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用于电表检定码打封的自动化装置设计

2025-05-20 104 上传者：管理员

摘要：电表检定后的检定码打封和电子信息录入是保障电表计量可靠性的重要工作环节之一，但是目前人工操作存在效率低下、耗时费力、且容易出错，以及人工介入令权威性易受质疑等问题。为此，本文设计了一种用于电表检定码打封的自动化装置。该装置基于对电表上料区中侧向限位机构和定位台的设计，以及电表检定码打封录入区中定位滑块的侧向缺口设计，有效实现了检定码和电表的定位，以及检定码的自动打封。开发了电表回收机构，可自动连续完成4箱电表的回收工作。总之，本设计可提高电表检定码打封和电子信息录入的作业效率，降低用工成本，保障电表计量的准确性和可信度。

关键词：
定位问题
检定码
电子信息录入
电表
自动打封
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电表是用电计量的关键电网计量仪器,为了保证计量的可靠性,需定期对电表进行鉴定[1-3]｡仅江苏省常州供电公司每年要完成数万只表计的检定,任务数量大,质量要求高｡但是,目前检定后由人工进行的电表检定码的打封和三码扫录存在效率低下､耗时费力､且容易出错,以及人工介入令权威性易受质疑等问题｡因此,急需研制自动化的电表检定码打封和电子信息采集装置,以提高电表检定回收效率,降低录入出错率,保障电表计量的准确性和可信度[4-5]｡

若要实现电表检定码的自动打封和电子信息录入还存在一些问题｡首先,一般电表检定单位都需对多种规格电表进行检定,而电表上检定码孔位的精准定位也是自动打封的先决条件,因此需解决能够适用于不同规格电表的定位问题｡其次,检定码封盖来料时杂乱无序地堆放在容器中,因此需解决检定码自动排列难题,实现检定码封盖的自动统一姿态的列队,并进行精准定位,为进一步的高效自动打封创造可行条件｡最后,为了减少操作人员数量,降低操作人员体力消耗,还需解决电表打封完成后的自动化回收问题｡针对上述问题,设计了一种用于电表检定码打封的自动化装置,它由电表上料区､检定码打封和数字信息录入区,以及电表回收区三部分组成｡有效地解决了多种规格电表的定位问题,检定码自动排队和定位问题,以及电表自动回收问题,从而实现了电表检定码流水线式自动打封,提高作业效率,降低用工成本,可保障电表计量的准确性和可信度｡

1、电表检定码打封说明

本单位所涉及的检定码打封电表结构如图1(a)所示,上盖具有3个检定码孔位,常规情况下右上角孔位已装有检定码,因此只需对左上角和右下角孔位进行打封｡检定码结构如图1(b)所示,其上表面具有电子信息二维码｡此外,在电表上盖下方位置还具有一个电表信息条形码,这样连同两个检定码上的二维码信息,共计需要通过图像识别方法获取三个电子信息｡

本单位所涉及的检定码打封电表有两种规格,其表面检定码孔位和条形码分布形式一致,检定码孔位直径相同,但间距存在差异,具体尺寸参数如表1所示｡为了能够对两种规格的电表进行自动化打封的同时,减少设备成本投入和设备占地空间,还需同一台电表检定码打封装置能够适用于两种规格的电表｡而

图1(a)电表结构示意;(b)检定码结构示意

由表1可知,两种电表的长宽高均布相同,因此需要设计一种适用于两种电表规格的定位机构;检定码孔位直径相同,因此检定码上料和定位机构设计一套即可;检定码孔位相对尺寸不同,因此检定码在电表孔位上方的定位参数也需专门设定｡此外,需要调整电表与工业相机间的距离,以适用于不同规格电表表面三码的有效对焦｡

表1电表尺寸参数

2、电表检定码打封装置的设计

所设计的电表检定码打封装置的总体结构如图2所示,包括电表上料区､检定码打封和数字信息录入区,以及电表回收区三部分｡其中,电表上料区位于装置工序前段,主要任务是电表的上料和定位;检定码打封和数字信息录入区位于装置工序的中断,主要任务是对检定码进行定位,将检定码打封在电表孔位之上,以及电子信息录入;电表回收区位于装置工序的末端,主要任务是将电表装入回收箱中｡下面对这三个工作区的动作流程及原理进行介绍｡

2.1电表上料区的设计

电表上料区的结构如图3所示,主要由输送带､侧向定位机构､定位气缸1､平移台､升降位移台､定位台和定位气缸2组成｡电表的前端运输是由输送带完成的,因需要对两种规格的电表进行检定码打封,在输送带前段台面的一侧设置有侧向限位机构｡在装置起动之前,通过调整限位机构上的四个手动旋钮,可将输送带前段台面宽度调整至与所要打封的电表规格一致,由此保障电表前段输送时不发生摆动与偏移｡电表的后段运输是由平移台驱动定位台完成的,定位台有三道凹槽结构,可使其与输送带穿插移动｡定位台相对于定位气缸1和2的两侧设置有限位挡块,可与两个气缸配合实现电表的定位｡

图2电表检定码打封装置总体结构

图3电表上料区总体结构

具体工作流程如下:

(1)初始工作状态下,调整侧向限位机构使输送带前段台面宽度与所要打封的电表宽度一致,通过平移台将定位台移动至定位气缸1一侧,并通过升降位移台将定位台台面高度控制在与输送带高度一致｡

(2)人工将电表按图2所示方向放置于输送带之上,电表可由输送带运输至定位台之上｡

(3)控制升降位移台使定位台台面上升,电表脱离输送带｡同时控制定位气缸1和定位气缸2伸出,并与定位台上的限位挡块配合下对电表进行定位｡

(4)平移台带动定位台将电表移动至检定码打封和数字信息录入区｡

通过对电表上料区中侧向限位机构和定位台的设计,实现了不同规格电表的稳定上料,并可保障后续电表打封操作的高精度定位需求｡

2.2检定码打封录入区的设计

电表检定码打封录入区的结构如图4所示,主要由振动上料机､定位滑块､定位电机､升降台､平移台和工业相机组成｡其中,定位滑块一侧具有缺口,其尺寸与检定码相匹配,通过定位电机可将该缺口与振动上料机的上料口对齐,检定码被输送至缺口内后,可控制定位电机将检定码移动至气动夹具下方,进而实现检定码的定位

图4检定码打封录入区总体结构

具体工作流程如下:

(1)初始工作状态下,将检定码散乱放置在振动上料机内,定位滑块的缺口被定位在振动上料机的上料口处｡

(2)振动上料机被启动后,检定码被输送至定位滑块缺口内,再由定位电机将检定码推送至气动夹具下方｡

(3)控制升降台带动气动夹具下降抓取检定码,再对平移台､升降台和电表上料区的平移台进行协同控制,使气动夹具定位至电表的检定码孔位上方,并将检定码按压入孔位内｡

(4)第2~3步骤重复两次,完成电表上两个孔位的检定码打封｡

(5)控制电表上料区的平移台将电表移动至工业摄像机下方,再通过升降台调整电表到工业相机的距离,并完成电表电子信息的录入｡

本设计通过对定位滑块的侧向缺口设计,可有效实现检定码的精准定位;通过对平移台､升降台和电表上料区的平移台进行协同控制,可有效实现检定码的高效打封,以及电表表面电子信息的高效录入｡

2.3电表回收区的设计

电表回收区的结构如图5所示,主要由升降台1､夹持机构1､二维平移台､升降台2､夹持机构2､升降台3和夹持机构3组成｡为了更好地显示主要动作机构,图4中隐藏了其他支撑结构｡升降台1和夹持机构1的主要任务是对空回收箱进行夹持和定位;升降台2和夹持机构2的主要任务是将完成电子信息录入的电表从检定码打封录入区的定位台上移动至回收箱之中;升降台3和夹持机构3的主要任务是将空回收箱转交给夹持机构1,将待使用的回收箱进行定位并逐个接收完成电子信息录入的电表,以及将装满的回收箱运输至地面｡

图5电表回收区总体结构

具体工作流程如下:

(1)初始工作状态下,人工将叠层放有4个空回收箱的平板车推送至夹持机构3之上,并由夹持机构3对平板车进行夹持｡再由升降台3带动4个空回收箱运输至夹持机构1下方｡

(2)升降台1带动夹持机构1下移,并夹持平板车上从下数第2个回收箱,然后带动3个空回收箱上移至指定高度,并保证留置在平板车上的回收箱和上方3个回收箱位置不影响二维平移台､升降台2和夹持机构2的运动｡

(3)控制二维平移台和升降台2组成的三维机构带动夹持机构2移动至完成电子信息录入的电表上方,并拾取该电表｡然后,控制三维机构带动电表移动至平板车上回收箱的空位,控制夹持机构2释放电表｡此步骤循环操作直至该回收箱装满｡

(4)然后,控制升降台1带动3个空电表箱下移,并将其放置在装满的回收箱之上｡再控制升降台1带动夹持机构2上移,夹持平板车上从下数第3个回收箱｡之后,控制升降台1上移,控制升降台3下移,并保证留置在平板车上的2个回收箱和上方2个回收箱位置不影响二维平移台､升降台2和夹持机构的运动｡

(5)重复第3~4步骤,将所有回收箱装满后,控制升降台3带动平板车移动至地面,并释放夹持机构3｡最后,人工将装满的4个回收箱移走,并重新开始1~5步骤的工作流程｡

本设计可自动完成4箱电表的回收工作,期间只需人工将空电表箱推至夹持机构3之上,以及将装满的电表箱推走,过程中无需操作人员在旁守候,并极大地减小了操作人员体力消耗｡

3、结束语

针对本公司的电表检定码自动化打封需求,设计了一套用于电表检定码打封的自动化装置｡首先,通过对电表上料区中侧向限位机构和定位台的设计,实现了不同规格电表的稳定上料和定位｡其次,通过对电表检定码打封录入区中定位滑块的侧向缺口设计,有效实现了检定码的定位,并进一步结合相关运动机构的协同控制,实现了检定码的高效打封,以及电表表面电子信息的准确录入｡最后,设计了电表回收机构,可自动联系完成4箱电表的回收工作｡总之,本文所设计的用于电表检定码打封的自动化装置可有效实现电表的检定码自动打封､电子信息录入,以及电表的自动化回收,提高了作业效率,降低了用工成本,可保障电表计量的准确性和可信度｡

参考文献:

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[5]张芯茹,李蕊,文玉堂.浅析单相电能表自动化检定系统的应用[J].甘肃科技.2023,39(6):50-52+56.

基金资助:“国网常州供电公司2024年电表检定码自动化打封及三码同步在线检测系统研究服务”SGJSCZ00KJJS2400925;

文章来源:张馨,庄宇峰,霍政界,等.用于电表检定码打封的自动化装置设计[J].科学技术创新,2025,(12):22-25.