除濕機(jī)內(nèi)置水泵自動(dòng)測(cè)試工藝系統(tǒng)開發(fā)

劉嘉，朱瑾

（1. 珠海格力電器股份有限公司，珠海，519070；2. 珠海格力電器股份有限公司，珠海，519070）

隨著用戶的要求越來(lái)越高和除濕機(jī)功能越來(lái)越完善，除濕機(jī)內(nèi)置水泵機(jī)型越來(lái)越多，帶水泵除濕機(jī)將逐步成為除濕機(jī)主流。而對(duì)內(nèi)置水泵的除濕機(jī)，對(duì)水泵功能及水箱密封性進(jìn)檢測(cè)尤為重要。目前我公司生產(chǎn)線所使用的除濕機(jī)水泵測(cè)試工裝為簡(jiǎn)易工裝，水泵測(cè)試內(nèi)容及方式見圖1，整個(gè)測(cè)試過(guò)程完全由人工進(jìn)行操作、控制，檢驗(yàn)效率十分低下，是目前內(nèi)置水泵除濕機(jī)生產(chǎn)線的主要瓶頸；而且水泵功能測(cè)試（揚(yáng)程檢驗(yàn)）、水箱密封性（是否漏水檢驗(yàn)）完全依靠人工判斷，檢驗(yàn)效果無(wú)法保證，存在質(zhì)量不可控風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 除濕機(jī)水泵測(cè)試內(nèi)容示意圖

目前的檢驗(yàn)簡(jiǎn)易工裝存在以下缺點(diǎn)：1. 揚(yáng)程一致性差；2. 漏水檢測(cè)一致性差；3. 檢測(cè)結(jié)果主觀判斷；4. 檢測(cè)結(jié)果無(wú)可追溯性；5. 檢測(cè)效率低；6. 員工勞動(dòng)強(qiáng)度強(qiáng)大。為解決上述問(wèn)題，杜絕測(cè)試問(wèn)題隱患，急需開發(fā)水泵自動(dòng)測(cè)試工裝，實(shí)現(xiàn)測(cè)試過(guò)程自動(dòng)加水、自動(dòng)測(cè)試、自動(dòng)判斷檢驗(yàn)結(jié)果、自動(dòng)抽水等功能。操作人員只需要將被測(cè)對(duì)象放到測(cè)試工裝上、測(cè)試完成取下即可，其他環(huán)節(jié)完全由工裝自動(dòng)完成，測(cè)試結(jié)果數(shù)字化顯示，實(shí)現(xiàn)異常聲光報(bào)警輸出，改變需要人工判定測(cè)試結(jié)果是否合格的落后方式；整個(gè)測(cè)試工裝設(shè)計(jì)為環(huán)形自動(dòng)線，實(shí)現(xiàn)循環(huán)工作，解決操作人員大幅走動(dòng)問(wèn)題，提高測(cè)試效率。

除濕機(jī)水泵測(cè)試檢驗(yàn)過(guò)程見圖2，為杜絕人為判斷的誤差，提高檢驗(yàn)可靠性，保證測(cè)試一致性，實(shí)現(xiàn)測(cè)試自動(dòng)化、結(jié)果可追溯，提升檢驗(yàn)效率，將從以下5個(gè)方面著手設(shè)計(jì)研究開發(fā)：

圖2 除濕機(jī)水泵測(cè)試檢驗(yàn)過(guò)程流程圖

1）主體結(jié)構(gòu)環(huán)線流動(dòng)式；

2）揚(yáng)程采用數(shù)字化顯示；

3）接頭漏水采用設(shè)備檢驗(yàn)；

4）自動(dòng)化與信息化結(jié)合；

5）兼容多款除濕機(jī)測(cè)試。

本文將結(jié)合現(xiàn)有內(nèi)置水泵除濕機(jī)機(jī)型類型及水泵檢測(cè)內(nèi)容，從上述5個(gè)方面著手研究開發(fā)，設(shè)計(jì)開發(fā)水泵自動(dòng)測(cè)試工裝，滿足測(cè)試自動(dòng)化，測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)化、可追溯，實(shí)現(xiàn)測(cè)試流程智能化，保證測(cè)試結(jié)果一致性及可靠性。

1 主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

原始檢測(cè)工裝為常規(guī)設(shè)計(jì)，工裝為8工位固定擺放，但員工頻繁走動(dòng)，每天走動(dòng)5萬(wàn)步以上，水電不分離，存在用電安全隱患，如圖3。此外，此主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不便于測(cè)試操作的連續(xù)性。為保證自動(dòng)測(cè)試連續(xù)性，利用TRIZ創(chuàng)新分析，采用分割、曲面化、組合、事先防范四大發(fā)明原理［1］，開發(fā)環(huán)形線體，員工固定位置操作即可，消除八大浪費(fèi)之首：動(dòng)作浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)水電分離，保障員工安全。

圖3 水泵測(cè)試工裝原始操作方式示意圖

設(shè)計(jì)全新主體結(jié)構(gòu)方案，使用小型環(huán)線臺(tái)車式構(gòu)建工裝主體結(jié)構(gòu)［2］，采用帶動(dòng)力環(huán)形結(jié)構(gòu)，能夠同時(shí)容納10個(gè)水箱進(jìn)行測(cè)試，環(huán)線臺(tái)車使水箱水泵測(cè)試不間斷循環(huán)測(cè)試，滿足生產(chǎn)線測(cè)試需求，示意圖如圖4。采用環(huán)線臺(tái)車式替代固定式測(cè)試臺(tái)位，有效的提高自動(dòng)化程度，并基于此測(cè)試臺(tái)位減少員工操作的走動(dòng)，以環(huán)狀流動(dòng)式進(jìn)行水箱的上線自動(dòng)測(cè)試。環(huán)線臺(tái)車式采用220 V交流電壓，并于每個(gè)臺(tái)車位置設(shè)計(jì)測(cè)試主機(jī)，能夠?qū)γ總€(gè)車位的測(cè)試進(jìn)行一個(gè)信息化、智能化的處理。

圖4 水泵測(cè)試工裝環(huán)形線體示意圖

2 揚(yáng)程檢測(cè)功能的設(shè)計(jì)

揚(yáng)程：?jiǎn)挝恢亓恳后w流經(jīng)泵后獲得的有效能量，是泵的重要工作能參數(shù)［3］。水泵揚(yáng)程是水泵的常規(guī)性能檢測(cè)，是判定水泵性能的重要指標(biāo)?，F(xiàn)在的檢測(cè)方式是通過(guò)將水管拉到高處方式檢測(cè)，通過(guò)水管內(nèi)水走的高度進(jìn)行人工判斷水泵的功能輸出是否合格，該方式存在檢測(cè)一致性差的缺點(diǎn)，如圖5所示。

圖5 改善前揚(yáng)程測(cè)試

針對(duì)揚(yáng)程檢測(cè)這一功能，擬通過(guò)水泵的輸出壓力與標(biāo)準(zhǔn)值比較，得出水泵的功能能力是否達(dá)標(biāo)。通過(guò)研究揚(yáng)程測(cè)試的根本原理進(jìn)行檢測(cè)功能的設(shè)計(jì)，其根本檢查內(nèi)容為：水泵輸出的壓力值。通過(guò)使用壓力傳感器配合數(shù)碼輸出，將揚(yáng)程高度轉(zhuǎn)化為水壓壓力值顯示，實(shí)時(shí)顯示水壓的大小，將揚(yáng)程控制變量從水管內(nèi)水走的高度進(jìn)行數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)檢測(cè)；并通過(guò)程序設(shè)置，將揚(yáng)程功能輸出的水壓壓力進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)定，當(dāng)不滿足標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)定時(shí)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)的目的，如圖6。

圖6 改善后揚(yáng)程測(cè)試

下面為揚(yáng)程高度與水泵輸出壓力值換算過(guò)程，根據(jù)揚(yáng)程計(jì)算公式［4］：

式中：H為揚(yáng)程m；p1，p2為泵進(jìn)出口處液體的壓力，Pa；c1，c2——液體在泵進(jìn)出口處的流速，m?s-1；z1，z2——進(jìn)出口高度，m；ρ—— 液體密度，kg?m-3； g——重力加速度，m?s-2。

根據(jù)上述計(jì)算公式，結(jié)合物理知識(shí)，水柱高度與壓強(qiáng)換算關(guān)系，揚(yáng)程與壓強(qiáng)機(jī)理?yè)Q算公式P=ρgh算出，水泵3m揚(yáng)程轉(zhuǎn)換為壓強(qiáng)理論值數(shù)據(jù)為0.3 kg?f?cm-2。采用合格水泵進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證理論值是否準(zhǔn)確，測(cè)量數(shù)據(jù)如下表1所示，從而判斷得出3 m揚(yáng)程轉(zhuǎn)換為壓強(qiáng)數(shù)據(jù)為0.3 kg?f?cm-2

表1 壓力表?yè)P(yáng)程檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果（單位：MPa）

3 漏水檢測(cè)功能的設(shè)計(jì)

水箱與水泵接頭連接處檢漏（后面簡(jiǎn)稱檢漏，是檢測(cè)水泵與接水盤連接處的密封性，以不漏水為合格），主要與產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)有關(guān)，連接處是靠O形圈密封，如果發(fā)生滲漏，用戶的體驗(yàn)將大打折扣。結(jié)構(gòu)實(shí)物圖見圖7、圖8。

圖7 接水盤處接頭實(shí)物圖

圖8 水箱處接頭實(shí)物圖

漏水檢測(cè)是針對(duì)水箱整體密封性的檢測(cè)，通過(guò)加水到水箱內(nèi)進(jìn)行一段時(shí)間靜置后，人工目視進(jìn)行水箱全局的檢測(cè)及水箱水泵接頭處通過(guò)將裸手放在接頭位置下方感觸是否滴水來(lái)判斷的檢查，查看是否有漏水，該方式的局限性在于檢測(cè)速度慢、存在漏檢的可能性。

為提高漏水檢測(cè)功能準(zhǔn)確性和可靠性，采用以下兩個(gè)方案驗(yàn)證：

方案一：采用氣密檢測(cè)

兩個(gè)接頭中間有安裝兩個(gè)密封圈，因客戶會(huì)清洗水箱，涉及拆裝，所有過(guò)盈量較小，過(guò)盈量為10 %-20 %；用氣密性檢測(cè)判斷會(huì)漏氣，但實(shí)際產(chǎn)品是合格的，不會(huì)漏水，所以無(wú)法用氣密檢測(cè)。同行業(yè)無(wú)此類檢測(cè)方法，無(wú)借鑒參考。

方案二：漏液智能檢測(cè)技術(shù)開發(fā)

靈感來(lái)源于水導(dǎo)電原理，采用液體檢測(cè)感應(yīng)器進(jìn)行驗(yàn)證。經(jīng)驗(yàn)證功能可滿足，但無(wú)法直接應(yīng)用，需對(duì)檢測(cè)終端進(jìn)行二次開發(fā)。對(duì)檢測(cè)終端進(jìn)行二次開發(fā)，其開發(fā)原理為：當(dāng)電極接觸到水時(shí)，其電阻值及電流有一定變化，通過(guò)設(shè)備讀取相關(guān)數(shù)值來(lái)檢測(cè)是否有漏水的現(xiàn)象［5］，實(shí)現(xiàn)將不合格品剔除，使用信息化、數(shù)值化、自動(dòng)化設(shè)備代替人工檢查的目的。

通過(guò)電極感應(yīng)裝置進(jìn)行檢查是否有漏水，最終漏液智能檢測(cè)技術(shù)開發(fā)方案為采用交流方式檢測(cè)、檢測(cè)回路與振蕩回路分開，安全不觸電；通過(guò)導(dǎo)通方式檢測(cè)，50 MΩ電阻液體到普通水都能穩(wěn)定檢測(cè)［5］，如圖9所示。

圖9 傳感器原理示意圖

根據(jù)除濕機(jī)尾部形狀，設(shè)計(jì)鋸齒片狀錯(cuò)開檢測(cè)結(jié)構(gòu)，如圖10；運(yùn)行過(guò)程中，在到達(dá)檢測(cè)工位前，提前感應(yīng)減速，保障定位精度；到達(dá)測(cè)試工位后，檢測(cè)片上升至接頭位置檢測(cè)。

圖10 鋸片仿形帶檢測(cè)終端

關(guān)于測(cè)試漏水的電極裝置，一方面既要求電極的靈敏度高，另一方面也要求有足夠的壽命，同時(shí)還要求安全可靠穩(wěn)定。結(jié)合以上基本要求，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

第一次驗(yàn)證，使用石墨電極，經(jīng)過(guò)理論分析及驗(yàn)證，石墨電極存在易分散，易受潮，覆蓋在水面等缺點(diǎn)［6］，該方案被否決。

第二次驗(yàn)證，使用金屬電極，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，能夠用滿足檢測(cè)需求，經(jīng)聯(lián)機(jī)測(cè)試發(fā)現(xiàn)其檢測(cè)的電流參數(shù)范圍滿足要求。

通過(guò)上述研究及驗(yàn)證，漏液智能檢測(cè)技術(shù)采用斷電保護(hù)式感應(yīng)機(jī)理與鋸片仿形帶檢測(cè)終端聯(lián)合檢測(cè)方式，滿足功能檢測(cè)要求，提高檢測(cè)精準(zhǔn)度，屬于行業(yè)首創(chuàng)技術(shù)。

4 自動(dòng)化與信息化結(jié)合

自動(dòng)化設(shè)計(jì)為使用簡(jiǎn)易自動(dòng)化裝置代替人工進(jìn)行各類檢測(cè)，檢測(cè)信息只隨該臺(tái)水箱的檢測(cè)進(jìn)行，水箱水泵檢測(cè)完成后，該信息便消失，故還缺乏檢測(cè)結(jié)果信息化的功能；通過(guò)增加主機(jī)來(lái)讀取、儲(chǔ)存相關(guān)信息的目的設(shè)計(jì)工裝信息化的功能，在檢測(cè)水箱水泵的同時(shí)，進(jìn)行結(jié)果的有效存儲(chǔ)及上傳，隨時(shí)進(jìn)行查看，便于快捷地追溯、識(shí)別、整改使整改檢測(cè)有效化，如圖11。

圖11 信息存儲(chǔ)主機(jī)

5 可測(cè)試機(jī)組快速切換的設(shè)計(jì)

目前內(nèi)置水泵除濕機(jī)的機(jī)型相對(duì)較多，其水箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也有所區(qū)別，故為滿足開發(fā)的工裝能夠有效滿足多類機(jī)型的測(cè)試，還需對(duì)測(cè)試工裝的適用性方面進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。舊測(cè)試工裝使用底模固定方式進(jìn)行，每個(gè)水箱底模通過(guò)螺釘固定到工裝上，進(jìn)而搭配水箱進(jìn)行測(cè)試（見圖12），故此方法在切換機(jī)型時(shí)，還需將螺釘拆除并切換底模后再固定螺釘，其切換效率十分低下；通過(guò)研究底模及其固定方式，創(chuàng)造性的開發(fā)采取了卡扣壓緊固定方式，每個(gè)底模通過(guò)兩邊各一個(gè)卡扣，固定在檢測(cè)車位上，切換時(shí)徒手拉開卡扣即可更換，固定牢靠可靠，切換效率高。

圖12 改善前底盤固定切換模式

圖13 改善后底盤固定切換模式

6 總結(jié)

針對(duì)此次對(duì)內(nèi)置水泵自動(dòng)測(cè)試工藝系統(tǒng)開發(fā)及研究，總結(jié)以下累計(jì)經(jīng)驗(yàn)與創(chuàng)新點(diǎn)：

1、實(shí)現(xiàn)水泵檢測(cè)提效及自動(dòng)化，由以往人工操作5個(gè)工序（上料、注水、揚(yáng)程檢測(cè)、檢漏、倒水）轉(zhuǎn)變成2個(gè)工序（上料、倒水），實(shí)現(xiàn)3個(gè)工序自動(dòng)化，效率提升20 %，降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度；

2、通過(guò)壓強(qiáng)揚(yáng)程轉(zhuǎn)換算法，將壓強(qiáng)檢測(cè)應(yīng)用于水泵揚(yáng)程檢測(cè)，自主開發(fā)數(shù)字量信號(hào)輸出方式代替目視水管出水落后檢測(cè)方式，實(shí)現(xiàn)揚(yáng)程檢測(cè)自動(dòng)化、智能化、可視化，達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先；

3、漏液智能檢測(cè)自主開發(fā)，測(cè)試對(duì)比行業(yè)將近10余種傳感器，并二次開發(fā)鋸片仿形帶檢測(cè)終端，在檢測(cè)方式上實(shí)現(xiàn)技術(shù)原創(chuàng)，解決了產(chǎn)品連接處液體泄漏檢測(cè)的行業(yè)難題，同時(shí)可運(yùn)用于其它液體檢測(cè)領(lǐng)域；

4、自主設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)形線體，通過(guò)開發(fā)環(huán)形運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)測(cè)試工位循環(huán)使用，無(wú)需員工走動(dòng)，消除多余動(dòng)作浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)水電分離，杜絕員工用電安全隱患。

本文通過(guò)對(duì)揚(yáng)程檢測(cè)方式和漏液智能檢測(cè)方式進(jìn)行研究和驗(yàn)證，對(duì)除濕機(jī)內(nèi)置水泵自動(dòng)測(cè)試工藝系統(tǒng)設(shè)備自主設(shè)計(jì)開發(fā)，提高內(nèi)置水泵自動(dòng)測(cè)試工藝水平，同時(shí)也為后續(xù)相類似檢測(cè)技術(shù)設(shè)備開發(fā)提供一定的設(shè)計(jì)思路及開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。