论玻璃基板称重系统精度提高的对策

齐彦民 王丽红 周波

摘要：应用于玻璃基板生产的在线式称重系统（以下简称称重系统），要求能够快速、精确、非接触式（不能接触玻璃基板品质保证区）的称量玻璃基板的重量。为解决原称重系统的问题，我们设计一种不需要取出装置的称重系统，这样既可解决取出、放回过程的时间占用，同时也能消除电气连接对称重精度的影响。经过实际使用，发现该称重系统仍存在一些影响精度的问题。通过改造，系统精度完全满足前一工序工艺控制的要求，能够快速反馈精确的重量数据。

关键词：玻璃基板 称重系统 精度提高

1 背景技术

应用于玻璃基板生产的在线式称重系统，要求能够快速、精确、非接触式的称量玻璃基板的重量。在质量不符合要求时，及时调整工艺参数，提高玻璃基板的良品率。原有的称重系统，在称重传感器和玻璃基板之间设计有一套玻璃基板取出装置。这个取出装置的作用是将玻璃基板从其输送设备上取下，使得其重量全部作用在这个取出装置上。而这个取出装置的重量又全部作用于称重传感器上。此时，称重传感器可以称量出该取出装置与玻璃基板的累加重量。但具有两个明显的缺点。一是由于取出装置的存在，动作耗时较长，制约了生产效率的提高；二是该取出装置中采用气动元件直接夹持玻璃基板，这种连接也会影响称重精度。

2 系统结构

为解决原称重系统的问题，我们设计一种不需要取出装置的称重系统，这样即可解决取出、放回过程的时间占用，同时也能消除电气连接对称重精度的影响。结合5G玻璃基板的实际生产情况，我们采用的方案如下。

该称重系统包括两个称重装置和一部控制装置，叙述如下：5G液晶玻璃基板生产时，由一种带夹子的输送小车，夹紧玻璃基板后，垂直吊装运输。输送小车在特定的轨道上一次运动到各个工位。其中，与称重相关的有玻璃基板装载工位、玻璃基板卸载工位，空载小车返回工位等。为了实现玻璃基板不离开小车即能完成玻璃基板称重，新设了两个工位。一个工位在装置玻璃之前；另一个在装载玻璃之后。每个工位上均设计了一种称重装置，这样，这两个称重装置就可以分别称出空载输送小车的重量和负载输送小车的重量。两个数据相减即可得出玻璃基板重量。

上述玻璃输送小车有一个金属材质的底板，底板上有两个定位孔。输送小车不需要任何电气连接。输送小车置于轨道之上，有底板下部由电动机驱动的尼龙辊子通过摩擦力驱动输送小车前进。

根据这一情况设计了一种称重装置，由固定底板104、气缸103、直线轴承102、导杆101、升降底板105、称重传感器108、称重横梁107、定位柱110、辅助支柱109组成。固定底板安装在导轨下方，气缸，直线轴承安装在固定底板上。气缸的缸杆与升降底板连接；气缸在下位时，升降底板也在下位，这时定位柱和辅助支柱不会干涉输送小车的运动。当输送小车到位需要称量时，气缸顶升起升降底板。经过称重传感器、称重横梁同时顶升起辅助支柱和定位柱。

3 精度提高对策

①采用稳固的落地式支架系统。称重传感器采用的应变片结构的，这种传感器其精度很受系统稳定的影响。设计了一个落地式的支架，将整个称重系统通过落地支架支架座落在地面上，并增加了减震垫后，振动幅度明显减小，精度提高了很多。②调整控制器参数，作低通滤波。采用HARDY称重传感器和控制器，控制器内置低通滤波器。可以将一定频率的振动通过滤波的方式滤除。实际检验，滤波频率设定为1Hz时效果最佳。③ 高频多次采样取均值。采用HARDY称重传感器和控制器，控制器内置多次取样平均的程序。结合生产节拍和采样频率，设定为20次采样后取平均值。④采取除静电措施，防止静电对信号线的干扰。传送带辊子为尼龙材质，玻璃输送小车为铝合金阳极化材质。两种材质均为表面绝缘体，相互摩擦后产生了静电。当称重系统称量小车时，发现小车与称重系统接触瞬间会出现静电放电现象。静电释放时产生的电磁干扰也影响了称量精度，甚至造成瞬间电压过高，称重控制器内A/D转换器进入自保护状态而形成了死机现象。因此，在小车进入称重工位前加了一个除静电器。事先将静电去除。⑤控制器采取屏蔽，防止空间电磁波干扰。控制器安装于一金属配线盒内，盒体接地。进一步降低了空间电磁波对控制器内部电路的干扰。

称重系统改造后的称量结果与离线称量值对比如下图所示。

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4 结论

通过上述几项措施，本次设计的称重系统精度大大提高。现场统计数据表明：未改造前，称重系统精度为±15g，改造后提升至±5g。改造后的系统精度完全满足前一工序工艺控制的要求，能够快速反馈精确的重量数据。

参考文献：

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