扬州市计量测试技术研究所 江苏省扬州市 225000
摘要：众所周知，我国是一个拥有千年历史的文化古国，在历史发展长河中，贸易往来众多，在各种计量设备中，衡器运用则更加广泛，其经历漫长的历程与演进。全球经济一体化，现代网络快速发展，使全球经济进入到信息化、数字化、智能化的新时代。衡器是当代商贸领域当中最普遍使用的重要计量器具，其计量的准确程度，直接影响着商贸关系、交易公平性，不论是哪个国家，都对计量器具非常重视。
关键词：自动衡器；智能化；发展趋势
引言
在《国务院关于印发计量发展规划(2013—2020年)的通知》(国发〔2013〕10号)中明确提出“必须在先进制造和能源等领域有效建立和提升测量和溯源能力”，“加强支撑产业发展的计量测试方法与技术的研究”。自动衡器在电力、建筑、交通、煤矿、港口等领域中广泛用于散料的动态称重计量或配比，为工业生产和节能减排提供关键的计量数据，是产业发展的有力支撑。要提升自动衡器产品的测量和溯源能力，就必须开发先进可靠的检测系统平台。目前国内生产企业开发的检测装置普遍存在检测产品对象种类单一，测量范围有限，无法远程采集试验数据、误差计算和结果评估、智能化程度低等缺陷，制约了产品质量提升和新产品开发进程。
1衡器概述
衡器是一种特殊的器具，我国对其管制较严格，实行许可证准入制度。衡器从出厂开始就要接受检定，而到了使用者手中后，还要经过储存、运输、搬运、安装等各个流程。一系列的活动，使衡器计量出现不准确，有些器具没有投入使用，便产生了损坏和零部件松动的情况。有些单位，分发到使用人手中后，器具得不到有效修正，使用器具的人也不一定是专业人员，有些微小的问题不能及时发现，这会形成误差，导致计量上的失误。所以说，衡器在投入使用前，一定要进行全面的检定，要由专业技术人员现场进行检定，以相关计量检定规程依据，对比前后的差距，如果发现问题，需要及时解决，当一切均检定完成后，也就是说，检定结果符合衡器计量性能和其他检定规程规定的要求后，才能标注好计量器具检定周期时间，这时，就能安全的投入使用了。
2自动衡器的发展现状
各种类型的自动衡器随自动化生产线一起发展起来，均起源于上世纪四、五十年代，由西方发达国家研制。上世纪八十年代以来，我国自动衡器经历了技术引进、技术模仿、自主研发和技术创新等几个阶段，已在自动衡器市场上占领了重要的市场份额。目前，大部分自动衡器产品已实现自动化、网络化、集成化，配套运用在各类生产线上。然而，自动衡器的智能化水平普遍相对较低，需投入大量人力物力进行日常保养、维护和校准，以保证运行过程中的称量精度及稳定性。
3自动衡器的智能化发展趋势
3.1改进机械机构，增加智能调零、校准软件功能，实现自动衡器的自维护、自校准，减少维护量
调零是消除运行过程中因积灰、蠕变等因素造成的衡器零点漂移；校准是采用标准砝码或砝码替代物对衡器检验，以确保其称量精度满足该衡器的精度等级。调零、校准是自动衡器运行过程中必不可少的操作。目前，自动衡器的调零与校准操作均由人工定期操作完成，不仅需要投入大量人力，而且还占用设备运行时间。由于自动衡器一般安装在生产线上，受安装空间限制，人工校准困难，急需开发自动校准机构。新一代智能化的自动衡器，将具有零位自动跟踪、自动校准功能，调零、校准操作将由电控系统根据设备运行状态自动完成，无需人工参与，使衡器的运行过程中保持更高的称量精度。一些企业已开发应用类似产品，如赛摩公司开发的三桥自校准电子皮带秤，该秤采用两组称重机构、一组称重料斗、一个刮板取料机及螺旋输送机，利用刮板取料机在线取料经称量料斗称量后校准电子皮带秤。电控系统自动比对两组称重机构的称量数据，自动运行校准程序，实现物料在线自动校准。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆九江七所精密机电科技有限公司开发的自动链码标定系统和零位自动跟踪软件功能，在烟草行业电子皮带秤上得到了运用，大幅减少了电子皮带秤自动衡器的维护量，得到了用户的一致认可。
3.2开发智能运行维护软件，实现皮带秤的智能运维管理
由于大多数自动衡器运用在自动生产线上，一旦不能正常使用，将导致整条生产线停机。而且，当传统生产线的生产设备出现故障报警时，可能已经生产了大量的不合格品，给整个企业带来损失。因此，根据设备全寿命管理理念，利用传感器采集的大量数据信息，借助于信息技术、人工智能推理算法来监控、管理与评估设备自身的健康状态，在设备发生故障之前对其故障进行预测，并提供一系列的维护保障建议或决策，最大限度的减少设备非正常停机3。智能运维功能可将传统的被动式维修活动变为先导性的维护保障活动，大大提高了设备的运行可靠性。尤其适用于不能联网使用远程专家诊断系统的使用场合，降低用户的运营费用，提高设备运行效率。目前，该功能已在军用装备得到广泛运用，还未在自动衡器产品中得到实际运用。
3.3开发智能数字称重传感器，提升自动衡器的称量精度
称重传感器是衡器的核心器件，其性能直接决定衡器的称量精度。智能数字称重传感器将在原有简单的模拟信号和数字变送（信号放大、A/D转换）集成基础上增加了智能软补偿功能，消除温飘、线性、蠕变、滞后等误差，并运用数据信号处理（DSP）技术，大幅提高信号的采样精度与采样速率。德国HBM公司推出的新一代数字式称重传感器已经利用该技术，将称重传感器的各项精度指标较传统产品提升一个数量级以上。
3.4开发远程专家诊断系统，实现自动衡器远程维护
随着物联网、云计算等新兴技术日趋成熟，物联网的建设已经上升为国家战略。国内外一线自动衡器生产厂家相继推出远程专家系统，在物联网技术基础上利用无线网络通讯技术，实现对用户设备终端进行遥测、遥讯、遥控，并充分应用计算机数据分析和资深专家人工经验相结合的专家系统对用户设备进行故障分析、预警、排除，为用户提供更快捷有效的产品服务。据报道，国内自动衡器生产厂家南京三埃公司已推出了基于物联网技术的皮带秤远程专家系统。
3.5开发智能称重仪表，提升自动衡器的称量精度、称量速度
称重仪表采集自动衡器的传感器信号，并控制自动衡器执行机构动作，完成定量给料及称重功能。智能称重仪表是人工智能技术与传统的称重仪表有机结合，将动态信号分析技术引入到称量仪表中，以数字滤波或FFT（快速傅里叶变换）为主体，开发不同的信号处理功能，大幅提升自动衡器的称量速度。托利多公司新一代StarWeighXS智能检重秤配套了新型智能称重仪表，称量精度高达0.005g，称量速度高达每分钟400次，已在医药生产线上得到大量运用。
结语
随着国家大力推行智能制造2025发展战略，自动化生产线的智能升级势在必行，迫切需要传统自动衡器产品的智能升级。本文指出了传统自动衡器的智能化升级应从高精度、高速度、自维护、自校准、自诊断等方面进行重点研究，以满足无人自主智能工厂对设备的要求。如何进一步提高自动衡器的智能化水平，还值得业界进一步研究。
参考文献
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论文作者:池寅
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第15期
论文发表时间:2019/9/19
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