JP2018048906A - 異物検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検対象物内の異物の検出をする。【解決手段】検出用液１２に液面を通して回転磁界を照射することにより渦電流を生じさせ、この渦電流により検出用液１２に生ずる降下電圧に基づいて被検対象物としての１３内に異物が存在すると判定するようにしたことにより、被検対象物としての１３に接触することなく、被検対象物としての１３内の異物の存在を確実に検出することができる。【選択図】図２

Description

本発明は異物検出装置に関し、特に被検対象に異物が混在しているとき、これを被検対象に損傷を与えることなく検出できるようにしようとするものである。

従来、被検対象として食品を構成する食品材料内に、当該食品材料とは異なる材質の異物が混在したとき、これを検出する手法として、Ｘ線を照射するもの（特許文献１、２参照）や、磁束を透過させるもの（特許文献３参照）や、電流を流すもの（特許文献４参照）や、磁束を利用したもの（特許文献５参照）が提案されている。

特開２００７−３３５６２号公報 特開２００９−２２９１００号公報 特開平７−１２９５２号公報 特開平６−２８９１４６号公報 特開平５−２０８２号公報

本発明は、例えば梅干のように果肉部分に傷を付ければ商品価値がなくなるような食品について、果肉部分に当該果肉の部材とは異なる生体材質を持つ害虫であるアカマダラケシキスイが混在したとき、これを果肉部材を傷付けることなく検出できるようにした異物検出装置を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明においては、被検対象物１３の導電率と同等の導電率の分布が等方性を有する検出用液１２内に被検対象物１３を設定した検出用液保持容器１１に対して、検出用液１２を通して回転磁界を照射することにより、検出用液１２内に渦電流を生じさせ、渦電流によって被検対象物１３の周囲に生ずる降下電圧を検出用電極４Ａ、４Ｃ及び４Ｂ、４Ｄを用いて検出して検出用液１２内の導電率の分布データが有する異方性に基づいて被検対象物内に異物が存在すると判定するようにする。

また、複数個の検出用電極４２、４２Ｘを検出用液１２内に配設すると共に、検出用電極４２、４２Ｘから検出した検出用液１２内の電位を表す等電位線ＥＶ１〜ＥＶ３、ＥＶ１１〜ＥＶ１５をもつ異方性マップ４５、４５Ｘを形成し、等電位線ＥＶ１〜ＥＶ３、ＥＶ１１〜ＥＶ１５を横切る方向に微分演算処理をすることにより検出用液１２内の電位の変化率を求め、当該電位の変化率を検出用液１２内の異方性比として異物の存在を判定するようにする。

本発明によれば、検出用液に液面を通して回転磁界を照射することにより渦電流を生じさせ、この渦電流により検出用液に生ずる降下電圧に基づいて被検対象物内に異物が存在すると判定するようにしたことにより、被検対象物に接触することなく、被検対象物内の異物の存在を確実に検出することができる。

本発明による異物検出装置の一実施の形態を示すブロック図である。 検出用液保持容器を示す略線的斜視図である。 図２の検出磁界形成部３の詳細構成を示す略線的平面図である。 回転磁界生成回路を示すブロック図である。 異物検出回路を示すブロック図である。 第２の実施の形態の検出用液保持容器を示す平面図である。 （Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は図６の検出用液保持容器を示す側面図、底面図及び斜視図である。 １６電極の場合の異方性マップを示す略線図である。 ６４電極の場合の異方性マップを示す略線図である。

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
（１）全体構成
図１において、１は全体として異物検出装置を示し、異物検出機構部２及び検出磁界形成部３によって、異物検出機構部２内に入れた被検対象である南高梅でなる梅干内に、異物であるアカマダラケシキスイがあるか否かを電気的な検出手法によって検出する。

異物検出機構部２は、図２に示すように、検出用液保持容器１１内に検出用液１２として導電性機能をもつ約２０［％］の食塩水を充填し、当該検出用液１２内に被検対象物としての南高梅でなる梅干１３を入れる。

検出用液保持容器１１は断面半円球形状の底面部１１Ａによって閉塞された円筒形状の保存容器本体１１Ｂを有し、その円周位置に９０［°］の角等間隔を維持するように４つの検出用電極４Ａ、４Ｂ、４Ｃ及び４Ｄが配設されている。

かくして４つの検出用電極４Ａ〜４Ｄはこれらを通る横断面上に位置検出用ＸＹ平面Ｐ１を形成し、検出用電極４Ａ及び４Ｃ間に中心位置を通ってＸ軸座標を形成すると共に、検出用電極４Ｂ及び４Ｄによってその中心位置を通ってＹ軸座標系を形成し、これにより被検対象物としての梅干１３のＸＹ軸平面内の位置を、中心を通るＺ軸を基準に位置検出用ＸＹ平面Ｐ１上の位置から検出用電極４Ａ〜４Ｄの検出出力に基づいてＸ軸検出電位及びＹ軸検出電位を知ることができるようになされている。

検出磁界形成部３は、図３に示すような回転磁界ヨーク１５を有し、図２に示すように、当該回転磁界ヨーク１５を検出用液保持容器１１の位置検出用ＸＹ平面Ｐ１に対向する位置において外側から囲むように配設する。

回転磁界ヨーク１５は、３相磁極対１６Ａ１及び１６Ａ２、１６Ｃ１及び１６Ｃ２、並びに１６Ｂ１及び１６Ｂ２を１２０［°］の角等間隔を保つように、検出用液保持容器１１のＺ軸を中心として配設され、各３相磁極に巻装された３相駆動コイル１７Ａ１及び１７Ａ２、１７Ｃ１及び１７Ｃ２、並びに１７Ｂ１及び１７Ｂ２に、互いに１２０［°］づつ位相がずれた正弦波駆動電流が供給されることにより、検出用液保持容器１１内に保持されている検出用液１２及び被検対象物である梅干１３を透過するように回転磁界が供給される。

これにより検出用液保持容器１１に保持されている検出用液１２及び梅干１３には回転磁界に基づく渦電流が流れ、この渦電流によって生じた降下電圧が検出用電極４Ａ及び４Ｃ、並びに４Ｂ及び４Ｄ間の電位差として検出される。

かくして図１の異物検出装置１は、図２の検出用液保持容器１１に対して図３の検出磁界形成部３により生成した回転磁界を供給する構成によって、導電性の機能をもつ検出用液１２及び梅干１３内に生じた渦電流の電圧降下成分を検出用電極４Ａ〜４Ｄによって異物検出信号Ｓ１として検出制御部６に取り出す。

検出制御部６は回転磁界生成用の３相駆動コイル１７Ａ１及び１７Ａ２、１７Ｃ１及び１７Ｃ２並びに１７Ｂ１及び１７Ｂ２によって回転磁界を生成させるような正弦波信号を検出磁界形成信号Ｓ２として検出磁界形成部３に供給する。

（２）検出制御部６
検出制御部６は、パーソナルコンピュータ構成の中央処理部２１の制御に基づいて、検出磁界形成部３に対して検出磁界形成信号Ｓ２を供給する検出磁界駆動回路２２と、異物検出機構部２から得られる異物検出信号Ｓ１に基づいて中央処理部２１に対して異物検出情報を供給する検出信号生成回路２３とを有する。

検出磁界形成部３は、図４に示すように、回転磁界を生成する回転磁界生成用コイル２５Ａ（図３の３相駆動コイル１７Ａ１及び１７Ａ２でなる）、２５Ｃ（図３の３相駆動コイル１７Ｃ１及び１７Ｃ２でなる）及び２５Ｂ（図３の３相駆動コイル１７Ｂ１及び１７Ｂ２でなる）に対して順次１２０［°］分位相が異なる検出磁界形成信号データＳ２Ａ、Ｓ２Ｃ及びＳ２Ｂを検出磁界形成信号Ｓ２として検出磁界駆動回路２２から受けて、各検出磁界形成信号データＳ２Ａ、Ｓ２Ｃ及びＳ２Ｂをそれぞれデジタルアナログ変換回路２６Ａ、２６Ｃ及び２６Ｂを介してアナログ信号に変換した後、増幅回路２７Ａ、２７Ｃ及び２７Ｂを介して回転磁界生成用コイル２５Ａ、２５Ｃ及び２５Ｂに供給する。

かくして検出磁界形成部３を構成する回転磁界生成用コイル２５Ａ、２５Ｃ及び２５Ｂによって位置検出用ＸＹ平面Ｐ１において異物検出機構部２の検出用液１２及び被検対象物としての梅干１３に対して回転磁界を供給する。

この結果、Ｘ軸方向の検出用電極４Ａ及び４Ｃによって検出された電位が、図５に示すように、異物検出機構部２に設けられた異物検出回路３０のＸ軸成分生成回路３１Ａに取り込まれ、その電位差を表すＸ軸成分信号Ｓ１１Ａが形成される。

またＹ軸方向の検出用電極４Ｂ及び４Ｄによって検出された電位が、異物検出機構部２に設けられたＹ軸成分生成回路３１Ｂに取り込まれ、その電位差を表すＹ軸成分信号Ｓ１１Ｂが形成される。

このＸ軸及びＹ軸成分信号Ｓ１１Ａ及びＳ１１Ｂはそれぞれ、ハイパスフィルタ３２Ａ及び３２Ｂにおいて低い周波数のハム雑音成分を除去した後増幅回路３３Ａ及び３３Ｂによって所定レベルに増幅されてＸ成分及びＹ成分回転信号として異方性検出回路３４に供給される。

異方性検出回路３４は供給されたＸ軸成分信号Ｓ１１Ａ及びＹ軸成分信号Ｓ１１Ｂに対して掛算回路３５Ａ及び３５Ｂにおいてそれぞれ基準信号Ｓ１３と掛算し、その掛算結果をそれぞれローパスフィルタ３６Ａ及び３６Ｂを透過させることにより、Ｘ成分Ｓ１４Ａ及びＹ成分Ｓ１４ＢとしてＸＹ平面リサージュ形成回路３７に供給する。

ここで、基準信号Ｓ１３は回転磁界生成回路２９に対して与えられた検出磁界形成信号Ｓ２と同じ周波数及び位相をもった正弦波信号でなり、これによりＸ成分及びＹ成分は、検出用液保持容器１１に供給される回転磁界の位相ごとのＸ軸成分信号及びＹ軸成分信号の電位差の値を表している。

そこで掛算回路３５Ａ及び３５Ｂにおいて基準信号Ｓ１３と掛算された結果得られる信号は、基準信号Ｓ１３の位相と同期したＸ成分Ｓ１４Ａ及びＹ成分Ｓ１４Ｂになり、これはＸＹ平面リサージュ形成回路３７において合成されることにより、基準信号Ｓ１３の位相を０〜１８０［°］の範囲で変化させることにより、ＸＹ平面リサージュ形成回路３７においては、当該基準信号Ｓ１３の各位相ごとに電位差を持つことになる。

従って、検出用液１２及び被検対象物である梅干１３の導電率の分布が均一で異方性がなければ、Ｘ成分及びＹ成分の比率（すなわち異方性比）は所定の一定値になるのに対して、異方性があれば異方性がある平面方向の導電率の比率が変化することにより当該所定値以外の値を示すので、ＸＹ平面リサージュ形成回路３７は異方性の有無を判断できる。

従って、梅干１３に異物としてアカマダラケシキスイが存在すれば、検出用液１２内の異方性比に変化が生ずるから、これを判知することができる。

（３）作用効果
以上の構成において、検出用液保持容器１１には、被検対象物として梅干１３が入れられているが、当該検出用液１２は梅干１３の導電率とほぼ等しい導電率に選定されており、これにより検出用液１２内の導電率が被検対象物である梅干１３を含めて全体としてほぼ異方性がない状態になる。

この実施の形態の場合、被検対象物である梅干１３は、真水もしくは食塩水に短時間なら漬けても問題が生じないとして約２０［％］の食塩水が用いられてることにより、異方性がない状態を得る。

この状態において、検出制御部６から検出磁界形成部３に検出磁界形成信号Ｓ２を与えることにより回転磁界を生成させると、検出用液１２には検出磁界形成信号Ｓ２と同期した渦電流が生じ、この結果位置検出用ＸＹ平面Ｐ１に配設されているＸ軸方向の検出用電極４Ａ及び４Ｃ間及びＹ軸方向検出用電極４Ｂ及び４Ｄ間に渦電流による電圧降下を表す検出電圧がＸ軸成分生成回路３１Ａ及びＹ軸成分生成回路３１ＢからＸ軸成分信号Ｓ１１Ａ及びＹ軸成分信号Ｓ１１Ｂとして検出される。

このＸ軸成分信号Ｓ１１Ａ及びＹ軸成分信号Ｓ１１Ｂは回転磁界を形成するために用いた基準信号Ｓ１３を掛算回路３５Ａ及び３５Ｂにおいて掛算されることによりＸ成分Ｓ１４Ａ及びＹ成分Ｓ１４ＢとしてＸＹ平面リサージュ形成回路３７に供給され、リサージュが形成される。

このＸＹ平面リサージュ形成回路３７において形成されるリサージュＸ成分Ｓ１４Ａ及びリサージュＹ成分Ｓ１４Ｂのリサージュの値について最も長いものと短いものとの比を取れば検出用液１２の導電率の異方性比を求めることができる。

ここで被検対象物である梅干１３の果肉内に異物としてアカマダラケシキスイが含まれているとき、当該アカマダラケシキスイの導電率が梅干１３の果肉の導電率とは異なることに基づいて渦電流に対する抵抗値が果肉部分とは異なるので、異方性が存在することにより、アカマダラケシキスイを異物として確実に検出することができ、その際に梅干１３の果肉に接触による損傷を与えないようにできる。

（４）第２の実施の形態
（４−１）図６及び図７は本発明の第２の実施の形態を示すもので、上述の実施の形態との対応部分に同一符号を付して示すように、上述の実施の形態においては、検出用液保持容器１１に２対の検出用電極４Ａ及び４Ｃ並びに４Ｂ及び４Ｄを設けるようにしたが、これに代え、検出用液保持容器１１の底面部１１Ａの中央部に共通電極４１を配設すると共に、その周囲を同心円状に取り囲むように、２列に１６個の検出用電極４２を配設する。

共通電極４１及び検出用電極４２は検出用液保持容器１１の底面部１１Ａが半円球形状を持っていることにより、当該半円球球面にほぼ均一に分布するように配設されている。

かくして中心位置に配設された共通電極４１に対して各検出用電極４２が共通電極４１を取り囲むようにほぼ均一に分布するように配設されていることにより、当該検出用液保持容器１１の底面部１１Ａ全域に渡って検出用液１２の導電率の分布に応じた降下電位の分布を検出することができる。

以上の構成において、中央処理部２１は、共通電極４１と１６個の検出用電極４２とから検出用液保持容器１１内の検出用液１２及び梅干１３の各位置における電位を検出することにより、１６個の検出用電極４２の配列位置に基づいて検出用液保持容器１１内に等電位線が形成されていることを確認できる。

この等電位線の情報は、図１において異物検出信号Ｓ１が検定信号生成回路２３を介して中央処理部２１に取り込まれて、図８に示すように、当該中央処理部２１の異物領域検出メモリ４６内に、検出用電極４２の位置と等電位線ＥＶ１、ＥＶ２及びＥＶ３とを表す異方性マップ４５として展開される。

この異方性マップ４５について中央処理部２１は、等電位線ＥＶ１、ＥＶ２及びＥＶ３を、横切る方向に微分演算処理をし、微分値が大きいものを選定し、これを異物が存在する異物領域ＤＴと決定する。

ここで、等電位線ＥＶ１、ＥＶ２及びＥＶ３についての微分値は、これを挟む両側の平面的な領域の導電率の差分、従って異方性比を表わしているので、各等電位線ＥＶ１、ＥＶ２及びＥＶ３によって囲まれている領域を、その内部において異方性比が同程度になるように領域を選定でき、これにより異物領域検出メモリ４６に異方性比が異なる領域を形成できる。

因みに、異方性を表す等電位線ＥＶ１、ＥＶ２及びＥＶ３のうち、回転磁界により生じた渦電流により生ずる電圧降下について、検出用液１２及び梅干１３は導電率が大きい値に選定されているので、等電位線に対する異方性比は小さいのに対して、梅干１３内に異物としてアカマダラケシキスイが存在する場合は、渦電流に対する導電率が小さいので等電位線に対する異方性比が大きくなるので、異物領域ＤＴを確実に判定できる。

かかる構成によれば、共通電極４１及び検出用電極４２が配設されている底面部１１Ａに被検対象物である梅干１３が配設されたとき、共通電極４１とその周囲に配設された１６個の検出用電極４２との間の降下電圧の情報を細部について収集することができることにより、梅干１３内にアカマダラケシキスイが異物として存在する異物領域ＤＴを確実に検出することができる。

（５）第３の実施の形態
図９は第３の実施の形態を示すもので、図８との対応部分に同一符号を付して示す。

ここで、図６〜図８の第２の実施の形態の場合は、検出用液保持容器１１の底面部１１Ａにおいて、共通電極４１に対して１６個の検出用電極４２をほぼ均一に配設したが、図９の場合はこれに代え、４倍の個数６４個の検出用電極４２Ｘをほぼ均一に配設すると共に、検出制御部６の中央処理部２１の異物領域検出メモリ４６に、検出用電極４２Ｘから得た降下電位に基づいて等電位線ＥＶ１１〜ＥＶ１５を形成した異方性マップ４５Ｘを展開する。

この場合、図８の異方性マップ４５は１６個の検出用電極４２から得た等電位線ＥＶ１〜ＥＶ３に基づくものであるのに対して図９の異方性マップ４５Ｘは４倍の数６４個の検出用電極４２Ｘから得た等電位線ＥＶ１１〜ＥＶ１５に基づいて検出用液保持容器１１内の電位の分布を詳細に検出することができることにより、検出用液保持容器１１内の異物領域ＤＴＸを細部に亘って判定することができる。

（６）他の実施の形態
（６−１）上述の実施の形態においては被検対象物として梅干の果肉内にアカマダラケシキスイが異物として存在する場合について述べたが、異物としてはこれに限らず、導電性機能がある生体材質を持つような異物を検出する場合に広く適用することができる。

（６−２）上述の実施の形態においては被検対象物として南高梅の梅干に本発明を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず生体の材質を有する導電率の機能すなわち属性を把握することができるようなものについて広く適用し得る。

本発明は導電率によって属性を把握し得る対象物について利用することができる。

１……異物検出装置、２……異物検出機構部、３……検出磁界形成部、４Ａ〜４Ｄ……検出用電極、６……検出制御部、１１……検出用液保持容器、１２……検出用液、１３……梅干、１５……回転磁界ヨーク、１６Ａ１〜１６Ｃ２……３相磁極対、１７Ａ１〜１７Ｃ２……３相駆動コイル、２５Ａ〜２５Ｃ……回転磁界生成用コイル、２９……回転磁界生成回路、３０……異物検出回路、３１Ａ、３１Ｂ……Ｘ軸、Ｙ軸成分生成回路、３２Ａ、３２Ｂ……ハイパスフィルタ、３３Ａ、３３Ｂ……増幅回路、３４……異方性検出回路、３５Ａ、３５Ｂ……掛算回路、３６Ａ、３６Ｂ……ローパスフィルタ、３７……ＸＹ平面リサージュ形成回路、４１……共通電極、４２、４２Ｘ……検出用電極、４５、４５Ｘ…異方性マップ、４６……異物領域検出メモリ。

Claims (5)

1. 被検対象物の導電率と同等の導電率の分布が等方性を有する検出用液内に上記被検対象物を設定した検出用液保持容器に対して、上記検出用液を通して回転磁界を照射することにより、上記検出用液内に渦電流を生じさせ、
   上記渦電流によって上記被検対象物の周囲に生ずる降下電圧を検出用電極を用いて検出して上記検出用液内の導電率の分布データが有する異方性に基づいて被検対象物内に異物が存在すると判定する
   ことを特徴とする異物検出装置。
2. 上記検出用電極は、位置検出用ＸＹ平面のＸ軸方向検出電圧を検出するＸ軸方向検出用電極と、Ｙ軸方向検出電圧を検出するＹ軸方向検出用電極とを有し、
   上記Ｘ軸方向検出電圧及びＹ軸方向検出電圧に上記回転磁界と同じ周波数で位相を制御した基準信号をそれぞれ掛算することによってＸ軸及びＹ軸方向の異方性データを形成し、
   上記Ｘ軸及びＹ軸方向の異方性データの比によって上記検出用液内に異物により生じた異方性の大きさを判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の異物検出装置。
3. 複数個の上記検出用電極を上記検出用液内に配設すると共に、上記検出用電極から検出した上記検出用液内の電位を表す等電位線をもつ異方性マップを形成し、上記等電位線を横切る方向に微分演算処理をすることにより上記検出用液内の電位の変化率を求め、当該電位の変化率を上記検出用液内の異方性比として異物の存在を判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の異物検出装置。
4. 上記異方性比が最大の上記等電位線で囲まれた領域を異物が存在する異物領域と判定する
   ことを特徴とする請求項３に記載の異物検出装置。
5. 被検対象物を梅干とし、当該梅干内に存在するアカマダラケシキスイを異物として検出する
   ことを特徴とする請求項１又は３に記載の異物検出装置。

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