JP3107875B2 - 金属検出機 - Google Patents
金属検出機Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、食品，化学製品，縫製
製品等の中に混入している金属体を検出するための金属
検出機に関するものである。
製品等の中に混入している金属体を検出するための金属
検出機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】金属検出機の検出原理は、一般に次に示
すような方法が広く知られている。図１に金属検出機の
検出コイル部分の構造原理図を示す。コイル２は励磁コ
イルである。コイル２には角周波数ωなる交番電流ｉ
（ω）が流れていて、交番磁界Ｈωをつくっている。コ
イル３−２及びコイル３−１は受信コイルである。コイ
ル３−２，３−１は互いに逆極性で相互接続されて一組
の受信コイルを構成しているが、この各々のコイルは、
大きさが等しく且つ励磁コイル２に対して立体的に左右
が同一の位置関係となるように配置されている。従っ
て、磁界Ｈ（ω）によってコイル３−２，３−１に誘起
される電圧の大きさは略相等しい。この結果、受信コイ
ルの出力端ａ−ｂには、この各々の誘起電圧が相殺され
て出力電圧を発生せず、いわゆるゼロ平衡状態を保つ。
いま、この状態で励磁コイル２と受信コイル３−２，３
−１が構成する空間内で金属体Ｐを矢視の方向に挿通さ
せると、その進行方向の位置の移動に応じて構成する磁
界に局部的な変化を生じ、コイル３−２及びコイル３−
１の鎖交磁束数が変化するので、この変化分だけが、金
属体の検出信号として、受信コイル３−２，３−１の出
力端ａ−ｂにｅ0 として現れる。
すような方法が広く知られている。図１に金属検出機の
検出コイル部分の構造原理図を示す。コイル２は励磁コ
イルである。コイル２には角周波数ωなる交番電流ｉ
（ω）が流れていて、交番磁界Ｈωをつくっている。コ
イル３−２及びコイル３−１は受信コイルである。コイ
ル３−２，３−１は互いに逆極性で相互接続されて一組
の受信コイルを構成しているが、この各々のコイルは、
大きさが等しく且つ励磁コイル２に対して立体的に左右
が同一の位置関係となるように配置されている。従っ
て、磁界Ｈ（ω）によってコイル３−２，３−１に誘起
される電圧の大きさは略相等しい。この結果、受信コイ
ルの出力端ａ−ｂには、この各々の誘起電圧が相殺され
て出力電圧を発生せず、いわゆるゼロ平衡状態を保つ。
いま、この状態で励磁コイル２と受信コイル３−２，３
−１が構成する空間内で金属体Ｐを矢視の方向に挿通さ
せると、その進行方向の位置の移動に応じて構成する磁
界に局部的な変化を生じ、コイル３−２及びコイル３−
１の鎖交磁束数が変化するので、この変化分だけが、金
属体の検出信号として、受信コイル３−２，３−１の出
力端ａ−ｂにｅ0 として現れる。
【０００３】このような原理で出力される検出信号ｅ0
は、被検出体である金属の種類によって振幅と位相が異
なって出力される。この出力信号をベクトル表示する
と、一例として図２に示されるような相互関係が確認さ
れている。ここで問題となるのは金属体以外に、これら
検出金属体の被混入体である材料や製品自体においても
検出信号を発生させる場合が極めて多いことである。特
に電解質成分を多量に含む食肉等においてはサーチコイ
ル内の磁場に反応して大きな検出信号を発生する。この
効果はマテリアルエフェクト又はプロダクトエフェクト
と呼ばれ、ノイズとして金属体の検出信号に重畳される
ので、金属体の検出動作に対しては大きな障害となる。
図２に食肉の検出信号の発生の一例を示した。
は、被検出体である金属の種類によって振幅と位相が異
なって出力される。この出力信号をベクトル表示する
と、一例として図２に示されるような相互関係が確認さ
れている。ここで問題となるのは金属体以外に、これら
検出金属体の被混入体である材料や製品自体においても
検出信号を発生させる場合が極めて多いことである。特
に電解質成分を多量に含む食肉等においてはサーチコイ
ル内の磁場に反応して大きな検出信号を発生する。この
効果はマテリアルエフェクト又はプロダクトエフェクト
と呼ばれ、ノイズとして金属体の検出信号に重畳される
ので、金属体の検出動作に対しては大きな障害となる。
図２に食肉の検出信号の発生の一例を示した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上のようなマテリア
ルエフェクトの除去に対応するため、従来から次のよう
な構成がとられてきた。すなわち、図１６において、サ
ーチコイル２及び３の出力端で予めマテリアルエフェク
トの検出信号の位相角を実測しておき、これから補正位
相角を算出して位相シフター１０を手動でシフトさせて
おくか、又は逆に該マテリアルエフェクトの検出信号を
検波器５及び７で直交位相角成分に分解したあと、スイ
ッチ１１で選択される検波器５又は７のどちらかの出力
信号が増幅器１２の出力側で０になるように位相角シフ
ター１０を手動調整する手法が用いられてきた。しか
し、これらの方法は手動によるクリティカルな調整が必
要なうえ、周囲温度等の変化により調整後の設定点が変
動し易いことと、更にマテリアルエフェクトによる検出
信号の位相角が材料や製品の種類及び形状によってサー
チコイル内の通過時の各位置で変化し、このため後述す
るようにこれらの位相角を的確に把握することが極めて
困難であり、精度よくマテリアルエフェクトを除去する
のは難しい現状にある。
ルエフェクトの除去に対応するため、従来から次のよう
な構成がとられてきた。すなわち、図１６において、サ
ーチコイル２及び３の出力端で予めマテリアルエフェク
トの検出信号の位相角を実測しておき、これから補正位
相角を算出して位相シフター１０を手動でシフトさせて
おくか、又は逆に該マテリアルエフェクトの検出信号を
検波器５及び７で直交位相角成分に分解したあと、スイ
ッチ１１で選択される検波器５又は７のどちらかの出力
信号が増幅器１２の出力側で０になるように位相角シフ
ター１０を手動調整する手法が用いられてきた。しか
し、これらの方法は手動によるクリティカルな調整が必
要なうえ、周囲温度等の変化により調整後の設定点が変
動し易いことと、更にマテリアルエフェクトによる検出
信号の位相角が材料や製品の種類及び形状によってサー
チコイル内の通過時の各位置で変化し、このため後述す
るようにこれらの位相角を的確に把握することが極めて
困難であり、精度よくマテリアルエフェクトを除去する
のは難しい現状にある。
【０００５】本発明は、このような問題を解決するため
に、実運転の前にマテリアルエフェクトの検出信号の位
相角を実測しておき、この位相角を固定基準としてこの
マテリアルエフェクトによる検出信号出力値が実効的に
０になる状態を演算補正して、対象製品の材料や種類及
び形状に影響されることなしに安定した検出出力が得ら
れる金属検出機を提供するものである。 また、本発明
は、前記のマテリアルエフェクトによる検出信号出力値
が実効的に０になる状態を安定に保持できるように補正
設定した位相角を自動トラッキングすることもできる金
属検出機を提供するものである。更に、本発明はマテリ
アルエフェクトが発生しない材料や製品に混入する金属
体の検出については、混入金属体の材質が複数であって
もその材質に最適な検出状態を予め設定できる金属検出
機を提供するものである。
に、実運転の前にマテリアルエフェクトの検出信号の位
相角を実測しておき、この位相角を固定基準としてこの
マテリアルエフェクトによる検出信号出力値が実効的に
０になる状態を演算補正して、対象製品の材料や種類及
び形状に影響されることなしに安定した検出出力が得ら
れる金属検出機を提供するものである。 また、本発明
は、前記のマテリアルエフェクトによる検出信号出力値
が実効的に０になる状態を安定に保持できるように補正
設定した位相角を自動トラッキングすることもできる金
属検出機を提供するものである。更に、本発明はマテリ
アルエフェクトが発生しない材料や製品に混入する金属
体の検出については、混入金属体の材質が複数であって
もその材質に最適な検出状態を予め設定できる金属検出
機を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本願の請求項１による金属検出機は、励磁コイルと
受信コイルとの組み合わせによる検出コイルによって検
出出力が得られる金属体の検出手段と、該検出信号を直
角位相の固定参照位相を用いて直交する２軸に沿う２方
向成分に分解する分解手段と、該分解された２方向成分
の複素ベクトル演算により前記検出信号の位相角を算出
しマテリアルエフェクトを実質上０とする補正位相角に
より補正して金属体の検出信号を取り出す出力手段とを
備えた金属検出機として構成されている。さらに、前記
補正位相角が前記位相角の測定値により適応的に更新さ
れることにより、マテリアルエフェクトを実質上０とす
るための自動トラッキング機能を請求項１記載の金属検
出機に付加することができる。また、マテリアルエフェ
クトが発生しない材料や製品の中に混入する金属体の検
出については、前記補正位相角は“マテリアルエフェク
ト除去”に拘束されることなく任意に選ぶことができる
ので、混入している金属体の種類に応じて、その検出信
号の出力が最大となるような補正位相角を演算設定する
手段を持つことができる。
に、本願の請求項１による金属検出機は、励磁コイルと
受信コイルとの組み合わせによる検出コイルによって検
出出力が得られる金属体の検出手段と、該検出信号を直
角位相の固定参照位相を用いて直交する２軸に沿う２方
向成分に分解する分解手段と、該分解された２方向成分
の複素ベクトル演算により前記検出信号の位相角を算出
しマテリアルエフェクトを実質上０とする補正位相角に
より補正して金属体の検出信号を取り出す出力手段とを
備えた金属検出機として構成されている。さらに、前記
補正位相角が前記位相角の測定値により適応的に更新さ
れることにより、マテリアルエフェクトを実質上０とす
るための自動トラッキング機能を請求項１記載の金属検
出機に付加することができる。また、マテリアルエフェ
クトが発生しない材料や製品の中に混入する金属体の検
出については、前記補正位相角は“マテリアルエフェク
ト除去”に拘束されることなく任意に選ぶことができる
ので、混入している金属体の種類に応じて、その検出信
号の出力が最大となるような補正位相角を演算設定する
手段を持つことができる。
【０００７】
【実施例】以下本発明の実施例について説明する。図３
は本発明の実施例を示すものである。図３において、受
信コイル３から出力された検出信号ｅ0 ，Ｖは高周波増
幅器４を経て検波器５及び７に入力される。前述のよう
にこの検出信号ｅ0 ，Ｖは、金属体又は製品や材料の種
類に応じて図２に示したような検出ベクトルで出力され
ている。検波器５及び７は同期検波器として広く知られ
ているもので、発振器１から分岐した信号を０及び９０
°シフトして、これらをそれぞれ直角位相の固定参照位
相角入力として使用している。従って、検波器５及び７
の出力には図４の直交座標に示すように、ｅ0 ，Ｖをｘ
軸方向とｙ軸方向に各々分解した出力電圧ｅ0x，Ｖx ，
ｅ0y，Ｖy が得られる。又、出力電圧ｅox，ｅoyは金属
体による出力信号を表わし、出力電圧Ｖx ，Ｖy は製品
や材料がサーチコイル２，３を通過したときに発生する
出力信号（マテリアルエフェクト）を表わす。
は本発明の実施例を示すものである。図３において、受
信コイル３から出力された検出信号ｅ0 ，Ｖは高周波増
幅器４を経て検波器５及び７に入力される。前述のよう
にこの検出信号ｅ0 ，Ｖは、金属体又は製品や材料の種
類に応じて図２に示したような検出ベクトルで出力され
ている。検波器５及び７は同期検波器として広く知られ
ているもので、発振器１から分岐した信号を０及び９０
°シフトして、これらをそれぞれ直角位相の固定参照位
相角入力として使用している。従って、検波器５及び７
の出力には図４の直交座標に示すように、ｅ0 ，Ｖをｘ
軸方向とｙ軸方向に各々分解した出力電圧ｅ0x，Ｖx ，
ｅ0y，Ｖy が得られる。又、出力電圧ｅox，ｅoyは金属
体による出力信号を表わし、出力電圧Ｖx ，Ｖy は製品
や材料がサーチコイル２，３を通過したときに発生する
出力信号（マテリアルエフェクト）を表わす。
【０００８】ここで、先に述べた金属体の検出の際に障
害となるマテリアルエフェクトの一般的な除去手段につ
いて説明する。一例として図２に示した食肉のマテリア
ルエフェクトを除去し、この食肉中に混入しているステ
ンレススチールＳＵＳ（４３０）の金属体を検出する場
合を考察してみる。いま、図２の食肉の検出ベクトル
害となるマテリアルエフェクトの一般的な除去手段につ
いて説明する。一例として図２に示した食肉のマテリア
ルエフェクトを除去し、この食肉中に混入しているステ
ンレススチールＳＵＳ（４３０）の金属体を検出する場
合を考察してみる。いま、図２の食肉の検出ベクトル
【外１】 を取り出してこれを図５の複素平面に表示すると、Ｖef
の複素ベクトルのＲ軸からの位相角をθa とし、又、ｅ
ssの複素ベクトルは、位相角をθb とし、又、各々の振
幅の大きさをＡ及びＢとするとき、Ｖefの複素ベクトル
とｅssの複素ベクトルは、式（１）で表わされる。
の複素ベクトルのＲ軸からの位相角をθa とし、又、ｅ
ssの複素ベクトルは、位相角をθb とし、又、各々の振
幅の大きさをＡ及びＢとするとき、Ｖefの複素ベクトル
とｅssの複素ベクトルは、式（１）で表わされる。
【数１】 上式（１）から、Ｖefの複素ベクトルとｅssの複素ベク
トルが同時に検出された状態からＶefの複素ベクトルの
みを除去するためには、図５において両方の検出信号を
左方向にαだけ回転させて、Ｖefの複素ベクトルをｊ軸
に重ねたあと、各々の検出信号のＲ軸成分の値のみを取
り出せばよいことがわかる。
トルが同時に検出された状態からＶefの複素ベクトルの
みを除去するためには、図５において両方の検出信号を
左方向にαだけ回転させて、Ｖefの複素ベクトルをｊ軸
に重ねたあと、各々の検出信号のＲ軸成分の値のみを取
り出せばよいことがわかる。
【０００９】すなわち、Ｖefの複素ベクトルは、これを
∠αだけ左方向に回転すると、次の式（２）ようにな
る。
∠αだけ左方向に回転すると、次の式（２）ようにな
る。
【数２】 式（２）の実数部のみを取り出せば、Ｖefの複素ベクト
ル→０となり、Ｖefの複素ベクトルは除去される。同様
にｅssの複素ベクトルについても∠αだけ同方向に回転
すれば、次の式（３）のようになる。
ル→０となり、Ｖefの複素ベクトルは除去される。同様
にｅssの複素ベクトルについても∠αだけ同方向に回転
すれば、次の式（３）のようになる。
【数３】 式（３）の実数部のみを取り出せば、式（４）となる。
【数４】 すなわち、ステンレススチールの金属体の検出信号に重
畳されていた食肉のマテリアルエフェクトによる検出信
号成分は除去され、金属体の検出信号成分のみがβsin
（θb −θa ）の大きさで検出できる。
畳されていた食肉のマテリアルエフェクトによる検出信
号成分は除去され、金属体の検出信号成分のみがβsin
（θb −θa ）の大きさで検出できる。
【００１０】ここで問題となるのは、先に述べたような
材料や製品がサーチコイルの空間内を挿通する際に検出
ベクトルの時間的軌跡は実際には、図２に示したような
直線状に変化することはなく通常は、図６（Ａ）のよう
なやや複雑なヒステリシスを描くことである。
材料や製品がサーチコイルの空間内を挿通する際に検出
ベクトルの時間的軌跡は実際には、図２に示したような
直線状に変化することはなく通常は、図６（Ａ）のよう
なやや複雑なヒステリシスを描くことである。
【００１１】図６（Ａ）は約１０Ｋｇの食肉ブロックを
図１におけるＰから矢視方向にサーチコイル内を挿通さ
せたときの検出ベクトルを実測したものである。又、図
６（Ｂ）は約１００ｃｃの食塩水を同様に挿通したと
き、又、図６（Ｃ）は３ｍｍφの鉄球を挿通したときの
実測図である。図６（Ａ）を考察すると、サーチコイル
内を挿通する食肉ブロックはこれがサーチコイルに突入
するときから抜け出るまでの間に図７に示すように殆ど
３６０°に達する位相角の変化を持つ検出ベクトルを発
生させていることがわかる。従ってこのようなケースで
は、前述したような方法で食肉ブロックのマテリアルエ
フェクトを除去するためには、図７に示すように複雑に
変化する検出ベクトルを一元化して代表値を設定する必
要があるが、このような検出ベクトルは、材料の材質，
形状，量の大きさによって多様に変化するので、次々と
サーチコイルに挿通される材料に対応して一意的に代表
値を設定することは、極めて困難である。
図１におけるＰから矢視方向にサーチコイル内を挿通さ
せたときの検出ベクトルを実測したものである。又、図
６（Ｂ）は約１００ｃｃの食塩水を同様に挿通したと
き、又、図６（Ｃ）は３ｍｍφの鉄球を挿通したときの
実測図である。図６（Ａ）を考察すると、サーチコイル
内を挿通する食肉ブロックはこれがサーチコイルに突入
するときから抜け出るまでの間に図７に示すように殆ど
３６０°に達する位相角の変化を持つ検出ベクトルを発
生させていることがわかる。従ってこのようなケースで
は、前述したような方法で食肉ブロックのマテリアルエ
フェクトを除去するためには、図７に示すように複雑に
変化する検出ベクトルを一元化して代表値を設定する必
要があるが、このような検出ベクトルは、材料の材質，
形状，量の大きさによって多様に変化するので、次々と
サーチコイルに挿通される材料に対応して一意的に代表
値を設定することは、極めて困難である。
【００１２】本発明はこのような問題に対して有効な解
決手段を提供するものである。先に述べた食肉ブロック
のマテリアルエフェクトを例にとって、本発明の原理を
説明する。図７に食肉ブロックの検出ベクトルを示した
同図において、食肉ブロックをサーチコイル内に挿通さ
せると、この検出ベクトルは直交軸の原点から矢視の方
向に変化してゆくことは前に述べた。従って、前述した
ようにこのマテリアルエフェクトによる検出ベクトルを
除去するためには、図８のｐ−ｐ’に示すような１本の
ベクトルに近似させることが必要である。このような場
合一般には、同曲線の各点をサンプリングして一次直線
に回帰させる方法が考えられているが、実質的に良好な
結果を得ることが極めて難しい。本発明では次のように
してこの問題を解決している。
決手段を提供するものである。先に述べた食肉ブロック
のマテリアルエフェクトを例にとって、本発明の原理を
説明する。図７に食肉ブロックの検出ベクトルを示した
同図において、食肉ブロックをサーチコイル内に挿通さ
せると、この検出ベクトルは直交軸の原点から矢視の方
向に変化してゆくことは前に述べた。従って、前述した
ようにこのマテリアルエフェクトによる検出ベクトルを
除去するためには、図８のｐ−ｐ’に示すような１本の
ベクトルに近似させることが必要である。このような場
合一般には、同曲線の各点をサンプリングして一次直線
に回帰させる方法が考えられているが、実質的に良好な
結果を得ることが極めて難しい。本発明では次のように
してこの問題を解決している。
【００１３】図９において、食肉ブロックの位相特性の
各点Ｐ1 〜Ｐn の座標をサンプリングしてＰ1 〜Ｐn に
対応する検出ベクトル
各点Ｐ1 〜Ｐn の座標をサンプリングしてＰ1 〜Ｐn に
対応する検出ベクトル
【外２】 （以下「Ｖθi の複素ベクトル」と記載する）として算
出する。次にＶθi の複素ベクトルをすべて微小角Δα
だけ回転させて、このときのＶθi の複素ベクトルの実
数部成分（ｘ軸成分）Ｖi バーを求め、この全部のＶi
バーの中から最大値を探して、これをＶimaxバーとして
記憶する。次にＶθi の複素ベクトルのすべてを更に
（Δα＋Δα）だけ回転し、同様に実数部成分を求めこ
の中から同様に最大値を探してこれを記憶する。この操
作は次々と進められて、Δα＋Δα＋……Δα≧３６０
°に達したとき終了する。次にこれらの操作で得られ
た、Ｖimaxバー群の値を逐次比較してこのＶimaxバー中
で最小値を選択し、この最小値に達するまでのΔαの総
和をα0 とし、これを先に図５において示した“α”と
実質的に等価であるとする。この操作の過程を図１０に
図示した。このようにして定めた実効位相角αは、例と
してあげた食肉ブロックだけでなく他のマテリアルエフ
ェクトの大きな材料や製品、例えば製造工程中のパン原
料や、食塩を多く含んだ嗜好品原料のようなものについ
てもよく適用できることが確かめられている。
出する。次にＶθi の複素ベクトルをすべて微小角Δα
だけ回転させて、このときのＶθi の複素ベクトルの実
数部成分（ｘ軸成分）Ｖi バーを求め、この全部のＶi
バーの中から最大値を探して、これをＶimaxバーとして
記憶する。次にＶθi の複素ベクトルのすべてを更に
（Δα＋Δα）だけ回転し、同様に実数部成分を求めこ
の中から同様に最大値を探してこれを記憶する。この操
作は次々と進められて、Δα＋Δα＋……Δα≧３６０
°に達したとき終了する。次にこれらの操作で得られ
た、Ｖimaxバー群の値を逐次比較してこのＶimaxバー中
で最小値を選択し、この最小値に達するまでのΔαの総
和をα0 とし、これを先に図５において示した“α”と
実質的に等価であるとする。この操作の過程を図１０に
図示した。このようにして定めた実効位相角αは、例と
してあげた食肉ブロックだけでなく他のマテリアルエフ
ェクトの大きな材料や製品、例えば製造工程中のパン原
料や、食塩を多く含んだ嗜好品原料のようなものについ
てもよく適用できることが確かめられている。
【００１４】以上述べた操作の実施例を説明する。図３
において、食肉ブロックをサーチコイル２，３間に挿通
すると、このマテリアルエフェクトに相当する検出信号
Ｖが発生する。Ｖは高周波増幅器４を経て、検波器５，
７によって図４に示すように各々のｘ軸成分Ｖx とｙ軸
成分Ｖy に分解され、Ａ／Ｄ変換器８を経た後演算器９
に入力される。演算器９では図１１及び図１２のフロー
図に示したアルゴリズムに沿った演算操作が行われて食
肉ブロックの検出信号のＶ imax バーの最小値が記憶さ
れ、同時にこの時の位相角αが位相角の補正のためにセ
ットされる。以上は、実運転する前の自動設定として行
われる。
において、食肉ブロックをサーチコイル２，３間に挿通
すると、このマテリアルエフェクトに相当する検出信号
Ｖが発生する。Ｖは高周波増幅器４を経て、検波器５，
７によって図４に示すように各々のｘ軸成分Ｖx とｙ軸
成分Ｖy に分解され、Ａ／Ｄ変換器８を経た後演算器９
に入力される。演算器９では図１１及び図１２のフロー
図に示したアルゴリズムに沿った演算操作が行われて食
肉ブロックの検出信号のＶ imax バーの最小値が記憶さ
れ、同時にこの時の位相角αが位相角の補正のためにセ
ットされる。以上は、実運転する前の自動設定として行
われる。
【００１５】従って、実運転が開始された場合に、食肉
ブロックに金属体が混入されていないときは、演算器９
の出力端にはＶ imax バーの最小値の大きさの検出信号が
出力されている。ここで、この食肉ブロックに金属体が
混入されると、信号出力であるＶ imax バーの最小値に金
属体の検出信号が重畳されるが、その最小値は実効的に
０に近いので金属体の検出信号のみが出力されることは
先に述べた通りである。
ブロックに金属体が混入されていないときは、演算器９
の出力端にはＶ imax バーの最小値の大きさの検出信号が
出力されている。ここで、この食肉ブロックに金属体が
混入されると、信号出力であるＶ imax バーの最小値に金
属体の検出信号が重畳されるが、その最小値は実効的に
０に近いので金属体の検出信号のみが出力されることは
先に述べた通りである。
【００１６】次に本発明の自動トラッキング機能につい
て説明する。サーチコイルに挿通される材料や製品によ
って定まる前述した補正位相角α0は、補正されるもの
が同一種類のものであっても、その大きさや、温度の変
化によって変動する。例えば、製パン工程で使用される
金属検出機では、生産工程を移動中の材料や製品の電気
的性質が少しずつ変動して、初期にセットしたマテリア
ルエフェクトの除去の状態が変化してしまうことがよく
知られている。本発明ではこのような変動による障害に
対応するために、先に述べた位相角の補正のためのα0
を固定せず、α0 の変動に応じて、セット値α0 の自動
トラッキングを行っている。変動の追尾は、次々にサー
チコイルに挿通される材料や製品に対応して定まる補正
位相角α01，α02，α03，……の移動和平均値ａ 0 ハッ
トをとり、この値を次々に新しいα0 値としてセットを
行う方法をとっている。この際、材料や製品に金属体が
混入されて金属体の検出が確認された場合には、そのと
きに発生したα0 は含まれないようにしている。又、移
動和平均値の平均化回数の大きさは生産工程の状態に応
じて任意に選択することができる。
て説明する。サーチコイルに挿通される材料や製品によ
って定まる前述した補正位相角α0は、補正されるもの
が同一種類のものであっても、その大きさや、温度の変
化によって変動する。例えば、製パン工程で使用される
金属検出機では、生産工程を移動中の材料や製品の電気
的性質が少しずつ変動して、初期にセットしたマテリア
ルエフェクトの除去の状態が変化してしまうことがよく
知られている。本発明ではこのような変動による障害に
対応するために、先に述べた位相角の補正のためのα0
を固定せず、α0 の変動に応じて、セット値α0 の自動
トラッキングを行っている。変動の追尾は、次々にサー
チコイルに挿通される材料や製品に対応して定まる補正
位相角α01，α02，α03，……の移動和平均値ａ 0 ハッ
トをとり、この値を次々に新しいα0 値としてセットを
行う方法をとっている。この際、材料や製品に金属体が
混入されて金属体の検出が確認された場合には、そのと
きに発生したα0 は含まれないようにしている。又、移
動和平均値の平均化回数の大きさは生産工程の状態に応
じて任意に選択することができる。
【００１７】次にこのα0 の平均値化の演算操作につい
て説明する。図１４と図１５に演算の実施例フロー図で
示した。先ず初期設定として、図１４のように、補正位
相角α0 の移動和平均値ａ 0 ハットを演算する際の平均
化回数ｎと、現時点でのα0，及びα0 のずれに対する
許容角αLIM を入力する。αLIM はα0 に異状値が発生
したときにａ 0 ハットが異状変動することを防ぐために
ずれの許容限界を規定するものである。又、対象物に金
属体が混入した場合にも、同様の理由でａ 0 ハットが大
幅に変動する危険があるのでこれも除去するようにプロ
グラムされている。以上のように図１４に示した操作に
より、予め設定されたマテリアルエフェクトの除去の状
態が除々に変化するような場合でも、これを自動修正す
るための自動トラッキングを行うことができる。
て説明する。図１４と図１５に演算の実施例フロー図で
示した。先ず初期設定として、図１４のように、補正位
相角α0 の移動和平均値ａ 0 ハットを演算する際の平均
化回数ｎと、現時点でのα0，及びα0 のずれに対する
許容角αLIM を入力する。αLIM はα0 に異状値が発生
したときにａ 0 ハットが異状変動することを防ぐために
ずれの許容限界を規定するものである。又、対象物に金
属体が混入した場合にも、同様の理由でａ 0 ハットが大
幅に変動する危険があるのでこれも除去するようにプロ
グラムされている。以上のように図１４に示した操作に
より、予め設定されたマテリアルエフェクトの除去の状
態が除々に変化するような場合でも、これを自動修正す
るための自動トラッキングを行うことができる。
【００１８】次に本発明による金属検出機の最大感度の
設定方法について述べる。サーチコイルに挿通させる材
料や製品のなかには、マテリアルエフェクトが全くか又
は殆ど発生しないものがある。このような対象物に混入
している金属体の検出に際してはマテリアルエフェクト
に拘束されずに、任意の補正位相角を選ぶことができる
ので、混入している金属体の種類に応じて、その検出信
号の出力が最大となるような補正位相角を演算自動設定
する手段を持つことができ、混入金属体の材質が複数で
あってもその材質に最適な検出状態を実運転する前に予
め自動設定できる金属検出機を提供することができる。
本発明は、このような材料や製品に混入する金属体の場
合にその種類に応じて最大の感度まで検出する方法を提
供する。図２に示したように金属体の検出信号は材質の
種類に応じて一定の位相角を持つことが知られている。
いま、ここで図２の鉄（Ｆｅ）とアルミニウム（Ａｌ）
の各々の金属体の検出ベクトルを先と同様に複素平面上
に表わすと図１３の通りである。ここでＦｅとｊ軸との
位相角差はβ1 、又Ａｌとｊ軸との位相角差はβ2 とし
て、又その各々の振幅をＣ及びＤとする。従って、前述
からβ1 ，β2 を補正位相角として使用し、Ｆｅについ
てはこの
設定方法について述べる。サーチコイルに挿通させる材
料や製品のなかには、マテリアルエフェクトが全くか又
は殆ど発生しないものがある。このような対象物に混入
している金属体の検出に際してはマテリアルエフェクト
に拘束されずに、任意の補正位相角を選ぶことができる
ので、混入している金属体の種類に応じて、その検出信
号の出力が最大となるような補正位相角を演算自動設定
する手段を持つことができ、混入金属体の材質が複数で
あってもその材質に最適な検出状態を実運転する前に予
め自動設定できる金属検出機を提供することができる。
本発明は、このような材料や製品に混入する金属体の場
合にその種類に応じて最大の感度まで検出する方法を提
供する。図２に示したように金属体の検出信号は材質の
種類に応じて一定の位相角を持つことが知られている。
いま、ここで図２の鉄（Ｆｅ）とアルミニウム（Ａｌ）
の各々の金属体の検出ベクトルを先と同様に複素平面上
に表わすと図１３の通りである。ここでＦｅとｊ軸との
位相角差はβ1 、又Ａｌとｊ軸との位相角差はβ2 とし
て、又その各々の振幅をＣ及びＤとする。従って、前述
からβ1 ，β2 を補正位相角として使用し、Ｆｅについ
てはこの
【外３】 を∠β1 だけ右方向に廻してｊ軸に重ね、又Ａｌについ
てはこの検出ベクトル
てはこの検出ベクトル
【外４】 を∠β2 だけ左方向に廻してｊ軸に各々重ねたあと、各
々の検出ベクトルの虚数部のみを取り出せば、各々の場
合の最大検出値Ｃ及びＤが得られることは容易に理解で
きる。
々の検出ベクトルの虚数部のみを取り出せば、各々の場
合の最大検出値Ｃ及びＤが得られることは容易に理解で
きる。
【００１９】以上のようにサーチコイルに挿通する材料
や製品にマテリアルエフェクトがない場合については、
図３に示した実施例において、演算器９に位相角補正の
ため位相角−β1 及びβ2 をセットしておき、サーチコ
イルからのすべての金属体検出信号ｅFeの複素ベクトル
を検波器５，７にてｘ，ｙ軸成分に分解したあとＡ／Ｄ
変換器８を経て、演算器９に入力させる。演算器９で
は、式（５），（６），（７），（８）で示したよう
に、
や製品にマテリアルエフェクトがない場合については、
図３に示した実施例において、演算器９に位相角補正の
ため位相角−β1 及びβ2 をセットしておき、サーチコ
イルからのすべての金属体検出信号ｅFeの複素ベクトル
を検波器５，７にてｘ，ｙ軸成分に分解したあとＡ／Ｄ
変換器８を経て、演算器９に入力させる。演算器９で
は、式（５），（６），（７），（８）で示したよう
に、
【数５】 各々の金属体の検出ベクトルｅFeの複素ベクトル，ｅa1
の複素ベクトルの各々に対して、予めセットされていた
の複素ベクトルの各々に対して、予めセットされていた
【外５】 の虚数部分だけを取り出しこの絶対値を比較して大きな
方の値を検出出力信号とする。この値はサーチコイルか
ら入力される種々の金属体の検出信号の取り出し得る最
大値であることは容易に理解できる。又、この例におい
て演算器９に予めセットする位相角補正のための位相β
は、３個以上の複数においても有効であることは言うま
でもない。
方の値を検出出力信号とする。この値はサーチコイルか
ら入力される種々の金属体の検出信号の取り出し得る最
大値であることは容易に理解できる。又、この例におい
て演算器９に予めセットする位相角補正のための位相β
は、３個以上の複数においても有効であることは言うま
でもない。
【００２１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
ればマテリアルエフェクトを実効的に０にして検出出力
を得ることが可能であり、材料や製品の種類及び形状に
影響されることなしに安定した検出出力が得られるの
で、実用的効果は極めて大きい。また、自動トラッキン
グ機能を持たせることにより、マテリアルエフェクトを
実効的に０にした状態を安定して提供することができる
ので、検出感度の安定度をさらに向上することが可能で
ある。さらに、マテリアルエフェクトが発生しない材料
や製品に混入している金属体の検出に際しては、その金
属体の補正位相角を使用して、混入している異なる金属
体の種類に対応した最大検出感度が得られるように予め
セットしておくことが可能である。
ればマテリアルエフェクトを実効的に０にして検出出力
を得ることが可能であり、材料や製品の種類及び形状に
影響されることなしに安定した検出出力が得られるの
で、実用的効果は極めて大きい。また、自動トラッキン
グ機能を持たせることにより、マテリアルエフェクトを
実効的に０にした状態を安定して提供することができる
ので、検出感度の安定度をさらに向上することが可能で
ある。さらに、マテリアルエフェクトが発生しない材料
や製品に混入している金属体の検出に際しては、その金
属体の補正位相角を使用して、混入している異なる金属
体の種類に対応した最大検出感度が得られるように予め
セットしておくことが可能である。
【図１】通常の金属検出機の検出コイルの部分の構造原
理を示す斜視図である。
理を示す斜視図である。
【図２】金属体検出の際に障害となるマテリアルエフェ
クトを説明するためのベクトル図である。
クトを説明するためのベクトル図である。
【図３】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図４】図３の実施例の動作を説明するためのベクトル
図である。
図である。
【図５】図３の実施例の動作を説明するためのベクトル
図である。
図である。
【図６】図３の実施例の動作を説明するためのベクトル
図である。
図である。
【図７】図３の実施例の動作を説明するためのベクトル
図である。
図である。
【図８】図３の実施例の動作を説明するためのベクトル
図である。
図である。
【図９】図３の実施例の動作を説明するためのベクトル
図である。
図である。
【図１０】図３の実施例の動作を説明するための特性図
である。
である。
【図１１】図３の実施例の動作を示すフロー図である。
【図１２】図３の実施例の動作を示すフロー図である。
【図１３】本発明の他の機能を説明するためのベクトル
図である。
図である。
【図１４】図３の実施例の動作を説明するためのフロー
図である。
図である。
【図１５】図３の実施例の動作を説明するためのフロー
図である。
図である。
【図１６】従来の金属検出器の１例を示すブロック図で
ある。
ある。
【符号の説明】 １ 発振器 ２ 励磁コイル ３，３−１，３−２ 受信コイル ４ 高周波増幅器 ５，７ 検波器 ６ ９０°シフター ８ Ａ／Ｄ変換器 ９ 演算器 １０ 位相角シフター １１ スイッチ １２ 増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01V 3/10 B07C 5/34 G01N 27/72
Claims (3)
- 【請求項１】 対象製品中の金属体を検出するために、
励磁コイルと受信コイルとの組み合わせによる検出コイ
ルによって検出信号が得られる前記金属体の検出手段
と、該検出信号を直角位相の固定参照位相を用いて直交
する２軸に沿う２方向成分に分解する分解手段と、該分
解された２方向成分の複素ベクトル演算により前記検出
信号の位相角を算出し前記対象製品のマテリアルエフェ
クトを実質上０とする補正位相角により補正して前記金
属体の検出信号を取り出す出力手段とを備えた金属検出
機。 - 【請求項２】 前記補正位相角が前記位相角の測定値に
より適応的に更新されることにより前記マテリアルエフ
ァクトを実質上０とするための自動トラッキング機能を
有するように構成された請求項１記載の金属検出機。 - 【請求項３】 対象製品中の複数種類の金属体を検出す
るために、励磁コイルと受信コイルとの組み合わせによ
る検出コイルによって検出信号が得られる前記金属体の
検出手段と、該検出信号を直角位相の固定参照位相を用
いて直交する２軸に沿う２方向成分に分解する分解手段
と、前記の分解された２方向成分の演算により前記金属
体の種類に対応して定まる前記検出信号の位相角から補
正位相角を算出し前記複数種類の金属体に対応する複数
の該検出信号の各最大値が得られるように位相補正をし
て該検出信号をとり出す出力手段とを備えた金属検出
機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28032391A JP3107875B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | 金属検出機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28032391A JP3107875B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | 金属検出機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0593782A JPH0593782A (ja) | 1993-04-16 |
| JP3107875B2 true JP3107875B2 (ja) | 2000-11-13 |
Family
ID=17623402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28032391A Expired - Fee Related JP3107875B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | 金属検出機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3107875B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3896489B2 (ja) | 2004-07-16 | 2007-03-22 | 国立大学法人 岡山大学 | 磁気検知装置及び物質判定装置 |
| JP6299485B2 (ja) * | 2014-06-30 | 2018-03-28 | 新日鐵住金株式会社 | 検査装置及び検査方法 |
| CN109894382A (zh) * | 2019-02-18 | 2019-06-18 | 湖南悟空信息科技有限公司 | 一种电子产品用的检测*** |
| CN110026356A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-07-19 | 湖南艾华集团股份有限公司 | 一种电容产品出厂检测*** |
| JP7161726B2 (ja) * | 2019-03-14 | 2022-10-27 | 株式会社ヤクルト本社 | 容器の二重キャップ検出装置及びその方法 |
-
1991
- 1991-10-02 JP JP28032391A patent/JP3107875B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0593782A (ja) | 1993-04-16 |
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