WO2019151422A1 - 検査装置 - Google Patents

Abstract

被検査物の通過位置によらずに、不感帯が無く検出信号波形の極性が変化せず、連続的に検査が可能な検査装置を提供すること。検査装置（１００）は、被検査物（１０）を移動速度ｖで搬送する搬送路（１０１）と、被検査物（１０）に含まれる磁性異物の磁気を検知する第１磁気検出器（１１１）および第２磁気検出器（１１２）と、第１磁気検出器（１１１）および第２磁気検出器（１１２）の検出信号をそれぞれ増幅する増幅部（１２０）と、第１磁気検出器（１１１）の検出信号を遅延させた信号と第２磁気検出器（１１２）の検出信号を乗算処理する演算処理部（１３０）とを備える。第１磁気検出器（１１１）および第２磁気検出器（１１２）は、対をなす磁気センサをそれぞれ１個ずつ有する。搬送面からｈの高さ位置に、垂直方向に磁界検出方向を持つ第１磁気検出器の磁気センサ（ＭＳ１）を１個配置し、距離ｄの間隔を置いて第２磁気検出器の磁気センサ（ＭＳ２）を１個配置している。

Description

検査装置

　本発明は、搬送路で搬送される被検査物中に含まれる磁性体の異物を検知する検査装置に関する。

　粉や粒状の素材、成形された部品や包装された様々な商品では、製造過程でのねじ等の固定物の落下や切断工程での刃の欠損などによる異物混入のリスクがある。被検査物が大量かつ連続的に搬送されるときに、混入した微小な異物を除去するためには高性能なセンサが必要となっている。

　従来、光学的な検査やＸ線による透視等の検査方法があるが、それらが適用できない包装や搬送の形態が存在するため、他の原理で異物を検出する方法が求められている。

　異物の検知方法の１つに、搬送路を移動する磁性異物が持つ残留磁気を磁気センサで検知する方法があるが、磁性異物のサイズが微小になると残留磁気の値が極端に小さくなるため、検知が難しくなることが知られている。

　微小な磁性異物の検知では、磁気センサで検出した検出信号に対する、磁気センサ素子の配列やアナログ的な回路処理によるノイズ除去、およびマイコンなどによる数値処理等の工夫が必要となる。

　例えば、ノイズ低減技術としては、搬送路の幅方向に鋭い指向性を有する磁気センサを搬送路の幅方向に複数配列して、それら複数の磁気センサの検出信号の相関を計算することで、磁性異物の検出信号を強調し、相対的にノイズレベルを低減する技術が知られている（特許文献１参照）。これにより、ノイズに埋もれる検出信号のＳＮ比を改善することができる。

　他のノイズ低減技術としては、搬送路を挟んで上下方向に正対する上側磁気センサと下側磁気センサからなる磁気センサ対を搬送路の幅方向に複数並べて、上側磁気センサと下側磁気センサの検出信号を差動算出して、ノイズを低減する技術が知られている（特許文献２参照）。これにより、ノイズに埋もれる検出信号のＳＮ比を改善することができる。

特許第５６９５４２８号公報 特許第６１２１６８９号公報

　しかしながら、特許文献１では、磁気センサの磁界検知の方向は搬送路の幅方向であり、磁性異物に対しては搬送路の搬送面に対して垂直方向に着磁するが、このような構成では、磁気センサの中央の下を磁性異物が通過するとき磁気検知感度がゼロになる、不感帯が生じる。

　さらに、磁気センサの磁界検知の方向が搬送路の幅方向であるため、センサの中央を境に極性が反転するため、幅方向に対して検出信号の正負も反転する。

　不感帯ができることや、波形が安定しない、すなわち検知位置によって検出信号の正負が反転してしまうことは、信号処理において検知感度を高めることを難しくする。

　また、特許文献１の信号処理では、磁気センサの検出信号の相関を計算するために、タイミング信号の発生手段を要し、有限のテンプレート波形との波形比較を行う必要がある。しかし、被検査物が粉体や粒状等のもので、それらが連続して搬送される場合には、連続して検出される信号においてテンプレート波形単位に切り出すタイミングの検知が困難な場合では、このような方法の利用は困難である。

　また、流れてくる検査対象物が個包装のものである場合も、それらに重なりが発生した場合は、テンプレート波形が個包装単位で作成されているため、テンプレート波形の途中で次のテンプレート波形の開始のタイミングがきてしまい、正しく波形比較ができなくなる。

　特許文献２に記載された従来の金属検出装置においては、上下に正対する磁気センサ対の信号を差動算出するものであり、外乱ノイズから発生する磁束密度が上側磁気センサと下側磁気センサで等しくないときは差動算出でノイズが除去しきれないため、磁性異物の検出精度が低下する。

　モータノイズの影響を均等にするためにモータと上側磁気センサ、下側磁気センサの距離をそれぞれ略中間に配置するとの記載があるが、モータと磁気センサの微小な位置調整が必要になり、差動算出により完全に外乱ノイズを除去できないため、磁性異物の検出精度が低下する。

　差動算出による同相ノイズの除去率を上げるためには、上側磁気センサと下側磁気センサの磁気検出感度を調整して外乱ノイズ量を等しくする方法が考えられるが、調整の手間がかかってしまう。

　本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、被検査物の通過位置によらずに、不感帯が無く検出信号波形の極性が変化せず、連続的に検査が可能な検査装置を提供することにある。また、ノイズ源と磁気センサの位置調整や磁気センサの磁気検出感度の調整を必要とせずに、被検査物中の微小な磁性異物を高精度に検出することが可能な検査装置を提供することにある。

　上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態は、検査装置であって、被検査物を搬送路に沿って搬送する搬送手段と、前記被検査物に含まれる磁性異物の残留磁気による磁界を検出する複数の磁気検出器と、複数の前記磁気検出器の検出信号を乗算処理する乗算処理部であって、各前記搬送手段によって搬送された同一の前記被検査物に対する前記検出信号同士を乗算処理する演算部と、を備えたことを特徴とする。

　本発明は、被検査物の通過位置によらずに、不感帯が無く検出信号波形の極性が変化せず、連続的な検査が可能となる。また本発明によれば、ノイズ源と磁気センサの位置調整や磁気センサの磁気検出感度の調整を必要とせずに、被検査物中の微小な磁性異物を高精度に検出することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る検査装置の概略構成図。 磁気センサと検出信号のグラフ。 磁気センサと検出信号のグラフ。 本発明の第１の実施形態に係る検査装置における磁性異物の検出処理を示すフローチャート。 磁気センサと検出信号のグラフ。 ２つの検出信号とそれらの乗算結果のグラフ。 ２つの検出信号の乗算結果のグラフ。 本発明の第１の実施形態に係る検査装置の他の態様を示す概略構成図。 本発明の第２の実施形態に係る検査装置の概略構成図。 本発明の第２の実施形態に係る検査装置の他の態様を示す概略構成図。 ２つの検出信号とそれらの乗算結果のグラフ。 本発明の第４の実施形態に係る検査装置の概略構成図。 本発明の第５の実施形態に係る検査装置の概略構成図。 本発明の第５の実施形態に係る検査装置の磁性異物の検出処理を示すフローチャート。 本発明の第５の実施形態に係る検査装置の構成図と検出信号のグラフ。 本発明の第５の実施形態に係る検査装置の他の態様を示す構成図と検出信号のグラフ。 本発明の第５の実施形態に係る検査装置の他の態様を示す概略構成図。 本発明の第６の実施形態に係る検査装置の他の態様を示す概略構成図。 本発明の第６の実施形態に係る検査装置の他の態様を示す概略構成図。 本発明の第７の実施形態に係る検査装置の概略構成図。 本発明の第５の実施形態に係る検査装置の他の態様を示す概略構成図。 本発明の第８の実施形態に係る検査装置の一部を示す構成図と検出信号のグラフ。 磁気センサと検出信号のグラフ。 磁気センサと磁束の流れを示す図。 本発明の第８の実施形態に係る検査装置のヨークの配置例を示す概略構成図。 本発明の第８の実施形態に係る検査装置のヨークの配置例を示す概略構成図。 本発明の第８の実施形態に係る検査装置のヨークの配置例を示す概略構成図。

　以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

　（第１の実施形態）
　図１に、本発明の第１の実施形態に係る検査装置の構成を示す。検査装置１００は、被検査物１０を移動速度ｖで搬送する搬送路１０１と、被検査物１０の内部または近傍にある磁性異物の磁気を検知する第１磁気検出器１１１および第２磁気検出器１１２と、第１磁気検出器１１１および第２磁気検出器１１２の検出信号をそれぞれ増幅する増幅部１２０と、第１磁気検出器１１１の検出信号を遅延させた信号と第２磁気検出器１１２の検出信号を乗算処理する演算処理部１３０とを備える。

　図１に示す構成では、説明を単純化するため、第１磁気検出器１１１および第２磁気検出器１１２は、対をなす磁気センサをそれぞれ１個ずつ有するものとした。搬送面から高さｈの位置に、搬送面の垂直方向に磁界検出方向を持つ第１磁気検出器１１１としての磁気センサＭＳ１を１個配置し、搬送方向の出口側（下流側）に距離ｄの間隔を置いて第２磁気検出器１１２としての磁気センサＭＳ２を１個配置している。

　２つの磁気センサＭＳ１、ＭＳ２は、できる限り同じ特性であることが望ましいが、少なくとも、検出波形の高さが異なっていても波形の変化する始点から終点までの時間が概ね等しくなることが望ましい。なお、２つの磁気センサＭＳ１とＭＳ２との距離ｄは、それぞれのセンサの検知位置間の距離である。２つの磁気センサＭＳ１、ＭＳ２は、搬送路１０１の搬送方向と直交する幅方向の位置が一致していなくてもよいが、その幅方向の位置が一致していると、後述する演算処理に関して好適である。

　搬送路１０１は、例えば、ベルトコンベアなどの直線的に被検査物を搬送する搬送手段とすることができる。被検査物１０は、粉や粒状及び小片状のものや、袋や箱など包装材でそれぞれ包装された形態のものでよい。但し、包装材は、非磁性の材料からなるものとする。磁性異物は、被検査物の内部または近傍に含まれて、さびの小片、ねじ、刃物のかけた破片などが想定され、磁性を持つ材料を含む。

　第１磁気検出器１１１と第２磁気検出器１１２の磁気センサは、磁気センサの磁界検出方向を搬送面に対して垂直に配置している。そのため、第１磁気検出器１１１と第２磁気検出器１１２の検出信号波形の極性は、磁性異物が通過する位置によらず一定である。検出信号波形の極性が一定であると、磁気センサを搬送路の幅方向に複数配列した場合、演算処理を簡単にすることができる。

　図２（ａ）に、搬送路の幅方向に離間して配置された２つの磁気センサの磁界検出方向が搬送面に対して垂直に配置された場合を示し、図２（ｂ）に、そのときの磁気センサで検知される磁界の波形を示す。また図３（ａ）に、搬送路の幅方向に離間して配置された２つの磁気センサの磁界検出方向が搬送面に対して平行に配置された場合を示し、図３（ｂ）に、そのときの磁気センサで検知される磁界の波形を示す。

　図３（ａ）に示すように、搬送路の幅方向に磁界検出方向を持つように磁気センサを配置し、搬送面の垂直方向に磁極を持つ磁性体を移動させると、幅方向であるｘ方向の位置に対し、図３（ｂ）に示すように、磁気センサの中央で磁界検出方向の磁界がゼロとなり、両端では極性が変わってしまうことから、検出波形が安定しない。

　一方、図２（ｂ）に示すように、本実施形態では磁気センサの磁界検出方向を搬送面に対して垂直にして幅方向に並べるため、幅方向であるｘ方向の位置に対し、磁気センサの磁界は反転することなく、一定方向に変化する安定した波形になる。磁気センサの搬送面に対する垂直度は、位相が回って極性が反転しないようにする必要がある。尚、図２（ａ）では、磁性異物の磁極が搬送面に対して垂直な場合に磁気センサで検知される磁界の波形がプラス方向に変化する構成を示したが、検知される磁界の波形がマイナス方向に変化する構成とした場合も、同様に磁界の検出波形の極性が揃うように磁界検出方向を揃える必要がある。

　図４に、本発明の第１の実施形態に係る検査装置における検出信号の処理方法を説明するフローチャートを示す。なお、図５と図６とを利用して説明するが、図５は第１磁気検出器１１１と第２磁気検出器１１２の配置及び検出波形の概念図であり、図６は実測した検出波形の概略図である。まず、第１磁気検出器１１１の磁気センサＭＳ１と第２磁気検出器１１２の磁気センサＭＳ２とから出力される信号を検知する（Ｓ４０１－１、Ｓ４０１－２）。

　次に、磁気センサＭＳ１、ＭＳ２の検出信号をそれぞれ増幅部１２０で増幅し（Ｓ４０２－１、Ｓ４０２－２）、演算処理部１３０のＡＤ変換器１３１－１、１３１－２でデジタル値に数値化（ＡＤ変換）する（Ｓ４０３－１、Ｓ４０３－２）。ここでの増幅は、ＤＣ増幅でもよいが、ＡＣ増幅をすると地磁気などのＤＣ磁場の成分を除去することができ、またＡＤ変換後にＤＣ成分を除去しても構わないし、ＡＤ変換前の回路側でＤＣ成分を除去しても構わない。

　次に、乗算処理部１３２において、ＡＤ変換した第１磁気検出器１１１の検出信号Ｓ１と第２磁気検出器１１２の検出信号Ｓ２に対して、下記の式に従ってレベル補正を行う（Ｓ４０４－１、Ｓ４０４－２）。レベル補正は、検出信号Ｓ１がゼロを中心に変化するように基準レベルの数値補正を行うものであり、被検査物がないとき（ｔ’１≦ｔ’≦ｔ’２）の検出信号の平均値を検出信号から減算することで行うことができるが、他の方法でも構わない。

　次に、乗算処理部１３２において、少なくとも一方の検出信号をメモリに保存し（Ｓ４０５）、第１磁気検出器１１１と第２磁気検出器１１２の検出波形を磁性異物が各磁気検出器を通過したタイミング又は各磁気検出器と被検査物１０とが最接近したタイミングが一致するように、すなわち、磁性異物に対応した検出波形が同位相となるように、少なくとも一方の検出信号に対して、本実施形態では第１磁気検出器１１１の検出信号Ｓ１に対してΔｔ分の時間補正を行う（Ｓ４０６）。搬送面上に搬送面垂直方向に着磁方向を持つ鉄等の磁性体を速度ｖで搬送すると、図５（ｂ）、（ｃ）、図６（ａ）、（ｂ）に示す検出信号Ｓ１_ref、Ｓ２_refのように、類似の検出波形が時間差Δｔで得られる。Δｔは下式のように対をなす磁気センサ間の距離ｄを搬送速度ｖで割った値である。

　次に、乗算処理部１３２において、第２磁気検出器１１２の検出信号Ｓ２_refと時間補正を行った第１磁気検出器の検出信号Ｓ１_ref’を乗算し（Ｓ４０６）、乗算波形Ｓ１２を取得する。

　この乗算波形Ｓ１２は、図５（ｄ）、図６（ｃ）に示すように、検出信号Ｓ１_ref’、Ｓ２_refが同じ極性の磁界を示す値を持つ場合は正の値を示し、異なる極性の磁界を示す値を持つ場合は負の値を示す。特に、ノイズ成分はレベル補正の結果に伴いゼロ付近に存在し、短い周期で極性がランダムに入れ替わる波形をとるため、検出信号Ｓ１_ref’、Ｓ２_refのノイズ成分は極性が一致することが少ない。そのため、検出信号Ｓ１_ref’、Ｓ２_refのノイズ成分は実質的に逆相関係になるため、それらを乗算した結果は負の値を持つことになる。そのため、判定部１３３において、乗算波形Ｓ１２が所定の正の値以上となった場合、磁性異物が存在すると判定することで異物を検出することが可能となる（Ｓ４０７）。尚、乗算波形Ｓ１２が所定の正の値未満の場合には、Ｓ４０１－１、Ｓ４０１－２に戻る。

　以上のような演算を行うことによって、乗算処理後の乗算波形Ｓ１２は、磁性異物を検知した信号成分とノイズのみを検知した信号成分の波高値の差が広く取れて、ＳＮ比が明らかに向上する。

　仮に、第２磁気検出器１１２の検出信号Ｓ２_refが第１磁気検出器１１１の検出信号Ｓ１_refと全く同じになった場合、すなわち、Ｓ１_ref同士を乗算処理した結果を図７に示す。この場合は、ノイズ成分も同相となるためにノイズ成分が磁性異物を検知したピークと同様に正の値をとるが、実際には、同じ検出信号同士を乗算した図７のように全てのノイズ成分が同相になることはなく、大部分は逆相になるため、図６のようにノイズ成分のほとんどは負の値となる。

　本実施形態の特長は、被検査物１０を搬送方向に対して２箇所で検知し、検出信号に対してレベル補正と時間補正を施したものを乗算することで、磁性異物を検出した信号とノイズ成分に起因する検出信号の位相を分けることによって、検出信号の磁性異物が持つ残留磁気成分を強調して、ノイズ成分を抑制できることにある。また、第１磁気検出器１１１と第２磁気検出器１１２の信号を逐次演算することができ、予め比較用のテンプレート波形等を必要としないため、被検査物１０をテンプレート波形単位に分け検査装置１００に通す必要がなく、途切れなく連続して被検査物を検査したり、複数の被検査物が重なった状態で検査したりすることができる。

　第１磁気検出器１１１と第２磁気検出器１１２の検出波形は、プラス側に変化する波形で説明したが、マイナス側に変化する波形であっても、磁性異物を検知した時の乗算結果は正となるため、しきい値は正側だけに想定すればよい。乗算結果が所定のしきい値を超えた時に磁性異物を含む被検査物が通過したと判定をする。磁性異物を検知したときは、磁性異物を含む被検査物を搬送路から除去するなどの処置を行うとよい。または報知部を有し、報知を行うとともに搬送路の搬送を停止するなどの制御を行う。また、第１磁気検出器１１１と第２磁気検出器１１２の一方の感磁方向を他方と真逆にした場合には、磁性異物を検知した時の乗算結果が負となり、ノイズ成分の乗算結果は正になることから、しきい値を負側に設定すれば良い。

　また検査装置１００は、図８に示すように、磁気遮蔽手段１４０、磁性異物を着磁する手段１５０をさらに備えてもよい。着磁手段１５０は、被検査物の上部に位置する上部着磁手段１５０－１、被検査部の下部に位置する下部着磁手段１５０－２によって構成されることが好ましいが、上部または下部の一方のみに設けても良い。

　外部磁場の影響を遮蔽するために、高透磁率材料からなる磁気遮蔽手段１４０を備えてもよい。磁気遮蔽手段１４０は、搬送路１０１と対向する面は開口して、他の５面を高透磁率材料で第１磁気検出器１１１および第２磁気検出器１１２を覆うように構成する。磁気遮蔽手段１４０を備えると第１磁気検出器１１１および第２磁気検出器１１２に侵入する外部ノイズの影響を低減できて、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。高透磁率材料は、パーマロイ、ケイ素鋼板などであってもよい。

　微小な磁性異物を検知するためには、さらに着磁手段１５０を備えることが望ましい。着磁手段１５０は、第１磁気検出器１１１の位置より搬送路１０１の入り口側に配置する。着磁手段１５０は、被検査物１０が通過できるように搬送路１０１の上下に固定される磁石などで構成される。磁性異物を着磁する方向は、任意であってもよいが、搬送路１０１の搬送面と垂直方向にすると、第１磁気検出器１１１および第２磁気検出器１１２の磁気検知の方向と一致するため、より精度よく検知が可能になる。尚、磁性異物の残留磁気が十分大きい場合は、必ずしも着磁手段１５０を必要としない。

　また、図１、８には図示していないが、図６（ｃ）に示すような検出信号の乗算結果をユーザに提示するための表示部を備えてもよい。判定部１３３による判定に加え、ユーザが乗算結果から磁気異物の有無を直接判定することも可能になる。

　（第２の実施形態）
　図９に、本発明の第２の実施形態に係る検査装置の構成を示す。第２の実施形態では、搬送路１０１の幅方向および搬送路１０１の垂直方向の磁性異物の検知精度を向上させる構成を示す。検査装置２００は、被検査物１０を移動速度ｖで搬送する搬送路１０１と、被検査物１０の内部または近傍にある磁性異物の磁気を検知する第１磁気検出器２１１および第２磁気検出器２１２と、第１磁気検出器２１１および第２磁気検出器２１２の検出信号をそれぞれ増幅する増幅部２２０と、第１磁気検出器２１１の検出信号を遅延させた信号と第２磁気検出器２１２の検出信号を乗算処理する演算処理部２３０とを備える。

　第１の実施形態では、第１磁気検出器１１１と第２磁気検出器１１２の磁気センサは、それぞれ１個とした構成を例に説明したが、本実施形態では、第１磁気検出器２１１と第２磁気検出器２１２は、それぞれ搬送路１０１の幅方向に複数の磁気センサを備える。複数の磁気センサの数に応じて、ＡＤ変換器２３１も磁気センサと同数備える。

　このとき、第１磁気検出器２１１の各磁気センサは、第２磁気検出器２１２の磁気センサの１つと対をなし、これら対をなす磁気センサの検出信号を検出信号Ｓ１、Ｓ２として演算処理部２３０で処理する。対をなす磁気センサは、搬送方向に所定の距離ｄ離れて配置されていればよく、搬送路１０１の搬送方向に直交する幅方向の位置が一致していなくてもよい。但し、その幅方向の位置が一致していると、一対の磁気センサ間で信号波形の一致度が高まり、上述の演算処理で得られる乗算波形Ｓ１２のＳＮ比が向上するため、好適である。

　第１磁気検出器２１１および第２磁気検出器２１２を構成する複数の磁気センサは、図９（ｂ）に示すように、搬送路１０１の幅方向を最短で結ぶ線分上に並べてもよいし、対となる磁気センサ間の搬送方向の距離が一定に保たれていれば、対をなす磁気センサ毎に搬送方向の位置を変えることで、磁気センサを幅方向に斜めに配置したり、円弧状や略Ｓ字状などのように配置したりしてもよい。

　乗算処理は、第１磁気検出器２１１の磁気センサの信号を加算したものと第２磁気検出器２１２の磁気センサの信号を加算したものに対して行ってもいいし、搬送方向に間隔ｄで配置される一対の磁気センサに対してそれぞれ乗算処理を行ってもよい。

　搬送方向前後に並ぶ一対の磁気センサに対して乗算処理を行うと、しきい値を超えた対の磁気センサの近傍を磁性異物が通過したことが判定可能になり、磁性異物が通過した搬送路１０１の幅方向の位置を特定することができる。

　搬送路１０１の高さ方向の分解能を向上させるためには、図１０に示すように搬送路１０１を挟むように上下にそれぞれ一組の上側磁気検知ユニット２１０－１と下側磁気検知ユニット２１０－２を配置するとよい。磁性異物の検知漏れを防ぐためには、搬送面に垂直な方向における磁性異物の通過が想定される中心位置が、上側磁気検知ユニット２１０－１と下側磁気検知ユニット２１０－２の中間になるように検出器を配置しても良く、下側検知ユニット２１０－２を、搬送面に近接するように搬送面の下部に配置することがより好ましい。具体的には、下側検知ユニット２１０－２を、搬送路１０１を形成するループしたベルトのうち、搬送方向に移動する方のベルトと搬送方向とは反対側に移動する方のベルトとの間で、搬送方向に移動する方のベルトの直下に配置されることが好ましい。　

　（第３の実施形態）
　第３の実施形態は、第１の実施形態および第２の実施形態の磁性異物の検知精度をさらに高精度にするための検査装置の構成について記す。なお、第１の実施形態および第２の実施形態と共通する項目については、説明を省略する。

　第３の実施形態では、検査装置１００、２００の演算処理部１３０、２３０において、検出信号を平均処理する手段、周期ノイズ除去手段をさらに備える。これらを使用して、第１磁気検出器１１１、２１１および第２磁気検出器１１２、２１２の検出信号に対し、それぞれ平均処理を実施することができる。平均処理は、移動平均や相加平均などであってもよい。平均処理を行うことで、ノイズを丸め込むことができ、乗算処理のＳ／Ｎ比を改善できる。尚、平均処理は、乗算結果に対して行ってもよい。

　検査装置１００、２００の搬送路１０１は、ベルトコンベア等を動作させるモータや電源部などを備えるため、第１磁気検出器１１１、２１１および第２磁気検出器１１２、２１２は、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚなどの周期的な磁気ノイズや駆動部などから発生する特定の周波数成分を有する磁気ノイズの影響を受けることになる。

　上述したように、第１磁気検出器１１１、２１１および第２磁気検出器１１２、２１２の周囲に高透磁率材料からなる磁気遮蔽手段を設けることで、ノイズの影響を低減することができる。しかし、より微小な磁性異物を検出するためには、磁気遮蔽手段で除去しきれない磁気ノイズの影響を低減する必要がある。

　特定周波数の磁気ノイズに対しては、第１磁気検出器１１１、２１１および第２磁気検出器１１２、２１２の磁気センサ間隔ｄを式５のように設定することで低減することができる。

　ここで、Ｔｅｘはノイズの１周期であり、ｖｅｘは搬送路の搬送速度である。式５のように、第１磁気検出器１１１、２１１と第２磁気検出器１１２、２１２の磁気センサ間の間隔ｄを、ノイズ信号の半周期を奇数倍したものに、搬送路の搬送速度を乗じた値とすることで、第１磁気検出器１１１、２１１と第２磁気検出器１１２、２１２が検知するノイズ成分が逆相の関係になるため、乗算処理をするとノイズ成分が負の値をとり、ノイズ除去効果を上げることができる。

　なお、式５においては、磁気センサ間隔ｄと搬送路の搬送速度ｖｅｘとに対して、ｄ／ｖｅｘが、ノイズ信号の半周期（Ｔｅｘ／２）の奇数倍となるようにすることで、第１磁気検出器１１１、２１１におけるノイズ信号と第２磁気検出器１１２、２１２におけるノイズ信号とがちょうど逆相となることを意味しているが、必ずしもこの限りではない。例えば、０．８×Ｔｅｘ／２≦ｄ／ｖｅｘ≦１．２×Ｔｅｘ／２となる場合でも、好適にノイズ成分の乗算結果が負の値となるようにすることができ、負の値にならないノイズ成分に対しても、その乗算結果の値を比較的小さくすることができるため、ノイズ成分を除去しやすくなる。

　また、外来ノイズの周波数成分が磁性異物の検出信号の周波数成分より高いときなどには、補正時間をさらに調整することで、式４によりノイズの影響を低減することができる。式４の乗算処理では、前述したとおり、第１磁気検出器１１１、２１１と第２磁気検出器１１２、２１２の検出信号が同相に変化するときは正の値をとり、逆相に変化する信号は負の値をとってノイズと判断することができる。そのため、周期的なノイズに対しては、第１磁気検出器１１１、２１１のノイズ信号と第２磁気検出器１１２、２１２のノイズ信号の位相関係が逆相になるように一定の時間補正を行うと、ノイズ成分は乗算処理をすると負極性になり、ノイズ除去効果を大きく上げることができる。すなわち、式６に示すように、周期ノイズ除去のためのΔｔに補正値αを加えればよい。

　図１１（ａ）に、第１磁気検出器１１１、２１１の磁気センサの検出信号Ｓ１_refとそれと対をなす第２磁気検出器１１２、２１２の磁気センサの検出信号Ｓ２_refの信号波形を示す。また図１１（ｂ）、（ｃ）に、５０Ｈｚのノイズ成分が同相になるように信号波形Ｓ１_ref、Ｓ２_refを調整して、それらを乗算した結果を示し、図１１（ｄ）、（ｅ）に、５０Ｈｚのノイズ成分が逆相になるように信号波形Ｓ１_ref、Ｓ２_refを調整して、それらを乗算した結果を示す。図１１（ｄ）、（ｅ）のように、ノイズ成分が逆相になるように調整をすると、Ｓ／Ｎ比が大幅に改善する。

　周期ノイズの認識と周期ノイズ除去のための補正値αの決定は、磁気検出器の検出信号をＡＤ変換した後に演算処理部で行うことができる。

　（第４の実施形態）
　図１２（ａ）に、本発明の第４の実施形態に係る検査装置の構成を示す。検査装置３００は、演算部３３０の前段に差動処理部３２５を配置し、搬送方向の前後に配置される一対の第１磁気検出器３１１と第２磁気検出器３１２からの検出タイミングが一致する検出信号に対して差動処理を行うことにより、同相ノイズの影響をさらに除去することができる。

　差動処理を行うためには、第１磁気検出器３１１と第２磁気検出器３１２で同じ強さの磁界を検出した場合、第１磁気検出器３１１と第２磁気検出器３１２は同じレベルの検出信号を出力する必要がある。そのため、第１磁気検出器３１１と第２磁気検出器３１２とが検知する磁界が同じとき、第１磁気検出器３１１と第２磁気検出器３１２とから出力される検出信号の強度が等しくなるように、例えば増幅部３２０においてゲイン調整を行う。

　図１２（ｂ）に、増幅部３２０のアナログ回路の構成例を示す。増幅部３２０は、オペアンプＡ１および抵抗ｒ１、ｒ２からなる第１増幅器３２１と、オペアンプＡ２、抵抗ｒ３、ｒ４からなる第２増幅器を含み、抵抗ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４を調整することにより第１磁気検出器３１１と第２磁気検出器３１２とから出力される検出信号の強度をそれぞれ調整することができる。

　差動処理をした信号は、ＡＤ変換器によりアナログ値からデジタル値に変換する。ＡＤ変換した信号とＡＤ変換後にメモリに一次保存して所定の時間Δｔ（式３）分遅らせた信号を乗算処理するとよい。

　なお、本実施形態では差動処理をアナログ回路で実現する構成としたが、演算部３３０でデジタル的に行う構成としてもよい。また、第１磁気検出器３１１と第２磁気検出器３１２との搬送方向であるｙ方向における距離ｄとしては、被検査物１０に含まれる磁性異物の検出信号のピークを一方の磁気検出器が検出する場合に、そのピークの概ね半値幅程度離れた位置に他方の磁気検出器が配置されていることが好ましい。

　また、ハイパスフィルタにより検出信号より低い周波数成分の外乱ノイズを除去すると、乗算処理精度を向上させることができる。ハイパスフィルタは、電気回路によるアナログフィルタでもよいし、デジタル的に行うデジタルフィルタでもよい。

　ここまで説明した第１の実施形態から第４の実施形態では、被検査物１０が実際に搬送路１０１を搬送されている実際の速度に基づいてΔｔの時間補正を行うことが好ましい。従って、例えば、搬送路１０１を形成するベルトコンベアの搬送方向両端部（検出部１０が配置されない部分）にマーカーを付与して、それと対向する位置に設けた光学センサなどによって実測された搬送速度に対応した時間補正量を算出することが好ましい。この構成によれば、経年劣化などの影響で搬送速度が変わった場合にも適切な時間補正量を算出することができ、磁性異物の検出精度を容易に保つことができる。

　なお、上記のマーカーと光学センサを用いた搬送速度検出手段は一例であり、搬送路１０１を搬送される被検査部１０の搬送速度を検出する搬送速度検出手段であれば如何なる手段であっても良い。そのため、搬送路１０１における搬送手段を駆動する駆動源の駆動量（一例としては、モータの回転量）などを検知する駆動量検知手段を設け、その駆動量検知手段を搬送速度検出手段として用いて搬送速度を算出し、時間補正を行っても良いし、マーカーを被検査物１０と共に搬送路１０１に搬送し、それを検出することで搬送速度を算出してもよい。また、検査装置または検査装置が備え付けられる装置におけるこれら以外の所定のパラメータから搬送速度を算出しても良い。例えば装置の累積使用時間を用いて時間補正を行っても良い。

　（第５の実施形態）
　図１３に、本発明の第５の実施形態に係る検査装置の構成を示す。検査装置４００は、被検査物１０を任意の移動速度ｖで搬送する搬送路１０１と、被検査物１０を所定の方向に着磁する着磁手段４５０とを備える。

　また、着磁手段４５０の搬送方向下流側には、被検査物１０の内部または近傍にある磁性異物の残留磁気による搬送路１０１の搬送面と垂直方向の成分の磁界を検出する搬送路１０１の上側にある上側磁気検出器４１１と、搬送路を挟んで上側磁気検出器４１１に対向する位置にある下側磁気検出器４１２とが配置されている。

　さらに、上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２とのそれぞれの信号を増幅する増幅部４２０と、上側磁気検出器４１１および下側磁気検出器４１２の信号をアナログ値からデジタル値に変換するＡＤ変換器４３１や、上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２の信号を乗算処理する乗算処理部４３２や磁性異物の有無を判定する判定部４３３を備えた演算処理部４３０を備える。

　図１３に示す構成では、説明を単純化するため、上側磁気検出器４１１および下側磁気検出器４１２は、対をなす磁気センサをそれぞれ１個ずつ有するものとした。上側磁気検出器４１１は、被検査物１０が通過可能な搬送路１０１の搬送面から高さｈ離れて配置され、下側磁気検出器４１２は、上側磁気検出器４１１と対向する位置に搬送路１０１を挟んで、搬送路１０１の搬送面の下部に配置される。

　ここで、上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２とが対向する位置としては、以下の条件を満たす必要がある。まず、上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２の搬送路１０１の幅方向（Ｘ方向）については、一致する位置であってもよく、一致しない位置であっても上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２の両方で搬送路１０１を搬送される同一の磁性異物の残留磁気による磁界を同時に検出可能な位置であればよい。

　上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２の搬送方向（Ｙ方向）については、位置が一致していることが好ましい。すなわち、検出信号において、上側磁気検出器４１１と被検査物１０とが最接近したタイミングと、下側磁気検出器４１２と被検査物１０とが最接近したタイミングとが概ね一致することが望ましい。しかし、磁性異物によって発生する磁界はある程度の幅を持っているため、現実的な配置であれば、単純に乗算処理した結果によって十分にＳ／Ｎ比を向上することができる。搬送方向（Ｙ方向）に関して位置がずれる場合には、より精度を向上する目的で、所定のテスト媒体などを搬送して上下の磁気センサの搬送方向における位置のずれを算出し、上下の磁気センサの位置が揃うように時間補正して乗算処理しても良い。

　上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２の搬送路１０１の搬送面に対する垂直方向（Ｚ方向）の位置については、上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２の両方で搬送路１０１を搬送される同一の磁性異物の残留磁気による磁界を検出可能な位置であればよい。一例としては、上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２とを同じ磁気センサで構成し、搬送路１０１を挟んでＺ方向で検出領域が重なる位置に配置すれば良い。

　また、下側磁気検出器４１２の搬送路１０１の搬送面からの距離は高さｈと同量離しても良いが、搬送面の下部でできるだけ搬送面の近くに配置すると好適であり、特に上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２が同じ磁気センサ等で構成されて同じ磁気特性を有する場合に顕著である。但し、下側磁気検出器４１２においては、上述したように磁性異物の残留磁気によって発生する磁界が上側磁気検出器４１１と同じタイミングで検出できれば良く、搬送面から高さｈよりも離れていても、近づいていても良い。

　上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２との磁気特性は同じ磁気特性であることが好ましいが、少なくとも同じ検出対象に対して検出波形の高さが異なっていても波形がピークに達する時間ｔ１とｔ２が概ね等しくなることが望ましい（図１３参照）。すなわち、各磁気検出器と被検査物１０とが最接近するタイミングが一致することが望ましい。また、上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２の磁界検出方向Ｈ１、Ｈ２は、搬送路１０１の搬送面と垂直方向を向くように配置されると、不感帯や磁性異物の通過位置によらず検出極性が安定する。

　搬送路１０１は、例えば、ベルトコンベアやスライダーなどの所定の速度で被検査物１０を搬送する搬送手段とすることができる。被検査物１０は、粉や粒状および小片状のものや、袋や箱などの包装材でそれぞれ包装された形態のものでよい。ただし、包装材は、非磁性の材料からなるものとする。磁性異物は、被検査物１０の内部または近傍に含まれて、さびの小片、ねじ、刃物のかけた破片などが想定され、磁性を持つ材料を含む。

　微小な磁性異物を検出するときは、被検査物１０に含まれる磁性異物を磁化する着磁手段４５０を備えることが望ましい。着磁手段４５０は、上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２のいずれよりも搬送路１０１の上流側に配置される。着磁手段４５０は、被検査物１０が通過できるように搬送路１０１の上下に固定された磁石などで構成される。被検査物１０を磁化する着磁方向Ｍは、任意の方向であってもよいが、磁気検出器の磁界検出方向と同一方向の成分が強くなるように磁化されると望ましく、搬送路１０１の搬送面と垂直な方向にすると、上側磁気検出器４１１および下側磁気検出器４１２との検出方向と一致するため、より精度よく検出が可能になる。なお、磁性異物の残留磁気が十分大きい場合は、必ずしも着磁手段４５０を必要としない。

　このとき、本実施形態においては、上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２とが検出する磁性異物の残留磁気によって発生する磁界のＺ方向成分は、互いに逆極性の方向に印加される。図１３のとき具体的には、上側磁気検出器４１１にはＺ成分方向がプラスの方向に、下側磁気検出器４１２にはＺ成分方向がマイナスの方向に磁界が印加されるように配置されている。それらの磁界を精度よく検出可能なように、磁界検出方向が搬送路１０１を挟んで対向するように上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２とが配置されている。図１３では、磁性異物の上側がＮ極、下側がＳ極と着磁方向Ｍを記しているが、磁性異物の着磁方向Ｍが逆極性になる場合には、上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２に印加される磁界の方向が逆方向になる。

　ここで、上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２は、常時検出動作を行っていてもよいし、被検査物１０の通過タイミングのみで検出動作を行ってもよい。例えば、本実施形態に係る検査装置４００に対して被検査物１０を供給する他の供給装置からの被検査物１０の供給タイミング情報を含んだ情報を不図示の制御部に対して送信し、その供給タイミング情報に基づいて被検査物１０が通過するタイミングのみで検出動作を行うように構成しても良い。なお、被検査物１０を供給する他の供給装置を検査装置４００と一体に構成しても良い。また、被検査物１０が通過するタイミングのみで検出動作を行うとは、被検査物１０が通過するタイミングを含むように所定の時間前後に余裕を持って検出動作を実行するものを含む。

　図１４には、本発明の第５の実施形態に係る検査装置４００における検出信号の処理方法を説明するフローチャートを示す。まず、上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２とでそれぞれ磁界の検出を開始し、検出結果に基づいた信号が出力される（ステップＳ１４０１－１、ステップＳ１４０１－２）。

　出力された信号を、増幅部４２０で増幅して（ステップＳ１４０２－１、ステップＳ１４０２－２）、演算処理部４３０のＡＤ変換器４３１でデジタル値に数値化する（ステップＳ１４０３－１、ステップＳ１４０３－２）。ここでの増幅は、ＤＣ増幅でもよいが、ＡＣ増幅すると地磁気などのＤＣ磁場成分を除去することができる。ＡＤ変換後にＤＣ成分を除去しても構わないし、ＡＤ変換前の回路側でＤＣ成分を除去しても構わない。

　次に、演算処理部４３０において、ＡＤ変換した上側磁気検出器４１１の検出信号Ｓ１と下側磁気検出器４１２の検出信号Ｓ２に対して、それぞれ信号の基準レベルがゼロとなるようにレベル補正を行う。（ステップＳ１４０４－１、ステップＳ１４０４－２）。レベル補正は、第１実施形態同様に、検出信号Ｓ１がゼロを中心に変化するように基準レベルの数値補正を行うものであり、被検査物１０がないとき（ｔ’１≦ｔ’≦ｔ’２）の検出信号の平均値を検出信号から減算することで行うことができるが、他の方法でも構わない。

　次に、レベル補正をした上側磁気検出器４１１の検出信号Ｓ１と下側磁気検出器４１２の検出信号Ｓ２とを乗算処理部４３２において乗算処理する（ステップＳ１４０５）。この乗算処理の結果は、磁性異物を検出した時と、ノイズ成分を検出した時の位相が逆位相の関係になる。すなわち、図１５（ｂ）に示すように、乗算処理した結果（Ｓ１×Ｓ２）において、負方向に振れるノイズ成分を検出した信号成分に対し、磁性異物の残留磁気を検出した検出信号成分が正方向に振れる。

　上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２に印加される磁性異物の残留磁気による磁界の方向と、上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２に印加される一様な外乱磁界の方向は、上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２においていずれか一方は一致して、いずれか一方は一致しないことになる。そのため、乗算処理の結果は、磁性異物を検出した成分と外乱磁界の成分は逆位相の関係になる。従って、乗算処理の結果は、磁性異物を検出した信号は正側または負側のいずれか一方のみになり、ノイズ成分と磁性異物を検出した信号とが逆の極性になる（逆方向に振れる）。

　また、磁気検出器自身から発生するノイズや回路基板から発生するノイズは、ランダムに極性が変化するため、磁性異物を検出した信号と位相が同じになる確率は低くなり、実質的には非同期に変化する信号になる。従って、ランダムに変化するノイズ成分の乗算処理結果は、磁性異物を検出した信号と逆極性になる。

　そのため、磁性異物の検出しきい値は、正側または負側のいずれか一方のみに設定すればよく、所定のしきい値を超えた時に磁性異物を検出したと判定することができる。

　乗算処理をした磁性異物の検出信号の極性は、乗算処理前の上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２との検出信号Ｓ１およびＳ２の位相関係に依存する。本実施形態においては、図１５に示すように、上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２との磁界検出方向が互いに逆方向であるため、磁性異物を検出した時の乗算処理前の信号は同相変化になり、乗算処理結果は正の極性になる。そして、ノイズ成分についての乗算処理結果は負の極性になる。

　また、図１６に示すように、上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２との磁界検出方向が互いに同一方向を向くように配置したときは、磁性異物を検出した時の乗算処理前の信号は逆相変化になり、乗算処理結果は負の極性になる。このとき、ノイズ成分についての乗算処理結果は正の極性になる。

　磁性異物を検出した時の乗算処理結果を任意の極性としたいときは、乗算処理前の上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２検出信号Ｓ１やＳ２の位相関係を調整しておくとよい。位相調整の方法は、例えば反転増幅器を用いても良いし、デジタル的に極性を反転させても構わない。

　このように乗算処理を実施すると、上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２の磁気検出感度に関わらず、検出信号の同期性の関係からノイズ信号と磁性異物検出信号を分離することができ、磁性異物を検出した信号成分とノイズ成分の波高値の差を広くとれるため、Ｓ/Ｎ比が明らかに向上する。

　ここで、磁性異物を検出したときの乗算処理結果がいずれの極性を示すように配置した場合（図１５）であっても、磁性異物を検出した信号成分であると判定する際に、予め設定された閾値を用いても良い。すなわち、図１５を例に挙げれば、磁性異物を検出した場合の乗算処理結果は、正の極性となるが、正の極性となる乗算処理結果の中には、外乱磁界によるノイズ成分が偶発的に正の極性を示したものも含まれている。但しこのノイズ成分に起因する乗算処理結果は、磁性異物を検出した場合の乗算処理結果に比べて、小さくなる。そのため、予め設定した閾値未満となる乗算処理結果についても外乱磁界によるノイズ成分であると判定し、閾値以上となる乗算処理結果のみを、磁性異物を検出した信号成分であると判定することが好ましい。磁性異物を検出したときの乗算処理結果が負の極性を示すように配置した場合（図１６）には、予め設定した閾値以下となる乗算処理結果のみを、磁性異物を検出した信号成分であると判定する。

　図１４のステップＳ１４０６においては、上述したような判定によって、被検査物１０に磁性異物が含まれるか否かを判定する。

　磁性異物を検出した時は、磁性異物を含む被検査物１０を搬送路１０１から除去するなどの処理を行うとよい。または、報知部を有して、報知を行うとともに搬送路の搬送を停止するなどの処置を行うとよい。

　また、乗算処理を行うそれぞれの信号に対して、平均処理を行うことで、ノイズを丸め込むことができ、乗算処理結果のＳ/Ｎ比を改善することができる。平均処理は、移動平均や相加平均などであってもよい。なお、平均処理は、乗算処理結果に対して行ってもよい。

　磁性異物の検出信号より低周波成分の外乱ノイズによって、乗算処理をする信号の値の基準レベルがゼロからずれる場合、乗算処理結果のＳ/Ｎ比が悪化する要因になる。そこで図１７に示すように、上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２としてそれぞれ２つの磁気検出器を配置し、同じ側に配置された磁気検出器からの検出信号に対して差動処理を行うことにより同相に変化する外乱ノイズを除去してもよい。そして外乱ノイズを除去した信号に対して第１実施形態同様にレベル補正を行った上側磁気検出器４１１の信号および下側磁気検出器４１２の信号を乗算処理しても構わないし、ハイパスフィルタにより検出信号より低周波な成分の信号を除去しても構わない。差動処理は、回路で差動処理してもよいし、演算部でデジタル的に差動処理をしてもよい。ハイパスフィルタは、電気回路によるアナログフィルタでも良いし、デジタル的に磁性異物の検出信号より低い周波数成分の信号を除去するデジタルフィルタでも良い。

　なお、以上説明したように、上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２の磁気検出感度は、必ずしも同等である必要はない。乗算処理によるノイズの判定は、上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２との信号の位相の関係で決定されるため、外乱ノイズに対する磁気検出感度を調整する必要はなく、乗算処理した結果の位相によって磁性異物による信号かノイズによる信号かを判定できる。

　上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２の搬送方向の位置がずれている場合は、乗算処理する前の信号に対して時間補正をしてもよいが、上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２における磁性異物の残留磁気による磁界に対する検出信号の時間のずれが微小である場合は、時間補正を必ずしも必要としない。時間補正をしない場合は、磁性異物の検出応答性を早くでき、乗算処理も簡単になる。検出信号の時間のずれが微小である場合とは、上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２に対して磁性異物の残留磁気による磁界の一部が同時に検出される程度のずれであれば良く、一例としては、上述したように、上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２の検出領域がＹ方向にオーバーラップしていれば良い。

　本発明によると、被検査物を搬送する搬送速度は、所定の一定速度ｖであってもよく、スライダーなどで被検査物を移動させる場合のように可変する任意の速度であってもよい。

　また、検出信号の乗算処理結果をユーザに提示するための表示部を備えてもよい。判定部による判定に加え、ユーザが乗算処理結果から磁性異物の有無を直接判定することも可能になる。

　また、外乱ノイズの影響を遮蔽するために、高透磁率材料からなる磁気遮蔽手段４４０を備えてもよい。磁気遮蔽手段４４０は、搬送路１０１と対向する面は開口して、高透磁率材料で上側磁気検出器４１１及び下側磁気検出器４１２における他の５面を覆うように構成する。磁気遮蔽手段４４０を備えると上側磁気検出器４１１及び下側磁気検出器４１２に侵入する外乱ノイズの影響を低減できて、Ｓ/Ｎ比を向上させることができる。高透磁率材料は、パーマロイ、ケイ素鋼板などであってもよい。

　（第６の実施形態）
　図１８に本発明の第６の実施形態に係る検査装置５００の構成を示す。第６の実施形態では、搬送路の幅方向の検出精度を向上させる構成を示す。第５の実施形態と共通する内容については省略する。

　第５の実施形態では、上側磁気検出器５１１と下側磁気検出器５１２はそれぞれ１個配置される構成を例に説明したが、本実施形態では、少なくとも上側磁気検出器５１１と下側磁気検出器５１２のいずれか一方は、搬送方向の幅方向に複数の磁気検出器を備える。

　まず、上側磁気検出器５１１を構成する磁気検出器と下側磁気検出器５１２を構成する磁気検出器の数量が同数の場合について説明する。

　図１８に示すように、搬送路１０１の上側に、搬送路１０１の幅方向に並ぶ複数の磁気検出器を備えた上側磁気検出器５１１を備える。上側磁気検出器５１１を構成する磁気検出器は、搬送路１０１の幅方向に直線的に並んでいてもよいし、Ｓ字や円弧などの曲線状に並んでいてもよい。上側磁気検出器５１１に対して搬送路１０１を挟んで対向する位置に搬送路１０１の幅方向に並ぶ複数の磁気検出器を備える下側磁気検出器５１２を有する。

　上側磁気検出器５１１と下側磁気検出器５１２を構成するそれぞれの磁気検出器は、増幅部５２０で信号を増幅して、ＡＤ変換器５３１に入力されデジタル値に数値化される。ここでの増幅は、ＤＣ増幅でもよいが、ＡＣ増幅すると地磁気などのＤＣ磁場成分を除去することができる。なお、ＡＤ変換後にＤＣ成分を除去しても構わないし、ＡＤ変換前の回路側でＤＣ成分を除去しても構わない。

　デジタル値に変換された信号は、信号の基準レベルがゼロとなるように第１実施形態同様にレベル補正が行われる。レベル補正を行った上側磁気検出器５１１と下側磁気検出器５１２の信号は、乗算処理部５３２によって乗算処理される。このとき、上側磁気検出器５１１と下側磁気検出器５１２の上下で対となる磁気検出器同士の検出信号に対して乗算処理を行っても構わないし、上側磁気検出器５１１の磁気検出器の信号を加算した信号と下側磁気検出器５１２の磁気検出器の信号を加算した信号とを乗算処理しても構わない。

　上側磁気検出器５１１と下側磁気検出器５１２を構成する磁気検出器における対となる磁気検出器同士のそれぞれに対して乗算処理を行う場合は、どの磁気検出器の対において磁性異物が検出されたか、どの対が最も大きい乗算結果を示すか、によって、搬送路１０１において磁性異物が通過した幅方向の位置を判定することができる。

　次に、本実施形態の他の態様として、上側磁気検出器５１１を構成する磁気検出器と下側磁気検出器５１２を構成する磁気検出器の数量が異なるときについて説明する。つまり、磁気検出器を使用する数量を減らすことができる。図１９に示す、上側磁気検出器５１１を構成する磁気検出器が４つ、下側磁気検出器５１２を構成する磁気検出器が１つ、のときを例として説明する。

　上側磁気検出器５１１を構成する磁気検出器は、搬送路の幅方向に複数並べられている。下側磁気検出器５１２は、搬送路１０１の幅方向には上側磁気検出器５１１を構成する磁気検出器の略中間に配置され、搬送方向にも上側磁気検出器を構成する磁気検出器の略中間に配置される。

　上側磁気検出器５１１と下側磁気検出器５１２を構成するそれぞれの磁気検出器は、増幅部５２０で信号を増幅して、ＡＤ変換器５３１に入力されデジタル値に数値化される。ここでの増幅は、ＤＣ増幅でもよいが、ＡＣ増幅すると地磁気などのＤＣ磁場成分を除去することができる。なお、ＡＤ変換後にＤＣ成分を除去しても構わないし、ＡＤ変換前の回路側でＤＣ成分を除去しても構わない。

　デジタル値に変換された信号は、信号の基準レベルがゼロになるようにレベル補正が行われる。レベル補正を行った上側磁気検出器５１１と下側磁気検出器５１２の信号は、乗算処理部５３２で乗算処理される。上側磁気検出器５１１を構成する磁気検出器の信号を加算したものと下側磁気検出器５１２の磁気検出器で検出した信号を乗算してもよいし、下側磁気検出器５１２を構成する磁気検出器の信号と上側磁気検出器５１１を構成する磁気検出器それぞれの信号とを乗算処理してもよい。

　磁気検出器の配置構成は、搬送路１０１の幅方向の磁性異物が通過可能な範囲に対して、上側磁気検出器５１１を構成する磁気検出器のいずれか１つおよび下側磁気検出器５１２を構成する磁気検出器のいずれか１つは、磁性異物の通過を検出できるように配置数量および構成を決定するとよい。

　また、図１８、図１９に示すように、外乱ノイズの影響を遮蔽するために、高透磁率材料からなる磁気遮蔽手段５４０を備えてもよい。磁気遮蔽手段５４０は、搬送路１０１と対向する面は開口して、高透磁率材料で上側磁気検出器５１１及び下側磁気検出器５１２における他の５面を覆うように構成する。磁気遮蔽手段５４０を備えると上側磁気検出器５１１及び下側磁気検出器５１２に侵入する外乱ノイズの影響を低減できて、Ｓ/Ｎ比を向上させることができる。高透磁率材料は、パーマロイ、ケイ素鋼板などであってもよい。

　（第７の実施形態）
　図２０に本発明の第７の実施形態に係る検査装置６００の構成を示す。第７の実施形態では、搬送路１０１の幅方向の両端に一対の磁気検出器である右側磁気検出器６１１と左側磁気検出器６１２とを配置する構成を示す。本実施形態で示す右側磁気検出器６１１と左側磁気検出器６１２は、上述した各実施形態における上側磁気検出器５１１と下側磁気検出器５１２に相当するものの配置を変更したものである。第５の実施形態および第６の実施形態と共通する内容については省略する。

　図２０においては、搬送路１０１の幅方向の両端に磁気検出器を配置している。この構成によると、検出可能な高さに磁気検出器を配置する必要がないことから、被検査物の高さの制限をなくすことができる。

　搬送路１０１の幅方向に磁界検出方向を持つ少なくとも一対の磁気検出器は、搬送路の幅方向の両端に搬送路を挟んで対向する位置に配置される。一対の磁気検出器の搬送路の幅方向の距離は、磁性異物を検出できる範囲がオーバーラップするように設定する。また、磁気検出器のＺ方向の配置は、磁性異物の通過が想定される位置に合わせて決定するとよい。磁性異物が通過するＺ方向の範囲が広い場合は、図２０に示すように、磁気検出器をＺ方向に複数設置することが好ましい。

　磁気検出器をＺ方向に複数配置する場合は、対向する右側磁気検出器６１１と左側磁気検出器６１２が有する磁気センサの数量が必ずしも同数である必要はない。この場合、片側ずつの磁気検出器の信号をそれぞれ加算処理して、乗算処理をするとよい。

　微小な磁性異物を検出するときは、被検査物１０を磁化する着磁手段６５０を備えることが望ましい。着磁手段６５０は、磁気検出器より搬送路１０１の上流側に配置される。着磁手段６５０は、被検査物１０が通過できるように固定される磁石などで構成される。被検査物１０を磁化する着磁方向Ｍは、任意の方向であってもよいが、磁気検出器の磁界検出方向と同一方向の成分が強くなるように、搬送路１０１の幅方向が強く磁化されると、より精度よく磁性異物の検出が可能になる。なお、磁性異物の残留磁気が十分大きい場合は、必ずしも着磁手段６５０を必要としない。

　なお、以上説明した各実施形態において、搬送路１０１の搬送方向は、上側磁気検出器４１１や下側磁気検出器４１２の磁界検出方向と直交する方向でなくても良い。図２１に示すように、Ｚ方向に磁界検出方向が向くように配置された上側磁気検出器４１１や下側磁気検出器４１２に対し、搬送路１０１による搬送方向がＺ方向の成分を有するように配置しても良い。この場合、着磁手段４５０による着磁方向Ｍは、上側磁気検出器４１１や下側磁気検出器４１２の磁界検出方向であるＺ方向に向いていることが好ましい。

　以上説明した第５の実施形態から第７の実施形態では、被検査物１０の近傍または内部に含まれる磁性異物の残留磁気の所定の成分の磁界を同時に検出することが可能なように、被検査物１０が通過する空間を挟んで対向して配置される対となる磁気検出器を有すれば良い。それら対となる磁気検出器によって検出された検出信号を乗算処理することによって、磁性異物の残留磁気による信号成分とノイズによる信号成分とを分離することができる。

　（第８の実施形態）
　ここまでは、磁性異物の着磁方向と第１磁気検出器および第２磁気検出器を構成する磁気センサの磁界検出方向が一致する場合について説明してきた。しかしながら、磁性異物を着磁したときに、磁性異物の着磁方向が磁気センサの磁界検出方向に対して傾き、磁性異物の着磁方向と磁気センサの磁界検出方向が一致しない場合がある。例えば、磁性異物の着磁方向が磁界検出方向と一致する方向となるように着磁手段を配置した場合であっても、着磁手段が発生する磁界を抜ける際に磁性異物にかかる磁界の方向が傾き、実質的な着磁方向が磁界検出方向に対し傾くことがある。この状態で磁気センサＭＳとしてフラックスゲートセンサを使用した場合の検出信号の波形は、図２２（ａ）に示すように位相が回って磁気センサＭＳ直下で極性が反転し、上下にピークを持つ。この影響により、検出信号としてのＳ／Ｎ比は低下する。

　そこで本実施形態では、図２２（ｂ）に示すように磁気センサＭＳの端部近傍に高透磁率の磁性材料からなるヨークＹｏを磁気センサＭＳとヨークＹｏとのなす角θが９０度となるように配置する。すると、後述するヨークＹｏの持つ位相調整効果により、磁性異物の着磁方向と磁気センサの磁界検出方向が一致した場合のように片側にピークを持つ波形が得られる。

　ここで、一例として、図２３（ａ）に示すように、磁気センサＭＳよりも搬送方向（Ｙ方向）の下流側に配置された長さ３０ｍｍのヨークＹｏを考える。そして図２３（ｂ）に磁気センサＭＳの磁界検出方向と磁性異物の一例としての鉄球の着磁方向が直交する場合にヨークＹｏがある場合とない場合の検出信号波形のシミュレーション結果を示す。なお、図２３に示すグラフの鉄球位置ｙは、搬送方向における磁気センサＭＳの位置を基準とする。

　磁気センサＭＳの磁界検出方向と鉄球の着磁方向が直交するように鉄球をＹ方向に着磁し、ヨークＹｏがない場合、検出信号の波形は図２３（ｂ）の実線で示すように磁気センサＭＳの位置で極性が反転する。これは磁気センサＭＳの位置で、鉄球により形成される磁界の磁気センサＭＳにおける磁界検出方向成分のＺ方向の向きが反転するためである。

　一方、ヨークＹｏがある場合、検出信号の波形は図２３（ｂ）の破線で示すように、磁気センサＭＳの位置付近にピークを持ち、図２３（ｃ）に示す磁気センサＭＳの磁界検出方向と鉄球の着磁方向が一致する場合の理想的な波形に近い形状となる。これは、ヨークＹｏ内を通った磁束が、図２３（ａ）におけるヨークＹｏ左端部から磁気センサＭＳに向かい感磁部の磁性膜に誘導され、磁気センサＭＳでその磁界を検出するためである。

　鉄球が磁気センサＭＳよりも上流側（ｙ＜０）にあるときは、磁気センサＭＳは主に鉄球からの磁束による磁界を検出する。鉄球が磁気センサＭＳ付近（ｙ≒０）に近づくと（図２４（ａ））、磁気センサＭＳの感磁部に鉄球から直接到達する磁束は減少するが、ヨークＹｏを通りヨークＹｏ左端部から感磁部に磁束が誘導されるようになる。磁気センサＭＳは、ヨークＹｏ左端部から感磁部に向かう磁束を検出する。このとき、磁気センサＭＳの感磁部を通る磁束のＺ方向に対する向きは変わらないため、検出信号波形の極性も変わらない。そこから鉄球が磁気センサＭＳよりも下流側（ｙ＞０）に移動してもヨークＹｏの磁化方向は概ね左側を向いたまま維持される（図２４（ｂ））。ヨークＹｏの左端部から磁気センサＭＳの感磁部に誘導される成分も残っており、検出信号波形の極性は維持される。鉄球がさらに下流側に移動すると（図２４（ｃ））、ヨークＹｏの左端部から磁気センサＭＳの感磁部に向かう磁束が減少する。図２４（ｃ）においては、ヨークＹｏの左端部から磁気センサＭＳの感磁部に向かう磁束がなくなり、逆向きの磁束が磁気センサＭＳの感磁部を通っている。すなわち、Ｚ方向に対する磁束の向きが反転し、検出信号波形の極性も反転する。

　このケースは最も磁化方向が傾いた場合について説明しているものであるが、実際にはここまで磁化方向が傾くことはなく、図２３（ｂ）の破線で示すものよりも図２３（ｃ）に示すものに近くなる。すなわち、ヨークＹｏを設けない場合と比較して、極性が反転することを抑制するとともに、検出磁界の強度を向上することができる。

　このように磁気センサＭＳに近接して配置されたヨークＹｏは、磁気センサＭＳで検出される磁界の向きの変化を抑制する位相調整効果を有するため、磁性異物の着磁方向が磁気センサＭＳの磁界検出方向と一致しない場合に検出信号波形の位相が回るのを抑制することができる。そのため、本実施形態では磁性異物の着磁方向に依存せずに、磁性異物の移動による磁界の変化をより高精度に検知することができる。このヨークＹｏを配置することで得られる位相調整効果は、搬送路の上下に配置された磁気検出器の信号を乗算処理する場合でも同様に得られることは言うまでもない。

　なお、図２２（ｂ）に示す磁気センサＭＳの磁界検出方向とヨークＹｏとのなす角度θは任意であるが、０度から９０度のとき遮蔽効果により磁気センサの検出感度が低下するため、９０度から１８０度が好ましい。ヨークＹｏの端部は、磁気センサＭＳの感磁部の端部と近接するように配置されるとよく、Ｙ方向においては、センサの感磁面とヨークＹｏの端部とを一致させることが好ましく、Ｚ方向においては、その距離をより近づけるとさらに好適である。センサの感磁面とヨークＹｏが接触していても良い。

　図２５に、搬送路の片側に一対の磁気検出器を有する構成におけるヨークの配置例を示す。ヨーク１１３、１１４は、図２５（ａ）、（ｂ）に示すように長手方向が搬送方向（Ｙ方向）となるように配置してもよいし、図２５（ｃ）に示すように長手方向が搬送方向に対して幅方向に傾くように配置してもよい。またヨーク１１３、１１４は、磁気検出器に対して上流側に配置しても下流側に配置してもよい。検出信号を差動処理する磁気検出器には、被検査物１０の搬送方向（Ｙ方向）に対して同じ方向にヨークを配置すると、第１磁気検出器１１１と第２磁気検出器１１２が検知する外乱ノイズは同相になるため、差動処理を行う構成ではノイズの除去が簡単になる。

　図２６に、搬送路の上下に一対の磁気検出器を有する構成におけるヨークの配置例を示す。また図２７に、搬送路の幅方向の両側に一対の磁気検出器を有する構成におけるヨークの配置例を示す。これらの場合も、搬送路の片側に一対の磁気検出器を有する構成と同様に配置すればよい。

　なお、ヨークＹｏは、本実施形態においては磁気センサＭＳの下端（Ｚ方向における負側の端部）に配置しているが、上端（Ｚ方向における正側の端部）に配置しても良い。但し、本実施形態のように磁気センサＭＳの下端側に配置する方が、ヨークＹｏを通過する磁束が多くなり、本発明の効果を有効に享受できる。

　ヨークＹｏの部材には、ケイ素鋼板やパーマロイなどの高透磁率磁性材料を使用してもよい。ヨークの形状は、正方形や長方形等の矩形であってもよく、櫛歯形状であってもよい。ヨークの磁気センサ側から遠い側の端部が細い形状であるほど、反磁界の関係から高い効果が得られる。またヨークの幅は、磁気センサの感磁部の幅より広くてもよい。

　本発明は、以上説明した実施形態に限られず、本発明の技術思想の範囲内において種々の変更を適用可能であり、上述した各実施形態を組み合わせて使用できる。例えば、第５の実施形態のように上側磁気検出器４１１と下側磁気検出器４１２とをそれぞれ１つの磁気センサによって構成し、それらをそれぞれ覆うように磁気遮蔽手段４４０を設けても良い。

　また、本発明は、信号の乗算について、１対の磁気検出器からの２つの検出信号の乗算に限らず、３つ以上の磁気検出器からの３つの検出信号の乗算を行っても良い。第１の実施形態から第４の実施形態のように磁気検出器を搬送方向の上流側と下流側に配置する構成の場合は、さらに下流に磁気検出器を設けても良い。第５の実施形態から第７の実施形態のように磁気検出器を搬送路の上下に配置する構成の場合は、例えば下段の磁気検出器として上下に重ねて配置された２つの磁気検出器としても良い。

　また、本発明は、検出波形からピークを検出し、そのピークの前後で乗算処理部による乗算処理を行うように構成しても良い。

　また、本発明は、複数の検出信号を乗算したあとで、特許文献１のテンプレート波形のような別の関数とさらに演算しても良い。

　なお、本発明の説明においては、ノイズとして外乱磁界によるノイズ成分を例に挙げたが、磁気センサやそのほかのセンサや回路基板上で発生するノイズも含まれる。

　１０　被検査物
　１００　検査装置
　１０１　搬送路
　１１１、１１２　磁気検出器
　１２０　増幅部
　１３０　演算部
　１３１　ＡＤ変換器
　１３２　乗算処理部
　１３３　判定部
　１４０　磁気遮蔽手段
　１５０　着磁手段

Claims (24)

1. 　被検査物を搬送路に沿って搬送する搬送手段と、
   　前記被検査物に含まれる磁性異物の残留磁気による磁界を検出する複数の磁気検出器と、
   　複数の前記磁気検出器の検出信号を乗算処理する乗算処理部であって、前記搬送手段によって搬送された同一の前記被検査物に対する前記検出信号同士を乗算処理する演算部と、
   を備えたことを特徴とする検査装置。
2. 　複数の前記磁気検出器は、前記残留磁気による磁界のうち前記搬送路の搬送面と垂直な方向の成分を検出し、前記搬送手段の搬送方向に所定の間隔を有して配置され、
   　前記演算部は、乗算処理する前に、複数の前記磁気検出器のそれぞれと前記被検査物とが最接近したタイミングが略一致するように前記検出信号を時間補正する
   ことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 　前記演算部は、前記所定の間隔を前記搬送手段によって前記被検査物が搬送される時間に相当する時間差分だけ遅らせるように、前記検出信号を時間補正することを特徴とする請求項２に記載の検査装置。
4. 　複数の前記磁気検出器が検出するノイズ信号の内、所定の周波数成分を有する外来ノイズ信号に対して、複数の前記磁気検出器のそれぞれで検知されるときの位相が逆相となるように、前記所定の間隔および前記搬送手段の搬送速度が設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検査装置。
5. 　前記所定の間隔は、前記外来ノイズ信号の半周期を奇数倍した値に前記搬送速度を乗算した値とすることを特徴とする請求項４に記載の検査装置。
6. 　前記所定の周波数成分は、前記搬送速度により規定される前記被検査物に含まれる磁性異物を検知した信号成分の周波数と異なる周波数であることを特徴とする請求項４又は５に記載の検査装置。
7. 　複数の前記磁気検出器は、前記搬送路を挟んで対向して配置され、前記残留磁気による磁界のうち前記搬送路の搬送面と垂直な方向の成分を検出することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
8. 　複数の前記磁気検出器の少なくとも１つは、前記搬送路の幅方向に並べられた複数の磁気センサを備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の検査装置。
9. 　前記演算部の乗算処理結果から、磁性異物の有無および磁性異物が通過した前記搬送路の幅方向の位置を判定することを特徴とする請求項８に記載の検査装置。
10. 　複数の前記磁気検出器は、前記搬送路の幅方向の両端に前記搬送路を挟んで対向し、前記残留磁気による磁界のうち前記搬送路の幅方向の成分を検出することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
11. 　複数の前記磁気検出器は、前記搬送路の搬送面と垂直な方向に並べられた複数の磁気センサを備えたことを特徴とする請求項１０に記載の検査装置。
12. 　複数の前記磁気検出器は、互いに平行な磁界検出方向を持つ磁気センサを有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の検査装置。
13. 　前記演算部は、乗算処理する前に、前記検出信号をレベル補正することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の検査装置。
14. 　前記演算部は、磁性異物を含む被検査物が前記搬送路上にないときの前記検出信号の平均値をゼロとするように、レベル補正することを特徴とする請求項１３に記載の検査装置。
15. 　前記演算部は、検出されたタイミングが同じ検出信号に対して差動処理された信号を前記検出信号として乗算処理することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の検査装置。
16. 　複数の前記磁気検出器の端部に配置された位相調整手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の検査装置。
17. 　前記位相調整手段は、高透磁率材料を含むことを特徴とする請求項１６に記載の検査装置。
18. 　前記位相調整手段は、前記位相調整手段の長手方向が前記搬送手段の搬送方向となるよう配置されたことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の検査装置。
19. 　各前記磁気検出器の磁界検出方向と前記位相調整手段の長手方向との間のなす角は、９０度から１８０度であることを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の検査装置。
20. 　前記搬送手段の搬送方向における複数の前記磁気検出器の上流側に、前記被検査物に含まれる磁性異物に対して着磁させる着磁手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の検査装置。
21. 　前記搬送手段と対向する面を開口して、複数の前記磁気検出器のそれぞれを覆う磁気遮蔽手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の検査装置。
22. 　前記演算部で算出された乗算結果が所定の値以上のときに前記被検査物に磁性異物が含まれていると判定する判定部をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の検査装置。
23. 　前記判定部は、少なくとも前記磁性異物を検出した信号成分と逆位相となる信号成分を、外乱磁界によるノイズ成分と判定することを特徴とする請求項２２に記載の検査装置。
24. 　前記演算部の乗算処理の結果に基づき、前記被検査物に対し磁性異物を検知した信号成分は所定の値以上の正の値を有し、ノイズのみを検知した信号成分は負の値を有する波形として表示する表示部とを備えたことを特徴とする請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の検査装置。

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