JP2004271379A - 金属検出装置 - Google Patents
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Abstract
【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
【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=(Xm2+Ym2)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 (4)
- 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。
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