从商品预包装技术演变看电脑组合秤技术发展

发布于：2006/11/20 14:05:22 | 981 次阅读

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、概述

电脑组合秤是衡器行业中新近发展起来的一种智能组合型定量自动包装衡器。以往常规的定量包装秤是基于单斗计量，物料颗粒是均匀为前提的。所以该类型定量包装秤只需具备零区设定、延时采样、提前量设置及落差修正，即可使称量准确度达到预定目标。而具备粗、精加料及各种判断即可提高装料速度。然而实际上各种物料颗粒均匀程度不一，特别在食品行业中各种加工食品，诸如干果、糖果、膨化产品、土特产杂品、宠物食品等个体重量不均匀占相当大的比例。目前我国各大中城市中随着超级市场的兴起，预包装食品占了统治地位，预包装的发展推动了包装秤的发展，然而在预包装的食品中大部分属颗粒或块状不均匀类型。对于这种物品的包装如果继续利用常规单斗或多斗计量的包装秤，无论从称量准确度与速度上都是较难满足要求。为此一种高效率计量分装不均匀商品的电脑组合秤应运而生。以下从商品预包装的演变谈电脑组合秤的技术发展。

2、电脑组合秤的技术发展

电脑组合秤的发展至今无论在国内外，都经历了一段较漫长的时期。

在七十年代中国的商店里出售各类散装商品一般不预先包装，商店零售是现场手工包装、现场手工称量、现场手工计价。

到了八十年代，随着中国改革开放政策的实施，一些具有先见之明的企业，引进了国外先进的电子秤技术、开发出能具有自动称量、计价的电子秤。但是该类计价秤当属手工包装后的计量方式。此种方式如用于生产企业的包装线上，计量速度平均每人每分钟计量10次以下，包装效率较低。

为了提高计量速度，在八十年代后半期，国内外相继发展了一种单斗式带振动送料机构的电子包装衡器。该类衡器虽然包装速度可提高到20包/min左右，但是适用范围较狭窄，对于颗粒均匀程度要求较高。有时为了满足称量速度，致使称量准确度比手工包装计量还要差。

八十年代末期，随着化学工业的发展，需要对不均匀颗粒状原材料进行定量包装，以及食品生产厂家为满足顾客对包装外观及卫生的要求，需要有操作简单，具有自动定量称量功能，能对各种不均匀颗粒与块状物品实现、高速计量的衡器。此时，在世界上推出了多斗式称量，通过计算机对称量斗实现智能化随机组合的电脑组合秤产品，从而实现了上述要求。

此阶段比较有代表性的是电脑组合秤产品的推出。首先其适用范围广。既能传送称量体积大、分量轻的薯片类食品，又能传送称量难以分离、易粘连的乳酪，以及难以分离、易漏、易碎、流动性差的物品。

3、电脑组合秤工作原理

物料通过提升式输送机送到贮料斗，当物料加到预先设置的水平位置时，置于贮料斗上方的水平光电检测器通过检测发出信号，使提升输送机构停止进料。当贮料斗上物料水平位置降至预先设定的水平位置，则水平光电检测器再发出开始进料信号。进入贮料斗的物料由线振盘送到缓冲料斗，再由缓冲料斗送至称重料斗，在称重料斗内的物料由称重传感器称重，输出信号送入微型处理器。由于沿秤体整个圆周方向同时有多个称重料斗，同时将称重信号输入计算机，由计算机进行随机组合运算，巡回检测组合以最快的速度找出最接近目标重量的称重斗组合数，进行A组合。选中组合的称重料斗内物料由称重料斗开闭控制机构动作，物料卸下，并通过整理槽到达集料斗，再进入到下面的自动包装机中。此时除了选中组合的称重空斗外，其余料满的称重斗又开始了B组合运算，找出最接近目标重量的称重斗，接下去周而复始地连续进行B组合……，从而达到高速、高准确度的定量称重。
电脑组合秤特点是多个称重斗同时被加料。例如当称重头数为14时，则有14个称重料斗同时被加料，由于被称物料的不均匀性，致使每个斗的称重量有相当大的偏差。首先由称重传感器快速正确判断每个斗中物料的重量，然后由计算机采用随机组合运算方法，运算次数一般为2N－1次，即14斗的运算次数为214－1＝16383次。每个组合运算结果与所设定目标重量比较，每次组合一般为3～5个斗，（如果3～5斗组合不等于目标重量值，则可调整每个称重斗上的线振盘的振幅水平）。如果组合的斗数太多，则效率不高，斗数少则组合不高。在实际运行中，首先是14个斗同时加料，次A组合为14个斗中的3个组合斗放料，则剩下11个斗再进行第二次B组合，第三次由剩下8个斗再加上次放料后又加满料的3个斗，亦即还是11个斗的第三次C组合，接下去还是11个斗的第四次D组合……。一般单称重斗的程序前后执行时间为1200ms左右，其中组合时间约为200ms，总计包装速度可达80包/分以上。如采用双秤、带记忆斗、称重头数为20的结构形式，总计包装速度可高达240包/分。

4、电脑组合秤技术的发展

电脑组合秤完全不同于使用一个称重斗称重的传统式定量包装秤，其结构采用多个称重斗，由微机随机选择其中几个称重斗的混合重量，它的重量与目标重量相等。组合过程由微信息处理机完成。操作人员控制的各部分数据都在控制屏上显示，简明扼要非常方便。

按料斗形式可分为双排无记忆斗、三排有记忆斗式，称量头数分10头、14头、20头等多种规格。其特点是每个称量斗的结构一体化，即称量传感器、步进电机、变换器以及装有专用集成块的打印机构等几乎所有的智能部件均集装在密封的驱动单元内。驱动单元在化生产车间内，经过严格的检验后封装，单元采用插入式连接，不需任何配线作业。同一系列型号均使用相同单元。各单元可互换，每个驱动单元只需用4根螺栓即可轻松安装在柱形机身上。而驱动单元索引的各种料斗（包括缓冲料斗、称重料斗）与料斗门控制执行机构均不需工具即可简单拆装。10－20头机型的智能组合秤，只要备有1个驱动单元，就可完成产品的常年维修需要。同一系列机型的智能组合秤，料斗均采用通用化设计，料斗之间有互换性，料斗材料采用厚度微1.5mm以上的镜面抛光不锈钢板，转角采用大圆角设计，防止物料滞留，便于清洗。料斗开闭机构采用步进电机驱动控制方式，大大减少了振动及噪音，利于提高称量准确度。整个机构不用一根弹簧，减少细菌粘连，卫生性好，不会有滞留物。机器本身符合防水防尘IP65的标准。其中打印机可用水冲洗，进料主振机密封在中座圆柱体内，减少噪声。圆柱体机身内所有插座与布线不存在维修问题。其次是应用软件相当丰富，可满足称量不同物料的需要。

目前型式的电脑组合秤，除了采用双秤、带记忆斗、称重头数为20的结构型式，总计包装速度高达240包/分以外，称重仪表采用32位CPU，一台仪表可同时控制2台秤的工作。为了达到用户24小时不停机工作的要求，又能做到每天清洗与物料接触的粘料内壁。新机型可满足卸下1-2个秤斗清洗而无须停机、无须设定、机器自我调整数据，自适应、自诊断。称重仪表本身可同时记忆99种品种的配方重量，如果与上位计算机连接，可实现条形码设定、混合产品同步计算等功能，与上位计算机连网后，可实现同时操作32台电脑组合秤。

型式的电脑组合秤的自动检测功能如下：

① 能自动显示电机动作正常与否；
② 触摸式显示能同时判断本身的正常与否；
③ 自动显示重量准确与否；
④ 自动显示打印机动作正常与否；
⑤ 自动显示局域网正常与否；
⑥ 自动检查记忆模块正常与否；
⑦ A/D转换自动监视；
⑧ 称重传感器波形监测：自动显示某称重斗的故障，自适应调整数据，不间断工作；

5、结尾

随着我国改革开放与经济一体化进程的加快，全国各地的商品零售超市如雨后春笋般地涌现。最近国际法制计量组织OIML R87号《定量包装商品净含量》以及我国国家技术监督局第43号令《定量包装商品计量监督规定》的正式实施全国范围的监督抽查。商品预包装领域由以往的空白向高速、高准确度方向发展。电脑组合包装秤产品已开始逐渐进入我国的商品加工、包装行业。一些卓有见识的企业，特别是一些较有规模的食品加工厂开始采用电脑组合秤，根据不完全统计，以巧克力糖果为例，如果按150g/袋，售价15元/袋计，车间工人人工包装按每袋多装2g计，而电脑组合秤按0.8g/袋计，每袋节省1.2g，节省金额0.12元。如果工厂配置了一台电脑组合秤以70袋/分、33600袋/8h，一年按300天计，则1008万袋/年的产量，光原料即可节省120.96万元/年。如果以节省劳动力计算，则可创造更可观的经济效益

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