JP7242443B2 - 金属検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属検出装置に関し、特に被検査物が交流磁界中を通過するときの磁界変動を基に被検査物中の金属または金属成分を検出する金属検出装置に関する。

従来、被検査物の検査領域に交流磁界を発生させる送信コイルと、その交流磁界の影響を等量に受けるよう配置され差動接続された一対の受信コイルとを有し、検査領域中を移動する被検査物の影響による磁界の変動を一対の受信コイルの誘導電圧の不平衡信号として取り出し、その不平衡信号から金属検出信号を取り出す直交検波処理を施すようにした金属検出装置が知られている。

この種の金属検出装置としては、金属検出の有無を表示する表示器を、金属検出の有無を表示する金属検出レベルに応じて順次点灯する複数の表示素子で構成し、金属検出の有無を複数の表示素子の点灯数に対応する検出レベルの差から判別可能にしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、複数種類の金属異物について制御演算部による推定検出感度を含む品種一覧の情報データを生成し、推定検出感度と共に品種一覧を表示することで、モード選択等の操作を表示変更なしで実行できるようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

実開昭５７－１９２４８５号公報 特開２００５－３４５４３４号公報

しかしながら、上述のような従来の金属検出装置は、金属が磁性金属であるか非磁性金属であるかによって検出感度が相違することを示すものに過ぎなかったため、金属異物の検出時にその金属が磁性金属であるのか非磁性金属であるのか、すなわち、磁性の相違する金属の種別を明確に識別表示できるものとは言えなかった。

そのため、ユーザによっては、検出レベル表示と他の検査条件を考慮しつつ金属の種別を判断する作業負担がかかったり、金属有無判定表示の相違に基づく金属異物有無の識別のみを行うために金属種別の判断ができなかったりするという問題があった。

本発明は、かかる上述のような従来の課題を解決すべく、検査領域を通過する金属が磁性金属か非磁性金属かを的確に自動判別し識別表示することができる金属検出装置を提供することを目的とする。

（１）本発明の金属検出装置は、上記目的達成のため、被検査物が通過する検査領域に基準信号を基に交流磁界を発生させる磁界発生部と、前記被検査物の通過による前記検査領域中の前記交流磁界の変動を検出して磁界変動信号を出力する磁界検出部と、前記磁界変動信号のうち前記基準信号に対し同相側の第１の変動成分と前記基準信号に対し直交位相側の第２の変動成分とを、互いに直交する２つの検出位相で検出する検波処理を実行する検出回路部と、前記検出回路部で検出された前記第１の変動成分および前記第２の変動成分を基に、前記被検査物中に混入した金属を検出するための判定処理を実行する判定部と、を備えた金属検出装置であって、前記判定部は、複数種の金属サンプルのうち各種の金属サンプルを通過させて検出された前記磁界変動信号によりあらかじめ得たサンプル信号位相データと、金属が混入した前記被検査物の通過により検出される前記磁界変動信号により得られる被検査物信号位相データと、の差異を判定する位相判定手段と、該位相判定手段の判定結果に基づいて前記被検査物中に混入した金属を磁性の相違する種別ごとに異なる色調で表示する種別表示手段とを有していることを特徴とする。

この構成により、被検査物中に混入した金属の影響の大きい被検査物信号位相データについて、複数種の金属サンプルについてのサンプル信号位相データに対する位相の差異を判定でき、その判定結果に基づいて、被検査物中に混入した金属が磁性の相違する種別ごとに異なる色調で表示されることとなる。したがって、被検査物中に混入した金属が磁性金属か非磁性金属かを的確に自動判別し識別表示することが可能となる。

（２）本発明の金属検出装置において、前記種別表示手段は、前記複数種の金属サンプルについて前記２つの検出位相に対応する直交座標系中に生じる相互の位相差により生じる複数の位相領域を所定方向に整列させつつ異なる色調に表示するスケール表示と、該スケール表示上で現在検出中の金属の位相を識別可能に表示する識別表示とを実行する構成とすることができる。

この場合、複数種の金属サンプルについて磁性の相違する種別ごとに異なる色調でスケール表示がなされ、そのスケール表示上で現在検出中の金属の位相が識別可能に表示されるので、金属の磁性の有無や金属種別が明確に識別表示可能となる。

（３）本発明の金属検出装置において、前記種別表示手段は、前記スケール表示を前記所定方向に延びるバー状のスケール形状に表示する構成としてもよい。

このようにすると、金属の磁性の有無や金属種別がより明確に識別表示可能となる。

（４）本発明の金属検出装置においては、前記磁性の相違する種別が、少なくとも磁性金属の種別と非磁性金属の種別とを含むものであるとよい。

このようにすると、金属の磁性の有無がより明確に識別表示可能となる。

本発明によれば、検査領域を通過する金属が磁性金属か非磁性金属かを的確に自動判別し識別表示することができる金属検出装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る金属検出装置の概略ブロック構成図である。 本発明の第１実施形態に係る金属検出装置における検出ヘッド内の送信コイルおよび受信コイルの配置形態を示す概略斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る金属検出装置における金属通過時の磁界変動を差動検出する原理の説明図である。 本発明の第１実施形態に係る金属検出装置における差動検出信号の直交検波の説明図である。 本発明の第１実施形態に係る金属検出装置における直交検波信号データの直交座標面上における分布形態をリサージュ図形で示すグラフであり、横軸が基準信号と同相の信号成分レベルを縦軸が基準信号に対し直交する位相の信号成分レベルを示している。 本発明の第１実施形態に係る金属検出装置において直交検波信号データの直交座標面上における分布から混入金属の種別を判定するための判定条件を例示する判定マップの概略説明図である。 本発明の第１実施形態に係る金属検出装置の制御部に設けた検査条件毎の金属種別判定条件を読出し可能に記憶するメモリの説明図である。 本発明の第１実施形態に係る金属検出装置の制御部のメモリに対して検査条件毎の金属種別判定条件を記憶させる手順を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る金属検出装置においてサンプル検査時にその金属サンプルの種別を判定する処理の概略の手順を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る金属検出装置における表示器の一表示例の模式図であり、磁性の異なる金属種別をその種別の色で階調表示する場合を例示している。 本発明の第２実施形態に係る金属検出装置におけるそれぞれの表示器の表示例の模式図であり、略楕円形に湾曲したスケール表示を示している。 （ａ）は、本発明の第３実施形態に係る金属検出装置における表示器の一表示例の模式図で、バー状の単色のスケール表示を示しており、（ｂ）は、本発明の第４実施形態に係る金属検出装置における表示器の一表示例の模式図で、バー状の多色のスケール表示を示している。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施の形態）
図１～図１０は本発明の第１実施形態に係る金属検出装置の概略構成を示す図である。

まず、その構成について説明する。

図１および図２に示すように、本実施形態の金属検出装置１０には、被検査物であるワークＷを搬送するコンベア１２と、そのコンベア１２の途中に位置する検査ヘッド１４とが設けられている。

ワークＷは、例えば量産される食品を包装材で包装したものであり、箱入り製品のような定形のものでも、流動物等を封入した可撓性の袋入り製品のような不定形のものでよく、冷凍品でもよい。勿論、ワークＷとなる物品は、食品に限定されるものではない。

コンベア１２は、例えば図示しないループ状のベルトおよびローラを有するベルトコンベアで構成されており、ワークＷを検査ヘッド１４内の開口１４ａを通して所定方向に搬送できるようになっている。

検査ヘッド１４は、コンベア１２の所定長さのワーク搬送区間に対応する検査領域Ｚ内に交流磁界を発生させることができるとともに、ワークＷの通過に伴う検査領域Ｚ内の磁界の変動を検出することができるようになっており、ワークＷ中の金属（混入異物でも予め封入された製品の一部でもよい）あるいは非金属の異物（金属または金属成分を含んだ異物、欠品検出の場合は異物でなく構成要素でもよい）を検出するようになっている。

検査領域Ｚの入り口側（搬送方向上流側）には、ワークＷの検査領域Ｚへの進入を検知する例えば光学式の物品検知センサ１５が設置されている。また、金属検出装置１０の上部側正面には、ユーザによる操作入力のための操作入力部１６と、その操作用の表示や運転状態表示、異常の報知等を行なうための表示器１７等が設けられている。

金属検出装置１０は、具体的には、検査ヘッド１４に交流磁界を発生させる信号発生器２１および送信コイル２２と、検査ヘッド１４に交流磁界の変動を検出させる一方および他方の受信コイル２３ａ、２３ｂと、検査ヘッド１４の検出信号を直交検波処理する検波部２４と、検波部２４からの検波出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器２７ａ、２７ｂと、そのＡ／Ｄ変換後の検出データを基に金属検出が可能な所定の制御プログラムを実行する制御部３０とを含んで構成されている。

信号発生器２１は、所定周波数の交流の送信信号を発生するもので、図示しない電流増幅器を介して送信コイル２２を電流駆動する。また、送信コイル２２は、コンベア１２の搬送路近傍に配置され、信号発生器２１からの電流駆動によって励磁されたとき、送信信号周波数に対応する所定強度の交流磁界（交番磁界）を検査領域Ｚ内に発生させるようになっている。この送信コイル２２は信号発生器２１と共に磁界発生部を構成している。

より具体的には、図２に示すように、送信コイル２２は、検査ヘッド１４内に開口１４ａを取り囲むように配置されており、一方および他方の受信コイル２３ａ、２３ｂは、検査ヘッド１４の開口１４ａを取り囲み、かつ、送信コイル２２に対しワーク搬送方向の前後に略同一の中心軸を持つように配置されている。

受信コイル２３ａ、２３ｂは、送信コイル２２からの磁束が略等量に鎖交するよう配置されかつ互いに逆相に接続された少なくとも一対のコイルからなり、対向する一端側で接地されるとともに他端側で検波部２４に接続されている。これら受信コイル２３ａ、２３ｂは、送信コイル２２と協働して検査領域における磁界の変動を検出する差動検出器２３（磁界検出部）を構成している。送信コイル２２で発生する交流磁界の周波数は、後述する制御部３０によって可変設定されるようになっており、差動検出器２３は設定される各周波数の交流磁界についてその変動を検出可能である。

具体的には、検査領域Ｚ内に交流磁界が発生しているとき、受信コイル２３ａ、２３ｂには、それぞれ電圧が誘起されるが、送信コイル２２からの交流磁界のみに対しては逆相接続された受信コイル２３ａ、２３ｂの電圧出力は等しく平衡し、両受信コイル２３ａ、２３ｂの誘起電圧の差（差動検出器２３としての出力）がゼロとなるようになっている。そのため、例えば受信コイル２３ａ、２３ｂの他端側は例えば平衡調整用の可変抵抗器（図示していない）を介して結合され、その可変抵抗器の中点から検波部２４に接続されている。

検査領域Ｚの磁界中を通過する磁性金属には磁束密度の大きさに比例してより多くの磁束が引き寄せられる一方、その磁界中を通過する非磁性金属にはその移動による磁束密度の変化を打ち消すような向きでうず電流が生じ、ジュール熱が消費される。

したがって、コンベア１２上の製品に混入した何らかの磁性金属が検査領域Ｚの発生磁界中を通過する場合、例えば図３（ａ）～図３（ｃ）に示すように、磁束を引き寄せるその金属の位置に応じて受信コイル２３ａ、２３ｂの誘起電圧Ｖａ、Ｖｂの大小関係が変化することになり、受信コイル２３ａ、２３ｂ間の出力の平衡状態がくずれる。また、主として非磁性体である製品のみが送信コイル２２の発生磁界中を通過する場合にも、その含有成分や水分、包装材等の影響により、金属を含んでいるときほど顕著ではないが受信コイル２３ａ、２３ｂ間の出力の平衡状態がくずれる。

受信コイル２３ａ、２３ｂは、このようにコンベア１２上の製品の移動により両受信コイル２３ａ、２３ｂ間の出力の平衡状態がくずれたとき、その磁界の変化に応じた差動検出信号Ｓｄ（磁界変動信号）を出力する。この差動検出信号Ｓｄは、送信コイル２２側からの交流磁界に対応して前記送信信号の周波数を有する高周波信号成分に、ワークＷの移動に応じて振幅および位相が変化する低周波信号成分が重畳した変調信号形態となり、例えば図４に示すような信号波形で表すことができる。

検波部２４は、図１に示すように、各一対のミキサ２４ａ、２４ｂ、バンドパスフィルタ２５ａ、２５ｂおよび移相器２６ａ、２６ｂからなる検出回路部を構成しており、ミキサ２４ａ、２４ｂには差動検出器２３からの差動検出信号Ｓｄがそれぞれに入力される。

ミキサ２４ａ、２４ｂには、入力信号の位相を設定移相量だけシフトさせる移相器２６ａ、２６ｂがそれぞれ接続されており、移相器２６ａは、信号発生器２１からの前記送信信号の位相を専ら検出感度を高めるよう可変設定される所定移相量だけ移相させて、ミキサ２４ａに供給する。また、移相器２６ｂは、移相器２６ａで生成された信号の位相を更に９０度移相させることで、差動検出器２３から誘導出力される差動検出信号Ｓｄの高周波信号成分に対して９０度位相の異なる高周波信号を生成し、ミキサ２４ｂに供給する。

ミキサ２４ａは、移相器２６ａからの高周波信号と差動検出器２３からの差動検出信号Ｓｄとを合成してバンドパスフィルタ２５ａに出力する。同様に、ミキサ２４ｂは、移相器２６ｂからの高周波信号と差動検出器２３からの差動検出信号Ｓｄとを合成してバンドパスフィルタ２５ｂに出力する。

ここでのミキサ２４ａ、２４ｂによる入力の混合は、移相量により異なるが、移相器２６ａ、２６ｂからの入力信号に基づいて、磁束密度の変化が最大となる瞬間（位相０度）側において、磁束密度変化が大きいほどジュール熱を消費して外部磁界変化を引き起こす非磁性金属の影響が大きい第１の変動成分の検出信号Ｒｘと、磁束密度自体がほぼ最大となる瞬間（磁界波形の振幅が最大となる瞬間；位相９０度）側において、磁束密度が大きいほどより多くの磁束を引き付けて外部磁界変化を引き起こす磁性金属の影響の大きい第２の変動成分の検出信号Ｒｙを生成することができる。

バンドパスフィルタ２５ａ、２５ｂは、ミキサ２４ａ、２４ｂで合成された両検出信号Ｒｘ、ＲｙのうちワークＷの移動に対応して変化する低周波信号成分の検出信号を抽出し、併せて高周波成分のノイズを除去するフィルタ特性を有している。

図４に示すように、バンドパスフィルタ２５ａ、２５ｂから出力される低周波成分の検出信号Ｘ、Ｙは、差動検出信号Ｓｄの波形中で所定位相位置の瞬時値を結ぶ包絡線の波形、およびその所定位相位置から送信信号周期τの１／４周期分、つまり９０度だけ位相がずれた瞬時値を結ぶ包絡線の波形を有するものとなる。

両バンドパスフィルタ２５ａ、２５ｂから出力される検出信号Ｘ、Ｙは、Ａ／Ｄ変換器２７ａ、２７ｂでそれぞれアナログ信号からディジタル信号である検出データＤｘ、Ｄｙに変換された後、物品検知センサ１５からの物品検知信号に関連付けられた検出データＤｘ、Ｄｙとして、制御部３０に取り込まれる。

制御部３０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェースを含むマイクロコンピュータ構成のもので、ＲＯＭ内に格納された制御プログラムをＲＡＭとの間でデータの授受を行ないながら実行し、Ｉ／Ｏインターフェースを介して取り込んだ検出データＤｘ、Ｄｙ等の各種信号を処理するようになっている。制御部３０は、ディジタル信号処理を行うＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等を併有するものでもよい。

この制御部３０は、前述の制御プログラムを実行することで、図１に機能ブロック図で示すように、設定部３１、検査データ記憶用の第１メモリ部３２、位相判定用の第２メモリ部３３、検査条件記憶用の第３メモリ部３４、位相補正部３５、および判定部３６の機能を発揮し得るものである。

設定部３１は、操作入力部１６からの指示入力に応じ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と、ワークＷの良品サンプルやテストピース等の金属サンプルＴｐ１、Ｔｐ２等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）とを有している。また、設定部３１は、操作入力部１６への選択操作入力に応じて後述する通常の金属検出モードと設定・確認モードとを切替え可能になっている。

この設定部３１は、例えば各品種のワークＷのサイズ（例えば長さ）や搬送速度、信号発生器２１の発生信号周波数、移相器２６ａによる位相補正量Δθ、バンドパスフィルタ２５ａ、２５ｂの通過帯域（周波数帯域）等、金属検出装置１０の動作に関する各種設定パラメータを、ワークＷの品種毎に一部手入力で、その他を自動で設定するための設定手段となっている。

ワークＷの長さや搬送速度は、検出データＤｘ、Ｄｙの取り込み時間やその間隔、バンドパスフィルタ２５ａ、２５ｂの通過帯域等を決定する条件となる。また、信号発生器２１の発生信号周波数は、検出対象金属の種別や大きさ、ワークＷの構成材料（内容物および包装材等）の素材等に応じて選択され得るパラメータである。さらに、検出データＤｘが移相器２６ａの移相量に対応する所定位相位置の瞬時値で特定されることから明らかなように、検出データＤｘ、Ｄｙの波形振幅は、移相器２６ａの位相補正量Δθによって相違することになる。すなわち、移相器２６ａの移相量は、ワークＷに混入した金属の検出感度を決定するパラメータとなる。

位相補正部３５は、検査対象の各ワークＷが検査領域Ｚを通過する度に、Ａ／Ｄ変換器２７ａ、２７ｂから取り込まれる一連の低周波信号成分の検出データＤｘ、Ｄｙを所定サンプリング数だけ取得し、取得した信号データを基に、図５に示すように、検波時の位相０°（同相）側を横軸、位相９０°（直交位相）側を縦軸とするＸ－Ｙ平面上で、検出データＤｘ、Ｄｙの値を直交座標成分とする散布図として、リサージュ図形を作成できるようになっている。

位相補正部３５は、図５に示すリサージュ図形中でワークＷの製品影響による磁界変動成分の検出データが分布する中心の位相θｄを基準位相とし、検波部２４での検波時の位相に対する基準位相の位相差（散布図中の回帰直線の傾き角の差に相当）を補正可能な位相補正量Δθを算出し、検波位相を補正することができるようになっている。

この場合、ワークＷに金属（金属異物または製品中の金属成分）が含まれていると、図５および図６に示すように、検波時の位相に対し同相（Ｉｎ－ｐｈａｓｅ）側とみなした基準位相Ｉを横軸とし、その直交位相（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）を縦軸ＱとするＩ－Ｑ平面上においては、ワークＷ（良品）のみを磁界通過させた場合の検出データＤｘ、Ｄｙ（以下、製品影響信号という）は、基準位相Ｉの近傍に分布するものとなり、金属を通過させた場合の検出データＤｘ、Ｄｙ（以下、金属影響信号という）は、直交位相Ｑ側に分布するものとなる。なお、本発明にいう同相側および直交位相側は、２つの検出信号Ｘ、Ｙの相対的な位相関係であり、図４に示すように磁界変動成分の位相０の開始点に対し位相遅れ側（同図中の右側）で特定位相位置を繋ぐ包絡線状の検出信号Ｘ、Ｙとなる場合、開始点に対し検出信号Ｙの方が検出信号Ｘよりの位相差が大きいことを意味する。また、基準信号に対応する交流磁界の位相０°または１８０°に近い低振幅側では、交流磁界の磁束密度の変化量が大きくなり、位相９０°または２７０°に近い高振幅側では、交流磁界の磁束密度が大きくなる。

位相補正部３５は、金属有無の判定位相となる直交位相Ｑでは製品影響の大きい同相Ｉ側での振幅レベルが最小レベルとなり、金属影響の大きい直交位相Ｑ側では振幅レベルが大きく現れるよう、感度設定を行うようになっている。

判定部３６は、前述のＩ－Ｑ平面上での金属有無判定位相（直交位相Ｑ）における製品影響と金属影響の検出データの振幅Ｌｇ、Ｌｎを比較し、その振幅の比（Ｌｎ／Ｌｇ）が所定のリミット値を超えるか否かによって、ワークＷ中における金属有無の判定処理を実行する第１判定部３６ａ（金属有無判定手段）を有している。

ところで、図５中では、金属影響信号の散布図（リサージュ図形Ｈｎ）の形状は、ワークＷの製品影響信号の散布図（リサージュ図形Ｈｇ）の形状に対して相対的に細くなっており、その検出位相（同図中θｎ）が製品影響信号の検出位相（同図中θｄ）に対して略直交位相となっているが、ワークＷに入る金属やそのテストピース等の影響信号の散布図形状（リサージュ図形の形状）は、その金属またはテストピースの材質や大きさによって変化し、その図形の傾きは、差動検出信号Ｓｄから包絡線Ｘをとる前述の所定位相位置（前述の位相補正量Δθ）によって変化する。

図５中に示す金属影響信号のリサージュ図形Ｈｎは、材質が非磁性金属の場合を模式的に例示するものであるが、ステンレス鋼の鋼種（マルテンサイト系、フェライト系、オーステナイト系等）によるフェライト量の相違や他の種別の金属（例えばアルミニウム（Ａｌ）、真鍮（Ｂｒａｓｓ）等）、あるいは、非金属や金属含有の複合材等の別により、位相角は変化し、その金属の大きさ（例えば径）に応じて振幅が変化する傾向がある。

そこで、本実施形態では、制御部３０の第１判定部３６ａにおいて、第１判定部３６ａで製品影響に対し金属影響による磁界変動成分の振幅の比（図５中のＬｎ／Ｌｇ）が最大となる位相θｄ、θｎを算出する感度優先の処理を実行する一方で、第２判定部３６ｂおよび第３判定部３６ｃにおいて、感度優先の処理とは別に、金属の種別判定のための処理を実行するようになっている。

図６に示すのは、ノイズや振動による検出信号のばらつきレベルの範囲内に入るように位相調整された基準位相Ｉを横軸とし、それと直交する直交位相軸Ｑを縦軸とするＩ－Ｑ平面上に、複数の金属（検出対象物）の種別およびサイズについて、その金属影響信号のリサージュ図形ＨｎのピークＰｓの検出位相角θｎを算出した結果をプロットした場合に、検出位相角θｎが互いに相違する複数の種別群をそれらの位相角の分布範囲で区分する判定マップ（種別判定条件）の説明図である。

図６において、「Ｆｅ」は、金属が鉄その他の磁性金属からなる場合の分布範囲を例示しており、磁性金属の種別および大きさ（直径Φ）に応じて、例えばＩ－Ｑ平面の中心から離れるように金属径が大きくなるほど位相角も大きくなるというように位相角増大側に湾曲する境界線Ｂ１がその種別群の金属の位相角の上限となっている。

また、図６において、「ＳＵＳ」は、例えば境界線Ｂ１に近いフェライト系のステンレス鋼や、境界線Ｂ２に近いオーステナイト系のステンレス鋼をはじめ、他の多くのステンレス鋼（マルテンサイト系等）を材質とする金属の種別判定に寄与し得るものである。この場合も、Ｉ－Ｑ平面の中心から離れるように金属径が大きくなるほど位相角も大きくなり、境界線Ｂ２も位相角増大側に湾曲している。すなわち、境界線Ｂ２は、境界線Ｂ１と同様に、隣接する種別群の検出位相が金属の大きさ（直径Φ）に比例しない傾向を示している。

図６において、Ｎｏｎ－Ｆｅは、アルミニウムや真鍮その他の非鉄金属や高耐食性の特殊金属、複合材等からなる他の種別群の場合の分布範囲を例示しており、金属の種別または大きさ（直径Φ）によって位相角が相違するとともに、基準位相Ｉに対し反転（１８０°相違）する位相角近傍のノイズや振動による検出信号のばらつきレベルの範囲がその種別群の金属の位相角の上限となっている。

以後、差動検出信号Ｓｄから検出信号Ｘ、Ｙを取り出す際の所定位相位置がより高位相角側になると、同様にＦｅ、ＳＵＳ、Ｎｏｎ－Ｆｅの順に、境界線Ｂ１、Ｂ２を挟んで、種別群ごとの分布が分かれる。

位相判定用の第２メモリ部３３には、図６に示すような種別判定マップが種別判定条件データとして記憶されており、判定部３６の第２判定部３６ｂは、その種別判定条件データに基づいて、金属影響信号のリサージュ図形ＨｎのピークＰｓの検出位相角θｎが、図６中の複数の種別群ごとの分布領域Ｆｅ、ＳＵＳ、Ｎｏｎ－Ｆｅのいずれに入るかを判定するようになっている。ここで、第２メモリ部３３に記憶され、第２判定部３６ｂに使用される種別判定条件データは、検査ヘッド１４に複数種の金属サンプルのうち各種の金属サンプルを通過させたときに検出された磁界変動信号を用いて、あらかじめ得られた種別ごとのサンプル信号位相データである。

判定部３６の第２判定部３６ｂは、複数種の金属のテストピースその他の金属サンプルのうち各種の金属サンプルＴｐ１、Ｔｐ２等が検査領域Ｚ中を通過するとき、その通過による検査領域Ｚ中の交流磁界の変動に伴って直交検波位相に対応する直交座標系（Ｘ－Ｙ座標系）中に生じる低周波成分の金属影響信号のリサージュ図形Ｈｎの位相θｎを判定するようになっている。また、第２判定部３６ｂは、金属が混入したワークＷが検査ヘッド１４を通過するとき、検出される磁界変動信号を基に得られる位相データ（被検査物信号位相データ）を前述のサンプル信号位相データと比較し、両データの差異を判定することでワークＷの位相および同ワークＷに混入した金属の位相を判定する位相判定手段となっている。

判定部３６の第３判定部３６ｃは、第２判定部３６ｂで金属サンプルごとに判定される金属影響信号の検出位相角θｎの分布領域に基づき、金属として、鉄等の磁性金属群（図６中でＦｅと表示）のいずれか、ステンレス鋼群等の非磁性金属群（図６中でＳＵＳと表示）のいずれか、あるいは、アルミニウムや真鍮その他の種別群（図６中でＮｏｎ－Ｆｅと表示）のいずれかが検出されたか否かを判定し、その結果を判定種別と共に表示器１７に出力する機能を有している。この第３判定部３６ｃは、位相判定手段である第２判定部３６ｂの判定結果に基づいて、検査領域Ｚ中を通過する金属の種別を判定する金属種別判定手段となっている。

図６は、各種別群の金属の検出位相角θｎの分布が、それぞれの種別群の分布確度θａ、θｂ、θｃの範囲内で、概ねＩ－Ｑ直交座標面の中心点から離れるほど大きくなる傾向を意味している。しかし、種別判定のための条件は、図６に示すようなものに限定されるものではなく、生産ラインの装置構成等から想定される金属の材質を特定し、予めその検出特性を記憶しておくようにする場合、境界線による分布範囲の区分でなく、特定種別の分布範囲に特定された複数の独立した分布エリアを設定しておき、そのいずれかに属するかを判定するようにしてもよい。

図７は、図６に示すような金属の種別ごとの判定を各ワークＷへの混入時を想定して実行するための検査条件とその条件での送信出力レベルを記憶する検査条件記憶用の第３メモリ部３４の機能説明図である。

図７に示すように、第３メモリ部３４には、所定の送信周波数１および送信出力（レベル）１から、その少なくとも一方の値を順次変化させた送信周波数ｎおよび送信出力ｎまでの各送信周波数および送信出力について、ワークＷの搬送・通過に伴う検査領域Ｚ内の磁界変動信号Ｓｄを検波部２４で検波し、バンドパスフィルタ処理する際の通過帯域である周波数帯域、位相および振幅を、周波数帯域１、位相１および振幅１から周波数帯域ｎ、位相ｎおよび振幅ｎまで設定したデータが、記憶保存されている。このように設定したデータは、各送信周波数および送信出力について検査ヘッド１４に複数種の金属サンプルのうち各種の金属サンプルを通過させ、その通過時に検出された磁界変動信号によりあらかじめ種別ごとに得られたものであり、本発明にいうサンプル信号位相データおよびサンプル信号振幅データを含んだものとなる。

これら送信周波数１および送信出力１から送信周波数ｎおよび送信出力ｎまでの各送信条件や、検波信号Ｒｘ、Ｒｙをフィルタ処理する際の周波数帯域、位相および振幅の段階的な設定は、例えば複数種の金属サンプルの種別ごとに、大きさの異なる複数の同種別金属サンプルを準備し、それぞれに好適な検査条件を設定するのに有効である。

判定部３６の第３判定部３６ｃは、第３メモリ部３４に記憶された検査条件を基に、複数種の金属サンプルの種別ごとに、大きさの異なる複数の同種別金属サンプルについて、検査領域Ｚ中を通過する金属の種別に加えてその金属影響信号の振幅をも判定可能となる。したがって、第３判定部３６ｃは、第３メモリ部３４と協働して、複数種の金属サンプルの種別ごとに大きさの異なる複数の同種別金属サンプルについてその金属影響信号の振幅をも判定する振幅判定手段として機能し得るものとなっている。

このように、本実施形態の金属検出装置１０は、ワークＷが通過する検査領域Ｚに基準信号を基に交流磁界を発生させる磁界発生部としての信号発生器２１および送信コイル２２と、ワークＷの通過による検査領域Ｚ中の交流磁界の変動を検出して磁界変動信号Ｓｄを出力する差動検出器２３と、磁界変動信号Ｓｄのうち基準信号に対し同相側の第１の変動成分の信号Ｘと基準信号に対し直交位相側の第２の変動成分の信号Ｙとを、互いに直交する２つの検出位相で検出する処理を実行する検波部２４と、検波部２４からの検出信号Ｘ、Ｙを基に、ワークＷ中に混入した金属を検出するための金属有無判定処理を実行する第１判定部３６ａを有する判定部３６と、を備えている。

さらに、判定部３６は、ワークＷ中に混入した金属を高感度に検出するための第１判定部３６ａとは別に、その混入金属を含むワークＷあるいは複数種のうち各種の金属サンプルの通過による検査領域Ｚ中の交流磁界が変動するとき、その変動に伴って直交検波位相に対応する直交座標系中に生じる金属影響の検出データの位相θｎを種別ごとのサンプル信号位相データと比較して差異を判定する位相判定手段としての第２判定部３６ｂと、その判定結果に基づいて検査領域Ｚ中を通過する金属の種別を判定する金属種別判定手段としての第３判定部３６ｃとを有している。

また、判定部３６の第３判定部３６ｃは、複数種の金属サンプルの種別ごとに、大きさの異なる複数の同種別金属サンプルについて、金属影響信号の振幅の差異を判定する振幅判定手段の機能を併有しており、その振幅判定結果に基づいて、検査領域Ｚ中を通過する金属の種別および大きさを判定可能になっている。

加えて、金属種別判定手段としての第３判定部３６ｃは、直交座標系中に生じる金属影響信号の位相θｎのみならず振幅を含むデータに基づいて複数種のうちいずれの種別の金属サンプルに近似し他と相違するのかと、複数の同種別金属サンプルのうちいずれの大きさの金属サンプルに近似し他と相違するのかを、それぞれ直交座標上の複数の種別群（Ｆｅ、ＳＵＳ、Ｎｏｎ－Ｆｅ）の分布領域の境界線Ｂ１、Ｂ２の情報を基に判別する。

そして、判定部３６の第２判定部３６ｂは、基準信号の周波数または差動検出器２３の検出信号について設定された複数の周波数帯域ごとに、各種の金属サンプルが検査領域Ｚ中を通過するときに直交座標系中に生じる金属影響信号の位相θｎを判定するための判定条件（例：図６に示す判定マップまたは判定用の境界線Ｂ１、Ｂ２の計算式等）をサンプル信号位相データおよびサンプル信号振幅データ等として第２メモリ部３３および第３メモリ部３４に記憶しており、その判定条件を基に、検査領域Ｚ中を通過する金属の種別を判定する。

本実施形態の金属検出装置１０において、制御部３０は、さらに、判定部３６の判定結果の蓄積により、検査領域Ｚ中を通過したワークＷの検査結果の統計や検査および金属検出結果の来歴を公知の手法で取得しつつ、その来歴情報に対応する種別情報を関連付けて記録することができる統計・来歴処理部３７を併有している。

次に、上記構成の金属検出装置１０の動作と共に、作用について説明する。

[設定・動作確認時]
金属検出装置１０の設定・動作確認時には、ユーザが操作入力部１６のメニューキーを押す等して、オート設定、検出感度（レベル）変更、物品影響表示、統計メニューなどの選択項目を有するメニュー画面（詳細は図示していない）が表示される。そして、まず、例えばオート設定が選択され、実際に金属検出を実行する前に、ワークＷの良品サンプルや複数種の異物の金属サンプルＴｐ１、Ｔｐ２等について、検査ヘッド１４に通す試験的な検査・測定（以下、サンプル検査ともいう）を行うことで、金属検出装置１０を構成する各部の動作に必要な初期設定がなされる。なお、サンプル検査は、検査対象製品の品種登録時だけでなく、その登録情報に基づく動作の確認時等にも実行される。このようなサンプル検査は、例えば特開２０１８－２００１９７号公報に記載されるテストピース影響信号相当のテスト変動成分を部分的にあるいは全部に用いるものとしてもよい。

図７および図８に示すように、検査条件記憶用の第３メモリ部３４に記憶させる送信条件（送信周波数および送信出力）１～ｎのそれぞれについて、「周波数帯域、位相、振幅」の情報を設定する際に、まず、最初の検査条件・出力１について、送信条件を読取り（ステップＳ１１、Ｓ１２）、対応する一種別のテストピースでの試験的な検査を実行するために、送信周波数設定および送信出力を設定する（ステップＳ１３、Ｓ１４）。

次いで、金属検出装置１０の検査領域Ｚ内に交流磁界を発生させるとともに（ステップＳ１５）、ワークＷを検査領域Ｚ中を通過させるようにコンベア搬送させ（ステップＳ１６）、その際に差動検出器２３から出力される磁界変動信号Ｓｄを基に検波部２４から制御部３０までの信号処理系に受信信号処理を実行させる（ステップＳ１７）。そして、直交座標系中の金属影響信号のリサージュ図形Ｈｎから、その磁界変動成分の振幅Ｌｎおよび位相θｎを算出して、検査条件記憶用の第３メモリ部３４に記憶させる（ステップＳ１８）。

次いで、送信条件（送信周波数および送信出力レベル）ｎに達している（ｋ＝ｎ）か否かが判定され（ステップＳ１８）、その判定結果に応じて、送信条件番号を順次繰り下げながら（ステップＳ２０）、送信条件ｎに達するまで、一連の処理ステップＳ１１～Ｓ１９を伴う試験的な検査・測定が繰り返され、検査条件記憶用の第３メモリ部３４に対する記憶情報の設定作業が実行される。

このような設定作業の間、制御部３０により品種登録の状況が逐次判定され、未だオート設定が完了していないときには、例えば動作モード表示記号として設定未完了の記号表示がされ、品種登録が完了すると、異なるモード表示記号に変更するといった具合に、所要の設定作業を促す表示がなされる。

本実施形態では、使用される金属サンプルが、磁性金属である鉄系（Ｆｅ）のテストピースと、非磁性金属であるステンレス鋼（ＳＵＳ）のテストピースと、非鉄系（Ｎｏｎ－Ｆｅ）のテストピースといった複数種の金属サンプルＴｐ１、Ｔｐ２等である場合に、任意の順序でそれらのテストピースを用いて検査条件の設定を行うことができる。

また、金属検出装置１０の動作確認において所定の複数種のテストピースを用いるサンプル検査が要求される場合に、判定部３６は、サンプル検査に用いられる複数種の金属種別についてそれぞれの金属サンプルの種別判定が可能であるので、同種の金属サンプル、例えば磁性金属の金属サンプルのみを検査ヘッド１４に通しただけで、非磁性金属等の異種別の金属サンプルを用いたサンプル検査を未実施のまま動作確認作業を終了してしまうといった作業漏れやミスを未然に防止することができる。

さらに、オート設定の際に、例えば複数種のテストピースのうち磁性金属のテストピースを先に用いて粗い検出条件設定を行った後、非磁性金属のテストピースを用いて、磁性の有無に関係なく金属を確実に検出可能な検出条件設定を行うといった手順があらかじめ定められている場合に、その手順を間違ってしまったとしても、制御部３０では、種別ごとの検査データを基に、好適な検出条件設定を行うことが可能となる。

[通常運転モード]
金属検出装置１０の通常運転時には、詳細を図示しないが、表示器１７に運転時画面の表示がなされる。この通常運転時には、例えば品種番号、品名、判定結果であるＯＫ（良品・合格）／ＮＧ（不良品・不合格）等の文字、ワークＷのトータル検査数、カウントしたＮＧ品の数、運転又は停止状態である旨の文字等が表示され、金属のワークＷへの混入が検出されたときにはＮＧの文字と共に、検出された金属の種別が例えば磁性の有無を判断できる表示、例えばＦｅ、ＳＵＳまたはＮｏｎ－Ｆｅ等の表示出力がなされる。

金属種やサイズの判断処理は、図９に示すような処理手順で実行される。

まず、複数種別のテストピースを用いるサンプル検査の結果情報を検査条件記憶用の第３メモリ部３４から読み出して入力した後（ステップＳ２１）、それぞれの検査条件に対応する振幅（ｉ）（振幅１から振幅ｎまで）および位相（ｉ）（位相１から位相ｎまで）を読み取る（ステップＳ２２）。

次いで、位相判定用の第２メモリ部３３より、磁性、非磁性その他金属の種類およびサイズの判断情報、すなわち、複数の金属種別群の検出位相角θｎの分布を判定可能なマップ（種別判定条件）のデータまたは複数の境界線Ｂ１、Ｂ２の算出式を読み出して入力し（ステップＳ２３）、その入力情報に基づいて、金属影響信号のリサージュ図形ＨｎのピークＰｓの検出位相角θｎがどの種別の分布範囲に属し、かつ、ピークＰｓの振幅Ｌｓがどのサイズの振幅領域に位置するかを判定して、検査データ記憶用の第１メモリ部３２および統計・来歴処理部３７に記憶させる（ステップＳ２４）。

次いで、振分機構４３への選別指令要求、検査の来歴表示要求、検査結果の統計表示要求、あるいは、検出金属の種別およびサイズの表示出力要求等の有無をチェックし（ステップＳ２５）、必要な出力処理（ステップＳ２６、Ｓ２７、Ｓ２８、Ｓ２９）を実行した後、今回の処理を終了する。

図１０に、制御部での出力処理に伴う表示器１７での一表示例を示している。

同図に示すように、表示器１７の表示画面１７１中には、上方から下方へと順に、運転モード表示領域１７２と、動作状態表示領域１７３と、搬送中のテストピースまたはＮＧサンプルについての磁性の異なる金属種別を表示する種別表示スケール領域１７４と、金属検査の結果表示領域１７５とが配置されている。

運転モード表示領域１７２には、本装置が「運転中」であること、動作モード、例えば「確認モード」であること、日時、記憶種別等が表示される。動作状態表示領域１７３には、現在の動作状態、例えばテストピースを用いる「確認モード」での成分分析中であることが表示される。

種別表示スケール領域１７４は、検出金属の種別、例えば現在検査中のテストピースの種別の表示を行う種別表示手段となっており、複数種の金属サンプルについての複数の種別表示領域１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃおよび１７４ｄが、複数種の金属サンプルについて検波位相に対応する直交座標系中に生じる相互の位相差により生じる複数の位相領域を所定方向に整列させつつ異なる色調に表示するスケール表示をなしている。

具体的には、複数の種別表示領域１７４ａないし１７４ｄが、例えば「Ｎｏｉｓｅ」領域１７４ａ、「磁性体」領域１７４ｂ、「非磁性体」領域１７４ｃ、および、「ＯＶＦ（オーバーフロー）」領域１７４ｄのいずれかに対応付けて表示されるようになっている。

ここで、「Ｎｏｉｓｅ」領域１７４ａは、図６中のノイズ、ワークまたは振動の影響による位相角の分布領域、例えばワークＷ自体のリサージュ図形ＨｇのピークＰｗの位相角θｄの分布領域に対応している。また、「磁性体」領域１７４ｂは、鉄（Ｆｅ）等の磁性体金属の影響によるリサージュ図形のピークの位相角の分布領域に対応している。

また、「非磁性体」領域１７４ｃは、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の非磁性体金属の影響によるリサージュ図形ＨｎのピークＰｎの位相角θｎの分布領域に対応しており、ここでは、鋼（鉄および鉄を主成分とする合金）以外の金属である非鉄金属（Ｎｏｎ Ｆｅｒｒｏｕｓ ｍｅｔａｌ）、例えばアルミニウム（Ａｌ）等といった非鉄金属の影響によるリサージュ図形のピークの位相角の分布領域をも包含している。

「ＯＶＦ」領域１７４ｄは、金属影響の大小を検出データＤｘ、Ｄｙから評価可能な１８０度毎の位相角範囲内において、検査領域Ｚの磁界に対する金属影響の検出に有効でない程度に位相角が過大なオーバーフロー領域を示している。

同図中の「非磁性体」領域１７４ｃには、ポインタ１７４ｆが、各種別表示領域１７４ａ－１７４ｄとは異なる色調で表示されている（ここでは図示の便宜上、色調の違いを網掛けの違いとしている）。このポインタ１７４ｆは、前記位相角θｎの大きさに応じて種別表示スケール領域１７４の延在方向である同図中の左右に移動可能に表示されるものであり、種別表示スケール領域１７４上におけるその表示位置が種別表示領域１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃまたは１７４ｄのいずれに入るかおよび色調の相違によって、検出された金属やテストピースの種別と、磁性の有無およびその磁性の程度とを識別可能に表示できるようになっている。すなわち、ポインタ１７４ｆは、現在検出中の金属の位相を、種別表示スケール領域１７４の種別表示領域１７４ａ－１７４ｄに対して識別表示することができる。

金属検査の結果表示領域１７５は、例えば磁性金属の影響による磁界変動の振幅レベルをその判定リミット値と対比して表示するＭＬ１表示部分１７５ａと、非磁性金属の影響による磁界変動の振幅レベルをその判定リミット値と対比して表示するＭＬ２表示部分１７５ｂと、今回算出した算出値およびその判定リミットに基づく判定の結果を表示色および点灯数で視認可能に表示する複数の表示素子列１７５ｃ、１７５ｄ、１７５ｅとを含んでいる。

このように、本実施形態においては、複数種の金属サンプル（Ｆｅ、ＳＵＳ、Ｎｏｎ－Ｆｅ等）のそれぞれの磁界通過に由来する磁界変動信号Ｓｄを直交検波して磁性金属および非磁性金属の影響の大きい検出データＤｘ、Ｄｙを取得した上で、それら検出データＤｘ、Ｄｙを基に検波位相に対応する直交座標系中のリサージュ図形Ｈｎの傾き角θｎが位相データとして算出され、算出された位相データが、記憶済みのサンプル信号位相データと比較される。

そして、その比較結果に基づき、複数種の金属サンプル（Ｆｅ、ＳＵＳ、Ｎｏｎ－Ｆｅ等）について、それぞれ直交座標系中に生じる各金属種別の位相の分布領域を、所定方向に延びるバー状の種別表示スケール領域１７４中にそれぞれの金属種別の位相θｎの違いに応じた配置順で、各金属種別のサンプルの磁性の相違による位相のばらつき幅に応じた長さ（所定方向）に配置した上で、その種別表示スケール領域１７４上に、ポインタ１７４ｆによって現在検査中の物品や金属の位相を識別可能に表示するポインタ表示が実行される。

したがって、検波位相に対応する直交座標系中に生じる金属影響信号の位相判定結果に基づいて、検査領域Ｚ中を通過する金属が、ポインタ１７４ｆおよび複数の種別表示領域１７４ａ～１７４ｄにより、磁性の相違する金属種別のいずれであるかが異なる色調のいずれか１つとして識別可能に表示できることとなる。

また、本実施形態では、種別表示スケール領域１７４において磁性の相違する金属種別ごとに異なる色調でスケール表示がなされるのみならず、同一種別内においても、前記位相の相違がスケール上のポインタ１７４ｆの表示位置として把握可能となる。したがって、被検査物に混入した金属による金属影響信号の位相θｎが間接的ながら定量的に表示されることになり、金属の磁性の有無やより細かい種別の相違が明確に識別表示可能となる。

しかも、本実施形態では、種別表示手段である種別表示スケール領域１７４が前記位相の相違する方向に延びるバー状となっているので、金属種別やその磁性の相違がより明確に識別表示可能となる。加えて、本実施形態では、磁性の相違する種別が、少なくとも磁性金属の種別と非磁性金属の種別とを含むことから、金属が磁性金属か非磁性金属かを的確に表示できるものとなる。

（第２の実施の形態）
図１１は、本発明の第２実施形態に係る金属検出装置における表示器での金属種別表示の一例を示している。なお、以下に説明する各実施形態は、前述の第１実施形態と略同一の装置構成を有しており、以下に述べる画面表示に関する記憶情報および制御の相違がある以外は、第１実施形態と同様であるので、以下、第１実施形態との相違点についてのみ説明する。

図１１に示すように、表示器１７の表示画面１７１中には、上方から下方へと順に、運転モード表示領域１７２と、動作状態表示領域１７３と、搬送中のテストピースまたはＮＧサンプルについての磁性の異なる金属種別を表示する種別表示スケール領域２７４と、金属検査の結果表示領域１７５とが配置されている。

すなわち、表示画面１７１中において、運転モード表示領域１７２、動作状態表示領域１７３および金属検査の結果表示領域１７５は、第１実施形態の場合と同様の表示態様であり、種別表示スケール領域２７４については、その金属種別の表示態様が第１実施形態とは相違する。

具体的には、種別表示スケール領域２７４は、検査領域Ｚを通過する物品やテストピースの種別を表示できる種別表示手段となっているが、第１実施形態における同手段のように真直なバー状の表示でなく、略円弧状に湾曲した帯状のスケール形状を有している。

また、複数種の金属サンプルについての複数の種別表示領域２７４ａ、２７４ｂ、２７４ｃ、２７４ｄおよび２７４ｅが、略扇形でそれぞれの角度範囲を有する「Ｎｏｉｓｅ」領域２７４ａ、「Ｆｅ」領域２７４ｂ、「ＳＵＳ」領域２７４ｃ、「Ｎｏｎ－Ｆｅ」領域２７４ｄ、および「ＯＶＦ」領域２７４ｅとして構成されている。

さらに、種別表示スケール領域２７４上には、種別表示スケール領域２７４の湾曲半径方向に延びるポインタ表示２７４ｆが、各種別表示領域２７４ａ－２７４ｅとは異なる色調で重畳表示されている（ここでは図示の便宜上、色調の違いを網掛けの違いとしている）。

「Ｎｏｉｓｅ」領域２７４ａは、図６中のノイズ、ワークまたは振動の影響による位相角、例えばリサージュ図形ＨｇのピークＰｗの位相角θｄの分布領域に対応しており、「Ｆｅ」領域２７４ｂは、鉄（Ｆｅ）および鉄を主成分とし磁性を有する金属の影響によるリサージュ図形のピークの位相角の分布領域に対応している。

また、「ＳＵＳ」領域２７４ｃは、ステンレス鋼（ＳＵＳ）を主とする非磁性体金属の影響によるリサージュ図形ＨｎのピークＰｎの位相角θｎの分布領域に対応しており、「Ｎｏｎ－Ｆｅ」領域２７４ｄは、鋼（鉄および鉄を主成分とする合金）以外の金属である非鉄金属、例えばアルミニウム（Ａｌ）や真鍮（Ｂｒａｓｓ）等といった非鉄金属の影響によるリサージュ図形のピークの位相角の分布領域に対応している。

「ＯＶＦ（オーバーフロー）」領域２７４ｅは、金属影響の大小を検出データＤｘ、Ｄｙから評価可能な１８０度毎の位相角範囲内において、検査領域Ｚの磁界に対する金属影響の検出に有効でない程度に位相角が過大なオーバーフロー領域を示している。

ポインタ表示２７４ｆは、位相角θｎ等の大きさに応じて種別表示スケール領域２７４の延在方向に移動するよう角度位置を変化させることができるものであり、種別表示スケール領域２７４上におけるその表示位置が種別表示領域２７４ａ、２７４ｂ、２７４ｃ、２７４ｄまたは２７４ｅのいずれの領域内に入るかと、その背景領域に対する色調の相違とによって、検出された金属やテストピースの種別と、磁性の有無およびその磁性の程度とを容易に識別可能に表示できるようになっている。

本実施形態においても、第１実施形態と同様に検出データＤｘ、Ｄｙを基に検波位相に対応する直交座標系中のリサージュ図形の傾き角（θｎ）を金属影響信号の位相として算出し、直交座標系中に生じる各金属種別の位相の分布領域を、所定方向に延びるスケール表示領域２７４中にそれぞれの金属種別の位相の違いに応じた配置順で、各金属種別のサンプルの磁性の相違による位相のばらつき幅に応じた角度範囲で配置し、そのスケール表示上に現在検査中の物品や金属の位相を識別可能に表示するポインタ表示を実行する。

したがって、ポインタ表示２７４ｆおよび複数の種別表示領域２７４ａ～２７４ｅにより、検査領域Ｚ中を通過する金属が磁性の相違する複数の金属種別のうちいずれであるかが異なる色調のいずれか１つとして識別されるように表示可能となる。

また、本実施形態では、種別表示スケール領域２７４において磁性の相違する金属種別ごとに異なる色調でスケール表示がなされるのみならず、同一種別内においても、前記位相の相違がスケール上のポインタ表示２７４ｆの表示位置として把握可能となる。したがって、検出された金属の前記位相が間接的ながら定量的に表示されることになり、金属の磁性の有無やより細かい種別の相違が明確に識別表示可能となる。

しかも、本実施形態では、種別表示手段である種別表示スケール領域２７４が前記位相の相違する方向に延びているので、金属種別やその磁性の相違がより明確に識別表示可能となる。加えて、本実施形態では、磁性の相違する種別が、少なくとも磁性金属の種別Ｆｅと非磁性金属の種別ＳＵＳ、Ｎｏｎ－Ｆｅとを含むことから、金属が磁性金属か非磁性金属かを的確に有効に表示できるものとなる。

（第３の実施の形態）
図１２（ａ）に第３実施形態における制御部での出力処理に伴う表示器１７の一表示例を示している。

同図に示すように、表示器１７の表示画面１７１中には、上方から下方へと順に、運転モード表示領域１７２と、動作状態表示領域１７３と、搬送中のテストピースまたはＮＧサンプルについての磁性の異なる金属種別を表示する種別表示スケール領域３７４と、金属検査の結果表示領域１７５とが配置されている。

そして、表示画面１７１中において、運転モード表示領域１７２、動作状態表示領域１７３および金属検査の結果表示領域１７５は、第１実施形態の場合と同様の表示態様であり、種別表示スケール領域３７４については、その金属種別の表示態様が第１実施形態とは相違する。

具体的には、種別表示スケール領域３７４は、検査領域Ｚを通過する物品やテストピースの種別を表示できるモノクロ階調表現、例えばグレースケールの種別表示手段となっている。また、種別表示スケール領域３７４は、複数種の金属サンプルについての複数の種別表示領域３７４ａ、３７４ｂ、３７４ｃ、３７４ｄおよび３７４ｅが、「Ｎｏｉｓｅ」領域３７４ａ、「Ｆｅ」領域３７４ｂ、「ＳＵＳ」領域３７４ｃ、「Ｎｏｎ－Ｆｅ」領域３７４ｄ、および「ＯＶＦ」領域３７４ｅとして構成されている。各領域３７４ａ～３７４ｅは、第２実施形態の対応する領域と同様の位相分布領域となっている。

ここで、図１２（ａ）中の「Ｎｏｎ－Ｆｅ」領域３７４ｄは、他の各種別表示領域３７４ａ－３７４ｃおよび３７４ｅが互いに同一の階調（例えば白）であるのに対し、異なる特定の階調で表示されており、この他領域と異なる特定階調での領域表示が位相領域を特定するポインタ表示として機能するようになっている。

この特定階調での領域表示は、前記位相角θｎの大きさに応じて種別表示スケール領域３７４の延在方向である同図中の左右に移動可能であり、種別表示スケール領域３７４上におけるその表示位置が種別表示領域３７４ａ～３７４ｅのいずれに入るかによって、検出された金属やテストピースの種別を識別可能に表示できるようになっている。

本実施形態においても、複数種の金属サンプルについて、それぞれ直交座標系中に生じる各金属種別の位相の分布領域を、所定方向に延びるバー状のスケール表示領域中にそれぞれの金属種別の位相（θｎ）の違いに応じた配置順で配置し、そのスケール表示上に現在検査中の物品や金属の位相を識別可能に表示する特定階調表示を実行する。したがって、検査領域Ｚ中を通過する金属が、磁性の相違する金属種別のいずれであるかが識別可能に表示できることとなる。

（第４の実施の形態）
図１２（ｂ）に、第４の実施の形態における制御部での出力処理に伴う表示器１７の一表示例を示している。本実施形態は、第３実施形態に類似するものである。

同図に示すように、本実施形態においては、表示器１７の表示画面１７１中において、運転モード表示領域１７２、動作状態表示領域１７３および金属検査の結果表示領域１７５が第１実施形態の場合と同様の表示態様であるのに対し、種別表示スケール領域４７４については、その金属種別の表示態様が第１実施形態とは相違する。

具体的には、種別表示スケール領域４７４は、検査領域Ｚを通過する物品やテストピースの種別を多色にカラー表現できる種別表示手段となっている。また、種別表示スケール領域４７４は、複数種の金属サンプルについての複数の種別表示領域４７４ａ、４７４ｂ、４７４ｃ、４７４ｄおよび４７４ｅが、「Ｎｏｉｓｅ」領域４７４ａ、「Ｆｅ」領域４７４ｂ、「ＳＵＳ」領域４７４ｃ、「Ｎｏｎ－Ｆｅ」領域４７４ｄ、および「ＯＶＦ」領域４７４ｅとして構成されている。各領域４７４ａ～４７４ｅは、第２実施形態の対応する領域と同様の位相分布領域となっている。

図１２（ｂ）中の「Ｆｅ」領域４７４ｂは、他の各種別表示領域４７４ａおよび４７４ｃ－４７４ｅが互いに同一の輝度、あるいは陰影その他の３Ｄ効果等であるのに対し、異なる輝度または３Ｄ効果等を含む強調表示態様で表示されており、この他領域と異なる強調表示態様での領域表示が位相領域を特定するポインタ表示として機能するようになっている。この強調表示態様での領域表示は、前記位相角θｎの大きさに応じて種別表示スケール領域４７４の延在方向である同図中の左右に移動可能であり、種別表示スケール領域４７４上におけるその表示位置が種別表示領域４７４ａ～４７４ｅのいずれに入るかによって、検出された金属やテストピースの種別を識別可能に表示できるようになっている。

本実施形態においても、複数種の金属サンプルについて、それぞれ直交座標系中に生じる各金属種別の位相の分布領域を、所定方向に延びるバー状のスケール表示領域中にそれぞれの金属種別の位相（θｎ）の違いに応じた配置順で配置し、そのスケール表示上に現在検査中の物品や金属の位相を識別可能に表示する特定階調表示を実行する。したがって、検査領域Ｚ中を通過する金属が、磁性の相違する金属種別のいずれであるかが識別可能に表示できることとなる。

なお、上述の第１実施形態においては、直交座標上の分布領域の境界線Ｂ１、Ｂ２等の境界情報は、磁界変動信号Ｓｄの特定検出位相での全変動領域を直交座標に対応させたマップ領域とするとき、そのマップ領域上の特定物品の検出信号の低振幅側より高振幅側（直交座標の二成分が大きくなる側）で位相角が大きくなるよう湾曲した曲線形状をなしていた。しかし、直交座標上の分布領域の境界情報は、磁界変動信号Ｓｄの特定検出位相での全変動領域を直交座標に対応させたマップ領域とするとき、そのマップ領域上の特定物品の検出信号の低振幅側より高振幅側で位相角が大きくなるよう湾曲した境界線上の変動点を特定する境界計算式で特定されてもよい。

以上説明したように、本発明は、検査領域を通過する金属が磁性金属か非磁性金属かを的確に自動判別し識別表示することができる金属検出装置を提供することができるものであり、被検査物が交流磁界中を通過するときの磁界変動を基に被検査物中の金属または金属成分を検出する金属検出装置全般に有用である。

１０ 金属検出装置
１２ コンベア
１４ 検査ヘッド
１５ 物品検知センサ
１６ 操作入力部
１７ 表示器
２１ 信号発生器（基準信号発生器、磁界発生部）
２２ 送信コイル（磁界発生部）
２３ 差動検出器（磁界検出部）
２３ａ、２３ｂ 受信コイル
２４ 検波部（検出回路部）
２４ａ、２４ｂ ミキサ
２５ａ、２５ｂ バンドパスフィルタ
２６ａ、２６ｂ 移相器
２７ａ、２７ｂ Ａ／Ｄ変換器
３０ 制御部
３１ 設定部
３２ 第１メモリ部
３３ 第２メモリ部
３４ 第３メモリ部
３５ 位相補正部
３６ 判定部
３６ａ 第１判定部（金属有無判定手段）
３６ｂ 第２判定部（位相判定手段）
３６ｃ 第３判定部（金属種別判定手段）
１７１ 表示画面
１７２ 運転モード表示領域
１７３ 動作状態表示領域
１７４、２７４、３７４、４７４ 種別表示スケール領域（種別表示手段）
１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃ、１７４ｄ 種別表示領域
１７４ｆ、２７４ｆ ポインタ（ポインタ表示）
１７５ 結果表示領域
２７４ａ、２７４ｂ、２７４ｃ、２７４ｄ、２７４ｅ 種別表示領域
３７４ａ、３７４ｂ、３７４ｃ、３７４ｄ、３７４ｅ 種別表示領域
４７４ａ、４７４ｂ、４７４ｃ、４７４ｄ、４７４ｅ 種別表示領域
Ｂ１、Ｂ２ 境界線
Ｌｇ、Ｌｎ 振幅
Ｒｘ 第１の変動成分の検出信号
Ｒｙ 第２の変動成分の検出信号
Ｓｄ 差動検出信号（磁界変動信号）
Ｔｐ１、Ｔｐ２ 金属サンプル（テストピース）
Ｘ 検出信号（第１の変動成分）
Ｙ 検出信号（第２の変動成分）
Ｚ 検査領域
θｎ 位相（位相角、傾き角）
θｄ 位相（位相角）
τ 送信信号周期

Claims (4)

1. 被検査物が通過する検査領域に基準信号を基に交流磁界を発生させる磁界発生部と、
   前記被検査物の通過による前記検査領域中の前記交流磁界の変動を検出して磁界変動信号を出力する磁界検出部と、
   前記磁界変動信号のうち前記基準信号に対し同相側の第１の変動成分と前記基準信号に対し直交位相側の第２の変動成分とを、互いに直交する２つの検出位相で検出する検波処理を実行する検出回路部と、
   前記検出回路部で検出された前記第１の変動成分および前記第２の変動成分を基に、前記被検査物中に混入した金属を検出するための判定処理を実行し、前記第１の変動成分および前記第２の変動成分のレベルを表示する判定部と、を備えた金属検出装置であって、
   前記判定部は、
   磁性の相違する複数種の金属サンプルのうち各種の金属サンプルを通過させて検出された前記磁界変動信号によりあらかじめ得たサンプル信号位相データと、金属が混入した前記被検査物の通過により検出される前記磁界変動信号により得られる被検査物信号位相データと、の差異を判定する位相判定手段と、
   前記磁性の相違する複数種の金属の種別に応じた種別表示領域が配置され、該種別表示領域に対し、前記位相判定手段の判定結果に基づいて前記被検査物中に混入した金属の種別により異なる色調でポインタ表示する種別表示手段とを有していることを特徴とする金属検出装置。
2. 前記種別表示手段は、前記複数種の金属サンプルについて前記２つの検出位相に対応する直交座標系中に生じる相互の位相差により生じる複数の位相領域を前記種別表示領域として該位相差に応じた配置順で所定方向に整列させつつ異なる色調に表示するスケール表示と、該スケール表示上の位置で現在検出中の金属の位相を前記種別表示領域の色調とは異なる色調で識別可能に表示する識別表示とを実行することを特徴とする請求項１に記載の金属検出装置。
3. 前記種別表示手段は、前記スケール表示を前記所定方向に延びるバー状もしくは曲線形状のスケール形状に表示することを特徴とする請求項２に記載の金属検出装置。
4. 前記磁性の相違する種別が、少なくとも磁性金属の種別と非磁性金属の種別とを含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の金属検出装置。

Images