蔡政國

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

關(guān)鍵詞：高速傳送；傳送速度；在線校準

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，自動化生產(chǎn)線以其獨特的優(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。產(chǎn)品傳送速度參數(shù)在計數(shù)傳感器基礎(chǔ)上生成，在多個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)準確性。定期校準生產(chǎn)線上參數(shù)，有利于維護產(chǎn)品質(zhì)量與品牌效應(yīng)。傳統(tǒng)校準方法的應(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)計一種新的校準方法，在高速生產(chǎn)線上對傳送速度以及其他參數(shù)進行校準，不僅能夠保證生產(chǎn)運行的安全性，還能夠提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

1 傳統(tǒng)校準方法

現(xiàn)階段多現(xiàn)場校準多使用手持式轉(zhuǎn)速表比對法，在采用該種校準方法時，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行校準，校準時，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，工程師在進行實際生產(chǎn)的過程中，如果和生產(chǎn)線機械裝置之間的距離過近，會給個人與企業(yè)帶來一定安全風險。新方法的應(yīng)用，在確保校準可靠性與可行性同時，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)，指的是當物體在人的視野中消失后，能夠產(chǎn)生短時間的覺印象。通常狀況下，視覺印象暫時停留的時間一般在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，即短時間內(nèi)被觀物體將不會消失[1]。表明，閃光頻率與物體的運動速度表現(xiàn)出相應(yīng)倍數(shù)關(guān)系時，人眼中產(chǎn)生了相對靜止的影像。如，旋轉(zhuǎn)圓盤，將一個標記寫在圓盤上，如果轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速n等同于閃光頻率n0時，每次閃光時標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動物體運行狀況與表面質(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

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施控制，觀測運動物體的旋轉(zhuǎn)速度或高度選裝等。本校準方法將頻閃設(shè)備用作標準器，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原理與方法

以頻閃效應(yīng)原理為依據(jù)，選定標準頻閃設(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)線傳送帶上物體運動速度，盡管物體處在高速運動裝填，相比實際運動較慢，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)品的運動速度即為閃光頻率。

校準使用頻閃設(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，校準工作開始前，保證校準人員與轉(zhuǎn)送裝置或產(chǎn)品接近時，對人身安全及產(chǎn)品質(zhì)量不會造成影響。為確保校準結(jié)果較高的精準度，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人員對頻閃設(shè)備的出射光進行檢測，并保證其能夠垂直地投射到生產(chǎn)線上，進而保障所有的產(chǎn)品按照一定的順序依次通過照射區(qū)域，如果緩慢前進影像出現(xiàn)時，說明相比產(chǎn)品的運動速度，閃光頻率較??；如果產(chǎn)品以緩慢后退影像出現(xiàn)時，說明，相比產(chǎn)品運動速度，閃光頻較大。在實踐生產(chǎn)的過程中，需要校準人員對實際狀況進行全面的分析，對設(shè)備閃光頻率作出適當調(diào)整。

如果高速運動的產(chǎn)品處在靜止狀態(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)品的運動速度是等同的，以標準器閃光頻率與生產(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)可并貼未進行剪裁。機械控制單元中的計數(shù)傳感器位無法直接測量，拆卸較困難。如果有人接近機械控制單元，在系統(tǒng)控制下，生產(chǎn)線自動停止，維護人員不受傷害。企業(yè)要求該線產(chǎn)品傳送速度每分鐘達到2 000件。為更好地開展現(xiàn)場作業(yè)，在開展在線校準時，使用的觀測方法為手持式頻閃儀，同時配合肉眼觀測。生產(chǎn)線控制系統(tǒng)在整體運作流程中每分鐘的傳送速度保持在2 000件，因為傳送速度單位為每分鐘，為此，取10次測量的平均值，向上取整數(shù)，獲得的最優(yōu)參數(shù)估計值為每分鐘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)品傳送速度的校準值；n為標準頻閃儀的示值”。2 000 FPM處，標準器可允許誤差為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行速度傳送帶運動時，引入的不確定度分量可忽略不計。如此，獲得的頻閃儀引入的標準不確定度為每分鐘u（n）=u2=0.6件，其中u2為分辨力產(chǎn)生的標準不確定度。（2）測量重復(fù)性。維持重復(fù)性條件，本次校準測量了10次同一生產(chǎn)線，引入的標準不確定度為每分鐘為uA = s/= 0.38 件/min。（3）校準結(jié)果的測量不確定度。在本次校準中，生產(chǎn)線產(chǎn)品傳送速度的擴展不確定度每分鐘2件左右。

7 結(jié)語

在計數(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，該校準方法操作便捷、效率高，具有較強的實用性。與傳統(tǒng)方法比起來，很大程度上防止了校準工作給企業(yè)生產(chǎn)來的影響，維護了工程師的人身安全，使在線校準變成可能。許多企業(yè)需求較高的在線服務(wù)，這種方法對生產(chǎn)運行特點不構(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。校準開始前，先把握產(chǎn)品速度估計值，這點很重要，因為閃光頻率和產(chǎn)品傳送速度呈現(xiàn)出特定倍數(shù)關(guān)系，會對校準結(jié)果過程產(chǎn)生影響，而該校準方法可消除這種影響。

[參考文獻]

[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方法[J].上海計量測試，2015（3）：28-30，33.