JP2004271379A

JP2004271379A - 金属検出装置

Info

Publication number: JP2004271379A
Application number: JP2003063607A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kubodera; 茂久保寺; Norihiko Nagaoka; 紀彦長岡; Satoshi Mitani; 聡三谷
Original assignee: Anritsu Infivis Co Ltd
Current assignee: Anritsu Infivis Co Ltd
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2023-03-10
Also published as: JP3722220B2

Abstract

【課題】作業者の判断にたよることなく、被検査体に対してトラッキング処理による動作と固定の検波位相による動作のいずれかが適しているかを自動的に判定して検査を開始することができようにする。
【解決手段】トラッキング機能制御手段３２ｂは、被検査体１の良品が交番磁界を通過したときの検波部２６の出力信号に基づいて検波位相の変化に対する被検査体の良品の検波出力の変化特性を求め、その求めた変化特性からトラッキング手段３２ａによる検波位相の可変が必要か否かを判定し、必要と判定したときには、トラッキング手段３２による検波位相の可変機能を有効にし、不要と判定したときには、検波部２６を固定の検波位相で動作させる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品等の検査ラインに用いられ、被検査体に金属が混入しているかか否かを被検査体が搬送している間に検出する金属検出装置において、被検査体の物性変化（水分の量、温度、製品形状等のばらつき）に対して安定に金属検出が行なえるようにするための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
食品等の検査ラインに用いられる金属検出装置としては、被検査体が搬送されている間に混入金属の検出が行なえるように、被検査体の搬送路に磁界を発生させ、被検査体に混入している金属による磁界の変化を検出する方法が採用されている。
【０００３】
図１１は、磁界の変化を検出する金属検出装置１０の構成を示している。
この金属検出機１０は、所定周波数の信号Ｄを出力する信号発生器１１と、信号Ｄを受けて被検査体１の搬送路２に所定周波数の交番磁界Ｅを発生する送信コイル１２と、その交番磁界Ｅを等量ずつ受ける位置で被検査体１の搬送方向に沿って配置され、互いに差動接続された２つの受信コイル１３ａ、１３ｂを有し、交番磁界Ｅ中を通過する物体による磁界の変化に対応した信号を検出するための磁界変化検出部１３と、磁界変化検出部１３の出力信号Ｒを信号Ｄと同一周波数の信号によって同期検波する検波部１６と、検波部１６の出力信号に基づいて被検査体１に金属が混入しているか否かを判定する制御部１７とを有している。
【０００４】
このように構成された従来の金属検出装置１０では、被検査体１が交番磁界Ｅ中に存在していないときには、２つの受信コイル１３ａ、１３ｂに生起される信号の振幅が等しく位相が反転している平衡状態となるため、信号Ｒの振幅はゼロとなり、検波部１６の出力もゼロとなるが、被検査体１が交番磁界Ｅ中に存在している場合には、被検査体１自身およびその被検査体１に混入している金属の影響により、２つの受信コイル１３ａ、１３ｂに生起される両信号の平衡状態がくずれ、被検査体１の移動に伴い、振幅および位相が変化する信号Ｒが出力される。
【０００５】
このときの信号Ｒには、混入金属の交番磁界Ｅへの影響によって生じる信号成分だけでなく、被検査体１自身（包装材等も含む）の交番磁界Ｅへの影響によって生じる信号成分が含まれており、この被検査体１自身による信号成分によって混入金属の検出限界が決定されてしまう。
【０００６】
このため、従来では、予め被検査体１の良品サンプルを交番磁界Ｅに通過させたときに検波部１６の出力信号の振幅が最小となるように、検波部１６の同期検波の位相を設定してから、被検査体１に対する検査を行なっていた。
【０００７】
ところが、このように予め被検査体に対する検波位相を設定していても、被検査体の水分の量や温度の経時変化によって検波位相が合わなくなり、混入金属を正しく検出できなくなる場合がある。
【０００８】
これを解決する方法として、検査中に得られる被検査体の検波出力から、検波位相のずれを求め、そのずれが無くなる方向に検波位相を変化させて、被検査体自身の検波出力が最小となる状態を保持して混入金属に対する検出動作を安定化するトラッキング機能を有し、被検査体の種類に応じてトラッキングモードで検査を行なうか、固定の検波位相で検査を行なうかを作業者が選択できるように構成された金属検出装置が知られている（特許文献１）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１６８８３４
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した金属検出装置では、トラッキング機能を用いるか否かを作業者の選択に任せているため、作業者による誤った選択がなされて、金属検出動作が正しく行なわれなくなる可能性がある。
【００１１】
また、固定の検波位相を用いる場合、被検査体自体の検波出力が最小となるようにしているが、被検査体自体の検波出力が最小となる検波位相が、必ずしも混入金属を最高感度で検出できる検波位相とは限らず、感度の低い状態で動作している場合もある。
【００１２】
さらに、検査のための運転を開始する前にその被検査体の種類に応じてトラッキング機能を用いるか否かを選択しているので、被検査体のロットの切り換えや経時的な物性変化により、トラッキングが必要な状態から不要な状態へ変化したり、あるいはその逆に変化したときに対応できない。
【００１３】
本発明は、この問題を解決し、作業者の判断にたよることなく、被検査体に対してトラッキング処理による動作と固定の検波位相による動作のいずれかが適しているかを自動的に判定して検査を開始することができ、また、固定の検波位相で動作する際に被検査体に対して高感度な金属検出を行なうことができ、さらに、検査中の被検査体の物性変化にも対応できる金属検出装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の金属検出装置は、
所定周波数の信号を発生する信号発生器（２１）と、
前記信号発生器から出力された信号を受けて、被検査体の搬送路に前記所定周波数の交番磁界を発生させる送信コイル（２２）と、
前記交番磁界を受ける位置で前記搬送路に沿って配置された２つの受信コイル（２３ａ、２３ｂ）を含み、前記交番磁界中を通過する物体による磁界の変化に対応する信号を出力する磁界変化検出部（２３）と、
前記磁界変化検出部の出力信号を、前記所定周波数の信号によって同期検波する検波部（２６）と、
前記検波部の出力信号に基づいて被検査体に混入している金属の有無を判定する判定手段（３１）と、
前記検波部の出力信号に基づいて被検査体に対する前記検波部の検波位相のずれを求め、該ずれをなくす方向に検波位相を変化させるトラッキング手段（３２ａ）とを有する金属検出装置において、
被検査体の良品が前記交番磁界を通過したときの前記検波部の出力信号に基づいて検波位相の変化に対する被検査体の良品の検波出力の変化特性を求め、該求めた変化特性から前記トラッキング手段による前記検波位相の可変が必要か否かを判定し、必要と判定したときには、前記トラッキング手段による検波位相の可変機能を有効にし、不要と判定したときには、前記検波部を固定の検波位相で動作させるトラッキング機能制御手段（３２ｂ）を設けたことを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の請求項２の金属検出装置は、請求項１の金属検出装置において、
前記トラッキング機能制御手段は、検波位相の変化に対する被検査体の良品の検波出力の変化が急峻のときに前記トラッキング手段による前記検波位相の可変が必要と判定し、前記変化が緩慢なときに前記トラッキング手段による前記検波位相の可変が不要と判定することを特徴としている。
【００１６】
また、本発明の請求項３の金属検出装置は、請求項１の金属検出装置において、
前記トラッキング機能制御手段は、被検査体の良品の検波出力に対する異物サンプルの検波出力の比が最大となる検波位相と、被検査体の良品の検波出力が最小となる検波位相との差を求め、該差が小さいときに前記トラッキング手段による前記検波位相の可変が必要と判定し、前記差が大きいときに前記トラッキング手段による前記検波位相の可変が不要と判定することを特徴としている。
【００１７】
また、本発明の請求項４の金属検出装置は、請求項１〜３のいずれかの金属検出装置において、
前記トラッキング機能制御手段によって固定の検波位相による動作が指定されたとき、該固定の検波位相として、被検査体の良品の検波出力に対する異物サンプルの検波出力の比が最大となる検波位相を用いることを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用した金属検出装置２０の構成を示している。
【００１９】
図１において、信号発生器２１は、所定周波数ｆの信号Ｄを発生して送信コイル２２および後述する検波部２６に出力する。
【００２０】
送信コイル２２は、信号Ｄを受けて所定周波数ｆの交番磁界Ｅを被検査体１の搬送路（一般的にはコンベアによって形成される）２に発生させる。
【００２１】
送信コイル２２が発生した交番磁界Ｅは、磁界変化検出部２３の２つの受信コイル２３ａ、２３ｂで受信される。磁界変化検出部２３は、交番磁界Ｅを通過する物体による磁界の変化に対応した信号を出力するためのものであり、２つの受信コイル２３ａ、２３ｂは、交番磁界Ｅをそれぞれ等量受ける位置で且つ被検査体１の搬送方向に沿って並び、互いに差動接続されている。
【００２２】
なお、送信コイル２２と２つの受信コイル２３ａ、２３ｂは、互いの相対位置が変化しないように、例えば搬送路２を囲むような共通の枠体に固定されている。
【００２３】
また、この送信コイル２２と受信コイル２３ａ、２３ｂの配置には、搬送路２を挟んで送信コイル２２と２つの受信コイル２３ａ、２３ｂとを対向させる場合、搬送路２を囲むように巻かれた送信コイル２２の前後にそれぞれ受信コイル２３ａ、２３ｂを同軸状に配置する場合および搬送路の上面または下面に送信コイル２２と２つの受信コイル２３ａ、２３ｂとを同一面上に配置する場合とがある。
【００２４】
２つの受信コイル２３ａ、２３ｂは、交番磁界Ｅを等量受ける位置で差動接続されているため、被検査体１や混入金属による交番磁界Ｅへの影響がないときには、２つの受信コイル２３ａ、２３ｂに生起される信号の振幅が等しく、位相が反転しているため、接続点間の信号Ｒの振幅はゼロとなる。
【００２５】
なお、ここでは、磁界変化検出部２３の２つの受信コイル２３ａ、２３ｂが差動接続されている場合について説明するが、２つの受信コイル２３ａ、２３ｂに生起される信号をアナログ減算器で減算処理するように磁界変化検出部２３を構成してもよい。また、２つの受信コイル２３ａ、２３ｂが受ける磁界が等量でない場合には、受信コイル２３ａ、２３ｂに生起される信号の差分を、可変抵抗器や増幅度の異なる増幅器によって補正してもよい。
【００２６】
また、搬送路２の近傍には、被検査体１が交番磁界Ｅ内に進入するタイミングを検出するための光学式の進入センサ２４が設けられている。なお、磁界への物品の進入は、後述する検波部２６の出力信号Ｘ、Ｙの振幅変化によって検知することもでき、その場合には、進入センサ２４は省略できる。
【００２７】
検波部２６は、磁界変化検出部２３の出力信号Ｒを信号Ｄと同一周波数の信号によって同期検波する。
【００２８】
この実施形態の検波部２６は直交２相型で、信号Ｄを移相する移相器２６ａ、移相器２６ａの出力信号Ｌと信号Ｒとを混合するミキサ２６ｂ、ミキサ２６ｂの出力から被検査体１の搬送速度に対応した低周波成分を抽出するＢＰＦ２６ｃと、信号Ｌの位相を９０度移相する移相器２６ｄと、信号Ｒと移相器２６ｄの出力信号Ｌ′とを混合するミキサ２６ｅと、ミキサ２６ｅの出力から被検査体１の搬送速度に対応した低周波成分を抽出するＢＰＦ２６ｆとによって構成されている。
【００２９】
検波部２６の２つのＢＰＦ２６ｃ、２６ｆから出力される２相の信号Ｘ、Ｙは、Ａ／Ｄ変換器２８、２９によってそれぞれディジタル値に変換され、コンピュータ構成の制御部３０に入力される。
【００３０】
制御部３０は、進入センサ２４の出力信号（あるいは前記したように検波部の出力信号Ｘ、Ｙの振幅変化）から交番磁界Ｅに対する被検査体１の進入を検知して検波部２６の出力信号Ｘ、Ｙの取り込みを行い、その取り込んだ信号のデータから被検査体１に金属が混入しているか否かを判定し、その判定結果を出力する判定手段３１と、被検査体１の検査に必要な各種のパラメータを設定するための設定部３２と、そのパラメータおよびパラメータ設定に必要なデータを記憶するための不揮発性のメモリ３３とを有している。
【００３１】
この設定部３２は、後述する操作部３７の操作によって検査に必要な各種のパラメータを手動で初期設定する機能、被検査体の良品サンプルや金属の異物サンプルを磁界に通過させることで、検査に必要なパラメータを半自動的に初期設定する機能（オート設定モード）を有している。
【００３２】
また、この設定部３２には、トラッキング手段３２ａとトラッキング機能制御手段３２ｂとが設けられている。
【００３３】
トラッキング手段３２ａは、検査モード中に良品と判定された被検査体の検波出力に基づいて、検波位相のずれを求め、そのずれが無くなる方向に検波位相を可変させる。
【００３４】
また、トラッキング機能制御手段３２ｂは、オート設定モードにおいて、被検査体の良品サンプルの検波出力に基づいて検波位相の変化に対する検波出力の変化特性を求め、その変化特性から、トラッキング手段３２ａによる検波位相を可変が必要か否かを判定し、必要と判定されたときにはトラッキング手段３２ａによる検波位相の可変処理を有効にし、不要と判定されたときには、固定の検波位相による動作をさせる。
【００３５】
制御部３０は、操作部３７および表示器３８と接続され、操作部３７によって設定モードが指定されたときには、設定部３２による各種のパラメータの初期設定処理を行ない、操作部３７によって検査モードが指定されたときには、判定手段３１による被検査体１の金属の混入検査とその検査結果の出力処理および設定部３２による検波位相の制御処理等を行なう。
【００３６】
なお、検査に必要なパラメータは、被検査体１の長さおよび搬送速度、信号発生器２１が出力する信号Ｄの周波数、検波部２６の検波位相（移相器２６ａの移相量）、判定のしきい値等である。
【００３７】
ここで、被検査体の長さや搬送速度は、検波部２６の出力信号Ｘ、Ｙの取り込み間隔や取り込み時間、検波部２６のＢＰＦ２６ｃ、２６ｆの帯域等を決定するためのパラメータであり、信号Ｄの周波数は、検出しようとする金属の種類や被検査体１自身（包装材を含む）の材質に応じて選択されるパラメータである。
【００３８】
また、検波部２６の検波位相は、混入金属に対する感度を決定するためのパラメータである。
【００３９】
また、判定のしきい値は、被検査体１に金属が混入されているか否かを判別するためのものであり、前記混入金属に対する感度に応じて決定される。
【００４０】
設定部３２は、前記したように、パラメータを操作部３７に対する操作で手動設定あるいは半自動設定できるように構成されているが、ここでは、検波部２６の検波位相をオート設定で初期設定するための処理、検査中における判定処理および検波位相の制御処理等について説明する。なお、図１では、位相の設定処理のための信号線のみを記載しているが、実際には、制御部３０によって信号発生器２１が出力する信号Ｄの周波数および振幅、検波部２６のＢＰＦ２６ｃ、２６ｆの帯域を制御できるようになっている。
【００４１】
図２は、検波位相に関する設定部３２のオート設定モードによる処理手順を示すフローチャートであり、以下、このフローチャートにしたがって検波位相の設定処理の動作を説明する。
【００４２】
例えば、操作部３７の操作によって位相設定処理が選択されると、移相器２６ａの移相量Δθを基準値（例えば０）に設定した状態で、検査対象の被検査体の良品サンプルＷｇを磁界Ｅ内に通過させるように指示する（Ｓ１、Ｓ２）。この指示は例えば表示器３８の表示で行なう。
【００４３】
この指示を受けたオペレータは、被検査体の良品サンプルＷｇを搬送路２に載せて交番磁界Ｅに通過させる。
【００４４】
設定部３２は、良品サンプルＷｇの磁界通過の指示を行なった後に、進入センサ２４の出力信号から物品の進入が検知されると、検波部２６の出力信号Ｘ、Ｙの取り込みを所定時間行ない、そのデータＤｇをメモリ３３の所定領域３３ｂに記憶する（Ｓ３、Ｓ４）。
【００４５】
ここで、良品サンプルＷｇは、通常非磁性体で、磁束を吸収（熱に変換）する作用を有しているので、図３の（ａ）のように、良品サンプルＷｇの先端が受信コイル２３ａの近傍の位置まで進入すると、その受信コイル２３ａに交わっていた磁束が減少するため、受信コイル２３ａ側に生起される信号の振幅Ｖａが受信コイル２３ｂ側に生起される信号の振幅Ｖｂより小さくなる。
【００４６】
また、図３の（ｂ）のように、良品サンプルＷｇが２つの受信コイル２３ａ、２３ｂの中間の位置まで進入すると、受信コイル２３ａと交わっていた磁束の一部と、受信コイル２３ｂと交わっていた磁束の一部とが等量ずつ減少するため、受信コイル２３ａ側に生起される信号の振幅Ｖａと受信コイル２３ｂ側に生起される信号の振幅Ｖｂとが等しくなる。
【００４７】
また、図３の（ｃ）のように、良品サンプルＷｇの後端が受信コイル２３ｂの近傍の位置まで移動したとき、受信コイル２３ｂと交わっていた磁束が減少するため、受信コイル２３ｂ側に生起される信号の振幅Ｖｂが受信コイル２３ａ側に生起される信号の振幅Ｖａより小さくなる。
【００４８】
したがって、良品サンプルＷｇが交番磁界Ｅを通過する際の信号Ｒの波形は、図４に示すように、振幅が増減変化する変調波となる。また、この信号Ｒに対して検波部２６の同期検波処理によって得られる信号Ｘの波形は、図４に示しているように信号Ｒの所定位相位置毎の瞬時値を結ぶ包絡線となり、信号Ｙの波形は信号Ｒの所定位相位置から９０度ずれた位置（信号Ｄの周期をＴとすればＴ／４だけずれた位置）毎の瞬時値を結ぶ包絡線となる。
【００４９】
このようにして得られた２つの信号Ｘ、Ｙで決まる座標点をｘｙの直交座標上にプロットすると、例えば図５に示す８の字の波形（リサージュ波形）Ｈｇが描かれる。
【００５０】
設定部３２のトラッキング機能制御手段３２ｂは、この良品サンプルのデータに基づいて、検波位相の変化に対する良品サンプルの検波出力の変化特性を求め、その変化特性から、トラッキング手段３２ａによって検波位相を追従制御させる動作と、固定の検波位相による動作のどちらが有利かを判定し、有利と判定した方を検査モード時の初期状態とする。
【００５１】
この判定は、例えば、図５に示したリサージュ波形Ｈｇの長さＡと幅Ｂとを求め、その比Ｋ（＝Ａ／Ｂ）と基準値Ｋｒとを比較することにより行なう（Ｓ５、Ｓ６）。
【００５２】
即ち、図５のように得られたリサージュ波形Ｈｇは、検波位相の変化によって原点を中心にして回転することになるが、図６の（ａ）のように、比Ｋが大きく幅が細いリサージュ波形Ｈｇが例えば右回りに回転するとき、その回転角φの変化（検波位相の変化）に対してｙ軸に沿った検波出力は、リサージュ波形Ｈｇの長さＡ方向がｘ軸に近づくにしたがって急激に小さくなり、リサージュ波形Ｈｇの長さＡ方向がｘ軸にほぼ一致したとき最小となる。これを検波位相と検波出力の関係で表すと、図６の（ｂ）のように急峻に変化して検波位相θａで最小となる特性Ｅとなる。
【００５３】
また、図７の（ａ）のように、比Ｋが小さく幅が太いリサージュ波形Ｈｇが例えば右回りに回転するとき、その回転角φの変化に対してｙ軸に沿った検波出力は、幅Ｂが大きい分だけ緩慢に変化して、リサージュ波形Ｈｇの長さＡ方向がｘ軸と一致するときに最小となる。これを検波位相と検波出力の関係で表すと、図７の（ｂ）のように、緩慢に変化して検波位相θａで最小となる特性Ｅ′となる。
【００５４】
つまり、リサージュ波形Ｈｇの長さと幅の比Ｋが大きいほど、検波位相の変化に対する検波出力の変化が急峻となる。
【００５５】
図６に示したように、検波位相の変化に対して検波出力が急峻に変化する状態で、検波位相を検波出力が最小となる値に固定してしまうと、被検査体の僅かな物性変化による検波特性のずれによって検波出力が急増して、混入金属による検波出力成分との差がなくなり、金属を正しく検出できなくなる。
【００５６】
また、図６の（ｂ）に示しているように、被検査体自身の検波特性Ｅに対して、混入金属の検波出力の変化特性がＦの場合、その比（Ｆ／Ｅ）を表す特性Ｇが最大となる検波位相は、被検査体の物性変化にともなう特性Ｆの横方向のずれに敏感に反応してずれる。
【００５７】
したがって、この場合には、検波出力が最小となる検波位相で常に検波動作を行なう、即ち、検波位相のトラッキング制御を行えば、被検査体の検波出力成分と混入金属の検波出力成分との比が最大となる状態を維持することができて、有利である。
【００５８】
また、図７に示したように、検波位相の変化に対して検波出力が緩慢に変化する状態では、被検査体の特性Ｅ′のずれによる検波出力の増減は少なく、検波出力が最小となるように検波位相を追従制御しなくても金属の検出には大きな影響を与えないので、検波位相のトラッキング制御は不要で、固定の検波位相で済む。
【００５９】
ただし、上記の特性Ｅ′のように被検査体自体の特性が緩慢な場合、検波出力が最小となる検波位相に固定しても、混入金属を最高の感度で検出できるとは限らない。
【００６０】
即ち、図７の（ｂ）に示しているように、特性Ｅ′の検波出力に対する混入金属の特性Ｆの検波出力の比（Ｆ／Ｅ′）の特性Ｇ′は、特性Ｅ′が最小となる検波位相θａと異なる検波位相θｂで最大となる。
【００６１】
したがって、このような場合には、トラッキング機能を用いずに、被検査体自身の検波出力が最小となる検波位相θａではなく、金属の検波出力との比が最大となる検波位相θｂで検波動作を行なう方が有利である。
【００６２】
トラッキング機能制御手段３２ｂは、検波位相の変化に対する検波出力の変化特性の急峻さを表す指数として前記リサージュ波形Ｈｇの長さＡと幅Ｂの比Ｋを求め、その比Ｋと基準値Ｋｒ（例えばＫｒ＝１０）とを比較し、比Ｋが基準値Ｋｒ以上であれば、変化特性が急峻であると判定して、初期検波位相を基準値からφだけ移相させた出力Ｙが最小となる値θｊにし、さらに検査初期状態からトラッキング手段３２ａによる検波位相の可変機能をオン状態となるようにメモリ３３の所定領域３３ｄのフラグＦを１に設定する（Ｓ７、Ｓ８）。
【００６３】
また、このときのリサージュ波形Ｈｇの幅Ｂの所定倍を、金属の有無を判定するためのしきい値Ｒとして求め、メモリ３３の所定領域３３ｄに記憶する（Ｓ９）。
【００６４】
また、比Ｋが基準値Ｋｒより小さい場合には、被検査体自身の検波特性が緩慢であると判定し、被検査体の検波出力に対する金属の検波出力の比が最大となるような検波位相θｉを求めて、その検波位相を検査初期時の初期検波位相とする。
【００６５】
この固定の検波位相θｉを求めるために、この金属検出装置２０では、異物サンプルのデータを用いる。
【００６６】
即ち、移相器２６ａの移相量Δθを基準値（例えば０）のままにして、メモリ３３の所定領域３３ａに、異物サンプルのデータＤｍが記憶されているか否かを判定する（Ｓ９）。
【００６７】
異物データＤｍが記憶されている場合には後述の処理Ｓ１４へ移行し、異物データＤｍが記憶されていない場合には、検出目標の金属の異物サンプルＭｓを磁界Ｅ内に通過させるように指示する（Ｓ１１）。この指示は例えば表示器３８の表示で行なう。
【００６８】
この指示を受けたオペレータは、異物サンプルＭｓを搬送路２に載せて交番磁界Ｅに通過させる。
【００６９】
設定部３２は、異物サンプルＭｓの磁界通過の指示を行なった後に、進入センサ２４の出力信号から物品の進入が検知されると、検波部２６の出力信号Ｘ、Ｙの取り込みを所定時間行ない、そのデータＤｍをメモリ３３の所定領域３３ａに記憶する（Ｓ１２、Ｓ１３）。
【００７０】
ここで、異物サンプルＭｓが磁束を集める作用を有する鉄のような磁性体であるとすると、異物サンプルＭｓが受信コイル２３ａの近傍を移動しているときには、受信コイル２３ａ側の磁束が受信コイル２３ｂ側の磁束より多くなるので、受信コイル２３ａ側に生起される信号の振幅Ｖａが受信コイル２３ｂ側に生起される信号の振幅Ｖｂより大きくなる。
【００７１】
また、異物サンプルＭｓが２つの受信コイル２３ａ、２３ｂの中間の位置にあるときには、２つの受信コイル２３ａ、２３ｂに交わる磁束は等しくなり、受信コイル２３ａ側に生起される信号の振幅Ｖａと受信コイル２３ｂ側に生起される信号の振幅Ｖｂとが等しくなる。
【００７２】
また、異物サンプルＭｓが受信コイル２３ｂの近傍を移動しているときには、受信コイル２３ｂ側の磁束が、受信コイル２３ａ側の磁束より多くなるので、受信コイル２３ｂ側に生起される信号の振幅Ｖｂが受信コイル２３ａ側に生起される信号の振幅Ｖａより大きくなる。
【００７３】
したがって、異物サンプルＭｓが交番磁界Ｅを通過する際の信号Ｒの波形も、前記図４で示したように、振幅が増減変化する変調波となり、また、この信号Ｒに対して検波部２６の同期検波処理によって得られる信号Ｘの波形は、信号Ｒの所定位相位置毎の瞬時値を結ぶ包絡線となり、信号Ｙの波形は信号Ｒの所定位相位置から９０度ずれた位置（信号Ｄの周期をＴとすればＴ／４だけずれた位置）毎の瞬時値を結ぶ包絡線となる。
【００７４】
このようにして得られた２つの信号Ｘ、Ｙで決まる座標点をｘｙの直交座標上に示すと、例えば図８の（ａ）のリサージュ波形Ｈｎが描かれる。ただし、Ｈｇは良品サンプルのリサージュ波形である。
【００７５】
なお、上記のように交番磁界Ｅ中に金属の異物サンプルＭｓのみを通過させた場合には、波形Ｈｎのように幅の狭いリサージュ波形が得られるので、波形全体の座標データの代わりに、頂点Ｑの座標（Ｘｍ，Ｙｍ）あるいはそれを極座標変換して得られる座標（ｒ、θ）を異物サンプルＭｓの特徴点のデータとして記憶してもよい。
【００７６】
ただし、ｒ、θは、
ｒ＝（Ｘｍ^２＋Ｙｍ^２）^１／２
θ＝ｔａｎ^−１（Ｙｍ／Ｘｍ）
で表される値である。
【００７７】
そして、図８の（ａ）に示した２つのリサージュ波形Ｈｎ、Ｈｇのデータを用い、異物サンプルＭｓの波形Ｈｎの各座標（前記点Ｑのみでもよい）からある検波位相θｄに対応した角度をもつ直線Ｈまでの距離の最大値Ｌｎと、良品サンプルの波形Ｈｇの各座標から直線Ｈまでの距離の最大値Ｌｇとの比α＝Ｌｎ／Ｌｇを異なる検波位相θｄについて求め、図８の（ｂ）のように、比αが最大となる位相を初期検波位相θｉと決定し、その検波位相θｉの情報を、検査初期時に検波部２６の移相器２６ａに設定する移相量のパラメータとしてメモリ３３の所定領域３３ｃに記憶する（Ｓ１４）。
【００７８】
また、フラグＦを０にセットして、検波位相のトラッキング処理を行なわずに固定の検波位相によって動作するように指定する（Ｓ１５）。
【００７９】
また、この検波位相θｉにおける良品サンプルのＹ軸方向の最大出力の所定倍を金属の有無を判定するためのしきい値Ｒとして求めメモリ３３の所定領域３３ｄに記憶する（Ｓ１６）。
【００８０】
以上の処理によって、検査初期に用いる検波位相、しきい値および初期状態でトラッキング処理を行なうか否かが決定される。
【００８１】
そして、検査モードが指定されたときに、設定部３２は、メモリ３３の所定領域３３ｃに記憶されている初期検波位相（θｊまたはθｉ）を移相器２６ａに設定し、また、被検査体１の検査に必要な他のパラメータを必要な箇所に設定し、トラッキング手段３２ａに対してフラグＦの値を指定する。
【００８２】
このようにして検査に必要なパラメータが設定された状態で、被検査体１に対する検査が行なわれる。
【００８３】
図９は、検査モードの処理手順を示すフローチャートであり、以下、このフローチャートにしたがって検査動作を説明する。
【００８４】
この検査モード中、制御部３０は、被検査体の磁界Ｅへの進入が検出される毎に、検波部２６の検波出力Ｘ、Ｙを取り込んでメモリ３３に記憶し、判定手段３１によってその一方の信号Ｙとしきい値Ｒとを比較し、信号Ｙがしきい値Ｒより大きいときには、その被検査体が金属混入している不良品であること示す信号を出力する（Ｓ２１〜Ｓ２４）。
【００８５】
なお、このときの検波位相は、設定モードで初期設定された位相θｉまたはθｊであり、どちらの場合でも、異物による検波成分と被検査体自身による検波成分との比が最大となるように設定されているので高感度な検出が可能となる。
【００８６】
また、検波出力Ｙがしきい値Ｒ以下と判定された場合、即ち、被検査体が良品と判定された場合には、フラグＦの値が判定され、１の場合には、トラッキング手段３２ａによる検波位相の可変制御がなされ、次の被検査体の進入に備える（Ｓ２６）。
【００８７】
また、フラグＦが０の場合には、トラッキング手段３２ａの検波位相の可変機能は停止されていて、検波部２６の検波位相は初期値θｉのままで次の被検査体の進入に備える。
【００８８】
このように実施形態の金属検出装置２０では、被検査体の良品を磁界に通過させるだけで、その被検査体に対してトラッキング手段３２ａによる検波位相の可変制御が必要か否かを自動的に判定しているので、作業者の誤った判断による誤動作を防ぐことができる。
【００８９】
また、被検査体自体の検波出力に対する金属の検波出力の比が最大となる検波位相を用いているので、固定の検波位相で動作させる場合でも、金属に対する高い検出感度を維持することができる。
【００９０】
なお、上記説明では、トラッキング機能制御手段３２ｂが、被検査体に対する検査を開始する前の初期設定時だけ、トラッキング手段３２ａによる検波位相の可変制御が必要か否かを判定していたが、検査モード中の被検査体の物性変動があったときに、トラッキング手段３２ａによる検波位相の可変制御状態と固定検波位相による動作状態との切り換えを行なうこともできる。
【００９１】
その場合には、図１０に示しているように、処理Ｓ２３で被検査体が良品と判定されたときに、その被検査体の検波出力Ｘ、Ｙによって描かれるリサージュ波形Ｈｇについての比Ｋを求め、その比Ｋと基準値Ｋｒとを比較し、比Ｋが基準値Ｋｒ以上のときにはフラグＦを１にセットし、比Ｋが基準値Ｋｒより小さいときにはフラグＦを０にセットする（Ｓ２７〜Ｓ３０）。
【００９２】
そして、フラグＦの変化状態、即ち、フラグＦ＝１が継続している状態か、フラグＦ＝１が継続している状態からフラグＦ＝０の状態へ移行しようとしている過渡状態であるか、それ以外の状態かを判定し、フラグＦ＝１が継続している状態およびフラグＦ＝０の状態へ移行しようとしている過渡状態と判定されたときには、トラッキング手段３２ａによる検波位相の可変制御処理が行なわれるようにする（Ｓ３１〜Ｓ３３）。
【００９３】
また、上記以外の状態、即ち、フラグＦ＝０が継続している状態か、フラグＦ＝０が継続している状態からフラグＦ＝１の状態へ移行しようとしている過渡状態と判定されたときには、検波位相のトラッキング処理は行なわず、良品サンプルの検波出力に対する異物サンプルの検波出力の比が最大となる固定の検波位相θｉによる検波動作がなされるようにする（Ｓ３４）。
【００９４】
このように、検査モード中にトラッキング手段３２ａによる検波位相の追従制御機能をオンオフできるようにした場合、被検査体のロットの切り換えや経時変化等によって被検査体の物性が大きく変化しても、その被検査体に対して常に最良状態で検査することができる。ただし、このように検査モード中にトラッキング動作と固定検波位相動作の切り換えを行なうためには、異物サンプルのデータが予め記憶されている必要がある。
【００９５】
また、トラッキング動作から固定検波位相動作へ移行する際に、異物サンプルと良品と判定された被検査体の検波出力からその比が最大となる検波位相を求めて、この検波位相で以後の検波動作が行なわれるようにしてもよい。
【００９６】
また、上記説明では、検波位相の変化に対する被検査体の検波出力の変化特性が急峻のときにトラッキング処理を有効にし、変化特性が緩慢なときにトラッキング処理を行なわずに固定の検波位相で動作させていたが、予め記憶されている異物サンプルの検波出力と良品と判定された被検査体の検波出力との比が最大となる検波位相と、良品と判定された被検査体の検波出力が最小となる検波位相との差を求め、その差が小さい（所定値以内）のとき、即ち、良品のリサージュ波形Ｈｇと異物サンプルのリサージュ波形Ｈｎの長さ方向の角度が近く、両検波出力の比を大きくすることができないような厳しい状態のときに、トラッキング処理をオンさせ、その差が大きい比較的楽な状態のときにトラッキング処理をオフ状態にして固定の検波位相で検査を行なってもよい。
【００９７】
また、上記位相差の大小と変化特性の急峻さ（比Ｋの大小）とを考慮して、トラッキング動作と固定検波位相動作のどちらにするかを決定してもよい。
【００９８】
また、上記金属検出装置２０では、直交２相型の検波部２６から出力される信号Ｘ、Ｙを検波出力としていたが、Ａ／Ｄ変換器２８、２９の出力に対する演算処理によって最終的な検波出力を得るように構成された金属検出装置についても本発明を同様に適用できる。このような構成の金属検出装置の場合には、前記したトラッキング手段３２ａによる検波位相の可変をＡ／Ｄ変換器２８、２９の出力に対する演算処理で行なうことができる。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の金属検出装置は、被検査体の良品が交番磁界を通過したときの検波部の出力信号に基づいて検波位相の変化に対する被検査体の良品の検波出力の変化特性を求め、その求めた変化特性からトラッキング手段による検波位相の可変が必要か否かを判定し、必要と判定したときには、トラッキング手段による検波位相の可変機能を有効にし、不要と判定したときには、検波部を固定の検波位相で動作させるトラッキング機能制御手段を設けている。
【０１００】
このため、トラッキング手段による動作と固定の検波位相による動作のうち、被検査体の物性に適した動作を自動的に設定することができ、作業者の判断の誤り等の影響を受けずに、常に安定な金属検出動作が可能となる。
【０１０１】
また、被検査体自体の検波出力と金属の異物サンプルの検波出力との比が最大となる検波位相で行なうため、固定の検波位相による動作の場合でも、高感度な金属検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の構成を示す図
【図２】本発明の実施形態の要部の処理手順を示すフローチャート
【図３】良品サンプルの位置と磁界の変化との関係を説明するための図
【図４】磁界の変化に対応した信号図
【図５】検波出力のリサージュ波形図
【図６】リサージュ波形と検波出力の特性との関係を説明するための図
【図７】リサージュ波形と検波出力の特性との関係を説明するための図
【図８】固定の検波位相を求めるための処理を説明するためのリサージュ波形図
【図９】検査モード中の処理手順を示すフローチャート
【図１０】検査モード中の別の処理手順を示すフローチャート
【図１１】従来装置の構成を示す図
【符号の説明】
１……被検査体、２……搬送路、２０……金属検出装置、２１……信号発生器、２２……送信コイル、２３……磁界変化検出部、２３ａ、２３ｂ……受信コイル、２４……進入センサ、２６……検波部、２６ａ、２６ｄ……移相器、２６ｂ、２６ｅ……ミキサ、２６ｃ、２６ｆ……ＢＰＦ、３０……制御部、３１……判定手段、３２……設定部、３２ａ……トラッキング手段、３２ｂ……トラッキング機能制御手段、３３……メモリ、３７……操作部、３８……表示器

Claims

所定周波数の信号を発生する信号発生器（２１）と、
前記信号発生器から出力された信号を受けて、被検査体の搬送路に前記所定周波数の交番磁界を発生させる送信コイル（２２）と、
前記交番磁界を受ける位置で前記搬送路に沿って配置された２つの受信コイル（２３ａ、２３ｂ）を含み、前記交番磁界中を通過する物体による磁界の変化に対応する信号を出力する磁界変化検出部（２３）と、
前記磁界変化検出部の出力信号を、前記所定周波数の信号によって同期検波する検波部（２６）と、
前記検波部の出力信号に基づいて被検査体に混入している金属の有無を判定する判定手段（３１）と、
前記検波部の出力信号に基づいて被検査体に対する前記検波部の検波位相のずれを求め、該ずれをなくす方向に検波位相を変化させるトラッキング手段（３２ａ）とを有する金属検出装置において、
被検査体の良品が前記交番磁界を通過したときの前記検波部の出力信号に基づいて検波位相の変化に対する被検査体の良品の検波出力の変化特性を求め、該求めた変化特性から前記トラッキング手段による前記検波位相の可変が必要か否かを判定し、必要と判定したときには、前記トラッキング手段による検波位相の可変機能を有効にし、不要と判定したときには、前記検波部を固定の検波位相で動作させるトラッキング機能制御手段（３２ｂ）を設けたことを特徴とする金属検出装置。
前記トラッキング機能制御手段は、検波位相の変化に対する被検査体の良品の検波出力の変化が急峻のときに前記トラッキング手段による前記検波位相の可変が必要と判定し、前記変化が緩慢なときに前記トラッキング手段による前記検波位相の可変が不要と判定することを特徴とする請求項１記載の金属検出装置。
前記トラッキング機能制御手段は、被検査体の良品の検波出力に対する異物サンプルの検波出力の比が最大となる検波位相と、被検査体の良品の検波出力が最小となる検波位相との差を求め、該差が小さいときに前記トラッキング手段による前記検波位相の可変が必要と判定し、前記差が大きいときに前記トラッキング手段による前記検波位相の可変が不要と判定することを特徴とする請求項１記載の金属検出装置。
前記トラッキング機能制御手段によって固定の検波位相による動作が指定されたとき、該固定の検波位相として、被検査体の良品の検波出力に対する異物サンプルの検波出力の比が最大となる検波位相を用いることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３記載の金属検出装置。