林玉喜

[摘 要]機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用和推廣，使得我國(guó)稱重技術(shù)對(duì)精度有了更高要求。本文將就稱重系統(tǒng)應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)來(lái)提高該系統(tǒng)的稱重精度進(jìn)行探討。

[關(guān)鍵詞]機(jī)電一體化技術(shù) 高精度 稱重系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM121.1.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1009-914X（2016）07-0024-01

當(dāng)前我國(guó)在企業(yè)生產(chǎn)和管理中，為了提高計(jì)量準(zhǔn)確度進(jìn)而提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和企業(yè)管理水平，因此，在稱重系統(tǒng)中應(yīng)用了機(jī)電一體化技術(shù)來(lái)提高稱重系統(tǒng)的精度。本文將結(jié)合稱重系統(tǒng)控制現(xiàn)狀和稱重方式現(xiàn)狀，探討稱重系統(tǒng)應(yīng)用機(jī)電一體化提高稱重精度的作用和方法。

1.稱重系統(tǒng)控制和稱重方式現(xiàn)狀

1.1 稱重系統(tǒng)控制技術(shù)

稱重控制系統(tǒng)從手工控制到現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)控制發(fā)生非常大的改變。手工控制由多人共同完成稱重操作并進(jìn)行手工記錄，需要操作技術(shù)人員熟諳計(jì)量工具和計(jì)量技術(shù)。但隨著機(jī)電一體化的逐漸被普及和推廣，利用高精度稱重系統(tǒng)進(jìn)行稱重流程控制和數(shù)據(jù)存貯以及打印報(bào)表等，極大的提高了稱重工作的效率和準(zhǔn)確度。

1.2 稱重方式的現(xiàn)狀

在稱重方式的現(xiàn)狀中，現(xiàn)階段存在動(dòng)態(tài)與靜態(tài)兩種計(jì)量方式。其中動(dòng)態(tài)計(jì)量方式通過(guò)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)建模和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以及數(shù)字濾波和振動(dòng)理論等技術(shù)的應(yīng)用，增強(qiáng)了稱重系統(tǒng)自我診斷和適應(yīng)能力，而且稱重方式在信息處理方面更趨于智能化和組織化。此外，由于互連網(wǎng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，也使得在線稱重計(jì)量為食品和紡織以及醫(yī)藥和化工等行業(yè)提供了更為便捷和準(zhǔn)確的稱重方式。

2.稱重系統(tǒng)應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的作用

在稱重系統(tǒng)中通過(guò)應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，使用數(shù)字量和模擬量替代傳統(tǒng)的機(jī)械量，使得稱重所得數(shù)據(jù)更具有實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。其中在線稱量系統(tǒng)的應(yīng)用也使得稱重的精度得到較大程度的提高從而減少了生產(chǎn)所需成本，促進(jìn)了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升，同時(shí)也完善了稱重系統(tǒng)自我檢測(cè)功能。

3.機(jī)電一體化技術(shù)在稱重系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 通過(guò)信號(hào)數(shù)據(jù)處理提高稱重精度

在動(dòng)態(tài)稱重中，由于受物體振動(dòng)和沖擊的影響，給稱重帶來(lái)較大的誤差，如何將這種影響因素消除，以獲得較高的精確度，便是動(dòng)態(tài)稱重當(dāng)前需要解決的首要問(wèn)題。但由于物體振動(dòng)主要是低頻干擾，為了避免低頻干擾影響稱重精度，可采取數(shù)據(jù)處理的方法消除振動(dòng)的信號(hào)干擾[1]。在稱重時(shí)對(duì)于1-2種頻率干擾，可應(yīng)用數(shù)據(jù)處理方式消除周期的振動(dòng)干擾信號(hào)對(duì)稱重的影響。在稱重工具標(biāo)定時(shí)通過(guò)準(zhǔn)確測(cè)得各標(biāo)定點(diǎn)上實(shí)際載荷與示值之間關(guān)系并制作傳輸特性曲線，然后利用傳輸特性曲線對(duì)每一示值計(jì)算其對(duì)應(yīng)的實(shí)際重量，而事實(shí)上目前一些先進(jìn)的稱重工具已經(jīng)具備該種數(shù)據(jù)處理的軟件，在這類稱重工具中自帶多重積分法及非線性補(bǔ)償法數(shù)據(jù)處理方法，同時(shí)還具有零漂、溫漂處理的方法，可直接在稱重中進(jìn)行使用。

3.2 改善電路以提高稱重精度

測(cè)量電路通過(guò)放大傳感器輸出的電信號(hào)，再在測(cè)量后由微機(jī)進(jìn)行處理。在稱重系統(tǒng)中測(cè)量電路應(yīng)用的微處理元器件在精度和靈敏度上有較高要求，但元件老化和環(huán)境等影響因素會(huì)使得測(cè)量時(shí)精度受到影響。在測(cè)量電路中零點(diǎn)漂移是常見(jiàn)性問(wèn)題，需要對(duì)其進(jìn)行定期校正以減少誤差。在避免出現(xiàn)零點(diǎn)漂移時(shí)還可專門(mén)設(shè)計(jì)電路，專門(mén)設(shè)計(jì)的這個(gè)電路其工作原理通常是在傳感器不承重情況下，對(duì)其進(jìn)行傳感器電橋平衡將所輸出電壓設(shè)定為零。在傳感器上游秤斗壓時(shí)稱重體的重量和環(huán)境變化等影響因素會(huì)導(dǎo)致傳感器會(huì)有電壓輸出。這樣需要將皮重以及別的原因引起的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讓物重來(lái)占用，如果轉(zhuǎn)換所代表的重量小于無(wú)電路轉(zhuǎn)換所代表的重量，將使得稱重的精度得到有效提高。在稱重所用的計(jì)量秤上直流放大器主要作用就是精度要高，而精度高也就意味著線性度高并且誤差在萬(wàn)分之幾范圍內(nèi)[2]。而且在改善電路過(guò)程中還需注意零漂、溫漂以及失調(diào)電壓應(yīng)控制在合理范圍內(nèi)，這樣在設(shè)計(jì)放大電路時(shí)就應(yīng)注意去除零漂、溫漂以及失調(diào)電壓。此外，還需在稱重系統(tǒng)提高起速率和轉(zhuǎn)換接口卡的精度，進(jìn)而提高其抵御干擾的能力。

3.3 提高傳感器精度和改善機(jī)械承載

3.3.1 提高傳感器精度

若要提高稱重系統(tǒng)精度首先應(yīng)提高傳感器精度，減少非線性和重復(fù)性的誤差以及減少滯后誤差，并將誤差降低到萬(wàn)分之幾的范圍內(nèi)。因此，傳感器的靈敏度成為了考察稱重系統(tǒng)精度的重要要素。首先，在選用稱重工具時(shí)，需要考察兩個(gè)傳感器對(duì)接時(shí)其間靈敏度是否保持了一致性，從而避免稱重時(shí)出現(xiàn)各類誤差。其次，傳感器的輸出電壓應(yīng)該保持其穩(wěn)定性，避免加載后電壓不穩(wěn)影響稱重精度。此外，還需注意傳感器受的力與它所輸出的電壓輸呈線性關(guān)系，若檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)線性關(guān)系數(shù)據(jù)偏小或偏大均會(huì)導(dǎo)致稱重時(shí)出現(xiàn)誤差，這樣就需要更換或維修傳感器。在影響傳感器精度的因素中，還有使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)和元器件老化等原因，或應(yīng)溫差變化影響使得傳感器受力不穩(wěn)定從而也會(huì)造成稱量誤差。因此，需改善傳感器支承點(diǎn)分布，采用對(duì)稱分布使傳感器受力順著軸線方向?qū)ΨQ分布。而在傳感器受壓情況下則應(yīng)通過(guò)點(diǎn)接觸來(lái)保證其稱重時(shí)的精度。

3.3.2 改善機(jī)械承載

由于物料在加載時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖擊力，而承載體的振動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致傳感器受到側(cè)向力會(huì)使稱重精度受到影響。這樣就需要采取有效措施改善機(jī)械承載以避免沖擊力所造成的影響作用。而且在實(shí)際生產(chǎn)線中機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)都會(huì)出現(xiàn)機(jī)械諧振頻帶寬度，這樣就需避免出現(xiàn)機(jī)械諧振頻帶寬度產(chǎn)生疊加反應(yīng)，因此，需改造機(jī)械承載體結(jié)構(gòu)和材料受力狀況，通過(guò)在稱重系統(tǒng)中采用有效的減震措施將機(jī)械諧振和控制系統(tǒng)帶寬相隔離，應(yīng)用濾波電路過(guò)濾掉干擾的機(jī)械諧振信號(hào)[3]。

結(jié)束語(yǔ)

機(jī)電一體化技術(shù)改變了傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品的運(yùn)行方式和操作方法，通過(guò)機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)、以及信息處理等多學(xué)科的融合，使得稱重系統(tǒng)呈數(shù)字化和智能化方向發(fā)展，并通過(guò)信號(hào)數(shù)據(jù)處理和改善電路和傳感器精度，以及改善機(jī)械承載等方法有效提高了稱重系統(tǒng)的精度。

參考文獻(xiàn)

[1] 張其成 . 接口技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 產(chǎn) 業(yè)與科技論壇，2013，12（02）：69-70.

[2] 湯秀紅，莫足琴. 論機(jī)電一體化及其應(yīng)用[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，5（36）：87-88.

[3] 李啟麟，劉紅霞，等.我國(guó)機(jī)電一體化發(fā)展途徑的探討[J].鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，20（2）：62-64.