KR102182693B1

KR102182693B1 - 금속검출기

Info

Publication number: KR102182693B1
Application number: KR1020190128125A
Authority: KR
Inventors: 김철균
Original assignee: 김철균
Priority date: 2019-10-16
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2020-11-24

Abstract

본 발명은 금속 검출기에 관한 것으로서, 대상물 내의 금속 잔존 여부를 검출하기 위해 대상물이 통과할 수 있는 터널 형태로서 전자기장이 형성되도록 마련된 송신코일(11)과 대상물 내의 금속에 의한 전자기장의 변화를 감지하여 금속을 판별하도록 상기 송신코일(11)을 사이에 두고 양측으로 마련되는 수신코일(12,13)을 포함하는 검출헤드(10)와, 상기 검출헤드(10)에 대상물을 이송할 수 있도록 마련되는 컨베이어(20)를 구비한 금속 검출기에 있어서, 상기 검출헤드(10)의 전방에 위치하여 검출헤드(10)로 접근하는 대상물을 감지하여 트리거 신호를 발생시키는 감지센서(110)와; 상기 컨베이어(20)의 상방에 위치하여 상기 감지센서(110)에서 발생되는 트리거 신호에 의해 작동하여 검출헤드(10)로 접근하는 대상물을 촬영하는 카메라(120)와; 상기 카메라(120)에서 촬영되는 대상물의 이미지로부터 상기 컨베이어(20)의 폭 방향에 대한 대상물의 위치 좌표를 추출하고 추출되는 대상물의 위치 좌표에 대응되어, 상기 검출헤드(10)의 송신코일(11)로 인가되는 전류를 가변제어하는 제어부(130)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 컨베이어의 양측 가장자리에서의 대상물 내에 포함되어 있는 금속 검출 감도를 향상시켜서 컨베이어 상의 대상물의 위치와 관계없이 대상물 내에 포함되어 있는 금속 검출 감도를 일정하게 유지시킬 수 있다.

Description

금속 검출기{METAL DETECTOR}

본 발명은 금속 검출기에 관한 것으로서, 특히 식품 등의 대상물 내에 포함되어 있는 금속을 검출하는 금속 검출기에 관한 것이다.

일반적으로, 금속을 검출하기 위한 비파괴 방식의 검사기는 여러 가지 용도로 이용되고 있어서 우리들 일상 생활 속에서도 많이 접할 기회가 있다. 예를 들어 공항의 탑승구 부근에 설치되어 위해 요인이 되는 금속의 기내 반입을 방지하는 검지기와 같은 금속 검출기 등이 비파괴 방식의 금속 검출기이다.

또한 비파괴 방식의 금속 검출기는 과자나 라면, 만두 등과 같은 각종 식품 제조라인에 널리 사용되고 있는데, 식품의 안전, 안심을 위협하는 요인이 되는 이물질 혼입을 식품 제조 단계에서 방지하기 위해 1995년 PL법의 시행 전후부터 사용되고 있다.

이러한 금속 검출기는 크게 장치 전체의 제어와 검사결과를 표시하는 지시기, 핵심이라 할 수 있는 검출헤드, 벨트 컨베이어로 대표되는 반송기구로 구성된다.

그 중에서도 검출헤드는 동축형, 대향형, 영구 자석형의 세 종류가 있지만 최근의 동향으로서는 가장 검출 감도가 높은 동축형 검출헤드를 장착한 금속 검출기가 가장 많이 사용되고 있다.

금속 검출기의 금속 검출 원리를 살펴보면, 비파괴 방식의 금속 검출기에서 금속에 의한 자계의 변동은 그 금속이 자성 금속인지 비자성 금속인가의 여부에 따라 변화하는 성질이 달라서 그 성질을 이용하여 여러가지 금속을 검출한다. 즉, 교류자계를 피검사품인 대상물에 대고 금속에 의한 자계의 미세한 변동을 검출하여 이물질 금속의 혼입을 판정한다.

도 1은 종래 금속 검출기의 개념도, 도 2는 도 1의 검출헤드의 개념도, 도 3은 종래 금속 검출기의 작용을 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 금속 검출기는 크게 대상물 내의 금속 잔존 여부를 검출하기 위해 대상물(T)이 통과할 수 있는 터널 형태의 검출헤드(10)와 검출헤드(10)에 대상물(T)을 이송할 수 있도록 마련되는 컨베이어(20)를 구비한다.

그리고, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 검출헤드(10)는 전자기장이 형성되도록 마련된 송신코일(11)과 대상물(T) 내의 금속에 의한 전자기장의 변화를 감지하여 금속을 판별하도록 상기 송신코일(11)을 사이에 두고 양측으로 마련되는 수신코일(12,13)을 구비한다.

한편, 상기 금속 검출기의 경우, 도 3에 도시한 바와 같이, 근본적으로 컨베이어(20) 상의 대상물(T)의 위치에 따라 대상물(T)에 미치는 전자기장의 세기가 상이한 문제점이 있다. 즉, 컨베이어(20)의 폭 방향을 X축이라고 가정할 때, 대상물(T)이 컨베이어(20)의 중앙(b)에 가까울수록 대상물(T)에 미치는 전자기장의 세기가 강해지고, 컨베이어(20)의 양측 가장자리(a,c)에 가까울수록 대상물(T)에 미치는 전자기장의 세기가 약해진다.

결과적으로, 대상물(T)이 컨베이어(20)의 중앙(b)에 가까울수록 대상물(T)에 포함된 금속을 검출할 가능성이 높아지지만, 대상물(T)이 컨베이어(20)의 양측 가장자리(a,c)에 가까울수록 대상물(T)에 포함된 금속을 검출할 가능성이 낮아지는 문제점이 있다. 실제로, 송신코일(11)이 위치한 검출헤드(10) 터널의 양측면과 중앙부는 전자기장의 세기가 약 20% ~ 50% 차이를 보이고 있다.

종래 관련 분야 특허 기술로서, 비금속성 원료를 이송시켜서 상기 비금속성 원료가 이동되는 경로를 형성시키는 이송수단과; 상기 비금속성 원료가 이동되는 경로를 향하여 평면 형태로 배치되어 자기장을 발생시키는 송신 코일부와; 상기 송신코일부과 상기 비금속성 원료가 이동되는 경로 사이에 평면 형태로 배치되어 상기 송신 코일부에서 발생된 자기장을 수신하는 적어도 하나 이상의 수신 코일부와; 상기 송신 코일부와 상기 수신 코일부를 절연시키는 절연부와; 상기 송신 코일부 및 수신 코일부에 연결되고 상기 비금속성 원료에 포함된 금속성 이물질에 의해 수신 코일부에서 수신되는 자기장의 변화를 감지하는 제어부를 포함하는 평면형 금속 검출 센서를 이용한 금속 검출기가 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).

또한, 검출테이블의 중간부에 설치되고, 중앙에는 검출터널이 구비되어 대상물의 금속포함여부를 검출하는 검출기와; 검출테이블에 가로방향으로 설치되어 금속 검출의 대상물을 이송하는 컨베이어와; 검출터널의 외측에 감겨 고주파 전자기장을 발진하고 수신하는 발진코일 및 수신코일과; 대상물의 금속성분에 의해 변조된 주파수가 수신코일을 통해 검지되면 대상물에 금속이 포함되어 있음을 판단하는 중앙처리장치와; 중앙처리장치의 신호에 따라 선택적으로 동작하는 릴레이와; 릴레이에 의해 전원이 인가될 경우에만 작동하여 금속이 포함된 대상물을 컨베이어로부터 이탈시키는 리젝터로 구성된 금속검출기가 제안되어 있다(특허문헌 2 참조).

국내등록특허 10-1744452 국내등록실용 20-0371668

본 발명은 컨베이어 상의 컨베이어 폭 방향에 대한 대상물의 위치와 관계없이 대상물에 미치는 전자기장의 세기를 일정하게 유지시킬 수 있는 금속 검출기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 금속 검출기는, 대상물 내의 금속 잔존 여부를 검출하기 위해 대상물이 통과할 수 있는 터널 형태로서 전자기장이 형성되도록 마련된 송신코일과 대상물 내의 금속에 의한 전자기장의 변화를 감지하여 금속을 판별하도록 상기 송신코일을 사이에 두고 양측으로 마련되는 수신코일을 포함하는 검출헤드와, 상기 검출헤드에 대상물을 이송할 수 있도록 마련되는 컨베이어를 구비한 금속 검출기에 있어서, 상기 검출헤드의 전방에 위치하여 검출헤드로 접근하는 대상물을 감지하여 트리거 신호를 발생시키는 감지센서와; 상기 컨베이어의 상방에 위치하여 상기 감지센서에서 발생되는 트리거 신호에 의해 작동하여 검출헤드로 접근하는 대상물을 촬영하는 카메라와; 상기 카메라에서 촬영되는 대상물의 이미지로부터 상기 컨베이어의 폭 방향에 대한 대상물의 위치 좌표를 추출하고 추출되는 대상물의 위치 좌표에 대응되어, 상기 검출헤드의 송신코일로 인가되는 전류를 가변제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 제어부는 상기 컨베이어 상의 컨베이어 폭 방향에 대한 대상물의 위치와 관계없이 대상물에 미치는 전자기장의 세기가 일정하도록 상기 검출헤드의 송신코일로 인가되는 전류를 가변제어할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 대상물의 이미지로부터 상기 검출헤드에 대한 대상물의 배치 각도를 계산하고, 계산된 각에 따른 대상물에 대한 전자기장 접촉면적을 보상하여 접촉면적에 반비례하도록, 상기 검출헤드의 송신코일로 인가되는 전류를 가변제어할 수 있다.

또한, 상기 감지센서에서 대상물 감지 시 컨베이어에 의한 대상물의 검출헤드까지 설정된 이동 시간 경과 시점에, 검출헤드가 동기되어 대상물 내의 금속에 의한 전자기장의 변화를 감지하여 금속을 판별할 수 있다.

본 발명에 따르면, 컨베이어 상의 컨베이어 폭 방향에 대한 대상물의 위치와 관계없이 대상물에 미치는 전자기장의 세기를 일정하게 유지시킴으로써 컨베이어 상의 컨베이어 폭 방향에 대한 대상물의 위치와 관계없이 대상물 내에 포함되어 있는 금속 검출 감도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 결과적으로 종래 금속 검출기와비교하여 컨베이어의 양측 가장자리에 위치한 대상물에 포함된 금속 검출률을 항상시킬 수 있다.

또한, 검출헤드에 대한 대상물의 배치 각도에 따라 대상물에 대한 전자기장 접촉면적을 보상하여 검출헤드의 송신코일로 인가되는 전류를 정밀하게 가변제어하여 대상물에 보상된 전자기장이 도달하여 각도를 보상한 검출을 할 수 있다.

또한, 감지센서에서 대상물 감지 시 컨베이어에 의한 대상물의 검출헤드까지 설정된 이동 시간 경과 시점에, 검출헤드가 동기를 맞추어 대상물 내의 금속에 의한 전자기장의 변화를 감지하여 금속을 판별함으로써 외부 노이즈에 의한 오동작을 방지할 수 있다.

도 1은 종래 금속 검출기의 사시도.
도 2는 도 1의 검출헤드의 개념도.
도 3은 종래 금속 검출기의 작용을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 금속 검출기의 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 금속 검출기의 측면도.
도 6은 본 발명에 따른 금속 검출기의 평면도.
도 7은 본 발명에 따른 금속 검출기의 작용을 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 대상물의 배치예.
도 9는 본 발명에 따른 감지센서와 검출헤드의 작용을 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 금속 검출기는 컨베이어 상의 컨베이어 폭 방향에 대한 대상물의 위치와 관계없이 대상물에 미치는 전자기장의 세기를 일정하게 유지시킴으로써 컨베이어 중앙에서의 대상물 내에 포함되어 있는 금속 검출 감도와 동일하게 컨베이어 양측 가장자리에서의 대상물 내에 포함되어 있는 금속 검출 감도를 향상시켜서 컨베이어 상의 컨베이어 폭 방향에 대한 대상물의 위치와 관계없이 대상물 내에 포함되어 있는 금속 검출 감도를 일정하게 유지시킬 수 있도록 구성된 것을 그 기술적 요지로 한다.

도 4 내지 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 금속 검출기는, 대상물(T) 내의 금속 잔존 여부를 검출하기 위해 검사물 즉, 대상물(T)이 통과할 수 있는 터널 형태로서 전자기장이 형성되도록 마련된 송신코일과 대상물(T) 내의 금속에 의한 전자기장의 변화를 감지하여 금속을 판별하도록 상기 송신코일을 사이에 두고 양측으로 마련되는 수신코일을 포함하는 검출헤드(10)와, 상기 검출헤드(10)에 대상물(T)을 이송할 수 있도록 마련되는 컨베이어(20) 이외에, 추가적으로 감지센서(110), 카메라(120) 및 제어부(130)를 더 포함한다.

상기 감지센서(110)는 일종의 광센서로서 검출헤드(10)의 전방에 위치할 수 있는데, 검출헤드(10)로 접근하는 대상물(T)을 감지하여 소정의 트리거 신호를 발생시킨다. 즉, 검출헤드(10)로 접근하는 대상물(T)을 감지할 수 있도록 검출헤드(10)의 전방으로 일정 거리만큼 이격 설치되어 대상물(T)이 검출헤드(10)로 접근할 때 소정의 트리거 신호를 발생시키는 것이다.

상기 카메라(120)는 컨베이어(20)의 상방에 위치할 수 있는데, 상기 감지센서(110)에서 발생되는 트리거 신호에 의해 작동하여 검출헤드(10)로 접근하는 대상물(T)을 촬영한다. 즉, 상기 감지센서(110)에서 발생되는 트리거 신호에 의해 검출헤드(10)로 접근하는 대상물(T)을 대상물(T)이 카메라(120)를 통과할 때 대상물(T)의 상방에서 촬영하는 것이다.

참고적으로, 상기 카메라(120)는 상기 감지센서(110)의 트리거 신호에 의해서만 전원 절감 모드인 슬립 모드에서 동작 모드인 웨이크 업 모드로 전환하게 되므로, 상기 감지센서(110)에서 대상물(T)을 감지하지 않는 경우에는 슬립 모드 상태를 유지하여 에너지를 절감할 수 있다.

상기 제어부(130)는 일종의 중앙처리장치로서 카메라(120)에서 촬영되는 대상물(T)의 이미지로부터 상기 컨베이어(20)의 폭 방향에 대한 대상물(T)의 위치 좌표를 추출하고 추출되는 대상물(T)의 위치 좌표에 대응되도록 상기 검출헤드(10)의 송신코일(11)로 인가되는 전류를 가변제어한다.

구체적으로, 상기 제어부(130)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 컨베이어(20) 상의 컨베이어(20) 폭 방향에 대한 대상물(T)의 위치와 관계없이 대상물(T)에 미치는 전자기장의 세기가 항상 일정하도록 상기 검출헤드(10)의 송신코일(11)로 인가되는 전류를 가변제어한다. 즉, 컨베이어(20)의 양측 가장자리(a,c)에서의 대상물(T) 내에 포함되어 있는 금속 검출 감도를 컨베이어(20)의 중앙(b)에서의 대상물(T) 내에 포함되어 있는 금속 검출 감도와 동일하게 향상시켜서 컨베이어(20) 상의 대상물(T)의 위치와 관계없이 대상물(T)에 미치는 전자기장의 세기를 항상 일정하게 유지시킬 수 있도록 상기 검출헤드(10)의 송신코일(11)로 인가되는 전류를 가변제어하는 것이다.

부연하여, 상기 제어부(130)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 대상물(T)의 이미지로부터 상기 검출헤드(10)에 대한 대상물(T)의 배치 각도(θ)를 계산하고, 계산된 각도(θ)에 따른 대상물(T)에 대한 전자기장 접촉면적을 보상하여 접촉면적에 반비례하도록, 상기 검출헤드(10)의 송신코일(11)로 인가되는 전류를 정밀하게 가변제어할 수 있다.

본 발명에 따른 금속 검출기는, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 감지센서(110)에서 대상물(T)을 감지하면 컨베이어(20)에 의한 대상물(T)의 검출헤드(10)까지 설정된 이동 시간 경과 시점에 검출헤드(10)가 대상물(T) 내의 금속에 의한 전자기장의 변화를 감지하여 금속을 판별할 수 있다. 즉, 검출헤드(10)가 전자파 등과 같이 외부 노이즈에 의해 오동작하는 증상을 해소시키기 위해 감지센서(110)에서 대상물(T)을 감지하여 트리거 신호를 발생시키면 컨베이어(20)에 의해 대상물(T)이 검출헤드(10)까지 설정된 이동 시간을 경과하여 검출헤드(10)에 진입하는 시점에, 검출헤드(10)가 동기되어 대상물(T) 내의 금속에 의한 전자기장의 변화를 감지하여 금속을 판별하는 것이다.

참고적으로, 종래의 경우에는 별도의 동기신호가 없어서 검출헤드(10)는 소정 신호가 인가되면 무조건 작동하는 구조로 되어 있으므로 최악의 경우 검출헤드(10) 내에 별도의 대상물이 없는 경우에도 외부 노이즈를 정상적인 신호로 감지함으로써 컨베이어(20)가 오동작으로 인해 중지하는 일이 종종 발생되고 있다.

한편, 본 발명에 따른 금속 검출기를 한정된 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 검출헤드
20 : 컨베이어
110 : 감지센서
120 : 카메라
130 : 제어부

Claims

대상물 내의 금속 잔존 여부를 검출하기 위해 대상물이 통과할 수 있는 터널 형태로서 전자기장이 형성되도록 마련된 송신코일(11)과 대상물 내의 금속에 의한 전자기장의 변화를 감지하여 금속을 판별하도록 상기 송신코일(11)을 사이에 두고 양측으로 마련되는 수신코일(12,13)을 포함하는 검출헤드(10)와, 상기 검출헤드(10)에 대상물을 이송할 수 있도록 마련되는 컨베이어(20)를 구비한 금속 검출기에 있어서,
상기 검출헤드(10)의 전방에 위치하여 검출헤드(10)로 접근하는 대상물을 감지하여 트리거 신호를 발생시키는 감지센서(110)와;
상기 컨베이어(20)의 상방에 위치하여 상기 감지센서(110)에서 발생되는 트리거 신호에 의해 작동하여 검출헤드(10)로 접근하는 대상물을 촬영하는 카메라(120)와;
상기 카메라(120)에서 촬영되는 대상물의 이미지로부터 상기 컨베이어(20)의 폭 방향에 대한 대상물의 위치 좌표를 추출하고 추출되는 대상물의 위치 좌표에 대응되어, 상기 검출헤드(10)의 송신코일(11)로 인가되는 전류를 가변제어하는 제어부(130)를 포함하는 금속 검출기.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부(130)는 상기 컨베이어(20) 상의 컨베이어(20) 폭 방향에 대한 대상물의 위치와 관계없이 대상물에 미치는 전자기장의 세기가 일정하도록 상기 검출헤드(10)의 송신코일(11)로 인가되는 전류를 가변제어하는 금속 검출기.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부(130)는 대상물의 이미지로부터 상기 검출헤드(10)에 대한 대상물의 배치 각도(θ)를 계산하고, 계산된 각도(θ)에 따른 대상물에 대한 전자기장 접촉 면적을 보상하여 접촉면적에 반비례하도록, 상기 검출헤드(10)의 송신코일(11)로 인가되는 전류를 가변제어하는 금속 검출기.
청구항 1에 있어서,
상기 감지센서(110)에서 대상물 감지 시 컨베이어(20)에 의한 대상물의 검출헤드(10)까지 설정된 이동 시간 경과 시점에, 검출헤드(10)가 동기되어 대상물 내의 금속에 의한 전자기장의 변화를 감지하여 금속을 판별하는 금속 검출기.