JPH06289146A

JPH06289146A - 異物検出装置

Info

Publication number: JPH06289146A
Application number: JP7944492A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Miyagawa; 達夫宮川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-02-17
Filing date: 1992-02-17
Publication date: 1994-10-18

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は異物検出装置に関し、非金属性物質
である被検体中に混入する異物を高感度で検出する、経
済的な装置の提供を目的とする。【構成】被検体１は対向する一対の、金属よりなる電
極３，３’の間隙に配置され、電極３，３’に被検体１
が共振状態を示す周波数の高周波電流ｉＬを供給する高
周波電流供給回路４と、高周波電流ｉＬと、ｉＬにより
電極３，３’間に発生する高周波電圧ＶＬの位相差Φを
検出する位相差検出回路５、位相差Φの変動を監視する
演算回路６により構成される。被検体１に異物２が混入
すると位相差Φが大きく変化することを検出して異物の
混入を高感度で検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は食品、化粧品、医薬品等
の製造過程に於いて、製品中に混入して製品の品質、商
品価値を著しく低下させる、金属、毛髪、プラスチッ
ク、ゴム等の細かい破片を、異物として検出する有力な
手段を提供するものである。

【０００２】特に従来目視検査によっては検出が不可能
であった、不透明な製品内部に混入している非金属性物
質の細片を、確実、且つ、自動的、連続的に監視、検出
することを可能とする異物検出装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】従来より練り製品、化粧品、医薬品等の
製造過程において混入する異物はその商品価値を著しく
害し、時としては危険を伴い、社会的問題になる場合も
あるため、その防止の目的で種々の手段が使用されてい
る。

【０００４】金属検出装置は上記製品の製造過程で古く
より使用され、広く普及している公知の装置で、金属性
異物を検出、除去するものであるが本装置は金属性異物
に限定されており、非金属性の異物は検出不可能であ
る。

【０００５】非金属性異物の検出の目的には、光学的な
検出手段として、テレビカメラを使用し、流れる被検体
を光学的に透視し、テレビ画像に変換し、これを目視し
て監視、検出する手段が公知である。またＸ線により透
視し、これを蛍光板により可視光に変換し、画像処理装
置により異物を検知する方法（例えば特開昭６３−１４
０９４９等）、またはテレビ画像に変換して目視により
監視する方法、超音波の反射画像による方法等も公知で
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これらの従来技術にお
いて、金属の検出は比較的容易で、確実であるが、その
他の非金属性物質の検出、特に不透明な被検体の場合は
光学的手段は使用不可能であり、また透明な被検体に混
入する異物については、通常はテレビカメラにより撮像
し再生画面を検査員が常時監視するか、ビデオ信号に電
算機による画像処理を施す等の方法をとって来た。これ
等は人為的なミスによる検出漏れの恐れがあり、特に微
小な、例えば毛髪、プラスチック等、或いは透明な異物
の検出は困難で実用上不可能であった。

【０００７】また、Ｘ線を使用する場合は特別な放射線
対策を必要とし、Ｘ線、超音波を使用する方式において
は設備費用、運転経費等も経済性の面で不利であり、こ
れらの問題点を解決する、確実、安全、経済的な異物検
出装置の開発が強く要望されている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理を示
す構成ブロック図である。図において、（１）は被検体
であり、（２）は被検体に混入している異物であり、被
検体は対向する一対の電極（３，３’）の間を連続的に
圧送等の手段により送られる。

【０００９】（４）は被検体（１）が共振状態を呈する
周波数の高周波電流ｉＬを一対の電極（３，３’）に挟
まれた異物（２）を含む被検体（１）に供給する高周波
電流供給回路である。

【００１０】（５）は位相差検出回路であり、電極
（３，３’）を通して被検体（１）に高周波電流供給回
路（４）より供給される高周波電流ｉＬの位相と、ｉＬ
により金属電極間に発生する高周波電圧ＶＬの位相の差
Φを検出する回路である。

【００１１】（６）は位相差検出回路（５）により検出
される位相差の変化を監視することにより異物の混入を
検出し、警報信号（７）を出力し、異物の除去等の対策
を指示する演算手段である。

【００１２】上記構成の異物検出装置を異物の検出手段
とすることにより問題点を解決することが可能となっ
た。

【００１３】

【作用】本発明における異物検出装置の基本的原理は、
均一な組成を持つ非金属性の被検体は一般に特定の周波
数に対して直列共振の特性を有し、被検体に電気的諸定
数、例えば誘電率、導電率、透磁率等の値が被検体と異
なる異物が混入すると、被検体の上記各定数が変化する
ことにより被検体の共振周波数が変化する現象を利用す
るものである。

【００１４】一般に直列共振回路の２端子インピーダン
スＺ、回路に流れる電流と端子電圧の間の位相差Φと周
波数ｆの間には共振周波数ｆｒを中心にして図２に示す
如き関係のあることが知られている。図２に見られるよ
うに、共振周波数ｆｒの近辺においては、周波数ｆの変
化に対する回路のインピーダンスＺの変化はやや緩慢で
あるが、位相差Φは共振周波数ｆｒにおいて０になり、
その前後で顕著な変化を示す。

【００１５】本発明においては共振周波数の変化の検出
手段として、上記の如く共振周波数の近辺では共振回路
に流れる電流と電圧の位相差が大きく変化することに着
目し位相差の変化を検出することにより高い感度で非金
属異物の混入を検知することを可能とする。

【００１６】

【実施例】本発明の要旨とする点は、上記の如く均一な
電気的特性を有する被検体に例え微小量でも異なる電気
的特性を有する異物が混入すると、被検体の電気的特
性、特に共振周波数が変化し、これに伴い電流、電圧間
の位相差が大きく変化する性質を利用して異物の混入を
検出するものである。

【００１７】本発明は異物の混入による僅かな共振周波
数ｆｒの変化を、位相差Φの変化により検出することを
要旨とするものである。

【００１８】以下、上記の原理に基づく本発明による異
物検出装置の動作を一実施例により説明する。図３に本
発明による異物検出装置の実施例の構成を示す。

【００１９】練り製品、クリーム状の食品等の被検体１
は電極３、３’の間を連続的に圧送等の手段により送ら
れ、高周波電流供給回路４より、被検体１が直列共振の
状態を呈する周波数ｆｒの高周波電流ＩＬが位相差検出
回路５、電極３、３’を経由して供給される。

【００２０】検出動作に先立って共振周波数ｆｒの測定
を以下のような手順により行う。正常な組成で、異物を
含まない被検体を電極３、３’の間を通し、この状態で
一定値の高周波電流ｉＬを流し、演算回路６のプログラ
ムにより周波数設定信号Ｆを制御することにより、周波
数ｆを走査する如く変化する。同時に位相差検出回路５
の電圧検出回路９を用いて電圧ＶＬを測定し、電圧ＶＬ
が最低を示す時の周波数を共振周波数の概略値ｆｒ’と
して演算回路６に記憶する。

【００２１】演算回路６は一般的なマイクロプロセッサ
よりなり、周波数設定信号Ｆは並列デジタル信号で出力
される。これを高周波電流供給回路４の内部でＤ／Ａ変
換回路を用いて直流電圧に変換し、電圧制御発振器を制
御して所望の周波数ｆの高周波電流出力を得ている。

【００２２】次にこの状態で電流検出回路８、電圧検出
回路９により電圧ＶＬと電流ｉＬの位相を検出し、これ
を位相差測定回路１０に入力して位相差Φを検出する。
演算回路６はΦが最小になるように上記の操作で記憶し
た共振周波数の概略値ｆｒ’の近辺で周波数設定信号Ｆ
を再度微調整し、位相差Φが最低値を示す周波数を共振
周波数ｆｒとしてΦ、ｆｒを記憶し、周波数設定信号Ｆ
を固定する。

【００２３】以上の準備、設定操作により被検体１の共
振周波数ｆｒの測定、設定を完了し続いて検出動作を開
始する。

【００２４】検出動作は高周波電流供給回路４の出力の
周波数を共振周波数ｆｒに固定した状態で被検体１を連
続的に供給し、位相差Φの変化を演算回路６により連続
監視することにより行われる。

【００２５】通常の状態では位相差Φは０近辺で一定
値、又は微小な変化を示す状態が続くが、異物が混入し
た部分が電極３、３’の間を通過すると位相差Φが大き
く変化する。演算回路６はこれを検知することにより異
物を含む部分の被検体を除去する動作を指示する警報信
号７を発する。

【００２６】この信号により図示してない異物除去機構
を動作せしめ、被検体に異物の混入した部分を除去し、
検出動作の目的を達成する。

【００２７】この装置により、被検体に混入する異物が
除去可能になる。更に異物として金属、非金属を問わ
ず、何れもが高い感度で検出される点が本装置の大きな
特徴とする所である。

【００２８】以下、高周波電流供給回路４、位相差検出
回路５の詳細な実施例について概略説明する。

【００２９】図４に高周波電流供給回路４の構成の一例
を示す。演算回路６より与えられる周波数設定信号Ｆは
レジスタ４１に設定され、その出力をＤ−Ａ変換器４２
に入力して直流電圧に変換し、この電圧を電圧制御発振
器４３の制御端子に入力することにより所望の周波数に
設定する。検出動作を行う時は被検体の種類により固有
の共振周波数ｆｒを前記の如く測定、設定する。

【００３０】電圧制御発振器４３の出力は電力増幅器４
４により被検体１を駆動するに充分なレベルに増幅さ
れ、位相差検出回路５を経由して電極３、３’に挟まれ
る被検体１に供給される。

【００３１】位相差検出回路５は電流検出回路８、電圧
検出回路９、位相差測定回路１０より構成される。以下
各部の詳細な実施例について概略説明する。

【００３２】図５（Ａ）に電流検出回路８の内部構成の
一例を示す。高周波供給電流供給回路４の出力電流ｉＬ
は結合トランス８１の１次巻線を経由して被検体１を駆
動しその２次巻線に現れる電圧８ａを増幅器８２で充分
大きい振幅まで増幅し、スライス回路８３により一定振
幅（通常はＴＴＬレベルとする）の方形波８ｃに整形し
位相差測定回路１０に入力する。

【００３３】図５（Ｂ）に電流検出回路８の各部の波形
を示す。図の上段より８ａは増幅器８２の入力波形、８
ｂは増幅器８２で飽和する程度まで増幅した出力波形、
８ｃはシュミット回路等を使用したスライス回路を通し
て方形波に整形した後の波形である。

【００３４】図６に電圧検出回路９の内部構成の一例を
示す。電圧検出回路９は一対の電極３、３’の端子間の
電圧ＶＬを入力し、初段増幅器９１により増幅し、この
出力を２分岐し、一方は整流回路９４で直流電圧に変換
し、更にＡ−Ｄ変換器９５によりデジタル信号ＶＬに変
換し演算回路６に入力する。

【００３５】また、初段増幅器９１の出力の分岐の他方
は、増幅器９２により充分大きい振幅まで増幅し、スラ
イス回路９３により一定振幅の方形波に整形し位相差測
定回路１０に入力する。電圧検出回路９の増幅器９２の
入出力、スライス回路９３の出力波形は電流検出回路８
の出力波形と位相が異なる他はほぼ同一になるので図示
は省略する。

【００３６】図７（Ａ）に位相差測定回路１０の内部構
成の一例を示す。位相差の測定は電流検出回路８の出力
８ｃと、電圧検出回路９の出力９ｃを排他的論理和（半
加算器）回路１０１で位相差に比例する出力Φ’を得、
これを積分回路１０２により積分し、Ａ−Ｄ変換器１０
３により位相差Φの値に比例するデジタル信号に変換し
て演算回路に出力する。

【００３７】図７（Ｂ）は位相差測定回路１０の各部の
波形を示す。電流検出回路８の出力８ｃと、電圧検出回
路９の出力９ｃが図のように位相差を持っている場合、
排他的論理和回路１０１の出力は位相差に比例したパル
ス幅で、共振周波数ｆｒの２倍の周波数のパルス列Φ’
になる。これを積分回路１０２により積分するとパルス
幅、即ち位相差に比例した直流電圧を得、これをＡ−Ｄ
変換器１０３によりデジタル信号Φに変換することによ
り位相差に比例した信号Φを得る。本装置では位相の差
の絶対値が検出出来れば目的を達するので、位相の進
み、遅れの検出の必要は無い。

【００３８】以上のように被検体１の共振周波数ｆｒの
変化が位相差を示す信号Φの変化として検出される。演
算回路６は一定時間間隔で位相差信号Φをサンプリング
し、これを段落番号

【００２０】で述べた操作により測定し記憶している共
振周波数ｆｒにおけるΦの値と比較する。Φが許容値以
上に変化した時、異物の混入と判定し、警報信号７を発
生する。

【００３９】図８に本装置における検出部の構造の一例
を示す。検出部は図に示す如く、対向する電極３、３’
と側面を形成する絶縁体よりなる部材３１、３１’によ
り管路を形成し、この内部を被検体１が連続的に圧送等
の手段により通過する。電極３、３’には既に述べた通
り高周波電流ｉＬが供給されている。

【００４０】実用上は電極の被検体と接する面は絶縁体
で被覆される必要がある。また、実用上は第８図の構造
を一連の管路の一部に組み込み、被検体１を連続的に送
り、検出部の下流に異物の混入した部分を除去する機構
が設けられる。本機構については本発明の関与する範囲
でないので説明は略する。

【００４１】演算回路６は一般に使用されるマイクロプ
ロセッサ等を使用するプログラム方式の制御装置で、並
列デジタル入出力端子を有するものであれば特別な機能
は必要なく、特に実施例を記載する必要がないので構成
図は省略する。

【００４２】以上のような構成、動作による本発明の異
物検出装置の実施様態は、本実施例に限定されるもので
はなく、電極の形態、被検体の移動方向、移動方法、高
周波電流の発生、供給方法、位相差の検出方法等、種々
の変形が考えられるが、特許の請求範囲内で本発明の効
力は変わらない。

【００４３】

【発明の効果】本発明による異物検出装置により、練り
製品、クリーム状製品等に混入する異物を、金属、及
び、従来殆ど不可能であった非金属性異物まで、高感度
で検出することが可能になり、これら製品の安全性、商
品価値を著しく向上することが出来た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成ブロック図である。

【図２】本発明の原理の説明図である。

【図３】本発明の実施例の構成図である。

【図４】高周波電流供給回路の構成例である。

【図５（Ａ）】電流検出回路の構成例である。

【図５（Ｂ）】電流検出回路各部の波形の説明図であ
る。

【図６】電圧検出回路の構成例である。

【図７（Ａ）】位相差測定回路の構成例である。

【図７（Ｂ）】位相差測定回路各部の波形の説明図であ
る。

【図８】検出部の構造の実施例である。

【符号の説明】

１被検体２異物３、３’ 電極４高周波電流供給回路５位相差検出回路６演算回路７警報信号８電流検出回路９電圧検出回路１０位相差測定回路ｉＬ高周波電流ＶＬ電極間に発生する高周波電圧ｆｒ被検体の共振周波数

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】均一な電気的特性を有する非金属性物質
の被検体（１）に混入する、該被検体（１）と異なる電
気的特性を有する異物（２）を検出する異物検出装置で
あって、該被検体（１）は対向する一対の金属よりなる電極
（３，３’）の間隙に配置され、該一対の電極（３，３’）に、被検体（１）が共振状態
を示す周波数の高周波電流ｉＬを供給する高周波電流供
給回路（４）と、該高周波電流ｉＬと、高周波電流ｉＬにより該一対の電
極（３，３’）間に発生する高周波電圧ＶＬの位相差Φ
を検出する位相差検出回路（５）とより構成され、該位相差検出回路（５）により検出された位相差Φの変
化により、異物（２）の混入を検出し、警報信号（７）
を発生する演算回路（６）より構成されることを特徴と
する異物検出装置。
【請求項２】被検体（１）は、練り製品、麺類生地
等、クリーム状の性質を持つ食品、及び、類似の性質を
持つ、流動性を有する半液体、及び粉末状物質であり、
対向する一対の金属よりなる電極（３，３’）間を連続
的に搬送され、混入する異物（２）は、該被検体（１）と異なる電気的
特性を持つ非金属性物質、及び金属で有ることを特徴と
する異物検出装置。