KR102254939B1 - 금속 검출기 - Google Patents

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KR102254939B1
KR102254939B1 KR1020200046325A KR20200046325A KR102254939B1 KR 102254939 B1 KR102254939 B1 KR 102254939B1 KR 1020200046325 A KR1020200046325 A KR 1020200046325A KR 20200046325 A KR20200046325 A KR 20200046325A KR 102254939 B1 KR102254939 B1 KR 102254939B1
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Abstract

본 발명은 금속 검출기에 관한 것으로서, 송신코일(111)과 수신코일(112,113)을 구비하여 검사 대상물에 포함된 금속 이물질을 검출하기 위한 터널 형태의 검출헤드(110)와; 상기 검출헤드(110)를 통과할 수 있도록 검사 대상물을 이송하는 컨베이어(120)와; 상기 컨베이어(120)에 의해 상기 검출헤드(110)로 접근하는 검사 대상물의 진행방향(Y)에 대한 좌우방향(X) 치우짐 정도를 파악하기 위한 카메라(130)와; 상기 카메라(130)에 의해 파악된 좌우방향(X) 치우침 정도에 따른 검사 대상물의 검출헤드(110)의 통과 위치를 계산하여, 통과 위치에 기반한 가변된 보상전류를 상기 검출헤드(110)의 송신코일(111)에 인가함으로써, 수신코일(112,113)의 수신 감도가 검출헤드(110)의 통과 위치에 무관하게 일정하게 유지되도록 제어하는 제어기(140)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면 검사 대상물의 검출헤드 통과 위치에 기반한 가변된 보상전류를 송신코일에 인가함으로써 검사 대상물의 검출헤드 통과 위치에 무관하게 수신코일의 수신 감도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 결과적으로 종래 금속 검출기와 비교하여 검출헤드 양측 가장자리를 통과하는 검사 대상물에 포함된 금속 이물질에 대한 검출률을 안정시킬 수 있다.

Description

금속 검출기{METAL DETECTOR}
본 발명은 금속 검출기에 관한 것으로서, 특히 산업 현장에서 식품이나 공산품 등의 검사 대상물 내에 포함되어 있는 금속 이물질을 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.
한편, 금속 검출 감도에 영향을 주는 요소들은 다음과 같이 알려져 있다.
1. 금속검출기 검출헤드의 크기
2. 검출헤드내 금속이물의 위치
3. 사용 주파수
4. 금속의 모양 및 방향성
5. 컨베이어의 속도
6. 생산제품의 종류
7. 생산제품의 포장 재질
8. 주변환경, 온습도, 진동, 전원관련 노이즈
도 1은 종래 금속 검출기의 개념도, 도 2는 종래 금속 검출기의 작용을 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 금속 검출기는 크게 검사 대상물(T) 내의 금속 이물질을 검출하기 위해 검사 대상물(T)이 통과할 수 있는 터널 형태의 검출헤드(10)와 검출헤드(10)에 검사 대상물(T)을 이송하는 컨베이어(20)를 구비한다.
상기 검출헤드(10)는 전자기장이 형성되도록 마련된 송신코일과 검사 대상물(T) 내의 금속 이물질에 의한 전자기장의 변화를 감지하여 금속 이물질을 판별하도록 상기 송신코일을 사이에 두고 양측으로 마련되는 수신코일을 구비한다.
한편, 상기 컨베이어(20)의 폭은 검사 대상물(T)의 크기를 고려하여 결정되는데, 하나의 금속 검출기를 다양한 크기의 검사 대상물(T) 내의 금속 이물질을 검출하기 위해 사용하는 경우에는 가장 큰 검사 대상물(T)의 크기를 기준으로 결정되는 것이 일반적이다. 그리고, 컨베이어(20)의 경우 검출헤드(10)를 통과해야 하므로 검출헤드(10)의 폭은 컨베이어(20)의 폭보다는 크게 설정된다.
이때, 검사 대상물(T)이 검출헤드(10) 대비 상대적으로 작은 경우에는 검출헤드(10)를 통과하는 검사 대상물(T)의 위치가 일정하지 않다.
이러한 원인에 의해, 검출헤드(10)를 통과하는 검사 대상물(T)이 도 1에 도시한 바와 같이 검출헤드(10)의 중앙에 위치하는 경우와 가장자리에 위치하는 경우, 검사 대상물(T) 내의 금속 이물질에 의해 검출되는 신호 크기가 다르게 발생된다. 그 이유는 도 2에 도시한 바와 같이 검출헤드(10) 내부 수신감도가 중앙에서 가장 낮고 가장자리로 갈수로 높게 나타나기 때문이다.
결과적으로, 검사 대상물(T)이 컨베이어(20)의 양측 가장자리에 가까울수록 검사 대상물(T)에 포함된 금속 이물질을 검출할 가능성이 높아지지만, 검사 대상물(T)이 컨베이어(20)의 중앙에 가까울수록 검사 대상물(T)에 포함된 금속 이물질을 검출할 가능성이 낮아지는 문제점이 있다.
또한 도 3에 도시한 바와 같이 검사 대상물(T)이 직사각형으로 한쪽이 긴 모양인 경우 컨베이어(20)에 놓여진 방향에 따라 검출 결과가 다르게 나온다. 즉, 도 3(A)에 도시한 바와 같이 검사 대상물(T)이 가로방향으로 검출헤드(10)를 통과하면 도 3(B)에 도시한 바와 같이 세로방향으로 검출헤드(10)를 통과하는 경우보다 검출헤드 통과 시간이 길어져서 검출 신호가 더 크게 검출된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 종래 기술(국내등록실용 20-0269923)에서는 두 개의 검출헤드와 검출헤드 사이에 90도 회전하는 기계 장치를 제안하기도 하였다. 그러나 이는 실제로 두 대의 장치를 구성하는 것과 비슷한 비용부담과 추가 설치공간이 필요하다.
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 송신 코일부과 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 금속검출의 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 검사 대상물의 검출헤드 통과위치를 카메라를 이용해 미리 파악하여 통과 위치에 기반한 가변된 보상전류를 검출헤드의 송신코일에 인가하여 수신코일의 수신 감도가 검출헤드의 통과 위치에 무관하게 일정하게 유지되는 안정된 검출 성능을 구현한 금속 검출기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 검사 대상물의 형태가 직사각형인 경우더라도 컨베이어에 놓여진 검사 대상물의 방향에 무관하게 수신감도를 일정하게 유지시켜 동일한 검출결과를 도출하는 금속 검출기를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 금속 검출기는, 송신코일과 수신코일을 구비하여 검사 대상물에 포함된 금속 이물질을 검출하기 위한 터널 형태의 검출헤드와; 상기 검출헤드를 통과할 수 있도록 검사 대상물을 이송하는 컨베이어와; 상기 컨베이어에 의해 상기 검출헤드로 접근하는 검사 대상물의 진행방향에 대한 좌우방향 치우짐 정도를 파악하기 위한 카메라(130)와; 상기 카메라에 의해 파악된 좌우방향 치우침 정도에 따른 검사 대상물의 검출헤드의 통과 위치를 계산하여, 통과 위치에 기반한 가변된 보상전류를 상기 검출헤드의 송신코일에 인가함으로써, 수신코일의 수신 감도가 검출헤드의 통과 위치에 무관하게 일정하게 유지되도록 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 카메라는 검사 대상물의 형태를 추출하되, 상기 제어기는 상기 카메라에 의해 추출되는 검사 대상물의 형태가 직사각형인 경우, 상기 컨베이어에 대한 검사 대상물의 방향(각도)을 산출하여, 검사 대상물이 검출헤드를 통과하여 빠져나가는 시간의 증감에 따라 발생하는 검출신호의 증감을 보상하는, 보상전류가 송신코일로 인가되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 검출헤드에 의해 금속 이물질로부터 검출된 물리적 특성을 가진 전기 신호인 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기와; 상기 A/D 변환기에서 출력되는 디지털 신호를 그래프 형태의 이미지(사진)로 변환하는 이미지 생성기와; 상기 이미지 생성기에서 출력되는 이미지를 인식하고 학습하여 금속 이물질의 물리적 특성을 추출하는 딥러닝기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 검출헤드가 금속 이물질 검출 시, 상기 제어기는 상기 카메라에 의해 금속 이물질이 검출된 검사 대상물이 사전에 촬영된 경우에만 유효한 금속 이물질인 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 검출헤드를 통과한 검사 대상물을 촬영하는 카메라와; 상기 검출헤드에 의해 금속 이물질로부터 검출된 물리적 특성을 가진 전기 신호인 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기와; 상기 A/D 변환기에서 출력되는 디지털 신호를 그래프 형태의 이미지(사진)로 변환하는 이미지 생성기와; 상기 이미지 생성기에서 출력되는 이미지를 인식하고 학습하여 금속 이물질의 물리적 특성을 추출하는 딥러닝기를 더 포함하고, 상기 제어기의 유효한 금속 이물질 판단 시 해당 검사 대상물의 이력관리를 위해, 상기 검출헤드 주변의 온도와 습도 측정을 위한 온습도 센서와; 상기 검출헤드 주변의 대기압 측정을 위한 기압 센서와; 상기 검출헤드에 가해지는 진동을 계측하기 위한 가속도 센서와; 상기 검출헤드에서의 검출 신호 발생시점의 시간 확인을 위한 RTC와; 상기 이미지 생성기에 의해 변환된 전기 신호 이미지, 상기 2개의 카메라에 의해 촬영된 검사 대상물에 대한 사진 정보와 상기 센서들의 계측정보를 저장하는 저장장치와; 상기 저장장치에 저장된 정보를 외부로 전송하기 위한 통신장치를 포함할 수 있다.
또한, 관리자가 원격으로 상기 통신장치를 통해 2개의 카메라에 접속하여 2개의 구역 FOV1, FOV2에 대한 모니터링 가능하며, 관리자가 상기 컨베이어를 조작하여 정방향 또는 역방향으로 이동시켜 검사 대상물이 상기 검출헤드 통과시 발생하는 전기신호 이미지를 모니터링 하면서 검출 기준값 변경이 가능하다.
또한, 상기 컨베이어의 속도 확인 및 속도 변경이 가능하다.
본 발명에 따르면 검사 대상물의 검출헤드 통과 위치에 기반한 가변된 보상전류를 송신코일에 인가함으로써 검사 대상물의 검출헤드 통과 위치에 무관하게 수신코일의 수신 감도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 결과적으로 종래 금속 검출기와비교하여 검출헤드의 가장자리로 통과할 때 과검출(금속성분이 미존재하는데 있는 것으로 판단)하는 문제점을 방지함과 아울러 검출헤드의 가운데로 통과할 때 미검출(금속성분이 존재하는데 없는 것으로 판단)하는 문제점을 개선할 수 있다.
또한, 검사 대상물의 형태가 직사각형인 경우더라도 컨베이어에 놓여진 검사 대상물의 방향에 무관하게 수신감도를 일정하게 유지시켜 동일한 검출결과를 도출할 수 있다.
또한, 검출헤드를 통과하는 검출 대상물이 없는 경우에도 외부 노이즈를 정상적인 신호로 감지하여 유효한 금속 이물질인 것으로 판단하는 오류를 개선할 수 있다.
또한, 온습도 센서, 기압 센서, 가속도 센서, RTC, 저장장치 및 통신장치 등을 구비하여 검사 대상물의 이력을 관리할 수 있다.
또한, 관리자가 원격으로 금속 검출기를 모니터링 하면서 검출 기준값을 변경할 수 있다.
도 1은 종래 금속 검출기의 사시도.
도 2,3은 종래 금속 검출기의 작용을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 금속 검출기의 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 금속 검출기의 검출헤드 개념도.
도 6은 철과 스테인레스 스틸의 검출 신호 파형.
도 7는 종래 금속 검출기의 신호 처리도.
도 8은 본 발명에 따른 금속 검출기의 신호 처리도.
도 9은 본 발명에 따라 금속별 검출신호와 딥러닝 후 결과를 보여주는 도면.
도 10은 본 발명에 따른 금속 검출기 제어 블록도.
도 11은 본 발명에 따른 금속 검출기의 정면도.
도 12는 본 발명에 따라 검출헤드 통과 전후 검사 대상물의 이미지를 보여주는 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 검출헤드를 통과하는 검사 대상물의 위치에 무관하게 수신코일의 수신 감도를 일정하게 유지시켜 검출헤드 양측 가장자리를 통과하는 검사 대상물에 포함된 금속 이물질에 대한 검출률을 안정시킬 수 있고, 또한 검사 대상물의 형태가 직사각형인 경우더라도 컨베이어에 놓여진 검사 대상물의 방향에 무관하게 수신감도를 일정하게 유지시켜 동일한 검출결과를 도출하도록 구성된 것을 중요한 기술적 요지로 한다.
도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 금속 검출기는 검사 대상물(T)에 포함된 금속 이물질을 검출하기 위해 검사 대상물(T)이 통과할 수 있는 터널 형태로서 송신코일(111)과 수신코일(112,113)을 구비하고 있는 검출헤드(110), 상기 검출헤드(110)를 통과할 수 있도록 검사 대상물(T)을 이송하는 컨베이어(120) 이외에 카메라(130) 및 제어기(140)를 포함한다.
상기 카메라(130)는 검출헤드(110) 상에 설치될 수 있는데 컨베이어(120)에 의해 상기 검출헤드(110)로 접근하는 검사 대상물(T)을 촬영하여 검사 대상물(T)의 진행방향(Y)에 대한 좌우방향(X) 치우짐 정도를 파악한다. 즉, 검사 대상물(T)의 검출헤드(110) 통과 위치에 무관하게 수신코일(112,113)의 수신 감도를 항상 일정하게 유지시킬 수 있도록 검출헤드(110)로 접근하는 검사 대상물(T)을 촬영하여 컨베이어(120) 가상 중심선을 기준으로 좌측 또는 우측으로의 치우짐 정도를 파악하는 것이다.
상기 제어기(140)는 카메라(130)에 의해 파악된 좌우방향(X) 치우침 정도에 따른 검사 대상물(T)의 검출헤드(110)의 통과 위치를 계산하여 수신코일(112,113)의 수신 감도가 검출헤드(110)의 통과 위치에 무관하게 일정하게 유지되도록 제어한다. 즉, 검출헤드(110)의 통과 위치에 기반한 가변된 보상전류를 상기 검출헤드(110)의 송신코일(111)에 인가함으로써 수신코일(112,113)의 수신 감도가 검출헤드(110)의 통과 위치에 무관하게 일정하게 유지되도록 제어하는 것이다.
부연하자면, 본 발명에 따른 금속 검출기는 검사 대상물(T)의 검출헤드(110) 통과 위치를 카메라(130)를 이용하여 미리 파악한 후에 통과 위치에 따른 수신 감도의 차이를 도 2A에 도시한 특성에 의거하여 위치에 따른 가변된 출력 전류값을 도 2B와 같이 송신코일(111)로 인가하여 검사 대상물(T)의 위치에 무관하게 일정한 수신감도가 유지되도록 제어하는 것이다.
도 2A와 같이 검출헤드(110)의 내부 전자기장 세기는 중앙보다는 가장자리로 갈수록 헤드 설계 구조상 수신감도가 커지게 되어 있다. 도면과 같이 검사 대상물(T)이 오른쪽으로 치우쳐 지나가면 중앙으로 지나 갈 때보다 검출 신호가 커져서 오동작 할 수도 있다.
이러한 경우 검사 대상물(T)의 통과 위치를 미리 파악할 수 있으면 도 2B와 같이 송신코일(111)로 인가되는 전류를 줄이게 되면 중앙으로 지나가는 수신감도 와 비슷하게 유지 할 수 있다. 따라서, 검사 대상물(T)이 검출헤드(110)의 어느 위치로 통과하더라도 위치 보상을 함으로써 항상 일정한 수신감도를 유지할 수 있게 되는 것이다.
결국, 본 발명에 따른 금속 검출기를 사용하게 되면 검출헤드(110)의 양측 가장자리를 통과하는 검사 대상물(T)에 포함된 금속 이물질에 대한 검출률을 크게 안정시킬 수 있다.
한편, 상기 카메라(130)는 검사 대상물(T)의 형태를 추출할 수 있는데, 만약에 상기 카메라(130)에 의해 추출되는 검사 대상물(T)의 형태가 직사각형인 경우에는 상기 제어기(140)는 상기 컨베이어(120)에 대한 검사 대상물의 방향(각도)을 산출하여 보상전류가 송신코일(111)로 인가되도록 제어한다. 즉, 검사 대상물(T)이 검출헤드(110)를 통과하여 빠져나가는 시간의 증감에 따라 발생하는 검출신호의 증감을 보상하여 보상전류가 송신코일(111)로 인가되도록 제어하는 것이다.
부연하자면, 본 발명에 따른 금속 검출기는 카메라(130)를 이용하여 검사 대상물(T)이 직사각형인 경우 컨베이어(120)와의 방향(각도)을 계산하여, 검사 대상물(T)이 검출헤드(110)를 통과하여 빠져나가는 시간의 증감에 따라 발생하는 검출신호의 증감을 보상하는 보상전류를 송신코일(111)로 인가함으로써, 검사 대상물(T)의 방향에 무관하게 수신감도를 일정하게 유지할 수 있다.
결국, 본 발명에 따른 금속 검출기를 사용하게 되면 검사 대상물(T)의 형태가 직사각형인 경우더라도 컨베이어(120)에 놓여진 검사 대상물(T)의 방향에 무관하게 수신감도를 일정하게 유지시킴으로써 동일한 검출결과를 도출할 수 있다.
본 발명에 따른 금속 검출기는, 검출 신호를 증폭하기 위해 검출헤드(110)의 출력단에 연결되는 AMP(150), A/D 변환기(160) 그리고 CPU(170)를 구성하는 이미지 생성기(180), 딥러닝기(190)를 더 포함할 수 있다.
상기 A/D 변환기(160)는 상기 검출헤드(110)에 의해 금속 이물질로부터 검출되어 AMP(150)에서 증폭된 진폭, 주기, 위상을 포함하는 물리적 특성을 가진 전기 신호인 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.
상기 이미지 생성기(180)는 상기 A/D 변환기(160)에서 출력되는 디지털 신호를 2차원 그래프 형태의 이미지(사진)로 변환한다. 즉, 상기 딥러닝부(190)에서 이미지로 인식하여 학습할 수 있도록 디지털 신호를 이미지 처리하는 것이다.
상기 딥러닝기(190)는 상기 이미지 생성기(180)에서 출력되는 이미지를 인식하고 학습하여 금속 이물질의 진폭, 주기, 위상을 포함하는 물리적 특성을 추출한다.
참고적으로, 딥러닝은 사물이나 데이터를 군집화하거나 분류하는데 사용하는 기술이다. 예를 들어 컴퓨터는 사진만으로 개와 고양이를 구분하지 못한다. 하지만 사람은 아주 쉽게 구분할 수 있다. 이를 위해 ‘기계학습(Machine Learning)’이라는 방법이 고안되었다. 많은 데이터를 컴퓨터에 입력하고 비슷한 것끼리 분류하도록 하는 기술이다. 저장된 개 사진과 비슷한 사진이 입력되면, 이를 개 사진이라고 컴퓨터가 분류하도록 한 것이다.
부연하자면, 통상 아날로그 신호를 CPU에서 처리하는 경우에는 도 7에 도시한 바와 같이 A/D변환기(30)를 이용하여 디지털 값으로 변환한 다음 이 값을 CPU(40)에서 처리한다. 복잡한 신호인 경우에는 전용 DSP칩을 사용하기도 한다. 이러한 신호처리에는 전문 하드웨어 엔지니어와 프로그래머에 의해 분석되어 그 결과를 프로그램에 적용하여 왔다.
신호 분석에는 검사 대상체와 계측장비의 입출력 특성을 고려하여 유효한 신호 성분과 그것을 처리하는 프로그램적인 방법까지를 포함하며, 검사 대상체가 바뀌는 경우 전문가에 의해 이러한 과정을 반복하는 것이 일반적이다.
본 발명에서는 전문가에 의한 신호처리를 하지 않고 비 전문가인 일반 사용자가 금속 검출기를 설정(setup)할 수 있는 방법을 채택하였다. 도 8에 도시한 바와 같이 A/D변환기(160)에 입력된 아날로그 전기신호는 디지털 값으로 변환 된다.
이러한 디지털 값은 종래처럼 CPU(40)에서 바로 처리되지 않고 이미지 생성기(180)로 입력되어 2차원 형태의 이미지(사진)로 만들어 진다. 이 이미지를 AI 기반 딥러닝기(190)에서 처리하여 이 이미지로부터 진폭, 주기, 위상을 포함하는 전기적인 특성을 분석하여 금속 유무를 판별한다.
금속유무의 판별은 머신러닝(Machine learning) 방식을 따르며 본 발명에 따른 금속 검출기는 검사 대상물에 금속이 없을 때의 신호 이미지와 금속이 있을 때의 신호 이미지를 구분하여 장비에 학습시키는 것으로 한다. 이러한 학습 방식은 결과에 대한 학습 방식으로 전문적인 프로그램 이나 신호 처리를 몰라도 가능하다.
도 9에 도시한 바와 같이 검출헤드(110)의 수신코일X(112)와 수신코일Y(113)에서 수신된 2가지 전기 신호는 금속이 없는 경우 두 신호가 겹치고, 스테인레스 스틸(Sus)이 검출된 경우와 철(Fe)이 검출된 경우 두 신호의 위상차가 발생된다. 이러한 커다란 3가지의 신호 패턴 차이를 딥러닝기(190)에서 학습을 통해 처리하게 된다. 일반적인 음성이나 영상신호에 비하면 정보량이 적어 힉습 및 처리 측면에서 무난하다.
본 발명에 따른 금속 검출기는 상기 검출헤드(110)가 금속 이물질을 검출하게 되면, 상기 제어기(140)는 상기 카메라(130)에 의해 금속 이물질이 검출된 검사 대상물(T)이 사전에 촬영된 경우에만 유효한 금속 이물질인 것으로 판단할 수 있다.
부연하자면, 금속 검출기는 아주 미세한 전자기장의 변화를 감지하여 증폭하여 신호처리한다. 이러한 이유로 외부 노이즈 인버터, 용접기, 기타 과부하 장치 on-off시 반응하여 실제로 검출헤드(110)에 금속 이물질이 없음에도 불구하고 유효한 금속검출 신호를 발생하여 생산라인이 정지되게 된다.
본 발명에 따른 금속 검출기는 이러한 문제점을 해결하기 위해 카메라(130)를 이용하여 유효한 금속검출 신호가 검출되었을 때 검출헤드(110) 진입 전 카메라(130)로 촬영한 이미지에 실제 검사 대상물(T)이 존재하는 경우에만 금속 검출신호를 처리하여 신뢰성을 향상시키는 것이다.
결국, 본 발명에 따른 금속 검출기를 사용하게 되면 검출헤드(10)를 통과하는 검출 대상물(T)이 없는 경우에도 외부 노이즈를 정상적인 신호로 감지하여 유효한 금속 이물질인 것으로 판단하는 오류를 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 금속 검출기는, 검출헤드(110)로 접근 즉, 검출헤드(110)를 통과하기 전의 검사 대상물(T(T1))을 촬영하는 카메라(130) 이외에 검출헤드(110)를 통과한 이후의 검사 대상물(T(T2))을 촬영하는 카메라(131)를 추가적으로 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 금속 검출기는, 상기 제어기(140)가 유효한 금속 이물질을 판단할 때 해당 검사 대상물(T)의 이력관리를 위해 온습도 센서(171), 기압 센서(172), 가속도 센서(173), RTC(174), 저장장치(175) 및 통신장치(176)를 더 포함할 수 있다.
상기 온습도 센서(171)는 상기 검출헤드(110) 주변의 온도와 습도를 측정하기 위해 설치되고, 상기 기압 센서(172)는 상기 검출헤드(110) 주변의 대기압 측정을 위해 설치된다.
상기 가속도 센서(173)는 상기 검출헤드(110)에 가해지는 진동을 계측하기 위해 설치되고, 상기 RTC(174)는 상기 검출헤드(110)에서의 검출 신호 발생시점의 시간 확인을 위해 설치된다.
상기 저장장치(175)는 상기 이미지 생성기(180)에 의해 변환된 전기 신호 이미지, 상기 2개의 카메라(130,131)에 의해 촬영된 검사 대상물에 대한 사진 정보, 상기 센서들(171~174)의 계측정보를 저장한다.
상기 통신장치(176)는 상기 저장장치(175)에 저장된 정보를 외부로 전송하기 위해 설치된다.
부연하자면, 금속 검출기는 검출회로의 민감한 특성으로 외부환경의 영향을 받는다. 제어회로의 경우 온습도의 영향, 검출헤드의 경우 외부 진동, 컨베이어 속도는 검출감도에 영향을 준다.
따라서, 본 발명에 따른 금속 검출기는 검사결과와 외부환경과의 상관관계 규명 및 생산로그(LOG)를 위해 유효한 금속 검출신호가 발생했을 때 장비의 운전상태, 외부환경 등의 정보 수집을 위해 온습도 센서(171), 기압 센서(172), 가속도 센서(173), RTC(174), 저장장치(175) 및 통신장치(176) 등을 포함한다.
본 발명에 따른 금속 검출기는, 관리자가 원격으로 상기 통신장치(176)를 통해 2개의 카메라(130, 131)에 접속하여 2개의 구역 FOV1(132), FOV2(133)에 대한 모니터링이 가능하다. 또한, 관리자가 상기 컨베이어(120)를 조작하여 정방향 또는 역방향으로 이동시켜 검사 대상물이 상기 검출헤드(110) 통과시 발생하는 전기신호 이미지를 모니터링 하면서 검출 기준값을 변경할 수 있다.
부연하자면, 원격에서 금속 검출기에 대한 고객지원 및 A/S 대응을 하기 위해서는 기본적으로 카메라로 검사 대상물에 대해 모니터링 가능한 상태에서 컨베이어(120) 위에 검사 대상물(T)을 올려 놓고 컨베이어(120)를 구동하여 검출헤드(110)를 통과시켜 검출신호를 모니터링 할 수 있어야 한다. 이를 구현하기 위해 도 10에 도시한 바와 같은 금속 검출기를 구현한 것이다.
구체적으로는 통신장치(176)를 통해 원격에서 카메라(130)를 모니터링 하면서 FOV1(132) 구역에 검사 대상물(T)을 컨베이어(120) 위에 올려 놓고 모터(177)를 정방향으로 구동하면 검사 대상물(T)이 검출헤드(110)로 이동한다. 검출헤드(110) 내부로 검사 대상물(T)이 들어 오면 검출신호가 발생하고 이 신호 파형은 이미지 생성기(180)를 통해서 2차원 형태의 그래프 사진으로 만들어 진다. 이 사진은 통신장치(176)를 통해 원격지 관리자에게 전송되며 관리자는 이 사진을 모니터링 하면서 판단 및 이에 해당하는 장비의 설정값 변경 조치를 할 수 있다. 검출헤드(110)를 통과한 검사 대상물(T)은 FOV2(133)에 위치하며 카메라(131)를 통해 모니터링 할 수 있다. 관리자는 모터(177)를 역방향으로 회전시켜 FOV1(132) 구역으로 보낼 수 있다. 이 ‹š 검출헤드(110)를 통과 할 때 발생하는 검출 신호를 통신장치(176)를 통해 전송 받을 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 금속 검출기는, 상기 컨베이어(120)의 속도 확인 및 속도 변경이 가능하도록 엔코더(178)를 더 포함할 수 있다.
부연하자면, 금속 검출기의 감도에 영향을 주는 요소 중의 하나는 컨베이어속도이다. 검출헤드는 코일(coil) 인덕터(Inductor) 소자로 자기장 속에서 금속 이물질의 운동이 있어야 한다. 이것이 속도로 표현 되는데 너무 느리면 검출이 되지 않는다. 이러한 검출 한계 속도 인식을 위해 엔코더(178)를 사용해서 컨베이어(120)의 속도를 확인하고 제어할 수 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 보호 범위는 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
30 : A/D 변환기 40 : CPU
110 : 검출헤드 111 : 송신코일
112,113 : 수신코일 120 : 컨베이어
130,131 : 카메라 132 : FOV1
133 : FOV2 140 : 제어기
150 : AMP 160 : A/D 변환기
170 : CPU 처리부 171 : 온습도 센서
172 : 기압 센서 173 : 가속도 센서
174 : RTC 175 : 저장장치
176 : 통신장치 177 : 모터
178 : 엔코더 179 : 발진기
180 : 이미지 생성기 190 : 딥러닝기
T : 검사 대상물
T1 : 통과전 검사 대상물
T2 : 통과후 검사 대상물

Claims (7)

  1. 송신코일(111)과 수신코일(112,113)을 구비하여 검사 대상물에 포함된 금속 이물질을 검출하기 위한 터널 형태의 검출헤드(110)와;
    상기 검출헤드(110)를 통과할 수 있도록 검사 대상물을 이송하는 컨베이어(120)와;
    상기 컨베이어(120)에 의해 상기 검출헤드(110)로 접근하는 검사 대상물의 진행방향(Y)에 대한 좌우방향(X) 치우짐 정도를 파악하기 위한 카메라(130)와;
    상기 카메라(130)에 의해 파악된 좌우방향(X) 치우침 정도에 따른 검사 대상물의 검출헤드(110)의 통과 위치를 계산하여, 통과 위치에 기반한 가변된 보상전류를 상기 검출헤드(110)의 송신코일(111)에 인가함으로써, 수신코일(112,113)의 수신 감도가 검출헤드(110)의 통과 위치에 무관하게 일정하게 유지되도록 제어하는 제어기(140)를 포함하는 금속 검출기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 카메라(130)는 검사 대상물의 형태를 추출하되,
    상기 제어기(140)는 상기 카메라(130)에 의해 추출되는 검사 대상물의 형태가 직사각형인 경우, 상기 컨베이어(120)에 대한 검사 대상물의 방향(각도)을 산출하여, 검사 대상물이 검출헤드(110)를 통과하여 빠져나가는 시간의 증감에 따라 발생하는 검출신호의 증감을 보상하는, 보상전류가 송신코일(111)로 인가되도록 제어하는 금속 검출기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 검출헤드(110)에 의해 금속 이물질로부터 검출된 물리적 특성을 가진 전기 신호인 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(160)와;
    상기 A/D 변환기(160)에서 출력되는 디지털 신호를 그래프 형태의 이미지(사진)로 변환하는 이미지 생성기(180)와;
    상기 이미지 생성기(180)에서 출력되는 이미지를 인식하고 학습하여 금속 이물질의 물리적 특성을 추출하는 딥러닝기(190)를 더 포함하는 금속 검출기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 검출헤드(110)가 금속 이물질 검출 시,
    상기 제어기(140)는 상기 카메라(130)에 의해 금속 이물질이 검출된 검사 대상물이 사전에 촬영된 경우에만 유효한 금속 이물질인 것으로 판단하는 금속 검출기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 검출헤드(110)를 통과한 검사 대상물을 촬영하는 카메라(131)와;
    상기 검출헤드(110)에 의해 금속 이물질로부터 검출된 물리적 특성을 가진 전기 신호인 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(160)와;
    상기 A/D 변환기(160)에서 출력되는 디지털 신호를 그래프 형태의 이미지(사진)로 변환하는 이미지 생성기(180)와;
    상기 이미지 생성기(180)에서 출력되는 이미지를 인식하고 학습하여 금속 이물질의 물리적 특성을 추출하는 딥러닝기(190)를 더 포함하고,
    상기 제어기(140)의 유효한 금속 이물질 판단 시 해당 검사 대상물의 이력관리를 위해,
    상기 검출헤드(110) 주변의 온도와 습도 측정을 위한 온습도 센서(171)와;
    상기 검출헤드(110) 주변의 대기압 측정을 위한 기압 센서(172)와;
    상기 검출헤드(110)에 가해지는 진동을 계측하기 위한 가속도 센서(173)와;
    상기 검출헤드(110)에서의 검출 신호 발생시점의 시간 확인을 위한 RTC(174)와;
    상기 이미지 생성기(180)에 의해 변환된 전기 신호 이미지, 상기 카메라(130,131)에 의해 촬영된 검사 대상물에 대한 사진 정보, 상기 센서들(171~174)의 계측정보를 저장하는 저장장치(175)와;
    상기 저장장치(175)에 저장된 정보를 외부로 전송하기 위한 통신장치(176)를 포함하는 금속 검출기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    관리자가 원격으로 상기 통신장치(176)를 통해 2개의 카메라(130, 131)에 접속하여 2개의 구역 FOV1(132), FOV2(133)에 대한 모니터링이 가능하며,
    관리자가 상기 컨베이어(120)를 조작하여 정방향 또는 역방향으로 이동시켜 검사 대상물이 상기 검출헤드(110) 통과시 발생하는 전기신호 이미지를 모니터링 하면서 검출 기준값 변경이 가능한 금속 검출기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨베이어(120)의 속도 확인 및 속도 변경이 가능하도록 엔코더(178)를 더 포함하는 금속 검출기.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022071700A3 (ko) * 2020-09-30 2022-06-09 주식회사 아이언맨 금속 검출기

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200371668Y1 (ko) 2004-10-14 2005-01-03 윤정열 금속검출기
JP2011149701A (ja) * 2010-01-19 2011-08-04 Shonai Create Kogyo:Kk ラインセンサーカメラを用いたｘ線検査装置
JP2011247709A (ja) * 2010-05-26 2011-12-08 Hitachi High-Technologies Corp 検査システム
KR20150138555A (ko) * 2014-05-29 2015-12-10 주식회사 오성알앤에이천안공장 물체 비전 검사 장치 및 물체 비전 검사 방법
KR20160091460A (ko) * 2015-01-12 2016-08-03 동서대학교산학협력단 X선 단층촬영식 차량용 밸브바디 검사시스템
KR101744452B1 (ko) 2016-09-13 2017-06-07 (주)이룸시스템 평면형 금속 검출 센서를 이용한 금속 검출기

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200371668Y1 (ko) 2004-10-14 2005-01-03 윤정열 금속검출기
JP2011149701A (ja) * 2010-01-19 2011-08-04 Shonai Create Kogyo:Kk ラインセンサーカメラを用いたｘ線検査装置
JP2011247709A (ja) * 2010-05-26 2011-12-08 Hitachi High-Technologies Corp 検査システム
KR20150138555A (ko) * 2014-05-29 2015-12-10 주식회사 오성알앤에이천안공장 물체 비전 검사 장치 및 물체 비전 검사 방법
KR20160091460A (ko) * 2015-01-12 2016-08-03 동서대학교산학협력단 X선 단층촬영식 차량용 밸브바디 검사시스템
KR101744452B1 (ko) 2016-09-13 2017-06-07 (주)이룸시스템 평면형 금속 검출 센서를 이용한 금속 검출기

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022071700A3 (ko) * 2020-09-30 2022-06-09 주식회사 아이언맨 금속 검출기

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