高速傳送生產(chǎn)線產(chǎn)品傳送速度在線校準(zhǔn)研究

蔡政國

摘 要：文章提出一種新的在線校準(zhǔn)方法，并將該方法應(yīng)用于產(chǎn)品傳送速度參數(shù)的校準(zhǔn)中。針對傳統(tǒng)方法的缺陷，文章闡述了頻閃效應(yīng)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)器?；诖耍恼玛U明了校準(zhǔn)原理與方法，借助實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證，證明該方法具有可操作性與實(shí)用性。在確保企業(yè)生產(chǎn)條件下，做好校準(zhǔn)工作，切實(shí)維護(hù)工作人員自身安全，有利于實(shí)現(xiàn)在線校準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：高速傳送；傳送速度；在線校準(zhǔn)

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，自動化生產(chǎn)線以其獨(dú)特的優(yōu)勢，被廣泛地推廣和應(yīng)用在眾多領(lǐng)域。工業(yè)4.0概念的提出，如何實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的高效化和智能化發(fā)展，成為工業(yè)行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。產(chǎn)品傳送速度參數(shù)在計(jì)數(shù)傳感器基礎(chǔ)上生成，在多個(gè)層面起到了重要作用。醫(yī)藥與印刷等行業(yè)應(yīng)用自動化生產(chǎn)線后，具有較高的傳送速度，確保了較高的參數(shù)準(zhǔn)確性。定期校準(zhǔn)生產(chǎn)線上參數(shù)，有利于維護(hù)產(chǎn)品質(zhì)量與品牌效應(yīng)。傳統(tǒng)校準(zhǔn)方法的應(yīng)用，無法滿足企業(yè)對高效與安全生產(chǎn)的要求，這就需要設(shè)計(jì)一種新的校準(zhǔn)方法，在高速生產(chǎn)線上對傳送速度以及其他參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，不僅能夠保證生產(chǎn)運(yùn)行的安全性，還能夠提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

1 傳統(tǒng)校準(zhǔn)方法

現(xiàn)階段多現(xiàn)場校準(zhǔn)多使用手持式轉(zhuǎn)速表比對法，在采用該種校準(zhǔn)方法時(shí)，必須將生產(chǎn)線關(guān)閉，然后采用人工粘貼反光紙的方式進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)，重新啟動生產(chǎn)線。一定程度會降低企業(yè)生產(chǎn)線的生產(chǎn)水平和質(zhì)量。同時(shí)，工程師在進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)的過程中，如果和生產(chǎn)線機(jī)械裝置之間的距離過近，會給個(gè)人與企業(yè)帶來一定安全風(fēng)險(xiǎn)。新方法的應(yīng)用，在確保校準(zhǔn)可靠性與可行性同時(shí)，避免對人身與生產(chǎn)構(gòu)成威脅。

2 頻閃效應(yīng)

所謂頻閃效應(yīng)，指的是當(dāng)物體在人的視野中消失后，能夠產(chǎn)生短時(shí)間的覺印象。通常狀況下，視覺印象暫時(shí)停留的時(shí)間一般在0.05～0.2 s之間。如果物體的視激信號的間隔小于0.05 s，將會導(dǎo)致人形成連貫錯覺，即短時(shí)間內(nèi)被觀物體將不會消失[1]。表明，閃光頻率與物體的運(yùn)動速度表現(xiàn)出相應(yīng)倍數(shù)關(guān)系時(shí)，人眼中產(chǎn)生了相對靜止的影像。如，旋轉(zhuǎn)圓盤，將一個(gè)標(biāo)記寫在圓盤上，如果轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速n等同于閃光頻率n0時(shí)，每次閃光時(shí)標(biāo)記全部處在相同位置，于是就產(chǎn)生了上述情況。由于閃光頻率與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速間倍數(shù)有差異，將獲得二重、三重等的圖像。頻閃效應(yīng)的應(yīng)用，可輕松地觀察到高速運(yùn)動物體運(yùn)行狀況與表面質(zhì)量，現(xiàn)階段頻閃效應(yīng)被應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域，如生物與工業(yè)生產(chǎn)等[2]。

3 頻閃設(shè)備與主要技術(shù)指標(biāo)

頻閃設(shè)備，借助內(nèi)部或外部觸發(fā)的方式，對LED頻閃燈的閃光頻率實(shí)施控制，觀測運(yùn)動物體的旋轉(zhuǎn)速度或高度選裝等。本校準(zhǔn)方法將頻閃設(shè)備用作標(biāo)準(zhǔn)器，發(fā)出的光明亮且短促。為使被校區(qū)域與其他區(qū)域較好地區(qū)分，閃光的亮度4倍于環(huán)境亮度。為將光危害降至較低，頻閃設(shè)備發(fā)出的頻閃光不對人產(chǎn)生刺激感，要求頻閃設(shè)備的量程范圍應(yīng)≥50 Hz，以滿足產(chǎn)品傳送速度參數(shù)的要求。

4 高速傳送生產(chǎn)線產(chǎn)品傳送速度在線校準(zhǔn)原理與方法

以頻閃效應(yīng)原理為依據(jù)，選定標(biāo)準(zhǔn)頻閃設(shè)備的閃光，用作光源。如圖1所示，如果閃光頻率趨近或等同于生產(chǎn)線傳送帶上物體運(yùn)動速度，盡管物體處在高速運(yùn)動裝填，相比實(shí)際運(yùn)動較慢，可以將物體視為靜止。在閃光下生產(chǎn)線上所有產(chǎn)品均視為靜止，因此生產(chǎn)線上產(chǎn)品的運(yùn)動速度即為閃光頻率。

校準(zhǔn)使用頻閃設(shè)備的可以是含有頻閃光源與控制單元等的檢測系統(tǒng)或手持式頻閃儀，校準(zhǔn)工作開始前，保證校準(zhǔn)人員與轉(zhuǎn)送裝置或產(chǎn)品接近時(shí)，對人身安全及產(chǎn)品質(zhì)量不會造成影響。為確保校準(zhǔn)結(jié)果較高的精準(zhǔn)度，先要明確被校生產(chǎn)線產(chǎn)品的傳送速度數(shù)值，確定產(chǎn)品傳輸速度之后由校準(zhǔn)人員對頻閃設(shè)備的出射光進(jìn)行檢測，并保證其能夠垂直地投射到生產(chǎn)線上，進(jìn)而保障所有的產(chǎn)品按照一定的順序依次通過照射區(qū)域，如果緩慢前進(jìn)影像出現(xiàn)時(shí)，說明相比產(chǎn)品的運(yùn)動速度，閃光頻率較?。蝗绻a(chǎn)品以緩慢后退影像出現(xiàn)時(shí)，說明，相比產(chǎn)品運(yùn)動速度，閃光頻較大。在實(shí)踐生產(chǎn)的過程中，需要校準(zhǔn)人員對實(shí)際狀況進(jìn)行全面的分析，對設(shè)備閃光頻率作出適當(dāng)調(diào)整。

如果高速運(yùn)動的產(chǎn)品處在靜止?fàn)顟B(tài)，與生產(chǎn)速度不斷趨近的范圍內(nèi)，可視為，設(shè)置的閃光頻率與生產(chǎn)線上產(chǎn)品的運(yùn)動速度是等同的，以標(biāo)準(zhǔn)器閃光頻率與生產(chǎn)線控制裝置上傳送速度示值間的差異為參照，作出誤差判斷，并評判生產(chǎn)速度測量不確定度。

5 高速傳送生產(chǎn)線產(chǎn)品傳送速度在線校準(zhǔn)結(jié)果

研究對象選取某公司醫(yī)用創(chuàng)可貼生產(chǎn)流水線，在該生產(chǎn)線上，輸出的創(chuàng)可并貼未進(jìn)行剪裁。機(jī)械控制單元中的計(jì)數(shù)傳感器位無法直接測量，拆卸較困難。如果有人接近機(jī)械控制單元，在系統(tǒng)控制下，生產(chǎn)線自動停止，維護(hù)人員不受傷害。企業(yè)要求該線產(chǎn)品傳送速度每分鐘達(dá)到2 000件。為更好地開展現(xiàn)場作業(yè)，在開展在線校準(zhǔn)時(shí)，使用的觀測方法為手持式頻閃儀，同時(shí)配合肉眼觀測。生產(chǎn)線控制系統(tǒng)在整體運(yùn)作流程中每分鐘的傳送速度保持在2 000件，因?yàn)閭魉退俣葐挝粸槊糠昼?，為此，?0次測量的平均值，向上取整數(shù)，獲得的最優(yōu)參數(shù)估計(jì)值為每分鐘2 001件，如表1所示。

6 不確定度評定的測量

（1）測量模型。在該次校準(zhǔn)中，測量數(shù)學(xué)模型表示為“y=n，其中，y為被校生產(chǎn)線產(chǎn)品傳送速度的校準(zhǔn)值；n為標(biāo)準(zhǔn)頻閃儀的示值”。2 000 FPM處，標(biāo)準(zhǔn)器可允許誤差為2 000×±0.02% =±0.4 FPM，生產(chǎn)線傳送帶每處具有相同的傳送速度，通常傳送帶具有恒定的運(yùn)行速度傳送帶運(yùn)動時(shí)，引入的不確定度分量可忽略不計(jì)。如此，獲得的頻閃儀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為每分鐘u（n）=u2=0.6件，其中u2為分辨力產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。（2）測量重復(fù)性。維持重復(fù)性條件，本次校準(zhǔn)測量了10次同一生產(chǎn)線，引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為每分鐘為uA = s/= 0.38 件/min。（3）校準(zhǔn)結(jié)果的測量不確定度。在本次校準(zhǔn)中，生產(chǎn)線產(chǎn)品傳送速度的擴(kuò)展不確定度每分鐘2件左右。

7 結(jié)語

在計(jì)數(shù)傳感器基礎(chǔ)上生成的產(chǎn)品傳送速度，應(yīng)用在高速生產(chǎn)線上，該校準(zhǔn)方法操作便捷、效率高，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。與傳統(tǒng)方法比起來，很大程度上防止了校準(zhǔn)工作給企業(yè)生產(chǎn)來的影響，維護(hù)了工程師的人身安全，使在線校準(zhǔn)變成可能。許多企業(yè)需求較高的在線服務(wù)，這種方法對生產(chǎn)運(yùn)行特點(diǎn)不構(gòu)成影響，具有突出的作用。該方法在生產(chǎn)速度較大的生產(chǎn)線上，具有良好的適用性。校準(zhǔn)開始前，先把握產(chǎn)品速度估計(jì)值，這點(diǎn)很重要，因?yàn)殚W光頻率和產(chǎn)品傳送速度呈現(xiàn)出特定倍數(shù)關(guān)系，會對校準(zhǔn)結(jié)果過程產(chǎn)生影響，而該校準(zhǔn)方法可消除這種影響。

[參考文獻(xiàn)]

[1]王偉，劉磊，劉爾立.讀寫作業(yè)臺燈的頻閃研究[C].武漢：海峽兩岸第二十一屆照明科技與營銷研討會專題報(bào)告暨論文集，2014：31-38.

[2]肖天雷.高速生產(chǎn)線產(chǎn)品傳送速度的在線校準(zhǔn)方法[J].上海計(jì)量測試，2015（3）：28-30，33.