稱重傳感器技術發(fā)展動向
如果說20世紀70年代中期出現(xiàn)的各種剪切梁式切應力稱重傳感器和低容量鋁合金平行梁式稱重傳感器，與傳統(tǒng)的柱、筒、環(huán)、梁型正應力稱重傳感器形成了三大發(fā)展潮流，開創(chuàng)了稱重傳感器全面發(fā)展時期，那么90年代以來，隨著科學技術的進步和工業(yè)過程控制自動化水平的提高，工業(yè)、商業(yè)和家用電子秤不斷增加，對稱重傳感器的品種、產(chǎn)量、準確度和穩(wěn)定性都提出了許多新要求，促進了新產(chǎn)品開發(fā)和常規(guī)產(chǎn)品工程化大規(guī)模生產(chǎn)，產(chǎn)量逐年上升，可以說進入了稱重傳感器的大發(fā)展時期。
吸取工程化產(chǎn)品設計中的擬實技術和虛擬技術，加快稱重傳感器開發(fā)速度，減少開發(fā)風險。稱重傳感器設計中的擬實技術是指面向彈性體的結構和性能分析技術，以優(yōu)化結構、性能和成本為目標，包括結構選擇、尺寸確定，強度、剛度有限元計算，受載分析，動態(tài)仿真等。主要是建立較為復雜的力學模型，采用交互、高交互有限元程序包，深入分析彈性體的應力場、位移場，并進行動態(tài)仿真。許多企業(yè)都有自己獨創(chuàng)的較為成熟的計算軟件，均取得了很好的計算和應用效果。稱重傳感器設計中的虛擬技術是指面向彈性體生產(chǎn)過程的模擬和檢驗，檢驗彈性體的可加工性，加工方法和工藝的合理性，以優(yōu)化制造工藝，保證產(chǎn)品質量，降低生產(chǎn)成本為目標。在設計過程中還可利用有限元分析模擬彈性體加、卸載過程，計算出載荷增加、減少時的接觸應力，分析出接觸摩擦系數(shù)變化的影響及彈性體變形的縱橫比，評定稱重傳感器的滯后。稱重傳感器擬實化和虛擬化設計的核心是計算機仿真技術，通過仿真軟件來模擬真實受載情況，以保證結構設計和制造工藝的合理性，發(fā)現(xiàn)并及時改進設計、生產(chǎn)中不易發(fā)現(xiàn)的缺陷和錯誤。
現(xiàn)代制造技術專家吉川教授指出：世界各國經(jīng)濟上的競爭，主要是制造技術的競爭，在各個國家的企業(yè)生產(chǎn)力構成中，制造技術的作用往往占60％左右。稱重傳感器行業(yè)更是如此，制造技術已不是傳統(tǒng)觀念中的“作坊手藝”，而是一個集機械、電子、信息、材料、自控和管理為一體的新型交叉學科和綜合技術。在稱重傳感器行業(yè)誰掌握了現(xiàn)代制造技術，誰就能占領較大的市場份額。稱重傳感器多品種、大批量生產(chǎn)特點決定了只有采用先進制造技術，才能把以時間為核心的市場競爭三要素時間、質量、成本之間的矛盾有機結合起來，使三者達到統(tǒng)一。國際上年產(chǎn)20-40萬支，甚至60萬支的稱重傳感器企業(yè)都引入了先進的制造技術，應用計算機技術和模擬技術確定工藝規(guī)范，優(yōu)化工藝方案，預測加工過程中可能出現(xiàn)的缺陷和防止措施。從單臺機床、單道工序、單個工具生產(chǎn)效率的提高，發(fā)展到普遍采用加工中心（MC）、柔性制造單元（FMC）和柔性制造系統(tǒng)（FMS）等整體效率的提高。90年代以來，稱重傳感器企業(yè)流行的制造系統(tǒng)是把計算機技術、信息技術、自動化技術與傳統(tǒng)的制造技術結合起來，由計算機控制多臺加工中心以及工件、刀具傳送裝置等，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的全自動化，形成柔性制造系統(tǒng)，達到多品種、大批量生產(chǎn)，穩(wěn)定質量、提高效率、降低成本的綜合目的。使彈性體加工從單元技術發(fā)展到集成化技術，從剛性制造發(fā)展到柔性制造，從簡單化經(jīng)驗判斷發(fā)展到智能化定量分析。濟南金鐘電子衡器股份有限公司就采用了柔性制造系統(tǒng)（FMS）對傳統(tǒng)的制造技術進行改造并通過驗收。這對彈性體加工尚處于單機制造或單機自動化、剛性自動化的生產(chǎn)企業(yè)是值得認真學習和借鑒的。
應變式稱重傳感器生產(chǎn)工藝的主要問題是手工操作與控制成份大，人為的因素對產(chǎn)品質量影響較大，生產(chǎn)效率低，不適合多品種、大批量生產(chǎn)。稱重傳感器生產(chǎn)工藝創(chuàng)新的方向是在保證設計符合性控制和工藝可靠性控制的基礎上，盡量減少手工操作和人為控制，增加自動化和半自動化工序。例如采用計算機控制或人機一體化工藝系統(tǒng)減少手工操作，增加自動控制，保證工藝兌現(xiàn)率。國際上年產(chǎn)量大的生產(chǎn)企業(yè)都自行研究設計出網(wǎng)絡化的制造工藝與測試系統(tǒng)，稱為制造測試技術網(wǎng)絡化或生產(chǎn)工藝網(wǎng)絡化。它是稱重傳感器彈性體從分類編號打印條形代碼開始，經(jīng)過全部生產(chǎn)工藝過程到包裝入庫為止，實時控制與測試基礎上的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)。包括貼片組橋，固化和后固化烘箱控制系統(tǒng)，零點和靈敏度溫度補償測試與計算系統(tǒng)，各種穩(wěn)定處理測試與控制系統(tǒng)，性能測試與檢定自動控制系統(tǒng)等。各生產(chǎn)工序和控制系統(tǒng)的測試數(shù)據(jù)均為自動采集，不能人為輸入、任意修改，保證測試結果真實可靠。也有采用總線型兩極分布式信息系統(tǒng)，把稱重傳感器生產(chǎn)監(jiān)控作為一個子系統(tǒng)，主要有質量監(jiān)督功能，設備監(jiān)督功能，生產(chǎn)能力調整功能，生產(chǎn)支持系統(tǒng)功能和生產(chǎn)工藝過程監(jiān)督功能等。美國VT特迪亞—亨特利（北京）電子有限公司，自行研制設計了稱重傳感器制造工藝與測試網(wǎng)絡化信息系統(tǒng)，并調試成功投入使用，使年產(chǎn)量達到40多萬支。中航電測儀器有限公司也建立了稱重傳感器網(wǎng)絡化測試系統(tǒng)。
在上述設計、制造和工藝技術支持下，稱重傳感器的品種和結構又有創(chuàng)新，技術功能和應用范圍不斷擴大，研發(fā)出許多技術含量高、工藝難度大的新產(chǎn)品，豐富了稱重傳感器市場。
美國Revere（里維爾）公司研制的PUS型罐式拉、壓兩用稱重傳感器，其外殼由涂有環(huán)氧樹脂的合金鋼構成，內部安裝一個低位移的具有大氣壓力補償功能的拉壓式彈性元件。適用于高精度的檢驗平臺、稱重平臺和料斗秤、容器秤等。量程100-300000Ib（45-136000kg），準確度C3級，工作溫度可達400°F（240℃）。
德國HBM公司研制的C2A和C16A兩種不同結構系列，量程均為1-100t的稱重傳感器，都具有“耐壓外殼”保護的防爆功能，其“耐壓外殼”保護結構符合歐洲EN50014易爆區(qū)域電氣設備標準和EN50018易爆區(qū)域電氣設備耐壓外殼“d”級標準。焊接外殼均經(jīng)過高壓試驗，檢驗結構強度和密封性能，試驗壓力20Pa(帕）。
美國Scaime（斯凱梅）公司研制出新一代高準確度不銹鋼F60X系列，量程5-5000kg的稱重傳感器，準確度可達6000d。主要用于濕度大、腐蝕性強的環(huán)境中，而且防水。達到如此高的準確度等級主要是制造技術與制造工藝有新突破，例如不銹鋼的熱處理制度、多次回火工藝、大氣壓保護下的氣冷和深冷工藝等。
德國Seitner（塞特內爾）公司為快速稱重計量系統(tǒng)研制的200型鈹青銅稱重傳感器，線性好、固有頻率高，動態(tài)響應快。獨創(chuàng)油阻尼裝置與過載保護為一體，使稱量時稱重傳感器的衰變時間快，速度高，工作壽命長。組裝成3-30kg電子平臺秤其準確度可達4000d。
美國THI公司為快速稱重計量的旋轉式定量包裝機研制出THI1410型單點式鋁合金稱重傳感器，量程為5-30kg，準確度C3級。與普通稱重傳感器最大不同是它可以承受離心力和機械振動，內部裝有特制的粘性阻尼器，保證稱量時有較快的穩(wěn)定時間和較小的測量誤差。THI-900型5-150kg稱重傳感器，稱量時的穩(wěn)定時間低于50ms，稱重準確度也是C3級。
美國VT-BLH公司，Metter-Toledo公司都開發(fā)出新式稱重模塊，具有合理的組件化功能和極高的稱重效率。是用新技術面對電子稱重系統(tǒng)新挑戰(zhàn)的具有代表性的產(chǎn)品。稱重模塊以其出廠后可“即扦即用”，安裝與校驗簡單，穩(wěn)定性和可靠性高等特點，在各種電子衡器設計中被廣泛采用。例如美國VT-BLH公司KIS-2和KIS-3型不銹鋼模塊可自動調節(jié)承載位置，減少由于偏載、振動、熱效應影響或偶然超載引起的稱量誤差。Z-BLOK型承載模塊可以承受由于攪拌、振動、其它外力引起的偏心載荷，并不受地震或颶風的影響。美國Toledo公司的D-35353模塊采用整體型特種鋼殼體，結構堅固，尺寸緊湊，具有多種過載保護功能。
此外，Dacom West（戴康 韋斯特）公司開發(fā)的利用可編程序減少非線性誤差，補償靈敏度溫度誤差的可編程MLX90308稱重傳感器接口；Kern（科恩）公司研制的低容量（36kg）、高分辨率（0.5g）、高準確度（7200d）DS36K0.5型電子平臺秤用稱重傳感器，都有很高的技術含量和應用價值。德國HBM公司研制的SSC型各種容器偏心稱重計量專用稱重傳感器，可將容器或平臺偏心載荷集中到一個稱重傳感器上，變三支稱重傳感器為一支進行稱重計量，已在拉圾車上得到很好驗證。
上述各項新技術、新工藝和新產(chǎn)品適應了電子稱重技術從靜態(tài)稱重向快速稱重、低速動態(tài)稱重和動態(tài)稱重的發(fā)展趨勢，較好的體現(xiàn)了技術的先導性、工藝的先進性和產(chǎn)品的適應性等創(chuàng)新產(chǎn)品和自主知識產(chǎn)權產(chǎn)品的開發(fā)原則，非常值得我國稱重傳感器制造企業(yè)研究、借鑒。更多稱重傳感器文章請見http://www.neohoutdoors.com
