KR100634648B1 - 금속 검출 장치 - Google Patents

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KR100634648B1
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토시히코 나가오카
사토시 미타니
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안리츠 산키 시스템 가부시키가이샤
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Abstract

크기가 다른 금속의 복수의 이물질 샘플을 각각 교번 자계속으로 통과시켰을 때 검파부(26)로부터 출력되는 신호의 데이터와 각 이물질 샘플의 크기를 나타내는 데이터를 미리 기억하고 있는 메모리(33)를 구비하고, 설정수단(32)은, 상기 이물질 샘플의 데이터를 토대로 하여, 판정수단(31)에 의해 검출가능한 금속의 크기를 표시기(36)에 표시시킨다. 또한, 혼입 금속 표시 수단(34)은, 판정 수단(31)에서 피검사체에 금속이 혼입되어 있다고 판정되었을 때, 그 혼입 금속의 크기를 표시기(36)에 표시한다. 이에 따라, 검출가능한 금속의 크기나 피검사체에 혼입되어 있는 금속의 크기를 사용자가 직관적으로 파악할 수 있게 된다.

Description

금속 검출 장치{METAL DETECTOR}
본 발명은, 식품 등의 검사 라인에 이용되며, 피검사체에 금속이 혼입되어 있는지의 여부를 피검사체가 반송되고 있는 동안에 검출하는 금속 검출 장치에 있어서, 검출에 필요한 파라미터의 설정 조작이나 검출된 금속의 식별을 직관적으로 수행할 수 있도록 하기 위한 기술에 관한 것이다.
식품 등의 검사 라인에 이용되는 금속 검출 장치로는, 피검사체가 반송되고 있는 동안에 혼입 금속의 검출이 가능하도록, 피검사체의 반송로에 자계를 발생시켜, 피검사체에 혼입되어 있는 금속에 의한 자계의 변화를 검출하는 방법이 채용되고 있다.
도 19에는, 자계의 변화를 검출하는 금속 검출 장치(10)의 구성이 도시되어 있다.
상기 금속검출장치(10)는, 소정 주파수의 신호(D)를 출력하는 신호발생기(11)와, 신호(D)를 받아서 피검사체(1)의 반송로(2)에 소정 주파수의 교번 자계(E)를 발생시키는 송신 코일(12)과, 그 교번 자계(E)를 동등한 양씩 받는 위치에서 피검사체(1)의 반송방향을 따라 배치되며, 서로 차동 접속된 2개의 수신 코일(13a, 13b)을 가지며, 교번 자계(E) 속을 통과하는 물체에 의한 자계의 변화에 대응한 신 호를 검출하기 위한 자계 변화 검출부(13)와, 자계 변화 검출부(13)의 출력 신호(R)를 신호(D)와 동일한 주파수의 신호에 의해 동기 검파하는 검파부(16)와, 검파부(16)의 출력신호에 기초하여 피검사체(1)에 금속이 혼입되어 있는지의 여부를 판정하는 제어부(17)를 가지고 있다.
이와 같이 구성된 종래의 금속 검출 장치(10)에서는, 피검사체(1)가 교번 자계(E) 속에 존재하지 않을 때에는, 2개의 수신 코일(13a, 13b)에 발생되는 신호의 진폭이 동일하고 위상이 반전되어 있는 평형상태가 되기 때문에, 신호(R)의 진폭은 제로가 되며, 검파부(16)의 출력도 제로가 되나, 피검사체(1)가 교번 자계(E)속에 존재하고 있는 경우에는, 피검사체(1) 자신 및 상기 피검사체(1)에 혼입되어 있는 금속의 영향으로 인해, 2개의 수신 코일(13a, 13b)에 발생되는 양 신호의 평형상태가 무너져, 피검사체(1)의 이동에 따라, 진폭 및 위상이 변화하는 신호(R)가 출력된다.
이 때의 신호(R)에는, 혼입 금속의 교번 자계(E)에 대한 영향으로 인해 발생되는 신호성분 뿐만 아니라, 피검사체(1) 자신(포장재 등도 포함함)의 교번 자계(E)에 대한 영향으로 인해 발생되는 신호성분이 포함되어 있으며, 상기 피검사체(1) 자신에 의한 신호성분에 의해 혼입 금속의 검출 한계가 결정되어 버린다.
상기 피검사체(1) 자신의 교번 자계(E)에 대한 영향은, 피검사체에 포함되는 수분의 양, 포장재의 재질 등에 따라 크게 달라진다.
이 때문에, 종래에는, 미리 피검사체(1)의 양호품 샘플을 교번 자계(E)에 통과시켰을 때 검파부(16)의 출력신호의 진폭이 최소가 되도록, 동기 검파의 위상을 설정하고, 최소 진폭값보다 큰 전압값을 문턱값(threshold value)으로서 자동 설정 혹은 수동으로 입력하여 설정하거나, 최소의 진폭값에 대한 배율을 수동을 지정하고 그 지정 배율의 전압을 문턱값으로서 설정하여, 피검사체(1)에 대한 검사를 실시하고, 피검사체(1)가 교번 자계(E)를 통과하였을 때, 검파부(16)의 출력신호의 진폭이 문턱값을 초과하였을 때 그 피검사체(1)에 금속 이물질이 혼입되어 있다고 판정하였다.
이와 같이, 금속 검출을 위한 문턱값을 전압값이나 배율값으로 설정하는 기술은, 예를 들면 다음의 특허문헌 1에 개시되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 제 2574694 호
그러나, 상기와 같이 혼입 금속의 유무를 판정하기 위한 문턱값을 전압값이나 배율값으로 입력하거나 지정하는 방법에 따르면, 사용자측에서는 어느 정도 크기의 금속을 검출할 수 있는지를 직관적으로 알 수는 없다.
또한, 혼입 금속이 있는 것으로 판정된 피검사체에 어느 정도 크기의 금속이 혼입되어 있는가를 알 수가 없어, 사용자의 입장에서 사용이 편리하다고 할 수 없었다.
본 발명은, 이러한 문제를 해결하여, 판정을 위한 문턱값이나 피검사체에 혼입되어 있는 금속을 그 크기로 나타내어, 사용자가 직관적으로 파악할 수 있게 함으로써, 보다 사용이 편리한 금속 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 청구범위 제 1항에 기재된 금속 검출 장치는,
신호 발생기(21);
상기 신호 발생기(21)로부터 출력된 신호를 받아서, 상기 신호의 주파수와 동일한 주파수의 교번 자계를 피검사체의 반송로에 발생시키는 송신 코일(22);
상기 교번 자계를 받는 위치에서 상기 반송로를 따라 배치된 2개의 수신 코일(23a, 23b)을 포함하며, 상기 교번 자계 속을 통과하는 물체로 인한 자계의 변화에 대응하는 신호를 출력하는 자계 변화 검출부(23);
상기 자계 변화 검출부(23)의 출력신호를, 상기 신호발생기(21)로부터 출력된 신호와 동일한 주파수의 신호에 의해 동기 검파하는 검파부(26);
상기 검파부(26)의 출력신호와 문턱값을 비교하여, 피검사체에 혼입되어 있는 금속의 유무를 판정하는 판정수단(31); 및
표시기(36)를 갖는 금속 검출 장치에 있어서,
크기가 다른 금속의 복수의 이물질 샘플을 각각 상기 교번 자계속으로 통과시켰을 때 상기 검파부(26)로부터 출력되는 신호의 데이터와 각 이물질 샘플의 크기를 나타내는 데이터를 기억하고 있는 메모리(33)를 구비하고,
상기 메모리(33)에 기억되어 있는 이물질 샘플의 데이터를 토대로 하여, 상기 판정수단(31)에 의해 검출가능한 금속의 크기를 상기 표시기(36)에 표시시키는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 청구범위 제 2항에 기재된 금속 검출 장치는, 청구범위 제 1항에 기재된 금속 검출 장치에 있어서,
조작부(35)를 구비하고,
상기 조작부(35)의 조작에 의해 상기 이물질 샘플의 크기를 지정할 수 있도록 하여, 상기 지정된 크기에 대응하는 문턱값을 상기 판정 수단(31)에 설정하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 청구범위 제 3항에 기재된 금속 검출 장치는,
신호 발생기(21);
상기 신호 발생기(21)로부터 출력된 신호를 받아서, 상기 신호의 주파수와 동일한 주파수의 교번 자계를 피검사체의 반송로에 발생시키는 송신 코일(22);
상기 교번 자계를 받는 위치에서 상기 반송로를 따라 배치된 2개의 수신 코일(23a, 23b)을 포함하며, 상기 교번 자계 속을 통과하는 물체로 인한 자계의 변화에 대응하는 신호를 출력하는 자계 변화 검출부(23);
상기 자계 변화 검출부(23)의 출력신호를, 상기 신호발생기(21)로부터 출력된 신호와 동일한 주파수의 신호에 의해 동기 검파하는 검파부(26);
상기 검파부(26)의 출력신호와 문턱값을 비교하여, 피검사체에 혼입되어 있는 금속의 유무를 판정하는 판정수단(31); 및
표시기(36)를 갖는 금속 검출 장치에 있어서,
크기가 다른 금속의 복수의 이물질 샘플을 각각 교번 자계속으로 통과시켰을 때 상기 검파부(26)로부터 출력되는 신호의 데이터와 각 이물질 샘플의 크기를 나타내는 데이터를 기억하고 있는 메모리(33)와,
상기 판정수단(31)에 의해 피검사체에 금속이 혼입되어 있다고 판정되었을 때, 상기 피검사체에 대해 상기 검파부(26)로부터 출력된 신호와, 상기 메모리(33)에 기억되어 있는 이물질 샘플의 데이터를 토대로 하여, 피검사체에 혼입되어 있는 금속의 크기를 구해 상기 표시기(36)에 표시시키는 혼입 금속 표시 수단(34)을 설치한 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 청구범위 제 4항에 기재된 금속 검출 장치는,
신호 발생기(21);
상기 신호 발생기로부터 출력된 신호를 받아서, 상기 신호의 주파수와 동일한 주파수의 교번 자계를 피검사체의 반송로에 발생시키는 송신 코일(22);
상기 교번 자계를 받는 위치에서 상기 반송로를 따라 배치된 2개의 수신 코일(23a, 23b)을 포함하며, 상기 교번 자계 속을 통과하는 물체로 인한 자계의 변화에 대응하는 신호를 출력하는 자계 변화 검출부(23);
상기 자계 변화 검출부(23)의 출력신호를, 상기 신호발생기(21)로부터 출력된 신호와 동일한 주파수의 신호에 의해 동기 검파하는 검파부(26);
상기 검파부(26)의 출력신호와 문턱값을 비교하여, 피검사체에 혼입되어 있는 금속의 유무를 판정하는 판정수단(31); 및
표시기(36)를 갖는 금속 검출 장치에 있어서,
크기가 다른 금속의 복수의 이물질 샘플을 각각 상기 교번 자계속으로 통과시켰을 때 검파부(26)로부터 출력되는 신호의 데이터와 각 이물질 샘플의 크기를 나타내는 데이터를 기억함과 동시에, 양호품 샘플을 교번 자계속으로 통과시켰을 때 검파부(26)로부터 출력되는 신호의 데이터를 기억하는 메모리(33)를 구비하고,
상기 메모리(33)에 기억되어 있는 이물질 샘플의 데이터와 양호품 샘플의 데이터를 토대로 하여, 이물질 샘플과 양호품 샘플의 출력비가 최대가 되는 최적 검파 위상을 구하고, 또 상기 최적 검파 위상에 있어서의 양호품 샘플과 각 이물질 샘플의 검파출력의 비와 각 이물질 샘플의 크기의 관계를 구함과 동시에, 상기 비의 기준값에 대응하는 상기 문턱값을 설정하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 청구범위 제 5항에 기재된 금속 검출 장치는, 청구범위 제 4항에 기재된 금속 검출 장치에 있어서,
상기 교번 자계에 대한 상기 반송로의 위치가 변경가능하며,
변경에 의해 설정한 상이한 복수의 상기 위치에서 양호품 샘플을 상기 교번 자계속으로 통과시켜 각 위치마다 상기 문턱값을 구하여, 각 위치와 상기 각 위치에 대응하는 각각의 문턱값에 의해 검출가능한 이물질의 크기를 상기 표시기(36)에 표시하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 청구범위 제 6항에 기재된 금속 검출 장치는, 청구범위 제 1항 내지 제 5항 중 어느 하나에 기재된 금속 검출 장치에 있어서,
크기가 다른 금속의 복수의 이물질 샘플을 상기 금속 검출 장치의 상기 교번 자계속으로 각각 통과시켜 상기 검파부(26)로부터 출력되는 신호의 데이터를 마스터 데이터로서 취득하고,
상기 마스터 데이터를 다른 상기 금속 검출 장치의 상기 메모리(33)에 기억시킴과 동시에, 상기 복수의 이물질 샘플을 다른 상기 금속 검출 장치의 교번 자계 속으로 각각 통과시켜 검파부(26)로부터 출력되는 신호의 데이터에 의해 상기 마스터 데이터를 보정하는 것을 특징으로 하고 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 제 1 실시 형태에 있어서의 주요부의 설정 모드시의 처리 순서를 나타낸 흐름도이다.
도 3은 이물질 샘플의 위치와 자계의 변화와의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 자계의 변화에 대응한 신호도이다.
도 5는 검파 출력의 리사주(Lissajous) 파형도이다.
도 6은 비(比)와 크기의 관계를 나타낸 도면이다.
도 7은 설정된 문턱값에 대응하는 크기의 표시예를 나타낸 도면이다.
도 8은 실시 형태에 있어서의 주요부의 검사 모드시의 처리 순서를 나타낸 흐름도이다.
도 9는 최적 검파 위상 상태에 있어서의 리사주 파형도이다.
도 10은 혼입 금속의 크기의 표시예를 나타낸 도면이다.
도 11은 검출가능한 크기의 표시예를 나타낸 도면이다.
도 12는 검파 위상을 구하기 위한 다른 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 제 2 실시형태의 정면도이다.
도 14는 본 발명에 따른 제 2 실시형태의 평면도이다.
도 15는 본 발명에 따른 제 2 실시형태의 측면도이다.
도 16은 본 발명에 따른 제 2 실시형태에서 반송로의 위치를 변경하는 상태를 모식적으로 나타낸 정면도이다.
도 17은 본 발명에 따른 제 2 실시형태의 주요부의 설정 모드시의 처리 순서를 나타낸 흐름도이다.
도 18은 본 발명에 따른 제 2 실시형태에서 검출가능한 크기의 표시예를 나타낸 도면이다.
도 19는 종래의 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
이하에서는, 도면을 참조하면서 본 발명의 제 1 실시형태에 대해 설명한다.
도 1은, 본 발명을 적용한 금속 검출 장치(20)의 구성을 도시한 것이다.
도 1에서, 신호발생기(21)는, 소정 주파수의 신호(D)를 발생시켜 송신 코일(22) 및 후술하는 검파부(26)로 출력한다.
송신 코일(22)은, 신호(D)를 받고, 상기 신호(D)와 동일한 주파수(f)의 교번 자계(E)를 피검사체(1)의 반송로(2; 일반적으로는 컨베이어에 의해 형성된다)에 발생시킨다.
송신 코일(22)이 발생시킨 교번 자계(E)는, 자계 변화 검출부(23)의 2개의 수신 코일(23a, 23b)에서 수신된다. 자계 변화 검출부(23)는, 교번 자계(E)를 통과하는 물체로 인한 자계의 변화에 대응한 신호를 출력하기 위한 것이며, 2개의 수신 코일(23a, 23b)은, 교번 자계(E)를 각각 동등한 양으로 받는 위치에서 피검사체(1)의 반송방향을 따라 배열되며, 서로 차동접속되어 있다.
또한, 송신 코일(22)과 2개의 수신 코일(23a, 23b)은, 서로의 상대위치가 변화하지 않도록, 예를 들면 반송로(2)를 둘러싸는 공통의 프레임에 고정되어 있다.
또한, 상기 송신 코일(22)과 수신 코일(23a, 23b)의 배치에 있어서는, 반송로(2)를 사이에 두고 송신 코일(22)과 2개의 수신 코일(23a, 23b)을 마주보게 한 경우, 반송로(2)를 둘러싸도록 감겨진 송신 코일(22)의 전후에 각각 수신 코일(23a, 23b)을 동축상으로 배치하는 경우, 및 반송로(2)의 상부면 또는 하부면에 송신 코일(22)과 2개의 수신 코일(23a, 23b)을 동일한 평면상에 배치하는 경우가 있다.
2개의 수신 코일(23a, 23b)은, 교번 자계(E)를 동등한 양으로 받는 위치에서 차동접속되어 있기 때문에, 피검사체(1)나 혼입 금속에 의한 교번 자계(E)에 대한 영향이 없을 때에는, 2개의 수신 코일(23a, 23b)에 생기는 신호의 진폭이 동일하고, 위상이 반전되어 있기 때문에, 접속점 간의 신호(R)의 진폭은 제로가 된다.
또한, 여기서는, 자계 변화 검출부(23)의 2개의 수신 코일(23a, 23b)이 차동 접속되어 있는 경우에 대해 설명하였으나, 2개의 수신 코일(23a, 23b)에 발생하는 신호를 아날로그 감산기로 감산처리하도록 자계 변화 검출부(23)를 구성해도 좋다. 또한, 2개의 수신 코일(23a, 23b)이 받는 자계(E)가 동등한 양이 아닌 경우에는, 수신 코일(23a, 23b)에 발생하는 신호의 차이를, 가변저항기나 증폭도가 다른 증폭기에 의해 보정해도 좋다.
또한, 반송로(2)의 근방에는, 피검사체(1)가 교번 자계(E)내에 진입하는 타이밍을 검출하기 위한 광학식 진입 센서(24)가 설치되어 있다. 또한, 자계에 대한 물품의 진입은, 후술하는 검파부(26)의 출력 신호(X, Y)의 진폭 변화에 의해 검지할 수도 있는데, 이 경우, 진입 센서(24)는 생략이 가능하다.
검파부(26)는, 자계 변화 검출부(23)의 출력 신호(R)를 신호(D)와 동일한 주파수의 신호에 의해 동기 검파한다.
본 실시형태의 검파부(26)는 직교 2상 타입으로, 신호(D)의 위상을 변화시키는 이상기(移相器; 26a), 이상기(26a)의 출력 신호(L)과 신호(R)을 혼합하는 믹서(26b), 믹서(26b)의 출력으로부터 피검사체(1)의 반송 속도에 대응한 저주파 성분을 추출하는 BPF(26c)와, 신호(L)의 위상을 90도 변화시키는 이상기(26d)와, 신호(R)과 이상기(26d)의 출력 신호(L′)를 혼합하는 믹서(26e)와, 믹서(26e)의 출력으로부터 피검사체(1)의 반송 속도에 대응한 저주파 성분을 추출하는 BPF(26c)에 의해 구성되어 있다.
검파부(26)의 2개의 BPF(26c, 26f)로부터 출력되는 신호(X, Y)는, A/D변환기(28, 29)에 의해 각각 디지털값으로 변환되어, 컴퓨터 구성의 제어부(30)에 입력된다.
제어부(30)는, 진입 센서(24)의 출력 신호(혹은, 상기한 바와 같이 검파부의 출력 신호(X, Y)의 진폭 변화)로부터 교번 자계(E)에 대한 피검사체(1)의 진입을 검지하여 검파부(26)의 출력 신호(X, Y)를 수취하고, 상기 수취한 신호의 데이터와 미리 설정되어 있는 문턱값을 비교함으로써 피검사체(1)에 금속이 혼입되어 있는지의 여부를 판정하여, 그 판정 결과를 출력하는 판정 수단(31)과, 피검사체(1)의 검사에 필요한 각종 파라미터를 설정하기 위한 설정수단(32)과, 상기 파라미터 및 파 라미터 설정에 필요한 데이터를 기억하기 위한 비휘발성 메모리(33)와, 판정수단(31)에 의해 피검사체에 금속이 혼입되어 있는 것으로 판정되었을 때, 그 혼입되어 있는 금속의 크기를 후술하는 표시기(36)에 표시시키는 혼입 금속 표시수단(34)을 가지고 있다.
상기 제어부(30)는, 조작부(35) 및 표시기(36)와 접속되며, 조작부(35)에 의해 설정 모드가 지정되었을 때에는, 설정수단(32)에 의해 각종 파라미터의 설정 처리를 수행하고, 조작부(35)에 의해 검사 모드가 지정되었을 때에는, 판정 수단(31)에 의해 피검사체(1)의 금속 혼입 검사와 그 검사 결과의 출력 처리를 수행함과 동시에, 피검사체에 금속이 혼입되어 있는 것으로 판정되었을 때에는, 그 혼입되어 있는 금속의 크기를 표시기(36)에 표시한다.
또한, 검사에 필요한 파라미터는, 피검사체(1)의 길이 및 반송 속도, 신호발생기(21)가 출력하는 신호(D)의 주파수, 검파부(26)의 검파 위상(이상기(26a)의 이상량), 이물질의 유무를 판정하기 위한 문턱값 등이다.
여기서, 피검사체의 길이나 반송속도는, 검파부(26)의 출력신호(X, Y)의 수취 간격이나, 수취 시간, 검파부(26)의 BPF(26c, 26f)의 대역 등을 결정하기 위한 파라미터이며, 신호(D)의 주파수는, 검출하고자 하는 금속의 종류나 피검사체(1) 자신(포장재 포함)의 재질에 따라 선택되는 파라미터이다.
또한, 검파부(26)의 검파 위상은, 혼입 금속에 대한 감도를 결정하기 위한 파라미터이다.
또한, 판정의 문턱값은, 피검사체(1)에 금속이 혼입되어 있는지의 여부를 판 정하기 위한 것으로서, 그 판정 처리는 설정수단(32)에 의해 수행된다.
설정수단(32)은, 이들 파라미터를 조작부(35)에 대한 조작으로 수동 설정 혹은 반자동 설정할 수 있도록 구성되어 있는데, 여기서는 검파 위상을 최적의 값으로 설정하고, 그 검파 위상에서 이물질 유무를 판정하기 위한 문턱값을 설정하기 위한 처리에 대해 설명한다. 도 1에서는, 검파 위상의 설정 처리를 위해 필요한 신호선만을 기재하고 있으나, 실제로는, 신호발생기(21)가 출력하는 신호(D)의 주파수나 검파부(26)의 BPF(26c, 26f)의 대역 등을 제어할 수 있도록 되어 있다.
도 2는, 검파 위상과 문턱값의 설정에 대한 설정수단(32)의 처리 순서를 나타내는 흐름도로서, 이하에서는, 이 흐름도에 따라 설정 처리 동작을 설명한다.
예를 들면, 조작부(35)의 조작에 의해 검파 위상과 판정을 위한 문턱값의 설정 처리가 선택되면, 이상기(26a)의 이상량(Δθ)을 기준값(예를 들면, 0)으로 설정한 상태에서, 메모리(33)의 소정 영역(33a)에 이물질 샘플의 데이터(Dm)가 기억되어 있는지의 여부를 판정한다(S1, S2).
이물질 데이터(Dm)가 기억되어 있는 경우에는 후술하는 처리(S9)로 이행하고, 이물질 데이터(Dm)가 기억되어 있지 않은 경우에는, 검출 대상인 금속의 이물질 샘플(Ms)의 크기를 나타내는 데이터의 입력을 지시하고, 조작자가 조작부(35)에 의해 그 데이터를 입력하면, 그 이물질 샘플(Ms)을 교번 자계(E)내로 통과시키도록 지시한다(S3~S5). 이러한 지시들은, 예를 들면 표시기(36)의 표시로 수행한다.
상기 지시를 받은 조작자는, 예를 들면 하나의 이물질 샘플(Ms1)의 직경(d1)을, 크기를 나타내는 데이터로서 조작부(35)의 조작에 의해 입력하고 나서, 상기 이물질 샘플(Ms1)을 반송로(2)에 올려놓고 교번 자계(E)에 통과시킨다.
그리고, 여기서는, 이물질 샘플 및 혼입 금속의 크기를 직경으로 나타내는 경우에 대해 설명하겠으나, 본 발명에 있어서의 이물질 샘플 및 혼입 금속의 크기는, 직경 이외에 길이, 면적, 체적으로 나타내는 경우도 포함하는 것으로 한다.
설정수단(32)은, 이물질 샘플(Ms)의 자계 통과 지시를 한 후에, 진입 센서(24)의 출력신호로부터 물품의 진입이 검지되면, 검파부(26)의 출력신호(X, Y)의 수취를 소정의 시간 동안 수행하고, 그 데이터(Dm(1))를 직경 데이터(d1)과 대응시켜 메모리(33)의 소정 영역(33a)에 기억시킨다(S6, S7).
여기서, 이물질 샘플(Ms1)이 자속을 모으는 작용을 갖는 철과 같은 자성체라고 한다면, 도 3의 (a)와 같이, 이물질 샘플(Ms1)이 수신 코일(23a) 근방을 이동하고 있을 때에는, 송신 코일(22)로부터 출력되는 자속 중, 원래부터 수신 코일(23a)과 교차하고 있던 자속에 추가하여, 수신 코일(23b)과 교차하고 있던 자속의 일부가 이물질 샘플(Ms1)에 흡인되어 수신 코일(23a)과 교차하기 때문에, 수신 코일(23a)측에 발생되는 신호의 진폭(Va)이 수신 코일(23b)측에 발생되는 신호의 진폭(Vb)보다 커지게 된다.
또한, 도 3의 (b)와 같이, 이물질 샘플(Ms1)이 2개의 수신 코일(23a, 23b)의 중간 위치에 있을 때에는, 송신 코일(22)로부터 출력되는 자속 중, 원래부터 수신 코일(23a)과 교차하고 있던 자속의 일부와, 수신 코일(23b)과 교차하고 있던 자속의 일부가 동등한 양만큼씩 이물질 샘플(Ms1)에 흡인되기 때문에, 수신 코일(23a)측에 발생되는 신호의 진폭(Va)과 수신 코일(23b)측에 발생되는 신호의 진폭(Vb)이 동일해진다.
또한, 도 3의 (c)와 같이, 이물질 샘플(Ms1)이 수신 코일(23b)의 근방을 이동하고 있을 때에는, 송신 코일(22)로부터 출력되는 자속 중, 원래부터 수신 코일(23b)측과 교차하고 있던 자속에 추가하여, 수신 코일(23a)과 교차하고 있던 자속의 일부가 이물질 샘플(Ms1)에 흡인되어 수신 코일(23b)과 교차하기 때문에, 수신 코일(23b)측에 발생되는 신호의 진폭(Vb)이 수신 코일(23a)측에 발생되는 신호의 진폭(Va)보다 커지게 된다.
따라서, 이물질 샘플(Ms1)이 교번 자계(E)를 통과할 때의 신호(R)의 파형은, 도 4에 도시한 바와 같이, 진폭이 증감변화하는 변조파가 된다. 또한, 상기 신호(R)에 대해 검파부(26)의 동기 검파 처리에 의해 얻어지는 신호(X)의 파형은, 검파부(26)의 신호(L, L′)의 진폭값을 1로 하면, 도 4에 도시한 바와 같이 신호(R)의 소정 위상 위치마다의 순간값을 연결하는 포락선이 되며, 신호(Y)의 파형은 신호(R)의 소정 위상 위치로부터 90도만큼 어긋난 위치(신호(D)의 주기를 T로 하면 T/4만큼 어긋난 위치)마다의 순간값을 연결하는 포락선이 된다.
이와 같이 하여 얻어진 2개의 신호(X, Y)로 결정되는 좌표점을 xy좌표상에 나타내면, 예를 들어 도 5의 (a)에 나타낸 8자의 파형(리사주 파형; Hn)이 그려진다.
또한, 상기와 같이 교번 자계(E)속으로 금속의 이물질 샘플(Ms1)만을 통과시킨 경우에는, 파형(Hn)과 같이, 좌표 원점에 대해 거의 대칭이며 폭이 좁은 리사주 파형이 얻어지므로, 파형 전체의 좌표 데이터 대신에, 꼭지점(Q)의 좌표(Xm, Ym) 혹은 이것을 극좌표 변환하여 얻어지는 좌표(r, θ)를 이물질 샘플(Ms)의 특징점의 데이터로서 기억해도 좋다.
단, 원점으로부터의 거리(r) 및 각도(θ)는,
r=(Xm2+Ym2)1/2
θ=tan-1(Ym/Xm)
으로 표시된다.
이와 같이 하여 직경(d1)인 이물질 샘플(Ms)의 데이터(Dm(1))를 취득하고 나서, 다른 크기의 이물질 샘플의 직경 데이터 입력 지시와, 자계 통과 지시를 상기와 마찬가지로 수행하여, 교번 자계(E)속을 통과한 복수(n)의 이물질 샘플(Ms1~Msn)에 대한 이물질 데이터(Dm(1)~Dm(n))를 각각 구하여, 그 직경 데이터(d1~dn)에 각각 대응시켜 메모리(33)의 소정 영역(33a)에 기억한다(S8).
또한, 동종의 금속이면서 크기가 다른 이물질 샘플에 대해 얻어지는 리사주 파형은, 그 꼭지점(Q)의 극좌표 중, 각도(Q)가 거의 동일하고, 원점으로부터의 거리(r)가 이물질의 크기에 따라 변화하는 상사형(相似形)이 된다.
다음으로, 이상기(26a)의 이상량(Δθ)을 기준값(예를 들면 0)으로 설정한 채로, 이제부터 검사를 하고자 하는 피검사체(1)중, 금속이 혼입되어 있지 않음을 알고 있는 양호품 샘플을 자계(E)속으로 통과시키도록 지시한다(S9).
조작자가 상기의 지시에 따라 양호품 샘플을 반송로(2)에 두고 교번 자계(E)속으로 통과시키면, 설정수단(32)은 상기와 마찬가지로 물품의 교번 자계(E)로의 진입을 진입 센서(24)의 출력신호에 의해 검지하여(S10), 검파부(26)의 출력신호(X, Y)의 수취를 소정의 시간동안 수행하고, 그 신호(X, Y)의 데이터(Dg)를 메모리(33)의 소정 영역(33b)에 기억시킨다(S11).
상기 양호품 샘플은, 통상적으로는 비자성체이지만, 상기 양호품 샘플에 포함되는 수분이나 알루미늄 포장재 등에 의해 자계를 변화시키기 때문에, 이물질 샘플(Ms)을 통과시켰을 때와 마찬가지로, 자계변화 검출부(23)로부터 진폭이 증감 변화하는 신호(R)가 출력되고, 그 신호(R)에 대한 검파부(26)의 동기 검파 처리에 의해, 예를 들면 도 5의 (a)의 리사주 파형(Hg)을 그리는 신호(X, Y)의 데이터(Dg)가 얻어진다.
이와 같이 하여 크기가 다른 복수의 이물질 샘플의 데이터와 양호품 샘플의 데이터가 얻어진 단계에서, 설정수단(32)은, 이들 데이터에 기초하여, 양호품 샘플(피검사체 자체)의 검파 출력에 대해, 예를 들면 최소 직경의 이물질 샘플(Ms(min))의 검파 출력비가 최대가 되는 위상을 최적 검파 위상(θi)으로서 구하여, 기억한다(S12).
상기 처리는, 도 5의 (a)에 도시한 2개의 리사주 파형(Hn, Hg)의 데이터를 이용하여, 최소 직경의 이물질 샘플(Ms(min))의 파형(Hn)의 각 좌표(상기 점(Q)만이어도 좋다)로부터 어느 검파 위상(θd)에 대응한 각도를 갖는 직선(A)까지의 거리의 최대값(Ln)과, 양호품 샘플의 파형(Hg)의 각 좌표로부터 직선(A)까지의 거리의 최대값(Lg)의 비(α)=Ln/Lg를 상이한 검파 위상(θd)에 대해 구하고, 도 5의 (b)와 같이, 비(α)가 최대가 되는 위상을 최적 검파 위상(θi)으로 결정하여, 상 기 최적 검파 위상(θi)의 정보를, 피검사체(1)의 검사시에 검파부(26)의 이상기(26a)에 설정하는 파라미터로서 메모리(33)의 소정 영역(33c)에 기억시킨다.
이와 같이 하여 피검사체에 대한 최적 검파 위상(θi)이 얻어진 후, 최적 검파 위상(θi)에서의 양호품 샘플과 각 이물질 샘플의 검파 출력의 비(α)의 값과, 각 이물질 샘플의 크기(직경)의 관계가 구해진다(S13).
즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 각 이물질 샘플(Ms1~Msn)마다의 비(α1~αn)를 구하여, 그 직경과 비의 값을 근사적으로 관계짓는 직선(B; 곡선이어도 됨)의 식을 구한다. 또한, 본 도면에서는 이물질 샘플(Ms1)에서부터 순차적으로 직경이 커지는 것으로 한다.
그리고, 비(α)가 기준값(αr(예를 들면 αr=2))과 동일해지는 전압(Vr(상기 거리(Lg)의 2배에 상응하는 전압))을, 피검사체(1)의 검사시에 판정수단(31)에 설정하는 문턱값(Vr)으로서 구하고, 이것을 메모리(33)에 기억시킨다(S14).
또한, 기준값(αr)에 대응하는 금속 이물질의 직경(dr)을 직선(B)로부터 구하고, 그 직경값을, 판정수단(31)에서 검출가능한 최소의 금속 이물질의 크기로서, 예를 들면 도 7과 같이 표시기(36)에 표시시킨다(S15).
사용자는 상기의 표시를 확인함으로써, 피검사체(1)에 대해 검출가능한 금속 이물질의 최소 크기를 직관적으로 파악할 수 있다.
그리고, 검사 모드가 지정되었을 때, 설정수단(32)은, 메모리(33)의 소정 영역(33c)에 기억되어 있는 최적 검파 위상(θi)의 정보를 이상기(26a)에 설정하여 검파부(26)의 검파 위상을 최적 검파 위상(θi)으로 설정하고, 또한 피검사체(1)의 검사에 필요한 문턱값(Vr) 등을 포함하는 다른 파라미터를 필요한 부분에 설정한다.
이와 같이 하여 검사에 필요한 파라미터가 설정된 상태에서, 상기 판정수단(31)에 의한 피검사체(1)에 대한 검사가 수행된다.
도 8은, 상기 검사 모드중의 처리순서를 나타낸 것으로서, 판정 수단(31)은, 피검사체(1)가 진입 센서(24)에 의해 검지되면(S21), 검파 신호(X, Y)를 일정한 시간동안 수취하고(S22), 그 신호의 크기와 문턱값(Vr)을 비교하여, 상기 피검사체(1)에 금속이 혼입되어 있는지의 여부를 판정하고(S23), 그 판정 결과를 출력한다(S24).
상기 검사 모드중에, 상기 이물질 샘플(Ms)과 동종이면서 직경이 dr이상인 금속이 혼입된 피검사체(1)가 자계(E)속을 통과하면, 검파부(26)로부터 출력되는 신호(X, Y)의 리사주 파형은, 도 5의 리사주 파형(Hn, Hg)을 도 9에 도시한 바와 같이 최적 검파 위상(θi)만큼 회전시킨(직선(A)가 x축에 일치하도록 회전시킨) 리사주 파형(Hn′, Hg′)을 시간축상에서 합성한 것이 되는데, y축에 따른 신호(Y)에 대해 살펴보면, 피검사체(1)가 교번 자계(E)를 통과하는 시간내에서 피검사체(1) 자신에 의한 자계에 대한 영향에 의해 생기는 신호의 진폭(Vg)에 대해, 혼입 금속의 영향에 의해 생기는 신호의 진폭(Vn)의 비(Vn/Vg)는 상기 거리의 비(α)에 대응하여 최대가 되고, 또한 기준값(αr(=2)) 이상이 된다.
즉, 상기와 같은 최적 검파 위상(θi)이 설정되었을 때, 판정수단(31)은 신호(Y)의 최대 진폭과 문턱값(Vr)을 비교하여 혼입 금속의 유무를 판정하게 된다. 그리고, 이 때, 신호(Y)의 최대 진폭은 2Vg(=Vr) 이상에서 문턱값 이상이 되므로, 판정수단(31)으로부터는 금속이 혼입되어 있음을 나타내는 신호가 출력된다.
또한, 피검사체(1)에 금속이 혼입되어 있지 않은 경우에는, 도 9의 리사주 파형(Hg′)에 대응한 신호(X, Y)만이 출력되게 되고, 신호(Y)의 최대 진폭은 문턱값(Vr)보다 작기 때문에, 판정수단(31)로부터는 금속이 혼입되어 있음을 나타내는 신호는 출력되지 않는다.
또한, 판정수단(31)이 혼입금속이 있는 것으로 판정한 경우, 혼입금속 표시수단(34)은, 그 때의 신호(Y)의 최대 진폭과 상기 직선(B)에 기초하여, 혼입되어 있는 금속의 대략적인 크기를 추정하고, 이것을 표시기(36)에 표시한다(S25).
예를 들면, 신호(Y)의 최대 진폭 Vy과 Vg의 비(αa(=Vy/Vg))와, 최대 진폭 Vy로부터 Vg를 감산한 결과와 Vg와의 비(αb(=(Vy-Vg)/Vg))를 구하고, 상기한 직선(B)의 식과 비(αa)로부터 혼입되어 있는 혼입 금속의 직경의 상한값(da)을 구하고, 직선(B)의 식과 비(αb)로부터 혼입 금속의 직경의 하한값(db)을 구하여, 이것을 피검사체(1)에 혼입되어 있는 금속의 크기 범위로서, 예를 들면 도 10에 도시한 바와 같이 표시기(36)에 표시한다.
상기의 표시를 확인함으로써, 사용자는 피검사체에 혼입되어 있던 금속의 크기를 직관적으로 파악할 수 있다.
또한, 여기서는, 혼입되어 있는 금속의 크기 범위를 표시하고 있으나, 복수의 이물질 샘플(Ms1~Msn)중, 그 추정한 크기의 범위에 포함되는 이물질 샘플의 크기를 표시하여도 좋다.
또한, 상기의 설명에서는, 설정수단(32)이, 검출가능한 금속의 최소 직경만을 표시기(36)에 표시하고, 그 최소 직경에 대응하는 문턱값을 자동설정하였으나, 사용자가 지정한 크기에 대응하는 문턱값을 설정해도 된다.
이 경우, 도 11에 도시한 바와 같이, 검출가능한 금속의 크기로서, 이물질 샘플 중, 최소 직경 이상의 이물질 샘플의 각 직경을 표시기(36)에 표시함과 동시에, 이들 직경 중 어느 것을 조작부(35)의 조작에 의해 지정할 수 있도록 하고, 사용자의 조작으로 직경이 지정되었을 때, 그 이물질 샘플의 최적 검파 위상에 있어서의 검파 출력의 최대값(혹은 그보다 근소하게 작은 값이어도 좋다)을 문턱값(Vr)으로서 구하여 설정한다.
또한, 검출가능한 금속의 최소 직경만을 표시하여, 조작부(35)의 조작에 의해 최소 직경이상의 임의의 직경을 입력 지정할 수 있도록 하고, 그 지정된 직경과 상기 직선(B)으로부터 비(α)의 값을 구하여, 그 비의 값과 상기 전압(Vg)의 곱을 문턱값(Vr)으로서 구하여 설정해도 된다.
또한, 상기한 바와 같이, 검출가능한 금속의 크기 및 피검사체에 혼입되어 있는 금속의 크기를 이물질 샘플의 크기만으로 근사적으로 표시하는 경우에는, 메모리(33)에 기억되어 있는 이물질 샘플의 검파 출력의 데이터와 피검사체의 검파 출력으로부터 표시되는 크기를 선택할 수 있으므로, 상기한 직선(B)의 관계를 이용하지 않아도 된다.
또한, 상기의 설명에서는, 각 이물질 샘플 및 양호품 샘플을 1회만 자계속에 통과시켜 그 데이터를 구하였으나, 동일 샘플에 대해 복수 회씩 자계속에 통과시 켜, 그 데이터를 평균화하고, 그 평균화된 데이터를 토대로 하여, 최적 검파 위상이나, 비와 크기의 관계를 구해도 된다.
또한, 여기서는, 자계 변화 검출부(23)의 출력신호(R)를 직교 2상형의 검파부(26)에 입력하여 2개의 신호(X, Y)를 구하고, 그 양 신호의 데이터로부터 최적 검파 위상을 구하였으나, 검파부(26)가 단상형, 즉 이상기(26a), 믹서(26b), BPF(26c)만으로 구성되어 있는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다.
이 경우에는, 이상기(26a)의 이상량을 조금씩 변화시키면서, 이물질 샘플 및 양호품 샘플에 대한 출력 신호(X)의 파형(시간축상의 파형)의 데이터를 구하고, 그 데이터로부터 도 12와 같이, 이상량(Δφ)에 대한 이물질 샘플의 진폭값의 변화 특성(Xn(φ))과, 이상량(φ)에 대한 양호품 샘플의 진폭값의 변화 특성(Xg(φ))을 구하여, 양호품 샘플의 진폭값(Vg)에 대해 이물질 샘플의 진폭값(Vn)의 비(β=Vn/Vg)가 최대가 되는 이상량(φd)을 최적 검파 위상(θi)으로 결정하고, 이것을 피검사체(1)의 검사시 이상기(26a)에 설정하면, 상기와 마찬가지로, 혼입 금속을 고감도로 검출할 수 있다.
그리고, 상기 최적 검파 위상에 있어서의 검파 출력과 금속의 크기와의 관계를 구해 둠으로써, 상기와 마찬가지로 검출가능한 금속의 크기나, 피검사체에 혼입되어 있는 금속의 크기를 표시할 수 있다.
또한, 상기의 설명에서는, 크기가 다른 복수의 이물질 샘플의 이물질 데이터(Dm)가 메모리(33)에 기억되어 있지 않은 경우에 대해 설명하였으나, 상기 이물질 데이터는, 금속 검출 장치(20)의 제조자 등이 미리 메모리(33)의 소정 영역(33a)에 기억시켜 두어도 된다.
또한, 재질이 다른 복수의 이물질 샘플에 대한 데이터를, 상기의 처리에 의해 미리 메모리(33)의 소정 영역(33a)에 기억시켜 두고, 피검사체(1)에 대한 위상의 설정 처리시에, 그 복수의 이물질 데이터중 임의의 하나를 선택할 수 있도록 하여, 그 선택된 이물질 데이터에 대해 상기와 동일한 처리를 하는 것도 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 금속 검출 장치는, 크기가 다른 금속의 복수의 이물질 샘플을 각각 교번 자계속으로 통과시켰을 때 검파부로부터 출력되는 신호의 데이터와 각 이물질 샘플의 크기를 나타내는 데이터를 미리 기억하고 있는 메모리를 구비하고, 그 이물질 샘플의 데이터에 기초하여, 판정수단에 의해 검출가능한 금속의 크기를 표시기에 표시시키고 있으므로, 사용자는, 피검사체에 대해 검출가능한 금속의 크기를 직관적으로 파악할 수 있다.
또한, 조작부의 조작에 의해 이물질 샘플의 크기를 지정할 수 있도록 하고, 그 지정된 크기에 대응하는 문턱값을 판정수단에 설정하도록 한 것의 경우는, 사용자가 전압값이나 그에 대한 배수값이 아니라, 금속의 크기 자체의 지정 조작으로 문턱값의 설정이 가능하여, 보다 직관적인 문턱값 설정 조작이 가능해진다.
또한, 혼입 금속 표시 수단에 의해, 피검사체에 혼입되어 있는 금속의 크기를 표시하는 것의 경우에는, 피검사체에 혼입되어 있는 금속의 크기를 직관적으로 파악할 수 있어, 사용하기가 훨씬 쉬워진다.
이하에서는, 도면을 참조하면서 본 발명의 제 2 실시형태에 대해 설명한다.
또한, 본 실시형태에서 이하에 설명하는 구성, 작용, 효과 이외에는 제 1 실 시형태와 실질적으로 동일하므로, 상술한 제 1 실시형태에서 기술한 설명(도면 포함)을 원용하여 가급적 반복을 피하며, 필요에 따라 제 1 실시형태에서 사용한 참조부호를 이용하여 설명하도록 한다.
도 13 내지 도 15는 본 발명을 적용한 금속 검출 장치(120)의 전체 구조를 도시한 것이다.
이들 도면에서, 금속 검출 장치(120)는, 베이스(121), 피검사체의 반송로를 이루는 컨베이어(130), 헤드(140) 및 컨트롤러(150)에 의해 구성되어 있다.
베이스(121)는 컨베이어(130) 및 헤드(140)를 지지하기 위한 것이며, 그 하부에는, 설치면(바닥면)에 대한 베이스(121)의 높이 조정이 가능하도록 나사식 다리(122)가 설치되어 있다.
컨베이어(130)는, 상향으로 개구된 'ㄷ'자 형상으로 형성되며 서로 마주보는 상태에서 베이스(121)의 상부에 고정된 한 쌍의 측판(131, 132)을 가지고 있다.
양 측판(131, 132)의 일단측(도 13, 도 14에서 좌측단측)의 상부 사이에는 구동 롤러(133)가 회전가능하게 지지되고, 타단측 상부 사이에는 종동 롤러(134)가 회전 가능하게 지지되어 있으며, 구동 롤러(133)와 종동 롤러(134) 사이에는 반입 물품을 반송하기 위한 엔드리스 타입의 반송 벨트(135)가 건너질러 설치되어 있다.
또한, 측판(131, 132)의 일단측 상부와 타단측 상부 사이에는, 구동 롤러(133)측으로부터 종동 롤러(134)측으로 이동하는 상측의 반송 벨트(135)를 상면에서 지지하여, 반입 물품을 수평으로 반송시키기 위한 하부판(136)이 고정되어 있다. 또한, 종동 롤러(134)측으로부터 구동 롤러(133)측으로 되돌아오는 하측의 반 송 벨트(135)는, 상기 하부판(136)의 하측면에 근접한 경로로 이동하도록 구성되어 있다. 반송 벨트(135) 및 하부판(136)은, 자계에 대한 영향이 매우 적은 합성수지재로 형성되어 있다.
또한, 구동 롤러(133)는, 그 일단측에 일체적으로 설치되어 있는 모터(137)에 의해 회전 구동된다.
측판(131, 132)의 중앙 상방에는 가로로 긴 직사각형 프레임형상으로 형성된 헤드(140)가 배치되어 있다. 헤드(140)의 중앙에 형성되어 있는 가로로 긴 직사각형의 구멍(141)에는, 컨베이어(130)의 반송 벨트(135) 및 하부판(136)이 통과하고 있다.
헤드(140)의 구멍(141)의 내벽부(141a)는 전체 둘레에 걸쳐 자속을 투과시키는 합성수지의 판재로 형성되며, 헤드(140)의 내부에는, 그 내벽부(141a)를 둘러싸도록 송신 코일(22)이 감겨지고, 상기 송신 코일(22)의 전후에 2개의 수신 코일(23a, 23b)이 동축상으로 감겨져 있다.
또한, 헤드(140)의 외주부는, 자속을 투과시키지 않는 자기 차폐재로 형성되어 있다.
따라서, 송신 코일(22)이 발생시키는 자계(E)의 자속의 대부분은, 헤드(140)의 내부 및 구멍(141)의 내측을 통과하게 되고, 그 자속은 2개의 수신 코일(23a, 23b)에 거의 동등한 양씩 교차한다.
또한, 송신 코일(22)과 2개의 수신 코일(23a, 23b)은, 헤드(140)내에 충전된 접착재(도시 생략)에 의해, 그 상대위치가 변화하지 않도록 고정되어 있다.
상기 헤드(140)는 도 13 내지 도 15에 도시되어 있는 바와 같이, 평판형상의 베이스판(145)상에 고정되어 있으며, 베이스판(145)의 네 코너부에는 베이스(121) 상부에 고정된 볼트(123)가 각각 삽입통과되고, 각 볼트(123)에 체결된 상하 2개의 너트(124)에 의해, 베이스판(145)이 고정되어 있다.
상기 볼트(123)와 너트(124)는, 컨베이어(130)에 대한 헤드(140)의 높이, 즉, 헤드(140)에 대한 피검사체의 통과 높이 위치를 가변시키기 위한 기구이며, 각 볼트(123)에 대한 너트(124)의 높이를 변화시킴으로써, 피검사체의 통과 높이 위치를 상대적으로 가변시킬 수 있다.
또한, 여기서는, 컨베이어(130)의 하부판(136)의 하측을 통과하는 반송 벨트(135)가 헤드(140)의 구멍(141)의 하부면에 가장 근접한 위치, 즉 구멍(141)에 대해 피검사체의 통과 높이가 가장 낮은 위치를 기준 위치로 한다.
베이스(121; 컨베이어(130)의 측판(131, 132)이나 헤드(140)자체여도 좋다)에는, 컨베이어(130)의 일단측으로 반입된 피검사체가 헤드(140)의 구멍(141)으로 진입하는 타이밍을 검출하기 위한 광학식 진입 센서(24)가 설치되어 있다. 또한, 상기 물품의 진입 타이밍은, 검파부(26)의 출력 신호(X, Y)의 진폭 변화에 따라 검지할 수도 있는데, 이 경우, 진입 센서(24)는 생략이 가능하다.
헤드(140)의 상부에 설치된 컨트롤러(150)에는, 컨베이어(130)의 모터 구동, 헤드(140)의 송신 코일 구동, 수신 코일로부터의 신호에 대한 처리 등을 수행하기 위한 회로가 내장되어 있다.
다음으로, 본 실시형태에 의한 작용을 도 16 내지 도 18을 참조하여 설명한 다.
본 실시형태에 따른 금속 검출 장치는, 전술한 바와 같이 컨베이어(130)에 대한 헤드(140)의 위치(컨베이어(130)의 높이)를 조정할 수 있는 기구를 구비하고 있으며, 컨베이어(130)의 높이 이외의 조건이 동일하다 하더라도 컨베이어(130)의 높이를 상이한 값으로 설정하면, 피검사체에 혼입되어 있는 금속의 검출 감도도 상이해지는 경우가 있다.
이에 본 실시형태에서는, 제 1 실시형태에서 설명한 바와 같은 제어 순서에 따라, 미리 기억시킨 이물질 샘플의 데이터와 양호품 샘플의 데이터에 기초하여 판정수단에 의해 검출가능한 금속의 크기를 표시기에 표시시키거나, 또는 조작부의 조작에 의해 이물질 샘플의 크기를 지정하여 문턱값을 설정함으로써 피검사체에 대해 검출가능한 금속의 크기를 직관적으로 파악할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 컨베이어(130)의 높이(헤드(140)에 대한 상대적인 위치)를 변화시켜 각 위치마다 제 1 실시형태에서 설명한 제어 동작을 반복하여 상기 문턱값을 각각 구하고, 각 위치와 상기 각 위치에 대응하는 검출가능한 이물질의 크기를 상기 표시기에 표시함으로써, 컨베이어(130)의 가장 바람직한 위치(가장 감도가 높은 위치)를 검출가능한 이물질의 크기로서 표시하고, 임의로 선택할 수 있도록 한 것이다.
도 16에 모식적으로 도시한 바와 같이, 헤드(140)에 대한 컨베이어(130)의 위치를, 기준 위치(a)와, 기준 위치(a)로부터 소정의 사이즈(예를 들면, 10㎜)만큼 상승시킨 위치(b)와, 위치(b)로부터 추가로 소정의 사이즈(예를 들면, 15㎜)만큼 상승시킨 위치(c)(따라서, 기준 위치로부터는 25㎜가 됨)에 각각 설정하고, 각 위 치마다 검출가능한 금속 이물질의 직경(dr)을 구한다.
상기의 순서를 도 17의 흐름도에 따라 설명하겠으나, 도 17에서 단계 S1 내지 S15는, 제 1 실시형태에서 도 2를 참조하여 설명한 단계 S1 내지 S15와 동일하므로, 전술한 바와 같이 제 1 실시형태에 있어서의 상기 설명(도면을 포함함)을 원용하며, 이하에서는 S116이후의 순서에 대해 설명하기로 한다.
기준값(αr)에 대응하는 금속 이물질의 직경(dr)을 직선(B)로부터 구하는 판정수단(31)에서 검출가능한 최소의 금속 이물질의 크기로서 표시기(36)에 표시시킨(S15) 다음, 상기 기준값(αr)및 검출가능한 최소의 금속 이물질의 크기를 메모리(33)에 기억시킨다(S116). 또한, 상기 1회째의 순서는 컨베이어(130)를 예를 들면 도 16(a)에 도시한 기준 위치에 설정한 상태에서 실행한다.
여기서, 컨베이어(130)의 높이 변경을 요구하는 지시를 표시기(36)에 표시시킨다(S117). 상기의 지시를 받은 조작자는, 전술한 볼트(123)와 너트(124)에 의한 기구를 조정하여 컨베이어(130)에 대한 헤드(140)의 높이를 조정하여, 컨베이어(130)의 헤드(140)에 대한 높이를 변경한다. 본 실시형태에서는, 예를 들어 도 16의 (b)에 도시한 위치로 변경·설정하고, 조작부를 통해 변경 후의 컨베이어 위치를 입력한다.
본 실시형태에서는, 컨베이어(130)의 위치를 m회 변경하여(예를 들면 2회 변경하여 도 16에 도시한 3개의 위치(a), (b), (c)에 설정), 각 위치마다 기준값(αr) 및 검출가능한 최소의 금속 이물질의 크기를 구하는 조작을 반복하도록 하고, 그 반복 회수가 만족되지 않는 경우에는, 양호품 샘플의 통과 지시(S9)에서부터 시작하여, 각 높이마다 기준값(αr) 및 검출가능한 최소의 금속 이물질의 크기를 기억하기(S116)까지의 동작을 반복한다(S118, NO인 경우).
소정의 반복 회수(m)가 만족된 경우에는(S118, YES인 경우), 기준값(αr) 및 검출가능한 최소의 금속 이물질의 크기를 컨베이어 높이마다 표시기(36)에 표시한다(S120).
도 18은, 표시기(36)의 최종적인 표시화면을 나타낸 것으로서, 상이한 복수의 컨베이어 높이(기준위치로부터의 변경량으로 표시)에서 각각 검출가능한 이물질(금속)의 크기가 표시되어 있고, 커서에 의해 원하는 컨베이어 높이 또는 이물질(금속)의 크기를 선택하여 리턴 키로 확인하도록 요구하는 지시가 표시되어 있다.
이러한 지시를 받은 조작자는, 조작부(35)에 의해 커서를 조작하여 원하는 컨베이어 높이 및 이물질(금속)의 크기를 선택하고, 컨베이어 높이를 그 값으로 설정함으로써, 선택한 이물질(금속)의 크기를 검출 감도로서 설정할 수 있다.
따라서, 검출 감도가 가장 높고, 이물질의 검출에 가장 적합한 컨베이어 높이를 선택하여, 고감도로 이물질을 검출할 수 있다. 혹은, 반드시 최고의 감도를 선택하는 것이 아니라, 실제로 필요로 하는 검출 감도 및 컨베이어 높이를 선택하고, 그 높이에 컨베이어 위치를 설정하여 필요한 검출 감도를 얻을 수도 있다.
도 18에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 3개의 높이마다 검출가능한 이물질(금속)의 크기를 표시하고, 그 결과로서는 중간의 도 16의 (b)에 도시한 위치에서 가장 검출감도가 높은 결과를 얻은 경우를 표시하였다. 즉, 컨베이어(130)는 헤드(140)에 가장 가까운 기준 위치(도 16의 (a))나 기준 위치로부터 상당히 떨 어진 위치(도 16의 (c))에 있는 경우보다도, 그 중간 위치인 기준위치로부터 적당한 거리만큼 떨어진 위치(도 16의 (b))에 있는 경우에 검출감도가 가장 높았다.
그러나, 이러한 경향은 일례에 지나지 않으며, 송신 코일(122) 및 2개의 수신 코일(123a, 123b)이 헤드(140)의 어떠한 위치에 어떠한 양태로 설치되어 있는지 등과 같은 보다 구체적인 구성에 의해, 컨베이어(130)의 헤드(140)에 대한 최적의 위치(감도가 가장 높아지는 위치)는 변화될 수 있다.
그러나, 기본적으로 본 실시형태와 같은 구성을 가지고 있으면, 컨베이어(130)의 복수의 위치에 대해 검출 감도를 표시하여 임의로 선택할 수 있으므로, 컨베이어(130)와 헤드(140)의 기구적인 베리에이션에 상관없이, 항상 이물질의 검출에 가장 적합한 컨베이어 높이를 선택하여, 이물질을 검출할 수 있는 효과에는 변함이 없다.
또한, 본 실시형태에서는, 컨베이어 높이를 헤드(140)의 승강기구에 의해 수동으로 변경하였으나, 동력을 이용한 승강기구에 의해 조작부(35)에서의 조작을 통해 변경하도록 하고, 설정 후의 컨베이어 높이는 자동적으로 제어부(30)에 입력되도록 해도 좋다. 이 경우, 최종 화면에서 원하는 컨베이어 높이를 선택한 경우에는, 제어부(30)의 제어에 의해 컨베이어 높이를 자동적으로 해당 높이에 설정하도록 구성해도 좋다.
또한, 본 실시형태에서는, 헤드(140)를 승강시켜 컨베이어(130)의 헤드(140)에 대한 상대적인 높이(위치)를 변경하였으나, 반대로 고정된 헤드(140)에 대해 컨베이어(130)를 승강시켜도 좋다.
또한, 본 예에서는, 컨베이어(130)의 위치를 기준위치로부터 순차 단계적으로 상승시켜 측정을 반복하였으나, 물론 측정에 앞서 설정하는 컨베이어(130)의 위치는, 어떠한 순서여도 좋다. 예를 들면, 최고 위치, 기준 위치, 최저 위치의 순서여도 좋다.
이상 설명한 본 발명의 제 2 실시형태에서는, 각 금속 검출 장치마다 복수의 이물질 샘플을 교번 자계속으로 통과시켜 이물질 데이터를 취득하고, 각 장치마다 각 장치의 메모리(33)에 기억시켰다. 그러나, 이와 같은 이물질 샘플 데이터의 취득은, 마스터 장치가 되는 1대의 특정 금속 검출 장치에서 원칙적으로 1회만 수행하고, 그 데이터를 마스터 데이터로 하여 다른 다수의 금속 검출 장치에 이식하여 이용해도 좋다.
이 경우, 다른 금속 검출 장치에서는, 해당 마스터 데이터를 메모리에 기억시킴과 동시에, 마스터 데이터의 취득에 이용한 복수의 이물질 샘플을 해당 장치의 교번 자계속에 실제로 통과시켜 데이터를 취득하고, 그 데이터로 상기 마스터 데이터를 보정하는 것으로 한다. 이러한 구성으로 할 경우, 메모리에 기억하는 이물질 샘플의 데이터가 마스터 장치에서 일괄적으로 생성될 수 있을 뿐만 아니라, 각 금속 검출 장치마다 보정을 하므로 미묘한 각 장치마다의 특성에도 대응할 수가 있다.

Claims (6)

  1. 신호 발생기(21);
    상기 신호 발생기로부터 출력된 신호를 받아서, 상기 신호의 주파수와 동일한 주파수의 교번 자계를 피검사체의 반송로에 발생시키는 송신 코일(22);
    상기 교번 자계를 받는 위치에서 상기 반송로를 따라 배치된 2개의 수신 코일(23a, 23b)을 포함하며, 상기 교번 자계 속을 통과하는 물체로 인한 자계의 변화에 대응하는 신호를 출력하는 자계 변화 검출부(23);
    상기 자계 변화 검출부의 출력신호를, 상기 신호발생기로부터 출력된 신호와 동일한 주파수의 신호에 의해 동기 검파하는 검파부(26);
    상기 검파부의 출력신호와 문턱값을 비교하여, 피검사체에 혼입되어 있는 금속의 유무를 판정하는 판정수단(31); 및
    표시기(36)를 갖는 금속 검출 장치에 있어서,
    크기가 다른 금속의 복수의 이물질 샘플을 각각 상기 교번 자계속으로 통과시켰을 때 상기 검파부로부터 출력되는 신호의 데이터와 각 이물질 샘플의 크기를 나타내는 데이터를 기억하고 있는 메모리(33)를 구비하고,
    상기 메모리에 기억되어 있는 이물질 샘플의 데이터를 토대로 하여, 상기 판정수단에 의해 검출가능한 금속의 크기를 상기 표시기에 표시시키는 것을 특징으로 하는 금속 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    조작부(35)를 구비하고,
    상기 조작부의 조작에 의해 상기 이물질 샘플의 크기를 지정할 수 있도록 하여, 상기 지정된 크기에 대응하는 문턱값을 상기 판정 수단에 설정하는 것을 특징으로 하는 금속 검출 장치.
  3. 신호 발생기(21);
    상기 신호 발생기로부터 출력된 신호를 받아서, 상기 신호의 주파수와 동일한 주파수의 교번 자계를 피검사체의 반송로에 발생시키는 송신 코일(22);
    상기 교번 자계를 받는 위치에서 상기 반송로를 따라 배치된 2개의 수신 코일(23a, 23b)을 포함하며, 상기 교번 자계 속을 통과하는 물체로 인한 자계의 변화에 대응하는 신호를 출력하는 자계 변화 검출부(23);
    상기 자계 변화 검출부의 출력신호를, 상기 신호발생기로부터 출력된 신호와 동일한 주파수의 신호에 의해 동기 검파하는 검파부(26);
    상기 검파부의 출력신호와 문턱값을 비교하여, 피검사체에 혼입되어 있는 금속의 유무를 판정하는 판정수단(31); 및
    표시기(36)를 갖는 금속 검출 장치에 있어서,
    크기가 다른 금속의 복수의 이물질 샘플을 각각 상기 교번 자계속으로 통과시켰을 때 상기 검파부로부터 출력되는 신호의 데이터와 각 이물질 샘플의 크기를 나타내는 데이터를 기억하고 있는 메모리(33)와,
    상기 판정수단에 의해 피검사체에 금속이 혼입되어 있다고 판정되었을 때, 상기 피검사체에 대해 상기 검파부로부터 출력된 신호와, 상기 메모리에 기억되어 있는 이물질 샘플의 데이터를 토대로 하여, 피검사체에 혼입되어 있는 금속의 크기를 구해 상기 표시기에 표시시키는 혼입 금속 표시 수단(34)을 설치한 것을 특징으로 하는 금속 검출 장치.
  4. 신호 발생기(21);
    상기 신호 발생기로부터 출력된 신호를 받아서, 상기 신호의 주파수와 동일한 주파수의 교번 자계를 피검사체의 반송로에 발생시키는 송신 코일(22);
    상기 교번 자계를 받는 위치에서 상기 반송로를 따라 배치된 2개의 수신 코일(23a, 23b)을 포함하며, 상기 교번 자계 속을 통과하는 물체로 인한 자계의 변화에 대응하는 신호를 출력하는 자계 변화 검출부(23);
    상기 자계 변화 검출부의 출력신호를, 상기 신호발생기로부터 출력된 신호와 동일한 주파수의 신호에 의해 동기 검파하는 검파부(26);
    상기 검파부의 출력신호와 문턱값을 비교하여, 피검사체에 혼입되어 있는 금속의 유무를 판정하는 판정수단(31); 및
    표시기(36)를 갖는 금속 검출 장치에 있어서,
    크기가 다른 금속의 복수의 이물질 샘플을 각각 교번 자계속으로 통과시켰을 때 검파부로부터 출력되는 신호의 데이터와 각 이물질 샘플의 크기를 나타내는 데이터를 기억함과 동시에, 양호품 샘플을 교번 자계속으로 통과시켰을 때 검파부로 부터 출력되는 신호의 데이터를 기억하는 메모리(33)를 구비하고,
    상기 메모리에 기억되어 있는 이물질 샘플의 데이터와 양호품 샘플의 데이터를 토대로 하여, 이물질 샘플과 양호품 샘플의 출력비가 최대가 되는 최적 검파 위상을 구하고, 또 상기 최적 검파 위상에 있어서의 양호품 샘플과 각 이물질 샘플의 검파출력의 비와 각 이물질 샘플의 크기의 관계를 구함과 동시에, 상기 비의 기준값에 대응하는 상기 문턱값을 설정하는 것을 특징으로 하는 금속 검출 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 교번 자계에 대한 상기 반송로의 위치가 변경가능하며,
    변경에 의해 설정한 상이한 복수의 상기 위치에서 양호품 샘플을 상기 교번 자계속으로 통과시켜 각 위치마다 상기 문턱값을 구하여, 각 위치와 상기 각 위치에 대응하는 각각의 문턱값에 의해 검출가능한 이물질의 크기를 상기 표시기에 표시하는 것을 특징으로 하는 금속 검출 장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 하나에 있어서,
    크기가 다른 금속의 복수의 이물질 샘플을 상기 금속 검출 장치의 상기 교번 자계속으로 각각 통과시켜 상기 검파부로부터 출력되는 신호의 데이터를 마스터 데이터로서 취득하고,
    상기 마스터 데이터를 다른 상기 금속 검출 장치의 상기 메모리에 기억시킴과 동시에, 상기 복수의 이물질 샘플을 다른 상기 금속 검출 장치의 교번 자계 속 으로 각각 통과시켜 검파부로부터 출력되는 신호의 데이터에 의해 상기 마스터 데이터를 보정하는 것을 특징으로 하는 금속 검출 장치.
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