X射线食品异物检测系统的制作方法

本实用新型涉及一种X射线食品异物检测系统，主要可用于食品的X光异物检测，也可以用于其他物体/物料的X光检测。

背景技术：

随着人们物质生活水平的不断提高，食品安全越来越受到广泛的关注。食品在加工和包装时，常常会掺杂着某些异物，如金属、玻璃、石头、塑料和橡胶等，这些异物不仅影响着食品的质量，而且某些异物难于用肉眼检测，容易被消费者误食，造成食品安全事故。现有X射线异物检测系统主要包括设有传送带的传送系统、用于发射X射线的光源系统、用于采集透射X光的图像采集系统、用于剔除异物的异物剔除装置以及中控单元，通过传送带使待检测物体经过X射线检测区域，通过分析透射的X射线强度或者待检测物体对X射线吸收强度就可以揭示出待检测物体的成分是否符合要求或落入不符合要求的范围，这种检测系统不仅能够检测异物，而且还能够对产品的数量、质量以及形状等进行判别，在食品检测领域被广泛的应用。但是由于X射线的不可见性和对人体伤害性，应用中的安全性非常重要，现有检测系统存在作业人员伸手进入系统后会遭到X射线照射、特别是在中控单元软件程序崩溃的情况下传送系统和光源系统可能依然处于运行状态的缺陷，因此存在着很大的安全隐患，现有技术有必要在安全监测和控制方面作进一步改进。

技术实现要素：

为了克服现有技术下的上述缺陷，本实用新型提供了一种X射线食品异物检测系统，不仅能够快速有效的检测食品中存在的异物并将含有异物的食品剔除，保证了食品的安全，而且具有较高的安全性。

本实用新型的技术方案是：一种X射线食品异物检测系统，包括中控单元、IO转接板、光源系统、传送系统、剔除系统、安全监测系统、人机交互装置、X射线探测器及保护壳体，所述传送系统设有传送带机构、传送带机构的驱动装置及用于控制所述传送带机构的驱动装置工作的传送控制电路，所述光源系统设有X射线管及用于控制X射线管工作的光源控制电路，所述剔除系统设有剔除执行机构、剔除执行机构的驱动装置以及控制所述剔除执行机构的驱动装置工作的剔除控制电路，所述X射线探测器的信号输出端连接所述中控单元，所述安全监测系统设有安全监测传感器及与所述安全监测传感器配套的安全监测信号采集电路，所述安全监测传感器的数量为一个或多个，所述光源控制电路、传送控制电路、剔除控制电路和安全监测信号采集电路连接所述IO转接板，通过所述IO转接板与所述中控单元通信连接，所述X射线探测器和人机交互装置连接所述中控单元，所述保护壳体的前后两端分别设有前、后开口，所述传送带机构水平穿过所述前开口和后开口，所述传送带机构的中部位于所述保护壳体内，所述传送带机构的前部和后部分别位于所述保护壳体前后两端的外面，所述X射线管和所述X射线探测器位于所述壳体内，所述人机交互装置、中控单元和IO转接板安装在所述保护壳体上或者安装在独立的控制柜上，所述前开口和后开口处均设有能够遮蔽相应开口的柔性铅帘。

本实用新型的有益效果为：本实用新型通过中央控制单元的协同和控制，使各部分协同工作，能够稳定有效的对食品异物进行检测，通过X射线穿透后得到的灰度图像进行深入的对比分析，使检测结果更加精确，能够有效地剔除不符合要求的食品和其他异物，保证食品安全。

由于设置了人机交互装置，方便参数设置等人工输入和图像的显示；由于设置了安全监测系统，特别是能够通过设置在安全监测系统中的红外人体检测器等能够检测出人体信号的信息采集元件/装置，能够实时发现进入防护壳体内的人体并采取停止X射线管工作等必要措施，有效地避免了在这种情况下对人的意外伤害；由于设置了IO转接板，能够在收到来自安全检测系统的安全异常信号后，IO转接板能够直接或在一定的条件下直接向光源系统和传动系统发出停止工作的指令,无需经过中控单元的数据处理和指令，由此提高了对异常信号的反应速度，并且可以依据现有技术通过或主要通过IO转接板的硬件电路实现这种反应，在接到安全异常信号后通过硬件电路生成和向光源系统和传动系统发出停止工作的指令，由此使得这种安全保护措施无需依赖于中控单元甚至IO转换板的软件程序，有效地提高了这种安全保护措施的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图；

图2是本实用新型内部检测结构简图。

具体实施方式

参见图1-2，本实用新型公开的X射线食品异物检测系统，包括中控单元、IO转接板、光源系统、传送系统、剔除系统、安全监测系统、人机交互装置、X射线探测器3及保护壳体，所述传送系统设有传送带机构、传送带机构的驱动装置及用于控制所述传送带机构的驱动装置工作的传送控制电路，所述光源系统设有X射线管6及用于控制X射线管工作的光源控制电路，所述剔除系统设有剔除执行机构、剔除执行机构的驱动装置以及控制所述剔除执行机构的驱动装置工作的剔除控制电路，所述X射线探测器的信号输出端连接所述中控单元，所述安全监测系统设有安全监测传感器5及与安全监测传感器配套的安全监测信号采集电路，所述安全监测传感器的数量为一个或多个，所述光源控制电路、传送控制电路、剔除控制电路和安全监测信号采集电路连接所述IO转接板，通过所述IO转接板与所述中控单元通信连接，所述X射线探测器和人机交互装置连接所述中控单元，所述保护壳体的前后两端分别设有前、后开口，所述传送带机构水平穿过所述前开口和后开口，所述传送带机构的中部位于所述保护壳体内，所述传送带机构的前部和后部分别位于所述保护壳体前后两端的外面，所述X射线管和所述X射线探测器位于所述壳体内，所述人机交互装置、中控单元和IO转接板安装在所述保护壳体上或者安装在独立的控制柜上，所述前开口和后开口处均设有能够遮蔽相应开口的柔性铅帘4。在本实用新型公开的上述硬件架构下，所述中控单元可以依据现有技术调取系统资源，协调并控制系统各部分的工作，接收来自人机交互系统的人工输入信息（例如参数设置、启动或停止等），依据检测流程，向所述光源系统和传送系统发出相应的指令，使系统进行检测状态或关闭状态（停止工作状态），通常在进入检测状态之前应先进行系统自检，如自检存在异常，则不具备开光条件，将自检获得的相关原因在人机交互界面进行显示，光源系统和传送系统不启动，如果自检正常具备开光条件，则测试开始，进行光源系统的光源训管操作，探测器进行归一化校准，必要时，还需要再通过对标准被检测物体的检测进行相关阈值设置，然后进入正常的检测状态，接收来自图像采集系统的X射线强度信息或透射图像信息并进行分析处理，生成检测图像显示信息并传送至人机交互界面进行相应的检测图像显示，当分析结果为相关被检测物体1为应剔除被检测物体时，向所述剔除系统发出剔除该应剔除被检测物体的指令，使剔除系统进行剔除相关应剔除被检测物体的剔除动作，所述安全监测系统可以依据现有技术，在安全监测传感器采集到安全异常信号时将安全异常信号传送至IO转接板，所述IO转接板依据安全异常信号向光源系统和传动系统发出停止工作的指令，或者将安全异常信号转送至中控单元，由中控单元对安全异常信号进行分析，在需要系统停止工作时向光源系统和传动系统发出停止工作的指令，所述光源系统和传动系统依据源自IO转接板或源自中控单元的停止指令停止工作，所述IO转接板可以依据现有技术进行中控单元与光源系统、传动系统、安全监测系统和剔除系统之间的信息转接（包括转接中控单元给各系统的指令），在系统工作过程中与中控单元之间进行心跳信号联系，当因中控单元程序崩溃而导致心跳信号异常和/或心跳信号联系异常时，向光源系统和传动系统发出停止工作的指令，所述光源系统和传动系统依据该停止工作的指令停止工作。

所述X射线管可以位于所述传送带机构的传送带2的上方，所述X射线探测器位于所述传送带下方的X射线的光路上，由此使得穿透被检测物体后的X射线为X射线探测器接收，并形成相应的图像信号传送至中控单元，以分析形成探测图像。

所述人机交互装置可以设有触摸屏显示器和操作按钮，以方便人机交互。

所述触摸屏显示器和操作按钮可以位于所述保护壳体或独立控制柜的正面，以方便操作和查看。

所述保护壳体的材料可以为厚度1-3cm的铅合金材料，所述铅合金材料中铅含量大于60%，以实现可靠的防护。

所述柔性铅帘可以主要由若干条状含铅柔性材料组成，所述含铅柔性材料可以采用任意适宜的现有技术，例如，用于现有X射线探测系统的柔性铅帘材料。

本实用新型还可以设有高度检测装置，所述高度检测装置设有能够探测传送带上物料高度的红外测距仪，所述红外测距仪数量为一个或多个，当数量为一个时，位于所述前开口处的柔性铅帘的内侧或外侧，当数量为多个时，位于所述前开口处的柔性铅帘的内侧和/或外侧。所述高度检测装置在机器运行时实时开启，检测传送带上的被检测物体的高度是否符合要求，若被检测物体的高度不符合要求时则被判定为高度不合格物体（高度不合格物体宜作为一种应剔除物体或统称为异物）进行处理，系统在不开启光源系统的情况就可以直接启动相应的剔除装置，使剔除执行机构做剔除动作，将被高度不合格物体剔除。

本实用新型还可以设有重量检测装置，所述重量检测装置设有能够采集传送带压力信号的压力传感器，所述压力传感器位于所述传送带机构前部或中部的传送带下方。所述重量检测装置在机器运行时实时开启，所述压力传感器采集传送带向其施加的压力信号，通过比较空载时（传送带相应区域没有被检测物体）和荷载时（传送带相应区域载有被检测物体）的压力变化，就能够获悉相应被检测物体的重量或质量。经重量检测装置监测，如果被检测物体的重要不符合要求，则被判定为重量不合格物体（重量不合格物体宜作为一种应剔除物体或统称为异物）进行处理。系统在不开启光源系统的情况就可以直接启动相应的异物剔除装置将重量不合格物体剔除，由此缩短了检测步骤和后续检测过程的负荷，有利于节省资源，提高效率。另外，采用重量检测装置获得的各测量数据还可以对进入系统的物体总重量、合格物体总重量和被剔除物体重量（不合格物体）进行在线计量和统计。

所述重量检测装置优选设置于前开口区域，例如，后开口处铅布帘的前面或后面，使被检测物体先经过重量检测区域，后经过X射线的检测区域。

所述压力传感器的数量可以为一个或多个。

优选的，将所述重量检测装置和/或高度检测装置设置在前开口处的铅布帘之前的区域，所述中控单元获得相关的重量信号和/或高度信号后进行分析，如果分析结果为不合格物体，可以通过人工方式和/或机械方式（例如设置在前开口处的铅布帘之前的异物剔除装置）将不合格物体剔除，无需进入系统内部进行X光检测，由此减少系统后续过程中的异物负荷，提高生产效率，同时，也可以由此将重量不合格物体和/或高度不合格物体与内容物不合格物体（经X光检测出其中包含异物的应剔除物体）区分开来，以方便对这些物体在从传送带上移除（剔除）后的处理，例如，高度不合格物体可能为不属于本次检测的其他物体，但并非废品，应放回原处或这种物体应该放置的地方，也可能是本次检测的物体堆放数量过多或过少，需要重新返回检测系统进行检测，重量不合格物体也存在类似情况，而经过X射线检测发现其中包含异物的物体，则其本身就是不合格产品，通常应按废品处理。如果不加区分地将因不同原因剔除的物体在剔除过程中混在一起全部作为废品处理，则会造成不应有的浪费。

另一方面，由于高度不符合要求的被检测物体经X光照射后得到的灰度图像与标准距离下的灰度图像存在较大的误差，而相关阈值是依据一定高度下的标准被检测物体设置的，在高度不一致的情况下特别是高度相差较大的情况下，不能够准确的进行异物检测，而在前开口之前设置高度检测装置和相应的异物剔除装置（或进行人工剔除），能够保证进入系统内进行X光检测的物体具有适宜的高度，由此避免了因高度差异导致的X光检测错误，提高了检测的准确性。而在进入X射线检测区域之前进行重量和高度两种检测，在重量和高度同时合格的情况下，基本上可以排除混入其他物体的可能性，结合X射线检测，在很大程度上保证了检测后的合格物体是同种产品。

所述剔除执行机构的数量可以为一个或多个，当所述剔除执行机构的数量为一个时，为设置于所述保护壳体后面的后剔除执行机构，所述剔除执行机构的数量为多个时，包括设置于所述保护壳体后面的后剔除执行机构和设置于所述保护壳体前面的前剔除执行机构。

当在前开口处的铅布帘之前的区域设置所述重量检测装置和/或高度检测装置设置时，优选同时还设有前剔除执行机构，以便将经重量检测装置和/或高度检测装置检测不合格的物体在进入保护壳体之前剔除。

本实用新型还可以设有与剔除执行机构对应的异物回收装置，当所述剔除执行机构位于所述传送带的一侧时，与之对应的所述异物回收装置的回收容器位于所述传送带另一侧的对应位置上，所述对应位置为能够使被剔除的物体恰好落入的位置。

所述安全监测传感器为红外探测器，所述红外探测器与所述中控单元通信连接，以协同完成对进入保护壳体内的人体等其他物体（也可统称为异物）的检测和分析。通常，在检测前可以在所述中控单元内设定待检测的食品的标准红外热像图，同时赋予其一定的上下波动范围（包括食品形状、温度等），这样不仅可以降低异物识别的难度，还能够提高食品检测的准确性。在检测正常进行时，当物体进入前开口的铅布帘内后，红外探测器将该物体的红外热像图传递至所述中控单元，所述中控单元通过自身的分析处理判断该物体是否属于待检测物体，并可以控制所述人机交互界面显示或不显示该物体的红外热像图，当检测结果为该物体为人体时，或者当检测结果为该物体为其他物体（除待检测物体外的任何物体）时，中控单元向所述光源系统发送指令关闭所述光源系统，防止X射线外泄对人体造成伤害，当检测结果为该物体为除人体之外的放置在传送带上的其他物体时，也可以启动位于前开口处的异物剔除装置将其剔除或不作任何处理，留待后续的检测过程进行相应的处理。这种安全监测系统不仅能够保证检测人员的人身安全，特别是在工作中不小心将手部伸进铅布帘的情况下能够迅速的控制所述光源系统关闭，避免受到X射线的伤害，同时，还具有识别传送带上的物体是否为待检测物体的功能，以便在进入后续检测之前将不属于待检测物体的其他物体剔除。

所述红外探测器的数量优选为多个，至少在所述前开口和后开口处各设置一个，具体设置位置可以是相应柔性铅帘的内侧，也可以是相应柔性铅帘的外侧，其探测范围通常应覆盖相应铅布帘或相应开口（前开口或后开口）对应的全部面积，确保能够检测到从前开口和后开口任何位置进入的物体。

本实用新型还可以设有报警装置，所述报警控制电路与所述IO转换板和所述安全监测系统中的任意一个或多个连接。所述警报装置可以采用任何适宜的技术，例如，可以包括警报灯和扬声器以及相应的报警控制电路，所述警报灯位于所述检测机的机壳外侧，所述警报装置的报警方式可以依据现有技术，可以在出现不同问题时采用相同的报警方式，也可以根据检测到的不同问题（如重量不合格、高度不合格、内容物中含有杂质、存在安全风险、中控单元工作异常、因故障停止工作等）发出不同的警报声音和/或进行不同颜色的灯光提示，也可以在出现其他问题时进行相应的报警（例如有人将胳膊伸进防护壳体内），方便操作人员进行后续的操作处理。

本实用新型公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。