JP6121689B2

JP6121689B2 - 金属検出装置

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Publication number: JP6121689B2
Application number: JP2012240881A
Authority: JP
Inventors: 貴志金井
Original assignee: Anritsu Infivis Co Ltd
Current assignee: Anritsu Infivis Co Ltd
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2032-10-31
Also published as: JP2014092365A

Description

本発明は、食品等の被検査物中の金属異物の有無を検出する金属検出装置に関するものである。

従来、この種の金属検出装置としては、被検査物の通過によって生じる磁界の変化に基づいて食品等の被検査物中の金属異物の有無を検出する金属検出装置において、搬送方向に複数の磁気センサを配設するとともに、これら複数の磁気センサのうちの１つ以上の磁気センサに対して搬送路を介して１つ以上の検出センサを配設し、被検査物の非搬送時における合成検出信号の信号レベルが最小となるように磁気センサ相互間の接続状態を設定することにより、検出信号に含まれる外乱ノイズレベルを低減するようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、特許文献１に記載のものは、上下に対向する磁気センサをそれぞれ差分接続するとともに差分接続した搬送方向の磁気センサの組を加算接続することで、このように接続された磁気センサからの検出信号を合成し、検出信号に含まれる外乱ノイズレベルを低減するようになっている。
特開２００５−２２７０２９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来の金属検出装置においては、上下に対向する磁気センサから単に差分をとるだけであり、磁化の方向と磁気センサの指向性の関係について検討されていないため、金属異物による検出信号を強調することができなかった。

また、磁気センサの検出信号がスカラーであるため、上下の磁気センサからの検出信号の値の位相（正負）が同相または逆送の何れであるかに基づいた差分算出を行っていなかった。

したがって、搬送ベルトを駆動するモータ等からの外乱ノイズによる影響によって、被検査物中の微小な金属異物を高感度で検出することができなかった。

また、特許文献１に記載された従来の金属検出装置においては、磁気センサを搬送方向に直交する直交方向（搬送路の幅方向）に複数並べた構成ではないため、直交方向における金属異物の位置を特定することができなかった。また、上下の磁気センサの中間位置では検出感度が低いため、この中間位置に存在する金属異物を検出することができない場合があった。

そこで、本発明は、前述のような従来の問題を解決するためになされたもので、異物信号を強調することで外乱ノイズによる影響を低減して被検査物中の微小な金属異物を安定して高感度で検出することができるとともに、異物の幅方向位置を特定することができる金属検出装置を提供することを目的としている。

本発明に係る金属検出装置は、被検査物を搬送路内で搬送する搬送手段と、前記搬送手段により搬送される被検査物中の金属を所定の磁化方向に磁化する着磁手段と、前記搬送路を挟んで上下方向に正対し前記着磁手段の磁化方向に鋭指向性を持つ上側磁気センサおよび下側磁気センサからなり互いに同一向きまたは逆向きの磁気センサ対を、前記搬送路の幅方向に複数有し、前記着磁手段により着磁された被検査物中の金属の残留磁気成分を前記上側磁気センサおよび前記下側磁気センサにより検出する検出ヘッドと、前記磁気センサ対毎の前記上側磁気センサおよび前記下側磁気センサからの検出信号に対し、前記磁気センサ対をなす前記上側磁気センサおよび前記下側磁気センサの極性に応じて、前記金属の残留磁気成分を強調するための差分処理を行う差分算出手段と、前記差分算出手段からの出力信号に基づいて前記被検査物中の金属の有無および前記幅方向の位置を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする。

この構成により、差分算出手段により上側磁気センサおよび下側磁気センサからの検出信号の差分を算出することで異物信号が強調されるので、外乱ノイズによる異物の誤判定をすることなく安定して高感度で異物を検出することができる。

また、上側磁気センサおよび下側磁気センサからなる磁気センサ対を、被検査物の搬送方向と直交する直交方向に複数有しているので、判定手段が磁気センサ対毎に被検査物中の金属の有無を判別することができ、直交方向における金属異物の位置を特定することができる。

また、上側磁気センサおよび下側磁気センサからの検出信号の差分を算出して異物信号を強調することにより、上側磁気センサと下側磁気センサの中間位置に存在する金属異物も異物信号の強調により高感度で検出することができる。

したがって、異物信号を強調することで外乱ノイズによる影響を低減して被検査物中の微小な金属を安定して高感度で検出することができるとともに、直交方向における金属異物の位置を特定することができる。

また、本発明に係る金属検出装置は、前記検出ヘッドを外側から包囲するとともに前記搬送路が通過する開口部を有し、前記検出ヘッドの内部に侵入する外乱ノイズを遮蔽する遮蔽手段を備えたことを特徴とする。

この構成により、検出ヘッドの外側からの外乱ノイズは遮蔽手段により遮蔽され、遮蔽手段の開口部から侵入した外乱ノイズは上側磁気センサおよび下側磁気センサの検出信号において同位相となるため差分算出手段で差分をとることにより打ち消すことができる。

また、本発明に係る金属検出装置は、前記搬送手段が、被検査物を載置する搬送面と、該搬送面を移動させるモータを有し、前記搬送面および前記モータが、前記上側磁気センサと前記下側磁気センサの略中間の位置に配置されたことを特徴とする。

この構成により、モータから上側磁気センサまでの距離とモータから下側磁気センサまでの距離が等しくなるため、上側磁気センサが検出するモータからの外乱ノイズの振幅と下側磁気センサが検出するモータからの外乱ノイズの振幅とが等しくなり、上側磁気センサからの検出信号に含まれる外乱ノイズ成分と下側磁気センサからの検出信号に含まれる外乱ノイズ成分を差分算出手段において打ち消すことができる。

本発明は、異物信号を強調することで外乱ノイズによる影響を低減して被検査物中の微小な金属異物を安定して高感度で検出することができるとともに、金属異物の幅方向位置を特定することができる金属検出装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る金属検出装置の斜視図である。本発明の実施の形態に係る金属検出装置の上面図である。図２のＣ−Ｃ´断面図である。図２のＤ−Ｄ´断面図である。本発明の実施の形態に係る金属検出装置の磁気センサの一例を示す回路構成図である。（ａ）、（ｂ）は、磁気センサの検出コイル部分の一例を示す図である。本発明の実施の形態に係る金属検出装置の磁気センサからの検出信号を示す図である。本発明の実施の形態に係る金属検出装置の差分算出手段からの出力信号を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

まず構成について説明する。

図１〜図４に示すように、金属検出装置１０は、被検査物Ｗを搬送路２０ａ内で搬送するコンベア２０と、コンベア２０により搬送される被検査物Ｗ中の金属異物ｍを所定の磁化方向に磁化する着磁部３０と、搬送路２０ａを挟んで正対し着磁部３０の磁化方向に鋭指向性を持つ上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅおよび下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅからなる磁気センサ対を、被検査物Ｗの搬送方向と直交する直交方向（矢印Ｂで示す）に複数有し、着磁部３０により着磁された被検査物Ｗ中の金属異物ｍの残留磁気成分を上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅおよび下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅにより検出するする検出ヘッド４０と、磁気センサ対毎の上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅおよび下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅからの検出信号の差分を算出する差分算出手段８０と、差分算出手段８０からの出力信号に基づいて被検査物Ｗ中の金属異物ｍの有無および直交方向の位置を判定する判定手段５３と、を備えている。

また、金属検出装置１０は、検出ヘッド４０を外側から包囲するとともに搬送路２０ａが通過する開口部を有し、検出ヘッド４０の内部に侵入する外乱ノイズを遮蔽する磁気シールド４９を備えている。

被検査物Ｗは、例えば、包装材で包装された任意の製品、例えば包装容器内に食品を収容し、直方体形状の包装箱の表面に磁化可能な個体識別用のラベル若しくはタグ、おまけのカード等を貼付又は添付したものである。被検査物Ｗは、金属異物、あるいは、包装箱内に薬品と磁性インクで印刷された磁気印刷物を収納したものである。

コンベア２０は、無端状のベルト２１を複数対の搬送ローラ２２ａ、２２ｂ、２３ａおよび２３ｂに巻回し、そのベルト２１の上走部の上面によって検出ヘッド４０の入口側から出口側へと被検査物Ｗを搬送するようになっている。

コンベア２０は、搬送面としてのベルト２１を回転させるためのモータ９０を、搬送ローラ２２ｂの軸線方向一端部に備えている。このモータ９０は、検出ヘッド４０の内部の磁気検出領域４５に侵入する外乱ノイズのノイズ源となり得るものである。ベルト２１の上面、搬送ローラ２２ａ、２２ｂ、モータ９０は、上下方向において、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅと下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅの略中間の位置に配置されている。このため、モータ９０から上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅまでの距離とモータ９０から下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅまでの距離は等しくなっている。

搬送路２０ａの検出ヘッド４０より上流側の所定位置には、搬送路２０ａを挟んで上下に対向する上側磁極３０ａおよび下側磁極３０ｂからなる公知の着磁部３０が設置されている。着磁部３０は、上側磁極３０ａおよび下側磁極３０ｂとの間で上下方向に磁界を印加するようになっている。

これにより、被検査物Ｗは、磁気検出領域４５より上流側の位置で着磁部３０により直流磁界を印加され、被検査物Ｗ内の金属異物ｍが所定の残留磁化レベルで磁化される。

このため、金属異物ｍの磁化方向は、上側磁極３０ａと下側磁極３０ｂとを結ぶ線と平行（矢印Ｈで示す上下方向）になっている。また、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅおよび下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅは、着磁部３０で磁化された金属異物ｍの磁束を良好に検出するため、上側磁極３０ａと下側磁極３０ｂとを結ぶ線と平行となる方向（矢印Ｈで示す上下方向）に鋭指向性をそれぞれ有している。なお、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅと下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅも、搬送路２０ａを挟んで矢印Ｈで示す上下方向に離隔して配置されている。

なお、複数の上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅが列設される直交方向は、厳密に９０°に限定されるものではなく、外乱ノイズの影響を受けない範囲であれば許容される。例えば、その範囲は±３０°である。

すなわち、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅからなる検出ヘッド４０を傾斜配置して、上方から見たときにコンベア２０の搬送方向に直交する方向（コンベア２０の幅方向）に対して角度を設けるようにしてもよい。

検出ヘッド４０は、被検査物Ｗの搬送路２０ａを挟んで上下に対向するように配置された上側ヘッド４１と下側ヘッド４２とから構成されている。上側ヘッド４１には、複数の上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅが、被検査物Ｗの搬送方向と直交する矢印Ｂで示す直交方向に列設されている。また、下側ヘッド４２には、複数の下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅが、被検査物Ｗの搬送方向と直交する直交方向にそれぞれ列設されている。

検出ヘッド４０の上側ヘッド４１と下側ヘッド４２に挟まれた領域は、コンベア２０により矢印Ａの方向に搬送される被検査物Ｗが通過する磁気検出領域４５を形成している。この磁気検出領域４５においては、被検査物Ｗが上側ヘッド４１と下側ヘッド４２を同時に通過するため、上側ヘッド４１の上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅと下側ヘッド４２の下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅは、被検査物Ｗの同一部位に対して同一タイミングで磁気を検出する。

検出ヘッド４０の外側周囲には、図１、図２に示すように、検出ヘッド４０の内部の磁気検出領域４５に侵入する外乱ノイズを遮蔽する磁気シールド４９が設けられている。図１、図２では、磁気シールド４９は、被検査物Ｗの搬送方向と直交する方向である矢印Ｂで示す方向（ベルト２１の幅方向）の両端部、および上下方向（図１、図４に矢印Ｈで示す）の両端部に配置され、検出ヘッド４０を外側から巻回すように搬送路２０ａを囲んで設けられている。磁気シールド４９は、搬送路２０ａが通過する部分で搬送方向上流側および下流側に開口する開口部を有している。

上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅは、図４に示すように、着磁部３０による被検査物Ｗの磁化方向と等しい方向、すなわち矢印Ｈで示す上下方向に鋭指向性を有している。

このため、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅは、被検査物Ｗ中の金属異物ｍの磁束のうち、この上下方向の矢印Ｈで示す鋭指向性方向の成分のみを検出することができる。また、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅは、磁気シールド４９の搬送方向下流側の開口部から侵入するモータ９０からの外乱ノイズに対しても、鋭指向性方向の成分のみを検出する。上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅは、鋭指向性を持つ磁気センサ、例えば、磁気インピーダンスセンサ、ホール素子、磁気抵抗素子、フラックスゲートセンサから構成されている。

また、金属検出装置１０は、ＡＤ変換手段５２、差分算出手段８０、判定手段５３および結果表示手段５４を有する制御部５０を備えている。制御部５０は、具体的なハードウェア構成を図示しないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、および入出力インターフェース回路に加えて、不揮発性メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅａｎｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）やハードディスク等を含んで構成されており、ＲＯＭやＥＥＰＲＯＭ、ハードディスク等に格納された所定の金属検出制御プログラムに従って、検出ヘッド４０からの検出信号やＥＥＰＲＯＭに不揮発に記憶保持された判定用閾値等に基づいて、被検査物Ｗに金属異物ｍが混入しているか否かの判定を実行するようになっている。

上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅからの検出信号は、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅ毎に個別に設けられたＡＤ変換手段５２に信号線５１を介してそれぞれ入力されるようになっており、被検査物Ｗが磁気検出領域４５を通過する間、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅからの検出信号が、ＡＤ変換手段５２においてそれぞれアナログ信号からデジタル信号に変換される。

ＡＤ変換手段５２でデジタル信号に変換された検出信号は、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅと下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅの各対毎に個別に設けられた差分算出手段８０によって差分が算出されるようになっている。

すなわち、差分算出手段８０では、互いに対を成す上側磁気センサ４１ａと下側磁気センサ４２ａの差分、上側磁気センサ４１ｂと下側磁気センサ４２ｂの差分、上側磁気センサ４１ｃと下側磁気センサ４２ｃの差分、上側磁気センサ４１ｄと下側磁気センサ４２ｄの差分、上側磁気センサ４１ｅと下側磁気センサ４２ｅの差分、をそれぞれ算出する。

差分算出手段８０からの各出力信号は、各差分算出手段８０の後段にそれぞれ接続された判定手段５３に入力され、各判定手段５３より予め設定された判定用閾値を参照して金属の有無が判定されるようになっている。

このように、判定手段５３は、差分算出手段８０で算出された上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅからの検出信号の差分に基づいて被検査物Ｗ中の金属異物ｍの有無を判定している。また、判定手段５３による判定結果は、結果表示手段５４により表示される。

判定手段５３は、検出ヘッド４０の複数の上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅからの検出信号の差分に基づいて被検査物Ｗ中の金属異物ｍの有無を判定するだけでなく、何れの差分算出手段８０からの出力信号が判定用閾値を超えていたかに基づいて、被検査物Ｗ中の金属異物ｍの矢印Ｂで示す直交方向における位置を算出し、結果表示手段５４に出力するようになっている。

また、判定手段５３は、上側ヘッド４１の上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅの検出信号と下側ヘッド４２の下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅの検出信号の強度に基づいて、被検査物Ｗ中の金属異物ｍの矢印Ｈで示す上下方向における位置を算出し、結果表示手段５４に出力するようになっている。

以下、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅの具体的な構成を、鋭指向性を持つフラックスゲートセンサの１つである直交型フラックスゲートセンサで説明する。なお、フラックスゲートセンサに関しては、例えば、特開２０１２−１５４６７４号公報に記載されている公知のセンサであるため説明を省略する。また、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅは、互いに同一の構成を有しているので、下側磁気センサ４２ａについて以下説明する。

図５に示すように、鋭指向性を持つ下側磁気センサ４２ａにおいては、入力磁界に対してそれを打ち消すコイルを検出コイル６３として設け、高感度センサで残余磁界を検出し、残余磁界がほぼゼロになるようにして、入力磁界を打ち消すのに使用した電流の大きさから入力磁界の大きさを検出するゼロ位法を採用した負帰還構成となっている。ゼロ位法を採用した負帰還構成においては、リニアリティーが良く、ダイナミックレンジが広くなるという利点がある。

センサヘッド６１はＵ字型のアモルファス磁性ワイヤをコア６２として採用しており、検出コイル６３は一端を低抵抗で接地している。構造を簡単にするために検出コイル６３は、負帰還コイルとしても使用している。

コア６２の励磁電流は、簡単のために５０Ωの出力抵抗を持つ信号発生器６４から直接取っている。励磁は１００ｋＨｚの正弦波電圧（Ｖａｃ）に必要な直流バイアス電圧（Ｖｄｃ）をかけている。

検出コイル６３からの検出電圧は励磁周波数と同じ１００ｋＨｚであるので、交流結合によって前置増幅器６５に入力し、同期検波部回路６６によって平行復調し、後段の平滑フィルタ（カットオフ周波数≒１００Ｈｚ）で直流へ変換している。

直流に変換された信号は、０Ｖを参照電圧とする帯域制限した誤差増幅器６７で増幅して、高抵抗Ｒｆを介して検出巻線にはキャンセルのための負帰還電流を重畳する。ここで、高抵抗Ｒｆの抵抗値を高くする理由は、負帰還電流を高感度に電圧に変換すること、および、検出コイル６３から見て帰還回路が負荷にならないようにすることである。

前置増幅器６５の入力側と負帰還回路側の誤差増幅器の時定数の選択は１／（Ｃ１Ｒ１）＞１０／（Ｃ２Ｒ２）の範囲で設定している。高抵抗Ｒｆの両端の電圧は、図示しないボルテージフォロワーで抽出した後、引き算回路および６０Ｈｚのノッチフィルタを通して出力している。

下側磁気センサ４２ａは、図６（ａ）または図６（ｂ）に示すように、アモルファス線から構成されるコア６２がＵ字型にすることにより、コア６２の左右個々の脚で入力磁界と無関係に発生する磁束変化が打ち消され、オフセットが発生することを防止することができるようになっている。

なお、下側磁気センサ４２ａのコア６２の長さは、１．５〜３ｃｍ程度とするのが最適である。コア６２を長くすると分解能を高く指向性を鋭くすることができる一方、中央部に不感体が生じてしまうためである。

本実施の形態では、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅおよび下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅを、鋭指向性方向（矢印Ｈで示す上下方向）で同一向きに配置し、これら磁気センサの上下で検出信号の正負（極性）が逆となっているため、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅからの検出信号と下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅからの検出信号の差分を算出することにより、金属異物による信号が強調される。

ここで、上下の磁気センサを鋭指向性方向で同一向きに配置するとは、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅに対して磁気検出領域４５から上側に向う磁束を正（または負）の値の検出信号として検出するとともに、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅに対して磁気検出領域４５から下側に向う磁束を負（または正）の値の検出信号として検出するように、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅおよび下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅを配置することである。

なお、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅおよび下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅを、鋭指向性方向で逆向きに配置したときには、これら磁気センサの上下で検出信号の正負（極性）が同じになるため、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅまたは下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅの一方からの検出信号をＡＤ変換手段５２でデジタル信号に変換する際にその正負を反転した上で、検出信号の差分を算出したり、または、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅからの検出信号と下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅからの検出信号を、正負が同じまま加算することにより、金属異物による信号が強調される。

次に、動作を説明する。

図１〜図４を参照して説明した金属検出装置１０の動作に関しては、金属異物ｍを含む被検査物Ｗが磁気検出領域４５を通過すると、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅからの検出信号が、ＡＤ変換手段５２においてそれぞれアナログ信号からデジタル信号に変換される。

デジタル信号に変換された各検出信号は、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅと下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅの対毎に個別に設けられた差分算出手段８０に入力されて差分がそれぞれ算出される。各差分算出手段８０からの出力信号は、差分算出手段８０の後段にそれぞれ接続された判定手段５３に入力される。

図７に示すように、デジタル信号に変換された上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅ、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅからの各検出信号を、それぞれ検出信号４１ａｓ〜４１ｅｓ、４２ａｓ〜４２ｅｓとすると、金属異物ｍによる信号の正負（極性）は、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅと下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅとで逆（逆位相）になっているため、差分算出手段８０で差分をとることにより、図８に示すように、金属異物ｍによる信号が強調される。

なお、図７では、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅからの検出信号に含まれる金属異物ｍによる信号が正の値であり、下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅからの検出信号に含まれる金属異物ｍによる信号が負の値となっている。

図８において、出力信号８０ａｓは、検出信号４１ａｓと検出信号４２ａｓから算出された差分を表している。同様に、出力信号８０ｂｓ、８０ｃｓ、８０ｄｓ、８０ｅｓは、検出信号４１ｂｓと検出信号４２ｂｓから算出された差分、検出信号４１ｃｓと検出信号４２ｃｓから算出された差分、検出信号４１ｄｓと検出信号４２ｄｓから算出された差分、検出信号４１ｅｓと検出信号４２ｅｓから算出された差分をそれぞれ表している。

また、外乱ノイズの信号の正負（極性）は、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅと下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅとで等しい（同位相）ため、差分算出手段８０で差分をとることにより、図８に示すように、打ち消される。

判定手段５３は、各差分算出手段８０からの出力信号８０ａｓ〜８０ｅｓのそれぞれについて、判定用閾値との比較を行い、判定用閾値を超えている出力信号があれば、金属異物ｍが混入している旨の判定結果を結果表示手段５４に出力する。

また、判定手段５３は、判定用閾値を超えている出力信号に対応する磁気センサの配置場所に金属異物ｍが混入していると判断し、被検査物Ｗ中の金属異物ｍの矢印Ｂで示す直交方向における位置を算出し、結果表示手段５４に出力する。

更に、判定手段５３は、判定用閾値を超えている出力信号に対応する磁気センサの配置場所に金属異物ｍが混入していると判断し、上側ヘッド４１の上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅの検出信号４１ａｓ〜４１ｅｓと、下側ヘッド４２の下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅの検出信号４２ａｓ〜４２ｅｓとの信号強度に基づいて、被検査物Ｗ中の金属異物ｍの矢印Ｈで示す上下方向における位置を算出し、結果表示手段５４に出力する。結果表示手段５４では、判定結果を受け取ると、被検査物Ｗにおける金属異物ｍの混入の有無および位置を表示する。

以上のように、本実施の形態に係る金属検出装置１０は、被検査物Ｗを搬送路２０ａ内で搬送するコンベア２０と、コンベア２０により搬送される被検査物Ｗ中の金属異物ｍを所定の磁化方向に磁化する着磁部３０と、搬送路２０ａを挟んで正対し着磁部３０の磁化方向に鋭指向性を持つ上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅおよび下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅからなる磁気センサ対を、被検査物Ｗの搬送方向と直交する直交方向に複数有し、着磁部３０により着磁された被検査物Ｗ中の金属異物ｍの残留磁気成分を上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅおよび下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅにより検出するする検出ヘッド４０と、磁気センサ対毎の上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅおよび下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅからの検出信号の差分を算出する差分算出手段８０と、差分算出手段８０からの出力信号に基づいて被検査物Ｗ中の金属の有無および直交方向の位置を判定する判定手段５３と、を備えたことを特徴とする。

この構成により、差分算出手段８０により上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅおよび下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅからの検出信号の差分を算出されることで異物信号が強調されるので、外乱ノイズによる異物の誤判定をすることなく安定して高感度で異物を検出することができる。

また、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅおよび下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅからなる磁気センサ対を、被検査物Ｗの搬送方向と直交する直交方向に複数有しているので、判定手段５３が磁気センサ対毎に被検査物Ｗ中の金属異物ｍの有無を判別することができ、直交方向における金属異物ｍの位置を特定することができる。

また、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅおよび下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅからの検出信号の差分を算出して異物信号を強調することにより、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅと下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅの中間位置に存在する金属異物ｍも異物信号の強調により高感度で検出することができる。

したがって、異物信号を強調することで外乱ノイズによる影響を低減して被検査物Ｗ中の微小な金属を安定して高感度で検出することができるとともに、直交方向における金属異物ｍの位置を特定することができる。

また、本実施の形態に係る金属検出装置１０は、検出ヘッド４０を外側から包囲するとともに搬送路２０ａが通過する開口部を有し、検出ヘッド４０の内部に侵入する外乱ノイズを遮蔽する磁気シールド４９を備えたことを特徴とする。

この構成により、検出ヘッド４０の外側からの外乱ノイズは磁気シールド４９により遮蔽され、磁気シールド４９の開口部から侵入した外乱ノイズは上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅおよび下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅの検出信号において同位相となるため差分算出手段８０で差分をとることにより打ち消すことができる。

また、本実施の形態に係る金属検出装置１０は、コンベア２０が、被検査物Ｗを載置する載置面としてのベルト２１の上面と、このベルト２１を移動させるモータ９０を有し、ベルト２１の上面およびモータ９０が、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅと下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅの略中間の位置に配置されたことを特徴とする。

この構成により、モータ９０から上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅまでの距離とモータ９０から下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅまでの距離が等しくなるため、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅが検出するモータ９０からの外乱ノイズの振幅と下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅが検出するモータからの外乱ノイズの振幅とが等しくなり、上側磁気センサ４１ａ〜４１ｅからの検出信号に含まれる外乱ノイズ成分と下側磁気センサ４２ａ〜４２ｅからの検出信号に含まれる外乱ノイズ成分を差分算出手段８０において打ち消してゼロにすることができる。

以上のように、本発明に係る金属検出装置は、異物信号を強調することで外乱ノイズによる影響を低減して被検査物中の微小な金属異物を安定して高感度で検出することができるという効果を有し、食品等の被検査物中の金属異物の有無を検出する金属検出装置として有用である。

１０金属検出装置
２０コンベア（搬送手段）
２０ａ搬送路
２１ベルト（搬送面）
３０着磁部（着磁手段）
３０ａ上側磁極
３０ｂ下側磁極
４０検出ヘッド
４１上側ヘッド
４１ａ〜４１ｅ上側磁気センサ
４２ａ〜４２ｅ下側磁気センサ
４２下側ヘッド
４５磁気検出領域
４９磁気シールド（遮蔽手段）
５０制御部
５１信号線
５２ＡＤ変換手段
５３判定手段
５４結果表示手段
８０差分算出手段
９０モータ
ｍ金属異物
Ｗ被検査物

Claims

被検査物を搬送路内で搬送する搬送手段と、
前記搬送手段により搬送される被検査物中の金属を所定の磁化方向に磁化する着磁手段と、
前記搬送路を挟んで上下方向に正対し前記着磁手段の磁化方向に鋭指向性を持つ上側磁気センサおよび下側磁気センサからなり互いに同一向きまたは逆向きの磁気センサ対を、前記搬送路の幅方向に複数有し、前記着磁手段により着磁された被検査物中の金属の残留磁気成分を前記上側磁気センサおよび前記下側磁気センサにより検出する検出ヘッドと、
前記磁気センサ対毎の前記上側磁気センサおよび前記下側磁気センサからの検出信号に対し、前記磁気センサ対をなす前記上側磁気センサおよび前記下側磁気センサの極性に応じて、前記金属の残留磁気成分を強調するための差分処理を行う差分算出手段と、
前記差分算出手段からの出力信号に基づいて前記被検査物中の金属の有無および前記幅方向の位置を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする金属検出装置。
前記検出ヘッドを外側から包囲するとともに前記搬送路が通過する開口部を有し、前記検出ヘッドの内部に侵入する外乱ノイズを遮蔽する遮蔽手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の金属検出装置。
前記搬送手段が、被検査物を載置する搬送面と、該搬送面を移動させるモータを有し、
前記搬送面および前記モータが、前記上側磁気センサと前記下側磁気センサの略中間の位置に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の金属検出装置。
前記磁気センサ対は、互いに同一向きの前記上側磁気センサおよび前記下側磁気センサからなり、
前記差分算出手段は、前記上側磁気センサおよび前記下側磁気センサからの検出信号の差分を算出することにより、前記金属の残留磁気成分による信号を強調することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の金属検出装置。
前記磁気センサ対は、互いに逆向きの前記上側磁気センサおよび前記下側磁気センサからなり、
前記差分算出手段は、前記上側磁気センサおよび前記下側磁気センサからの検出信号を加算すること、または前記上側磁気センサおよび前記下側磁気センサからの検出信号のうち一方を反転して差分を算出することにより、前記金属の残留磁気成分による信号を強調することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の金属検出装置。