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1概述

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

2原理及組成

自動(dòng)定量包裝秤能夠自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(xì)料門供料。開始 時(shí)，粗、細(xì)料門均打開，當(dāng)重力達(dá)90%~95% 左右時(shí)，控制器發(fā)出命令，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)粗 給料門，當(dāng)達(dá)到定量值時(shí)，立即關(guān)細(xì)給料門， 放料門打開，物料送入包裝袋，放料完畢，料 門關(guān)閉，粗、細(xì)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(jī)送出。

3各環(huán)節(jié)的誤差分析

自動(dòng)定量包裝秤屬于自動(dòng)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(dòng)控制過程 誤差（元器件的靈敏度、控制機(jī)構(gòu)等），而且還 包括在稱重過程中動(dòng)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(dòng)態(tài)稱重顯示器是自動(dòng)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(yùn) 算、顯示和輸出接口等部分組成，其示值直接 反應(yīng)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(zhǔn)電 壓，以補(bǔ)償供橋電壓對稱重的影響。由于軟 件功能較強(qiáng)，不僅能夠克服自身不穩(wěn)定的影 響，而且還能控制補(bǔ)償稱重系統(tǒng)的其它各部 分帶來的影響，如采用零點(diǎn)自動(dòng)跟蹤方法可 以消除零漂，對傳感器非線性度進(jìn)行修正等; 不僅可以完成置零、去皮、累加、自檢、自校、 過載報(bào)警、數(shù)據(jù)運(yùn)算、結(jié)果處理等一般功能， 而且還能完成自動(dòng)放料、自動(dòng)復(fù)零、自動(dòng)停止 放料和物料補(bǔ)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(fù)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(dòng)定量包裝秤的核心， 其性能優(yōu)劣直接關(guān)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(yīng)變式稱重傳感器，它是由 彈性體、應(yīng)變片、補(bǔ)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(jià)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(fù)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(shí)踐過程中遇到的、 但易被人們忽視的幾個(gè)方面著重進(jìn)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(yīng)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(yīng)用較為普遍，當(dāng)幾只傳感器使用同一供 電電源時(shí)，電源內(nèi)阻應(yīng)足夠小，電流應(yīng)足夠 大，經(jīng)驗(yàn)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(zhǔn)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(xiàng)和 綜合性能指標(biāo)均優(yōu)于1 X10-5,但是，我們?nèi)?應(yīng)充分重視供電電源，它是確保電子衝器準(zhǔn) 確度的關(guān)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(diǎn)、屏蔽效果等，生產(chǎn)過程中，要確 保使用中的屏蔽電纜和標(biāo)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(jìn)行溫度補(bǔ)償，應(yīng)用•中盡量 避免與交流電源動(dòng)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(biāo)定傳感器時(shí)，在絕緣電阻不夠 大且又不對稱時(shí)，不僅抗干擾能力差，而且零 點(diǎn)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(yán)重。實(shí)際上絕緣電阻存在的 同時(shí)，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(shí)，其阻抗小于電阻，因 此,為了提高抗干擾性能，還應(yīng)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(biāo)的基礎(chǔ)上，合理選用高精度的稱 重傳感器，且在使用時(shí)對一些細(xì)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(gòu)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(yīng)有足夠的強(qiáng) 度和剛度。通常情況下，定量包裝秤采用三 點(diǎn)吊掛式或三點(diǎn)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(diǎn)上。其連接的活動(dòng)部 位應(yīng)靈敏，摩擦力小，能自動(dòng)恢復(fù)原位，消除 沖擊力，側(cè)向力等。根據(jù)秤體結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)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(shí)，應(yīng)著重注意以下幾點(diǎn)：

• 安裝基礎(chǔ)的剛度應(yīng)足夠強(qiáng)，安裝基血 應(yīng)垂直于載荷方向，以保證測重信號的準(zhǔn)確。
• 應(yīng)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(yīng)盡量和稱量斗的重 心在同一軸線上。
• 為了加強(qiáng)稱量系統(tǒng)的穩(wěn)定，傳感器的 安裝平面應(yīng)高于稱重系統(tǒng)重心的位置。

由于定量包裝秤是一種動(dòng)態(tài)秤，在設(shè)計(jì) 過程中，還應(yīng)著力考慮秤斗的結(jié)構(gòu)，料門的開 閉結(jié)構(gòu)，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(shí)，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(qiáng)度和傳感器的安

裝及料門開閉結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，通過精密的設(shè) 計(jì)和精心的安裝，這部分誤差可以大大地減 少。

.3.2自動(dòng)控制過程的誤差

3.2.1控制元器件響應(yīng)時(shí)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(yīng)時(shí)，因 有響應(yīng)時(shí)間變化上的差異而產(chǎn)生誤差，理論 上可用公式△nqrti進(jìn)行計(jì)算，其中

q——物料的流量

I——物料的密度

t!——控制元器件響應(yīng)時(shí)間的變化 3.2.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)行程時(shí)間變化造成的誤差

控制過程中，由于動(dòng)力源的波動(dòng)和工作 阻力的變化所引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)間差異而 產(chǎn)生的誤差，理論上可用公式△=qrt2/2 進(jìn)行計(jì)算。

t2----- 執(zhí)行機(jī)構(gòu)行程時(shí)間的變化

自動(dòng)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(yīng)速度快且穩(wěn)定時(shí)間 短的元器件和執(zhí)行機(jī)構(gòu),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(shí)的方法加以克服。

3.3動(dòng)態(tài)干擾誤差

3.3.1氣動(dòng)電磁閥工作時(shí)振動(dòng)的影響

氣缸動(dòng)作時(shí),粗細(xì)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(shí)際輸岀的信號，從而導(dǎo)致采樣后的 控制系統(tǒng)誤動(dòng)作,造成提前關(guān)閉料門等現(xiàn)象, 影響最終準(zhǔn)確度。這種情況可通過在軟件上 采用粗、細(xì)給料階段不釆樣，并在關(guān)粗、細(xì)料 門后有一段時(shí)間的延時(shí)，然后再采樣，予以消 除。

3.3.2不同物料流動(dòng)變化的影響

不同的物料,其流動(dòng)性能受其濕度、堆密 度等影響很大，當(dāng)流量不同時(shí)，關(guān)粗、細(xì)料門 后實(shí)際裝入的料重也不同，細(xì)給料的時(shí)間長 短也不一樣，顯示偏離標(biāo)準(zhǔn)值。為此可在硬 件上釆用流量穩(wěn)定裝置，使物料流動(dòng)盡可能 地穩(wěn)定，同時(shí)在軟件上，采取自檢措施，保存 上次記憶的方法進(jìn)行控制。可使顯示值與實(shí) 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(dòng)電磁閥氣缸中的 壓力造成的誤差。

動(dòng)態(tài)干擾誤差屬于一種隨機(jī)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(dòng)及其它隨機(jī)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(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試過程 中遇到的影響定量秤精度的冇關(guān)問題作粗淺 地分析，并提岀相應(yīng)的解決措施，但是要真正 消除誤差，還需要反復(fù)實(shí)踐，積累經(jīng)驗(yàn)，將新 材料、新工藝技術(shù)、傳感器技術(shù)、微電子應(yīng)用 技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于定量稱重領(lǐng)域，使 定員稱重系統(tǒng)的質(zhì)量上升 一個(gè)新臺階。

 

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