機電一體化技術在高精度稱重系統(tǒng)中的應用研究

林玉喜

[摘 要]機電一體化技術的應用和推廣，使得我國稱重技術對精度有了更高要求。本文將就稱重系統(tǒng)應用機電一體化技術來提高該系統(tǒng)的稱重精度進行探討。

[關鍵詞]機電一體化技術 高精度 稱重系統(tǒng)

中圖分類號：TM121.1.3 文獻標識碼：B 文章編號：1009-914X（2016）07-0024-01

當前我國在企業(yè)生產(chǎn)和管理中，為了提高計量準確度進而提高企業(yè)競爭力和企業(yè)管理水平，因此，在稱重系統(tǒng)中應用了機電一體化技術來提高稱重系統(tǒng)的精度。本文將結合稱重系統(tǒng)控制現(xiàn)狀和稱重方式現(xiàn)狀，探討稱重系統(tǒng)應用機電一體化提高稱重精度的作用和方法。

1.稱重系統(tǒng)控制和稱重方式現(xiàn)狀

1.1 稱重系統(tǒng)控制技術

稱重控制系統(tǒng)從手工控制到現(xiàn)階段計算機控制發(fā)生非常大的改變。手工控制由多人共同完成稱重操作并進行手工記錄，需要操作技術人員熟諳計量工具和計量技術。但隨著機電一體化的逐漸被普及和推廣，利用高精度稱重系統(tǒng)進行稱重流程控制和數(shù)據(jù)存貯以及打印報表等，極大的提高了稱重工作的效率和準確度。

1.2 稱重方式的現(xiàn)狀

在稱重方式的現(xiàn)狀中，現(xiàn)階段存在動態(tài)與靜態(tài)兩種計量方式。其中動態(tài)計量方式通過動態(tài)數(shù)學建模和神經(jīng)網(wǎng)絡，以及數(shù)字濾波和振動理論等技術的應用，增強了稱重系統(tǒng)自我診斷和適應能力，而且稱重方式在信息處理方面更趨于智能化和組織化。此外，由于互連網(wǎng)和計算機技術的普及，也使得在線稱重計量為食品和紡織以及醫(yī)藥和化工等行業(yè)提供了更為便捷和準確的稱重方式。

2.稱重系統(tǒng)應用機電一體化技術的作用

在稱重系統(tǒng)中通過應用機電一體化技術，使用數(shù)字量和模擬量替代傳統(tǒng)的機械量，使得稱重所得數(shù)據(jù)更具有實時性和穩(wěn)定性。其中在線稱量系統(tǒng)的應用也使得稱重的精度得到較大程度的提高從而減少了生產(chǎn)所需成本，促進了企業(yè)經(jīng)濟效益的提升，同時也完善了稱重系統(tǒng)自我檢測功能。

3.機電一體化技術在稱重系統(tǒng)的應用

3.1 通過信號數(shù)據(jù)處理提高稱重精度

在動態(tài)稱重中，由于受物體振動和沖擊的影響，給稱重帶來較大的誤差，如何將這種影響因素消除，以獲得較高的精確度，便是動態(tài)稱重當前需要解決的首要問題。但由于物體振動主要是低頻干擾，為了避免低頻干擾影響稱重精度，可采取數(shù)據(jù)處理的方法消除振動的信號干擾[1]。在稱重時對于1-2種頻率干擾，可應用數(shù)據(jù)處理方式消除周期的振動干擾信號對稱重的影響。在稱重工具標定時通過準確測得各標定點上實際載荷與示值之間關系并制作傳輸特性曲線，然后利用傳輸特性曲線對每一示值計算其對應的實際重量，而事實上目前一些先進的稱重工具已經(jīng)具備該種數(shù)據(jù)處理的軟件，在這類稱重工具中自帶多重積分法及非線性補償法數(shù)據(jù)處理方法，同時還具有零漂、溫漂處理的方法，可直接在稱重中進行使用。

3.2 改善電路以提高稱重精度

測量電路通過放大傳感器輸出的電信號，再在測量后由微機進行處理。在稱重系統(tǒng)中測量電路應用的微處理元器件在精度和靈敏度上有較高要求，但元件老化和環(huán)境等影響因素會使得測量時精度受到影響。在測量電路中零點漂移是常見性問題，需要對其進行定期校正以減少誤差。在避免出現(xiàn)零點漂移時還可專門設計電路，專門設計的這個電路其工作原理通常是在傳感器不承重情況下，對其進行傳感器電橋平衡將所輸出電壓設定為零。在傳感器上游秤斗壓時稱重體的重量和環(huán)境變化等影響因素會導致傳感器會有電壓輸出。這樣需要將皮重以及別的原因引起的轉換數(shù)據(jù)讓物重來占用，如果轉換所代表的重量小于無電路轉換所代表的重量，將使得稱重的精度得到有效提高。在稱重所用的計量秤上直流放大器主要作用就是精度要高，而精度高也就意味著線性度高并且誤差在萬分之幾范圍內[2]。而且在改善電路過程中還需注意零漂、溫漂以及失調電壓應控制在合理范圍內，這樣在設計放大電路時就應注意去除零漂、溫漂以及失調電壓。此外，還需在稱重系統(tǒng)提高起速率和轉換接口卡的精度，進而提高其抵御干擾的能力。

3.3 提高傳感器精度和改善機械承載

3.3.1 提高傳感器精度

若要提高稱重系統(tǒng)精度首先應提高傳感器精度，減少非線性和重復性的誤差以及減少滯后誤差，并將誤差降低到萬分之幾的范圍內。因此，傳感器的靈敏度成為了考察稱重系統(tǒng)精度的重要要素。首先，在選用稱重工具時，需要考察兩個傳感器對接時其間靈敏度是否保持了一致性，從而避免稱重時出現(xiàn)各類誤差。其次，傳感器的輸出電壓應該保持其穩(wěn)定性，避免加載后電壓不穩(wěn)影響稱重精度。此外，還需注意傳感器受的力與它所輸出的電壓輸呈線性關系，若檢驗發(fā)現(xiàn)線性關系數(shù)據(jù)偏小或偏大均會導致稱重時出現(xiàn)誤差，這樣就需要更換或維修傳感器。在影響傳感器精度的因素中，還有使用時間過長和元器件老化等原因，或應溫差變化影響使得傳感器受力不穩(wěn)定從而也會造成稱量誤差。因此，需改善傳感器支承點分布，采用對稱分布使傳感器受力順著軸線方向對稱分布。而在傳感器受壓情況下則應通過點接觸來保證其稱重時的精度。

3.3.2 改善機械承載

由于物料在加載時會產(chǎn)生沖擊力，而承載體的振動也會導致傳感器受到側向力會使稱重精度受到影響。這樣就需要采取有效措施改善機械承載以避免沖擊力所造成的影響作用。而且在實際生產(chǎn)線中機器運轉都會出現(xiàn)機械諧振頻帶寬度，這樣就需避免出現(xiàn)機械諧振頻帶寬度產(chǎn)生疊加反應，因此，需改造機械承載體結構和材料受力狀況，通過在稱重系統(tǒng)中采用有效的減震措施將機械諧振和控制系統(tǒng)帶寬相隔離，應用濾波電路過濾掉干擾的機械諧振信號[3]。

結束語

機電一體化技術改變了傳統(tǒng)機電產(chǎn)品的運行方式和操作方法，通過機械技術、微電子技術、自動控制和計算機技術、以及信息處理等多學科的融合，使得稱重系統(tǒng)呈數(shù)字化和智能化方向發(fā)展，并通過信號數(shù)據(jù)處理和改善電路和傳感器精度，以及改善機械承載等方法有效提高了稱重系統(tǒng)的精度。

參考文獻

[1] 張其成 . 接口技術在機電一體化系統(tǒng)中的應用[J]. 產(chǎn) 業(yè)與科技論壇，2013，12（02）：69-70.

[2] 湯秀紅，莫足琴. 論機電一體化及其應用[J]. 科技創(chuàng)新與應用，2013，5（36）：87-88.

[3] 李啟麟，劉紅霞，等.我國機電一體化發(fā)展途徑的探討[J].鄭州航空工業(yè)管理學院學報，2012，20（2）：62-64.