KR101019100B1 - 식품내 금속 물체 검출장치 및 검출방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 송신부에서 발진되는 신호를 검사할 식품을 투과시키고, 수신부에서 투과된 신호를 수신하여 수신된 신호를 아날로그 디지탈 변환기에서 변환하고, 송신된 신호로부터 수신된 신호의 신호변화량으로부터 컴퓨터에서 식품내 금속물체의 잔존 여부를 검출하는 식품내 금속검출장치 및 방법에 관한 것으로, 송신부에서 상대적으로 높은 정현파 주파수를 생성하는 단계와, 상대적으로 낮은 정현파 주파수를 생성하는 단계와, 이들 2개의 정현파 주파수를 변조시켜 상대적으로 높은 정현파 주파수를 반송파로 사용하여 1개의 변조신호로 만드는 단계, 하나의 송신코일로부터 상기 변조신호를 검사대상 식품을 투과하도록 송신하는 단계, 수신부에서 검사대상 식품을 투과하여 수신안테나에 수신된 변조신호를 2개로 분리하는 단계와, 분리된 신호들로부터 동기검파 방식을 사용하여 송신된 원 신호주파수를 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하여 구성됨으로써, 1쌍의 송수신 안테나로 2개의 서로 다른 주파수 대역을 송출하여 식품내 금속물체의 잔존 여부를 검출하므로 검출장치의 구성을 단순화시켜 구성할 수 있고, 하나의 금속검출장치로 복수 종류의 식품내 금속물체의 검사를 수행할 수 있는 효과가 있다.

식품내 금속검출방법, 금속검출장치

Description

식품내 금속 물체 검출장치 및 검출방법{Foreign metal object detecting apparatus in food and a detecting method}

본 발명은 식품 내부에 포함된 이물질로서의 금속 물체의 존재 여부를 검출하는 검출기에 관한 것으로, 특히 식품의 종류가 바뀌어도 주파수를 변환시키지 않고 따라서, 1개의 송신안테나를 사용하여 복수의 송신 주파수 대역을 송신할 수 있는 방법을 사용하여 효율적으로 식품 내에 포함된 금속 물체를 검출하는 검출장치와 방법에 관한 것이다.

검사대상 식품의 종류에 따라 사용되는 최적 주파수가 다르므로 종래의 식품검사에 사용되는 금속검출장치는 검사대상 식품이 바뀌는 경우 금속검출에 사용되는 주파수를 인접주파수가 아닌 주파수 차가 큰 주파수 대역들을 사용하려면 각기 다른 송신안테나를 사용하여야하는 단점이 있었으며, 그 이유는 1개의 안테나를 사용하여 1개의 고정 주파수를 사용하는 경우에는 검사대상 식품의 종류가 달라지면 사용되는 주파수에 따라 식품에의 전자파 침투특성이 달라 감지특성에 큰 차이를 보이므로 다양한 식품에 적용하려면 각기 다른 주파수 대역을 필요로 하기 때문이다.

종류가 다른 검사대상 식품에서 금속물체의 존재 여부를 검출하기 위한 방법 은 크게 세 가지 방식으로 분류할 수 있는데, 첫 번째 방식으로는 1개의 송신안테나를 사용하여 주파수를 가변시키는 방식이다.

이러한 방식은 예를 들어 사용하는 주파수가 10배로 커지면 송신 안테나의 임피던스가 약 10배로 증가되고 그에 따라 실제 송신출력은 약 1/10로 감소되기 때문에 가변 주파수 폭을 크게 할 수 없는 단점이 있었다.

두 번째 방식으로는 금속검출에 사용되는 주파수 대역에 따라 별도의 송신안테나를 설치하는 방식이다. 이 방식은 구조가 복잡해지고 비용이 상승하는 단점이 있었다.

세 번째 방식으로는 복수의 고정 송신 주파수 신호를 수학적으로 합산하여 1개의 송신안테나를 사용하여 송출하는 방식이다. 이 경우도 역시 송신안테나는 어느 특정 주파수에만 최적의 임피던스 특성을 나타내므로 첫 번째 방식과 유사한 문제가 야기되는 단점이 있었다.

결국, 종래 기술에 의한 식품 내 금속 검출 방식은 복수의 주파수 차가 큰 주파수 대역을 사용하려면 복수의 별도 송신안테나를 필요로 하는 단점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 1개의 송신안테나를 사용하여 2개의 송신주파수 대역을 송신효율을 저하시키지 않으면서 동시에 송출할 수 있도록 하여 사용되는 최적 주파수 대역이 다른 복수 종류의 검사대상 식품내 금속물체를 검출하는 장치와 방법을 제공하는 것이다..

본 발명의 다른 목적은 여러 종류의 식품 내부에 함유된 이물질인 금속체가 금속검출기를 통과할 때 식품 내에 존재하는 이물질인 금속물체의 존재를 감지할 수 있도록 식품 내 침투 특성이 서로 다른 2개의 주파수 대역들을 1개의 송신안테나를 사용하여 송신한 후 최적의 감지 특성을 갖는 주파수를 선택하여 식품 내 함유된 금속 물체를 감지할 확률을 높일 수 있는 금속 검출장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 식품내 금속검출장치는, 송신부에서 발진되는 신호를 검사할 식품을 투과시키고 수신부에서 투과된 신호를 수신하여 수신된 신호를 아날로그 디지탈 변환기에서 변환하고, 송신된 신호로부터 수신된 신호의 신호변화량으로부터 컴퓨터에서 식품내 금속물체의 잔존 여부를 검출하도록 된 식품내 금속검출장치에 있어서, 송신부에서는 상대적으로 높은 정현파 주파수를 발진하는 f₁ 주파수 발진기와, 상대적으로 낮은 정현파 주파수를 발진하는 f₂ 주파수 발진기, 상기 발진기들에서 생성된 신호를 변조하는 변조기, 변조된 신호를 증폭시키는 전력증폭기를 포함하고,

상기 수신부에서는 검사대상 식품을 투과하여 수신코일(24)에 수신된 변조신호를 증폭시키는 증폭기와, 그 증폭된 신호를 2개의 신호로 분리하는 신호분리기, 송신된 2개의 원 주파수 성분을 분리시키기 위하여 f₁ 주파수 발진기에서 트리거 신호를 받아 f₁ 신호주파수를 복원하는 f₁ 주파수 동기검파기와, f₂ 주파수 발진기에서 트리거 신호를 받아 f₂ 신호주파수를 복원하는 f₂ 주파수 동기검파기를 포함하는 것을 특징으로 하여 구성된다.

상기 동기검파기들로부터 복원된 주파수들중에서 미리 입력된 검사대상 식품의 종류에 따른 최적인 주파수들 중에서 검사대상 식품에 따른 최적 주파수를 선택하는 신호선택부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 식품내 금속검출방법은 송신부에서 발진되는 신호를 검사할 식품을 투과시키고, 수신부에서 투과된 신호를 수신하여 수신된 신호를 아날로그 디지탈 변환기에서 변환하고, 송신된 신호로부터 수신된 신호의 신호변화량으로부터 컴퓨터에서 식품내 금속물체의 잔존 여부를 검출하는 식품내 금속검출방법에 있어서, 송신부에서 상대적으로 높은 정현파 주파수를 생성하는 단계와, 상대적으로 낮은 정현파 주파수를 생성하는 단계와, 이들 2개의 정현파 주파수를 변조시켜 상대적으로 높은 정현파 주파수를 반송파로 사용하여 1개의 변조신호로 만드는 단계, 및 하나의 송신코일로부터 상기 변조신호를 검사대상 식품을 투과하도록 송신하는 단계, 수신부에서 검사대상 식품을 투과하여 수신안테나에 수신된 변조신호를 2개로 분리하는 단계와, 분리된 신호들로부터 동기검파 방식을 사용하여 송신된 원 신호주파수를 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하여 구성된다.

본 발명에 따른 식품내 금속검출장치는 1쌍의 송수신 안테나로 2개의 서로 다른 주파수 대역을 송출하여 식품내 금속물체의 잔존 여부를 검출하므로 종래 금속 검출장치와 비교하여 보다 구성을 단순화시켜 구성할 수 있고, 사용자는 하나의 금속검출장치로 복수 종류의 식품내 금속물체의 검사를 수행할 수 있어 편의성 및 검사작업 효율이 향상되는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 본 발명의 도면 중 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호로 표기하였다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예의 금속 검출장치에서 두개의 주파수를 동시에 사용하여 금속을 검출하도록 배치된 송수신 코일의 배치를 보여준다.

도 1에서는 검사대상 식품이 화살표로 표시된 진행방향(1)으로 이동하는 동안 이물질인 금속체 존재 여부를 검사하기 위한 금속검출장치의 신호송신부(3)와 신호수신부(4)로 분리되어 구성된 분리형 센서부(2)를 개략적으로 보여주고 있다. 도 2에는 도 1의 센서부(2)의 코일 배치가 구체적으로 도시되어 있으며, 장방형의 윤곽으로 된 송신코일(6)에는 2개의 정현파 주파수를 변조시켜 인가하는 송신기(8)가 연결되고, 루프형태의 수신코일(7)에는 수신된 변조신호를 원래 송신된 2개의 송신주파수로 분리해내는 수신기(9)가 연결되어 구성된다.

도 3에는 도 1에 도시된 것과 다른 방식으로서 송수신 안테나 코일들이 일체로 폐쇄형을 이루는 센서부(10)를 개략적으로 보여주고 있으며 검사대상 식품이 금속체 존재 여부를 검사받기 위하여 화살표로 표시된 진행방향(1)으로 폐쇄형 센서부의 신호송수신부(11)로 진입하여 이동한다. 도 4에는 상기 폐쇄형 금속검출장치 센서부(10)는 송신코일(13)에 연결되고 2개의 정현파 주파수를 변조시켜 인가하는 폐쇄형 금속검출기 송신기(15)와, 수신코일(14)에 연결되어 수신된 변조신호를 원래 송신된 2개의 송신주파수로 분리해내는 수신기(16)를 포함하여 구성된다.

도 5의 블럭도는 본 발명의 1쌍의 송수신 안테나 코일로 2개의 주파수를 동시에 사용하는 금속 검출장치의 신호처리 구성을 보여주며, 도 6은 1쌍의 송수신 안테나 코일로 2개의 주파수를 동시에 송신 및 수신할 때의 신호파형도를 보여준다.

금속검출장치의 송신부(17)에서는, 상대적으로 높은 정현파 주파수를 발진하는 f₁ 주파수 발진기(18)에서 생성된 신호와 상대적으로 낮은 정현파 주파수를 발진하는 f₂ 주파수 발진기(19)에서 생성된 신호가 변조기(20)에 인가되어 변조되고, 변조된 신호는 신호전력으로 증폭시키는 전력증폭기(21)를 거쳐 송신코일(22)에 인가 되어 송신된다. 상기 변조기에서는 2개의 정현파 주파수를 변조시켜 상대적으로 높은 정현파 주파수를 반송파로 사용하여 1개의 변조신호로 만든다.

금속검출장치의 수신부(23)에서는, 검사대상 식품을 투과하여 수신코일(24)에 수신된 변조신호는 신호처리에 필요한 크기까지 신호증폭기(25)에서 증폭된 후 신호분리기(27)에서 2개의 신호로 분리된다. 송신된 2개의 원 주파수 성분을 분리시키기 위하여 f₁ 주파수 발진기(18)에서 트리거 신호를 받아 f₁ 주파수 동기검파기(28)에서 f₁ 신호주파수를 복원하고, f₂ 주파수 발진기(19)에서 트리거 신호를 받아 f₂ 주파수 동기검파기(29)에서 f₂ 신호주파수를 복원하게 된다.

신호선택부(30)는 미리 입력된 검사대상 식품의 종류에 따른 최적인 주파수들 중에서 검사대상 식품에 따른 최적 주파수를 선택한 후 디지털 신호처리를 위하여 아나로그 디지털 신호변환기(31)에서 디지털 신호로 변환된 후 컴퓨터(32)로 입력되어 감지된 이물질 금속물체에 해당하는 신호변화량을 미리 프로그램된 바에 따라 분석하여 식품내 금속물체의 존재 여부를 판정하게 된다.

즉, 검사할 식품내 금속물체가 존재하지 않는 경우에는 송신된 신호와 수신된 신호에 변화가 없지만, 금속물체가 존재하는 경우에는 송신된 신호와 동일 위상을 갖는 수신된 신호의 강도가 감쇠되므로 그 감쇠되는 정도를 검출하여 미리 입력된 데이타와 비교하여 금속물체의 존재 여부를 판단한다.

도 6은 본 발명에 의한 1쌍의 송수신 안테나 코일로 2개의 주파수를 동시에 송신 및 수신할 때의 신호파형도를 나타내는 것으로, 도 6의 금속검출장치 송신부 의 신호파형도를 설명하면, 예를들어, 200Hz 내지 2KHz 범위의 주파수 범위에서, 상대적으로 높은 정현파 주파수인 f₁ 주파수 발진 파형신호(35)와, 상대적으로 낮은 정현파 주파수인 f₂ 주파수 발진 파형신호(36)가 변조기(20)에서 변조되면 f₁*f₂ 변조주파수 파형신호(37)가 생성된다. 금속검출장치 수신부에서는 수신된 f₁*f₂ 변조주파수 파형신호(39)가 신호분리기(27)에서 2개의 신호로 배분된 후 f₁ 주파수 동기검파기(28)에서 분리된 f₁ 주파수 파형신호(40)가 복원되고, f₂ 주파수 동기검파기(29)에서 분리된 f₂ 주파수 파형신호(41)가 복원되게 된다.

따라서, 본 발명에 의한 1쌍의 송수신 안테나로 2개의 서로 다른 주파수 대역을 송출하여 감지하는 금속검출장치는 2개의 서로 다른 주파수 대역을 사용하면서도 1개의 송신안테나만을 사용하여 보다 간단한 구조로 복수 종류의 식품내 금속검출을 할 수 있다.

이하에서는 상기한 식품내 금속검출장치를 사용하여 식품내 금속물의 잔존 여부를 검출하는 방법을 설명하기로 한다.

금속검출장치의 송신부(17)의 발진기(18)에서 상대적으로 높은 정현파의 f₁ 주파수의 신호를 발진시키고 발진기(19)에서 상대적으로 낮은 정현파의 f₂ 주파수 신호를 발진시켜 변조기(20)에서 하나의 변조신호로 변조시킨 다음, 그와같이 변조된 신호를 전력증폭기(21)에서 증폭하여 송신코일(22)을 통해 검사할 식품에 조사한다.

검사대상 식품을 투과한 신호는 수신부(23)의 수신코일(24)에서 수신하고 신호증폭기(25)에서 신호처리에 필요한 크기까지 증폭한 다음, 신호분리기(27)에서 2개의 신호로 분리한다. 상기 수신된 신호를 2개의 원 주파수 성분을 분리시키기 위하여 f₁ 주파수 발진기(18)에서 트리거 신호를 받아 f₁ 주파수 동기검파기(28)에서 f₁ 신호주파수를 복원하고, f₂ 주파수 발진기(19)에서 트리거 신호를 받아 f₂ 주파수 동기검파기(29)에서 f₂ 신호주파수를 복원한다.

미리 입력된 검사대상 식품의 종류와 그에 따른 최적인 주파수들에 대한 데이타로 부터 상기 두가지의 복원된 수신된 신호들중에서 검사대상 식품에 대한 최적의 주파수를 신호선택부(30)에서 선택하고, 그 선택된 신호를 아나로그 디지털 신호변환기(31)에서 디지털 신호로 변환된 후 컴퓨터(32)에서 송신된 신호와 수신된 신호의 신호변화량, 즉 위상차가 금속물체가 없는 미리 설정된 범위내를 검출하여 검사 대상 식품내에서 이물질 금속물체의 존재 여부를 판정한다.에 해당하는 신호변화량을 미리 프로그램된 바에 따라 분석하여 식품내 금속물체의 존재 여부를 판정하게 된다.

즉, 검사할 식품내 금속물체가 존재하지 않는 경우에는 송신된 신호와 수신된 신호에 변화가 없지만, 금속물체가 존재하는 경우에는 송신된 신호와 동일 위상을 갖는 수신된 신호의 강도가 감쇠되므로 그 감쇠되는 정도를 검출하여 미리 입력된 데이타와 비교하여 금속물체의 존재 여부를 판단한다.

송신부에서 발진되는 신호를 검사할 식품을 투과시키고, 수신부에서 투과된 신호를 수신하여 수신된 신호를 아날로그 디지탈 변환기에서 변환하고, 송신된 신호로부터 수신된 신호의 신호변화량으로부터 컴퓨터에서 식품내 금속물체의 잔존 여부를 검출하는 식품내 금속검출방법에 있어서, 송신부에서 상대적으로 높은 정현파 주파수를 생성하는 단계와, 상대적으로 낮은 정현파 주파수를 생성하는 단계와, 이들 2개의 정현파 주파수를 변조시켜 상대적으로 높은 정현파 주파수를 반송파로 사용하여 1개의 변조신호로 만드는 단계, 및 하나의 송신코일로부터 상기 변조신호를 검사대상 식품을 투과하도록 송신하는 단계, 수신부에서 검사대상 식품을 투과하여 수신안테나에 수신된 변조신호를 2개로 분리하는 단계와, 분리된 신호들로부터 동기검파 방식을 사용하여 송신된 원 신호주파수를 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하여 구성된다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함을 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

본 발명의 식품내 금속검축장치는 한쌍의 송수신 안테나 코일을 사용하여 복수 종류의 식품내 금속물체의 잔존 여부를 검출하도록 사용될 수 있어서 구성을 단순화할 수 있고, 사용자가 하나의 검출장치로 복수 종류의 식품 검사를 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 1쌍의 송수신부로 이루어진 분리형 센서부의 개략적인 사시도.

도 2는 도 1의 분리형 센서부의 2개의 주파수를 동시에 사용하는, 송수신기가 연결된 송수신 안테나 코일의 배치를 개략적으로 보여주는 사시도.

도 3은 도 1과 다른 예의 폐쇄형 센서부의 개략적인 사시도.

도 4는 도 3의 폐쇄형 센서부의 송수신 안테나 코일배치를 보여주는 개략적인 사시도.

도 5는 한쌍의 송수신 안테나 코일로 2개의 주파수를 동시에 사용하는 금속 검출장치의 신호처리 블록도이다.

도 6은 본 발명의 금속검출방법에서 한쌍의 송수신 안테나 코일로 2개의 주파수를 변조하여 하나의 신호로 송신하고, 수신된 하나의 신호를 2개의 주파수로 복원하는 것을 설명하기 위한 개략적인 구성도.

Claims (4)

1. 송신부에서 발진되는 신호가 검사할 식품을 투과하고 수신부에서 투과된 신호를 수신하여 수신된 신호를 아날로그 디지탈 변환기에서 변환하고, 송신된 신호로부터 수신된 신호의 신호변화량으로부터 컴퓨터에서 식품내 금속물체의 잔존 여부를 검출하도록 된 식품내 금속검출장치에 있어서,

   송신부(17)에서는 상대적으로 높은 정현파 주파수를 발진하는 f₁ 주파수 발진기(18)와, 상대적으로 낮은 정현파 주파수를 발진하는 f₂ 주파수 발진기(19), 상기 발진기(18,19)들에서 생성된 신호를 변조하는 변조기(20), 변조된 신호를 증폭시키는 전력증폭기(21)를 포함하고,

   상기 수신부(23)에서는 검사대상 식품을 투과하여 수신코일(24)에 수신된 변조신호를 증폭시키는 신호증폭기(25)와, 그 증폭된 신호를 2개의 신호로 분리하는 신호분리기(27), 송신된 2개의 원 주파수 성분을 분리시키기 위하여 f₁ 주파수 발진기(18)에서 트리거 신호를 받아 f₁ 신호주파수를 복원하는 f₁ 주파수 동기검파기(28)와, f₂ 주파수 발진기(19)에서 트리거 신호를 받아 f₂ 신호주파수를 복원하는 f₂ 주파수 동기검파기(29)를 포함하는 것을 특징으로 하는 식품내 금속 검출장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 동기검파기(28,29)들로부터 복원된 주파수들중에서 미리 입력된 검사대상 식품의 종류에 따른 최적인 주파수들 중에서 검사대상 식품에 따른 최적 주파수를 선택하는 신호선택부(30)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식품내 금속검출장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 변조기에서 2개의 정현파 주파수를 변조시켜 상대적으로 높은 정현파 주파수를 반송파로 사용하여 1개의 변조신호로 만드는 것을 특징으로 하는 식품내 금속검출장치.
4. 송신부에서 발진되는 신호를 검사할 식품을 투과시키고, 수신부에서 투과된 신호를 수신하여 수신된 신호를 아날로그 디지탈 변환기에서 변환하고, 송신된 신호로부터 수신된 신호의 신호변화량으로부터 컴퓨터에서 식품내 금속물체의 잔존 여부를 검출하는 식품내 금속검출방법에 있어서,

   송신부에서 상대적으로 높은 정현파 주파수를 생성하는 단계와, 상대적으로 낮은 정현파 주파수를 생성하는 단계와, 이들 2개의 정현파 주파수를 변조시켜 상대적으로 높은 정현파 주파수를 반송파로 사용하여 1개의 변조신호로 만드는 단계, 및 하나의 송신코일로부터 상기 변조신호를 검사대상 식품을 투과하도록 송신하는 단계,

   수신부에서 검사대상 식품을 투과하여 수신안테나에 수신된 변조신호를 2개로 분리하는 단계와, 분리된 신호들로부터 동기검파 방식을 사용하여 송신된 원 신호주파수를 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 식품내 금속검출방법.

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