一种异物检测系统的制作方法

本发明涉及检测技术，特别是指一种异物检测系统。

背景技术：

近年来，伴随着适用于haccp方式的食品卫生法和pl(productliability:产品责任)法的实施，食品和药品等产品经过制造/加工，到产品的保存/流通，再到最终消费者的摄入，所有的阶段都担心并且要预防有微生物污染或其他异物的混入等危害的发生，都有义务考虑产品的更进一步的安全保障。

所谓haccp方式是hazardanalysiscriticalcontrolpointsystem的缩写，作为卫生管理系统的手法拥有很高的国际评价，是美国的危害分析和关键控制点方式。与以前的卫生管理方式的重点放在最终产品的检查上不同的是它的重点放在制造工程的预防措施上。haccp方式是有危害分析(ha)和关键控制点的两个部分组成的，把从食品的制造/加工，产品的保存/流通到最终消费者的摄入所有的阶段担心会发生的微生物污染等危害的调查/分析和预防危害的关键控制点的设定一起，在合适的限度内设定管理标准，经常监视核对管理记录等。关于其他的危害，一般卫生管理标准中有类似于运营管理那种在制造工程方面防止忽略危害的发生，考虑产品的更进一步的安全性的规定。

较之以前，生产液体产品(饮品和液体的药物等)的制造/加工工厂，在生产线上加热处理等相比，施行杀菌处理既可以防止微生物污染，相比旋风除尘器等又可以除去衣物防止异物的混入。而且，填充罐和瓶等后，作为最终产品的检查会实施瓶内异物等的检查。比如清凉饮料、果汁饮料喝蔬菜汁等等，大量生产液体产品的制造/加工工厂通常将进行过上述的异物除去处理后的液体倒进原液的桶里，用填充机高速传送通过圆筒形的导管(以下称为“输油管”)运送到瓶罐等容器进行自动填充，从而大量生产产品。

可是对于像上述的制造/加工工厂，作为最终产品在制造的过程中有混入异物的可能性，混入源大致分为已经在原料里的“原料异物”，材料处于未密封状态从外部混入的“环境异物”，在生产线上从制造机器自身制造的“制造机异物”。除去液态产品里混入的异物时，相对于液态产品的比重大，这些异物里会存在不同的异物，可以用类似于异物旋风除尘器等除去。在制造/加工工厂生产液态产品的时候，较之以前，在加工前进行这样的异物除去处理的同时，还要对最终产品进行检查和考虑产品的安全性。

然而，即使对检查原料和进行异物除去处理，制造/加工阶段还是有异物混入的可能。例如，在生产线上，将液体材料从装载的容器通过输油管运送到瓶罐等的容器进行填充的时候，会有环境异物和制造机异物混入的可能性。作为这些问题的对策，比如茶和牛奶这类的液体产品，输油管里设有密集的过滤器因此可以比较简单的除去异物，含有纤维素的产品由于过滤器堵塞，就存在不能用过滤器除去异物的问题。同时，颗粒状的材料等，在制造不同大小的材料混合的产品时，和颗粒状的物质相比，关于大的异物在原料阶段可以用过滤器除去，而在混合后却有无法除去新产生制造机异物等问题。同时还会有像用眼睛看一样，无法完成对输油管里流动的液体的检查，也无法除去异物的问题。

因此现状下，含有纤维质材料和颗粒状材料制造的场所，目视检查人员对装原料的容器里的溶液和添加物进行目视检查，如果有异物混入进行手工操作除去。然后产品在通过输油管填充容器的时候，对于检查混入的异物和异物除去处理不需再进行实施。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足，本发明提供可以在生产饮料药剂等液体产品的生产线上，检测出导管内高速流动的液体里是否含有异物并可以自动排除混入的异物的异物检测系统。

为实现以上技术目的,本发明的技术方案是:一种异物检测系统，包括输油管、摄像装置、照明装置、检查用窗，控制阀、图像处理装置、控制面板，所述输油管、检查用窗和控制阀依次连通，所述控制阀上连接有分歧管a，所述检查用窗包括透光性圆筒形管，所述透光性圆筒形管两端均设有照明装置和摄像装置，所述照明装置和摄像装置均与图像处理装置信号连接，所述图像处理装置和控制阀还分别与图像处理装置信号连接。。

作为优选，还包括镜面、发光部和发射面a,所述镜面设在透光性圆筒形管内，所述发光部设在透光性圆筒形管外部，所述发光部上设有发射面a，所述发射面a的光路朝向镜面。

以上描述可以看出，本发明具备以下优点：本发明的异物检测系统可以在生产饮料和药剂等液体产品的生产线上，检出导管内移送的流动性材料中的异物，自动排除含有纤维状和颗粒状的材料的产品的各个材料里混入的异物，同时可以排除填充到罐和瓶等容器的最终产品里有可能混入的异物，进一步提高产品的安全性。

附图说明

图1为本发明的异物检测系统的基本结构的示例简图。

图2为用于本发明的照明装置的结构的示例的断面图。

图3是关于本发明中图像处理方法的说明图。

具体实施方式

本发明是在生产饮料和药剂等，特别是人们喝的液体产品的生产线上，检出管道内高速流动的液体里混入的液体，在不停止生产线的情况下除去检出的异物。也就是说，本发明不只是像以前检查原料和最终产品，还可以在制造/加工产品的过程中除去产生的异物，比如检查原料后没有处理干净的“原料异物”，生产线运载过程中可能混入的“环境异物”，而且还能检出在生产中制造机本身产生的“制造机异物”，含有异物的溶液在通过分歧管的时候会自动排出异物，防止混入异物发生危害，可以进一步考虑到产品的安全保障。

本发明异物检测系统不仅适用于人们摄入的液体产品，一般的液体也适用，以下以应用在液体的食品和药品的制造/加工工厂作为具体例子进行说明。

图1是本发明的异物检测系统的基本结构的示例简图。图1上，流动性的材料流经输油管1的部分时，设有为了检查流体内是否混入异物的用于检查异物的检查用窗10。然后通过下面用于排除异物的控制阀60和连接的分歧管(用于除去异物的排出管)60a。检查用窗10是输油管1的内径相同(例如内径为40mm)的圆筒形管，管的整个壁部是用玻璃和透明的高分子材料等透光性构件制成的。放大显示图1中那个透光性圆筒形管11的部分，本例子中有两个组合化的检查用窗10并列设置构成的。检查用窗10的透光性圆筒形管11的圆周上设有摄像装置(本例中是ccd相机)30一台或者多台。从照明装置20(图1的例子中是闪光灯1、2)射出的透过光或者反射光照射通过检查用窗10的流体2并进行摄像。

作为检查对象如果是比较透明的液体的流体，从照明装置20的光通过透光性圆筒形管11，根据一台摄像装置30，检出流体2中有混入了异物3的可能。同时，光到达圆筒形管11的中间部分时，没通过管的半透明流体作为检查对象时，拍摄圆筒形管的周围壁部的全部区域，摄像装置30相对透光性圆筒形管11的周围的方向以均等的间隔放设，构成从多个方向检出流体中的异物。图1的例子中，摄像装置30是用跟管一样大小的圆筒形管的直径方向的拍摄范围拍摄的，两台摄像装置30(相机1、相机2)和透光性圆筒形管11在较长的方向上并列对向设置(或者没有并列而在同一圆周上对向设置)，构成可以拍摄通过透光性圆筒形管11的半透明流体的全部范围的映像的装置。光没有到达透光性圆筒形管11中心部分的流体和不透明的流体作为检查对象时也是从多个方向配置放设同样的相机等的受光传感单元30拍摄反射光，至少有检查流体表面全部区域的可能。

图像处理装置40是根据摄像装置30输入的拍摄到的映像信号，将那些信号电平和预先设定的检查对象的基准电平作比较，从而检出液体中的异物。也就是说，饮料和药剂等检查对象一般流动性的材料，没有液体混入状态相对于特定波长的光有一个大概的透过率和反射率，而拍摄的映像信号电平也是大致有一定的。因此，将那个平均值或者范围设定为基准电平的话就可以根据映像信号的变化量检出异物。例如，在含有水果和蔬菜的纤维、颗粒的果汁里，各个成分的映像信号的电平(混合后的流体作为检查对象时的映像信号的电平)预先设定为基准电平，检出相对于基准电平急剧变化的映像信号，就可以判定出里面含有异物了。那时，因为以数字化后用线路存储器和帧存储器等记录图像的数据为基础处理来不及图像处理，图像处理装置40是比较摄像装置30扫描得到的模拟映像信号和上述的基准电平，检查连续的模拟图像。例如，每一段时间8吨～10吨的饮料通过输油管生产时，管内的流速与输油管的直径和溶液送出去的速度有关，大概秒速1m～2m的程度。因此检查这样告诉的流体时，将数字图像标本化和量子化以帧为单位依次处理图像的方法就会有拉长间隔后产生检查遗漏的部分的可能性。

因此，本发明为了检出不遗漏含有异物的高速流体，输入上述摄影装置30扫描得出的模拟映像信号，信号电平是强调处理模拟映像信号电平急剧变化的部分，分别设定规定强调处理前的映像信号的波形的高电平侧和低电平侧的阈值s1、s2和模拟滑动电平频率范围比较从而进行检查。也就是说，在扫描连续的模拟图像的同时，根据上述强调处理后的信号电平是否在实时设定的模拟滑动电平频率范围内，从而实时检出导管里高速流动的液体里混入的异物。关于上述的强调处理和模拟滑动电平频率范围的设定处理在后述中会以波形图的形式示例。

图像处理装置40的控制器是通过输入输出界面装置，分别与照明装置20和控制阀(用于排除异物的控制阀)的控制面板50连接的装置。控制部是在检出异物时关闭控制阀60，变更流路到分歧管60a侧，通过分歧管60排出混有异物的流动性的材料。通过检查用窗10的流体2的速度是一定的。在本例子中，检出的异物到达控制阀60的时间和阀门的开关时间(流路的变更时间)是以检查用窗10和控制阀60之间的距离和检查对象的流速的信息为基础预先设定的。但是异物的流速是根据比重和形状的变动变化的，当转动到打旋时有暂时停滞的可能性。控制阀60的开关控制的时间是考虑上述的变动值设定的。另外，没有预先设定开关控制的时间，而设置流速探测器，以流速的检出信息为基础控制开关的时间也是可以的。

图像处理装置40的控制部是进行上述异物的排除控制还有照明装置的照明控制，和填充液体产品的容器的填充装置的运动控制的。在本例中，输入填充装置的控制信号填充装置就会停止检查，填充装置的停止和联动那么检出输出(输出检查结果)就会停止。另外，在检查用窗10的旁边设置流量探测器，用流量探测器检出液体有无流量从而检知填充装置是否停止也是可以的。

其次是关于本发明照明装置的构成的说明。移送液体的输油管1用前面所提到的透光性圆筒形管制成，至少是检查用窗10的部分。从圆周上的一个方向照射透光性圆筒形管里流动的液体，考虑液体的折射和圆筒形管壁部的反射/折射从而正确配置受光素子是有必要的，也限定了设置场所。同时根据光的反射情况很难看出异物，会有检查遗漏的可能性。因此，本发明用了检查用窗和透光性圆筒形管的壁部自身的发光体。

图2显示的是一个模型例子的照明装置的构成，展示的是图1的检查用窗10的透光性圆筒形管11和照明装置20的发光部分的组成的实例的断面图。在图2中，在透光性圆筒形管11的圆周上的断面部分，从光源来的光反射到断面部分沿着透光性圆筒形管11的内壁一直前进，成所定的倾斜角形成环形(圆锥台形状)的镜面12。然后，在环状镜面12全部范围内照射来自圆周上方向(图2的发光部21的发射面21a)均等的光，环状的光一直前进到透光性圆筒形管11的壁内全部区域。根据这样的构成，照射流体2的光就均等照射了，还有可能检出异物在管内存在的位置。增加摄像装置的设置场所的自由度，设置就会变容易。在本例中用光导纤维作为发光手段，配置在图2的顶端部21的圆周上，从发射面21a相对于镜面12发出均等的光照射。从光导纤维的光源发射的光的波长和强度是对应检查对象的特性预先设定的。以检查对象的设定值为基础发射特定的波长和强度的光。那时，检查对象的光的透光率和反射率的显著不同，发射检查对象对应多数的波长的光也是可以的。

检查用窗构成和输油管移送流体只到检查用窗的部分，以透光性构件为例展示的，至少检查用窗的部分是用透光性构件组成的也行，输油管的整体是由透光性构件组成也行。同时，透光性圆筒形管组成的检查部是以用于输油管的内径和同一内径的圆筒形管的场合为例的，输油管的连接处是圆锥形的，用检查部分的圆筒形管的内径比输油管的大的也是可以的。

但是检查部分的内径比输油管的内径大的情况下，为了扩大摄像范围，对输油管的内径小的系统也有正好适用的可能是优点，但另一面为了根据内径的不同改变流速，有发生旋涡等乱流和滞留检查对象的异物的可能性就。因此，流体流入检查部的各部分的断面积和输油管的断面积相同且检查用窗的部分时偏平形状时更有效果。

根据以上介绍的本发明，可以在生产饮料和药剂等液体产品的生产线上，检出导管内移送的流动性材料中的异物，自动排除含有纤维状和颗粒状的材料的产品的各个材料里混入的异物。因此，可以排除填充到罐和瓶等容器的最终产品里有可能混入的异物，进一步考虑到产品的安全性。

摄像装置扫描得到的模拟映像信号的电平剧烈变化的部分强调处理后的信号和基准电平作比较，一边扫描模拟图像一年连续的检查，以数字化来不及进行像素处理的速度流动的液体作为检查对象，流体中含有细微的异物也可由实时检出。通过分别设定规定强调处理前的映像信号的波形的高电平侧和低电平侧的阈值和模拟滑动电平频率范围，根据上述强调处理信号电平是否在模拟滑动电平频率范围内检出异物，这样检出的精度更高。

自身发光的透光性圆筒形管做成检查部，对在透光性圆筒形管内流动的流体用均等的光照射，就有可能检出在管内的哪个位置有异物存在，增加摄像装置设置场所的自由度，设置就会变容易。而且，检查用窗的部分是呈偏平形状并且检查部整体都和导管是同一个断面积，这样的检查部的系统形态有降低成本提高检查精度的可能。可能发生在检查部的上流侧的液体的压力变化和浓度变化，根据在检查工程内控制大的开关可能发生的压力变化等引起流体的错乱，在检查部的上流和下流设置的缓冲箱的系统形态，可以回避伴随着流体错乱而发生的检查精度下降以及使流体的错乱不影响下流。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，说明书中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。