ميزان فحص

جهاز فحص الوزن هو آلة أوتوماتيكية أو يدوية تُستخدم لفحص وزن السلع المعبأة. يوجد عادةً في نهاية خط الإنتاج ، ويُستخدم لضمان أن وزن عبوة السلعة يقع ضمن الحدود المحددة. أي عبوات تتجاوز هذا الحد تُستبعد تلقائيًا من خط الإنتاج. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

يمكن لميزان الفحص وزن أكثر من 500 قطعة في الدقيقة (بحسب حجم الكرتون ومتطلبات الدقة). ويمكن استخدام موازين الفحص مع أجهزة الكشف عن المعادن وأجهزة الأشعة السينية لتمكين فحص خصائص أخرى للعبوة واتخاذ الإجراءات اللازمة بناءً على ذلك.

يشتمل جهاز فحص الوزن الأوتوماتيكي على سلسلة من السيور الناقلة . تُعرف هذه الأجهزة ^{[ 3 ]} أيضًا باسم موازين السيور ، والموازين المتحركة، وموازين النقل، والموازين الديناميكية، والموازين الخطية. في تطبيقات التعبئة، تُعرف باسم موازين الفحص . عادةً ما تحتوي على ثلاثة سيور أو سلاسل:

• سير التغذية الذي يُمكنه تغيير سرعة العبوة ورفعها أو خفضها إلى السرعة المطلوبة للوزن. يُستخدم سير التغذية أحيانًا كمؤشر، حيث يضبط المسافة بين المنتجات لتكون مثالية للوزن. وقد يحتوي أحيانًا على سيور أو سلاسل خاصة لتحديد موضع المنتج قبل وزنه.
• حزام الوزن. يُركّب هذا الحزام عادةً على محوّل طاقة الوزن، والذي قد يكون خلية قياس إجهاد أو ميزانًا مؤازرًا (يُعرف أيضًا بميزان القوة)، أو ما يُعرف أحيانًا بميزان ذي شعاع منقسم. قد تُوقف بعض الآلات القديمة حزام الوزن قبل أخذ قياس الوزن، مما قد يُحدّ من سرعة خط الإنتاج وإنتاجيته.
• حزام الرفض هو وسيلة لإزالة العبوات غير المطابقة للمواصفات من خط النقل. تختلف آلية الرفض باختلاف التطبيق. فبعض التطبيقات تتطلب مُضخِّم هواء لنفخ المنتجات الصغيرة بعيدًا عن الحزام، بينما تتطلب التطبيقات الأثقل مُشغِّلًا خطيًا أو شعاعيًا. أما المنتجات الهشة، فيتم رفضها عن طريق خفض مستوى الحزام تدريجيًا، مما يسمح للمنتج بالانزلاق برفق إلى حاوية أو ناقل آخر.

بالنسبة للموازين الدقيقة عالية السرعة، يُعد استخدام خلية قياس الحمل بتقنية استعادة القوة الكهرومغناطيسية (EMFR) مناسبًا. يقوم هذا النوع من الأنظمة بشحن ملف حثي، مما يجعل سطح الوزن يطفو فعليًا في مجال كهرومغناطيسي. عند إضافة الوزن، تتسبب حركة المادة الحديدية عبر هذا الملف في تذبذب تيار الملف بما يتناسب مع وزن الجسم. تشمل التقنيات الأخرى المستخدمة مقاييس الإجهاد وخلايا قياس الحمل السلكية المهتزة.

من المعتاد أن يقوم جهاز كمبيوتر مدمج بأخذ العديد من قراءات الوزن من المحول خلال الفترة التي تكون فيها العبوة على منصة الوزن لضمان قراءة دقيقة للوزن.

المعايرة أمر بالغ الأهمية. يمكن لميزان المختبر، الموجود عادةً في حجرة معزولة مضغوطة بالنيتروجين الجاف (مضغوطة عند مستوى سطح البحر)، أن يزن جسمًا بدقة تصل إلى ±100 من الغرام، ولكن ضغط الهواء المحيط يؤثر على الوزن. يكون هذا واضحًا في حالة السكون، ولكن في حالة الحركة، هناك عامل غير ظاهر - الضوضاء الناتجة عن حركة سير الوزن، والاهتزازات، وتكييف الهواء أو التبريد، والتي قد تُسبب تيارات هوائية. كما أن عزم الدوران على خلية قياس الوزن يُسبب قراءات غير منتظمة.

يقوم جهاز فحص الوزن الديناميكي المتحرك بأخذ عينات وتحليلها لتحديد وزن دقيق خلال فترة زمنية محددة. في معظم الحالات، يُصدر جهاز بصري (أو فوق صوتي) إشارةً عند مرور الطرد. بمجرد تفعيل الإشارة، يتم ضبط تأخير زمني للسماح للطرد بالتحرك إلى "النقطة المثالية" (مركز) سطح الميزان لأخذ عينة الوزن. تُؤخذ عينة الوزن لمدة محددة. إذا كان أي من هذين الوقتين غير صحيح، فسيكون الوزن خاطئًا. لا توجد طريقة علمية للتنبؤ بهذه التوقيتات. تحتوي بعض الأنظمة على خاصية "الرسم البياني" لهذا الغرض، ولكن في الغالب، تُعد الطريقة التجريبية هي الأنسب.

• يُستخدم ناقل الرفض لإزالة العبوات غير المطابقة للمواصفات من مسار النقل العادي مع الحفاظ على سرعة الناقل. تتنوع آليات الرفض، فمنها دافع هوائي بسيط يدفع العبوة جانبًا بعيدًا عن الحزام، وذراع تحويل لتحريكها جانبيًا، وحزام رفض يرتفع أو ينخفض ​​لتوجيه العبوة رأسيًا. عادةً ما يحتوي جهاز فحص الوزن على حاوية لتجميع العبوات غير المطابقة للمواصفات، وتُزود هذه الحاويات أحيانًا بقفل لمنع إعادة إدخالها إلى حزام النقل.

توجد عدة طرق للتسامح :

• يعتمد النظام التقليدي على "الحد الأدنى للوزن"، حيث تُرفض المنتجات التي تقل أوزانها عن حد معين. عادةً ما يكون الحد الأدنى للوزن هو الوزن المطبوع على العبوة، أو وزن أعلى منه لتعويض الفاقد من الوزن بعد الإنتاج، مثل تبخر المواد التي تحتوي على رطوبة. وقد اشترطت شركات البيع بالجملة الكبرى إجراء فحوصات دقيقة للوزن على جميع المنتجات المُرسلة إليها، لضمان حصول العميل على الكمية التي دفع ثمنها. وتفرض هذه الشركات رسومًا باهظة على الطرود غير المعبأة بدقة.
• نظام الوزن المتوسط ​​الأوروبي الذي يتبع ثلاث قواعد محددة تُعرف باسم "قواعد التعبئة والتغليف". ^{[ 4 ]}
• المعايير واللوائح المنشورة الأخرى مثل دليل NIST رقم 133. ^{[ 5 ]}

ينص النظام الأوروبي لمتوسط ​​الوزن أيضاً على ضرورة أرشفة البيانات التي تجمعها أجهزة فحص الوزن وإتاحتها للتفتيش. ولذلك، فإن معظم أجهزة فحص الوزن الحديثة مزودة بمنافذ اتصال لتمكين تحميل أوزان العبوات الفعلية والبيانات المشتقة منها إلى جهاز كمبيوتر مركزي. ويمكن استخدام هذه البيانات أيضاً لأغراض إدارة المعلومات، مما يتيح تحسين العمليات ومراقبة أداء الإنتاج.

تتميز موازين الفحص المزودة بتقنيات اتصال عالية السرعة، مثل منافذ الإيثرنت، بقدرتها على الاندماج ضمن مجموعات، بحيث يمكن اعتبار مجموعة من خطوط الإنتاج التي تُنتج منتجات متطابقة خط إنتاج واحد لأغراض مراقبة الوزن. على سبيل المثال، يمكن دعم خط إنتاج ذي متوسط ​​وزن منخفض بخط آخر ذي متوسط ​​وزن مرتفع، بحيث يظل مجموع وزن الخطين متوافقًا مع المعايير.

يتمثل أحد البدائل في برمجة جهاز فحص الوزن للتحقق من نطاقات أوزان مختلفة. على سبيل المثال، يبلغ الوزن الإجمالي المسموح به 100  غرام ± 15  غرامًا. هذا يعني أن وزن المنتج يمكن أن يتراوح بين 85 غرامًا و115 غرامًا. مع ذلك، إذا تم إنتاج 10000 عبوة يوميًا، وكان معظمها بوزن 110 غرامات،  فسيتم فقدان 100 كيلوغرام من المنتج. أما إذا كان الوزن أقرب إلى 85 غرامًا، فقد ترتفع نسبة الرفض.

مثال: تمت برمجة جهاز فحص الوزن للإشارة إلى 5 مناطق بدقة تصل إلى 1 غرام:

باستخدام ميزان فحص مُبرمج كميزان فحص مناطقي، يُمكن أن تُشير البيانات المُجمعة عبر الشبكات، بالإضافة إلى الإحصائيات المحلية، إلى ضرورة فحص إعدادات المعدات الأولية لتحسين التحكم في تدفق المنتج إلى العبوة. في بعض الحالات، يُرسل الميزان الديناميكي إشارة إلى آلة التعبئة، على سبيل المثال، في الوقت الفعلي، للتحكم في التدفق الفعلي إلى البرميل أو العلبة أو الكيس، إلخ. في كثير من الأحيان، يحتوي ميزان الفحص على مؤشر ضوئي بأضواء مختلفة تُشير إلى اختلاف وزن كل منطقة من مناطق المنتج.

يمكن استخدام هذه البيانات لتحديد ما إذا كانت هناك مشكلة في آلة التعبئة والتغليف. يستطيع جهاز فحص الوزن إرسال إشارة إلى الآلة لزيادة أو تقليل الكمية الموضوعة في العبوة. وهذا بدوره قد يُحقق عائدًا ^{[ 6 ]} على استخدام جهاز فحص الوزن، حيث سيتمكن المنتجون من التحكم بشكل أفضل في كمية الهدر. انظر دراسة حالة جهاز فحص الوزن ^{[ 6 ]} التي توضح وفورات اللحم المفروم والتعبئة والتغليف.

تتأثر السرعة والدقة التي يمكن تحقيقها بواسطة جهاز فحص الوزن بما يلي:

تُعدّ الموازين المتحركة آلات ديناميكية يمكن تصميمها لأداء آلاف المهام. بعضها يُستخدم كأوزان بسيطة للصناديق في نهاية خط النقل لضمان أن يكون وزن المنتج النهائي ضمن الوزن المستهدف.

يمكن استخدام جهاز فحص الوزن المتحرك على سير ناقل للكشف عن الأجزاء المفقودة من الطقم، مثل علبة هاتف محمول بدون دليل المستخدم، أو أي ملحقات أخرى. تُستخدم أجهزة فحص الوزن عادةً على سلسلة نقل الواردات وسلسلة نقل ما قبل التعبئة في مصانع معالجة الدواجن. يُوزن الطائر عند دخوله إلى السير الناقل ، وبعد المعالجة والغسل في النهاية، يحدد الحاسوب الشبكي ما إذا كان الطائر قد امتص كمية زائدة من الماء، والتي تُصرّف أثناء معالجته، مما يجعل وزنه أقل من الوزن المستهدف.

يمكن استخدام ميزان ناقل عالي السرعة لتغيير سرعة المنتجات على خط الإنتاج، وذلك عن طريق زيادة أو تقليل سرعة المنتج لتغيير المسافة بين العبوات قبل وصولها إلى سرعة مختلفة قبل دخولها إلى آلة النقل التي تقوم بتعبئة عدة عبوات في صندوق. وتُقاس "السرعة" بقياس المنتج أثناء نزوله على خط النقل من الحافة الأمامية إلى الحافة الأمامية الأخرى.

يمكن استخدام جهاز فحص الوزن لحساب عدد الطرود، والوزن الإجمالي للصناديق الموضوعة على منصة الشحن، بما في ذلك إمكانية قراءة وزن كل طرد وأبعاده. يستطيع جهاز التحكم طباعة ملصق الشحن وملصق الباركود لتحديد الوزن والأبعاد وعنوان الشحن وبيانات أخرى لتعريف الجهاز خلال عملية الشحن. يستطيع جهاز فحص الوزن الخاص باستلام الشحنة قراءة الملصق باستخدام ماسح الباركود، والتأكد من سلامة الشحنة قبل استلامها من قبل شركة النقل من رصيف التحميل، والتحقق من وجود أي صندوق مفقود أو تعرض للسرقة أو التلف أثناء النقل.

تُستخدم موازين الفحص أيضًا في إدارة الجودة . على سبيل المثال، تُوزن المواد الخام اللازمة لتصنيع المحامل قبل بدء عملية التصنيع، وبعدها، يتوقع مفتش الجودة إزالة كمية معينة من المعدن في عملية التشطيب. تُوزن المحامل المُصنّعة بواسطة ميزان الفحص، وتُرفض المحامل التي يزيد وزنها عن الحد المسموح به أو ينقص عنه لإخضاعها للفحص المادي. يُعدّ هذا مفيدًا للمفتش، إذ يُمكّنه من التأكد بدرجة عالية من أن المحامل التي لم تُرفض تقع ضمن هامش التفاوت المسموح به في عملية التصنيع. ومن الاستخدامات الشائعة الأخرى، ضبط تدفق بثق البلاستيك بحيث تُلبي زجاجة تغليف المنظفات متطلبات مُصنّع العبوة النهائية.

يمكن لإدارة الجودة استخدام جهاز فحص الوزن لإجراء اختبارات غير مدمرة للتحقق من المنتجات النهائية باستخدام أساليب التقييم الشائعة للكشف عن القطع المفقودة من المنتج "النهائي"، مثل الشحم من المحمل، أو بكرة مفقودة داخل الغلاف.

يمكن تجهيز موازين الفحص بأجهزة كشف المعادن، وأجهزة الأشعة السينية، وأجهزة كشف الفتحات، وماسحات الباركود، والماسحات الضوئية ثلاثية الأبعاد، ومستشعرات درجة الحرارة، وأجهزة فحص بصرية، ومسامير ضبط التوقيت والمسافة بين المنتجات، وبوابات فهرسة، وقنوات تركيز لتوجيه المنتجات إلى منطقة محددة على سير النقل. يستطيع ميزان الفحص الصناعي فرز المنتجات من أجزاء من الغرام إلى عدة كيلوغرامات. وبالوحدات الإنجليزية، يتراوح هذا من أقل من 1/100 من الأونصة إلى 500  رطل أو أكثر. ويمكن لموازين الفحص المتخصصة وزن الطائرات التجارية، بل وتحديد مركز ثقلها.

يمكن لأجهزة فحص الوزن العمل بسرعات عالية جدًا، حيث تعالج منتجات تزن أجزاءً من الغرام بسرعة تتجاوز 100 متر في الدقيقة، ومواد مثل الأدوية وأكياس  المنتجات الزراعية التي تزن 200 رطل بسرعة تتجاوز 100 قدم في الدقيقة. ويمكن تصميمها بأشكال وأحجام متنوعة، وتعليقها من الأسقف، أو رفعها على طوابق علوية، أو تشغيلها داخل الأفران أو الثلاجات. ويمكن أن تكون وسيلة النقل فيها عبارة عن أحزمة صناعية، أو أحزمة منخفضة الشحنات الساكنة، أو سلاسل مشابهة لسلاسل الدراجات (لكنها أصغر بكثير)، أو أحزمة سلاسل متشابكة بأي عرض. ويمكن أن تكون أحزمة السلاسل مصنوعة من مواد خاصة، أو بوليمرات مختلفة، أو معادن، وما إلى ذلك.

تُستخدم موازين الفحص في غرف العمليات النظيفة، ودور سك العملة (لفائف العملات المعدنية)، ^{[ 7 ]} والبيئات الجافة، والبيئات الرطبة، ومخازن المنتجات الزراعية، ومصانع تجهيز الأغذية، ومصانع تجهيز الأدوية، وغيرها. ويتم تحديد مواصفات موازين الفحص بناءً على نوع البيئة ونوع التنظيف المستخدم. عادةً ما يُصنع ميزان الفحص المخصص للمنتجات الزراعية ^{[ 8 ]} من الفولاذ الطري، بينما يُصنع الميزان الذي سيُنظف بمواد كيميائية قاسية، مثل المُبيض، من الفولاذ المقاوم للصدأ بالكامل، حتى خلايا قياس الوزن. تُصنف هذه الآلات على أنها "قابلة للغسل الكامل"، ويجب أن تكون جميع أجزائها ومكوناتها مصممة لتحمل ظروف الغسل.

تُستخدم موازين الفحص في بعض التطبيقات لفترات طويلة للغاية - على مدار الساعة طوال أيام السنة. عمومًا، لا تتوقف خطوط النقل إلا في حالة الصيانة أو عند حدوث توقف طارئ. قد تحتوي موازين الفحص العاملة في خطوط النقل عالية الكثافة على العديد من المعدات الخاصة في تصميمها لضمان فصل الطاقة عن جميع المحركات في حالة حدوث توقف طارئ، وذلك حتى يتم إلغاء التوقف الطارئ وإعادة ضبط النظام.

• الوسائط المتعلقة بميزان الفحص على ويكيميديا ​​كومنز