專利名稱：智能雜質(zhì)金屬檢測系統(tǒng)及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬檢測領(lǐng)域，尤其是智能雜質(zhì)金屬檢測系統(tǒng)及其檢測方法。
背景技術(shù)：
金屬檢測器是一種檢測用的電子儀器，金屬檢測技術(shù)推廣應(yīng)用于各個領(lǐng)域。 在軍事上，利用檢測器檢測金屬地雷；在公安部門，檢測隨身攜帶或隱藏的武器 及作案工具；在考古方面，可發(fā)現(xiàn)埋藏有金屬物品的古墓，發(fā)現(xiàn)古墓中的金銀、 首飾和各種硬幣；在工程地質(zhì)中，用于檢測地下金屬埋設(shè)物，管道，管線等；在 礦產(chǎn)勘探中用來檢測和發(fā)現(xiàn)自然金顆粒及金塊；工業(yè)上可用于在線檢測并剔除物 料中各種金屬物體，如檢測煙草，棉花，煤炭，和食品中的金屬雜物等。保護(hù)主 機(jī)設(shè)備，防止設(shè)備受損，同時提高產(chǎn)品質(zhì)量。
大部分金屬檢測器都是由兩部分組成，即偵測頭(包括感應(yīng)器)與自動剔除 裝置，其中，偵測頭為核心部分，里面有三條線圈組成， 一條中央發(fā)射線圈和兩 個對等的接收線圈，把這三組線圈固定在檢測頭中，通過中間的放射線圈所連接 的振蕩器來產(chǎn)生高頻交流磁場，同時兩側(cè)的接收線圈相連接使其感應(yīng)電壓在磁場 未受干擾前相互抵消。 一旦金屬雜質(zhì)進(jìn)入磁場區(qū)域兩個輸入線圈輸出的信號就 無法抵消，金屬檢出機(jī)就能檢測到金屬的存在，未抵消的感應(yīng)電壓通過感測器， 經(jīng)由控制系統(tǒng)處理，并產(chǎn)生剔除信號，傳送到自動剔除裝置，從而把金屬雜質(zhì)排 除生產(chǎn)線。但最初大多采用模擬電路器件容易受到外界干擾，存在智能化程度不 高操作繁雜精度不高等問題。
目前國外的金屬檢測儀開始采用單片機(jī)技術(shù)，采用靈敏度極高的線性霍爾元 件作為傳感器，感應(yīng)由于金屬出現(xiàn)引起的檢測線圈周圍磁場的變化，提高了檢測 精度；處理部件則采用AT89S52單片機(jī)作為檢測和控制核心，對檢測結(jié)果進(jìn)行 分析判斷。國內(nèi)的金屬檢測儀基本還都是采用數(shù)字模擬混合集成電路技術(shù)，兩者 處理原理目前都是根據(jù)同步檢測原理，雖然考慮到幅度和相位的影響，但兩者輸 出是合成結(jié)果，有相互抵消作用，降低了檢測靈敏度。另外，目前金屬檢測儀的 處理電路采用簡單的帶通濾波器和尺寸控制門限，檢測技術(shù)依據(jù)實際混入噪聲類型采用合適的抑制電路。這種處理方法難以抵制較為強(qiáng)烈的干擾，因而難以突破 檢測極限，使得在生產(chǎn)現(xiàn)場的檢測的靈敏度大大降低。
此外，現(xiàn)有技術(shù)中的金屬檢測儀還存在著檢測技術(shù)單調(diào)、硬件及其調(diào)節(jié)器件 復(fù)雜、顯示方式簡單，無法反映輸出信息，不能與控制中心進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊，實現(xiàn) 數(shù)據(jù)傳輸和自動化控制，測量數(shù)據(jù)不能保存，新的檢測方法不易實現(xiàn)，無法從事 檢測機(jī)理和處理技術(shù)的進(jìn)一步研究，無法定位等一系列問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種智能雜質(zhì)金屬檢測系統(tǒng)及其檢測方法，能夠在生產(chǎn) 線上實時的檢測出物料中的金屬并予以剔除，以解決采用模擬電路的金屬檢測儀 精度低，以及根據(jù)同步檢測原理工作的國內(nèi)外金屬檢測儀靈敏度低的問題。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為-
智能雜質(zhì)金屬檢測系統(tǒng)，包括有剔除裝置，其特征在于還包括有與剔除裝 置電連接的計算機(jī)，所述計算機(jī)上還電連接有數(shù)字采集卡，所述數(shù)字采集卡包括 A/D轉(zhuǎn)換卡及D/A轉(zhuǎn)換卡，其中D/A轉(zhuǎn)換卡通過功率放大電路連接有發(fā)射天線， A/D轉(zhuǎn)換卡通過低噪放大電路電連接有接收天線；所述計算機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字信號經(jīng) 過D/A轉(zhuǎn)換卡轉(zhuǎn)換成模擬信號，并通過功率放大電路傳送至發(fā)射天線，在其周 圍產(chǎn)生一個交變的電磁場，接收天線感應(yīng)磁場，并轉(zhuǎn)換為電信號；通過天線的設(shè) 計，接收天線上形成的合成場量為零，感應(yīng)的電動勢也就為零，當(dāng)有金屬進(jìn)入時， 就改變了發(fā)射天線和接收天線之間的場的結(jié)構(gòu)，從而使接收天線收到的信號在幅 度和相位上都有變化，將該信號經(jīng)過低噪放大電路的放大、濾波、整流后傳送至 A/D轉(zhuǎn)換卡，由A/D轉(zhuǎn)換卡將干擾信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并傳送至計算機(jī)處理， 最后由計算機(jī)控制剔除裝置完成金屬雜質(zhì)剔除工作；接收天線與發(fā)射天線為分體
式上下結(jié)構(gòu)，傳輸帶從二者之間通過，無金屬時，不會產(chǎn)生擾動，有金屬時，產(chǎn) 生擾動，接收天線獲取金屬信號并通過A/D轉(zhuǎn)換卡送至計算機(jī)處理。
所述的智能雜質(zhì)金屬檢測系統(tǒng)，其特征在于所述計算機(jī)采用研華AWS6000 工控機(jī)。
所述的智能雜質(zhì)金屬檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)字采集卡采用研華 PCI-1714的A/D轉(zhuǎn)換卡和PCI-1721的D/A轉(zhuǎn)換卡，其中研華PCI-1714的A/D 轉(zhuǎn)換卡板載32K的FIFO存儲體。所述的智能雜質(zhì)金屬檢測系統(tǒng)，其特征在于所述剔除裝置可采用褲衩式翻 板機(jī)構(gòu)、翻門機(jī)構(gòu)、倒順帶等多種結(jié)構(gòu)的金屬剔除裝置。 智能雜質(zhì)金屬檢測方法，其特征在于包括以下步驟
(1) 準(zhǔn)備智能雜質(zhì)金屬檢測系統(tǒng)，包括與剔除裝置電連接的計算機(jī)，所述 計算機(jī)上還電連接有數(shù)字采集卡，所述數(shù)字采集卡包括A/D轉(zhuǎn)換卡及D/A轉(zhuǎn)換
卡，其中D/A轉(zhuǎn)換卡通過功率放大電路連接有發(fā)射天線，A/D轉(zhuǎn)換卡通過低噪 放大電路電連接有接收天線；
(2) 控制計算機(jī)，使發(fā)射天線分別在發(fā)射天線探頭處有金屬和無金屬的情 況下發(fā)射檢測波，接收天線分別接收有金屬和無金屬時的返回信號，在計算機(jī)中 采用基于快速傅立葉變換的頻譜和相位分離的算法，獲取信號幅頻特性和相頻特 性，并通過比較發(fā)射天線探頭處有、無金屬狀態(tài)下的幅頻特性和相頻特性，以建 立幅度和相位的門限閾值，從而可以避免幅度和相位信息的丟失，提高檢測精度 和靈敏度；
(3) 選取無金屬的物料，在無金屬狀態(tài)下，通過計算機(jī)控制發(fā)射天線發(fā)出 檢測波，獲取物料和噪聲統(tǒng)計數(shù)據(jù)，建立物料和噪聲模型庫；選取有金屬的物料， 在有金屬狀態(tài)下，通過計算機(jī)控制發(fā)射天線發(fā)出檢測波，依據(jù)物料中無金屬狀態(tài) 時建立的模型，建立金屬模型庫；最后依據(jù)物料、噪聲及金屬三種類型的電磁波 屬性和形狀尺寸的自學(xué)習(xí)算法，并基于濾波器設(shè)計理論，結(jié)合小波的快速頻帶劃 分方法，在計算機(jī)中建立符合物料對象的最佳數(shù)字濾波器，以克服檢測環(huán)境中的 噪聲影響，大幅提高靈敏度；
(4) 將待檢測物料送入發(fā)射天線和接收天線之間，通過計算機(jī)控制發(fā)射天 線發(fā)出檢測波，并由接收天線接收返回的信號波，通過步驟(3)中建立的數(shù)字 濾波器進(jìn)行濾波后，在計算機(jī)中對獲取的信號進(jìn)行處理，采用同步檢波或傅立葉 變換方法，提取待檢測物料返回的信號波的幅頻特性及相頻特性，并同步驟(2) 建立的幅度和相位的門限閾值進(jìn)行比較，當(dāng)相位或幅度超過幅度和相位的門限閾 值時，同時檢測到相位或幅度超過門限閾值的時間超過基準(zhǔn)時間時，計算機(jī)認(rèn)定 待檢測物料中有金屬雜質(zhì)，并向剔除裝置發(fā)出單穩(wěn)態(tài)脈沖的剔除電壓信號，驅(qū)動 剔除裝置完成剔除金屬雜質(zhì)動作；在檢測到一個金屬雜質(zhì)到剔除這個金屬雜質(zhì)這 段時間內(nèi)，如果連續(xù)過來多個金屬雜質(zhì)，在計算機(jī)中采用軟件模擬移位寄存器的
6方法，將這些金屬信號全部記住，并分別加以處理、剔除，最多可記憶連續(xù)金屬 雜質(zhì)信號數(shù)目由軟件移位寄存器的位數(shù)決定；當(dāng)待檢測物料的傳輸裝置臨時停 機(jī)， 一段時間后又繼續(xù)運(yùn)行時，計算機(jī)與傳輸裝置通過網(wǎng)絡(luò)通訊，接收傳輸裝置 的啟動和停止信號，當(dāng)傳輸裝置停止時，計算機(jī)中軟件模擬的計數(shù)器停止計數(shù)， 當(dāng)傳輸裝置再次啟動時，計數(shù)器繼續(xù)計數(shù)，以記住傳輸裝置上金屬雜質(zhì)所停的位 置，當(dāng)傳輸裝置繼續(xù)啟動后，金屬雜質(zhì)到達(dá)剔除裝置時，計算機(jī)控制剔除裝置將 金屬雜質(zhì)剔除。
設(shè)定基準(zhǔn)時間可先設(shè)定一個時間長度，當(dāng)來的脈沖的延續(xù)時間超過該時間長 度，則認(rèn)為是金屬信號，當(dāng)來的脈沖的延續(xù)時間小于該時伺長度，則認(rèn)為時干擾 信號，以此來克服一些外界電磁波的干擾。基準(zhǔn)時間要小于金屬通過天線所需的 時間，在此范圍內(nèi)，越大越好。天線的尺寸是一定的，要根據(jù)現(xiàn)場傳輸帶的速度 來計算金屬通過天線所需的時間。
天線是本發(fā)明的重要組成單元。天線在物料通過的區(qū)域形成一個似穩(wěn)電磁 場，非金屬物料通過時，不會對磁場產(chǎn)生影響，金屬通過時則對磁場產(chǎn)生影響， 破壞了磁場的穩(wěn)定，產(chǎn)生了一個干擾信號，該信號經(jīng)過放大，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后為 計算機(jī)系統(tǒng)獲取，為判斷金屬的存在提供了依據(jù)。計算機(jī)是本發(fā)明的另一個重要 的組成單元，計算機(jī)采用軟件的方式完成對獲取金屬信號的處理，通過對金屬信 號和發(fā)射信號的比較獲取金屬信號的幅度和相位信息，這里涉及到對信號處理的 一些關(guān)鍵算法包括金屬物體幅度參數(shù)提取、幅度參數(shù)比較、金屬物體相位參數(shù)提 取、相位參數(shù)比較、噪聲和干擾抑制、金屬物體脈寬。計算機(jī)通過設(shè)定基準(zhǔn)電平 和基準(zhǔn)相位以及基準(zhǔn)時間，當(dāng)幅度值或相位值超過基準(zhǔn)值，同時持續(xù)時間超過基 準(zhǔn)時間，這時將發(fā)出一單穩(wěn)態(tài)脈沖的剔除電壓信號。剔除裝置是本發(fā)明的任務(wù)完 成單元，可采用褲衩式翻板機(jī)構(gòu)、翻門機(jī)構(gòu)、倒順帶等多種金屬剔除裝置，剔除 裝置由計算機(jī)發(fā)出的剔除信號驅(qū)動其完成金屬剔除工作。
本發(fā)明是集光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、機(jī)械技術(shù)于一體的新型工業(yè)在線檢測設(shè)備。
采用獨特的工藝設(shè)計，可以方便地融入已有的生產(chǎn)線中，解決現(xiàn)有技術(shù)中檢測精
度不高及靈敏度低等問題。 本發(fā)明具有下述優(yōu)點
1. 全中文界面，操作使用簡單，易學(xué)好懂；
2. 分體式結(jié)構(gòu)，安裝便捷，維護(hù)保養(yǎng)方便；3. 全軟件處理方法，擯棄了硬件電路，大大減少了故障點，可靠性高，性 能穩(wěn)定；
4. 檢測靈敏度高，可檢測①lmm的金屬物體；
5. 金屬記憶功能，可記憶64個連續(xù)金屬信號；
6. 傳輸帶停機(jī)記憶功能，在傳輸帶再次啟動后，可準(zhǔn)確剔除停機(jī)前檢測到 的金屬；
7. 斷電記憶功能，即使斷電也不影響記憶；
8 .延時時間和剔除動作時間可調(diào)；
9 .不受金屬在物料中埋藏深度及物料含水率的影響；
1 0 .系統(tǒng)處理速度快。滿足生產(chǎn)線上連續(xù)實時處理要求。
圖l為本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖。 圖2為本發(fā)明方法流程圖。
具體實施例方式
如圖l。智能雜質(zhì)金屬檢測系統(tǒng)，包括有剔除裝置，剔除裝置可采用褲衩式 翻板機(jī)構(gòu)、翻門機(jī)構(gòu)、倒順帶等多種結(jié)構(gòu)的金屬剔除裝置。還包括有與剔除裝置 電連接的計算機(jī)，計算機(jī)采用研華AWS6000工控機(jī)。計算機(jī)上還電連接有數(shù)字 采集卡，數(shù)字采集卡包括A/D轉(zhuǎn)換卡及D/A轉(zhuǎn)換卡，數(shù)字采集卡采用研華 PCI-1714的A/D轉(zhuǎn)換卡和PCI-1721的D/A轉(zhuǎn)換卡，其中研華PCI-1714的A/D 轉(zhuǎn)換卡板載32K的FIFO存儲體。其中D/A轉(zhuǎn)換卡通過功率放大電路連接有發(fā) 射天線，A/D轉(zhuǎn)換卡通過低噪放大電路電連接有接收天線；計算機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字信 號經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換卡轉(zhuǎn)換成模擬信號，并通過功率放大電路傳送至發(fā)射天線，在 其周圍產(chǎn)生一個交變的電磁場，接收天線感應(yīng)磁場，并轉(zhuǎn)換為電信號；通過天線 的設(shè)計，接收天線上形成的合成場量為零，感應(yīng)的電動勢也就為零，當(dāng)有金屬進(jìn) 入時，就改變了發(fā)射天線和接收天線之間的場的結(jié)構(gòu)，從而使接收天線收到的信 號在幅度和相位上都有變化，將該信號經(jīng)過低噪放大電路的放大、濾波、整流后 傳送至A/D轉(zhuǎn)換卡，由A/D轉(zhuǎn)換卡將干擾信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并傳送至計算機(jī) 處理，最后由計算機(jī)控制剔除裝置完成金屬雜質(zhì)剔除工作；接收天線與發(fā)射天線 為分體式上下結(jié)構(gòu)，傳輸帶從二者之間通過，無金屬時，不會產(chǎn)生擾動，有金屬 時，產(chǎn)生擾動，接收天線獲取金屬信號并通過A/D轉(zhuǎn)換卡送至計算機(jī)處理。
如圖2。智能雜質(zhì)金屬檢測方法，包括以下步驟 (1)準(zhǔn)備智能雜質(zhì)金屬檢測系統(tǒng)，包括與剔除裝置電連接的計算機(jī)，所述 計算機(jī)上還電連接有數(shù)字采集卡，所述數(shù)字采集卡包括A/D轉(zhuǎn)換卡及D/A轉(zhuǎn)換 8卡，其中D/A轉(zhuǎn)換卡通過功率放大電路連接有發(fā)射天線，A/D轉(zhuǎn)換卡通過低噪 放大電路電連接有接收天線；
(2) 控制計算機(jī)，使發(fā)射天線分別在發(fā)射天線探頭處有金屬和無金屬的情 況下發(fā)射檢測波，接收天線分別接收有金屬和無金屬時的返回信號，在計算機(jī)中 采用基于快速傅立葉變換的頻譜和相位分離的算法，獲取信號幅頻特性和相頻特 性，并通過比較發(fā)射天線探頭處有、無金屬狀態(tài)下的幅頻特性和相頻特性，以建 立幅度和相位的門限閾值，從而可以避免幅度和相位信息的丟失，提高檢測精度 和靈敏度；
(3) 選取無金屬的物料，在無金屬狀態(tài)下，通過計算機(jī)控制發(fā)射天線發(fā)出 檢測波，獲取物料和噪聲統(tǒng)計數(shù)據(jù)，建立物料和噪聲模型庫；選取有金屬的物料， 在有金屬狀態(tài)下，通過計算機(jī)控制發(fā)射天線發(fā)出檢測波，依據(jù)物料中無金屬狀態(tài) 時建立的模型，建立金屬模型庫；最后依據(jù)物料、噪聲及金屬三種類型的電磁波 屬性和形狀尺寸的自學(xué)習(xí)算法，并基于濾波器設(shè)計理論，結(jié)合小波的快速頻帶劃 分方法，在計算機(jī)中建立符合物料對象的最佳數(shù)字濾波器，以克服檢測環(huán)境中的 噪聲影響，大幅提高靈敏度；
(4) 將待檢測物料送入發(fā)射天線和接收天線之間，通過計算機(jī)控制發(fā)射天 線發(fā)出檢測波，并由接收天線接收返回的信號波，通過步驟(3)中建立的數(shù)字 濾波器進(jìn)行濾波后，在計算機(jī)中對獲取的信號進(jìn)行處理，采用同步檢波或傅立葉 變換方法，提取待檢測物料返回的信號波的幅頻特性及相頻特性，并同步驟(2) 建立的幅度和相位的門限閾值進(jìn)行比較，當(dāng)相位或幅度超過幅度和相位的門限閾 值時，同時檢測到相位或幅度超過門限閾值的時間超過基準(zhǔn)時間時，計算機(jī)認(rèn)定 待檢測物料中有金屬雜質(zhì)，并向剔除裝置發(fā)出單穩(wěn)態(tài)脈沖的剔除電壓信號，驅(qū)動 剔除裝置完成剔除金屬雜質(zhì)動作；在檢測到一個金屬雜質(zhì)到剔除這個金屬雜質(zhì)這 段時間內(nèi)，如果連續(xù)過來多個金屬雜質(zhì)，在計算機(jī)中采用軟件模擬移位寄存器的 方法，將這些金屬信號全部記住，并分別加以處理、剔除，最多可記憶連續(xù)金屬 雜質(zhì)信號數(shù)目由軟件移位寄存器的位數(shù)決定；當(dāng)待檢測物料的傳輸裝置臨時停 機(jī)， 一段時間后又繼續(xù)運(yùn)行時，計算機(jī)與傳輸裝置通過網(wǎng)絡(luò)通訊，接收傳輸裝置 的啟動和停止信號，當(dāng)傳輸裝置停止時，計算機(jī)中軟件模擬的計數(shù)器停止計數(shù)， 當(dāng)傳輸裝置再次啟動時，計數(shù)器繼續(xù)計數(shù)，以記住傳輸裝置上金屬雜質(zhì)所停的位置，當(dāng)傳輸裝置繼續(xù)啟動后，金屬雜質(zhì)到達(dá)剔除裝置時，計算機(jī)控制剔除裝置將 金屬雜質(zhì)剔除。
本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)具有簡化形式，去除了晶振信號發(fā)生電路，采用軟件產(chǎn)生 所需頻率的發(fā)射信號，僅僅包括信號的發(fā)射和接收裝置，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換卡，顯示 設(shè)備，剔除裝置。硬件結(jié)構(gòu)見圖1所示。計算機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字信號經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換 由發(fā)射天線向外輻射激勵金屬振蕩產(chǎn)生二次場，接收探頭獲取金屬信號經(jīng)過放 大、濾波，整流及A/D轉(zhuǎn)換將得到的數(shù)字信號送入計算機(jī)進(jìn)行處理，由計算機(jī) 控制剔除裝置完成金屬雜質(zhì)剔除工作
信號發(fā)射接收天線是智能金屬雜質(zhì)探測裝置的基礎(chǔ)，主要包括發(fā)射和接收天 線、。數(shù)字采集卡采用研華PCI-1714的A/D和PCI-1721的D/A。 PCI-1714板載 32K的FIFO存儲體，這可以實現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和Windows下的更高的功能。
計算機(jī)采用研華AWS6000工控機(jī)，支持觸摸屏控制方式。計算機(jī)系統(tǒng)完成
人機(jī)交互、參數(shù)設(shè)置、金屬智能識別及控制剔除單元等功能。采用軟件編程設(shè)計
的界面操作簡單，在計算機(jī)上能夠直觀顯示檢測數(shù)據(jù)；保證系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠。
其主要目的是對獲取的金屬信號(二次場)進(jìn)行處理以獲取金屬信號的幅頻特性、 相頻特性，具體為采用同步檢波或傅里葉變換方法從包含金屬信號的接收信號中
提取金屬信號的幅度相位信息，設(shè)定基準(zhǔn)電平和基準(zhǔn)相位以及基準(zhǔn)時間，當(dāng)相位 或幅度超過基準(zhǔn)值，同時持續(xù)的時間超過基準(zhǔn)時間，這時將發(fā)出一單穩(wěn)態(tài)脈沖的 剔除電壓信號，驅(qū)動下一級的翻版完成雜質(zhì)的剔除。
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權(quán)利要求
1、智能雜質(zhì)金屬檢測系統(tǒng)，包括有剔除裝置，其特征在于還包括有與剔除裝置電連接的計算機(jī)，所述計算機(jī)上還電連接有數(shù)字采集卡，所述數(shù)字采集卡包括A/D轉(zhuǎn)換卡及D/A轉(zhuǎn)換卡，其中D/A轉(zhuǎn)換卡通過功率放大電路連接有發(fā)射天線，A/D轉(zhuǎn)換卡通過低噪放大電路電連接有接收天線；所述計算機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字信號經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換卡轉(zhuǎn)換成模擬信號，并通過功率放大電路傳送至發(fā)射天線，在其周圍產(chǎn)生一個交變的電磁場，接收天線感應(yīng)磁場，并轉(zhuǎn)換為電信號；通過天線的設(shè)計，接收天線上形成的合成場量為零，感應(yīng)的電動勢也就為零，當(dāng)有金屬進(jìn)入時，就改變了發(fā)射天線和接收天線之間的場的結(jié)構(gòu)，從而使接收天線收到的信號在幅度和相位上都有變化，將該信號經(jīng)過低噪放大電路的放大、濾波、整流后傳送至A/D轉(zhuǎn)換卡，由A/D轉(zhuǎn)換卡將干擾信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并傳送至計算機(jī)處理，最后由計算機(jī)控制剔除裝置完成金屬雜質(zhì)剔除工作；接收天線與發(fā)射天線為分體式上下結(jié)構(gòu)，傳輸帶從二者之間通過，無金屬時，不會產(chǎn)生擾動，有金屬時，產(chǎn)生擾動，接收天線獲取金屬信號并通過A/D轉(zhuǎn)換卡送至計算機(jī)處理。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能雜質(zhì)金屬檢測系統(tǒng)，其特征在于所述計算 機(jī)采用研華AWS6000工控機(jī)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能雜質(zhì)金屬檢測系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)字 采集卡采用研華PCI-1714的A/D轉(zhuǎn)換卡和PCI-1721的D/A轉(zhuǎn)換卡，其中研華 PCI-1714的A/D轉(zhuǎn)換卡板載32K的FIFO存儲體。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能雜質(zhì)金屬檢測系統(tǒng)，其特征在于所述剔除裝置可采用褲衩式翻板機(jī)構(gòu)、翻門機(jī)構(gòu)、倒順帶等多種結(jié)構(gòu)的金屬剔除裝置。
5、 智能雜質(zhì)金屬檢測方法，其特征在于包括以下步驟(1) 準(zhǔn)備智能雜質(zhì)金屬檢測系統(tǒng)，包括與剔除裝置電連接的計算機(jī)，所述計算機(jī)上還電連接有數(shù)字采集卡，所述數(shù)字采集卡包括A/D轉(zhuǎn)換卡及D/A轉(zhuǎn)換 卡，其中D/A轉(zhuǎn)換卡通過功率放大電路連接有發(fā)射天線，A/D轉(zhuǎn)換卡通過低噪 放大電路電連接有接收天線；(2) 控制計算機(jī)，使發(fā)射天線分別在發(fā)射天線探頭處有金屬和無金屬的情 況下發(fā)射檢測波，接收天線分別接收有金屬和無金屬時的返回信號，在計算機(jī)中 采用基于快速傅立葉變換的頻譜和相位分離的算法，獲取信號幅頻特性和相頻特性，并通過比較發(fā)射天線探頭處有、無金屬狀態(tài)下的幅頻特性和相頻特性，以建 立幅度和相位的門限閾值，從而可以避免幅度和相位信息的丟失，提高檢測精度 和靈敏度；(3) 選取無金屬的物料，在無金屬狀態(tài)下，通過計算機(jī)控制發(fā)射天線發(fā)出 檢測波，獲取物料和噪聲統(tǒng)計數(shù)據(jù)，建立物料和噪聲模型庫；選取有金屬的物料， 在有金屬狀態(tài)下，通過計算機(jī)控制發(fā)射天線發(fā)出檢測波，依據(jù)物料中無金屬狀態(tài) 時建立的模型，建立金屬模型庫；最后依據(jù)物料、噪聲及金屬三種類型的電磁波 屬性和形狀尺寸的自學(xué)習(xí)算法，并基于濾波器設(shè)計理論，結(jié)合小波的快速頻帶劃 分方法，在計算機(jī)中建立符合物料對象的最佳數(shù)字濾波器，以克服檢測環(huán)境中的 噪聲影響，大幅提高靈敏度；(4) 將待檢測物料送入發(fā)射天線和接收天線之間，通過計算機(jī)控制發(fā)射天 線發(fā)出檢測波，并由接收天線接收返回的信號波，通過步驟(3)中建立的數(shù)字 濾波器進(jìn)行濾波后，在計算機(jī)中對獲取的信號進(jìn)行處理，采用同步檢波或傅立葉 變換方法，提取待檢測物料返回的信號波的幅頻特性及相頻特性，并同步驟(2) 建立的幅度和相位的門限閾值進(jìn)行比較，當(dāng)相位或幅度超過幅度和相位的門限閾 值時，同時檢測到相位或幅度超過門限閾值的時間超過基準(zhǔn)時間時，計算機(jī)認(rèn)定 待檢測物料中有金屬雜質(zhì)，并向剔除裝置發(fā)出單穩(wěn)態(tài)脈沖的剔除電壓信號，驅(qū)動 剔除裝置完成剔除金屬雜質(zhì)動作；在檢測到一個金屬雜質(zhì)到剔除這個金屬雜質(zhì)這 段時間內(nèi)，如果連續(xù)過來多個金屬雜質(zhì)，在計算機(jī)中采用軟件模擬移位寄存器的 方法，將這些金屬信號全部記住，并分別加以處理、剔除，最多可記憶連續(xù)金屬 雜質(zhì)信號數(shù)目由軟件移位寄存器的位數(shù)決定；當(dāng)待檢測物料的傳輸裝置臨時停 機(jī)， 一段時間后又繼續(xù)運(yùn)行時，計算機(jī)與傳輸裝置通過網(wǎng)絡(luò)通訊，接收傳輸裝置 的啟動和停止信號，當(dāng)傳輸裝置停止時，計算機(jī)中軟件模擬的計數(shù)器停止計數(shù)， 當(dāng)傳輸裝置再次啟動時，計數(shù)器繼續(xù)計數(shù)，以記住傳輸裝置上金屬雜質(zhì)所停的位 置，當(dāng)傳輸裝置繼續(xù)啟動后，金屬雜質(zhì)到達(dá)剔除裝置時，計算機(jī)控制剔除裝置將 金屬雜質(zhì)剔除。
全文摘要
本發(fā)明涉及智能雜質(zhì)金屬檢測系統(tǒng)，包括有剔除裝置，還包括有與剔除裝置電連接的計算機(jī)，計算機(jī)上還電連接有數(shù)字采集卡，數(shù)字采集卡包括A/D轉(zhuǎn)換卡及D/A轉(zhuǎn)換卡，其中D/A轉(zhuǎn)換卡通過功率放大電路連接有發(fā)射天線，A/D轉(zhuǎn)換卡通過低噪放大電路電連接有接收天線；計算機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字信號經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換卡轉(zhuǎn)換成模擬信號，并通過功率放大電路傳送至發(fā)射電線，由發(fā)射天線向外輻射，在物料通過區(qū)域產(chǎn)生一個似穩(wěn)電磁場，金屬雜質(zhì)通過時，會產(chǎn)生二次干擾磁場，從而產(chǎn)生干擾信號，接收天線獲取金屬雜質(zhì)的干擾信號后，經(jīng)過低噪放大電路的放大、濾波、整流后傳送至A/D轉(zhuǎn)換卡，由A/D轉(zhuǎn)換卡將干擾信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并傳送至計算機(jī)，最后由計算機(jī)控制剔除裝置完成金屬雜質(zhì)剔除工作。
文檔編號G01V3/12GK101650442SQ20091014496
公開日2010年2月17日 申請日期2009年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月15日
發(fā)明者彪 付, 博 吳, 吳先良, 冬 孫, 軍 明, 勇 楊, 新 王, 王小兵 申請人:合肥安大電子檢測技術(shù)有限公司