0 引言
自動檢重秤,又叫在線檢重秤、動態(tài)檢重秤、重量分選機、重量選別機等,是一種應(yīng)用于自動化包裝生產(chǎn)線上的對產(chǎn)品質(zhì)量進行動態(tài)檢驗的自動分檢衡器。
自動檢重秤最早出現(xiàn)在賽默飛世爾科技公司(ThermoFisherScientific),后由美國Illumatronic公司首次應(yīng)用到商用衡器上。它在國內(nèi)的起步較晚,之前主要在一些高端制造行業(yè)被應(yīng)用,而且設(shè)備都是由國外進口而來的。近年來,隨著我們國家制造業(yè)自動化水平的日益提高,自動檢重秤也迎來了良好的發(fā)展機遇。目前在食品、日化、醫(yī)藥等行業(yè)的生產(chǎn)廠家都大量安裝了自動檢重秤,而且國產(chǎn)的自動檢重秤也越來越被接受,在一些精度要求比較高的場合,國產(chǎn)設(shè)備性能甚至可以與國外一線產(chǎn)品相媲美。
1 JJF1070-2005對定量包裝商品凈含量的要求
本文所指的定量包裝產(chǎn)品僅針對以質(zhì)量為單位標(biāo)注凈含量的產(chǎn)品。依據(jù)JJF1070-2005《定量包裝商品凈含量計量檢驗規(guī)則》,在對一個檢驗批的產(chǎn)品進行檢驗時,接受該檢驗批的檢驗需要滿足下列條件:
(1)修正后的平均實際凈含量大于等于標(biāo)注凈含量,即:
式中:
當(dāng)樣本量小于10時,平均實際凈含量不需要修正。不同檢驗批量的抽取樣本數(shù)量、修正因子如表1 所示。
(2)不允許出現(xiàn)實際凈含量負偏差小于兩倍允許短缺量的樣品。允許短缺量T與產(chǎn)品的標(biāo)注凈含量有關(guān),具體計算方法如表2所示。
(3)實際凈含量負偏差大于一倍小于等于兩倍允許短缺量的樣品數(shù)量不超過表1中的規(guī)定。
表1 計量檢驗抽樣方案 下載原表
表2 允許短缺量 下載原表
2 自動檢重秤上下限值設(shè)置方法
為了便于分析,將定量包裝產(chǎn)品的質(zhì)量值按區(qū)間進行劃分,劃分方法有三區(qū)間法和五區(qū)間法兩種。
圖1 產(chǎn)品質(zhì)量區(qū)間劃分 下載原圖
TU1、TU2、TO1、TO2需滿足:
(1)TU2<TU1<目標(biāo)值<TO1<TO2。
(2)為了符合JJF1070-2005的規(guī)定,將質(zhì)量負偏差大于一倍允許短缺量的產(chǎn)品定為超輕不合格產(chǎn)品,即TU2=目標(biāo)值-允許短缺量。
(3)企業(yè)應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品特點、包裝機或灌裝機的準(zhǔn)確度等級、生產(chǎn)成本和經(jīng)濟效益,制定一個合理的產(chǎn)品合格區(qū)間。
(4)由于產(chǎn)品被剔除后重新再加工將需要更多的生產(chǎn)成本,因此通常將TO2設(shè)置盡可能大一些。
自動檢重秤的動態(tài)稱量特性符合正態(tài)分布,即同一個產(chǎn)品被檢重秤多次稱量后會得到一組稱量值,當(dāng)稱量次數(shù)足夠多時,這些稱量值會分布在正態(tài)分布曲線內(nèi),如圖2所示。
圖2 正態(tài)分布曲線 下載原圖
正態(tài)分布概率密度函數(shù)為:
式中:μ—平均值;σ—標(biāo)準(zhǔn)偏差。
正態(tài)分布曲線在橫軸區(qū)間(μ-σ,μ+σ)內(nèi)的面積為68.26%,即P{X-μ<σ}=68.26%;在橫軸區(qū)間(μ-2σ,μ+2σ)內(nèi)的面積為95.44%,即P{X-μ<2σ}=95.44%;在橫軸區(qū)間(μ-3σ,μ+3σ)內(nèi)的面積為99.73%,即P{X-μ<3σ}=99.73%。
一般將±3σ定義為自動檢重秤的精度。同一樣品被檢重秤測試的所有質(zhì)量值分布在(μ-3σ,μ+3σ)的概率超過99.7%,通常認為樣品測試的質(zhì)量值幾乎全部集中在(μ-3σ,μ+3σ)內(nèi),落在(μ-3σ,μ+3σ)外的概率不到千分之三,這在實際中幾乎是不可能發(fā)生的。
在對檢重秤的上下限進行設(shè)置時,設(shè)檢重秤上限值為TO,下限值為TU。根據(jù)檢重秤精度的不同,分為以下兩種情況進行討論:
當(dāng)TU=TU2+3σ,TO=TO2-3σ時,能保證質(zhì)量不合格區(qū)間的產(chǎn)品完全被剔除,但可能會有部分質(zhì)量合格區(qū)間的產(chǎn)品誤被剔除,且檢重秤精度越大,誤被剔除的概率越大,如圖3所示。
圖3 質(zhì)量不合格產(chǎn)品完全被剔除的上下限值設(shè)置方法 下載原圖
當(dāng)TU=TU1-3σ,TO=TO1+3σ時,能保證質(zhì)量合格區(qū)間的產(chǎn)品完全被通過,但可能會有部分質(zhì)量不合格區(qū)間的產(chǎn)品誤被通過,且檢重秤精度越大,誤被通過的概率越大,如圖4所示。
圖4 質(zhì)量合格產(chǎn)品完全被通過的上下限值設(shè)置方法 下載原圖
當(dāng)TU2+3σ≤TU≤TU1-3σ，TO1+3σ≤TO≤TO2-3σ時，能保證質(zhì)量合格區(qū)間的產(chǎn)品完全被通過，且質(zhì)量不合格區(qū)間的產(chǎn)品完全被剔除，如圖5所示。
圖5 質(zhì)量合格產(chǎn)品完全被通過、質(zhì)量不合格產(chǎn)品完全被剔除的上下限值設(shè)置方法 下載原圖
例如,某食品生產(chǎn)企業(yè)在一款飲料包裝生產(chǎn)線上安裝了自動檢重秤,飲料的平均皮重為20g,標(biāo)注凈含量為280g,檢重秤的分度值為0.1g。根據(jù)表2規(guī)定,該產(chǎn)品的允許短缺量為9g,則超輕產(chǎn)品質(zhì)量臨界值為291g,企業(yè)結(jié)規(guī)定該產(chǎn)品質(zhì)量合格區(qū)間為(295～305)g,超重產(chǎn)品質(zhì)量臨界值定為320g。
若檢重秤精度較大為±3g,當(dāng)上、下限值分別設(shè)置為317g、294g,則超輕產(chǎn)品和超重產(chǎn)品完全會被剔除,但質(zhì)量為(295～297)g區(qū)間內(nèi)的合格產(chǎn)品可能會誤被剔除;當(dāng)上、下限值分別設(shè)置為308g、292g,則合格產(chǎn)品完全會被通過,但質(zhì)量為(289～291)g區(qū)間內(nèi)的超輕產(chǎn)品可能會誤被通過。若檢重秤精度較小為±1g時,當(dāng)上、下限值分別設(shè)置為(306～319)g、(292～29)4g內(nèi)的任意值,均能保證不合格產(chǎn)品完全被剔除,且合格產(chǎn)品完全被通過。
3 結(jié)束語
檢重秤上下限值的設(shè)置需要綜合考慮法律法規(guī)的要求、企業(yè)的生產(chǎn)成本、產(chǎn)品的特點、包裝機或灌裝機的準(zhǔn)確度等級、檢重秤的精度等多種因素,其他條件相同下,檢重秤的精度越高,分選效果越好。當(dāng)檢重秤精度足夠高時,通過合理設(shè)置上下限值,可以使質(zhì)量合格區(qū)間的產(chǎn)品完全被通過,且質(zhì)量不合格區(qū)間的產(chǎn)品完全被剔除。
