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【光伸舍】來自京都的計數技術:將「計數」發展到極致
日本的R&D
[2014.02.06] 其它語言:ENGLISH | 日本語 | 简体字 | FRANÇAIS | ESPAÑOL |

光伸舍是一家以正確計數不容易計數的東西為專長的製造商。光伸舍運用獨創技術開發的高速度、高精度計數器——「數位區域計數器」,近年來在國內外的銷量急速上升。該公司引以為豪的計數技術究竟是怎樣的呢?

神奇之處:正確計算不規則下落的螺絲數目

數位區域感測器的外觀。這種機型是用來計數螺母等小型物體的。搬運部分十分簡單,感測器(帶鏡頭的部分)遠離計數物體是這種機型的特徵。感測器和照明的位置、搬運處的設計等都會隨著計數對象而進行較大的改變。

當我觀看光伸舍的「數位區域計數器」(以下簡稱DAC)的動作時,覺得很不可思議。托盤上散亂的螺絲排成幾列進行移動,然後落入箱子裏。DAC的感測器能捕捉到下落過程中的每一個螺絲。在空中不規則下降的螺絲數目被正確計算出來並顯示在顯示器上。由於螺絲並非排列得整整齊齊,所以看上去一點都不像是在「數數」。儘管如此,DAC還是能夠答出正確的結果。

DAC可以計算各種物體的數目。從螺栓、螺母、特別小的螺絲、軸承滾珠、電子部件、連接器、西服鈕扣等這類工業零件,到切好的蔬菜、糕點、營養補品、肉丸、油炸食品、冷凍生麵團、植物種子等等,可以應用在各種領域。而其中的許多領域,用原來的技術是無法計算出正確的數目的。

用線陣感測器追蹤物體的影子

讓機器計算物體的數目,其實是一件很難的事。在計數時經常使用的光線感測器或秤,會由於物體形狀或重量的偏差而出現較大的誤差(請參照圖1)。在計算這類不容易計算的物體的數目時,該公司獨創的採用了線性感測器的計數技術讓正確的計數成為可能。

圖1 重量相同時和重量有偏差時

普通的光線感測器只監測一點,DAC的線陣感測器會對從監測線上經過的物體的影子以每秒1萬次的頻率進行追踪(請參照圖2)。即便移動的物體有光線照不到的地方,但只要影子是連續的,就判斷為一個物體,因此即便是對於有孔的物體,也可以正確計算其數量(請參照圖3)。

圖2 線陣感測器能夠追踪物體的影子

圖3 對有孔物體也可進行正確計數的原理構造圖

由於DAC同時也在測量物體的面積,因此可以把小的物體作為異物從計數中排除掉,而重疊的物體則可以當作2個物體進行計數(請參照圖4)。該公司擁有這項計量技術的專利,這項技術除了可以用一個感測器同時計算多列物體的數量外,還擁有許多優點:由於感測器距離物體較遠,不容易受到水、油和粉塵的影響,可以測量到很小的物體等等。

圖4 線陣感測器還可以測量物體的面積

20年反覆試驗誕生出無法模仿的技術

光伸舍的白川光英董事长

「如果只看原理的話,人們可能覺得可以輕鬆模仿這種技術。」公司董事長白川光英先生說。 「可是,要想正確地計算數量,需要掌握包括搬運部分在內的許多操作技巧。例如冷凍生麵團,在搬運這類麵團時,讓它們彼此分開而不黏在一起就是一件很難的事情。20年來,我們進行了反覆試驗,不間斷的生產製造計數器,積累了豐富的經驗,這就是我們公司的優勢。」

「這些年來,不斷有國內外的企業向我們公司諮詢:『這種東西你們能計數嗎?」例如,汽車引擎上使用的形狀複雜、有許多間隙的金屬零件,用光線感測器是很難捕捉的,而且因為沾上了油,重量發生改變,用秤計量的話誤差比較大。計算這種零件的數量很難,不過用了DAC以後計算出了正確的數目,客戶非常高興地說:『這麼多年,我們一直覺得準確計數是無法做到的,今天終於做到了!』還有,製藥公司為了測試(藥品的)性能,帶來了裝在金屬桶裏的500萬片樣品,經過實際計量,確認DAC的計數準確無誤之後,採用了我們的產品。」

準確的計數是時代的要求

近幾年來,光伸舍的計數器的銷售量突然急劇上升。其中一個原因是,產業界正在進行的供應鏈的優化和按需生產。在許多製造業,在需要的時候按照需求的數量生產產品,可以減少不必要的庫存和廢棄損耗,應對急劇的需求變化。隨著這種優化的進行,交貨的單位也從重量變成了數目。

例如,在冷凍生麵團的計數領域,該公司產品得到了廣泛應用,這就是冷凍保存技術和便利商店的發展所產生的需求。便利商店每天會預測每個店舖的需求,在此基礎上對訂貨量進行精確調節。在麵包生產線上,用計數器準確計算出未發酵的冷凍生麵團的數量,然後冷凍保存起來,以此來應對每天變化的訂單。

便當,是日本的一種獨特飲食文化。便當的製作工廠也是計數需求很高的地方之一。面向老年人的便當,為了平衡營養,會做出一些非常細緻的規定,例如「一個便當裏放入兩個胡蘿蔔」。於是,供應蔬菜的公司就必須在精確計算切好的胡蘿蔔的數量之後再發貨。

最近,植物種子的計數需求正在世界範圍內成長。以前,植物種子是根據重量單位或容量進行販賣的,而現在這個標準漸漸變成了數量。這也是技術革新和產業變化帶來的需求。用最新技術生產出來的種子基本上都會發芽,因此對植物進行細緻的生產管理也就成為了可能。而且,對於那些高附加價值、高價的種子,計數誤差所帶來的損失是不容忽視的。在日本,大約從20年前開始,高附加價值的番茄種子就已經通過計數管理進行發貨了。近年來,這一趨勢已經擴展到海外,不僅是蔬菜種子,玉米等穀物的種子也開始採用計數管理了。

備受世界矚目的光伸舍種子計數器

「計數器還賣不太出去的時候,一個朋友曾對我說:『這種東西你要做20年?沒有巨額的投資是不會成功的。』」白川先生說道。他果然堅持開發了20年,最後不僅提高了性能,市場環境也完備了,技術終於開花結果了。

追根究底是京都的企業文化

京都可以說有著與日本其它地區完全不同的獨特的製造業文化。京都人白川先生將京都製造業的特點歸納為「對一個領域進行徹底挖掘」。「京都企業一般不太起眼,不過大多會專注於自己擅長的領域進行開發。」白川說。「我們也經常被客戶說:『到底是京都的企業啊!』京都人很執著。」他笑著說。經營上注重「選擇和專注」的做法,或許早就根植在京都的產業裏了。

「感測器的性能還有發揮的餘地,因此速度和精度應該還能提高。」白川先生說。對於計數技術的鑽研開發,今後仍將繼續。

目前正在開發的機器具備以下功能:利用計數技術,對不同品種物體的顏色、形狀和大小進行多列隨機檢測,並用3,000個/分鐘的超高速進行分選。這樣可以防止工廠裏大小不同的螺母混雜在一起引起的麻煩。粉紅色的是不同品種(右側畫面)

採訪、文章:木村菱治

  • [2014.02.06]
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