식품내 이물질 금속물체 검출장치{Foreign metal object position detecting apparatus in food }
본 발명은 식품 내부에 포함된 불필요한 이물질인 금속물체의 존재 위치를 검출하는 이물질 금속물체 검출장치와 방법에 관한 것으로, 특히 검사 대상 식품 내의 이물질인 금속물체의 존재 위치를 2차원 화면에 표시하여 효율적이고 정확하게 금속 이물질을 검출할 수 있는 금속 위치 검출장치와 방법에 관한 것이다
종래에는 1쌍의 송신안테나 코일을 통해 검사 대상 식품에 따라 적합한 주파수로 신호를 송출하고 식품을 투과하는 신호를 수신안테나 코일을 통해 수신하여, 동일한 위상값을 갖는 송신된 신호와 수신된 신호의 신호변화량으로부터 금속 물체의 존재 여부를 검사하였다. 즉, 검사할 식품내 금속물체가 존재하지 않는 경우에는 송신된 신호와 수신된 신호에 변화가 없지만, 금속물체가 존재하는 경우에는 송신된 신호와 동일 위상을 갖는 수신된 신호의 강도가 감쇠되므로 그 감쇠되는 정도를 검출하여 미리 입력된 데이타와 비교하여 금속물체의 존재 여부를 판단한다. 이와 같이 종래의 식품검사에 사용되는 식품 내 금속물체에 의한 전자장의 교란 특성을 이용한 이물질 금속물체 검출장치는 1쌍의 송신안테나 코일과 수신안 테나 코일을 고정 설치하여 검사대상 식품내 금속물체의 존재 여부를 감지할 수 있지만, 그 정확한 모양과 위치는 파악할 수 없는 문제가 있었다. 또한, 식품 전체내에 금속 이물질의 존재 여부를 확인하기 위하여 식품전체를 감지하여야 하므로 당연히 검사대상 식품을 운반하는 컨베이어의 폭보다 큰 폭의 송수신 안테나 코일들을 사용하는 관계로 감지 해상도가 낮아지는 단점이 있었다. 따라서 식품 내 금속물체에 의한 전자장의 교란 특성을 이용한 금속검출 방식에서 식품 내에 포함된 금속 물체의 위치와 개략적인 모양을 보다 정확히 판독할 수 있는 금속 검출장치와 방법이 절실히 필요하게 되었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 검사대상 식품 내부에 함유된 이물질인 금속체가 이물질 금속물체 검출장치를 통과할 때 식품 내에 존재하는 이물질인 금속물체의 위치와 형태를 감지할 수 있도록 검사대상 식품의 상부에 작은 크기의 송신안테나를 설치하고 하부에 역시 작은 크기의 수신안테나를 설치한 후 송신안테나와 수신안테나를 동시에 식품의 진행방향에 직각인 방향으로 빠른 속도로 주사하여, 주사이동거리 정보와 수신된 신호강도 정보를 사용하여, 검사 대상 식품 내의 이물질인 금속물체의 위치와 형태를 2차원 화면에 표시하여 검출 식품 내 함유된 금속 물체를 보다 정확히 검출할 수 있는 식품내 이물질 금속물체 위치 검출장치와 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 식품내 이물질 금속물체 위치 검출장치는, 정현파 발진기에서 만들어진 주파수를 전력증폭기에서 증폭시킨 다음 송신안테나를 통하여 신호를 검사대상 식품에 주사하는 송신부와, 검사대상 식품을 투과하여 수신안테나에 수신된 신호를 신호처리에 필요한 크기까지 신호증폭기에서 증폭시키고 주파수 대역통과 필터에서 잡음 성분을 제거하고 아날로그 디지탈 신호변환기로 변환된 디지탈 신호를 신호처리하여 2차원 화면으로 나타내는 수신부를 구비하고, 상기 송신부의 송신 신호와 수신부의 수신신호의 신호변화로 부터 미리 프로그램된 바에 따라 컴퓨터로 식품내 금속 이물질의 존재 여부를 검출하도록 된 식품내 이물질 금속물체 검출장치에 있어서, 상기 송신안테나와 수신안테나는 검사대상 식품의 이동방향에 대하여 직각방향으로 함께 선형이동하도록 되고, 상기 송수신 안테나의 이동된 거리와 방향정보를 감지하여 X축 신호를 발생하는 위치센서와, 수신 안테나의 출력 신호로 부터 검사대상 식품 내에 존재하는 금속물체의 크기에 비례하게 Y축 신호로서 출력하는 동기검파기를 포함하고, 상기 컴퓨터가 상기 위치센서로부터의 X축 신호와 동기검파기로 부터의 Y축 신호로부터 식품내 금속물체의 위치와 형태를 2차원 디스플레이에 출력하도록 된 것을 특징으로 하여 구성된다. 상기 검사대상 식품이 통과하도록 이동경로에 비금속체로 만들어진 송수신안테나 가이드 프레임이 제공되고, 상기 송신안테나와 수신안테나는 가이드프레임 쪽이 개방된 지지 프레임의 자유단부의 상하측에 각각 대향되게 설치되며, 상기 지지프레임은 선형운동 모터로 구동되는 연결구에 의해 가이드프레임의 상하측에서 폭방향으로 선형 왕복운동하도록 구성된다. 본 발명에 따른 식품내 금속 검출방법은, 정현파 발진기에서 만들어진 주파수를 전력증폭기에서 증폭시킨 다음 송신안테나를 통하여 신호를 검사대상 식품에 주사하고 검사대상 식품을 투과하여 수신안테나에 수신하는 단계, 상기 수신안테나에 수신된 신호를 신호증폭기에서 증폭시키는 단계, 주파수 대역통과 필터에서 잡음 성분을 제거하는 단계, 상기 주파수 대역통과 필터로 부터 출력된 아날로그 신호를 아날로그 디지탈 신호변환기로 변환하여 디지탈 신호를 출력하는 단계, 상기 송신신호와 수신신호의 신호변화로 부터 미리 프로그램된 바에 따라 컴퓨터로 식품 내 금속 이물질의 존재 여부를 검출하는 단계로 된 식품내 이물질 금속물체 검출방법에 있어서, 상기 송수신 안테나에서 정현파 신호를 주사하고 수신하는 단계에서, 컴퓨터에 미리 입력된 프로그램에 따라 X축 주사제어기에 의해 구동부를 작동시켜 송신안테나와 수신안테나가 각각 상하측에 장착된 지지프레임을 검사대상 식품의 이동경로에 대하여 직각방향으로 왕복운동시키는 단계와, 지지프레임 구동시 X축 위치센서가 주사방향과 이동거리에 대한 정보를 X축 정보로서 출력하는 단계와, 상기 수신 안테나로 부터의 출력 신호가 주파수 대역통과 필터에서 잡음 성분이 제거된 다음 신호동기검파기에서 Y축 정보로서 시간에 대한 신호강도 변화로 출력하는 단계, 컴퓨터에서 상기 X 축 및 Y축 정보로부터 식품내 금속 이물질의 위치와 형태를 이미지로서 디스플레이에 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하여 구성된다.
본 발명에 따른 식품내 이물질 금속물체 검출장치와 방법에 따라, 송수신 안테나를 검사할 대상 식품의 이동경로에 대하여 직각으로 이동시키면서 송수신 안테나로부터 정현파 신호를 송수신하며, 그 송수신 안테나의 이동거리와 수신된 신호강도의 시간에 대한 변화를 이용하여 식품내 금속의 위치와 형태를 정확히 검출할 수 있으므로, 식품내 금속 검출을 효율적이고 정확히 수행할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있 고, 기술된 실시예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 본 발명의 도면 중 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 사용하였음을 유의해야 한다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명의 1쌍의 송수신 안테나 코일을 검사대상 식품이 진행하는 방향에 직각인 방향으로 주사시키는 방식을 보인 사시도를 나타내는 것으로, 도 1에서, 선형 주사 이물질 금속물체 검출장치(2)에 보이는 것과 같이 검사대상 식품(3)이 이물질인 금속물체 존재 여부를 검사받기 위하여 화살표로 표시된 진행방향(1)으로 식품 컨베이어 벨트(8)를 타고 송수신안테나 가이드 프레임(9)을 통과하는 것을 나타내고 있다. 이때 이물질 금속물체 검출장치 주사 송신안테나(4)와 이물질 금속물체 검출장치 주사 수신안테나(5)가 송수신안테나 가이드 프레임(9)의 한쪽 끝에서 측정할 때 동일한 이동거리를 유지하면서 이물질 금속물체 검출장치 주사 송신안테나(4)는 송신안테나 주사운동 방향(6)으로 이물질 금속물체 검출장치 주사 수신안테나(5)는 수신안테나 주사운동 방향(7)으로 각각 빠른 속도로 선형 주사하면서 함께 움직이며 그 사이의 검사대상 식품(3) 부분 내에 금속 물체가 존재하면 금속 물체의 크기에 비례하는 아날로그 신호를 검출할 수 있게 하는 구조를 나타내고 있다. 도 2에는, 본 발명의 선형 주사 이물질 금속물체 검출장치(2)로 검사대상 식품(3)내 이물질인 금속물체 존재 여부를 검사하기 위하여 검사대상 식품(3)이 비금속체로 만들어진 송수신안테나 가이드 프레임(9)안에서 식품 컨베이어 벨트(8)에 놓여 이동되는 동안, 도 1의 가이드 프레임(9)에 대하여 송수신안테나(4,5)를 함께 이동시키면서 검사대상 식품으로 정현파 신호를 주사하기 위한 주사부(28)의 구성을 개략적으로 보여주고 있다. 상기 주사부(28)에서 비금속체로 만들어진 송수신안테나(4,5)는 가이드프레임(9)쪽이 개방된 지지 프레임(13)의 자유단부의 상하측에 각각 대향되게 설치되며, 상기 지지프레임(13)은 선형운동 모터(12)로 구동되는 연결기구(11)에 의해 가이드프레임(9)의 상하측에서 폭방향으로 선형 왕복운동하게 된다. 이로써, 상기 지지프레임의 상하측 지지단부에 설치된 송신안테나(4)는 송수신안테나 가이드 프레임(9)을 따라 송수신안테나 주사운동 방향(14)으로 선형운동을 하면서 정현파 신호를 주사하고 동시에 수신안테나(5)에서 주사된 신호를 수신하게 된다. 도 3은 본 발명의 1쌍의 송수신 안테나 코일을 주사시켜 검사대상 식품 내 존재하는 이물질인 금속물체의 위치와 모양을 나타내는 2차원 금속 검출장치의 신호처리 블록도를 나타내는 것으로, 송신부(15)는 정현파 발진기(16)에서 만들어진 주파수를 전력증폭기(17)에서 적절한 신호전력으로 증폭시킨 다음 송신안테나(18)에 인가하여 주사한다. 선형주사 이물질 금속물체 검출장치 수신부(19)에서는, 검사대상 식품 중 일부를 투과하여 수신안테나(20)에 수신된 신호를 신호처리에 필요한 크기까지 신호증폭기(21)에서 증폭시킨 다음, 주파수 대역통과 필터(22)에서 잡음 성분을 제거한다. 송신된 원 신호 주파수 성분을 분리시키기 위하여 정현파 발진기(16)에서 동기 신호를 받아 동기검파기(23)에서 수신안테나(20)에 수신된 신호 강도에 비례하는 출력신호를 얻는다. 즉, 수신 안테나(5)로 부터의 출력 신호는 신호동기검파기(23)에서 시간에 대한 신호출력이 아날로그 파형(39)으로서 나타내며, 상기 아날로그 파형(39)은 송수신안테나가 지지프레임(13)에 의해 선형적으로 이동되면서 주사하기 때문에 처음에는 신호출력이 거의 없다가 금속물체 위를 지나갈 때는 최고치를 나타내고 지나간 후는 작아지는 형태의 검사대상 식품 내에 존재하는 금속물체의 크기에 비례하게 나타난다. 상기 신호동기검파기의 출력신호는 컴퓨터(25)에서 신호처리 할 수 있도록 아날로그 디지털 신호변환기(24)에서 디지털 파형(40)으로 변환된 후 Y축 신호로 컴퓨터(25)에 입력된다. 선형주사 이물질 금속물체 검출장치의 주사부(28)에서, 송수신 안테나(4,5)가 설치된 지지프레임(13)의 선형운동을 감지하기 위해 주사부(28)에 X축 위치센서(29)가 제공되고, 컴퓨터(25)에서 보내진 주사 명령에 따라 미리 프로그램된 바에 따라 제어되는 X축 주사제어기(31)가 구동부(30)를 작동시켜 지지프레임(13)을 미리 설정된 속도로 왕복운동하도록 하고 이때 실제 이동된 거리와 방향정보를 X축 위치센서(29)가 수집하여 X축 신호(32)로 컴퓨터(25)에 전달하게 된다. 상기 컴퓨터(25)에서는 상기 지지프레임(13)의 X축 방향 변위에 대응하여 출력된 X축 신호(32)와 함께, 신호동기검파기로 부터의 수신된 신호의 강도 변화에 대한 출력신호를 아날로그 디지털 신호변환기(24)에서 디지털 파형(40)으로 변환된 후 Y축신호로 컴퓨터(25)에서 미리 프로그램된 바에 따라 처리하고 금속물체 존재여부를 판단한 출력신호를 출력부(27)로 출력하고 검사대상 식품(3)내의 금속물체의 위치와 형태를 2차원 디스플레이(26)에 나타내게 된다. 도 4는 본 발명에 의한 1쌍의 송수신 안테나 코일을 주사시킬 때의 2차원 정보를 얻는 방법을 설명하기 위한 개략적인 블럭도로서, 컴퓨터(25)에 미리 입력된 프로그램에 따라 X축 주사제어기(31)에 의해 구동부(30)를 작동시켜 지지프레임(13)을 왕복운동시키고, 이때 상기 지지프레임(13)에 설치된 송신안테나(4)가 주사한 신호를 수신 안테나(5)가 수신한 출력 신호를 신호동기검파기(23)에서 시간에 대한 변화량인 아날로그 파형(39)으로서 나타내며, 상기 아날로그 파형(39)은 송수신안테나가 지지프레임(13)에 의해 선형적으로 이동되면서 주사하기 때문에 처음에는 신호출력이 거의 없다가 금속물체 위를 지나갈 때는 최고치를 나타내고 지나간 후는 작아지는 형태의 검사대상 식품 내에 존재하는 금속물체의 크기에 비례하게 나타난다. 상기 신호동기검파기의 출력신호는 컴퓨터(25)에서 신호처리 할 수 있도록 아날로그 디지털 신호변환기(24)에서 디지털 파형(40)으로 변환된 후 Y축 신호로 컴퓨터(25)에 입력되게 된다. 상기 지지프레임(13) 구동시, 주로 디지털 엔코더를 사용하는 X축 위치센서(29)로 부터 디지털 엔코더 A채널 파형(37)과 디지털 엔코더 B채널 파형(38)이 출력되며, 컴퓨터(25)에 입력시켜 비교시키고 디지털 펄스수를 계산하여 주사방향과 이동거리에 대한 정보를 X축 정보로서 얻는다. 이렇게 얻어진 X축 정보와 Y축 정보로 부터 컴퓨터(25)는 이미지를 나타내는 영상신호(41)를 송출하여 2차원 디스플레이 확대도(35)에 나타낸 것과 같이 개략적인 이물질 금속물체 이미지(36)를 출력한다. 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함을 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
본 발명에 의한 식품 내부 이물질 금속물체의 위치검출장치와 방법은 1쌍의 송수신 안테나를 검사대상 식품의 위아래로 선형으로 주사시켜 얻어진 정보와 1쌍의 송수신 안테나를 주사시킬 때 이동한 방향과 거리에 대한 정보를 사용하여 검사대상 식품 내에 포함된 이물질인 금속물체의 위치와 형태를 보다 정확히 검출한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 금속물체 검출장치에서 1쌍의 송수신 안테나 코일을 검사대상 식품이 진행하는 방향에 직각인 방향으로 주사시키는 방식을 개략적으로 도시한 사시도, 도 2는 본 발명의 이물질 금속물체 검출장치에서 송수신 안테나가 설치된 가이드 프레임을 검사대상 식품이 이동하는 방향에 대하여 직각으로 선형이동시키기 위한 구성을 개략적으로 도시하고 있다. 도 3은 본 발명에 의한 1쌍의 송수신 안테나 코일을 주사시켜 검사대상 식품 내 존재하는 이물질인 금속물체의 위치와 모양을 나타내는 2차원 금속 검출장치의 신호처리 블록도. 도 4는 본 발명에 의한 1쌍의 송수신 안테나 코일을 주사시킬 때의 2차원 정보를 얻는 원리를 설명하기 위한 개략적인 구성도. |
