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★廣州數(shù)控設(shè)備有限公司張俊昌，江文明，吳成濤

1 背景

燃?xì)獗碜鳛樯钪谐Ｒ?jiàn)的計(jì)量設(shè)備，其正常工作和有效精準(zhǔn)的檢定關(guān)乎人民群眾利益。在日常檢定時(shí)，檢定方式的不合理和不科學(xué)極易導(dǎo)致檢定結(jié)果的不準(zhǔn)確。隨著燃?xì)庠诩彝ド畹牟粩嗥占?，燃?xì)獗淼恼?yīng)用關(guān)乎人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此通過(guò)對(duì)燃?xì)獗砗侠砘⒖茖W(xué)化的檢定，保證安全使用燃?xì)饩哂兄匾饬x。

通過(guò)對(duì)燃?xì)獗淼木珳?zhǔn)檢定，可以保障燃?xì)獗碚＿\(yùn)行以獲得數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度，避免燃?xì)馄髽I(yè)與燃?xì)庥脩舢a(chǎn)生費(fèi)用分歧和不必要的糾紛，最大程度保障消費(fèi)者和燃?xì)馄髽I(yè)的合法權(quán)益。否則，燃?xì)獗砭珳?zhǔn)度不高，亦或?qū)е鲁霈F(xiàn)安全隱患和社會(huì)矛盾安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)對(duì)燃?xì)馐褂昧康慕y(tǒng)計(jì)也會(huì)產(chǎn)生不良影響，從而影響國(guó)家對(duì)于燃?xì)庥昧康臄?shù)據(jù)分析和調(diào)控，因此對(duì)于燃?xì)獗淼臏?zhǔn)確檢定至關(guān)重要。

目前我國(guó)在線運(yùn)行居民燃?xì)獗砑s有1.5億臺(tái)，其中3000-4000萬(wàn)臺(tái)為智能燃?xì)獗?，每年由廣州能源檢測(cè)研究院檢定的供廣州地區(qū)使用的民用智能燃?xì)獗砑s40-50萬(wàn)臺(tái)，檢定任務(wù)非常繁重。國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG577-2012規(guī)定：以天然氣、液化石油氣為介質(zhì)的燃?xì)獗硎褂闷谙抟话悴怀^(guò)10年、6年，燃?xì)獗韽?qiáng)制更換、檢定工作量大。人工參與檢定作業(yè)，靠人眼對(duì)比數(shù)據(jù)，必定受到人為因素的影響，穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性難以一直保證。因此，研發(fā)一種機(jī)器人燃?xì)獗碇悄軝z定系統(tǒng)具有重要意義。

綜上所述，在燃?xì)獗頇z定作業(yè)領(lǐng)域，采用工業(yè)機(jī)器人替代人工作業(yè)是非常迫切的需要。工業(yè)機(jī)器人替代人工作業(yè)，不僅大大縮減了作業(yè)人員數(shù)量，且保證了檢定質(zhì)量的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，提高了生產(chǎn)效率，降低了對(duì)作業(yè)工人的技術(shù)要求及勞動(dòng)強(qiáng)度，極大程度保障了作業(yè)人員的安全，不僅降低了用人成本，也解決了缺工或無(wú)工可用的困難。

2 案例實(shí)施與應(yīng)用

該系統(tǒng)的建設(shè)由供儲(chǔ)料自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)、機(jī)器人自動(dòng)化系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化燃?xì)獗碇悄軝z定系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)總控及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)四大部分組成。根據(jù)檢定規(guī)程，該系統(tǒng)可以對(duì)燃?xì)獗淼耐庥^、密封性、壓力損失、示值誤差以及附加裝置功能等要素進(jìn)行檢測(cè)。從樣品送檢、碼垛拆箱、取表去帽、規(guī)程檢定、原始記錄、出具證書(shū)、打印張貼燃?xì)獗砗细駱?biāo)識(shí)、打包封箱、打印張貼箱體新標(biāo)簽、碼垛纏膜等工作流程全部自動(dòng)完成。該系統(tǒng)建設(shè)共投資五百萬(wàn)，歷時(shí)10個(gè)月完成相應(yīng)設(shè)計(jì)、制造、裝調(diào)，一次性通過(guò)了專家組對(duì)該項(xiàng)目的驗(yàn)收并投入使用。

采用工業(yè)機(jī)器人配套視覺(jué)技術(shù)、智能物流技術(shù)、傳感技術(shù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控檢測(cè)技術(shù)等，采用音速噴嘴標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)比較法原理進(jìn)行燃?xì)獗頇z定，很好地滿足了該系統(tǒng)所需的相應(yīng)功能性要求。在滿足對(duì)不同生產(chǎn)廠家的燃?xì)獗磉M(jìn)行檢定的前提下，系統(tǒng)突出智能無(wú)人檢定、自動(dòng)化程度高、準(zhǔn)確度高，范圍度寬等優(yōu)點(diǎn)。

該系統(tǒng)投入使用后，縮減了16名作業(yè)人員，節(jié)約了勞動(dòng)力，檢測(cè)結(jié)果一致性更高，不再受人為主觀因素的影響。

自動(dòng)線可以自動(dòng)記錄日期、班次、操作者、表向、表型、初校、復(fù)校、密封性檢測(cè)的所有數(shù)據(jù)。并可查詢每道工序的工作時(shí)間、產(chǎn)量、合格率等數(shù)據(jù)?？梢赃B接看板，可圖形化顯示統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；測(cè)試軟件在不同流量點(diǎn)的信號(hào)當(dāng)量可分段設(shè)置。

圖1 整體項(xiàng)目布局示意圖

3 關(guān)鍵技術(shù)

機(jī)器人燃?xì)獗碇悄軝z定系統(tǒng)集機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、圖像處理及分析、智能控制、物流管理等先進(jìn)技術(shù)于一體，圍繞燃?xì)獗頇z定系統(tǒng)的信息化、智能化、無(wú)人化需求擬解決的關(guān)鍵技術(shù)如下：

（1）基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，取代燃?xì)獗碛?jì)量檢定中的人工判斷工作，對(duì)燃?xì)獗磴懪苹虮眢w上的制造商名稱（商標(biāo)）、制造計(jì)量器具許可證標(biāo)志和編號(hào)等品牌資質(zhì)，產(chǎn)品名稱、型號(hào)規(guī)格、出廠編號(hào)、制造年月等產(chǎn)品，準(zhǔn)確度等級(jí)、流量范圍、最大工作壓力、回轉(zhuǎn)體積、適用環(huán)境溫度范圍、氣體流向箭頭或文字等技術(shù)指標(biāo)信息，并判斷機(jī)械封印完整、指示裝置合規(guī)（計(jì)數(shù)器末位數(shù)碼體積、累積流量等）、附加裝置齊全，實(shí)現(xiàn)燃?xì)獗硗庥^質(zhì)量與測(cè)量特性分析評(píng)價(jià)；

（2）基于智能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)燃?xì)獗淼亩嘁?guī)格、多工位智能調(diào)度，進(jìn)行外觀、密封性、壓力損失、示值誤差、附加裝置功能檢測(cè)等5項(xiàng)檢測(cè)項(xiàng)目。相比于傳統(tǒng)的人工調(diào)度方式，本系統(tǒng)具有易于管理、生產(chǎn)效率高、安全性可靠且經(jīng)濟(jì)效益顯著等特點(diǎn)，可以在高危環(huán)境下實(shí)現(xiàn)全天候作業(yè)；

（3）基于物流管理技術(shù)，針對(duì)運(yùn)輸整垛物料、運(yùn)輸整箱物料、開(kāi)箱封箱、打碼貼標(biāo)過(guò)程實(shí)行智能化管理，實(shí)現(xiàn)物流過(guò)程中運(yùn)輸、存儲(chǔ)、包裝、裝卸等環(huán)節(jié)的一體化和智能物流系統(tǒng)的層次化。如采用音速噴嘴標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)配套智能物流系統(tǒng)進(jìn)行燃?xì)獗頇z定。依據(jù)有關(guān)的國(guó)家檢定規(guī)程，該檢定系統(tǒng)可對(duì)G1.6、G2.5和G4的民用膜式燃?xì)獗磉M(jìn)行首次檢定和周期檢定。

4 創(chuàng)新與指標(biāo)實(shí)現(xiàn)

（1）該系統(tǒng)的創(chuàng)新如下:

· 研制我國(guó)第一套燃?xì)獗碇悄軝z定系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多規(guī)格燃?xì)獗淼娜鞒套詣?dòng)化檢定；

· 基于視覺(jué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了燃?xì)獗硗庥^缺陷和信息數(shù)據(jù)在線識(shí)別；

· 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)自動(dòng)生成檢定證書(shū)，實(shí)現(xiàn)燃?xì)獗砩芷诟櫋?/p>

該系統(tǒng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)：

· 機(jī)器人燃?xì)獗碇腔蹤z定系統(tǒng)不確定度優(yōu)于0.5%；

· 機(jī)器人燃?xì)獗碇腔蹤z定系統(tǒng)不合格產(chǎn)品發(fā)現(xiàn)率不低于99.99%；·動(dòng)態(tài)圖像識(shí)別功能正確率不低于99.99%；

· 機(jī)器人“取帽蓋帽”功能正確率不低于99.99%。該系統(tǒng)達(dá)到的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：

· 為企業(yè)減負(fù)約1600萬(wàn)元的檢定費(fèi)用；

· 實(shí)現(xiàn)了使用節(jié)能低碳環(huán)保的無(wú)紙化電子記錄；

· 降低人力成本，每年可節(jié)約近160萬(wàn)元；

· 該系統(tǒng)建設(shè)共投資500萬(wàn)元，歷時(shí)10個(gè)月完成相應(yīng)設(shè)計(jì)、制造、裝調(diào)，一次性通過(guò)了專家組對(duì)該項(xiàng)目的驗(yàn)收并投入使用。

圖2 項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)使用實(shí)圖

5 成效與未來(lái)前景

機(jī)器人燃?xì)獗碇悄軝z定系統(tǒng)在廣州能源檢測(cè)研究院已通過(guò)相關(guān)專家組的驗(yàn)收，同時(shí)憑借其檢測(cè)穩(wěn)定可靠、連續(xù)作業(yè)、自動(dòng)化程度較高的特性，得到用戶和相關(guān)業(yè)內(nèi)人士的一致好評(píng)，具有良好的應(yīng)用前景：

（1）檢定效率提高12倍，高效完成每年燃?xì)獗硭蜋z量，企業(yè)減負(fù)約1600萬(wàn)元。傳統(tǒng)燃?xì)獗頇z定裝置受人為工作時(shí)間和效率的影響，平均每年僅能完成業(yè)務(wù)量約400萬(wàn)元，難以完成每年企業(yè)的燃?xì)獗硭蜋z量。本系統(tǒng)應(yīng)用后可實(shí)現(xiàn)7×24小時(shí)全天候作業(yè)，效率是傳統(tǒng)方式的12倍，可以完全解決每年企業(yè)燃?xì)獗硭蜋z量。按照廣州市的燃?xì)獗戆偃f(wàn)改造計(jì)劃，廣州每年燃?xì)獗硇掳惭b和更換量超過(guò)40萬(wàn)只。雖然家用燃?xì)獗肀涣腥霃?qiáng)制檢定的工作計(jì)量器具目錄范圍內(nèi)，屬于行政事業(yè)性收費(fèi)免征，但按照原來(lái)每個(gè)燃?xì)獗?8元的檢定效益計(jì)算，預(yù)計(jì)每年能為企業(yè)減少1600萬(wàn)元的強(qiáng)制檢定費(fèi)用負(fù)擔(dān)。

（2）節(jié)約證書(shū)用紙，減少材料成本約60萬(wàn)元。燃?xì)獗碇腔塾?jì)量檢定系統(tǒng)建成后，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)把檢定數(shù)據(jù)同步到證書(shū)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)原始記錄和檢定證書(shū)電子化，免除打印紙質(zhì)版記錄。按照每份原始記錄及證書(shū)報(bào)告紙質(zhì)成本共1.0元，每年檢定40萬(wàn)個(gè)燃?xì)獗碛?jì)算，每年可以節(jié)約成本為40萬(wàn)元。還有每年打印用的碳粉以及打印機(jī)損耗維護(hù)成本10萬(wàn)元，每年在紙質(zhì)記錄和證書(shū)報(bào)告可節(jié)省開(kāi)支50萬(wàn)元；在紙張節(jié)約方面，按每份報(bào)告2頁(yè)紙，每張紙重100g，則每年可減少80噸紙的消耗量。

機(jī)器人燃?xì)獗碇悄軝z定系統(tǒng)未來(lái)可面向燃?xì)獗淼纳a(chǎn)廠家及各地的檢測(cè)機(jī)構(gòu)推廣應(yīng)用。該系統(tǒng)既有利于豐富各地市場(chǎng)監(jiān)管系統(tǒng)內(nèi)對(duì)計(jì)量檢定系統(tǒng)智慧化、無(wú)人化方面的研究，也有助于完善國(guó)家計(jì)量基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，強(qiáng)化工業(yè)基礎(chǔ)。

 摘自《自動(dòng)化博覽》2022年11月刊