreign metal body, to merely stop the conveyor belt so that a supervisor can remove the product from the conveyor belt.

Folgende Ausdrücke werden synonym verwendet: Referenzbereich - Hüllkurve;The following expressions are used synonymously: Reference range - Envelope;

Die Erfindung wir nachfolgend kurz anhand der schematischen Zeichnung beschrieben.
In dieser zeigen:

1 eine seitliche Darstellung einer Aussonderungsvorrichtung,
2 eine Darstellung der Aussonderungsvorrichtung aus 1 von oben,
3 eine zweidimensionale Darstellung des Messsignals und des zulässigen Referenzbereichs
4 eine Darstellung des Referenzbereichs und der Messsignale dreier Testkörper nach dem Stand der Technik,
5 eine Darstellung des Referenzbereichs und der Messsignale dreier Testkörper gemäß der Erfindung,
6 eine Vergrößerung VI aus 5.

The invention will be briefly described below with reference to the schematic drawing.
In this show:

1 a side view of a screening device,
2 a representation of the screening device 1 from above,
3 a two-dimensional representation of the measurement signal and the allowable reference range
4 a representation of the reference range and the measurement signals of three test objects according to the prior art,
5 a representation of the reference range and the measurement signals of three test bodies according to the invention,
6 an enlargement VI 5 ,

1 und 2 zeigen eine Vorrichtung 10 zum Aussondern von metallhaltigen Gegenständen aus Produkten wie z.B. Lebensmittelpackungen, Schüttgütern etc., auch zum Maschinenschutz.
Die Aussonderungsvorrichtung 10 enthält ein Förderband 12, dessen Laufrichtung mit Pfeilen gekennzeichnet ist. Das Förderband ist von einem Metalldetektor 14 umgeben, der wenigstens eine Senderspule und wenigstens zwei Empfängerspulen enthält, die das Förderband 12 umgeben. Dem Metalldetektor ist eine Austragsvorrichtung nachgeordnet, die einen Austragsstempel 18 enthält, der ein fehlerhaftes Produkt quer zur Förderrichtung in einen Entsorgungsbehälter 20 ausstößt. Die Vorrichtung enthält eine Steuerung 22, die eine Auswerteeinrichtung zur Signalaufbereitung des Messsignals vom Metalldetektor enthält. Die Steuerung und die Auswerteeinrichtung können jedoch separat vorgesehen sein. Die Auswerteeinrichtung und/oder Steuerung 22 enthält ein Display 24, auf dem das aktuelle Messsignal des Metalldetektors 14 als zweidimensionale Darstellung Amplitude A über die Phase (360 Grad) P dargestellt ist. Die Darstellung auf dem Display 24 ist in den nachfolgenden 3 bis 6 gezeigt. 1 and 2 show a device 10 For separating metal-containing objects from products such as food packages, bulk materials, etc., also for machine protection.
The screening device 10 contains a conveyor belt 12 whose direction is indicated by arrows. The conveyor belt is from a metal detector 14 surrounded, which contains at least one transmitter coil and at least two receiver coils, which the conveyor belt 12 surround. The metal detector is followed by a discharge device, which is a discharge punch 18 contains a defective product transverse to the conveying direction in a disposal container 20 ejects. The device contains a controller 22 , which contains an evaluation device for signal conditioning of the measurement signal from the metal detector. However, the controller and the evaluation can be provided separately. The evaluation device and / or control 22 contains a display 24 , on which the current measuring signal of the metal detector 14 is represented as a two-dimensional representation of amplitude A over the phase (360 degrees) P. The presentation on the display 24 is in the following 3 to 6 shown.

3 zeigen die Darstellung eines Messsignals 2 über die Amplitude A und die Phase P während der Tätigkeit der Vorrichtung. Das Messsignal 2 ist ein typisches Messsignal z.B. für ein Nahrungsmittel. Es ergibt sich aus der Amplitude und dem Phasenversatz des Signals der Empfängerspule zur Sendespule. Die Hüllkurve 1 zeigt den Referenzbereich, innerhalb dessen sich das Messsignal 2 befinden darf. Bewegt sich das Messsignal aus der Hüllkurve heraus, wie das durch das Bezugszeichen 3 dargestellt ist, wird dies von der Auswerteeinrichtung als „Metall“ interpretiert. In diesem Beispiel wäre dies eine Fehldetektion aufgrund Temperaturschwankungen im Fertigungsprozess des Nahrungsmittels. 3 show the representation of a measuring signal 2 about the amplitude A and the phase P during the operation of the device. The measuring signal 2 is a typical measurement signal eg for a food. It results from the amplitude and phase offset of the receiver coil signal to the transmit coil. The envelope 1 shows the reference range within which the measurement signal 2 may be located. If the measurement signal moves out of the envelope, as indicated by the reference numeral 3 is represented, this is interpreted by the evaluation as "metal". In this example, this would be a misdetection due to temperature variations in the manufacturing process of the food.

In 4 werden die Messsignale 4, 5, und 6 von drei Testkugeln gezeigt, welche die geforderte/vorgegebene Detektionsempfindlichkeit darstellen. Die Messsignale 4, 5 und 6 bilden Vektoren in der zweidimensionalen Darstellung Amplitude/Phase der Messsignale. Hier ist die Einstellung einer üblichen Aussonderungsvorrichtung nach dem Stand der Technik zu sehen, bei dem die hier im Bespiel Vektoren 4 für die Nicht-Eisenkugel, Vektor 5 für die Eisenkugel und Vektor 6 für die Edelstahlkugel weit über den Referenzbereich entsprechend der Hüllkurve hinausgehen Sie werden also sicher detektiert. Allerdings werden auch Stoffe detektiert, die deutlich unter diesen Vektoren liegen. Es werden somit Fehlersignale, die den Referenzbereich 1 überschreiten erzeugt, die deutlich unter den Messsignalen 4, 5 und 6 der Testkörper liegen.In 4 become the measuring signals 4 . 5 , and 6 of three test balls representing the required / given detection sensitivity. The measuring signals 4 . 5 and 6 form vectors in the two-dimensional representation amplitude / phase of the measured signals. Here is the setting of a conventional disposal device according to the prior art, in which the vectors in this example 4 for the non-iron ball, vector 5 for the iron ball and vector 6 for the stainless steel ball go well beyond the reference range according to the envelope curve so they are detected safely. However, substances are also detected that are significantly below these vectors. There are thus error signals that the reference range 1 exceed that generated clearly below the measuring signals 4 . 5 and 6 the test body lie.

Im erfindungsgemäßen Verfahren gemäß 5 und 6 wird nun automatisch die Größe des angepassten Referenzbereichs (Hüllkurve) 1a so bestimmt, dass das Messsignal 6 des Testkörpers mit dem kleinsten Vektorbetrag, hier Edelstahl 6 nur noch knapp mit einer Sicherheitsspanne 7 (6) über den Referenzbereich 1a hinausragt. Man erkennt, dass dieser nun deutlich größer ist als der vorherige Referenzbereich 1 nach dem Stand der Technik gemäß 4. Trotzdem werden noch alle drei Testkugeln sicher detektiert. Das gültige Produktsignal 3 aus 4, welches im Stand der Technik noch fälschlicherweise als „Metall“ interpretiert wurde, wird nun als Gutprodukt angesehen.In the inventive method according to 5 and 6 the size of the adjusted reference range (envelope curve) is now automatically 1a so determined that the measurement signal 6 of the test body with the smallest vector amount, here stainless steel 6 just barely with a safety margin 7 ( 6 ) over the reference range 1a protrudes. It can be seen that this is now significantly larger than the previous reference range 1 According to the prior art according to 4 , Nevertheless, all three test balls are reliably detected. The valid product signal 3 out 4 which has been erroneously interpreted as "metal" in the prior art is now considered a good product.

6 zeigt die Sicherheitsspanne 7, die eingehalten wird, damit die Anforderungen sicher detektiert werden. Die Sicherheitsspanne beträgt vorzugsweise einen kleineren Teil des Vektorbetrages 6, z.B. ein Fünftel bis ein Zwanzigstel des Vektorbetrages 6. 6 shows the safety margin 7 which is adhered to so that the requirements can be reliably detected. The safety margin is preferably a smaller part of the vector amount 6 , eg one fifth to one twentieth of the vector amount 6 ,

Claims

A method for separating metal-containing articles using at least one metal detector having a detection area are promoted by the products, eg food, wherein in response to the measurement signal of the metal detector, a discharge device or a discharge process is initiated to weed out a metal detected detected product, wherein the products are detected to be metal-containing in an evaluation device of the metal detector when the measurement signal obtained from the product exceeds at least a reference value, the measurement signal including the phase and amplitude of a response signal in response to at least one excitation signal generated in at least one detection coil of the metal detector in which the amplitude and phase of the measurement signal measured on a product are imaged two-dimensionally on a display of the metal detector, characterized in that the reference value is a signal in the phase / amplitude Level of the measurement signal lying two-dimensional reference range is in the form of an envelope, which is preferably in the form of a closed envelope on the display, the size of the reference range and thus the detection sensitivity of the metal detector is determined according to a test body whose envelope forming the reference signal in at least one Set of test bodies of different metal materials and sizes is stored in a memory connected to the evaluation device, and that a product is detected as metal-containing, when the measurement signal of the product touches the reference range at least one point or more.

Method according to Claim 1 , characterized in that the detection coil or a transmitter coil contained therein is operated simultaneously with a plurality of excitation frequencies and the frequency-specific amplitude and phase values of the response signals are transformed into a single two-dimensional representation such that the reference ranges or envelopes from the frequency-specific response signals at least approximately to cover come.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that test bodies of three different metal materials are used, namely, iron body, non-iron body and stainless steel body.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measurement signal of that test body is used for the determination of the reference range, which phase-related forms a vector with the smallest amount in the two-dimensional representation on the display.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the test body is selected according to the size of the metal detector.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the reference value is set such that it corresponds to the measurement signal of the test body, minus a safety margin.

Method according to Claim 6 , characterized in that the safety margin corresponds to a quarter to one twentieth, in particular one sixth to one tenth of the amplitude of the test signal of the test body.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that it is used in the field of quality control, food monitoring or material recycling and machine protection to secrete metal-containing foreign substances.

Device for the detection and rejection of metal-containing substances from products suitable for carrying out a method according to one of the preceding claims

Device after Claim 9 , characterized in that the evaluation device has a reference circuit which is designed to generate from the measurement signal of the test body in a teach-in a two-dimensional reference region comprising the phase and the amplitude of the test signal of the test body in the two Cartesian coordinates, and wherein the evaluation device is designed to display the reference range in the form of a closed envelope on a display of the evaluation, to display the measurement signal of a product on the display and to derive a metal-foreign body signal when the closed envelope is touched or exceeded by the product measurement signal.

Device after Claim 10 , characterized in that the metal detector is designed to excite the detection coil with at least two different frequencies.

Device according to one of Claims 9 to 11 characterized in that the reference circuit comprises a subtraction circuit adapted to form the reference region of Measuring signal of the test body subtracts a safety margin.

Device according to one of Claims 9 to 12 , characterized in that the discharge device is formed by exhaust nozzles or a discharge punch, the material ejects transversely to the conveying direction.

Device according to one of Claims 9 to 13 , characterized in that the metal detector and / or evaluation device has a delay circuit, which takes into account the distance from the detection area to the discharge device and the conveying speed during the actuation of the discharge device.

Device according to one of Claims 9 to 14 , characterized in that the metal detector as at least one detection coil includes at least one surrounding the conveyor track transmitter coil and two surrounding the conveyor track receiver coils, which are preferably arranged in the conveying direction in front of and behind the transmitter coil.