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★廣州數控設備有限公司張俊昌，江文明，吳成濤

1 背景

燃氣表作為生活中常見的計量設備，其正常工作和有效精準的檢定關乎人民群眾利益。在日常檢定時，檢定方式的不合理和不科學極易導致檢定結果的不準確。隨著燃氣在家庭生活的不斷普及，燃氣表的正常應用關乎人民群眾的生命財產安全。因此通過對燃氣表合理化、科學化的檢定，保證安全使用燃氣具有重要意義。

通過對燃氣表的精準檢定，可以保障燃氣表正常運行以獲得數據準確度，避免燃氣企業與燃氣用戶產生費用分歧和不必要的糾紛，最大程度保障消費者和燃氣企業的合法權益。否則，燃氣表精準度不高，亦或導致出現安全隱患和社會矛盾安全風險，同時對燃氣使用量的統計也會產生不良影響，從而影響國家對于燃氣用量的數據分析和調控，因此對于燃氣表的準確檢定至關重要。

目前我國在線運行居民燃氣表約有1.5億臺，其中3000-4000萬臺為智能燃氣表，每年由廣州能源檢測研究院檢定的供廣州地區使用的民用智能燃氣表約40-50萬臺，檢定任務非常繁重。國家計量檢定規程JJG577-2012規定：以天然氣、液化石油氣為介質的燃氣表使用期限一般不超過10年、6年，燃氣表強制更換、檢定工作量大。人工參與檢定作業，靠人眼對比數據，必定受到人為因素的影響，穩定性、準確性難以一直保證。因此，研發一種機器人燃氣表智能檢定系統具有重要意義。

綜上所述，在燃氣表檢定作業領域，采用工業機器人替代人工作業是非常迫切的需要。工業機器人替代人工作業，不僅大大縮減了作業人員數量，且保證了檢定質量的穩定性及準確性，提高了生產效率，降低了對作業工人的技術要求及勞動強度，極大程度保障了作業人員的安全，不僅降低了用人成本，也解決了缺工或無工可用的困難。

2 案例實施與應用

該系統的建設由供儲料自動循環系統、機器人自動化系統、工業自動化燃氣表智能檢定系統和實驗總控及數據處理系統四大部分組成。根據檢定規程，該系統可以對燃氣表的外觀、密封性、壓力損失、示值誤差以及附加裝置功能等要素進行檢測。從樣品送檢、碼垛拆箱、取表去帽、規程檢定、原始記錄、出具證書、打印張貼燃氣表合格標識、打包封箱、打印張貼箱體新標簽、碼垛纏膜等工作流程全部自動完成。該系統建設共投資五百萬，歷時10個月完成相應設計、制造、裝調，一次性通過了專家組對該項目的驗收并投入使用。

采用工業機器人配套視覺技術、智能物流技術、傳感技術、實時監控檢測技術等，采用音速噴嘴標準流量計比較法原理進行燃氣表檢定，很好地滿足了該系統所需的相應功能性要求。在滿足對不同生產廠家的燃氣表進行檢定的前提下，系統突出智能無人檢定、自動化程度高、準確度高，范圍度寬等優點。

該系統投入使用后，縮減了16名作業人員，節約了勞動力，檢測結果一致性更高，不再受人為主觀因素的影響。

自動線可以自動記錄日期、班次、操作者、表向、表型、初校、復校、密封性檢測的所有數據。并可查詢每道工序的工作時間、產量、合格率等數據。可以連接看板，可圖形化顯示統計數據；測試軟件在不同流量點的信號當量可分段設置。

圖1 整體項目布局示意圖

3 關鍵技術

機器人燃氣表智能檢定系統集機械設計與制造、圖像處理及分析、智能控制、物流管理等先進技術于一體，圍繞燃氣表檢定系統的信息化、智能化、無人化需求擬解決的關鍵技術如下：

（1）基于機器視覺技術，取代燃氣表計量檢定中的人工判斷工作，對燃氣表銘牌或表體上的制造商名稱（商標）、制造計量器具許可證標志和編號等品牌資質，產品名稱、型號規格、出廠編號、制造年月等產品，準確度等級、流量范圍、最大工作壓力、回轉體積、適用環境溫度范圍、氣體流向箭頭或文字等技術指標信息，并判斷機械封印完整、指示裝置合規（計數器末位數碼體積、累積流量等）、附加裝置齊全，實現燃氣表外觀質量與測量特性分析評價；

（2）基于智能控制技術，實現燃氣表的多規格、多工位智能調度，進行外觀、密封性、壓力損失、示值誤差、附加裝置功能檢測等5項檢測項目。相比于傳統的人工調度方式，本系統具有易于管理、生產效率高、安全性可靠且經濟效益顯著等特點，可以在高危環境下實現全天候作業；

（3）基于物流管理技術，針對運輸整垛物料、運輸整箱物料、開箱封箱、打碼貼標過程實行智能化管理，實現物流過程中運輸、存儲、包裝、裝卸等環節的一體化和智能物流系統的層次化。如采用音速噴嘴標準流量計配套智能物流系統進行燃氣表檢定。依據有關的國家檢定規程，該檢定系統可對G1.6、G2.5和G4的民用膜式燃氣表進行首次檢定和周期檢定。

4 創新與指標實現

（1）該系統的創新如下:

· 研制我國第一套燃氣表智能檢定系統，實現多規格燃氣表的全流程自動化檢定；

· 基于視覺技術實現了燃氣表外觀缺陷和信息數據在線識別；

· 基于“互聯網+”技術自動生成檢定證書，實現燃氣表生命周期跟蹤。

該系統達到的技術指標：

· 機器人燃氣表智慧檢定系統不確定度優于0.5%；

· 機器人燃氣表智慧檢定系統不合格產品發現率不低于99.99%；·動態圖像識別功能正確率不低于99.99%；

· 機器人“取帽蓋帽”功能正確率不低于99.99%。該系統達到的經濟指標：

· 為企業減負約1600萬元的檢定費用；

· 實現了使用節能低碳環保的無紙化電子記錄；

· 降低人力成本，每年可節約近160萬元；

· 該系統建設共投資500萬元，歷時10個月完成相應設計、制造、裝調，一次性通過了專家組對該項目的驗收并投入使用。

圖2 項目現場使用實圖

5 成效與未來前景

機器人燃氣表智能檢定系統在廣州能源檢測研究院已通過相關專家組的驗收，同時憑借其檢測穩定可靠、連續作業、自動化程度較高的特性，得到用戶和相關業內人士的一致好評，具有良好的應用前景：

（1）檢定效率提高12倍，高效完成每年燃氣表送檢量，企業減負約1600萬元。傳統燃氣表檢定裝置受人為工作時間和效率的影響，平均每年僅能完成業務量約400萬元，難以完成每年企業的燃氣表送檢量。本系統應用后可實現7×24小時全天候作業，效率是傳統方式的12倍，可以完全解決每年企業燃氣表送檢量。按照廣州市的燃氣表百萬改造計劃，廣州每年燃氣表新安裝和更換量超過40萬只。雖然家用燃氣表被列入強制檢定的工作計量器具目錄范圍內，屬于行政事業性收費免征，但按照原來每個燃氣表38元的檢定效益計算，預計每年能為企業減少1600萬元的強制檢定費用負擔。

（2）節約證書用紙，減少材料成本約60萬元。燃氣表智慧計量檢定系統建成后，通過互聯網把檢定數據同步到證書系統的數據庫中，實現原始記錄和檢定證書電子化，免除打印紙質版記錄。按照每份原始記錄及證書報告紙質成本共1.0元，每年檢定40萬個燃氣表計算，每年可以節約成本為40萬元。還有每年打印用的碳粉以及打印機損耗維護成本10萬元，每年在紙質記錄和證書報告可節省開支50萬元；在紙張節約方面，按每份報告2頁紙，每張紙重100g，則每年可減少80噸紙的消耗量。

機器人燃氣表智能檢定系統未來可面向燃氣表的生產廠家及各地的檢測機構推廣應用。該系統既有利于豐富各地市場監管系統內對計量檢定系統智慧化、無人化方面的研究，也有助于完善國家計量基礎設施建設，強化工業基礎。

 摘自《自動化博覽》2022年11月刊