新型燃气表检定系统的研究

2021-07-12余玉聪卢其伦冯文靖

建材与装饰 2021年20期

余玉聪，卢其伦，冯文靖

（1.广州能源检测研究院，广东广州 511447；2.厦门大学，福建厦门 361102）

0 序言

燃气表作为燃气的计量仪表，对数据的计量承担着不可替代的作用。燃气表检定工作是计量基础工作的传统项目，涉及民生计量方面。燃气表计量准确与否涉及广大市民的基本权益。

根据《计量法》，用于贸易结算、医疗卫生等方面的列入强检目录的工作计量器具，实行强制检定。未按照规定申请检定或者检定不合格的，不得使用。其中，用于民用的膜式燃气表属于强制检定的工作计量器具的目录范围。依据国家计量检定规程《膜式燃气表（JJG577—2012）》[1]，对于最大流量qmax≤10m3/h且用于贸易结算的燃气表只作首次强制检定，限期使用，到期更换。以天然气为介质的燃气表使用期限一般不超过10年。以人工燃气、液化石油气等为介质的燃气表使用期限一般不超过6年。现时，国家法定授权的计量检定机构，需要对每台送检的燃气表都进行检定，庞大的样品数量让计量检定工作变得非常繁重，传统的人工计量模式已经无法满足当前社会快速增长的燃气表检定需求。因此，设计一套燃气表智能检定系统，高效、准确、全自动化地完成燃气表的检定工作，显得十分迫切。

1 国内检定工作现状

目前，国内现有的燃气表检定仪器设备一般为音速喷嘴式燃气表检定装置或钟罩式气体流量标准装置[2]。这些装置都只是对燃气表的“示值误差”做检定，对于其他项目还需要另外的仪器设备配合人工来完成。所以，整个燃气表的检定过程均需人工干涉，且使用到多种设备。

依据检定规程，完成一组燃气表的检定工作需要用时大约35～40min。按照一天8h的工作时间计算，一个检定员在高效的情况下能完成13组燃气表的检定量。不同地区和不同城市的燃气表每年送检量也不尽相同，但对于沿海发达城市来说，每年需要检定数十万台燃气表，当地的计量检定机构则需要配备多台燃气表检定装置和多名检定员。由此可见，人力成本和设备成本成为制约计量检定机构发展的一个重要因素。

2 自动化流水线的设计

新型燃气表检定系统运用多种算法和技术。通过神经算法设计机械手运行轨迹，研发出柔性抱夹开箱、智能真空抓取开盖的多功能机器人；运用区域卷积网络算法实现动态图像识别功能，准确、自动地采集燃气表示值误差数据；通过设计前置程序、流水线检测程序和后置程序，实现所有检测过程相关联。

检定燃气表前的准备工作基本一致，主要包括拆包装箱、取走箱内保护垫，提表、取走出入口的防尘帽、4h恒温等。对于这部分工作，可以制定一套前置程序来完成。

在燃气表检定中包括外观、密封性、压力损失、示值误差和附加装置功能检测5个项目，可以通过自动化流水线模式进行各项检测。在流水线上可以设置多台仪器设备，包括燃气表密封性试验装置、音速喷嘴式燃气表检定装置、综合性能试验装置等。通过流水线的模式可以快速、不间断地检测燃气表。

检定完毕后，在燃气表上粘贴合格证、盖上防尘帽、放表进箱、放置保护垫，封箱、码垛等工作也是日常检定工作中的规范动作，将制定一套后置程序来完成。

2.1 工艺流程（见图1）

图1 自动化流水线工艺流程设计

2.2 前置程序设计

辅助检定人员把待检定的成垛燃气表拆掉外包装膜和包装带后，将每箱燃气表放到传输带上。箱体通过传输带到达指定位置，结合神经算法和区域卷积网络算法[3]，第一机器人打开纸箱，并把纸箱内的纸板吸取到放置台上，然后把燃气表逐一取出，放置到检测自动化流水线上，准备一系列的检测过程[4]。

2.3 流水线检测设计

在检测自动化流水线上，拟采用钢制单倍速链条配合工装板固定燃气表位置，以完成外观、密封性、压力损失、示值误差及附加装置功能等检定项目。首先，第二机器人通过智能柔性真空抓取技术把放置在燃气表上的防尘帽取走；在外观检测过程中，第三机器人通过3D外观扫描识别技术[5]结合全卷积神经网络算法检查燃气表的外观情况；在密封性试验和附加装置功能检测中，第四机器人利用柔性真空吸盘技术产生负压打开电池盖并上电；在示值误差检定中，利用动态图像识别技术实现燃气表数据采集[6-10]。最终高效准确地实现全流程自动检定。