تشخیص فلز چیست؟
تشخیص فلز فرآیند استفاده از سیستم‌های الکترونیکی برای حس کردن وجود آلاینده‌های فیزیکی فلز و حذف مواد یا محصولات آلوده است. فلزیاب‌ها آلاینده‌های فیزیکی مغناطیسی و/یا رسانا را به عنوان چیزی که یک میدان مغناطیسی کنترل‌شده را مختل می‌کند، “می‌بینند”.
- فلزات آهنی حاوی آهن هستند و خواص مغناطیسی و رسانایی از خود نشان می‌دهند، که تشخیص آنها را آسان می‌کند.
- فلزات غیرآهنی (مثل آلومینیوم، مس، قلع، برنج) رسانا هستند اما غیرمغناطیسی هستند و همین امر تشخیص آنها را دشوارتر می‌کند.
- فولاد ضد زنگ رسانایی و خاصیت مغناطیسی بسیار کمی دارد؛ تشخیص آن بسیار دشوار است.
کلید یک سیستم تشخیص فلز موفق، بهینه‌سازی میدان‌ها و فرکانس‌های سیستم است تا به آشکارساز اجازه دهد آلاینده‌های فلزی را به طور دقیق تشخیص دهد و در عین حال اثر محصول – اثرات مغناطیسی یا رسانایی پیکربندی، مواد تشکیل‌دهنده، رطوبت یا بسته‌بندی محصول – را نادیده بگیرد.
میدان فرستنده چیست؟
فلزیاب‌ها دو عنصر اصلی برای تشخیص فلز دارند: کویل‌های فرستنده و گیرنده.
- سیم‌پیچ فرستنده یک میدان مغناطیسی متناوب تولید می‌کند که به آن میدان فرستنده نیز گفته می‌شود.
- سیم‌پیچ گیرنده، تغییرات محلی در میدان فرستنده را حس کرده و به آنها واکنش نشان می‌دهد.
میدان فرستنده را به عنوان یک گروه الگودار از خطوط تصور کنید. وقتی یک آلاینده فلزی از میدان عبور می‌کند، این الگو را مختل می‌کند. یک آلاینده مغناطیسی مسیر جدیدی برای دنبال کردن میدان ایجاد می‌کند و جهت خطوط میدان را تغییر می‌دهد. یک آلاینده رسانا جریان‌های گردابی ایجاد می‌کند که خطوط میدان مغناطیسی را دفع می‌کنند. در هر صورت، سیم‌پیچ گیرنده اعوجاج هندسی میدان فرستنده را تشخیص می‌دهد و زنگ خطر را به صدا در می‌آورد و به سیستم تشخیص فلز اجازه می‌دهد تا محصول آلوده را از جریان فرآیند رد کند.
همانطور که در بخش قبلی ذکر شد، یکی از نکات کلیدی برای یک سیستم تشخیص فلز موفق، بهینه‌سازی میدان‌های سیستم در عین نادیده گرفتن اثر محصول است. محتویات، بسته‌بندی یا جهت محصول شما می‌تواند مانند یک آلاینده فیزیکی بر میدان فرستنده تأثیر بگذارد. رطوبت، نمک و بسته‌بندی فلزی می‌توانند باعث اعوجاج میدان شوند زیرا همه آنها رسانای کمی هستند. غذاهای غنی از آهن مانند غلات غنی‌شده نیز می‌توانند اعوجاج میدان یک آلاینده را تقلید کنند. این تأثیرات به عنوان “اثرات محصول” شناخته می‌شوند و چالش اصلی برای اطمینان از تشخیص فلز ثابت و دقیق را نشان می‌دهند.
فرکانس‌های تشخیص فلز چیست؟
فرکانس نشانه‌ای از تعداد دفعات نوسان یک موج رادیویی در یک ثانیه است که با هرتز (Hz) بیان می‌شود. اگر یک موج معین ۱۲ بار در ثانیه تکرار شود، فرکانس آن ۱۲ هرتز است. موجی که ۱۵۰۰۰ بار در ثانیه تکرار می‌شود، فرکانس ۱۵ کیلوهرتز (kilohertz) دارد.
چگونه فرکانس‌ها مانند یک دیاپازون عمل می‌کنند؟
فلزیاب‌های سنتی طوری بهینه‌سازی شده‌اند که با استفاده از یک سیگنال فرکانس تک‌صدایی برای میدان فرستنده، بهترین تشخیص را ارائه دهند. آنها با نگاه کردن به دامنه سیگنال گیرنده و تغییر کوچک سیگنال گیرنده نسبت به میدان فرستنده، محصول را از فلز تشخیص می‌دهند. این تغییر زاویه فاز نامیده می‌شود و بر حسب درجه اندازه‌گیری می‌شود.
فرکانس عملکرد این فلزیاب‌های تک فرکانسی قبل از ساخت سر حسگر تعریف می‌شود و در حین کار قابل تغییر نیست. این شبیه به یک دیاپازون است که آن هم با یک فرکانس خاص ساخته می‌شود. فرکانس ثابت بر اساس خواص محصول مورد بررسی انتخاب می‌شود. همچنین ممکن است به انواع درجه‌های فلزی مورد انتظار بستگی داشته باشد.
رویکرد شرکت بازرسی کاسل (CASSEL Inspection) در تشخیص فلز از طراحی «دیاپازون» با رزونانس مضاعف استفاده می‌کند که در مجموع مزیت استفاده همزمان از چندین فرکانس را به همراه دارد.
پردازنده‌هایی که انواع مختلفی از محصولات را کار می‌کنند یا با درجه‌های مختلف فلز مواجه می‌شوند، می‌توانند از یک فلزیاب با چندین «دیاپازون» – چندین فرکانس ثابت که در طول ساخت فلزیاب تنظیم شده‌اند – استفاده کنند. یک سیستم چهار فرکانسی می‌تواند بر اساس الزامات تشخیص فلزات آهنی یا غیر آهنی، محدوده فرکانسی پایینی مانند ۳۵، ۷۵، ۱۵۰ و ۳۰۰ کیلوهرتز یا محدوده بالاتری مانند ۷۵، ۱۵۰، ۳۰۰ و ۶۰۰ کیلوهرتز را اجرا کند.
فرکانس‌های تشخیص فلز چگونه مدیریت می‌شوند؟
فرکانس‌های تشخیص به صورت دستی یا خودکار هنگام اولین اجرای محصول انتخاب می‌شوند. این فرآیند “آموزش محصول” نامیده می‌شود. پارامترهای تشخیص بهینه برای محصول در حافظه محصول فلزیاب ذخیره می‌شوند و هنگام اجرای مجدد محصول به طور خودکار فراخوانی می‌شوند.
آهن در مقابل فولاد ضد زنگ
مواد آهنی در فرکانس‌های پایین‌تر بهتر تشخیص داده می‌شوند. دلیل این امر این است که سیگنال‌های محصول در فرکانس‌های پایین کوچکتر هستند. فولاد ضد زنگ در فرکانس‌های بالا راحت‌تر تشخیص داده می‌شود، اگرچه سیگنال‌های محصول نیز در فرکانس‌های بالاتر بزرگتر هستند. بنابراین، عملکرد در یک فرکانس واحد همیشه نیاز به ایجاد تعادل بین هدف تشخیص و اثر محصول دارد.
در بازرسی کاسل، ما طیف وسیعی از فلزیاب‌های MultiSense را ارائه می‌دهیم. دو فرکانس در زمان ساخت انتخاب می‌شوند و فلزیاب به طور همزمان روی هر دو فرکانس تنظیم شده عمل می‌کند و در مقایسه با تشخیص تک فرکانسی، تفکیک بهتری ارائه می‌دهد، در حالی که بیشتر کیفیت سیگنال یک سیستم تک فرکانسی تنظیم شده را حفظ می‌کند. اساساً این بدان معناست که دو “دیاپازون” مختلف به طور همزمان کار می‌کنند.
چرا از ۱۰۰ فرکانس تشخیص فلز استفاده نکنیم؟
به دلایل فنی، عملکرد همزمان فرکانس‌های تنظیم‌شده به فرکانس‌های بسیار کمی محدود می‌شود. سایر رویکردهای فنی برای تشخیص چند فرکانسی و چند طیفی، یا به سرعت بین چندین فرکانس مختلف تغییر می‌کنند یا همزمان روی فرکانس‌های زیادی کار می‌کنند. در تئوری، این رویکردها به پردازنده‌ها حق انتخاب فرکانس‌های زیادی را می‌دهند و در مقایسه با تشخیص تک فرکانسی، اطلاعات بیشتری برای تمایز محصول از فلز ارائه می‌دهند. با این حال، در عمل، استفاده از فرکانس‌های تشخیص چندگانه، کیفیت سیگنال بسیار بالای موجود از یک حسگر تک فرکانسی به درستی تنظیم‌شده و بهینه‌شده را قربانی می‌کند. بنابراین، مزیت آن نسبت به تشخیص تک فرکانسی بهینه فقط متوسط است زیرا مزیت یک دیاپازون تنظیم‌شده‌ی پیوسته که سیگنال اولیه بسیار تمیزی تولید می‌کند، از بین می‌رود.
تعادل بین تشخیص تک فرکانسی و چند فرکانسی بسیار مهم است و یافتن فلزیاب مناسب برای کاربرد منحصر به فرد شما می‌تواند به بهبود بسیاری از جنبه‌های بهینه‌سازی و کیفیت خط تولید کمک کند.