(1.国网山东省电力公司电力科学研究院 济南 250000；2. 郑州三晖电气股份有限公司 河南郑州 450016）
摘要：针对现有自动化检定流水线适用于单一计量设备的技术弊端，本文以实现兼容检定三相电能表、用电信息采集终端出库、入库为研究目标，并保证自动检定线检定输送电能计量的准确、可靠，通过对比单一计量设备的出库、入库，分析上料机器人对三相电能表、采集终端上料的技术特点，给出了新型的三相电能表和采集终端的出库和入库的方法，有效地节省了线体占地面积。
关键词：自动化检定；流水线；兼容；电能计量；出库、入库
引言
随着电能计量技术的发展，电能采集及检测技术得到了全面开展, 国家电网公司针对“三集五大”体系建设进行了总体部署，国家电网公司2010年提出了“整体式授权、自动化检定、智能化仓储、物流化配送”的省级计量中心建设目标。在该建设目标的指导下，电能检定技术也迅速发展[1]。电能表、采集终端自动化检定流水线作为新型的自动化仪表检测系统，主要应用于电能表、采集终端生产企业和电力公司计量中心的电能表、采集终端流水线自动化型式的器具检定或检测。
在表计检定过程中，需要计量器具的出库和入库工作，通常，出库是使电能表或采集终端从立体库移载到电能表或采集终端检测工位上，入库是指检测完毕后的电能表或采集终端被输送进入立体库统一管理，常规的电能计量检定在对智能电能表进行检定时，通常采用电能表自动化检定系统，在对采集终端进行自动化检定时，通常设计采用采集终端自动化检定系统，对于部分计量机构来说，由于场地和检测条件的限制，这种分开的设计就容易造成场地的浪费，制造成本的提高以及人力资源的浪费。本文引入一种兼容三相电能表及采集终端出库、入库系统的技术方案，能够应用于三相电能表和采集终端的线体上，大大节省了占地面积。
2 技术方案设计
2.1 结构设计
本系统包括上表机器人单元、下表机器人单元、输送线、人工检测位、出库通道、出库通道、采集终端缓存线、三相电能表待检通道、终端空箱缓存线、三相电能表空箱缓存线、三相电能表待检通道、采集终端待检通道、终端不合格线、终端合格线、三相电能表合格线、终端不合格码垛机、射频门、三相电能表不合格码垛机等装置。本系统在已有技术的基础上新增硬件组件，使之能够兼容三相电能表和采集终端的出库和入库工作。
在新设计中，在人工检测位和三相电能表待检通道附近增加长为5520mm的滚筒线，在机器人下料单元处增加兼容三相电能表和采集终端的不合格线体和终端合格线体，同时调整了空箱码垛的位置，增加终端检测流水线线体和三相兼容采集终端的公用通道，在上料机器人单元增加一条三相电能表待检通道和采集终端待检通道，新增三相空箱拆垛装置和终端空箱拆垛装置。具体设计方案如图1所示。
图1 结构示意图
在本技术方案中，上表机器人单元、下表机器人单元分别与输送线连接，输送线外接三相电能表、采集终端检测单元，电能检测开始时通过人工检测位进行人工检测，合格后的表计通过输出线进行码垛、射频识别操作，不合格的表计进行缓存。在本系统中，还增加了表计出库物料异常处理线，射频识别异常的表计可在此缓存。通过射频识别正常的表计通过输送线传输到三相电能表待检通道或采集终端待检通道，在机器人上料处将采集终端或三相电能表放置到输送线上。本文中的兼容输送线为双层输送线，且其上还设置有一个或多个提升机， 兼容输送线上层输送采集终端，下层输送智能电能表。具体操作步骤在下文中将具体描述。 本设计结构布局合理，实用性强，大大降低了制造成本，提高检测效率。
2.2 关键技术设计
2.2.1兼容式机械抓手设计
在上表机器人单元、下表机器人单元中，还引入了兼容三相电能表和采集终端的机器人抓手，该抓手能够配合机器人进行三维运动，该抓手既能够抓取智能电能表，又能抓取采集终端。根据国网计量标准对三相智能表和采集终端的要求设计抓手夹爪之间的距离。抓手包括基板、夹爪、夹爪安装板、连接板、调速阀、电磁阀组件、滑台、气缸等组件。气缸可设置在滑台上来回运动并能够调节夹爪之间的距离。夹爪设置成安装在夹爪安装板上，当物体被抓取时，抓手之间的夹爪之间能够扣紧收起表计，以确保表计扣紧而不至于使表计下滑、跌落。其结构示意图如图2所示。
图2 兼容式抓手设计结构示意图
2.2.2 上料、下料机器人设计
在本系统中，在批量电能表检定中，根据电能表检定的需要，需要对电能表进行搬运和移载。周转箱是电能表的载体，能够承载周转箱随着流水线线体被放置在不同的检测工位。由于检定场合的不同，周转箱的放置方式不同，机器人上料、下料机器人的设置也有所不同。在本设计中，在上料机器人、下料机器人附近设置有表计缓存线，方便转表、放表，系统能够满足7×24小时连续不间断稳定工作，系统运行可靠率大于99.6%，上料机器人取表放入电能表检定输送线，自动完成耐压试验、外观和标志检查、准确度检定和多功能试验等，根据检定、检测结论等。机械手配备兼容式机械抓手，与所选用的机器人配套，且可实现真空吸盘模式与气动手指模式，其吸收力或夹持力为工件的重量的10倍以上。
技术参数为：
（1）真空吸盘模式：空气耗量/最大抽吸能力为100l/min；噪音等级≤65db(A)；最高真空度为80%，最大吸取能力为120N。
（2）气动手指模式：噪音等级≤65db(A)；最大工作压力为1.0Mpa；最大抓取能力≥75N。
本设计中的上料、下料机器人能够兼容三相电能表和采集终端两种不同型式表计的上料、下料，效率高，大大节省了建筑占地面积。
2.3 系统工作流程
本文设计的目标主要完成电能表和采集终端的出库和入库工作，当电能表进行出库时，通过智能管理平台下达出库命令，表计周转箱从立体库出库，进行人工检测，检测合格的电能表或采集终端通过兼容三相电能表和采集终端的表计入库通道进入待检箱拆垛，待检箱拆垛通过射频门进行表计的信息识别，识别合格的表计进入三相电能表和采集终端的检测通道，空箱进行缓存，上表机器人单元中的机器人抓手抓取三相电能表或采集终端待检线上的表计并放置到输送线上的表计托盘上，输送线与三相电能表、采集终端检测单元20（包括各检测单元，诸如外观检测、耐压检测、贴标、打码、多功能检测等）相连接，以便完成表计不同功能的检测，完成了出库工作。
当表计（三相电能表或采集终端）经过功能检测后，下表机器人单元从输送线上的托盘中抓取检测完毕后的表计，检测合格的表计被放置到终端或电能表合格线上，当检测不合格的表计被放置到终端或电能表不合格线上，拆码垛机分别对这两种不同型式的表计的周转箱进行缓存，检测完毕后的表计装箱并经过射频门进行周转箱和表计的信息绑定，绑定后的表计和周转箱经过兼容式输送线输送到人工检定工位，其数据通过智能管理平台进行统一管理，完成入库工作。
3试运营情况
本系统在国网山东省电力公司一期项目的基础上进行了扩展和延伸，并在公司内部进行了试运行，通过试运行，整体扩建部分的检定规模为9.2万只，本系统提高了整体系统检定的效率，并且满足系统的先进性、实用性、完整性、可靠性、安全性和经济性的要求，实现计量业务流程运转顺畅、模块化设计、结构简单、安全可靠、拓展性好、工艺美观、维护方便、工作环境友好、低噪低耗、节能环保，能够实现与一期系统无缝连接。
通过本项目的研究，较传统单一的流水线型式的检定，场地利用率提高40%，综合能耗降低40%。按照智能电能表检定规程要求，单班按照每年250个工作日，每个工作日有效工作时间为7小时进行测算，以一个典型的具有12条24表位检定支线的检定各级组织计算，系统日检表576块，年检定14.4万块电能表，同时可兼容采集终端检的检测，必要时可24小时连续运转,大幅度提高了检定效率，节约大量的人力资源，缩小了占地面积。
4 结束语
通过本系统的设计，大大提高了电能表计计量的整体工作效率。本文引入的兼容电能表和采集终端的检定线体大大地减少了线体的占地面积，使有效的资源得到最大化的应用，该项目试运行后，得到了计量用户的欢迎，为深化国网山东省电力公司的电能技术做出了重要贡献，该技术实用性强、自动化程度高，为实现大规模表计自动化检定工作打下坚实的技术基础。从项目最初确定的基本宗旨和实施结果来看，该项目的成功研制不但将带来深远的科研价值，极大地推动电能计量事业的发展，还会带来极大的经济效益，同时也有具有良好的社会效益。
参考文献：
【1】蔡文嘉,刘莉,李莉,石洪.智能电能表自动化检定流水线新技术研究[J].2014(z1)
【2】苏慧玲,王忠东,蔡奇新,宋瑞鹏,李纬.大规模智能电能表自动化检定的关键技术[J].中国电力,2016,49(6)
论文作者:翟晓卉,孙艳玲,何毓函,刘丽君,余义宙,赵纪威
论文发表刊物:《电力设备》2016年第14期
论文发表时间:2016/10/14
标签：终端论文; 电能表论文; 机器人论文; 抓手论文; 电能论文; 通道论文; 空箱论文; 《电力设备》2016年第14期论文;