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自动检重秤如何选用称重传感器?

出处:http://www.funling.com.cn作者:峰凌自动化人气:发表时间:2015/6/16 14:10:52【

目前,无论是针对食品、日化、制药、石化行业的检测,或是针对电池和汽车零件的检验,企业都将检重秤作为检验产品质量和数量的关键手段,该衡器已越 来越多地应用于众多制造行业。随着生产效率的不断提高,生产全过程的稳定性受到了挑战。

企业如何保证在高速的包装生产线上,仍旧达到低速时的检测高精度? 企业能否在冲压机床的振动条件下,仍旧能在输送线上自动检验出细小零件的加工误差?企业能否在高速电池自动生产线上,动态地称出自动加载碳环的精确值和电 解液灌装重量的极小误差?一致性和可靠性是生产企业关注的新话题,而在线检测新技术的突破是解决这一问题的最佳途径。

自动检重秤的发展历史

通过对历史的研究和对众多途径的探索,自动检重秤(又称为分选秤、选别机或自动分检衡器)最悠久和最丰富的史料在赛默飞世尔科技公司(Thermo Fisher Scientific)被发现。赛默飞世尔科技公司通过多次购并,第一个在市场上推出检重秤的企业。

早在1933年,经过多次尝试,利用机械设备将“如同在运动中”的产品自动输送到秤台进行称量的方式终于实现。成立于1945年的美国加利福尼亚州Illumatronic公司,于1953年首次将动态称量技术成功地应用到了商用衡器上。

在上世纪60年代中期,Illumatronic公司改名为Icore。从此在世界各地,Icore逐渐成为了“检重秤”的代名词。今天食品制造商 采用检重秤是日益关注产品质量和生产效率的结果。Icore公司通过并购Acurex公司,进入了企业发展的快车道。1985年,Icore公司由后来在 美国明尼苏达州的拉姆齐工程公司(Ramsey)实现管理和控制,逐渐在美国和日本市场成长为一个主导检重秤事业部、在全球各地拥有办事处和代理商的设备 制造中心。

检重秤上的称重传感器类型

当前,自动检重秤所应用的称重传感器主要有两种:应变电阻传感器和电磁补偿传感器。

影响检重秤动态精度的因素不在于选用何种类型的传感器。即使称重传感器的精度非常高,如果不能克服设备本身的电机振动、产品上秤的振动和基础振动,就不能达到所期望的动态精度,哪怕是选用了精度非常高的天平传感器。

影响检重秤动态称重精度的因素除了机器本身的机械振动影响之外,产品长度、产品内部晃动以及环境因素都会对精度造成影响。在相同的称量台长度条件下,产品长度越长、称量时间越短精度会越差,克服方法是加长称量段长度。

当检重秤选用了电磁补偿称重传感器时(即电子天平所采用的传感器形式),如果检重秤的重复性很差,就会出现高精度和低重复性情况。最终的结果是动态精度不佳,而且很难通过参数来调整动态称重精度。

当检重秤选用应变电阻传感器时(即工业衡器、自动定量秤和配料控制等所采用的传感器),如果检重秤的重复性很高,就会出现低精度和高重复性情况。但是,最终通过调整动态和静态比列系数,可以使检重秤的动态精度达到很高水平。检重秤的核心部件为称重传感器。目前国际上通常采用两种类型的称重传感器:应变电阻传感器和电磁补偿传感器。

电磁补偿称重传感器的工作原理为电动转换原理:当电流通过处于永久磁铁两极间的导线时,受电磁场的作用产生电磁力。为了使这种系统达到平衡,还需要 添加一些辅助装置,如需要放置被测物的称盘和辨别磁场中导线位置变化的位移传感器。另外,还需要一个电流调节器和测量电流的测量回路。当未加载荷时,导线 中正好流过由电流调节器控制的一定电流,使处于同样水平位置的指示器的两指针保持不动,系统达到平衡状态。这时,测量仪表上被指示的电流与零位对应,即天 平的零点。电磁补偿称重传感器在实验室中的电子天平上被广泛采用,其特点是传感器精度高,一般为0.001%。考虑到称量台上的输送机影响,一般称台的整 体静态称量精度为量程的0.01%。传感器内部需要电磁平衡过程,称量稳定时间较长,动态响应时间较慢。因此,采用电磁补偿式称重传感器的检重秤无法突破 400件/分钟和正负偏差300mg的动态精度瓶颈。

应变电阻称重传感器是在金属铝或不锈钢弹性体上贴上四个电阻应变片,构成惠思通电桥。当传感器受力时,其形状发生变化。这样就迫使粘贴在传感器上的 四个应变片的阻值也发生相应的变化,其中受挤压的阻值变小,受拉伸的阻值变大。通过惠思通电桥测量电路即可较准确地测量出阻值的变化,并换算出受力的大 小。应变电阻称重传感器普遍应用于工业衡器和各种工业场合下的特殊称重控制,其特点是适合工业现场的恶劣环境,动态响应迅速,传感器精度为0.01%。考 虑到称量台上的输送机影响,一般称台的整体静态称量精度为量程的0.03%。

赛默飞世尔科技公司(Thermo Fisher Scientific)成功地突破了高速和高精度的瓶颈,其称重秤的核心采用了松带专利技术:称重传感器采用工业级、动态响应迅速的电阻应变式称重传感器。 虽然Thermo Scientific AC9 Rx称重秤选用的是应变电阻称重传感器,但是其松带技术使得称量台上没有电机。首先,此举实现了称量台的轻巧自重,可以忽略称量台本身的重量,只考虑最大 产品重量,相对而言将称量台的有效称量精度提高到0.01%。换而言之,Thermo Scientific AC9 Rx称重秤达到了与电磁补偿式称重传感器一样的静态称量精度;其次,Thermo Scientific AC9 Rx称重秤彻底消除了电机等传动设备的振动影响,实现了高速高精度的梦想。在550件/分钟的称重过程中,根据包装袋的不同规格,Thermo Scientific AC9 Rx称重秤的最佳动态精度可达到0.03g~ 0.05g。

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