一種自動金屬檢測儀的製作方法

2023-06-11 01:05:21 1

專利名稱：一種自動金屬檢測儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種自動金屬檢測儀，應用於食品、藥品行業金屬檢測。
背景技術：
對於不同的檢測物，或同一檢測物，其乾濕程度不同，會影響到金屬檢測儀的檢測 靈敏度。為消除檢測誤差，實現正確檢測，對不同檢測物質，或者不同乾濕程度的同一檢測 物質，在檢測前，都要確定其檢測靈敏度級別敷值，一般選取一組與1 9級靈敏度級別相 對應的靜態電壓數據值，作為檢測基準值。目前，極大部分金屬檢測儀，其檢測前，對檢測 靈敏度級別敷值的確定，都是應用電位器手工調節採集完成，即當被檢測物通過龍門探頭 時，人為地選取幾個檢測採集點，獲取一組靜態電壓數據值，作為與1 9級靈敏度級別相 對應的基準值。由於選擇的檢測採集點有限，所獲得的一組靜態電壓數據值存在局限性和 不完整性，因此，現有技術中的金屬檢測儀，其檢測靈敏度低，檢測誤差大，檢測效率低。
另外，中國專利200520041082. 0所述的數位化金屬檢測儀器，其應用探測區域內 不同高度有不同感應電壓值，被檢測物貼近線圈遠近不同所感應電壓不同的原理，實現對 金屬檢測儀靈敏度級別敷值數據採集調節，由此可知，該數位化金屬檢測儀器獲取的靈敏 度級別敷值數據同樣存在不完整性，檢測誤差也較大。

發明內容
本發明針對現有技術的不足，提供一種自動金屬檢測儀，以實現金屬檢測儀數據
自動採集，提高食品、藥品中特定金屬物質檢測數據的正確性。 為實現以上的技術目的，本發明將採取以下的技術方案 —種自動金屬檢測儀，包括機架、用於輸送待檢測標的的輸送機構以及檢測探頭， 所述輸送機構以及檢測探頭支撐於機架上，還包括電氣控制裝置，所述檢測探頭為龍門探 頭，該龍門探頭包括龍門架以及一組對向型發射和接收線圈，發射和接收線圈相對地分別 安裝在龍門架的一組對邊內，且輸送機構穿過龍門架放置，所述電氣控制裝置內設置有MCU 控制晶片，發射線圈的信號發射、接收線圈信號接收處理以及輸送機構的運行由MCU控制 晶片控制處理。 所述電器控制箱包括電源板，發射電路板、接收電路板以及數據採集裝置，其中， 所述發射電路板，用於對發射線圈輸入210V/600HZ正弦信號，包括順序連接的產生發射信 號的環形橋蕩電路、計數整形電路、積分電路、前置放大電路、推挽放大電路以及輸出變壓 器；所述接收電路板，將兩組接收線圈接收的信號經平衡調節後送給一級、二級高速運算放 大電路進行信號放大後，輸入模擬開關電路，以將接收到的正弦信號轉換成模擬量選通信 號，接著通過帶通濾波電路，對模擬量選通信號中Fe和SUS磁力線信號進行分離，並將Fe 和SUS磁力線信號分別送到多路模擬開關電路，然後分別對Fe模擬信號和SUS模擬信號分 別採用六級運算放大電路進行六級模擬信號放大，分別輸出1 10V的Fe模擬跳變信號和 SUS模擬跳變信號；所述數據採集裝置，包括A/D模數轉換電路、信號識別裝置、標準電壓基
4準值儲存器、標準電壓基準值存貯單元以及待檢測物檢測數據，所述標準電壓基準值儲存
器按照靈敏度等級分別預先儲存各個靈敏度等級對應的標準電壓信號，A/D模數轉換電路
將Fe模擬跳變信號和SUS模擬跳變信號轉換成數位訊號，通過信號識別裝置處理，是將輸
入標準電壓基準值，與實際標準電壓基準值進行比較，以對輸送機構進行控制操作。 所述輸送機構為輸送帶傳動機構，包括驅動電機、主傳動輥、副傳動輥、託輥以及
非金屬輸送帶，驅動電機、主傳動輥、副傳動輥以及託輥定位安裝在機架上，所述驅動電機
輸出端通過同步帶與主傳動輥連接，非金屬輸送帶繞在主傳動輥以及副傳動輥上，託輥設
置於主傳動輥和副傳動輥之間，且非金屬輸送帶的下表面支撐於託輥上。 所述機架上安裝有次品轉移裝置，該次品轉移裝置設置於非金屬輸送帶輸出端，
其包括翻板以及氣缸，所述翻板一端通過一旋轉軸定位連接在機架上，氣缸活塞杆位於翻
板下端，所述活塞杆的伸縮行程周期由數據採集裝置控制。 驅動電機選自交流變頻調速電機、交流電磁調速電機、直流調速電機或者交流異 步電機中任意一種。 所述數據採集裝置內還設置有用於人機對話的觸摸顯示裝置。 所述數據採集裝置還包括Fe運算放大隔離電路以及SUS運算放大隔離電路，經過
接收電路板處理後的Fe模擬跳變信號以及SUS模擬跳變信號分別經過Fe運算放大隔離電
路以及SUS運算放大隔離電路的進行放大隔離後，再輸入A/D模數轉換電路進行信號模數
轉換處理。 所述數據採集裝置內設置有RS232接口晶片。 所述數據採集裝置內還包括報警電路，所述報警電路的接通/截斷由待檢測物檢 測裝置輸出的比較結果進行控制。 所述報警電路中連接的報警器件為蜂鳴器和/或指示燈。
根據以上的技術方案，可以實現以下的有益效果 1.本發明採用MCU控制晶片控制處理髮射線圈的信號發射、接收線圈反饋的信號 處理分析以及輸送機構的運行控制，則可以實現整個金屬檢測儀自動化，同時，本發明採用 的是一組對向型的發射和接收線圈，即發射線圈和接收線圈是獨立設置的，與其他的金屬 檢測儀相比，製作起來更為簡便，而且檢測靈敏度也較高，再有，本發明的檢測信號是通過 對待檢測物進行一定時間掃描獲得的，則所獲取信號的頻率不僅與發射信號頻率有關，還 與輸送機構的運行速度有關，則通過控制發射信號頻率以及輸送機構的運行速度以實現待 檢測物的準確檢測結果； 2.本發明所述的MCU控制晶片包括用於對發射線圈輸入210V/600HZ正弦信號的 發射電路板、能夠將接收線圈所反饋信號處理以輸出1 10V的Fe模擬跳變信號和SUS模 擬跳變信號的接收電路板以及根據其內預設的靈敏度等級以及各靈敏度等級對應的標準 電壓信號，與檢測信號進行對比以對輸送機構進行控制的數據採集裝置，另外該數據採集 裝置還可以根據所檢測到信號的不同對其內預設標準電壓信號進行修正以獲取實際標準 電壓信號，由此可知，本發明實現金屬檢測儀數據自動採集，自動完成檢測靈敏度級別的確 定，和對所檢查出的金屬顆粒特徵參數自動進行識別處理，提高金屬檢測儀檢測數據的準 確性； 3.本發明在輸送機構的輸出端設置次品轉移裝置，則當檢測到不合格產品時，通
5過數據採集裝置發出的控制信號，以對次品轉移裝置實現自動轉移，進一步保證本檢測儀 的全自動化。


圖l是本發明的主視圖； 圖2是本發明的左視圖； 圖3是本發明電氣控制箱的結構示意圖； 圖4是本發明MCU控制晶片電路框圖； 圖5是電源電路板電路框圖； 圖6是電源電路原理圖； 圖7是發射電路板電路框圖； 圖8是發射電路板電路原理圖； 圖9是接收電路板電路框圖； 圖10是接收電路板電路原理圖； 圖lla數據採集裝置原理圖電源及輸出部份； 圖lib數據採集裝置原理圖輸入部份； 圖lie數據採集裝置原理圖控制及顯示部份； 其中，包括機架l檢測探頭2發射線圈3接收線圈4同步帶51驅動電機 52輸送帶53主傳動輥54託輥55副傳動輥56翻板57控制箱6數據採集裝置 61接收電路板62發射電路板63 電源電路板64變壓器65 MCU控制晶片66。
具體實施例方式
如圖1至4所示，本發明所述的自動金屬檢測儀，涉及待檢測標的，包括機架1、用 於輸送待檢測標的的輸送機構以及檢測探頭2，所述輸送機構以及檢測探頭2支撐於機架1 上，還包括電氣控制裝置，所述檢測探頭2為龍門探頭，該龍門探頭包括龍門架以及一組對 向型發射和接收線圈，發射和接收線圈相對地分別安裝在龍門架的一組對邊內，且輸送機 構穿過龍門架放置，所述電氣控制裝置內設置有MCU控制晶片，發射線圈3的信號發射、接 收線圈4信號接收處理以及輸送機構的運行由MCU控制晶片控制處理，所述輸送機構為輸 送帶傳動機構，包括驅動電機52、主傳動輥54、副傳動輥56、託輥55以及非金屬輸送帶53， 驅動電機52、主傳動輥54、副傳動輥56以及託輥55定位安裝在機架1上，所述驅動電機52 輸出端通過同步帶51與主傳動輥54連接，非金屬輸送帶繞在主傳動輥54以及副傳動輥56 上，託輥設置於主傳動輥54和副傳動輥56之間，且非金屬輸送帶的下表面支撐於託輥上， 另外，所述機架1上安裝有次品轉移裝置，該次品轉移裝置設置於非金屬輸送帶輸出端，其 包括翻板57以及氣缸，所述翻板57 —端通過一旋轉軸定位連接在機架1上，氣缸活塞杆位 於翻板57下端，所述活塞杆的伸縮由數據採集裝置控制，則可以自動將不合格的待檢測物 自動轉移，實現整個檢測過程的全自動，驅動電機選自交流變頻調速電機、交流電磁調速電 機、直流調速電機或者交流異步電機中的任意一種。 所述電氣控制裝置包括電源電路板64、發射電路板63、接收電路板62以及數據採 集裝置61，以下將結合附圖詳細地說明這幾部分。
如圖5和圖6所示，電源板位於電器控制箱內，本設備為考慮電源設備對整機射頻 幹擾，採用線性電源供電，電源共分五路，兩路+12v， _12v， +18v， +3(^組成，控制部份全都 採用78. 79三端系列穩壓模塊，其中Ul， U3兩組+12v， _12v給接收電路板62供電，另一組 U3+12V給告警電路及輸送機構控制裝置供電，D1+18V給顯示裝置供電，U4，U5兩組+15V以 及-15V電源，串聯為+30V給發射電路板63供電，因此整機總功耗約為150瓦，(含輸送帶 電機及翻板57電磁閥)。 如圖7和圖8所示，所述發射電路板63，用於對發射線圈3輸入210V/600HZ正弦 信號，包括順序連接的產生發射信號的環形橋蕩電路、計數整形電路、積分電路、前置放大 電路、推挽放大電路以及輸出變壓器，即發射信號由環形振蕩電路產生，接著應用計數整形 電路對環形振蕩電路產生的信號整形成的方波信號，然後應用積分電路將方波信號轉換成 正弦信號，並採用前置放大電路對正弦信號進行放大，再應用推挽放大電路對前述信號進 行功率放大，最後採用輸出變壓器進行升壓以輸出210V/600HZ正弦信號，即由T2輸出變壓 器輸出發射信號加到發射線圈3上，產生交變的感應磁場，以及鐵(Fe)、不繡鋼(SUS)比較 信號，送到接收裝置上，此時在檢測探頭2就會產生平行的交變磁場，相應地接收線圈4中 就會得到按比例感應的電流，得到一個靜態時約(50mv)的模擬感應電壓，送到接收電路板 62處理，如被檢物含有金屬異物通過時，根據金屬含量的大小，就會有50MV-200MV脈動信 號產生，由接收電路板62識別並處理。 如圖9和圖10所示，所述接收電路板62，其原理如下如果在龍門框架的發射和
接收線圈4之間有微小的金屬顆粒移動時，磁力線被金屬切割，從而改變了磁場量方向，此
時在接收線圈4中就會產生與靜態時磁場不同的感應電流，並且根據金屬體積大小的不
同，感應到的電壓變化也不同，此信號經二合一匹配合成為單路信到接收電路板62入口，
由兩片IC300， IC301， LM318高速運放整形放大送後級處理，其功能是將50-200MV微小磁
感應信號轉換成1 10V的Fe模擬跳變信號和SUS模擬跳變信號，通過金屬顆粒切割磁力
線運動對磁通量(①)的影響來識別金屬顆粒的大小；具體地說，其將接收線圈4接收的信
號依次反饋給一級、二級高速運算放大電路進行信號放大後，輸入模擬開關電路，以將接收
到的正弦信號轉換成模擬量選通信號，接著通過帶通濾波電路，對模擬量選通信號中Fe和
SUS (指不鏽鋼金屬顆粒)磁力線信號進行分離，並將Fe和SUS磁力線信號分別送到多路模
擬開關電路，然後分別對Fe模擬信號和SUS模擬信號分別採用六級運算放大電路進行六級
模擬信號放大，分別輸出1 10V的Fe模擬跳變信號和SUS模擬跳變信號。 如圖12a、圖12b以及圖12c所示，本發明所述數據採集裝置61 ，包括A/D模數轉
換電路、信號識別裝置、標準電壓基準值儲存器、標準電壓基準值調用裝置以及待檢測物檢
測裝置，所述標準電壓基準值儲存器按照靈敏度等級分別預先儲存各個靈敏度等級對應的
標準電壓信號，A/D模數轉換電路將Fe模擬跳變信號和SUS模擬跳變信號轉換成數位訊號，
通過信號識別裝置處理，輸入標準電壓基準值儲存器進行實際標準電壓基準值的確定以及
儲存，或者輸入待檢測物檢測裝置，通過標準電壓基準值調用裝置調取標準電壓基準值儲
存器內的實際標準電壓基準值進行比較，以對輸送機構進行控制操作，所述數據採集裝置
61內還設置有用於人機對話的觸摸顯示裝置。 所述數據採集裝置61還包括Fe運算放大隔離電路以及SUS運算放大隔離電路， 經過接收電路板62處理後的Fe模擬跳變信號以及SUS模擬跳變信號分別經過Fe運算放
7大隔離電路以及SUS運算放大隔離電路的進行放大隔離後，再輸入A/D模數轉換電路進行 信號模數轉換處理。 所述數據採集裝置61內設置有RS232接口晶片，則可以通過RS232接口將本設備 與PC連接，便於統計檢測結果，對於大規模食品，藥品生產企業，可完成質量監管，有利於 品質管理；所述數據採集裝置61內還包括報警電路，所述報警電路的接通/截斷由待檢測 物檢測裝置輸出的比較結果進行控制。 使用時，先進行靈敏度等級對應的實際標準電壓基準值的確定，一般根據以下兩 種方式進行修正 (1)空載自動採集，即輸送帶上不帶檢測物空載運行時，對在檢測探頭2內所產生 的電壓信號波動數據值進行採集，這種採集方式主要用於對自動金屬檢測儀檢測靈敏度影 響不大的乾燥檢測物檢測前的數據採集。空載自動採集時間為55秒至85秒，將這一期間內 輸送帶通過檢測探頭2時所產生的全部電壓信號數據值經過信號識別裝置的識別處理後， 按由小到大排列，生成數據檔位，並分別與儲存標準電壓基準值儲存器內的相應Fe標準電 壓信號以及SUS金屬顆粒標準電壓信號疊加後，給予賦值與儲存，以此作為對乾燥檢測物 檢測的基準值； (2)負載自動採集，即輸送帶上帶有檢測物負載運行時，對在龍門探頭內所產生的 電壓信號波動數據值進行採集，這種採集方式主要用於含水量大或帶鹽分物品，對自動金 屬檢測儀檢測靈敏度影響大的潮溼檢測物檢測前的數據採集，負載自動採集時間為60秒 至120秒，值經過信號識別裝置的識別處理後，按由小到或帶大排列，生成數據檔位，並分 別與儲存標準電壓基準值儲存器內的相應Fe標準電壓信號以及SUS金屬顆粒標準電壓信 號疊加後，給予賦值與儲存，以此作為對潮溼檢測物檢測的基準值。 根據不同檢測對象，確定各檢測靈敏度等級對應的實際標準電壓基準值後，將待 檢測物經過檢測探頭2所反饋的電壓信號，經過接收電路板62以及數據採集裝置61分析 處理後，分別與儲存於儲存標準電壓基準值儲存器內的相應Fe標準電壓信號以及SUS金 屬顆粒標準電壓信號進行比較，如龍門檢測電壓信號等於或大於某靈敏度級別對應的實際 標準電壓基準值，則輸出報警信號和電磁閥工作信號，控制氣缸活塞杆伸縮，以驅動翻板57 將不合格檢測物自動剔除，並在觸摸顯示屏上顯示出檢測物中所含Fe和SUS金屬顆粒大 小；或輸出電機停止運行，對不合格檢測物進行人為處理。
權利要求
一種自動金屬檢測儀，包括機架、用於輸送待檢測標的的輸送機構以及檢測探頭，所述輸送機構以及檢測探頭支撐於機架上，其特徵在於，還包括電氣控制裝置，所述檢測探頭為龍門探頭，該龍門探頭包括龍門架以及一組對向型發射和接收線圈，發射和接收線圈相對地分別安裝在龍門架的一組對邊內，且輸送機構穿過龍門架放置，所述電氣控制裝置內設置有MCU控制晶片，發射線圈的信號發射、接收線圈信號接收處理以及輸送機構的運行由MCU控制晶片控制處理。
2. 根據權利要求1所述的自動金屬檢測儀，其特徵在於，所述MCU控制晶片包括發射電 路板、接收電路板以及數據採集裝置，其中所述發射電路板，用於對發射線圈輸入210V/600HZ正弦信號，包括順序連接的產生發 射信號的環形橋蕩電路、計數整形電路、積分電路、前置放大電路、推挽放大電路以及輸出 變壓器；所述接收電路板，將接收線圈接收的信號依次反饋給一級、二級高速運算放大電路進 行信號放大後，輸入模擬開關電路，以將接收到的正弦信號轉換成模擬量選通信號，接著通 過帶通濾波電路，對模擬量選通信號中Fe和SUS磁力線信號進行分離，並將Fe和SUS磁力 線信號分別送到多路模擬開關電路，然後分別對Fe模擬信號和SUS模擬信號分別採用六級 運算放大電路進行六級模擬信號放大，分別輸出1 10V的Fe模擬跳變信號和SUS模擬跳 變信號；數據採集裝置，包括A/D模數轉換電路、信號識別裝置、標準電壓基準值儲存器、標準 電壓基準值調用裝置以及待檢測物檢測裝置，所述標準電壓基準是經採集後的值，按照靈 敏度等級分別預先儲存各個靈敏度等級對應的標準電壓信號，A/D模數轉換電路將Fe模擬 跳變信號和SUS模擬跳變信號轉換成數位訊號，通過信號識別裝置處理，輸入標準電壓基 準值儲存器進行實際標準電壓基準值的確定以及儲存，或者輸入待檢測物檢測裝置，通過 標準電壓基準值調用裝置調取標準電壓基準值儲存器內的實際標準電壓基準值進行比較， 以對輸送機構進行控制操作。
3. 根據權利要求1或2所述的自動金屬檢測儀，其特徵在於，所述輸送機構為輸送帶傳 動機構，包括驅動電機、主傳動輥、副傳動輥、託輥以及非金屬輸送帶，驅動電機、主傳動輥、 副傳動輥以及託輥定位安裝在機架上，所述驅動電機輸出端通過同步帶與主傳動輥連接， 非金屬輸送帶繞在主傳動輥以及副傳動輥上，託輥設置於主傳動輥和副傳動輥之間，且非 金屬輸送帶的下表面支撐於託輥上。
4. 根據權利要求3所述的自動金屬檢測儀，其特徵在於，所述機架上安裝有次品轉移 裝置，該次品轉移裝置設置於非金屬輸送帶輸出端，其包括翻板以及氣缸，所述翻板一端通 過一旋轉軸定位連接在機架上，氣缸活塞杆位於翻板下端，所述活塞杆的伸縮由數據採集 裝置控制。
5. 根據權利要求3所述的自動金屬檢測儀，其特徵在於，驅動電機選自交流變頻調速 電機、交流電磁調速電機、直流調速電機或者交流異步電機中任意一種。
6. 根據權利要求2所述的自動金屬檢測儀，其特徵在於，所述數據採集裝置內還設置 有用於人機對話的觸摸顯示裝置。
7. 根據權利要求2所述的自動金屬檢測儀，其特徵在於，所述數據採集裝置還包括Fe 運算放大隔離電路以及SUS運算放大隔離電路，經過接收電路板處理後的Fe模擬跳變信號以及SUS模擬跳變信號分別經過Fe運算放大隔離電路以及SUS運算放大隔離電路的進行 放大隔離後，再輸入A/D模數轉換電路進行信號模數轉換處理。
8. 根據權利要求2所述的自動金屬檢測儀，其特徵在於，所述數據採集裝置內設置有 RS232接口晶片。
9. 根據權利要求2所述的自動金屬檢測儀，其特徵在於，所述數據採集裝置內還包括 報警電路，所述報警電路的接通/截斷由待檢測物檢測裝置輸出的比較結果進行控制。
10. 根據權利要求9所述的自動金屬檢測儀，其特徵在於，所述報警電路中連接的報警 器件為蜂鳴器和/或指示燈。
全文摘要
本發明公開了一種自動金屬檢測儀，包括機架、用於輸送待檢測標的的輸送機構以及檢測探頭，所述輸送機構以及檢測探頭支撐於機架上，還包括電氣控制裝置，所述檢測探頭為龍門探頭，該龍門探頭包括龍門架以及一組對向型發射和接收線圈，發射和接收線圈相對地分別安裝在龍門架的一組對邊內，且輸送帶穿過龍門架放置，所述電氣控制裝置內設置有MCU控制晶片，發射線圈的信號發射、接收線圈信號接收處理以及輸送機構的運行由MCU控制晶片控制處理，由此可知，本發明實現金屬檢測儀數據自動採集，提高食品、藥品中特定金屬物質檢測數據的準確性。
文檔編號G01N27/82GK101788530SQ201010017630
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月8日 優先權日2010年1月8日
發明者何永生, 劉仁範, 魯彥玉 申請人:通州市神探商檢儀器製造有限公司