JP3658523B2 - Metal detector - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルトコンベア等の搬送路上を搬送される例えば食品等の被検査体に金属片が含まれているか否かを検査する金属検出機に関する。
【0002】
【従来の技術】
食品の安全を確保するためのシステムとして、近年、HACCP(Hazard Analysis Critical Control 限界危険度解析システム)が提唱されている。このHACCPの一環として、食品に金属片が含まれていないことを検査することが提唱されている。
【0003】
この食品等の被検査体に金属片が含まれているか否かを検査するために種々の手法が提唱されているが、磁界中に金属が入ることにより磁界が乱れることを利用した金属検出手法が一般的である。
【0004】
この検出手法を採用した金属検出機は例えば図7に示すように構成されている。食品等の被検査体1を搬送する搬送路としてのベルトコンベア2を囲むようにフレーム3が設置されている。このフレーム3の正面に操作パネル4が設けられている。
【0005】
図8は、フレーム3内に組込まれている金属検出機の概略構成を示すブロック図である。
【0006】
交流電源5から出力された励磁電流aは、ベルトコンベア2の搬送方向に配設された送信コイル6に印加される。したがって、この送信コイル6によって、被検査体1の搬送路内に一定磁界が形成される。この送信コイル6の対向位置に一対のコイル7a、7bが互いに巻回方向が逆になるように差動接続された受信コイル7が配設されている。この受信コイル7の出力端子相互間に接続された可変抵抗8の可変端子からこの受信コイル7の出力信号bが取出されて第1の同期検波器9a及び第2の同期検波器9bへ入力される。
【0007】
受信コイル7の各コイル7a、7bは送信コイル6にて生起された磁界を検出して誘起電圧を生成するが、各コイル7a、7bは巻回方向が互いに逆方向であるので、誘起電圧は互いに相殺され、出力信号bの信号レベルは0である。具体的には、出力信号bの信号レベルが0となるように可変抵抗8の可変端子の摺動位置が調整されている。
【0008】
したがって、このベルトコンベア2上を搬送される被検査体1に金属片が含まれない状態においては、受信コイル7の出力信号bは0レベルである。しかし、被検査体1に金属片が含まれると、一方のコイル7aの誘起電圧に金属片の大きさに対応した変化分(+ΔE)が生じる。巻回方向が異なる他方のコイル7bの誘起電圧にも金属片の大きさに対応した変化分(―ΔE)が生じる。その結果、受信コイル7の出力信号bには(+2ΔE)の信号レベルが現れる。
【0009】
交流電源5から出力された励磁電流aは送信コイル6に印加されるとともに第1の同期検波器9aへ印加される。さらに励磁信号aは90°移相回路10で90°だけ移相されて新たな励磁信号a1 として第2の同期検波器9bへ印加される。
【0010】
第1の同期検波器9aは受信コイル7の出力信号bを励磁信号aで同期検波する。この第1の同期検波器9aの出力信号c1 はBPF11aで雑音成分が除去され増幅器12aで増幅された後、検出信号d1 として判定回路13aへ入力される。
【0011】
また、第2の同期検波器9bは受信コイル7の出力信号bを90°だけ移相された励磁信号a1で同期検波する。この第2の同期検波器9aの出力信号c2 はBPF11bで雑音成分が除去され増幅器12bで増幅された後、検出信号d2 として判定回路13bへ入力される。
【0012】
判定回路13aは入力された検出信号d1 の信号レベルが予め定められたしきい値(許容限界)を超えると、金属片ありと判定して、判定信号e1 を出力する。また、判定回路13bは入力された検出信号d2 の信号レベルが予め定められたしきい値(許容限界)を超えると、金属片ありと判定して、判定信号e2 を出力する。
【0013】
OR回路14は、入力された判定信号e1と判定信号e2との論理和を判定結果として出力する。
【0014】
次に、第1及び第2の同期検波器9a、9bを用いる理由を説明する。被検査体1に含まれる金属片が鉄等の磁性体の場合、前述したように、各コイル7a、7bに互いに逆方向の誘起電圧の変化分ΔEが生じるので、出力信号bには(+2ΔE)の信号が現れる。この場合、図9に示すように、出力信号bの位相は励磁信号aの位相に対して変化しない。したがって、この出力信号bを励磁信号aで同期検波すればよい。
【0015】
一方、被検査体1に含まれる金属片がステンレスやアルミ等の非磁性体の場合、磁界の存在により、非磁性体内に渦電流が生じる。磁束がこの渦電流のジュール熱に消費されることに起因して受信コイル7の出力信号bに(―2ΔE)の信号が現れる。さらに、この場合、渦電流に起因して、図9に示すように、出力信号bの位相は励磁信号aの位相に対して90°変化する。したがって、この出力信号bを元の励磁信号aに対して90°移相した励磁信号a1 で同期検波すればよい。
【0016】
したがって、OR回路14での各判定信号e1 、e2 を論理和演算することによって、被検査体1に磁性体と非磁性体とのいずれの金属片が含まれていた場合であっても、これらの金属片を確実に検出することができる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図7、図8に示す金属検出機においてもまだ解消すべき次のような課題があった。
【0018】
すなわち、金属片を含まない食品等の被検査体1だけでも磁性体と非磁性体との両方の特性を有し、それらの特性が比検査体1の中に、ランダムに分布している。したがって、被検査体1をベルトコンベア2で送信コイル6と受信コイル7の設置位置を通過させると、第1、第2の同期検波器9a,9bの各出力信号c1 、c2 はそれぞれ時々刻々に変化する。
【0019】
さらに、フレーム3に衝撃等が加わると、各コイル6、7a、7b位置関係が変化するので、たとえ被検査体1内に金属片が含まれていなかったとしても、第1、第2の同期検波器9a,9bの各出力信号c1 、c2 に振動雑音が現れる。
【0020】
このように、第1、第2の同期検波器9a,9bの各出力信号c1 、c2 には、本来検出すべき金属片に起因する信号以外の被検査体1自体が元来有する磁性特性や非磁性特性に起因する材質信号や振動に起因する振動信号が含まれる。したがって、金属片が微弱な場合、金属片に起因する信号の信号レベルはこれらの材質信号や振動信号の信号レベルに比較して小さいので、この微細な金属片の存在を確実に検出できなかったり、金属片が含まれない被検査体が、金属片が存在すると誤って検出してしまう。
【0021】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、被検査体の材質や振動に起因して同期検波器の出力信号に現れる信号波形と金属片に起因して出力信号に現れる信号波形との差異を顕著にし、この誤差を検出することにより、たとえ、その金属片の有する磁性特性及び非磁性特性が、被検査体が元々有する磁性特性及び非磁性特性に比較して小さいものであったとしても、確実に金属片を検出し、かつ振動雑音が混入してもそれを金属片として誤って検出しない金属検出機を提供することを目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被検査体の搬送路に沿って、交流の励磁信号が印加される送信コイルと受信コイルとを配設し、同期検波器で受信コイルの出力信号を励磁信号で同期検波し、同期検波器の出力信号に基づいて被検査体に含まれる金属片を検出する金属検出機に適用される。
【0023】
そして、上記課題を解消するために、本発明の金属検出機においては、受信コイルを、直列接続され、かつ搬送路に沿って巻回方向が所定のパターンになるように配列され、金属片が通過したときに正の誘起電圧が生じる巻回方向を有する複数の順方向コイル(15a)と負の誘起電圧が生じる巻回方向を有する複数の逆方向コイル(15b)とで構成している。
さらに、基準金属片を搬送路に搬送したときに同期検波器から出力される基準信号の信号パターンを記憶する基準信号メモリと、同期検波器の出力信号の信号パターンと基準信号メモリに記憶された基準信号の信号パターンとの相関信号を求めて出力する相関算出部と、この相関算出部から出力された相関信号の信号値が所定のしきい値を超えると被検査体に金属片が含まれると判定する判定部とを備えている。
【0024】
また、複数の順方向コイルの巻回方向と複数の逆方向コイルの巻回方向で形成される搬送路に沿った巻回方向のパターンは、自己相関値の最大値と2番目の最大値の差が大きいものが望ましく、例えば、擬似ランダム信号パターンが適している。
【0025】
このように構成された金属検出機において、大きな被検査体に埋もれた微小な金属片を検出できる原理と、衝撃による振動ノイズが発生した時に金属片を含まない被検査体を、金属片を含んでいると誤って検出しない原理を説明する。
【0026】
先ず、金属検出機の運転の前に予め、基準金属片を搬送路に流した時の同期検波器の出力信号を基準信号メモリに記憶しておく。
【0027】
この時の同期検波器の出力信号は、基準金属片が受信コイルを構成するーつのコイルを通過する毎に、該当コイルに誘起電圧ΔEが発生するため、この誘起電圧ΔEの(+)または(−)の極性は受信コイルの巻回方向のバターンになる。
【0028】
そこで、金属片を含む被検査体の場合を考える。
この場合の同期検波器の出力信号は、金属片による信号と、被検査体による信号とを重ね合わせたものになる。
【0029】
金属片による同期検波器の出力信号は、基準金属片による信号に相似した波形になる。そのため、金属片による相関算出部の出力信号は、基準信号と金属片による信号が一致した瞬間に大きくなり、それ以外の時間は0になる。つまり、鋭いピークを持った信号になる。
【0030】
一方、被検査体は、磁性体と非磁性体の両方の特性をもち、それらの特性が被検査体の全体に亘つてランダムに分布している。また、被検査体は金属片に比べて大きく、一般に、受信コイルを構成する各コイルより大きい。以上の2つの理由から、被検査体による検波器の出力信号は、基準金属片による信号に相似していない。したがって、被検査体による相関算出部の出力信号は、金属片による信号に比べて小さくなる。
【0031】
さらに、BPFは基準金属片による基準信号における相関ピークの周波数成分のみ通過するように設計されているため、BPFの出力には、金属片による相関ピークのみが現われ、被検査体による相関算出部出力信号は大きく減衰する。よって、大きな被検査体に埋もれた微小な金属片を検出することができる。
【0032】
次に、金属片を含まない被検査体が受信コイルを通過している時に、フレームに衝撃が印加された場合を考える。
フレームに衝撃が印加されると、受信コイル及び送信コイルが振動することで、同期検波器の出力には振動ノイズが発生する。この振動ノイズと基準金属片による基準信号は相関が無いため、相関算出部の出力には振動ノイズが発生しない。よって、金属片を含まない被検査体が受信コイルを通過している時に、フレームに衝撃が印加されても、被検査体が金属片を含むと誤って検出することはない。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。
図1は本発明の実施形態に係わる金属検出機の概略構成を示すブロック図である。図8に示す従来の金属検出機と同一部分には同一符号を付して、重複する部分の詳細説明を省略している。また、この金属検出機の外観図は図7に示す外観図と同じである。
【0034】
この実施形態の金属検出機において、送信コイル6の対向位置に配設された受信コイル15は、被検査体1の搬送方向に沿って配列された巻回方向が異なるN個のコイルで構成されている。具体的には、図2に示すように、金属片がコイル位置を通過した時に(+ΔE)の誘起電圧が生じる巻回方向を有する複数の順方向コイル15aと、金属片がコイル位置を通過した時に(―ΔE)の誘起電圧が生じる巻回方向を有する複数の逆方向コイル15bとで構成されている。
【0035】
なお、便宜的に、金属片がコイル位置を通過した時に(+ΔE)の誘起電圧が生じる信号値を[1]と定義し、金属片がコイル位置を通過した時に(―ΔE)の誘起電圧が生じる信号値を[0]と定義する。
【0036】
そして、順方向コイル15aと逆方向コイル15aとが一定のパターンで配列されている。この巻回方向のパターンは、各信号値が[1]又は[0]の2値で示されるM系列の擬似ランダム信号パターンにほぼ等しく設定されている。なお、この巻回方向のパターンは、擬似ランダム信号パターンに限定されるものではなく、例えばゴールド符号等の自己相関がよい信号パターンであればよい。
【0037】
図7におけるフレーム3上における送信コイル6と受信コイル15の近傍位置に、ベルトコンベア2上を搬送される被検査体1を検出する光学センサからなる位置検出器16が配設されている。位置検出器16は被検査体1が送信コイル6と受信コイル15とに接近したことを示す被検査体検出信号jをマイクロコンピユータからなる制御部17へ送出する。
【0038】
図8に示した従来の金属検出機と同様に、交流電源5から出力された励磁電流aは送信コイル6に印加される。受信コイル15の出力端子相互間に接続された可変抵抗8の可変端子からこの受信コイル15の出力信号b1が取出されて第1の同期検波器9a及び第2の同期検波器9bへ入力される。
【0039】
交流電源5から出力された励磁電流aは送信コイル6に印加されるとともに第1の同期検波器9aへ印加される。さらに交流電源5から出力された励磁電流aは90°移相回路10で90°だけ移相されて新たな励磁信号a1 として第2の同期検波器9bへ印加される。
【0040】
第1の同期検波器9aは受信コイル7の出力信号b1を励磁信号aで同期検波する。この第1の同期検波器9aの出力信号c1 は、増幅器12aで増幅され、さらにA/D変換器20aでA/D変換された後、相関算出部としての第1のマッチドフィルタ18aへ入力される。
【0041】
基準信号メモリとしての第1のタップ係数メモリ19a内には、図3(a)に示す内部に1個の例えば0.5mmφの鉄球からなる基準の金属片29を含む、例えば転がり防止のため直方体形状のプラスチックで形成された基準被検査体1aをベルトコンベア2で搬送させた場合に、第1の同期検波器9aから出力される図3(b)に示す出力信号c1を第1の基準信号h1として予め記憶保持している。そして、第1のタップ係数メモリ19aに記憶された第1の基準信号h1は第1のマッチドフィルタ18aへタップ係数値として印加される。
【0042】
第1のマッチドフィルタ18aは、第1の同期検波器9aの出力信号c1 と第1のタップ係数メモリ19aに記憶された第1の基準信号h1との間の時々刻々の相関を算出して図5に示す相関信号g1 を出力する。
【0043】
したがって、第1の同期検波器9aから出力される出力信号c1の信号波形(信号パターン)が第1のタップ係数メモリ19aに記憶された第1の基準信号h1の信号波形(信号パターン)とほぼ一致する場合、図5におけるA特性で示すように、一致した時点で相関信号g1 の信号値(相関値R)に大きなピーク値が発生する。
【0044】
一方、第1の同期検波器9aから出力される出力信号c1の信号波形(信号パターン)が第1のタップ係数メモリ19aに記憶された第1の基準信号h1の信号波形(信号パターン)と一致しない場合、図5におけるB特性で示すように、相関信号g1 の信号値(相関値R)は小さく大きなピーク値は発生しない。
【0045】
具体的には、図4に示す被検査体1のように、金属片は含まれないが、被検査体1材質として含まれる金属成分30は被検査体1の搬送方向全体に亘ってランダムに分布している。したがって、この被検査体1を搬送させた場合における第1の同期検波器9aの出力信号c1 の波形は、上述した基準信号h1の信号波形(信号パターン)と一致しない。
【0046】
また、被検査体1の搬送中に発生した振動に起因する振動雑音が第1の同期検波器9aの出力信号c1 に混入したとしても、この振動雑音の信号波形には、上述した基準信号h1 の信号波形(信号パターン)と一致しない。
【0047】
すなわち、金属片が含まれる被検査体1のみ、相関信号g1 の信号値(相関値R)に大きなピーク値が発生する。
【0048】
第1のマッチドフィルタ18aから出力された相関信号g1は、BPF11aで雑音成分が除去された後、制御部17へ入力される。
【0049】
また、第2の同期検波器9bは受信コイル15の出力信号b1を90°だけ移相された励磁信号a1で同期検波する。この第2の同期検波器9aの出力信号c2は、増幅器12bで増幅され、さらにA/D変換器20bでA/D変換された後、相関算出部としての第2のマッチドフィルタ18bへ入力される。
【0050】
基準信号メモリとしての第2のタップ係数メモリ19b内には、図3(a)に示す基準被検査体1aをベルトコンベア2で搬送させた場合に、第2の同期検波器9bから出力される出力信号c2を第2の基準信号h2として予め記憶保持している。そして、第2のタップ係数メモリ19bに記憶された第2の基準信号h2は第2のマッチドフィルタ18bへタップ係数値として印加される。
【0051】
第2のマッチドフィルタ18bは、第2の同期検波器9bの出力信号c2 と第2のタップ係数メモリ19bに記憶された第2の基準信号h2との間の時々刻々の相関を算出して相関信号g2 を出力する。
【0052】
この第2のマッチドフィルタ18aから出力される相関信号g2 においても、先に説明した第1のマッチドフィルタ18bから出力される相関信号g2 と同様に、金属片が含まれる被検査体1のみ、この相関信号g2 の信号値(相関値R)に大きなピーク値が発生する。
【0053】
第2のマッチドフィルタ18bから出力された相関信号g2は、BPF11bで雑音成分が除去された後、制御部17へ入力される。
【0054】
図7に示すフレーム3の外面に露出した操作パネル4、表示部21及びプリンタ22が組込まれたマイクロコンピユータからなる制御部17は例えば図6に示すように構成されている。
【0055】
データ取込タイミング発生部23は、位置検出器16から被検査体検出信号jが入力されると、データ取込部24へデータの取込開始指令を送出する。
【0056】
データ取込部24は、データ取込タイミング発生部23からデータの取込開始指令が出力されると、デジタルの各相関信号g1 、g2 を取込んで判定部26へ送出する。判定部26は、図5に示すように、入力された各相関信号g1 、g2 の信号レベルがしきい値メモリ27に予め定められたしきい値(許容限界)Rmを超えると、金属片ありと判定する。
【0057】
出力部28は、判定部26が金属片ありと判定した場合、金属片ありの警告を表示部21に表示出力するとともに警告音を発生する。さらに、プリンタ22に印字出力する。
【0058】
このように構成された金属検出機においては、送信コイル6に対向して配設された受信コイル15を、差動接続された一対のコイル7a、7bのみで構成するのではなくて、巻回方向が例えば擬似ランダム信号パターンのように所定のパターンになるように配列された巻回方向が異なる複数の順方向コイル15aと複数の逆方向コイル15bとで構成している。
【0059】
このように、複数のコイル15a、15bを巻回方向が所定のパターンになるように配列したれた受信コイル15、及び第1、第2のマッチドフィルタ18a、18bを用いて、第1、第2の同期検波器9a、9bの出力信号c1 、c2 に有害な微細な金属片の存在に起因する信号波形(信号パターン)が含まれているか否かを出力される相関信号g1 、g2 の信号値(相関値R)で判定している。
【0060】
よって、たとえ材質として金属成分が含まれる被検査体1に微細な金属片が含まれる場合や振動雑音が混入したとしても、確実にその微細な金属片の存在のみを検出できる。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の金属検出機においては、被検査体の材質や振動に起因して同期検波器の出力信号に現れる信号波形と有害な金属片に起因して出力信号に現れる信号波形との差異を相関算出手法を用いて検出している。
【0062】
したがって、たとえ、その金属片の有する磁性特性及び非磁性特性が、被検査体が元々有する磁性特性及び非磁性特性に比較して小さいものであったとしても、確実にその金属片の存在を検出できる。
【0063】
また、たとえ、被検査体の有する磁性特性及び非磁性特性より振動雑音が大きくても、金属片の含まない非検査体において誤検出が発生することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係わる金属検出機の概略構成を示すブロック図
【図2】同金属検出機の受信コイルを構成する各コイルの配列を示す図
【図3】同金属検出機で用いる基準被検査体及び基準信号波形を示す図
【図4】同金属検出機で測定される被検査体を示す図
【図5】同金属検出機に組込まれたマッチドフィルタの相関信号を示す波形図
【図6】同金属検出機の制御部の詳細構成を示すブロック図
【図7】一般的な金属検出機を示す外観図
【図8】従来の金属検出機の概略構成を示すブロック図
【図9】送信コイルに印加する励磁信号の位相と受信コイルから出力される出力信号の位相との関係を示す図
【符号の説明】
1…被検査体
1a…基準被検査体
2…ベルトコンベア
4…操作パネル
5…交流電源
6…送信コイル
8…可変抵抗
9a…第1の同期検波器
9a…第1の同期検波器
10…90°移相器
11a,11b…BPF
12a、12b…増幅器
15…受信コイル
15a…順方向コイル
15b…逆方向コイル
16…位置検出器
17…制御部
18a…第1のマッチドフィルタ
18a…第1のマッチドフィルタ
19a…第1のタップ係数メモリ
19b…第2のタップ係数メモリ
23…データ取込タイミング発生部
24…データ取込部
26…判定部
28…出力部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal detector for inspecting whether or not an object to be inspected, such as food, conveyed on a conveyance path such as a belt conveyor contains a metal piece.
[0002]
[Prior art]
In recent years, HACCP (Hazard Analysis Critical Control) has been proposed as a system for ensuring food safety. As part of this HACCP, it is proposed to inspect foods for metal fragments.
[0003]
Various methods have been proposed to inspect whether or not a metal piece is contained in an object to be inspected such as food, but a metal detection method using the fact that the magnetic field is disturbed by the metal entering the magnetic field. Is common.
[0004]
A metal detector employing this detection method is configured as shown in FIG. 7, for example. A
[0005]
FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of the metal detector incorporated in the
[0006]
The excitation current a output from the AC power supply 5 is applied to the transmission coil 6 disposed in the conveying direction of the
[0007]
The
[0008]
Therefore, in a state where the object to be inspected 1 conveyed on the
[0009]
The excitation current a output from the AC power supply 5 is applied to the transmission coil 6 and to the first
[0010]
The first
[0011]
The second
[0012]
When the signal level of the input detection signal d 1 exceeds a predetermined threshold value (allowable limit), the
[0013]
The
[0014]
Next, the reason why the first and second
[0015]
On the other hand, when the metal piece included in the device under
[0016]
Accordingly, by performing a logical OR operation on the determination signals e 1 and e 2 in the
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
However, the metal detectors shown in FIGS. 7 and 8 still have the following problems to be solved.
[0018]
That is, only the
[0019]
Further, when an impact or the like is applied to the
[0020]
As described above, the output signals c 1 and c 2 of the first and second
[0021]
The present invention has been made in view of such circumstances, and a signal waveform that appears in the output signal of the synchronous detector due to the material and vibration of the object to be inspected and a signal waveform that appears in the output signal due to the metal piece. By detecting this error, the magnetic properties and non-magnetic properties of the metal piece are small compared to the magnetic properties and non-magnetic properties that the test object originally has. Even so, an object of the present invention is to provide a metal detector that reliably detects a metal piece and does not erroneously detect it as a metal piece even if vibration noise is mixed.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, a transmission coil and a reception coil to which an alternating excitation signal is applied are arranged along the conveyance path of the object to be inspected, and the output signal of the reception coil is synchronously detected by the excitation signal with a synchronous detector, The present invention is applied to a metal detector that detects a metal piece contained in an object to be inspected based on an output signal of a synchronous detector.
[0023]
And in order to eliminate the said subject, in the metal detector of this invention, a receiving coil is arranged so that winding direction may become a predetermined pattern along a conveyance path , and a metal piece may be connected. It comprises a plurality of forward coils (15a) having a winding direction in which a positive induced voltage is generated when passing and a plurality of reverse coils (15b) having a winding direction in which a negative induced voltage is generated.
Furthermore, the reference signal memory for storing the signal pattern of the reference signal output from the synchronous detector when the reference metal piece is transported to the transport path, and the signal pattern of the output signal of the synchronous detector and the reference signal memory are stored. A correlation calculation unit that obtains and outputs a correlation signal with the signal pattern of the reference signal , and a metal piece is included in the object to be inspected when the signal value of the correlation signal output from the correlation calculation unit exceeds a predetermined threshold value And a determination unit for determining that.
[0024]
In addition, the pattern in the winding direction along the conveyance path formed by the winding direction of the plurality of forward coils and the winding direction of the plurality of reverse coils has a maximum autocorrelation value and a second maximum value. A large difference is desirable. For example, a pseudo-random signal pattern is suitable.
[0025]
In the metal detector configured as described above, the principle that a small metal piece buried in a large object to be inspected can be detected, and the object to be inspected that does not contain a metal piece when vibration noise due to an impact occurs, includes the metal piece. Explain the principle of not detecting by mistake.
[0026]
First, before the operation of the metal detector, the output signal of the synchronous detector when the reference metal piece is caused to flow through the transport path is stored in the reference signal memory in advance.
[0027]
The output signal of the synchronous detector at this time is that the induced voltage ΔE is generated in the corresponding coil every time the reference metal piece constitutes the receiving coil—that is, (+) or ( The polarity of-) is the pattern in the winding direction of the receiving coil.
[0028]
Therefore, consider the case of an object to be inspected including a metal piece.
The output signal of the synchronous detector in this case is a superposition of the signal from the metal piece and the signal from the object to be inspected.
[0029]
The output signal of the synchronous detector by the metal piece has a waveform similar to the signal by the reference metal piece. Therefore, the output signal of the correlation calculation unit using the metal piece becomes large at the moment when the reference signal and the signal from the metal piece coincide with each other, and becomes 0 at other times. That is, the signal has a sharp peak.
[0030]
On the other hand, the object to be inspected has characteristics of both a magnetic body and a non-magnetic body, and these characteristics are randomly distributed over the entire object to be inspected. In addition, the object to be inspected is larger than the metal piece and is generally larger than each coil constituting the receiving coil. For the above two reasons, the output signal of the detector by the object to be inspected is not similar to the signal by the reference metal piece. Therefore, the output signal of the correlation calculation unit by the object to be inspected is smaller than the signal by the metal piece.
[0031]
Further, since the BPF is designed to pass only the frequency component of the correlation peak in the reference signal by the reference metal piece, only the correlation peak by the metal piece appears in the output of the BPF, and the correlation calculation unit output by the object to be inspected. The signal is greatly attenuated. Therefore, a minute metal piece buried in a large object to be inspected can be detected.
[0032]
Next, consider a case where an impact is applied to the frame when an object to be inspected that does not include a metal piece passes through the receiving coil.
When an impact is applied to the frame, the receiving coil and the transmitting coil vibrate, and vibration noise is generated at the output of the synchronous detector. Since the vibration noise and the reference signal from the reference metal piece have no correlation, no vibration noise is generated in the output of the correlation calculation unit. Therefore, even when an impact is applied to the frame when an object to be inspected that does not include a metal piece passes through the receiving coil, it is not erroneously detected that the object to be inspected includes a metal piece.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a metal detector according to an embodiment of the present invention. The same parts as those of the conventional metal detector shown in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the overlapping parts is omitted. The external view of this metal detector is the same as the external view shown in FIG.
[0034]
In the metal detector of this embodiment, the receiving
[0035]
For convenience, the signal value that generates an induced voltage of (+ ΔE) when the metal piece passes the coil position is defined as [1], and the induced voltage of (−ΔE) when the metal piece passes the coil position is defined as [1]. The resulting signal value is defined as [0].
[0036]
The
[0037]
In the vicinity of the transmission coil 6 and the
[0038]
As in the conventional metal detector shown in FIG. 8, the excitation current a output from the AC power supply 5 is applied to the transmission coil 6. The output signal b 1 of the receiving
[0039]
The excitation current a output from the AC power supply 5 is applied to the transmission coil 6 and to the first
[0040]
The first
[0041]
The first
[0042]
The first matched
[0043]
Accordingly, the signal waveform (signal pattern) of the output signal c 1 output from the first
[0044]
On the other hand, the signal waveform (signal pattern) of the first reference signal h 1 stored in the first
[0045]
Specifically, unlike the inspected
[0046]
Further, even if vibration noise caused by vibration generated during conveyance of the
[0047]
That is, a large peak value is generated in the signal value (correlation value R) of the correlation signal g 1 only in the inspected
[0048]
The correlation signal g 1 output from the first matched
[0049]
The second
[0050]
In the second
[0051]
The second matched
[0052]
Also in the correlation signal g 2 output from the second matched
[0053]
The correlation signal g 2 output from the second matched
[0054]
A
[0055]
When the inspected object detection signal j is input from the
[0056]
When the data take-in start command is output from the data take-in
[0057]
When the
[0058]
In the metal detector configured as described above, the
[0059]
As described above, the receiving
[0060]
Therefore, even if a minute metal piece is included in the inspected
[0061]
【The invention's effect】
As described above, in the metal detector of the present invention, the signal waveform that appears in the output signal of the synchronous detector due to the material and vibration of the object to be inspected and the signal that appears in the output signal due to the harmful metal piece Differences from the waveform are detected using a correlation calculation method.
[0062]
Therefore, even if the magnetic properties and non-magnetic properties of the metal piece are smaller than the magnetic and non-magnetic properties of the object to be inspected, the presence of the metal piece is reliably detected. it can.
[0063]
Moreover, even if the vibration noise is larger than the magnetic characteristics and nonmagnetic characteristics of the object to be inspected, it is possible to suppress the occurrence of erroneous detection in the noninspected object that does not include a metal piece.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a metal detector according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an arrangement of coils constituting a receiving coil of the metal detector. FIG. 4 is a diagram showing a reference object to be inspected and a reference signal waveform used in FIG. 4. FIG. 5 is a diagram showing an object to be inspected measured by the metal detector. FIG. FIG. 6 is a block diagram showing a detailed configuration of a control unit of the metal detector. FIG. 7 is an external view showing a general metal detector. FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional metal detector. FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the phase of the excitation signal applied to the transmission coil and the phase of the output signal output from the reception coil.
DESCRIPTION OF
12a, 12b ...
Claims (2)
前記受信コイルは、直列接続され、かつ前記搬送路に沿って巻回方向が所定のパターンになるように配列され、前記金属片が通過したときに正の誘起電圧が生じる巻回方向を有する複数の順方向コイル(15a)と負の誘起電圧が生じる巻回方向を有する複数の逆方向コイル(15b)とで構成され、
基準金属片(29)を前記搬送路に搬送したときに前記同期検波器から出力される基準信号の信号パターンを記憶する基準信号メモリ(19a,19b)と、
前記同期検波器の出力信号の信号パターンと前記基準信号メモリに記憶された基準信号の信号パターンとの相関信号を求めて出力する相関算出部(18a,18b)と、
この相関算出部から出力された相関信号の信号値が所定のしきい値を超えると前記被検査体に金属片が含まれると判定する判定部(26)と
を備えた金属検出機。A transmission coil (6) to which an alternating excitation signal is applied and a reception coil (15) are arranged along the conveyance path (2) of the object to be inspected (1), and the synchronous detectors (9a, 9b). In the metal detector for synchronously detecting the output signal of the receiving coil with the excitation signal and detecting the metal piece included in the object to be inspected based on the output signal of the synchronous detector,
The receiving coils are connected in series and arranged in a winding pattern along the transport path so as to form a predetermined pattern , and the receiving coils have a winding direction in which a positive induced voltage is generated when the metal piece passes. Forward coil (15a) and a plurality of reverse coils (15b) having a winding direction in which a negative induced voltage is generated,
A reference signal memory (19a, 19b) for storing a signal pattern of a reference signal output from the synchronous detector when the reference metal piece (29) is transferred to the transfer path;
Correlation calculating unit for outputting the correlation signal of the signal pattern of the synchronous detector of the output signal of the signal pattern and the reference signal memory to the stored reference signal (18a, 18b),
A metal detector comprising: a determination unit (26) that determines that a metal piece is included in the object to be inspected when a signal value of a correlation signal output from the correlation calculation unit exceeds a predetermined threshold value.
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