专利名称：用于操作金属探测系统的方法以及金属探测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于操作使用至少两个操作频率的金属探测系统的方法并且涉及实施该方法的金属探测系统。
背景技术：
工业金属探测系统用于探测和抵制不希望的金属污染。当被正确地按照和操作时，它将帮助减少金属污染和提高食品安全。大部分现代金属探测器利用包括“平衡线圈系统”的搜索头。这一设计的探测器能够探测在各种种类的产品(例如新鲜产品和冷冻产品)中的所有金属污染物类型(包括铁的、有色金属的和不锈钢的)。根据“平衡线圈”原理操作的金属探测系统一般包括缠绕在非金属框架上的三个线圈，每个线圈精确地与其它线圈平行。位于中心的发射器线圈被供能有产生磁场的高频电流。在发射器线圈的每侧上的两个线圈充当接收器线圈。因为这两个接收器线圈是相同的并被安装在离发射器线圈的相同距离处，在它们的每个中感应出相同的电压。为了接收输出信号(其在系统处于平衡时为零)，第一接收器线圈与具有反转的绕组方向(inversedsense of winding)的第二接收器线圈串联连接。因此,在没有金属污染时系统处于平衡的情况下，在接收器线圈中感应出的、具有相同的振幅和想法极性的电压彼此抵消。当金属的颗粒穿过线圈装置时，高频场首先分布在一个接收器线圈附近并接着分布在另一接收器线圈附近。当金属的颗粒被输送通过接收器线圈时，每个接收器线圈中感应出的电压改变了(改变了若干纳伏)。平衡中的这个改变的结果是接收器线圈的输出处的信号，可将该信号进行处理、放大并随后用于探测金属污染的存在。信号处理通道将所接收的信号分成彼此分开90°的两个单独的分量。因而合成矢量具有量级和相角，该量级和相角对于被输送通过线圈的产品和污染物来说是典型的。为了识别金属污染物，“产品效应”需要被移除或减小。如果产品的相位是已知的，则可减小相应的信号矢量。从信号谱消除不希望的信号，因此导致对源自污染物的信号的较高敏感度。适用于从信号谱消除不希望的信号的方法因此利用以下事实:污染物、产品和其它干扰对磁场具有不同的影响，从而得到的信号在相位上不同。当各种金属或产品穿过金属探测系统的线圈时，可将由它们引起的信号根据所测量的对象的导电率和导磁率分成两个分量，即，电阻性分量和电抗性分量。由铁氧体引起的信号主要是电抗性的，而来自不锈钢的信号主要是电阻性的。导电的产品一般引起具有强电阻性分量的信号。借助于相位探测器在不同起源的信号分量的相位之间区分允许得到关于产品和污染物的信息。相位探测器(例如混频器或模拟乘法器电路)产生表示信号输入之间的相位上的差异的电压信号(例如来自接收器线圈的信号)，以及由发射器单元提供给接收器单元的参考信号。因此，通过将参考信号的相位选择为与产品信号分量的相位相一致，相位差和相应的产品信号在相位探测器的输出端处得到(其为零)。在源自污染物的信号分量的相位不同于产品信号分量的相位的情况下，则污染物的信号分量可被探测到。然而在污染物的信号分量的相位接近于产品信号分量的相位的情况下，则对污染物的探测失败，因为污染物的信号分量连同产品信号分量一起被抑制。在已知的系统中，因此可选择发射器频率，使得金属污染物的信号分量的相位将与产品信号分量异相。GB2423366A公开了一种装置，该装置被布置成在至少两个不同的操作频率之间切换，使得产品中的任何金属颗粒将受到在不同的频率处的扫描。操作频率被快速改变，使得在输送带上通过的任何金属颗粒将受到在两个或多个不同的频率处的扫描。在对于第一操作频率，由金属颗粒引起的信号分量接近于产品的信号分量的相位并因此被掩蔽的情况下，则假定对于第二频率，由金属颗粒引起的信号分量的相位将不同于产品的信号分量的相位，从而可分辨这些信号分量。通过在很多频率之间切换，所预期的是，一个频率将提供对任何特定的金属类型、尺寸和取向的适当敏感度。从不同的角度看待这个方法，其可被陈述为，为了获得一个最佳频率设置，已经应用了很多其它频率设置，揭露了这种方法需要相当多的努力。在测量单个产品时，需要应用各种频率设置。这意味着对于提供最佳结果的频率设置来说，只有小测量时间段是可用的。因此，测量的结果将不是最佳的。此外，因为针对所有选定的频率来设置执行测量，所以将忽视以相当多的努力处理的数据的主要部分。因此，在信号处理阶段中需要相当多的努力的这种方法的特征在于相对低的效率。本发明因此基于提供一种用于操作使用至少两个操作频率的金属探测系统的改进的方法的目的，以及基于提供一种根据该方法来操作的金属探测系统的目的。具体地，本发明基于提供一种允许以减少的努力和高的效率来探测污染物(特别是金属污染物)的方法的目的。另外，本发明基于提供一种允许以较高敏感度来探测小尺寸金属污染物的方法的目的。另外，本发明基于以下目的:提供一种提供关于金属探测系统的能力的信息的方法，该金属探测系统可有利地用于系统的自动配置。
发明内容
通过一种用于操作如在权利要求1中定义的金属探测系统的改进的方法和一种根据如在权利要求16中定义的该方法操作的金属探测系统来实现本发明的上述和其它目的。该创新的方法用于有利地操作金属探测系统，该金属探测系统包括具有连接到发射器单元的发射器线圈并具有向接收器单元提供输出信号的第一接收器线圈和第二接收器线圈的平衡线圈系统，发射器单元提供具有可选择的发射器频率的发射器信号，第一接收器线圈和第二接收器线圈在金属探测系统处于平衡中的情况下彼此补偿，且在产品存在于平衡线圈系统中的情况下提供被传达到信号处理单元的输出信号，信号处理单元至少抑制产品信号的分量并传送由包含在产品中的金属污染物引起的信号分量。该创新的方法包括下列步骤:针对至少两个发射器频率和针对第一金属污染物的至少两个颗粒尺寸，确定至少第一金属污染物的相关信号的相位和振幅；针对至少两个发射器频率，确定特定产品的相关信号的相位和振幅；将针对至少第一金属污染物建立的信息与针对产品建立的信息进行比较；确定至少一个优选的发射器频率，利用该发射器频率，至少第一污染物的最小尺寸的颗粒的信号分量在相位和振幅上与产品信号的相位和振幅最不相同；以及选择优选的发射器频率用于测量特定的产品。该创新的方法因此允许得到最佳的发射器频率，利用该最佳发射器频率，一个或多个金属污染物类型的最小可能的颗�？杀惶讲獾�。相应地，该创新的金属探测系统将被最佳地配置用于任何测量，其涉及任何浓度和任何可能的金属污染物类型的产品。避免了在不适当的发射器频率处测量产品和分析相关数据。该创新的方法总是应用最佳频率，使得以减少的努力和高效率执行测量。因为不在不适当的发射器频率处执行测量，用于测量产品(即，用于探测产品中的金属污染物)的可用时间专用于一个最佳发射器频率的应用。作为结果，针对个体的金属污染物，可获得高质量的更多测量数据。这因此实现金属探测系统针对所测量的所有产品和金属污染物类型的敏感度的明显提高。因此针对可被选择的所有发射器频率，针对所有可获得产品，并且针对可能出现在产品中的所有金属污染物类型，来确定最佳发射器频率。在优选实施方式中，建立用于至少第一金属污染物的第一阵列的至少两个曲线。针对单独的发射器频率建立每个曲线，该每个曲线表示针对第一金属污染物的逐渐增加的颗粒尺寸的信号的相位和振幅。因此，至少针对用作固定参数的至少两个单独的发射器频率，且将颗粒尺寸作为可变参数，针对第一金属污染物来建立曲线或响应轨迹。针对特定的发射器频率建立的每个曲线是与第一金属污染物有关的第一阵列的部分。针对每种金属污染物，建立了具有至少两个曲线的第一阵列。然后，针对至少第一发射器频率和第二发射器频率，将至少针对第一金属污染物建立的信息与针对产品建立的信息进行比较，以便确定优选的发射器频率，对于该优选的发射器频率，最小尺寸的污染物颗粒的信号分量在相位和振幅上与产品信号的相位和振幅最不相同。在已针对每个发射器频率针对多于一种金属污染物采集了信息的情况下，则将针对第一和第二发射器频率针对所有金属污染物类型建立的完整信息与针对该第一和第二发射器频率建立的产品的信息进行比较。为了这个目的，针对每个发射器频率，第二阵列构造有以相同发射器频率记录的不同金属污染物类型的曲线。然后针对特定的发射器频率，布置第二阵列与产品信息的叠力口，这允许确定曲线的哪些部分位于产品信号的区域或范围之内或之外。该曲线中位于产品信号的范围之外的部分指示金属污染物的颗粒尺寸，该部分将不会被连同产品信号一起掩蔽或抑制。因此，该创新的方法和金属探测系统不仅允许确定金属污染物的最佳发射器频率，而且允许确定可被探测到的金属污染物类型的最小颗粒尺寸。这个有价值的信息可用于最有效地配置金属探测系统。操作员可输入应被探测的金属污染物类型。基于操作员所提供的这个信息，在金属探测系统中实施的计算机程序将常常找到将适合于两种或多种金属污染物类型的探测的发射器频率。在测量过程期间，可因此以优选地满足操作员所设置的所有要求的至少两个发射器频率之一来配置和操作金属探测系统。在单个发射器频率不满足操作员的要求的情况下，则计算机程序将选择针对个体的金属污染物类型是最佳的且在产品的测量期间被应用的两个或多个发射器频率。接着根据适当的方法应用所选择的频率。所选择的发射器频率可以交替地或同时被应用，例如作为所选择发射器频率的混合，相应地在接收器级中对该发射器频率进行滤波。因此，只应用最佳发射器频率，其允许持续最大可用时间来测量金属污染物，使得可以以最高可能的敏感度来探测污染物。在优选实施方式中，操作系统设计成使得操作员可输入应被探测到的金属污染物类型的最小颗粒尺寸。这允许操作系统选择适合于两种或多种污染物类型的发射器频率，对于该发射器频率，特定的颗粒尺寸可被探测到。可以用各种方式采集金属污染物类型和产品的所需信息。可预先存储信息，并下载该信息。可选地，可针对产品和金属污染物类型执行校准过程，其中例如测量具有至少一个颗粒尺寸的产品和金属污染物。当扫描产品时可得到产品信息，对于该产品，通常出现具有个体相位和振幅的各种信息分量。连接所有信号分量的矢量，从而得到包络线，该包络线为将被信号鉴别器抑制的产品信号或产品标记图(product signature)的区域的边界，信号鉴别器一般是被编程来抑制产品信号的分量的信号处理器。其中产品和污染物的信号被抑制的区域紧密地顺应于产品标记图，但通常稍微更大，以便提供安全余量。产品标记图根据不同的发射器频率而改变。对于一般产品，基于经验数据的算法允许优选地基于在单个发射器频率处执行的仅一个测量来建立产品信息。在工厂中的设定时期期间或在测量过程开始之前，通过测量具有至少一个颗粒尺寸的金属颗粒来采集金属污染物类型的数据。优选地，只测量出曲线的一个或几个点，而曲线的其余部分通过应用对该金属污染物而言典型的经验数据来获得。在优选实施方式中，使用数学模型或公式来建立曲线或在两个测量点之间插入区段。以这种方式，金属探测系统的校准只需要几次测量，该几次测量至少提供曲线或第一阵列和/或第二阵列的起始点。所采集的信息优选地存储在附着到或集成在金属探测系统中的控制单元或计算机系统的存储器中。所存储的信息可接着被选择性地下载并用于金属探测系统的未来校准和配置。
已陈述了本发明的一些目的和优点，当连同附图考虑下面的描述部分时，其它目的和优点将显现，在附图中:图1示出该创新的金属探测系统的方框图；以及图2示出该创新的金属探测系统的发射器级；图3a示出针对用作固定参数的发射器频率fTX1针对第一金属污染物MC1建立的曲线或响应轨迹，且颗粒尺寸作为可变参数；图3b示出针对三个不同的发射器频率fTX1、fTX2、fTX3针对第一金属污染物建立的第一阵列的曲线；图3c示出针对一个发射器频率fTX1针对三种不同的金属污染物类型MCpMCyMC3建立的第二阵列的曲线；
图3d示出具有不同的相位和振幅的信号矢量的所扫描的产品的产品信号的区域Aps，该信号矢量限定产品信号的区域Aps的包络线，并且图3d示出了对将被抑制的产品信号的区域Aps进行划界的鉴别器线D ；图3e示出图3c所示的第二阵列的曲线与图3d所示的产品信号的区域Aps的叠加；以及图4示出用于实现该创新的方法的计算机程序50的图示。
具体实施例方式图1示出该创新的金属探测系统的方框图，该金属探测系统包括发射器单元1、具有发射器线圈21、第一和第二接收器线圈22、23的平衡线圈系统2、接收器单元3、信号处理单元4、以及包括标准接口、输入设备和输出设备(特别是监视器)的控制单元5。图1还示出输送机6,产品P在输送机6上被传送经过发射器线圈21和接收器线圈22、23。发射器单元I (针对其，在图2中详细示出优选实施例)向平衡线圈系统2的发射器线圈21提供发射器信号Si。此外，发射器单元I向接收器单元3提供具有发射器频率fTX的参考信号s 10。发射器信号Si在相同的接收器线圈22、23中感应出信号s22、s23，只要系统处于平衡中，即，只要所输送的产品P本身不影响磁场且不被金属污染，则信号s22、s23具有相同的振幅但具有相反的极性。在产品PC被导电物体污染的情况下，则在产品P。穿过平衡线圈系统2的时候，在相同的接收器线圈22、23中的信号s22、s23将改变。作为结果，在接收器线圈22、23中感应出的发射器频率fTX被以基带信号调制，该基带信号的振幅和频率取决于导电物体的特性、尺寸和行进速度。接收器线圈22、23的输出信号s22和s23被施加到平衡变压器21中的反映接收器线圈22、23的中心抽头初级绕组。此外，平衡变压器31包括两个相同的中心抽头次级绕组，该次级绕组的相反尾部连接到放大器32。放大器32的输出端连接到滤波器单元33，滤波器单元33向解调单元34提供经放大和滤波的信号，解调单元34在其输出端处提供经解调的监测信号s30的同相分量和正交分量以及基带信号的同相分量和正交分量，该信号源自所输送的产品P。在解调单元34的输出端处提供的同相信号和正交信号被发送到另一滤波器单元35，另一滤波器单元35允许期望的信号通过以到达增益单元36，增益单元36允许将经处理的信号的振幅设置到期望值。随后，在模数转换器37中将经滤波和校准的信号从模拟形式转换到数字形式。模数转换器37的输出信号被发送到信号处理单元(例如已知的数字信号处理器4)，信号处理单元比较经解调和处理的监测信号与参考值。在评估过程中产生的数据接着被发送到数据处理单元(例如金属探测系统的中央处理单元)、内部或外部控制单元(例如计算机终端5)。为了控制测量过程，信号处理器4或控制单元5能够控制在发射器单元I中和在接收器单元3中设置的各种�？榈墓δ�。为了这个目的，信号处理器4将第一控制信号c32发送到放大器单元32，将第二控制信号c33发送到第一滤波器单元33，将第三控制信号c35发送到第二滤波器单元35，将第四控制信号c36发送到增益单元36，以及将第五控制信号c37发送到模数转换器37。使用这些控制信号c32、c33、c35、c36和c37，可选择或调节在个体的接收器单元32、33、35、36和37中的放大特性和滤波特性。第六控制信号cl2被发送到如下所述的发射器单元I。上面描述的接收器级3当然是优选的实施例。而可在使用不同构造的接收器3的金属探测系统中实施该创新的方法。图2示出图1所示的金属探测系统的发射器单元I的方框图。发射器单元I包括向信号源12 (例如频率合成器12)提供具有参考频率fKEF的参考信号s0的参考单元11，频率合成器12由从信号处理器4或控制单元5接收的第六控制信号cl2控制。信号处理器4可因此选择与信号SlO —起被发送到功率放大器13的适当发射器频率fTX，功率放大器13向平衡线圈系统2的发射器线圈21提供放大的发射器信号Si。也将信号SlO发送到接收器级3中的�？�38，�？�38向解调单元34提供参考信号slO的同相分量和正交分量。上面描述的金属探测系统允许应用根据该创新的方法选择的各种发射器频率fTX来测量产品和污染物。该创新的方法借助于优选地存储在信号处理器4或控制单元5中的计算机程序(见图4)来实施。计算机程序的�？橐部稍诜植际酱砥髦惺凳�。图3a示出针对用作固定参数的发射器频率fTX1针对第一金属污染物MC1建立的曲线或响应轨迹，且以第一金属污染物MC1的颗粒尺寸作为可变参数。可以用各种方式得到
该曲线。利用一种方法，操作员将稳定地增大的尺寸(例如lmm、2mm、3mm......)的金属颗粒
连续地传送穿过平衡线圈系 统20，并记录相关信号矢量svl、sv2、sv3。通过连接信号矢量svl、sv2、sv3的端点,程序�？楣钩上喙厍�。在只有少量信号矢量svl、sv2、sv3被记录的情况下，则通过插值来得到两个点之间的线段。在针对金属污染物MC已记录这样的曲线或特征的典型发展的情况下，则只测量一个或两个信号矢量svl、sv2并基于经验值构造曲线就足够了。在金属探测系统未改变其状态且不需要校准的情况下，则可从存储器下载针对一个或多个可能的金属污染物类型MC1、MC2、MC3……的预先存储的曲线。图3b示出针对三个不同的发射器频率fTX1、fTX2、fTX3针对第一金属污染物建立的第一阵列的曲线。可通过针对每个频率fTX1、fTX2、fTX3测量不同尺寸的金属污染物MC1的信号矢量来再次得到该曲线。可替代地，可通过例如在发射器频率fTX2下针对2_的颗粒尺寸只进行一次测量并通过应用经验数据来得到该曲线。图3c示出针对一个发射器频率fTX1针对三种不同的金属污染物类型MCpMCyMC3建立的第二阵列的曲线。该曲线是如上面针对图3a和图3b所描述的那样来建立的。图3d示出当以发射器频率fTX1扫描产品P时获取的产品信号的区域APS。产品信号由不同相位和振幅的信号矢量来表示，该信号矢量定义产品信号的区域Aps的包络线。进一步示出了对产品信号的区域Aps进行划界的鉴别器线D，产品信号的区域Aps将被设置在信号处理单元4和/或控制单元5中的计算机程序50 (见图4)抑制或除去。通常，计算机程序50中与校准数据的采集的控制有关的�？樵诳刂频ピ�5中实施，而计算机程序50中与信号的处理(特别是不希望的信号的抑制)有关的模块在信号处理单元4中实施。例如通过调节产品相位直到鉴别器线D围住所测量的产品信号来抑制产品信号的区域APS。接着将探测到将延伸出鉴别器线D的金属污染物MC1、MC2、MC3……的信号，而产品信号将被抑制。然而，应理解，存在抑制不希望的信号的其它选择。例如，可将所接收的信号映射到二维表示或三维表示中，在该二维表示或三维表示中定义了将被抑制的区域或体积。将忽视位于该区域或体积内的信号。图3e示出图3c所示的第二阵列的曲线与图3d所示的产品信号的区域Aps的叠力口。在该图示中，可看到，只有第一和第二金属污染物MC1、MC2的曲线的小段位于产品信号的区域Aps内。因此，对于这个发射器频率fTX1，金属探测系统能够探测明显小于Imm的第一和第二金属污染物MC1、MC2的颗粒。然而，已表明，对于第三金属污染物MC3，曲线的一大部分(包括与Imm的颗粒尺寸有关的点)位于产品信号的区域Aps内。在图3e中，示出了鉴别器线和金属污染物类型MCpMC2JC3的曲线的交叉点ΙΡΜα、IPic2> IPsk3，这些曲线形成第二阵列。这些交叉点IPMa、IPmc2> IPk3指示不再能够被测量的金属污染物类型MCpMC2JC3的颗粒尺寸。然而，至少以第一和第二发射器频率fTX1、fTX2得到的交叉点IPMa、IPsk2、IPk3的比较允许确定:利用哪个发射器频率fTX1或fTX2，能够测量所关注的金属污染物类型MCp MC2, MC3的较小颗粒尺寸。基于所采集的数据(如图3e所示)，计算机程序50可因此决定应应用哪些发射器频率fTX1、fTX2…。在给出的例子中，计算机程序50可决定针对金属污染物类型MC1和MC2,第一发射器频率fTX1是适合的，而针对第三金属污染物MC3,另一发射器频率fTX_x可提供更好的结果。在产品信号的区域Aps已被准确地映射的情况下，则可确定产品信号的区域Aps的边界与金属污染物类型MCpMC2、MC3的曲线(其形成第二系列)的交叉点。当扫描产品P时，计算机程序50可以交替地或同时应用所选择的发射器频率fTX1和fTX_x。在发射器频率fTX1和fTX_x被交替地应用的情况下，则优选地，根据一个或多个过程参数来选择应用的顺序，或应用的顺序是根据一个或多个过程参数可选择的。交替的数量将通常取决于产品P的尺寸和金属污染物类型MC，并可自由地被选择。一般，在I和50之间的范围内选择交替的数量。
在两种金属污染物MCp MC2中的第一种提供强信号而第二种提供小信号的情况下，则可有利地调整发射器频率fTX1和fTX_x被应用的占空比。针对第二金属污染物MC2优化的发射器频率fTX的应用的时间将通常比针对第一金属污染物MC1选择的发射器频率fTX的应用的时间长在2到10的范围内的倍数。该创新的方法因此允许开始测量过程，S卩，以优选或优化的发射器频率fTX1和fTX_x扫描所输送的产品P的过程。因此，当产品P穿过平衡线圈系统2时，通过应用最优选的发射器频率fTX来充分得使用测量可用的时间。所采集的所有数据因此都有助于最后的测量结果。因此，由于应用优化的发射器频率fTX持续较长的时间段，所以所得到的针对金属污染物MC的探测的敏感度明显增大了。此外，虽然至少对于金属探测系统的初始设置需要额外的努力，但操作金属探测系统的总体努力明显减少了。不再需要用于分析、评估和选择数据的过程。此外，该创新的方法构成对多于一个的发射器频率fTX的同时应用的重要改进。基于上面描述的校准过程，只需要一些发射器频率fTX来用于执行优化测量。因此，与已知的系统比较，提取减小数量的发射器频率fTX的努力(例如借助于在信号处理器4中实施的滤波技术或借助于开关滤波器组33 (见图1))将相对低。图4示出用于实施该创新的方法的计算机程序50的优选实施例的图示。计算机程序50包括四个基本�？�51、52、53和54。
第一程序模块51用于建立可能出现在产品P中的金属污染物MC的数据。更具体地，第一程序�？�51用于建立在图3b和图3c中示出的所讨论的第一阵列和/或第二阵列的曲线。为了这个目的，第一程序�？�51访问数据文件553，数据文件553中列出可用的发射器频率fTX1、fTX2、fTX3、fTX4……，这些发射器频率用作用于所述第一阵列的可变参数和用于所述第二阵列的固定参数。发射器频率fTX的数量一般在六和二十之间的范围内，但可被自由地选择。第一程序�？�51可访问另外的数据文件5511、5512……。在数据文件5511中，金属污染物MC的经验数据被列出。数据文件5512优选地包含金属污染物MC的预先记录的曲线和/或第一阵列和/或第二阵列。在以一个颗粒尺寸和一个发射器频率fTX1来执行针对金属污染物MC1的至少一个校准过程的情况下，则相关的数据被经由数据总线5513发送到第一程序�？�51。在数据文件510中，所建立的数据(例如多个第一阵列和第二阵列)被发送到第三程序模块53。第二程序模块52用于针对可选择的发射器频率fTX1、fTX2、fTX3、fTX4……来建立至少一个产品P的数据，第二程序�？�52可访问数据文件5521、5522……。数据文件5521包含产品P的经验数据。数据文件5522优选地包含所关注的产品P的预先记录的数据。在执行利用产品P的至少一个校准过程的情况下，则相关数据经由数据总线5523被发送到第二程序�？�52。在数据文件520中，所建立的数据(例如多个区域Aps，每个都针对发射器频率fTX1 ；fTX2 ；fTX3 ；fTX4……建立)被发送到第三程序�？�53。通过选择性地使用数据文件5511、5512……;5521、5522……和/或校准过程的并
发数据，可用各种方式建立用于比较过程的所需数据，即，发射器频率fTX1 ；fTX2 ；fTX3 ；fTX4的应用的结果的评估。在第三程序�？�53中，针对每个发射器频率fTX1、fTX2、fTX3、fTX4……，来比较针对产品P和污染物MC建立的数据。如在图4中象征性地示出的，针对第一发射器频率fTX1和第二发射器频率fTX2建立产品P和两种污染物MCp MC2的数据的叠加。接着确定利用哪个发射器频率fTX1、fTX2，可探测到污染物MCpMC2的最小颗粒尺寸。优选地针对所有可选择的发射器频率fTX1、fTX2、fT X3、fTX4......来执行这个过程。最后，第三程序�？�53的结果被发送到控制和协调各个过程(优选地包括校准过程和测量过程)的第四程序�？�54。具体地，将优选的发射器频率fTX1 ；fTX2 ；fTX3 ；fTX4……以及利用其可探测到的金属污染物类型Mt；、MC2……的最小颗粒尺寸报告给第四程序�？�54。根据操作员所选择的配置参数，例如在数据终端5上，第四程序�？�54设置测量过程并将相关控制信号发送到金属探测系统的个体电子�？�。特别是，第四程序�？�54发起将控制信号cl2发送到发射器单元I。此外，可通过电子传感器连续地观察测量过程的状态，电子传感器优选是向第四程序�？�54提供信号来允许及时执行的测量顺序的光学传感器。第四程序�？�54优选地包括数据存储单元(例如数据文件541、542)，数据存储单元中至少存储校准过程的结果。在数据文件541中，存储了校准过程的结果，特别是金属污染物类型MCpMC2……的最小颗粒尺寸和相关发射器频率fTX1、fTX2、fTX3、fTX4……。在数据文件542中，可存储各种测量过程的配置数据，来用于反复使用。第四程序�？�54优选地还与信号处理器4、控制单元5和包含在例如计算机终端中的其它设备通信。在金属探测系统的操作期间，第四程序�？�54优选地采集从产品P和金属污染物MC得到的另外的数据，以便利用与测量过程并行地运行的校准过程来维持最佳条件。对于金属探测系统的操作，期望的是减少发射器频率fTX1、fTX2的数量，使得不是针对每个个体产品都需要选择特定的频率。根据本发明，将不同的产品分配到聚类，每个聚类被分配给优化的发射器频率fTX。将产品聚类因此允许以高效率得到改进的测量结果。可用各种方式执行聚类的过程。优选地，仍然针对所有可用的发射器频率fTX来得到产品信息。如上所述，当扫描产品时，通常各种信号分量出现，每个信号分量具有单独的相位和振幅。连接所有信号分量的矢量来得到包络线，包络线是将被信号鉴别器抑制的产品信号或产品标记图的区域Aps的边界。图3d示出当以发射器频率fTX1扫描产品P时获取的产品信号的区域APS。产品信号由不同相位和振幅的信号矢量表示，该信号矢量定义产品信号的区域Aps的包络线。进一步示出了对将被抑制的产品信号的区域Aps进行划界的鉴别器线D。根据本发明，具有相似或相当的产品标记图Aps的产品被分组和分配到优化的发射器频率fTX。对于这个组或聚类，然后设置鉴别器线D，这确保当相应的产品经过探测器时，每个产品标记图Aps都被抑制。可替代地，对于优化的发射器频率fTX，具有位于所选择范围内的鉴别器线D的产品被分组。作为另一可替代方案，可以基于哪个存储的产品标记图Aps或存储的鉴别器线D被取出，来定义鉴别器线D，所述产品标记图Aps位于所述鉴别器线D之间。操作员因此可选择金属污染物类型MCp MC2, MC3的可接受的颗粒尺寸和相应的鉴别器线D。对于这些鉴别器线D，所实施的计算机程序50将列出可针对个体的发射器频率fTX1、fTX2……被分组的所有产品。在又一优选实施方式中，操作员可选择需要被测量的第一产品P。计算机程序P可接着分析另外的产品P是否存在，优选地分析另外的产品P是否存在于可与第一产品一起聚类的所选择容限范围内。减少的一组发射器频率fTX1、fTX2……优选地由被选择以使得包含最大数量的产品的聚类大小被得到的 发射器频率fTX1、fTX2……组成。利用这个聚类过程(其可基于存储在数据库5中的产品数据利用计算机程序50来执行)，金属探测系统的效率可明显提高。
权利要求
1.一种用于操作金属探测系统的方法，所述金属探测系统包括平衡线圈系统(2)，所述平衡线圈系统(2)具有连接到发射器单元(I)的发射器线圈(21)并具有向接收器单元(3)提供输出信号(s22、s23)的第一接收器线圈和第二接收器线圈(22、23)，所述发射器单元(I)提供具有可选择的发射器频率(fTX)的发射器信号(Si )，所述第一接收器线圈和第二接收器线圈(22、23)在所述金属探测系统处于平衡中的情况下彼此补偿，且在产品存在于所述平衡线圈系统(2)中的情况下提供被发送到信号处理单元的输出信号，所述信号处理单元至少抑制产品信号的分量并传送由包含在所述产品中的金属污染物(MC1、MC2、……)引起的信号分量，所述方法包括下列步骤: a)针对至少两个发射器频率(fTX1、fTX2)中的每个并且针对至少第一金属污染物(MC1、……)的至少两个颗粒尺寸，来确定所述第一金属污染物(MC1、……)的相关信号的相位和振幅； b)针对所述至少两个发射器频率(fTX1、fTX2)确定特定产品(P)的相关信号的相位和振幅; c)针对所述至少两个发射器频率(fTX1、fTX2),比较针对所述至少第一金属污染物(MC1、……)建立的信息与针对所述产品(P)建立的信息； d)确定优选的发射器频率(fTX1或fTX2)，利用所述优选的发射器频率，所述至少第一金属污染物的最小尺寸的颗粒的信号分量在相位和振幅上与所述产品信号的相位和振幅最不相同；以及 e)选择所述优选的发射器频率(fTX1或fTX2)来用于测量所述特定产品(P)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中: a)至少针对所述第一金属污染物(MC1、……)建立至少第一阵列的第一曲线和第二曲线，每个曲线表示针对所述可选择的发射器频率(fTX1 ;fTX2)中的一个的针对所述第一金属污染物(MC1、……)的逐渐增大的颗粒尺寸的信号的相位和振幅；以及 b)针对每个发射器频率(fTX1;fTX2)，比较至少针对所述第一金属污染物(MC1、……)建立的信息与针对所述产品(P)建立的信息，以便确定所述优选的发射器频率(fTX1或fTX2)，对应所述优选的发射器频率，最小尺寸的污染物颗粒的信号分量在相位和振幅上与所述产品号的相位和振幅最不相同。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，至少针对所述第一金属污染物和第二金属污染物(MC1、MC2、……)来建立信息，所述信息优选是所述第一阵列的曲线，且其中，将针对同一发射器频率(fTX1或fTX2)针对不同的金属污染物类型(MC1、MC2、……)建立的曲线组合成第二阵列。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中，针对每种金属污染物(MCI；MC2 ；……)，确定所述优选的发射器频率(fTX1、fTX2 ;fTX3 ;fTX4)，使得所选择的发射器频率(fTX)对于所述金属污染物类型(MCI ；MC2 ；……)中的一种或多种是最佳的。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，针对每种金属污染物(MCI；MC2 ；……)来确定最小颗粒尺寸的值，且其中，将这些值发送到选择一个或多个最佳发射器频率(fTX)的计算机程序的�？榛蚍⑺偷教峁┯叛」赜诠ぷ魈ǖ淖刺畔⒌募扑慊绦虻氖涑瞿？�。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，为了探测不同的金属污染物类型(MCl；MC2 ；……)，在产品(P)的扫描期间优选地以可选择的顺序交替地应用所选择的发射器频率(fTX)，并在接收器级中相应地对所选择的发射器频率(fTX)进行滤波，或同时应用所选择的发射器频率(fTX),并在接收器级中相应地对所选择的发射器频率(fTX)进行滤波。
7.根据权利要求2-6中的任一项所述的方法， a)其中，通过针对所述金属污染物(MC1、……)的不同颗粒尺寸测量所述相位和振幅并基于得到的信号矢量通过外插法来确定希望的曲线，来针对第一发射器频率和所述发射器频率(fTX)建立用于所述至少第一金属污染物(MC1、……)的每个曲线，或者 b)其中，通过针对仅仅所述金属污染物的一个颗粒尺寸(MC1、……)测量所述相位和振幅并基于适合于有关的金属污染物(MC1、……)的经验数据和/或数学模型确定希望的曲线，来针对所述第一发射器频率和所述发射器频率(fTX)建立用于所述至少第一金属污染物(MC1、......)的每个曲线。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，优选地针对每种金属污染物类型(MCl；MC2 ；……)来提供数学模型，利用所述数学模型，从至少一个信号矢量开始，针对每种金属污染物类型(MCI ；MC2 ；……)来计算所述第一阵列和/或所述第二阵列的所述曲线。
9.根据权利要求1-8中的任一项所述的方法，其中，至少针对所述第一发射器频率和针对第二发射器频率(fTX1、fTX2)建立所述产品(P)的信息的步骤包括探测所述产品信号中具有不同的相位和振幅的各种分量，所述不同的相位和振幅定义了所述产品信号的区域(APS)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，针对所选择的发射器频率(fTX)，抑制在所述产品信号的所述区域(Aps)内或在对所述产品信号的所述区域(Aps)进行划界的鉴别器线(D)内出现的信号。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，至少针对第一发射器频率和第二发射器频率(fTX1、fTX2)，确定一方面的所述产品信号的所述区域(Aps)的边界或对所述产品信号的所述区域(Aps)进行划界的所述鉴别器线(D)与另一方面的所述第一阵列或所述第二阵列的所述曲线的相关交叉点(IPMa、IPmc2> ΙΡΚ3)，且其中，比较针对不同的发射器频率(fTX1、fTX2)所确定的所述交叉点(IPK1、IPmc2> ΙΡΜα)，以便针对一种或每种金属污染物类型(MCI ；MC2 ；……)或金属污染物类型(MCI ；MC2 ；……)的组合，来确定所述优选的发射器频率(fm或 f TX2 )。
12.根据权利要求9、10或11所述的方法，其中，针对每个发射器频率(fTX)单独地选择所述鉴别器线(D)。
13.根据权利要求1-12中的任一项所述的方法，其中，针对所述金属污染物类型(MCl；MC2 ；……)建立的信息和针对所述产品(P)建立的信息被存储在所述金属探测系统的存储器单元中，且每当所述金属探测系统被设置用于新的测量过程时被下载，或每当所述金属探测系统被设置用于新的测量过程时，建立针对所述金属污染物类型(MCI ；MC2 ；……)和所述产品(P)所需的信息。
14.根据权利要求1-13中的任一项所述的方法，其中，形成具有产品(P)的至少一个聚类，所述聚类: a)呈现具有预定的最大偏差的产品区域(APS)，且针对具有预定的最大偏差的所述产品区域(APS)，鉴别器线(D)被确定；或 b)呈现位于预定的鉴别器线D之间的产品区域(APS)。
15.根据权利要求1-14中的任一项所述的方法，其中，定义具有产品(P)的两个或更多个聚类，所述聚类被分配给减少的一组发射器频率(fTX1、fTX2)。
16.一种根据如在权利要求1-15中的一项所述的方法来操作的金属探测系统，包括平衡线圈系统(2)，所述平衡线圈系统(2)具有连接到发射器单元(I)的发射器线圈(21)并具有向接收器单元(3)提供输出信号(s22、s23)的第一接收器线圈和第二接收器线圈(22、23)，所述发射器单元(I)提供具有可选择的发射器频率(fTX)的发射器信号(Si)，所述第一接收器线圈和第二接收器线圈(s22、s23)在所述金属探测系统处于平衡中的情况下彼此补偿，且在产品(P)存在于所述平衡线圈系统(2)中的情况下提供被发送到信号处理单元的输出信号，所述信号处理单元至少抑制产品信号的分量并传送由包含在所述产品(P)中的金属污染物(MCI ；MC2 ；……)引起的信号分量，其特征在于，控制单元设置有计算机程序，所述计算机程序被设计成: a)比较针对至少两个发射器频率(fTX)针对至少第一金属污染物(MCI；MC2 ；……)建立的信息与针对所述至少两个发射器频率(fTX)针对所述产品(P)建立的信息；以及 b)确定优选的发射器频率(fTX)，利用所述优选的发射器频率，所述至少第一污染物的最小尺寸的颗粒的信号分量在相位和振幅上与所述产品信号的相位和振幅足够不同；以及 c)确定优选的发射器频率(fTX)，利用所述优选的发射器频率，所述至少第一金属污染物的最小尺寸的颗粒的信号分量在相位和振幅上与所述产品信号的相位和振幅最不相同；以及 d)选择所述优选的发射器频 率(fTX)来用于测量所述特定产品(P)。
17.根据权利要求16所述的金属探测系统，其中，优选地实施数学模型的所述计算机程序被设计成: a)至少针对所述至少第一金属污染物(MC1、……)建立至少由至少两个曲线组成的第一阵列，针对一个发射器频率(fTX)建立的每个曲线表示针对所述第一金属污染物(MC1、……)的逐渐增大的颗粒尺寸的信号的相位和振幅；以及 b)比较至少针对所述第一金属污染物(MC1、……)建立的信息与针对所述产品(P)建立的信息，以便确定所述优选的发射器频率(fTX)，对于所述优选的发射器频率，最小尺寸的污染物颗粒的信号分量在相位和振幅上与所述产品信号的相位和振幅最不相同。
全文摘要
本方法用作操作金属探测系统，该金属探测系统包括具有连接到发射器单元(1)的发射器线圈(21)并具有向接收器单元(3)提供输出信号(s22、s23)的第一接收器线圈和第二接收器线圈(22、23)的平衡线圈系统(2)，该发射器单元(1)提供具有可选择的发射器频率(fTX)的发射器信号(s1)，第一接收器线圈和第二接收器线圈在金属探测系统处于平衡中的情况下彼此补偿，且在产品(P)存在于平衡线圈系统(2)中的情况下提供被发送到信号处理单元的输出信号，该信号处理单元至少抑制产品信号的分量并传送由包含在产品(P)中的金属污染物引起的信号分量。
文档编号G01V3/10GK103180760SQ201180048144
公开日2013年6月26日 申请日期2011年9月21日 优先权日2010年10月7日
发明者M·德隆斯 申请人:梅特勒-托利多安全线有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
