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如何保证动态检重秤的计量精度

出处:http://www.funling.com.cn   分类:技术知识   发布:2015/9/12 17:48:27
摘要:动态检重秤主要由电子部件和称重框架组成,用于检测产品生产线中被检测产品的重量是否符合要求或将被检测产品按重量等级分类。动态检重秤是一种动态称重系统,它不同于天平的静态称量,是对在生产线上通过的产品做 100%在线称重,同时根据预设值对产品进行分类,筛选或剔除。

 [ 摘 要 ] 本文从动态检重秤这一在线自动重量检测设备的结构、工作原理和保证精度的方法等几个主要方面,以图文结合的形式着重阐述了怎样保证动态检重秤的计量精度。

  一、概述

  动态检重秤主要由电子部件和称重框架组成,用于检测产品生产线中被检测产品的重量是否符合要求或将被检测产品按重量等级分类。动态检重秤是一种动态称重系统,它不同于天平的静态称量,是对在生产线上通过的产品做 100%在线称重,同时根据预设值对产品进行分类,筛选或剔除。一般来讲,其在结构上可分为:输入部分、称重部分、输出部分、显示部分、剔除部分及计算控制系统。

  动态自动检重秤的典型应用有:

  (1) 检测产品是否有超重或欠重的情况。

  (2) 保证产品符合净含量方面的法律要求。

  (3) 完整性检测:检测产品中是否遗失单件 (如整箱是否缺条、缺瓶、缺袋) 或检查包装中是否遗失应有的必要组件 (如说明书、手册、赠品等)。

  (4) 通过检重秤对灌装机反馈调整灌装量,减少浪费。

  (5) 测量及评价生产线的效率等。动态检重秤的首要价值是对生产线上的产品做100%称重并分类,确保重量不符合要求的产品不会流向市场,保证消费者的利益不受侵害,避免厂家在成本上的浪费和信誉上的损失。

  二、工作原理

  上游产品经由导入输送机整齐等间距地进入计量输送机上,并当经过位于计量输送机前端的光电感应器时,重量检测机便开始计量该产品。产品经过计量 输送机的过程中,称重部件 (重量传感器) 完成对产品的计量作业并把数据显示到操作部。电脑自动将显示的计量数据与预先设定好的标准重量值、上下限值进行比较并进行正品、超重品、轻欠品的辨别及分 选。整个过程不打断产品线的正常工作,无需人工干预。如图 1 所示。

QQ截图20150912180919.jpg

 当包装物由A 点运行到 B 点时,秤台上的重量达到重量触发点,经过设定的无效 AD 数之后,仪表对采集到的有效 AD数进行数字滤波后,当有效 AD数达到设定值时,再进行平均,计算出被检测物的重量。仪表将此重量与设定的标准值比较以判断被检测物属于哪一区,并判断是否剔除。当被检测物离开秤台 后,自动零点跟踪开始工作,直到下一件进入秤台。

  三、影响动态检重秤的几方面因素

  动态检重秤的精度,如图2 所示。

1.jpg

动态检重秤的精确度可定义为:单个物体在一个动态检重秤上称量数次,其重量值的标准误差 (前提:平均误差 =0)。

  动态检重秤的精度最重要的评价指标为平均值和标准偏差,如图 3 所示。

1.jpg

平均值:一组数据的和除以这组数据的个数所得的数值。

  标准偏差:一种量度数据分布的分散程度的标准,用以衡量数据值偏离算术平均值的程度。通常下,我们以±3 倍标准偏差来定义一台检重秤的动态精度,如果对给定的产品,在一定的检测条件下,其标准偏差值越小,代表该设备的动态精度越高。需要明确的是:动态精度一 定是在给定的产品,给定的检测条件和给定的精度定义方法前提下的精度。影响动态检重秤精度的主要因素有:

  (1) 产品因素

  ① 产品类别 (如外型、固体或瓶装液体等);

  ② 产品重量;

  ③ 通过量 (皮带速度、称量时间、称重台面的长度);

  ④ 产品通过的稳定性 (重心位置、底面平整度、表面反光度等)。

  (2) 环境因素

  ①温度、湿度等;

  ②气流、地面震动、皮带互相刮蹭等因素。

  (3) 人为因素

  ① 人为不恰当的使用、设置不正确;

  ②机器水平度等。

  四、保证动态检重秤精度的基本方法和要求

  (一) 通过保证被检测产品的通过状态来保证精度

  由于被检测产品的多样性,被检测物通过动态检重秤称重部分的状态对检重秤的精度有很大的影响。在一批被检测物通过检重秤之前,必须有一个被等距 分开的过程,而且间距必须大到一定数值。要保证在前面一个产品完全离开称重台面以后下面一个产品才能接触称重台面,也就是说要确保每次只有一个被检测物进 入称重台面。这可以通过增加检重秤的输送速度,与之前的输送设备形成一个速度差,将产品间距离拉大到一定的程度,保证检重秤的称重要求。被检测产品在称重 台面上的稳定性也是影响精度的重要因素。在被检测产品通过导入输送机进入称重部分时,必须保证平稳过渡。首先要将导入输送机的速度与称重台面输送机的速度 调节至相同,并且尽可能将速度差降低到最小,保证被检测产品在通过衔接位置时能平稳过渡。另外,由于被检测物的外型多样,若是重心过高或是底部接触台面的 面积过小,在通过衔接位置时有可能发生倾斜、跳跃等情况,引起称重台面震动而影响精度。这种情况下,可以在输送机的衔接位置添加过渡装置,如过渡滑板、滚 珠过渡板等。

    影响动态检重秤精度的另外一个重要因素就是被检测产品的输送速度。从生产作业的角度来说,为了提高生产效率,总是希望能尽量加快生产线速度。但是对于动态 检重秤来讲,速度与精度的矛盾一直存在,速度越快意味着精度越难保证。被检测产品在称重部分的停留时间 (有效称量时间) 应达到一定的长度,这个时间必须满足仪表控制器对称重传感器信号取样点数量的要求。信号取样时间太短、取样点数过低,仪表控制器则无法计算出精确的算术平 均值,也就无法保证称量结果的准确性。可以通过适当的降低输送速度,或是在允许的范围内适当增加称重台面的长度,增加称量时间,确保满足仪表控制器取样点 数量最低值的要求,在此基础上通过精确计算可以在一定程度上保证称量精度。

  (二) 通过改善设备运行环境来保证精度

  动态检重秤是一种高精度的复检设备,通常被检测物的重量值都很小,而在高速运转的状态下称量精度会比较敏感,受很多环境因素的影响。比如工作环 境的温度、湿度、静电感应、无线电频率干扰、地面震动、空气流通等等。所以动态检重秤的使用环境也是保障精度的关键因素。首先要尽量将动态检重秤置于温、 湿度适宜且恒定的工作环境里,避免各种指标不稳定不规则的变化。有必要的话可以在称重传感器的模块内增加电加热装置,可以直接控制称重传感器的工作环境。

  电气方面应做好设备的接地,减少静电感应,远离强辐射,避免无线电磁干扰。空气流动对动态检重秤的精度也会产生一定影响,最好将设备安装在避风的生产车间内,并在称重位置增加防风罩,可以有效提高设备运行的稳定性。

  (三) 通过改进生产技术来保证精度

  动态减重秤的工作状态是在高速运转的情况下进行称重,这就对参与称重的输送设备提出了更高的稳定性的要求。所以,称重部分的输送机构必须最大程 度的降低运行时的噪音和震动,这就需要对输送机的主动滚筒和从动滚筒在装配前分别进行静平衡和动平衡的实验。实验需要反复进行,对滚筒做配重修改,直到把 偏差值降低至设计要求的范围以内。这也是保证称重精度的关键性因素。

  称重传感器是动态检重秤的核心部件,在工业应用中最常见的是应变片传感器。这是一种利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器,它广泛的应用 于称重的各个领域。但随着科技的发展进步,目前动态检重秤采用的传感器中也出现了电磁补偿传感器等科技含量更高的新型设备。电磁补偿传感器的工作原理:当 在秤盘上放上砝码时,系统的平衡状态将被打破。此时,位移传感器将输出给电流调节器一个位置变化信号,电流调节器及时调整输出电流,使流过导线的电流增 加,直至其产生的电磁力与砝码的重力相互抵消。电磁补偿传感器的特点是反应速度更快、精度更高。

剔除部分和分选部分也是动态检重秤的重要组成部分。在线工作的过程中,检测到不合格的或是不同重量等级的产品需要在最短的时间内准确快速的做出反 应。机械动作过快或者力量过大会造成一定的震动,影响检重秤的称量精度。我们可以通过将剔除或分选部分的机架从检重秤的整体机架中分离出来,通过一个软性 的连接固定其与检重秤间的距离,尽量的减少由于机械运动冲击带来的震动对精度方面的影响。

  以上就是笔者根据近年来从事动态检重秤相关设计工作的实践,通过不断学习以及经验的积累,浅谈一些自己的看法,不妥之处,请各位同仁和专家老师批评指正。

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