เครื่องตรวจจับโลหะในอุตสาหกรรมการผลิต
Introduction
เครื่องตรวจจับโลหะส่วนใหญ่นั้นใช้ระบบ 'balanced coil’ เทคโนโลยีนี้ได้รับการจดลิขสิทธิ์ ตั้งแต่สมัยศตวรรษที่19 และได้รับการพัฒนามาโดยตลอดจาก tubes มาเป็น transistors ต่อเนื่องมาเป็น Integrated Circuits มาถึง microprocessor และล่าสุดคือ Digital Signal Processor (DSP) ซึ่งทำให้เพิ่มประสิทธิภาพในด้านของความไวในการตรวจจับ, ความแม่นยำ และ ความเที่ยงตรง อีกทั้งยังทำให้สัญญาณ Output นั้นมีความหลากหลาย และมีความสามารถในการส่งข้อมูลที่มากขึ้นด้วย
เครื่องตรวจจับโลหะในปัจจุบันนั้นก็เหมือนกับเครื่องตรวจวัดชนิดอื่นๆ คือมีข้อจำกัดในด้านความแม่นยำ ซึ่งทำให้เครื่องตรวจจับโลหะนั้นยังไม่สามารถตรวจจับโลหะทุกชิ้นที่ผ่านเครื่องตรวจ เนื่องจากชิ้นส่วนอุปกรณ์ซึ่งข้อจำกัดนั้นแต่ต่างกันออกไปตามการใช้งาน แต่โดยหลักๆคือขนาดของโลหะที่ตรวจจับได้แต่กระนั้นเครื่องตรวจจับโลหะ ก็ยังเป็นส่วนสำคัญและจำเป็นในกระบวนการตรวจสอบคุณภาพอยู่ดี
วัตถุที่สามารถตรวจจับได้
เครื่องตรวจจับโลหะนั้นสามารถตรวจจับโลหะได้ทุกชนิดทั้ง Ferrous, Non- Ferrous และ สแตนเลส ความยากหรือง่ายของการตรวจจับนั้นขึ้นอยู่กับการนำไฟฟ้าและความสามารถในการเป็นแม่เหล็ก (magnetic permeability)ของวัตถุตารางที่ …. แสดงความยากง่ายในการตรวจจับของโลหะชนิดต่างๆ ขนาด, รูปทรง หรือ ทิศทางการวางของโลหะที่แปลกปลอมในผลิตภัณฑ์นั้น ก็มีส่วนสำคัญต่อความละเอียดในการตรวจจับเป็นอย่างมาก
สภาพของผลิตภัณฑ์
สภาพของผลิตภัณฑ์นั้นมีผลกระทบกับความสามารถในการตรวจจับโลหะเป็นอย่างมาก การนำไฟฟ้าของอาหารต่างๆ เช่น ชีส, เนื้อสัตว์สด, ขนมปังอุ่นๆ, แยม และ ของดองต่างๆสามารถสร้างสัญญาณในเครื่องตรวจจับโลหะได้แม้ว่าจะไม่มีโลหะอยู่เลยก็ตาม ปรากฎการณ์นี้เรียกว่า Product effect ควรขอคำแนะนำจากตัวแทนจำหน่ายเพื่อที่จะหาทางลดผลกระทบนี้ให้ได้มากที่สุด
ระบบการตรวจจับ
การตรวจจับแบบระบบ Balanced coil
การทำงานของระบบ ‘balanced coil’ นั้น โดยทั่วไปตัวตรวจจับจะใส่อยู่ในกล่องเหล็กซึ่งจะเป็นตัวหุ้มส่วนประกอบคอยล์ และยังเป็นตัวป้องกันความเสียหายอีกด้วย The aperture เป็นอุโมงค์ซึ่งให้สินค้าที่ต้องการตรวจสอบไหลผ่านนั้นจะปิดด้วยวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ (โดยส่วนใหญ่จะเป็นเรซิน) ซึ่งทำให้อุปกรณ์ภายในต่างๆถูกปิดอยู่อย่างถูกสุขลักษณะ เทคนิคการประกอบนั้นมีส่วนสำคัญในการป้องกันการเคลื่อนไหวของชิ้นส่วนอุปกรณ์ต่างๆในหัวตรวจจับ อีกทั้งยังเป็นการป้องกันฝุ่นและน้ำด้วย
ตัวควบคุมนั้นสามารถติดตั้งข้างหัวจับหรือสามารถเดินสายไฟไปติดตั้งตามจุดที่ต้องการได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการออกแบบของผู้ผลิตเครื่องตรวจจับโลหะ
ในระบบนั้นจะมีจะมีอยู่3คอยล์ด้วยกันซึ่งจะอยู่ขนานกัน คอยล์ที่อยู่ตรงกลางนั้นจะเชื่อมต่ออยู่กับตัวส่งสัญญาณคลื่นวิทยุความถี่สูง และคอยล์ที่อยู่ด้านข้างทั้งสองนั้นจะเป็นตัวรับสัญญาณ เนื่องจากคอยล์ที่เป็นตัวรับสัญญาณทั้งสองคอยล์นั้นเหมือนกันทุกประการ อีกทั้งระยะห่างจากคอยล์ที่เป็นตัวส่งสัญญาณก็มีระยะเท่ากันดังนั้นสัญญาณที่ได้รับสัญญาณที่เท่ากัน ซึ่งทำให้สร้าง output voltage เท่ากันอีกด้วย เมื่อนำคอยล์ทั้งสองมาเชื่อมต่อในด้านตรงกันข้ามกันสัญญาณoutputจะลบล้างกันเป็นศูนย์ รูปที่…. แสดงการเรียงลำดับของคอยล์ทั้งสาม
เมื่อชิ้นส่วนโลหะวิ่งผ่านอุโมงค์ สนามคลื่นความถี่สูง (high frequency field)ของหนึ่งคอยล์ จะถูกรบกวนซึ่งจะทำให้output voltageเกิดการเปลี่ยนแปลงในระดับ microvolts ซึ่งจะทำให้เสียความสมดุลระหว่างคอยล์ด้านนอกทั้งสอง และทำให้สัญญาณระหว่างคอยล์ทั้งสองที่เป็นศูนย์นั้นเกิดความเปลี่ยนแปลง ซึ่งเราจะใช้ปรากฎการณ์นี้ในการตรวจจับโลหะ
อย่างที่ได้กล่าวไปแล้วว่าความเปลี่ยนแปลงของคอยล์ที่ตรวจจับโลหะนั้นอยู่ในระดับMicrovolts ระบบ Digital Signal Processor นั้นจะทำการขยายสัญญาณโดยใช้ Radio Frequency amplifier ประสิทธิภาพสูงจากนั้นจึงmodulate ให้เป็นความถี่ต่ำซึ่งจะทำให้เราทราบถึง amplitudeและphaseของสัญญาณและสุดท้ายสัญญาณ จะถูกทำให้เป็นดิจิตอลและประมวลผลเพื่อทำให้ความละเอียดในการตรวจจับนั้นสูงที่สุด
ขนาดของอุโมงค์เมื่อเทียบกับสินค้าที่วิ่งผ่านนั้น มีความสำคัญเป็นอย่างมากต่อประสิทธิภาพในการตรวจจับขนาดของสินค้า ความละเอียดของเครื่องตรวจจับนั้นจะวัดจากจุดกึ่งกลางของอุโมงค์ ซึ่งเป็นจุดที่มีความไวในการตรวจจับน้อยที่สุด
การตรวจจับแบบใช้สนามแม่เหล็กสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ห่อฟอยล์
ระบบการตรวจจับนี้จะแตกต่างกับวิธีการตรวจจับรูปแบบอื่นโดยสิ้นเชิง ระบบนี้ทำงานโดยการใช้อุโมงค์ที่มีการสร้างสนามแม่เหล็กแรงสูง ผลก็คือเมื่อมีเศษวัตถุที่เป็นโลหะวิ่งผ่านอุโมงค์ก็จะทำให้วัตถุนั้นเกิดการ magnetized
ในอุโมงค์นั้นประกอบด้วยคอยล์ที่เรียงกัน เมื่อวัตถุที่ magnetized วิ่งผ่านคอยล์ชุดนี้จะมีการสร้างกระแสไฟฟ้าและระบบจะขยายกระแสไฟฟ้านี้ เพื่อนำสัญญาณนี้ไปใช้ในการส่งสัญญาณoutputของระบบแจ้งเตือน
วัตถุที่นำกระแสไฟฟ้าใดๆที่วิ่งผ่านสนามแม่เหล็กนั้นจะสร้างสัญญาณขึ้นรวมถึงวัตถุที่เป็น non-magnetic metals แต่ก็เป็นปริมาณที่น้อยมากเมื่อเทียบกับ วัตถุที่เป็น magnetic metals ดังนั้นแล้ววัตถุที่เป็น non-ferrous และ สแตนเลส ที่ตรวจจับได้นั้นต้องมีขนาดที่ใหญ่มาก ฉะนั้นแล้วการใช้งานส่วนใหญ่ของระบบนี้จะใช้ตรวจจับเฉพาะวัตถุที่เป็น Ferrous
อะไรคือเหตุผลในการที่ผู้ผลิตจะเลือกใช้เครื่องตรวจจับโลหะ
- ความปลอดภัยของผลิตภัณท์
- ป้องกันความเสียหายของอุปกรณ์ต่างๆ
- เป็นข้อบังคับในสัญญาของลูกค้า
- เป็นระเบียบการของมาตรฐาน (regulatory compliance)
การใช้เครื่องตรวจจับโลหะในระบบการผลิต
การใช้งานเครื่องตรวจจับโลหะอย่างมีประสิทธิภาพในกระบวนการผลิตนั้น จะสามารถทำให้รับรองคุณภาพของผลิตภัณฑ์ได้ เราสามารถติดตั้งเครื่องตรวจจับโลหะได้ในหลายจุดในกระบวนการผลิต แบบที่มีประสิทธิภาพสูงสุดคือติดตั้งเครื่องตรวจจับโลหะเพื่อตรวจวัตถุดิบ และอีกเครื่องเพื่อตรวจผลิตภัณฑ์ที่ผลิตเสร็จแล้ว ทางผู้ผลิตควรจะตั้งค่ามาตรฐานในการตรวจจับ เพื่อที่จะหาข้อสรุปในเรื่องของขนาดขั้นต่ำและชนิดของโลหะที่จะค้นหา การตรวจสอบเครื่องตรวจจับโลหะอย่างสม่ำเสมอโดยใช้ test piece โลหะชนิดต่าง (Ferrous, Non- ferrous, สแตนเลส) นั้นเป็นเรื่องที่จำเป็นอย่างมากเพื่อที่จะตรวจสอบว่าเครื่องตรวจสอบยังทำงานเป็นปรกติอยู่ตลอด
ชนิดของเครื่องตรวจจับโลหะ
เครื่องตรวจจับโลหะนั้นมีอยู่หลายรูปแบบด้วยกัน
1.Conveyor type
2. Gravity type
3. Tube type
4. Pharmaceutical type
โดยทั่วไปเครื่องตรวจจับโลหะนั้นจะต้องใช้ร่วมกับระบบคัดแยกสินค้าที่ไม่ผ่านการตรวจสอบแบบอัตโนมัติ (Automatic Rejection system) จุดมุ่งหมายของระบบนี้ก็คือการที่สามารถจะคัดแยกสินค้าที่ไม่ผ่านการตรวจได้100% ตัวอย่างของระบบการคัดแยกโดยหลักๆจะมีแบบ push arm, free fall, flap type, air nozzle และ valve type.
ตัวอย่างรูปแบบ automatic rejection system
เครื่องตรวจจับโลหะนั้นเป็นเครื่องมือตรวจสอบที่สำคัญเป็นอย่างยิ่งในกระบวนการผลิตหากมีการเลือกรุ่น, ติดตั้ง, ใช้งาน และบำรุงรักษาโดยผู้เชี่ยวชาญแล้ว ก็จะช่วยในการเพิ่มคุณภาพในการตรวจสอบสิ่งแปลกปลอมในผลิตภัณฑ์ได้อย่างมาก อีกทั้งยังสามารถลดความเสียหายที่อาจจะเกิดขึ้นเนื่องจากเศษโลหะที่ติดอยู่กับผลิตภัณฑ์ได้ด้วย
