一種金屬檢測的製造方法
2023-07-19 22:28:11 2
一種金屬檢測的製造方法
【專利摘要】一種金屬檢測機，包括信號發生模塊、信號接收模塊、載波調節模塊、信號調理模塊和檢測判斷模塊，信號接收模塊、載波調節模塊、信號調理模塊和檢測判斷模塊依次連接；信號發生模塊發射正弦波信號，在檢測區域內產生交變的電磁場，信號接收模塊根據電磁場的變化輸出正弦波信號至載波調節模塊，該信號經載波調節模塊和信號調理模塊處理後輸入檢測判斷模塊，當待檢產品中含有金屬時，交變的電磁場產生較大程度的改變，載波調節模塊接收到的信號發生劇烈改變，則輸入檢測判斷模塊的信號隨之改變，將該信號的幅值與預先設定的臨界閾值進行比較，判斷待檢產品是否含有金屬。與現有技術相比，本發明具有易於實現、檢測結果準確等優點。
【專利說明】一種金屬檢測機
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種檢測儀器，尤其是涉及可檢測待檢產品中金屬物質的檢測機。
【背景技術】
[0002]目前，金屬檢測機廣泛應用於食品、醫藥、化裝品、紡織、化工等領域的檢測流程中，能夠將上述行業生產線中產品或原料中混有的金屬雜質檢測並自動排除，保障產品的質量。根據被檢測產品的形狀及包裝不同，所涉及的金屬檢測機包括龍門式傳送帶輸送式、粉末式自由落體輸送式以及流體管道輸送式，其工作原理都基本相似，均利用金屬對於磁場的幹擾來檢測，但是由於某些待測產品本身的對於磁場同樣存在影響，可能會導致檢測結果不夠精確，造成漏檢或者錯檢。
【發明內容】
[0003]本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種檢測精度高的金屬檢測機。
[0004]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0005]一種金屬檢測機，包括信號發生模塊、信號接收模塊、載波調節模塊、信號調理模塊和檢測判斷模塊，所述的信號接收模塊、載波調節模塊、信號調理模塊和檢測判斷模塊依次連接；
[0006]信號發生模塊發射正弦波信號，在檢測區域內產生交變的電磁場，待檢產品穿過該區域，使交變的電磁場發生變化，信號接收模塊根據電磁場的變化輸出正弦波信號至載波調節模塊，該信號經載波調節模塊和信號調理模塊處理後輸入檢測判斷模塊，當待檢產品中含有金屬時，在該金屬作用下，交變的電磁場產生較大程度的改變，載波調節模塊接收到的信號發生劇烈改變，則輸入檢測判斷模塊的信號隨之改變，將該信號的幅值與預先設定的臨界閾值進行比較，判斷待檢產品是否含有金
[0007]所述的信號發生模塊包括依次連接的發射信號控制單元、發射信號發生器以及發射線圈，所述的發射信號控制單元控制發射信號發生器產生正弦波信號，並由發射線圈進行發射，從而在檢測區域內產生交變的電磁場。
[0008]所述的信號接收模塊設置在檢測區域周圍，包括在所述的檢測區域周圍配置的第一接收線圈和第二接收線圈，第一接收線圈和第二接收線圈共同輸出與檢測區域內電磁場變化相對應的信號。
[0009]所述的載波調節模塊和信號調理模塊設有兩條信號鏈路，分別為第一信號鏈路和第二信號鏈路，第一信號鏈路的輸出信號用於與預先設定的臨界閾值進行比較，判斷待檢產品是否含有金屬，第二信號鏈路的輸出信號用於消除產品效應隨時間變化帶來的影響。
[0010]所述的載波調節模塊包括載波相位控制單元、第一載波信號發生器、第二載波信號發生器、第一乘法器、第二乘法器，所述的載波相位控制單元分別連接第一載波信號發生器和第二載波信號發生器，控制輸出的載波信號，所述的信號調理模塊包括第一濾波放大單元、第二濾波放大單元、第一 A/D單元、第二 A/D單元；
[0011]第一信號鏈路由第一載波信號發生器、第一乘法器、第一濾波放大單兀和第一 A/D單元組成，第一乘法器的輸入端分別連接信號接收模塊和第一載波信號發生器，第一乘法器的輸出端依次連接第一濾波放大單元和第一 A/D單元，信號接收模塊輸出的信號經載波處理後，依次進行濾波放大以及A/D轉換後，輸出至檢測判斷模塊；
[0012]第二信號鏈路由第二載波信號發生器、第二乘法器、第二濾波放大單元和第二 A/D單元組成，第二乘法器的輸入端分別連接信號接收模塊和第二載波信號發生器，第二乘法器的輸出端依次連接第二濾波放大單元和第二 A/D單元，信號接收模塊輸出的信號經載波處理後，依次進行濾波放大以及A/D轉換後，輸出至檢測判斷模塊。
[0013]所述的第一信號鏈路中第一載波信號發生器輸出幅值為B、頻率為f、相位為Ψ + α的正弦波信號SIN_CARRIER1 = Bsin (2 Ji ft+ Ψ + α )，則最終輸入檢測判斷模塊的信
號SIN—I[cos；
[0014]所述的第二信號鏈路中第二載波信號發生器輸出幅值為B、頻率為f、相位為Ψ + α + β的正弦波信號SIN_CAR`RIER2 = Bsin (2 ft+Ψ +α + β )，則最終輸入檢測判斷模
塊的信號 SIN_2 可以^^[<χ?(δ + θρ⑴-α-β)];
[0015]式中，θρα)為產品效應參數，通過對第二信號鏈路輸出信號的處理，使得5 + 0p(t)-a趨近於消除產品效應隨時間變化帶來的影響；
[0016]檢測判斷模塊對第二信號鏈路輸出信號的處理過程為:
[0017]I)更新α為α+β，然後清零β ；
[0018]2)調整β的值，增加一倍步長，並判斷β的絕對值是否超過四倍步長，若為是，則執行步驟I);若為否，則執行步驟3)；
[0019]3)統計前N個合格產品在檢測過程中的產品效應峰值，並將其平均值記為hData_aver,前一次的統計結果的平均值記為hData_aver_old ；
[0020]4)判斷hData_aver是否大於hData_aver_old,若為否，則執行步驟2);若為是，則執行步驟5)；
[0021]5)調整β的值，減少一倍步長，並判斷β的絕對值是否超過四倍步長，若為是，則執行步驟I);若為否，則執行步驟6)；
[0022]6)統計前N個合格產品在檢測過程中的產品效應峰值，並將其平均值記為hData_aver,前一次的統計結果的平均值記為hData_aver_old ；
[0023]7)判斷hData_aver是否大於hData_aver_old,若為否，則執行步驟5);若為是，則執行步驟2)。
[0024]與現有技術相比，本發明具通過兩條信號鏈路，用一條信號鏈路的輸出信號用於與預先設定的臨界閾值進行比較，判斷待檢產品是否含有金屬，用另一條信號鏈路的輸出信號消除產品效應隨時間變化帶來的影響，使得產品檢測的結果更加準確。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1為本發明的結構示意圖；[0026]圖中，11為發射信號控制單元、12為發射信號發生器、13為發射線圈、2為信號接收模塊、31為載波相位控制單兀、32a為第一載波信號發生器、33a為第一乘法器、41a為第一濾波放大單兀、42a為第一 A/D單兀，a為第一信號鏈路,2b為第二載波信號發生器、33b為第二乘法器、41b為第二濾波放大單元、42b為第二 A/D單元，b為第二信號鏈路，5為檢測判斷模塊；
[0027]圖2為本發明檢測判斷模塊對第二信號鏈路輸出信號的處理過程流程圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0029]實施例
[0030]如圖1所示，一種金屬檢測機，包括信號發生模塊、信號接收模塊2、載波調節模塊、信號調理模塊和檢測判斷模塊5，信號接收模塊2、載波調節模塊、信號調理模塊和檢測判斷模塊5依次連接。
[0031]其中，信號發生模塊包括依次連接的發射信號控制單元11、發射信號發生器12以及發射線圈13，發射信號控制單元11控制發射信號發生器12產生正弦波信號，並由發射線圈13進行發射，從而在檢測區域內產生交變的電磁場。信號接收模塊2包括在所述的檢測區域周圍配置的第一接收線圈和第二接收線圈，二者根據根據電磁場的變化輸出對應的正弦波信號。
[0032]載波調節模塊和信號調理模塊設有兩條信號鏈路，分別為第一信號鏈路a和第二信號鏈路b，第一信號鏈路的輸出信號用於與預先設定的臨界閾值進行比較，判斷待檢產品是否含有金屬，第二信號鏈路的輸出信號用於消除產品效應隨時間變化帶來的影響。載波調節模塊包括載波相位控制單元31、第一載波信號發生器32a、第二載波信號發生器32b、第一乘法器33a、第二乘法器33b,載波相位控制單兀31分別連接第一載波信號發生器32a和第二載波信號發生器32b，控制輸出的載波信號，信號調理模塊包括第一濾波放大單元41a、第二濾波放大單元41b、第一 A/D單元42a、第二 A/D單元42b。
[0033]第一信號鏈路a由第一載波信號發生器32a、第一乘法器33a、第一濾波放大單兀41a和第一 A/D單兀42a組成,第一乘法器33a的輸入端分別連接信號接收模塊2和第一載波信號發生器32a,第一乘法器33a的輸出端依次連接第一濾波放大單兀41a和第一 A/D單元42a，信號接收模塊2輸出的信號經載波處理後，依次進行濾波放大以及A/D轉換後，輸出至檢測判斷模塊5;
[0034]第二信號鏈路由b第二載波信號發生器32b、第二乘法器33b、第二濾波放大單元41b和第二 A/D單元42b組成，第二乘法器33b的輸入端分別連接信號接收模塊2和第二載波信號發生器32b，第二乘法器33b的輸出端依次連接第二濾波放大單元41b和第二 A/D單元42b，信號接收模塊2輸出的信號經載波處理後，依次進行濾波放大以及A/D轉換後，輸出至檢測判斷模塊5。
[0035]本發明的工作過程如下:
[0036]發射信號發生器產生幅值為A、頻率為f、相位為Ψ的正弦波信號SIN_T並經由發射線圈T發射。SIN_T以式子Asin (2 Jift+Ψ)來表示。
[0037]載波相位控制單元控制第一載波信號發生器產生幅值為B、頻率為f、相位為Ψ + α的正弦波信號SIN_CARRIER1並送入第一乘法器，SIN_CARRIER1以式子Bsin (2 ft+ Ψ + α )來表示。
[0038]接收線圈A和B受信號SIN_T激發並輸出幅值為Al、頻率為f、相位為Ψ+δ的正弦信號 SIN_R。SIN_R 以式子 Alsin (2 Jift+Ψ+δ)來表示。
[0039]SIN_R與SIN_CARRIER1共同輸入到乘法器I中，乘法器I輸出信號SIN_M1。SIN_Ml 以式子[cos (δ - α) - cos(2 χ 2π? + 2ψ + δ + α)]來表示。
[0040]SIN_M1經過低通濾波與放大環節和A/D環節變為數據SIN_1。SIN_1以式子~^ [COSp-Ct)]來表不。
[0041]合格的待檢產品通過檢測區域，即由發射、接收線圈組成的探頭所覆蓋的區域時，也將對探頭範圍內的電磁場產生不同程度的影響。這導致信號SIN_R變為Al_
Pgsin(2 ft+ψ+δ + Θ p(t))。進一步，這將導致信號SIN_1 變為^^[cos(3 + 0Jt)-a)]。
[0042]要壓制產品效應，就需要δ+θΡ⑴-α = |。
[0043]δ為一個與檢測機的探頭結構有關的參數，對於製作好的探頭，δ基本不變。θρω為產品效應參數，是一個與產品有關的參數，對於不同產品，θρα)是不一樣的；對
於同種產品，隨著時間變化，θρα)也有可能發生變化。這就要求α=δ-|+θρ(ο。當α滿
足這一要求時，產品效應即被壓制到最小。
[0044]金屬產品的產品效應參數θρα)為Qmetal，帶有金屬的不合格產品通過探頭時將幹擾探頭範圍內的電磁場分布，這導致信號SIN_R變為Al_Mgsin (2 π ft+ Ψ + δ + Θ metal)。進
一步，這將導致信號SIN_1變為辦OSpMmetal -?)](這裡沒有將產品效應的疊加表
示出來，因為產品效應一般已被壓制至很小的幅度)。前述的產品壓制已經為α提供了約束，只要在α的約束範圍內，且SIN_1的幅值達到預設的臨界閾值，即判斷產品含有金屬異物。
[0045]但是，由於產品效應參數Θ p (t)隨著時間變化而變化，對於某些產品，這種變化尤其明顯，以至於一段時間以後，θρα)的變化將使得合格產品的產品效應超過閾值，進而被當做不合格產品排除，因此需要通過第二信號鏈路的信號來消除ep(t)隨時間變化所帶來的影響。
[0046]第二乘法器的輸入取自上述信號接收模塊的輸入SIN_R以及載波相位控制單元控制的第二載波信號發生器所產生的幅值為B、頻率為f、相位為V + α+β的正弦波信號SIN_CARRIER2。
[0047]第二信號鏈路在A/D環節之後輸出信號SIN_2。類似地，信號SIN_2可以Τ[α>5(δ + Θρ⑴-ct-β》，而檢測判斷模塊對信號SIN_2進行處理，更新載波信號發生器
輸出信號的相位α，即可實現對產品效應的控制，從而提高檢測的準確度。
[0048]具體的處理流程如圖2所示，包括以下步驟:
[0049]I)更新α為α + β，然後清零β ；[0050]2)調整β的值，增加一倍步長，並判斷β的絕對值是否超過四倍步長，若為是，則執行步驟I);若為否，則執行步驟3)；
[0051]3)統計前N個合格產品在檢測過程中的產品效應峰值，並將其平均值記為hData_aver,前一次的統計結果的平均值記為hData_aver_old ；
[0052]4)判斷hData_aver是否大於hData_aver_old,若為否，則執行步驟2);若為是，則執行步驟5)；
[0053]5)調整β的值，減少一倍步長，並判斷β的絕對值是否超過四倍步長，若為是，則執行步驟I);若為否，則執行步驟6)；
[0054]6)統計前N個合格產品在檢測過程中的產品效應峰值，並將其平均值記為hData_aver,前一次的統計結果的平均值記為hData_aver_old ；
[0055]7)判斷hData_aver是否大於hData_aver_old,若為否，則執行步驟5);若為是，則執行步驟2)。
[0056]其中，步長可以根據不同產品的產品效應參數來具體設置，這樣可以獲得精確的檢測結果。
【權利要求】
1.一種金屬檢測機，其特徵在於，包括信號發生模塊、信號接收模塊、載波調節模塊、信號調理模塊和檢測判斷模塊，所述的信號接收模塊、載波調節模塊、信號調理模塊和檢測判斷模塊依次連接； 信號發生模塊發射正弦波信號，在檢測區域內產生交變的電磁場，待檢產品穿過該區域，使交變的電磁場發生變化，信號接收模塊根據電磁場的變化輸出正弦波信號至載波調節模塊，該信號經載波調節模塊和信號調理模塊處理後輸入檢測判斷模塊，當待檢產品中含有金屬時，在該金屬作用下，交變的電磁場產生較大程度的改變，載波調節模塊接收到的信號發生劇烈改變，則輸入檢測判斷模塊的信號隨之改變，將該信號的幅值與預先設定的臨界閾值進行比較，判斷待檢產品是否含有金屬。
2.根據權利要求1所述的一種金屬檢測機，其特徵在於，所述的信號發生模塊包括依次連接的發射信號控制單元、發射信號發生器以及發射線圈，所述的發射信號控制單元控制發射信號發生器產生正弦波信號，並由發射線圈進行發射，從而在檢測區域內產生交變的電磁場。
3.根據權利要求1所述的一種金屬檢測機，其特徵在於，所述的信號接收模塊設置在檢測區域周圍，包括在所述的檢測區域周圍配置的第一接收線圈和第二接收線圈，第一接收線圈和第二接收線圈共同輸出與檢測區域內電磁場變化相對應的信號。
4.根據權利要求1所述的一種金屬檢測機，其特徵在於，所述的載波調節模塊和信號調理模塊設有兩條信號鏈路，分別為第一信號鏈路和第二信號鏈路，第一信號鏈路的輸出信號用於與預先設定的臨界閾值進行比較，判斷待檢產品是否含有金屬，第二信號鏈路的輸出信號用於消除產品效應隨時間變化帶來的影響。
5.根據權利要求4所述的一種金屬檢測機，其特徵在於，所述的載波調節模塊包括載波相位控制單元、第一載波信號發生器、第二載波信號發生器、第一乘法器、第二乘法器，所述的載波相位控制單元分別連接第一載波信號發生器和第二載波信號發生器，控制輸出的載波信號，所述的信號調理模塊包括第一濾波放大單元、第二濾波放大單元、第一 A/D單元、第二 A/D單元； 第一信號鏈路由第一載波信號發生器、第一乘法器、第一濾波放大單兀和第一 A/D單元組成，第一乘法器的輸入端分別連接信號接收模塊和第一載波信號發生器，第一乘法器的輸出端依次連接第一濾波放大單元和第一 A/D單元，信號接收模塊輸出的信號經載波處理後，依次進行濾波放大以及A/D轉換後，輸出至檢測判斷模塊； 第二信號鏈路由第二載波信號發生器、第二乘法器、第二濾波放大單元和第二 A/D單元組成，第二乘法器的輸入端分別連接信號接收模塊和第二載波信號發生器，第二乘法器的輸出端依次連接第二濾波放大單元和第二 A/D單元，信號接收模塊輸出的信號經載波處理後，依次進行濾波放大以及A/D轉換後，輸出至檢測判斷模塊。
6.根據權利要求5所述的一種金屬檢測機,其特徵在於，所述的第一信號鏈路中第一載波信號發生器輸出幅值為B、頻率為f、相位為Ψ + α的正弦波信號SIN_CARRIER1 =Bsin (2 π ft+ν + α )，則最終輸入檢測判斷模塊的信號SIN_l=^^[cos(5 + 0p⑴~α)]； 所述的第二信號鏈路中第二載波信號發生器輸出幅值為B、頻率為f、相位為ψ + α +β的正弦波信號SIN_CARRIER2 = Bsin (2 Ji ft+Ψ +α + β )，則最終輸入檢測判斷模塊的信號SIN_2 可以 [cos(8 + Gp ⑴—ft —β)]； 式中，θρα)為產品效應參數，通過對第二信號鏈路輸出信號的處理，使得δ + θρα)-α趨近於I，消除產品效應隨時間變化帶來的影響； 檢測判斷模塊對第二信號鏈路輸出信號的處理過程為: 1)更新α為α+β，然後清零β； 2)調整β的值，增加一倍步長，並判斷β的絕對值是否超過四倍步長，若為是，則執行步驟I);若為否，則執行步驟3)； 3)統計前N個合格產品在檢測過 程中的產品效應的峰值，並將其平均值記為hData_aver,前一次的統計結果的平均值記為hData_aver_old ； 4)判斷hData_aver是否大於hData_aver_old,若為否，則執行步驟2);若為是,則執行步驟5)； 5)調整β的值，減少一倍步長，並判斷β的絕對值是否超過四倍步長，若為是，則執行步驟I);若為否，則執行步驟6)； 6)統計前N個合格產品在檢測過程中的產品效應峰值，並將其平均值記為hData_aver,前一次的統計結果的平均值記為hData_aver_old ； 7)判斷hData_aver是否大於hData_aver_old,若為否，則執行步驟5);若為是,則執行步驟2)。
【文檔編號】G01V3/11GK103576206SQ201210270221
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月31日 優先權日:2012年7月31日
【發明者】幸波, 牟翔, 施利輝, 盧鋼戈, 楊敏紅, 馬偉, 項安 申請人:上海太易檢測技術有限公司