余玉聰，盧其倫，馮文靖

（1.廣州能源檢測研究院，廣東 廣州 511447；2.廈門大學(xué)，福建 廈門 361102）

0 序言

燃?xì)獗碜鳛槿細(xì)獾挠嬃績x表，對數(shù)據(jù)的計量承擔(dān)著不可替代的作用。燃?xì)獗頇z定工作是計量基礎(chǔ)工作的傳統(tǒng)項目，涉及民生計量方面。燃?xì)獗碛嬃繙?zhǔn)確與否涉及廣大市民的基本權(quán)益。

根據(jù)《計量法》，用于貿(mào)易結(jié)算、醫(yī)療衛(wèi)生等方面的列入強檢目錄的工作計量器具，實行強制檢定。未按照規(guī)定申請檢定或者檢定不合格的，不得使用。其中，用于民用的膜式燃?xì)獗韺儆趶娭茩z定的工作計量器具的目錄范圍。依據(jù)國家計量檢定規(guī)程《膜式燃?xì)獗恚↗JG577—2012）》[1]，對于最大流量qmax≤10m3/h且用于貿(mào)易結(jié)算的燃?xì)獗碇蛔魇状螐娭茩z定，限期使用，到期更換。以天然氣為介質(zhì)的燃?xì)獗硎褂闷谙抟话悴怀^10年。以人工燃?xì)?、液化石油氣等為介質(zhì)的燃?xì)獗硎褂闷谙抟话悴怀^6年。現(xiàn)時，國家法定授權(quán)的計量檢定機構(gòu)，需要對每臺送檢的燃?xì)獗矶歼M行檢定，龐大的樣品數(shù)量讓計量檢定工作變得非常繁重，傳統(tǒng)的人工計量模式已經(jīng)無法滿足當(dāng)前社會快速增長的燃?xì)獗頇z定需求。因此，設(shè)計一套燃?xì)獗碇悄軝z定系統(tǒng)，高效、準(zhǔn)確、全自動化地完成燃?xì)獗淼臋z定工作，顯得十分迫切。

1 國內(nèi)檢定工作現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)現(xiàn)有的燃?xì)獗頇z定儀器設(shè)備一般為音速噴嘴式燃?xì)獗頇z定裝置或鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置[2]。這些裝置都只是對燃?xì)獗淼摹笆局嫡`差”做檢定，對于其他項目還需要另外的儀器設(shè)備配合人工來完成。所以，整個燃?xì)獗淼臋z定過程均需人工干涉，且使用到多種設(shè)備。

依據(jù)檢定規(guī)程，完成一組燃?xì)獗淼臋z定工作需要用時大約35～40min。按照一天8h的工作時間計算，一個檢定員在高效的情況下能完成13組燃?xì)獗淼臋z定量。不同地區(qū)和不同城市的燃?xì)獗砻磕晁蜋z量也不盡相同，但對于沿海發(fā)達城市來說，每年需要檢定數(shù)十萬臺燃?xì)獗?，?dāng)?shù)氐挠嬃繖z定機構(gòu)則需要配備多臺燃?xì)獗頇z定裝置和多名檢定員。由此可見，人力成本和設(shè)備成本成為制約計量檢定機構(gòu)發(fā)展的一個重要因素。

2 自動化流水線的設(shè)計

新型燃?xì)獗頇z定系統(tǒng)運用多種算法和技術(shù)。通過神經(jīng)算法設(shè)計機械手運行軌跡，研發(fā)出柔性抱夾開箱、智能真空抓取開蓋的多功能機器人；運用區(qū)域卷積網(wǎng)絡(luò)算法實現(xiàn)動態(tài)圖像識別功能，準(zhǔn)確、自動地采集燃?xì)獗硎局嫡`差數(shù)據(jù)；通過設(shè)計前置程序、流水線檢測程序和后置程序，實現(xiàn)所有檢測過程相關(guān)聯(lián)。

檢定燃?xì)獗砬暗臏?zhǔn)備工作基本一致，主要包括拆包裝箱、取走箱內(nèi)保護墊，提表、取走出入口的防塵帽、4h恒溫等。對于這部分工作，可以制定一套前置程序來完成。

在燃?xì)獗頇z定中包括外觀、密封性、壓力損失、示值誤差和附加裝置功能檢測5個項目，可以通過自動化流水線模式進行各項檢測。在流水線上可以設(shè)置多臺儀器設(shè)備，包括燃?xì)獗砻芊庑栽囼炑b置、音速噴嘴式燃?xì)獗頇z定裝置、綜合性能試驗裝置等。通過流水線的模式可以快速、不間斷地檢測燃?xì)獗怼?/p>

檢定完畢后，在燃?xì)獗砩险迟N合格證、蓋上防塵帽、放表進箱、放置保護墊，封箱、碼垛等工作也是日常檢定工作中的規(guī)范動作，將制定一套后置程序來完成。

2.1 工藝流程（見圖1）

圖1 自動化流水線工藝流程設(shè)計

2.2 前置程序設(shè)計

輔助檢定人員把待檢定的成垛燃?xì)獗聿鸬敉獍b膜和包裝帶后，將每箱燃?xì)獗矸诺絺鬏攷?。箱體通過傳輸帶到達指定位置，結(jié)合神經(jīng)算法和區(qū)域卷積網(wǎng)絡(luò)算法[3]，第一機器人打開紙箱，并把紙箱內(nèi)的紙板吸取到放置臺上，然后把燃?xì)獗碇鹨蝗〕?，放置到檢測自動化流水線上，準(zhǔn)備一系列的檢測過程[4]。

2.3 流水線檢測設(shè)計

在檢測自動化流水線上，擬采用鋼制單倍速鏈條配合工裝板固定燃?xì)獗砦恢?，以完成外觀、密封性、壓力損失、示值誤差及附加裝置功能等檢定項目。首先，第二機器人通過智能柔性真空抓取技術(shù)把放置在燃?xì)獗砩系姆缐m帽取走；在外觀檢測過程中，第三機器人通過3D外觀掃描識別技術(shù)[5]結(jié)合全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法檢查燃?xì)獗淼耐庥^情況；在密封性試驗和附加裝置功能檢測中，第四機器人利用柔性真空吸盤技術(shù)產(chǎn)生負(fù)壓打開電池蓋并上電；在示值誤差檢定中，利用動態(tài)圖像識別技術(shù)實現(xiàn)燃?xì)獗頂?shù)據(jù)采集[6-10]。最終高效準(zhǔn)確地實現(xiàn)全流程自動檢定。

2.4 后置程序設(shè)計

當(dāng)燃?xì)獗頇z定完成后，第五機器人在檢定合格的燃?xì)獗砩险迟N檢定合格證；由第二機器人把防塵帽蓋回到燃?xì)獗淼某鋈霘饪咨?；再通過第一機器人把燃?xì)獗碇鹨环呕丶埾鋬?nèi)，蓋上紙板，然后通過打包機自動打包，由傳輸帶傳送到指定位置堆疊成垛，完成一套燃?xì)獗頇z定全流程，如圖2所示。

圖2 燃?xì)獗砉ぱb板設(shè)計

3 結(jié)語

綜上所述，應(yīng)用新系統(tǒng)可節(jié)省人工成本，減少人工失誤，大大地提高檢定工作效率和準(zhǔn)確度。系統(tǒng)可實現(xiàn)無紙化檢測，使用電子化的原始記錄及證書報告，每年將節(jié)約大量的紙張成本。

把高效、準(zhǔn)確的燃?xì)獗碇悄軝z定系統(tǒng)復(fù)制并推廣到其他檢定機構(gòu)及生產(chǎn)廠家，將促進行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會價值。