(深圳天溯計(jì)量檢測(cè)股份有限公司，廣東 深圳 518116)

1 概述

自動(dòng)檢重秤又名重量分選秤。是一種中低速度、高精度的在線檢重設(shè)備，可與各種包裝生產(chǎn)線以及輸送系統(tǒng)集成，主要用于在線檢測(cè)產(chǎn)品重量是否合格，包裝內(nèi)是否缺少部件或產(chǎn)品質(zhì)量存檔。在線檢重在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用，特別是在食品、藥品的生產(chǎn)過程中，檢重秤已成為產(chǎn)品線上一個(gè)不可或缺的環(huán)節(jié)。檢重秤通過在線對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，并與預(yù)先設(shè)定的質(zhì)量允許范圍進(jìn)行比較，如果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量超出預(yù)期范圍，則將產(chǎn)品進(jìn)行處理，通過直接剔除、送至指定區(qū)域、報(bào)警等手段控制產(chǎn)品質(zhì)量。

自動(dòng)檢重秤作為自動(dòng)化生產(chǎn)線的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其準(zhǔn)確度對(duì)產(chǎn)品線的控制質(zhì)量尤為重要，但如何對(duì)自動(dòng)檢重秤進(jìn)行周期校準(zhǔn)和使用中檢驗(yàn)，卻一直是困擾計(jì)量人員和使用工作人員的一個(gè)難題。

2 自動(dòng)檢重的計(jì)量現(xiàn)狀

目前，自動(dòng)檢重秤一般都有通過法定計(jì)量機(jī)構(gòu)或其他技術(shù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)，其依據(jù)的一般是JJG539 數(shù)字指示秤檢定規(guī)程和JJG1036電子天平檢定規(guī)程。將使用中的皮帶停止，按照數(shù)字指示秤或電子天平的檢定方法，對(duì)其分別進(jìn)行偏載、重復(fù)性和示值誤差校準(zhǔn)，并按照規(guī)程允差要求對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)等級(jí)合格性判定。

當(dāng)前方法存在的問題：依據(jù)數(shù)字指示秤或電子天平方法，只是對(duì)衡器進(jìn)行了靜態(tài)的校準(zhǔn)，只能判定衡器在非工作狀態(tài)時(shí)的性能參數(shù)。在工作狀態(tài)，在動(dòng)態(tài)計(jì)量中，靜態(tài)的誤差能否滿足要求卻不能知道。因此，如果只是對(duì)衡器進(jìn)行靜態(tài)檢測(cè)，是無法滿足自動(dòng)檢重秤的性能要求，無法控制器的檢重質(zhì)量。

3 自動(dòng)檢重秤計(jì)量方法探索

通過對(duì)國(guó)際建議的解讀和行業(yè)資料的收集，目前涉及動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)的方法主要有以下三種：一是按照OIML R51 Automatic catchweighing instruments.Part 1:Metrological and technical requirements-Tests方法；二是“不可信區(qū)間”法；三是通過靜態(tài)衡器比較法，下面分別對(duì)三種方法進(jìn)行介紹。

3.1 OIML R51國(guó)際建議對(duì)自動(dòng)檢重秤的檢測(cè)要求

3.1.1 計(jì)量要求3.1.1.1 準(zhǔn)確度等級(jí)

自動(dòng)檢重秤按照工作模式可分為X類和Y類，其中X類用于稱量預(yù)包裝商品，Y類用于稱量散狀物品單個(gè)載荷，其等級(jí)分類見表1。

表1 檢重秤準(zhǔn)確度等級(jí)

3.1.1.2 誤差要求

誤差要求分為自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)和非自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)(靜態(tài))，其允許誤差表按其分類參考OIML R51中的允許誤差表，詳見建議中允差要求。

3.1.1.3 自動(dòng)運(yùn)行試驗(yàn)次數(shù)

為了確定自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，X類衡器的平均誤差，標(biāo)準(zhǔn)偏差和Y類衡器的獨(dú)立誤差，連續(xù)試驗(yàn)稱重的次數(shù)按表2規(guī)定。

3.1.2 校準(zhǔn)方法3.1.2.1 自動(dòng)稱重標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)

按照檢測(cè)方法要求，選取相應(yīng)的載荷，按照規(guī)定的最小試驗(yàn)次數(shù)進(jìn)行自動(dòng)稱重，記錄每個(gè)稱重的顯示值，并確定單次稱量的誤差。根據(jù)以下公式計(jì)算X類衡器的平均(系統(tǒng))誤差和標(biāo)準(zhǔn)偏差(隨機(jī)誤差)，或Y類衡器的獨(dú)立誤差。

式中：xi表示某一次的載荷示值誤差；X表示平均值。

表2 試驗(yàn)稱重次數(shù)

3.1.2.2 非自動(dòng)(靜態(tài))稱重試驗(yàn)

從零點(diǎn)開始施加砝碼到最大秤量值，并且用相同的辦法卸載砝碼至零點(diǎn)。當(dāng)確定初始固有誤差時(shí)，必須選擇至少10個(gè)不同稱量點(diǎn)，對(duì)其他稱重試驗(yàn)，至少選擇5個(gè)。選在的稱量點(diǎn)必須包括最大秤量值，最小秤量值和最大允許誤差改變的稱量點(diǎn)。

3.1.2.3 置零準(zhǔn)確度、除皮準(zhǔn)確度

試驗(yàn)前，先確定零點(diǎn)追蹤裝置狀態(tài)，若開啟，則需要加附加砝碼(10e)擺脫零點(diǎn)追蹤范圍，然后加小砝碼，按化整示值誤差計(jì)算公式計(jì)算零點(diǎn)誤差。

3.1.2.4 去皮

去皮稱重試驗(yàn)分別在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)和非自動(dòng)(靜態(tài))狀態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)，至少在兩個(gè)不同的去皮值上進(jìn)行稱重試驗(yàn)。自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，兩個(gè)載荷值要求一個(gè)值接近最小凈重載荷，一個(gè)值接近最大凈重載荷。如果衡器裝有附加去皮裝置，那么其中一個(gè)試驗(yàn)的皮重值接近最大附加皮重值。靜態(tài)試驗(yàn)時(shí)要求相同。

3.1.2.5 偏載試驗(yàn)

1)動(dòng)態(tài)偏載試驗(yàn)。衡器在正常運(yùn)行條件下，在承載器上施加一個(gè)等于1/3最大秤量的載荷并且按規(guī)定的次數(shù)通過承載器以下每個(gè)區(qū)域的中心：區(qū)域1是從承載器的中心到傳送系統(tǒng)的一邊，區(qū)域2是從承載器的中心道傳送系統(tǒng)的另一邊。

2)靜態(tài)稱重偏載試驗(yàn)。在承載器4個(gè)方向部位上施加一個(gè)等于1/3最大秤量的載荷，若衡器支撐點(diǎn)n>4，每個(gè)支撐點(diǎn)的載荷應(yīng)為1/(n-1)的最大秤量。

3.2 不可信區(qū)間法

不可信區(qū)間就是一個(gè)產(chǎn)品多次讀取重量，所得到的標(biāo)準(zhǔn)偏差的6倍。這個(gè)測(cè)試將確認(rèn)檢重秤對(duì)于特定產(chǎn)品的重復(fù)性。具體做法如下：將同一個(gè)產(chǎn)品通過這個(gè)檢重秤10或者20次，確保每次通過時(shí)產(chǎn)品的方向和你在實(shí)際生產(chǎn)中的方向一致。

1)記錄下每個(gè)數(shù)據(jù)，有一些檢重秤可以自動(dòng)記錄并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差。如果檢重秤不能自動(dòng)計(jì)算，可以用Excel表格里面的STDEV公式計(jì)算。

2)有了標(biāo)準(zhǔn)偏差后，乘以6，就得到了不可信區(qū)間。

3) 檢索下方的圖1，按表格中的TNE(-T1)，例如你的產(chǎn)品重量是200 g，那么TNE(-T1)就是4.5%或者9 g。

4)現(xiàn)在計(jì)算這個(gè)9 g的1/4，也就是0.25×9 g=2.25 g。這個(gè)數(shù)值就是你的重復(fù)性限值。

5)如果你開始算得的不可信區(qū)間大于2.25 g，那么這臺(tái)檢重秤在此設(shè)定下就是不可用的，需要在檢重秤上進(jìn)行檢重的各種不同類型和重量的產(chǎn)品，都需要通過這個(gè)測(cè)試。要做得更好的話，每隔一段時(shí)間，就要重復(fù)一下這個(gè)測(cè)試，記錄分析各次測(cè)試的趨勢(shì)，看一下隨著時(shí)間變化，測(cè)試結(jié)果是如何變化的。根據(jù)這樣的趨勢(shì)，你就能確定你需要多久進(jìn)行一下這樣的測(cè)試。這些記錄以及趨勢(shì)分析，也是檢重秤使用者對(duì)產(chǎn)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估有效證明。

圖1 TNE(-T1)表

3.3 靜態(tài)衡器比較法

用一臺(tái)經(jīng)過校正的靜態(tài)秤或天平。靜態(tài)秤的分辨率需要和檢重秤一致，或者更高。這個(gè)檢查在一個(gè)批次開始前、開始后和結(jié)束時(shí)都需要進(jìn)行。同樣，這個(gè)測(cè)試可以作趨勢(shì)分析，以便進(jìn)一步進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

1)使用與產(chǎn)品相近重量的校正砝碼來檢查靜態(tài)秤是否可正確稱重。

2)將產(chǎn)品通過運(yùn)行的檢重秤，然后放置到靜態(tài)秤上稱取重量。將檢重秤上得到的重量數(shù)值和靜態(tài)秤上得到重量數(shù)值相比較。如果其差值大于1/5的TNE，這臺(tái)檢重秤就不適用了。

3)至少重復(fù)這個(gè)測(cè)試一次，以便檢查檢重秤的重復(fù)性。

4 結(jié)語

通過對(duì)三種方法的探索了解，我們可以看到，當(dāng)前我們采用的測(cè)試方法明顯不能滿足自動(dòng)檢重秤的計(jì)量性能要求，需要更多關(guān)注檢重秤的動(dòng)態(tài)性能。三種方法中，前面兩種方法，比較專業(yè)和復(fù)雜，適合計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)將其進(jìn)行轉(zhuǎn)化為技術(shù)規(guī)范并應(yīng)用于實(shí)際校準(zhǔn)中；第三種靜態(tài)比較法簡(jiǎn)單實(shí)用，可以作為企業(yè)實(shí)施使用中檢驗(yàn)的一種有效方法。