高速傳送生產線產品傳送速度在線校準研究

蔡政國

摘 要：文章提出一種新的在線校準方法，并將該方法應用于產品傳送速度參數的校準中。針對傳統方法的缺陷，文章闡述了頻閃效應與相關標準器。基于此，文章闡明了校準原理與方法，借助實例進行驗證，證明該方法具有可操作性與實用性。在確保企業生產條件下，做好校準工作，切實維護工作人員自身安全，有利于實現在線校準。

關鍵詞：高速傳送；傳送速度；在線校準

隨著科學技術的快速發展，自動化生產線以其獨特的優勢，被廣泛地推廣和應用在眾多領域。工業4.0概念的提出，如何實現工業生產的高效化和智能化發展，成為工業行業關注的重點。產品傳送速度參數在計數傳感器基礎上生成，在多個層面起到了重要作用。醫藥與印刷等行業應用自動化生產線后，具有較高的傳送速度，確保了較高的參數準確性。定期校準生產線上參數，有利于維護產品質量與品牌效應。傳統校準方法的應用，無法滿足企業對高效與安全生產的要求，這就需要設計一種新的校準方法，在高速生產線上對傳送速度以及其他參數進行校準，不僅能夠保證生產運行的安全性，還能夠提高生產質量和效率。

1 傳統校準方法

現階段多現場校準多使用手持式轉速表比對法，在采用該種校準方法時，必須將生產線關閉，然后采用人工粘貼反光紙的方式進行校準，校準時，重新啟動生產線。一定程度會降低企業生產線的生產水平和質量。同時，工程師在進行實際生產的過程中，如果和生產線機械裝置之間的距離過近，會給個人與企業帶來一定安全風險。新方法的應用，在確保校準可靠性與可行性同時，避免對人身與生產構成威脅。

2 頻閃效應

所謂頻閃效應，指的是當物體在人的視野中消失后，能夠產生短時間的覺印象。通常狀況下，視覺印象暫時停留的時間一般在0.05～0.2 s之間。如果物體的視激信號的間隔小于0.05 s，將會導致人形成連貫錯覺，即短時間內被觀物體將不會消失[1]。表明，閃光頻率與物體的運動速度表現出相應倍數關系時，人眼中產生了相對靜止的影像。如，旋轉圓盤，將一個標記寫在圓盤上，如果轉盤轉速n等同于閃光頻率n0時，每次閃光時標記全部處在相同位置，于是就產生了上述情況。由于閃光頻率與轉盤轉速間倍數有差異，將獲得二重、三重等的圖像。頻閃效應的應用，可輕松地觀察到高速運動物體運行狀況與表面質量，現階段頻閃效應被應用在多個領域，如生物與工業生產等[2]。

3 頻閃設備與主要技術指標

頻閃設備，借助內部或外部觸發的方式，對LED頻閃燈的閃光頻率實施控制，觀測運動物體的旋轉速度或高度選裝等。本校準方法將頻閃設備用作標準器，發出的光明亮且短促。為使被校區域與其他區域較好地區分，閃光的亮度4倍于環境亮度。為將光危害降至較低，頻閃設備發出的頻閃光不對人產生刺激感，要求頻閃設備的量程范圍應≥50 Hz，以滿足產品傳送速度參數的要求。

4 高速傳送生產線產品傳送速度在線校準原理與方法

以頻閃效應原理為依據，選定標準頻閃設備的閃光，用作光源。如圖1所示，如果閃光頻率趨近或等同于生產線傳送帶上物體運動速度，盡管物體處在高速運動裝填，相比實際運動較慢，可以將物體視為靜止。在閃光下生產線上所有產品均視為靜止，因此生產線上產品的運動速度即為閃光頻率。

校準使用頻閃設備的可以是含有頻閃光源與控制單元等的檢測系統或手持式頻閃儀，校準工作開始前，保證校準人員與轉送裝置或產品接近時，對人身安全及產品質量不會造成影響。為確保校準結果較高的精準度，先要明確被校生產線產品的傳送速度數值，確定產品傳輸速度之后由校準人員對頻閃設備的出射光進行檢測，并保證其能夠垂直地投射到生產線上，進而保障所有的產品按照一定的順序依次通過照射區域，如果緩慢前進影像出現時，說明相比產品的運動速度，閃光頻率較小；如果產品以緩慢后退影像出現時，說明，相比產品運動速度，閃光頻較大。在實踐生產的過程中，需要校準人員對實際狀況進行全面的分析，對設備閃光頻率作出適當調整。

如果高速運動的產品處在靜止狀態，與生產速度不斷趨近的范圍內，可視為，設置的閃光頻率與生產線上產品的運動速度是等同的，以標準器閃光頻率與生產線控制裝置上傳送速度示值間的差異為參照，作出誤差判斷，并評判生產速度測量不確定度。

5 高速傳送生產線產品傳送速度在線校準結果

研究對象選取某公司醫用創可貼生產流水線，在該生產線上，輸出的創可并貼未進行剪裁。機械控制單元中的計數傳感器位無法直接測量，拆卸較困難。如果有人接近機械控制單元，在系統控制下，生產線自動停止，維護人員不受傷害。企業要求該線產品傳送速度每分鐘達到2 000件。為更好地開展現場作業，在開展在線校準時，使用的觀測方法為手持式頻閃儀，同時配合肉眼觀測。生產線控制系統在整體運作流程中每分鐘的傳送速度保持在2 000件，因為傳送速度單位為每分鐘，為此，取10次測量的平均值，向上取整數，獲得的最優參數估計值為每分鐘2 001件，如表1所示。

6 不確定度評定的測量

（1）測量模型。在該次校準中，測量數學模型表示為“y=n，其中，y為被校生產線產品傳送速度的校準值；n為標準頻閃儀的示值”。2 000 FPM處，標準器可允許誤差為2 000×±0.02% =±0.4 FPM，生產線傳送帶每處具有相同的傳送速度，通常傳送帶具有恒定的運行速度傳送帶運動時，引入的不確定度分量可忽略不計。如此，獲得的頻閃儀引入的標準不確定度為每分鐘u（n）=u2=0.6件，其中u2為分辨力產生的標準不確定度。（2）測量重復性。維持重復性條件，本次校準測量了10次同一生產線，引入的標準不確定度為每分鐘為uA = s/= 0.38 件/min。（3）校準結果的測量不確定度。在本次校準中，生產線產品傳送速度的擴展不確定度每分鐘2件左右。

7 結語

在計數傳感器基礎上生成的產品傳送速度，應用在高速生產線上，該校準方法操作便捷、效率高，具有較強的實用性。與傳統方法比起來，很大程度上防止了校準工作給企業生產來的影響，維護了工程師的人身安全，使在線校準變成可能。許多企業需求較高的在線服務，這種方法對生產運行特點不構成影響，具有突出的作用。該方法在生產速度較大的生產線上，具有良好的適用性。校準開始前，先把握產品速度估計值，這點很重要，因為閃光頻率和產品傳送速度呈現出特定倍數關系，會對校準結果過程產生影響，而該校準方法可消除這種影響。

[參考文獻]

[1]王偉，劉磊，劉爾立.讀寫作業臺燈的頻閃研究[C].武漢：海峽兩岸第二十一屆照明科技與營銷研討會專題報告暨論文集，2014：31-38.

[2]肖天雷.高速生產線產品傳送速度的在線校準方法[J].上海計量測試，2015（3）：28-30，33.