在地磅稱重傳感器制造工藝中，常溫蠕變和瞬時(shí)回零性能測(cè)試實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化是測(cè)試技術(shù)發(fā) 展的必然趨勢(shì)。本文結(jié)合采用計(jì)算機(jī)、數(shù)字模塊、加載 設(shè)備、PLC及相應(yīng)軟件組成的蠕變自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，介紹了蠕變自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的組成、工作原理、實(shí) 現(xiàn)方法，并簡(jiǎn)要分析了蠕變自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的特點(diǎn)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了蠕變測(cè)試工序自動(dòng)化，為提高地磅稱重 傳感器測(cè)試精度和工作效率創(chuàng)造了條件。

一、背景技術(shù)概述

地磅稱重傳感器蠕變性能直接影響到整秤測(cè)量準(zhǔn)確性、測(cè)量精度等指標(biāo)。因此對(duì)于蠕變性能的檢測(cè)， 是所有稱重傳感器生產(chǎn)企業(yè)制造過程中必須嚴(yán)格控制的一項(xiàng)重要指標(biāo)。在實(shí)際生產(chǎn)工藝中，蠕變性 能的檢測(cè)其實(shí)還應(yīng)包括最小靜負(fù)荷輸出恢復(fù)，簡(jiǎn)稱瞬時(shí)回零，因這兩項(xiàng)指標(biāo)可在一次蠕變測(cè)試過程 中完成，故蠕變測(cè)試均包括蠕變和瞬時(shí)回零兩項(xiàng)性能的測(cè)試。

近十年來，蠕變測(cè)試工藝在稱重傳感器制造中一直沒有較大的變化，量程偏小的鋁合金稱重傳 感器和人體秤上使用的微型稱重傳感器多采用手提砝碼結(jié)合多通道采集儀表組成的系統(tǒng)，并手工記 錄數(shù)據(jù)完成蠕變和瞬時(shí)回零的測(cè)試；量程較大的不銹鋼和合金鋼稱重傳感器一直使用比對(duì)式、杠桿 式、疊加式測(cè)力機(jī)結(jié)合單通道采集儀表、計(jì)算機(jī)完成蠕變和瞬時(shí)回零的測(cè)試。以上方法存在以下幾 個(gè)方面的缺點(diǎn)：

1.工人勞動(dòng)量大。按每人一天測(cè)試300件20kg量程的稱重傳感器，每次加卸砝碼各一次，總 計(jì)每天搬運(yùn)砝碼的重量為1.2t。

2.生產(chǎn)效率低。主要是一次測(cè)試的產(chǎn)品數(shù)量少，配置人員多，等待的浪費(fèi)明顯。

3.測(cè)試準(zhǔn)確性差。使用多通道儀表、人工記數(shù)、比對(duì)式測(cè)力機(jī)等均給測(cè)試系統(tǒng)引入更大的誤 差，測(cè)試的準(zhǔn)確性不易保證。

4.測(cè)試數(shù)據(jù)存檔困難。手動(dòng)記錄的數(shù)據(jù)如需錄入電腦存檔、調(diào)用，工作量非常大。

5.數(shù)據(jù)的采集速度慢。使用儀表對(duì)稱重傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，其中因計(jì)算機(jī)和儀表的通訊 速度限制，通道的切換時(shí)間或計(jì)算機(jī)使用的軟件落后等問題造成測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集速度緩慢。

因以上諸多原因，各制造企業(yè)均想實(shí)現(xiàn)稱重傳感器蠕變自動(dòng)化測(cè)試，為此投入大量的技術(shù)人員進(jìn)行開發(fā)。中航電測(cè)儀器股份有限公司在2011年終于完成了這個(gè)夢(mèng)想，開發(fā)出一整套的蠕變自動(dòng) 測(cè)試系統(tǒng)并應(yīng)用于鋁合金傳感器的生產(chǎn)線。該系統(tǒng)較好地解決了以上各方面的問題，提高了產(chǎn)品蠕 變、回零測(cè)試準(zhǔn)確性和測(cè)試效率。

二、蠕變自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的組成

蠕變自動(dòng)測(cè)系統(tǒng)由載荷發(fā)生設(shè)備、數(shù)字采集模塊 部分組成。它們相互關(guān)系如圖1。

蠕變自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)各組成部分的功能介紹如下：

1.采集與控制軟件。軟件啟動(dòng)后按照設(shè)定的步驟和時(shí) 模塊信息，通過控制硬件驅(qū)動(dòng)載荷發(fā)生設(shè)備給傳感器加載重量。

2.計(jì)算機(jī)與控制硬件。執(zhí)行軟件發(fā)出的命令采集模塊

3.數(shù)宇采集模塊。給稱重傳感器提供電源并接收輸出

4.載荷發(fā)生設(shè)備。給稱重傳感器施加與量程相同的載

三、蠕變自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的原理和實(shí)現(xiàn)方法

1.蠕變自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的原理

通過計(jì)算機(jī)軟件驅(qū)動(dòng)載荷發(fā)生設(shè)備和數(shù)字模塊按規(guī)定的 載和數(shù)據(jù)采集工作。操作者只需將稱重傳感器裝上工裝，放 件開始運(yùn)行。由計(jì)算機(jī)軟件對(duì)采集后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)稱 的標(biāo)準(zhǔn)判斷合格與否，形成測(cè)試報(bào)告后由打印機(jī)輸出，測(cè)i5 證和質(zhì)量追溯提供方便。

系統(tǒng)工作原理圖，如圖2所示:

2.蠕變測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法

(1)載荷發(fā)生設(shè)備介紹。該設(shè)備主要用于批量化生產(chǎn)高精度稱重傳感器，因此在載荷發(fā)生設(shè) 備的設(shè)計(jì)中主要考慮因素有：力值精確，自動(dòng)定位，加載穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低廉，易實(shí)現(xiàn) 批量化。為實(shí)現(xiàn)以上要求，針對(duì)性的設(shè)計(jì)制作了凈重式蠕變加載機(jī)，該設(shè)備采用砝碼作為力源，確 保了加載力值的準(zhǔn)確性和一致性；使用拉壓雙向氣缸作為執(zhí)行件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，成本低廉。 通過加載臺(tái)面和工裝的定位設(shè)計(jì)，以及設(shè)備垂直升降的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)確保了加載點(diǎn)的定位。其中加載穩(wěn) 定性是至關(guān)重要的，為解決該問題，首先，使用了雙向電磁閥，使下降速度緩慢平穩(wěn)，上升速度及時(shí)迅速。其次，在加載的系統(tǒng)中加入多個(gè)活動(dòng)連接，減短加載鏈條的長(zhǎng)度，使各個(gè)鏈條之間相互制 約，從而達(dá)到減弱升降過程中砝碼的擺動(dòng)幅度，最后采用加載位置面接觸，砝碼重量加載到傳感器 承壓頭后系統(tǒng)迅速穩(wěn)定。凈重式蠕變加載機(jī)圖，如圖3所示。

（2）使用數(shù)字模塊采集稱重傳感器數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)采用了數(shù)字模塊技術(shù)，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）可以將稱重傳感器輸出信號(hào)放大10?100倍后進(jìn)行采集處理，采集精度10PPM。

2）數(shù)字模塊實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的測(cè)試，同一系統(tǒng)中相互之間沒有干擾。

3）模塊自帶處理器、貯存器，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的高速采集，即使多臺(tái)設(shè)備同時(shí)加載也能及時(shí)采集 到每個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

使用數(shù)字模塊后，測(cè)試系統(tǒng)的精度和速度得到大幅度提升，這是實(shí)現(xiàn)該測(cè)試系統(tǒng)的關(guān)鍵。

(3)使用PLC控制技術(shù)。在本系統(tǒng)的開發(fā)中還使用到PLC控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)同步控制 凈重式蠕變加載機(jī)。凈重式蠕變加載機(jī)主要控制件是雙向電磁閥，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字模塊采集部分與設(shè) 備加載部分的同步運(yùn)行，使用了 PLC對(duì)20臺(tái)凈重式蠕變加載機(jī)進(jìn)行時(shí)序控制，然后在計(jì)算機(jī)上安 裝控制卡對(duì)PLC進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集與設(shè)備加載兩部分的同時(shí)運(yùn)行。

(4)智能化的軟件操控。根據(jù)蠕變測(cè)試方法的需要編制測(cè)試軟件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和蠕變加載 機(jī)配套工作。操作者只需點(diǎn)擊軟件開始，之后可實(shí)現(xiàn)全過程自動(dòng)化測(cè)試，測(cè)試流程固定，但可以調(diào)整測(cè)試時(shí)間，具體流程如下：

打開測(cè)試軟件并自檢—輸入傳感器編號(hào)—零點(diǎn)漂移測(cè)試（時(shí)間可設(shè)定）—進(jìn)行三次預(yù)載—預(yù)載 恢復(fù)（時(shí)間可設(shè)定）—加載—蠕變測(cè)試（時(shí)間可設(shè)定）—卸載—卸載恢復(fù)（時(shí)間可設(shè)定）—判斷測(cè) 試數(shù)據(jù)合格性—打印數(shù)據(jù)

該軟件具有以下功能：控制加載設(shè)備按設(shè)定時(shí)間加、卸載；自動(dòng)識(shí)別稱重傳感器加載、卸載起 始時(shí)間；測(cè)試過程中每秒記錄數(shù)據(jù)并自動(dòng)計(jì)算、判斷數(shù)據(jù)合格性；測(cè)試結(jié)束后可自動(dòng)打印、保存測(cè) 試數(shù)據(jù)；測(cè)試數(shù)據(jù)不可修改；聯(lián)網(wǎng)后可異地調(diào)用數(shù)據(jù)。

四、蠕變自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

該蠕變自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)完成后，提高了蠕變測(cè)試工序的效率，可以滿足C3到C5級(jí)精度稱重傳 感器蠕變和瞬時(shí)回零兩項(xiàng)指標(biāo)的常溫測(cè)試要求。下面就該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹：

1.自動(dòng)化程度高，減員增效。在未采用該系統(tǒng)前，20支稱重傳感器蠕變測(cè)試時(shí)長(zhǎng)為5mm，需 3人配合完成，耗時(shí)15min；采用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)后，只需1人，耗時(shí)12min。人員減少2/3，效率提 高20%。對(duì)一套有20臺(tái)加載設(shè)備的系統(tǒng)，測(cè)試時(shí)間同上，日產(chǎn)量可達(dá)到400支。

2.測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、產(chǎn)品質(zhì)量受控。使用蠕變自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)后，測(cè)試的全過程無需人員參與， 每輪測(cè)試時(shí)間一致，完全排除人為因素對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，也完全杜絕了操作者編造或改動(dòng)數(shù)據(jù)的 問題。因該系統(tǒng)每支被測(cè)產(chǎn)品均有獨(dú)立通道和加載設(shè)備，不存在測(cè)試通道切換或相互影響導(dǎo)致測(cè)試 誤差偏大的現(xiàn)象。由于采用高精度數(shù)字模塊，供電電壓較小，精度達(dá)到10PPm，測(cè)試重復(fù)性非常高。

3.針對(duì)性強(qiáng)，固定投資少。按一套系統(tǒng)含20臺(tái)蠕變加載設(shè)備計(jì)算，該系統(tǒng)預(yù)算金額為15萬元。

4.蠕變測(cè)試全過程數(shù)據(jù)釆集，可隨時(shí)調(diào)用數(shù)據(jù)或繪制產(chǎn)品蠕變曲線圖。

5.系統(tǒng)簡(jiǎn)單，維護(hù)成本低。

五、結(jié)束語

蠕變測(cè)試自動(dòng)化是企業(yè)多年的技術(shù)追求，現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，通過本文介紹希望為正在開發(fā)該系統(tǒng) 的企業(yè)提供參考。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們不斷追求高品質(zhì)生活，也推動(dòng)著地磅行業(yè)快速發(fā)展，稱重傳 感器供應(yīng)數(shù)量逐年增長(zhǎng)，通過自動(dòng)化生產(chǎn)線使稱重傳感器生產(chǎn)效率和質(zhì)量同步提高，成為稱重傳感 器供應(yīng)商的共同愿望。實(shí)現(xiàn)蠕變測(cè)試自動(dòng)化是稱重傳感器制造業(yè)必然趨勢(shì)，后期還有自動(dòng)貼片機(jī)、 自動(dòng)角差調(diào)整機(jī)、智能溫度補(bǔ)償技術(shù)等各個(gè)工藝方面的自動(dòng)化項(xiàng)目還需所有從業(yè)人員共同攻克。