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      自動定量包裝秤的誤差淺析

      發(fā)布時間:2020-05-13 15:53:32 |來源:網(wǎng)絡轉(zhuǎn)載

      1概述

      自動定量包裝秤是一種按事先設計好的 方法和程序,以自動稱量的方式將散狀物料 (粒狀或粉狀)按預定重力等量分裝和自動稱 量的裝置。近幾年來,隨著傳感器技術、微電 子應用技術和計算機技術的飛速發(fā)展,工業(yè) 生產(chǎn)過程中的自動化程度越來越高,自動衡 器的需求量也在不斷增大,但定量秤作為一 種法制計量器具,不僅關系到消費者的利益, 而且還涉及到相關產(chǎn)品的質(zhì)量、造價等。減 少定量秤的誤差是人們所追求的口標。

      2原理及組成

      自動定量包裝秤能夠自動完成送料、充 填、整形、縫紉、成品輸送等功能。目前我公 司生產(chǎn)的定量自動包裝秤大多采用2級給料 (給料方式根據(jù)物料的性質(zhì)來選,如粉狀常采 用雙螺旋給料,粒狀常采用振動給料),量程 為幾百克?幾千克、幾十千克?幾噸;精度為 ±0.2%~±0.5%;包裝速度為5?60袋/分 (根據(jù)量程、精度來定)。它常與生產(chǎn)流水線 連在一起工作,釆用粗、細料門供料。開始 時,粗、細料門均打開,當重力達90%~95% 左右時,控制器發(fā)出命令,通過執(zhí)行機構關粗 給料門,當達到定量值時,立即關細給料門, 放料門打開,物料送入包裝袋,放料完畢,料 門關閉,粗、細給料門打開,夾袋裝置夾緊,下 一循環(huán)開始。從夾袋裝置放下的包裝袋經(jīng)整 形、折邊、縫紉后,由輸送機送出。

      3各環(huán)節(jié)的誤差分析

      自動定量包裝秤屬于自動衡器范疇,其 主要誤差不僅包括電子測呈部分誤差(稱重 顯示器、稱重傳感器、秤體)和自動控制過程 誤差(元器件的靈敏度、控制機構等),而且還 包括在稱重過程中動態(tài)干擾產(chǎn)生的誤差。 3.1電子測覺部分誤差

      3.1.1稱重顯示器

      動態(tài)稱重顯示器是自動定量包裝秤的中 樞,它主要是由前置放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換、運 算、顯示和輸出接口等部分組成,其示值直接 反應出被稱物的結(jié)果和粘•度。

      由R76號國際建議知,稱重顯示器的誤 差在電子衝器中約占總誤差的。.5。其誤差 來源主要由元器件的質(zhì)見所引起,如靈敏度、 噪聲、干擾等,我們在綜合考慮的情況下,選 /HAD公司生產(chǎn)的AD 4325稱重顯示器,其 靈敏度大于0. 5?V/d,A/D轉(zhuǎn)換速率為70 次/s,由于采用了高性能的數(shù)據(jù)放大器,保證 傳感器送來的0?20mV微弱信號能精確地 放大。在A/D轉(zhuǎn)換器方面,采用三積分式, 并利用供橋電壓的比率作為A/D的基準電 壓,以補償供橋電壓對稱重的影響。由于軟 件功能較強,不僅能夠克服自身不穩(wěn)定的影 響,而且還能控制補償稱重系統(tǒng)的其它各部 分帶來的影響,如采用零點自動跟蹤方法可 以消除零漂,對傳感器非線性度進行修正等; 不僅可以完成置零、去皮、累加、自檢、自校、 過載報警、數(shù)據(jù)運算、結(jié)果處理等一般功能, 而且還能完成自動放料、自動復零、自動停止 放料和物料補償?shù)忍厥夤δ堋?/span>

      由以上分析知:選用靈敏度高、A/D轉(zhuǎn) 換率快、顯示分辨率高、重復性好、精度穩(wěn)定 和顯示速度快的稱重顯示器,可以減少稱重 顯示器帶來的誤差。

      3.1.2稱重傳感器

      稱重傳感器是自動定量包裝秤的核心, 其性能優(yōu)劣直接關系到包裝秤的精度,由 后76號國際建議知,其誤差在電子衡器中約 占總誤差的0.7。目前,國內(nèi)外電子衡器幾 乎全部釆用電阻應變式稱重傳感器,它是由 彈性體、應變片、補償電路等幾部分組成,能 在較為惡劣的環(huán)境下工作。在評價傳感器的 性能參數(shù)中,主要考慮靈敏度S、非線性L、 蠕變Cp、滯后H、不重復性R、溫度影響St和 不穩(wěn)定度気等,在某些情況下,其綜合誤差 由△= JS? + [2 + 琮 + 證 + r2 + $; + 琮 + ... 來確定。這里本人就在實踐過程中遇到的、 但易被人們忽視的幾個方面著重進行分析。

      • 供橋電源的影響

      這主要是由直流穩(wěn)壓供橋電源的性能所 造成的。目前電阻應變式稱重傳感器的供橋 電源分為交流和直流兩種類型,每種類型又 都分為穩(wěn)壓式和恒流式,且以直流式穩(wěn)壓電 源應用較為普遍,當幾只傳感器使用同一供 電電源時,電源內(nèi)阻應足夠小,電流應足夠 大,經(jīng)驗數(shù)據(jù)為

      R 內(nèi) V(0.2~0.3)RiXq

      %——專感器的輸出內(nèi)阻

      ——傳感器的準確度。

      盡管近幾年來各種元器件不斷更新,大 規(guī)模集成電路飛速發(fā)展,供橋電源的分項和 綜合性能指標均優(yōu)于1 X10-5,但是,我們?nèi)?應充分重視供電電源,它是確保電子衝器準 確度的關鍵部件之一。

      • 屏蔽電纜的影響

      高精度傳感器所選用的屏蔽電纜不僅要 求線阻、溫度系數(shù)、分布電容等交、直流參數(shù) 較好,而且還對屏蔽層的要求十分講究,如屏 蔽層的接點、屏蔽效果等,生產(chǎn)過程中,要確 保使用中的屏蔽電纜和標定的一致,且長度 固定,注意焊接工藝,不可采用插頭座形式, 連同傳感器一同進行溫度補償,應用•中盡量 避免與交流電源動力線垂直或絞合使用。

      • 稱重傳感器對地絕緣電阻的影響

      測試和標定傳感器時,在絕緣電阻不夠 大且又不對稱時,不僅抗干擾能力差,而且零 點易發(fā)生變化,尤其是溫度、濕度的變化造成 零漂現(xiàn)象較為嚴重。實際上絕緣電阻存在的 同時,分布電容也存在,對于交流它將變?yōu)樽?抗,在分布電容較大時,其阻抗小于電阻,因 此,為了提高抗干擾性能,還應減少分布電容 的影響。

      以上分析告訴我們,在考慮傳感器的綜 合性能指標的基礎上,合理選用高精度的稱 重傳感器,且在使用時對一些細節(jié)問題予以 充分重視,可以減少傳感器帶來的誤差。

      3.1.3秤體

      秤體結(jié)構的主要作用是把承重部分的載 荷正確無誤地傳遞給傳感器,R76號國際建 議中指出,該部分的誤差約占總誤差的0.5 左右,為此必須保證承重支架應有足夠的強 度和剛度。通常情況下,定量包裝秤采用三 點吊掛式或三點支承式,傳感器的一端固定 在秤架上,另一端用來支承秤料斗,秤斗和傳 感器之間盡量采用軟連接,避免采用剛性連 接,這樣保證被稱物的重量能垂直且不偏移 地加在傳感器力作用點上。其連接的活動部 位應靈敏,摩擦力小,能自動恢復原位,消除 沖擊力,側(cè)向力等。根據(jù)秤體結(jié)構及設計要 求,選用我公司自產(chǎn)的L-BE系列懸臂梁式 稱重傳感器,安裝時,應著重注意以下幾點:

      • 安裝基礎的剛度應足夠強,安裝基血 應垂直于載荷方向,以保證測重信號的準確。
      • 應盡量使各傳感器受力大小相同,傳 感器布置的幾何形重心應盡量和稱量斗的重 心在同一軸線上。
      • 為了加強稱量系統(tǒng)的穩(wěn)定,傳感器的 安裝平面應高于稱重系統(tǒng)重心的位置。

      由于定量包裝秤是一種動態(tài)秤,在設計 過程中,還應著力考慮秤斗的結(jié)構,料門的開 閉結(jié)構,提高秤的抵御沖擊,抗振能力,采取 減振措施,盡量減少開閉料門時,對秤斗造成 ?的沖擊,而影響傳感器的信號輸岀。

      以上從秤體的剛度、強度和傳感器的安

      裝及料門開閉結(jié)構進行說明,通過精密的設 計和精心的安裝,這部分誤差可以大大地減 少。

      .3.2自動控制過程的誤差

      3.2.1控制元器件響應時間變化造成的誤 差

      控制過程中,由于繼電器、接觸器、電磁 閥和氣缸等參與工作,在它們作出響應時,因 有響應時間變化上的差異而產(chǎn)生誤差,理論 上可用公式△nqrti進行計算,其中

      q——物料的流量

      I——物料的密度

      t!——控制元器件響應時間的變化 3.2.2執(zhí)行機構行程時間變化造成的誤差

      控制過程中,由于動力源的波動和工作 阻力的變化所引起執(zhí)行機構動作時間差異而 產(chǎn)生的誤差,理論上可用公式△=qrt2/2 進行計算。

      t2----- 執(zhí)行機構行程時間的變化

      自動控制過程中的誤差屬于系統(tǒng)誤差, 一方面可以通過選用響應速度快且穩(wěn)定時間 短的元器件和執(zhí)行機構,減少因,和t2造成 的誤差;另一方面主要是在調(diào)試過程中,利用 軟件延時的方法加以克服。

      3.3動態(tài)干擾誤差

      3.3.1氣動電磁閥工作時振動的影響

      氣缸動作時,粗細料門及放料門的開閉, 對秤體造成的沖擊,均會對傳感器產(chǎn)生并非 是物料實際輸岀的信號,從而導致采樣后的 控制系統(tǒng)誤動作,造成提前關閉料門等現(xiàn)象, 影響最終準確度。這種情況可通過在軟件上 采用粗、細給料階段不釆樣,并在關粗、細料 門后有一段時間的延時,然后再采樣,予以消 除。

      3.3.2不同物料流動變化的影響

      不同的物料,其流動性能受其濕度、堆密 度等影響很大,當流量不同時,關粗、細料門 后實際裝入的料重也不同,細給料的時間長 短也不一樣,顯示偏離標準值。為此可在硬 件上釆用流量穩(wěn)定裝置,使物料流動盡可能 地穩(wěn)定,同時在軟件上,采取自檢措施,保存 上次記憶的方法進行控制??墒癸@示值與實 際相吻合,不但可以解決料流不同造成的稱 量誤差,也可控制由于氣動電磁閥氣缸中的 壓力造成的誤差。

      動態(tài)干擾誤差屬于一種隨機誤差,它還 包括物料對秤斗的沖擊,料柱的質(zhì)量,秤體的 振動及其它隨機因素而產(chǎn)生的誤差,一般來 說,克服此類誤差較為困難,但利用稱重顯示 器軟件的特殊功能,可消除一部分。

      4.結(jié)束語

      以上本人就自己在設計、安裝、調(diào)試過程 中遇到的影響定量秤精度的冇關問題作粗淺 地分析,并提岀相應的解決措施,但是要真正 消除誤差,還需要反復實踐,積累經(jīng)驗,將新 材料、新工藝技術、傳感器技術、微電子應用 技術和計算機技術應用于定量稱重領域,使 定員稱重系統(tǒng)的質(zhì)量上升 一個新臺階。

       

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