自動(dòng)衡器的智能化發(fā)展趨勢(shì)

劉宇清

摘 要：隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)衡器發(fā)展速度日益加快，為社會(huì)生產(chǎn)與生活帶來較多便利。此次研究主要是探討分析自動(dòng)衡器的智能化發(fā)展趨勢(shì)，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人員起到參考性價(jià)值。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)衡器;智能化;發(fā)展趨勢(shì)

自動(dòng)衡器在稱量期間，無需操作人員干預(yù)，按照預(yù)設(shè)處理程序開展自動(dòng)化操作，有效結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)與稱量技術(shù)，因此在冶金、醫(yī)藥、食品加工、煙草等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)散料動(dòng)態(tài)化稱重計(jì)量與優(yōu)化配比，能夠?yàn)樯鐣?huì)生產(chǎn)提供計(jì)量數(shù)據(jù)，還有助于實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供源動(dòng)力。

1 自動(dòng)衡器的特點(diǎn)分析

自動(dòng)衡器一般需要連接到輸送設(shè)備上，輸送設(shè)備形式、輸送能力、安裝條件與工藝要求均不同，因此對(duì)于自動(dòng)衡器需求的呈多樣化特點(diǎn)。由于自動(dòng)衡器所涉及的技術(shù)非常多，例如互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算技術(shù)等，且不同領(lǐng)域都受到技術(shù)應(yīng)用的限制，且技術(shù)進(jìn)步對(duì)自動(dòng)衡器的影響非常大。如當(dāng)國家檢定標(biāo)準(zhǔn)變化時(shí)，此時(shí)必須更新產(chǎn)品。自動(dòng)衡器多是在運(yùn)行狀態(tài)下工作，為了實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，需要應(yīng)用到力學(xué)知識(shí)與數(shù)學(xué)模型，建立新型測(cè)量方法和計(jì)算方法，并且合理應(yīng)用傳感技術(shù)與新型材料。當(dāng)前，自動(dòng)衡器的技術(shù)復(fù)雜度不斷降低，且多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合的計(jì)量性能持續(xù)增加，相應(yīng)增加自動(dòng)衡器的研究深度與難度。

隨著自動(dòng)化生產(chǎn)線的發(fā)展，自動(dòng)衡器發(fā)展于20世紀(jì)50年代。在80年代開始，我國自動(dòng)衡器引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，其后模仿和套用技術(shù)，在信息技術(shù)支持下，開始自主研發(fā)自動(dòng)衡器制造技，逐步實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，不斷擴(kuò)大自動(dòng)衡器市場(chǎng)份額?，F(xiàn)階段，多數(shù)自動(dòng)衡器具備集成化、網(wǎng)絡(luò)化與自動(dòng)化特點(diǎn)，可以應(yīng)用于不同生產(chǎn)線上。但是，自動(dòng)衡器的智能化技術(shù)水平低下，還依賴于人力進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，確保自動(dòng)衡器運(yùn)行期間的穩(wěn)定性，提升稱量精度。

2 自動(dòng)衡器的發(fā)展趨勢(shì)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國在政府工作報(bào)告上提出“中國制造2025”，推廣建設(shè)智能工廠，實(shí)現(xiàn)制造與生產(chǎn)過程的智能化。自動(dòng)衡器屬于智能工廠的重要設(shè)備儀器，必須不斷提升智能化應(yīng)用水平。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)衡器智能化發(fā)展，必須處理好以下問題：第一，加快自動(dòng)衡器稱量速度，提升運(yùn)行穩(wěn)定性和運(yùn)行效率，最大限度維護(hù)稱量精準(zhǔn)度，確保自動(dòng)衡器具備高性能、高速與高精度優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，全面滿足智能生產(chǎn)線的生產(chǎn)制造要求。第二，強(qiáng)化自動(dòng)衡器的自診斷、自校準(zhǔn)、自維護(hù)等功能，減少人工過度參與和干擾，可以滿足新型智能工廠的無人化、自動(dòng)化控制要求。因此，自動(dòng)衡器的智能化發(fā)展過程中，必須注重以下內(nèi)容：

2.1 研發(fā)智能稱重傳感器，提升稱量精度

在自動(dòng)衡器中，稱重傳感器屬于核心器件，對(duì)自動(dòng)衡器的稱量精度造成直接影響。在研究和開發(fā)智能化、數(shù)字化稱重傳感器時(shí)，必須優(yōu)化傳統(tǒng)的數(shù)字變送、模擬信號(hào)等方式，增設(shè)智能軟補(bǔ)償功能，以此消除滯后誤差、蠕變誤差、線性誤差與溫飄誤差等。通過數(shù)據(jù)信號(hào)處理技術(shù)，有助于加快信號(hào)采樣速率，明顯提升信號(hào)采樣精度。目前最新研發(fā)的數(shù)字化稱重傳感器，就是借助數(shù)據(jù)信號(hào)處理技術(shù)，確保稱重傳感器的精度指標(biāo)持續(xù)提升。

2.2 研發(fā)智能化稱重儀表，加快稱量速度

在自動(dòng)衡器設(shè)備中，稱重儀表主要是采集傳感器信號(hào)，同時(shí)對(duì)自動(dòng)衡器執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)稱重功能、定量給料功能。智能稱重儀表有效結(jié)合傳統(tǒng)稱重儀表與人工智能技術(shù)，在稱重儀表中引入信號(hào)分析技術(shù)，通過快速傅里葉變換與數(shù)字濾波作為主體，可以增設(shè)不同的信號(hào)處理功能，全面加快自動(dòng)衡器的稱量速度。國外某制造企業(yè)研發(fā)出智能檢重秤，配置智能稱重儀表，可以確保稱重精度達(dá)到0.005g標(biāo)準(zhǔn)，且稱量速度為400次/min。

2.3 優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，增設(shè)智能化功能

自動(dòng)衡器運(yùn)行期間，會(huì)由于蠕變和積灰等因素，導(dǎo)致衡器零點(diǎn)漂移，為了消除漂移現(xiàn)象，所以必須對(duì)自動(dòng)衡器進(jìn)行“調(diào)零”處理。在校準(zhǔn)處理時(shí)，需要應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)砝碼檢驗(yàn)自動(dòng)衡器，保證稱量精度滿足衡器精度等級(jí)。在自動(dòng)衡器運(yùn)行期間，校準(zhǔn)與調(diào)零屬于重要操作步驟。現(xiàn)階段，自動(dòng)衡器均采用人工方式完成校準(zhǔn)與調(diào)零操作，既擴(kuò)大了人力與物力投入量，還會(huì)干擾設(shè)備運(yùn)行。企業(yè)生產(chǎn)線上多安裝自動(dòng)衡器，受到安裝空間影響，會(huì)加大人工校準(zhǔn)難度，因此必須研發(fā)出自動(dòng)化校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)。新型智能化自動(dòng)衡器可以自動(dòng)化跟蹤零位，同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化校準(zhǔn)操作。由電控系統(tǒng)按照設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)化完成校準(zhǔn)與調(diào)零操作，不需要人工操作，可以確保自動(dòng)衡器運(yùn)行期間的稱量精度。例如國外某企業(yè)研發(fā)的三橋自校準(zhǔn)電子皮帶秤，組成包括稱重機(jī)構(gòu)（兩組）、稱重料斗（一組）、刮板取料機(jī)（1個(gè)）、螺旋輸送機(jī)。在操作期間，通過刮板取料機(jī)在線取料，同時(shí)通過稱量料斗稱量，對(duì)電子皮帶秤進(jìn)行校準(zhǔn)處理。采用電控系統(tǒng)對(duì)不同組稱重機(jī)構(gòu)的稱量數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化比較，并且可以通過自動(dòng)運(yùn)行校準(zhǔn)程序，在線自動(dòng)化校準(zhǔn)物料。還有我國某企業(yè)所開發(fā)的自動(dòng)鏈碼標(biāo)定系統(tǒng)、零位自動(dòng)化跟蹤軟件功能等，廣泛應(yīng)用于煙草行業(yè)的電子皮帶秤上，可明顯減少皮帶秤自動(dòng)衡器的檢修與維護(hù)工作量。

2.4 研發(fā)專家診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)

在云計(jì)算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展過程中，國家開始關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)工作。國內(nèi)外自動(dòng)衡器生產(chǎn)廠家開始研發(fā)出遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)，將無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，可以實(shí)現(xiàn)用戶終端設(shè)備的遠(yuǎn)程檢測(cè)、通信與控制，同時(shí)結(jié)合專家人工經(jīng)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析等組成的專家系統(tǒng)，分析和預(yù)警用戶設(shè)備的故障，同時(shí)采取措施予以處理，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品服務(wù)。如我國某衡器生產(chǎn)廠家開始研發(fā)出皮帶秤遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)就是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所研發(fā)的。

2.5 研發(fā)運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)維管理

在自動(dòng)化生產(chǎn)線上常常應(yīng)用自動(dòng)衡器設(shè)備，當(dāng)設(shè)備無法正常應(yīng)用時(shí)，將會(huì)影響整個(gè)生產(chǎn)線的運(yùn)行。傳統(tǒng)生產(chǎn)線設(shè)備發(fā)生故障問題時(shí)，就會(huì)影響產(chǎn)品的合格率，加大企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。所以必須按照設(shè)備全壽命管理思想，采用傳感器采集數(shù)據(jù)信息，通過信息技術(shù)、人工智能算法，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控與評(píng)估。設(shè)備出現(xiàn)故障問題之前，可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)故障隱患，同時(shí)提供維護(hù)保障建議，避免設(shè)備頻繁出現(xiàn)異常停機(jī)事件。在應(yīng)用智能化運(yùn)維功能時(shí)，可以將被動(dòng)式檢修活動(dòng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橄葘?dǎo)式檢修維護(hù)，從根本上提升設(shè)備運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性，特別是可以應(yīng)用到無法聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程專家診斷系統(tǒng)中，可以明顯減少用戶運(yùn)營成本，全面提升設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

3 結(jié)束語

綜上所述，在國家智能化生產(chǎn)與制造發(fā)展戰(zhàn)略下，自動(dòng)化生產(chǎn)線可以實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展，因此必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的自動(dòng)衡器產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)智能化升級(jí)與改造。此次研究分析了自動(dòng)衡器的智能化升級(jí)，不斷提升設(shè)備的自維護(hù)、高速度、高精度水平，同時(shí)注重研究自診斷與自校準(zhǔn)，全面滿足智能化生產(chǎn)對(duì)設(shè)備性能與功能的要求，從根本上提升自動(dòng)衡器的智能化水平。

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