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【光伸舍】来自京都的计数技术:将“计数”发展到极致
日本的R&D
[2014.02.06] 其它語言 : ENGLISH | 日本語 | 繁體字 | FRANÇAIS | ESPAÑOL | العربية |

光伸舍是一家以正确计数不容易计数的东西为专长的制造商。光伸舍运用独创技术开发的高速度、高精度计数器——“数码区域计数器”,近年来在国内外的销量急速上升。该公司引以为豪的计数技术究竟是怎样的呢?

神奇之处:正确计算不规则下落的螺丝数目

数码区域传感器的外观。这种机型是用来计数螺母等小型物体的。搬运部十分简单,传感器(带镜头的部分)远离计数物体是这种机型的特征。传感器和照明的位置、搬运部分的设计等都会随着计数对象而进行较大的改变。

当我观看光伸舍的“数码区域计数器”(以下简称DAC)的动作时,觉得很不可思议。托盘上散乱的螺丝排成几列进行移动,然后落入箱子里。DAC的传感器能捕捉到下落过程中的每一个螺丝。在空中不规则下降的螺丝数目被正确计算出来并显示在显示器上。由于螺丝并非排列得整整齐齐,所以看上去一点都不像是在“数数”。尽管如此,DAC还是能够给出正确的结果。

DAC可以计算各种物体的数目。从螺栓、螺母、特别小的螺丝、轴承滚珠、电子部件、连接器、西服纽扣等这类工业零件,到切好的蔬菜、糕点、营养品、肉丸、油炸食品、冷冻面包胚子、植物种子等等,可以应用在各种领域。而其中的许多领域,用原来的技术是无法计算出正确的数目的。

用线阵传感器追踪物体的影子

让机器计算物体的数目,其实是一件很难的事。在计数时经常使用的光传感器或秤,会由于物体形状或重量的偏差而出现较大的误差(请参照图1)。在计算这类不容易计算的物体的数目时,该公司独创的采用了线性传感器的计数技术让正确的计数成为可能。

图1 重量相同时和重量有偏差时

普通的光传感器只监测一点,DAC的线阵传感器会对从监测线上经过的物体的影子以每秒1万次的频率进行追踪(请参照图2)。即便移动的物体有光照不到的地方,但只要影子是连续的,就判断为一个物体,因此即便是对于有孔的物体,也可以正确计算其数量(请参照图3)。

图2 线阵传感器能够追踪物体的影子

图3 对有孔物体也可进行正确计数的原理构造图

由于DAC同时也在测量物体的面积,因此可以把小的物体作为异物从计数中排除掉,而重叠的物体则可以当作2个物体进行计数(请参照图4)。该公司拥有这项计量技术的专利,这项技术除了可以用一个传感器同时计算多列物体的数量外,还拥有许多优点:由于传感器距离物体较远,不容易受到水、油和粉尘的影响,可以测量到很小的物体等等。

图4 线阵传感器还可以测量物体的面积

20年反复试验诞生出无法模仿的技术

光伸舍的白川光英董事长

“如果只看原理的话,人们可能觉得可以轻松模仿这种技术。”公司董事长白川光英先生说。“可是,要想正确地计算数量,需要掌握包括搬运部分在内的许多操作技巧。例如冷冻面包坯子,在搬运这类面坯时,让它们彼此分开而不粘在一起就是一件很难的事情。20年来,我们进行了反复试验,不间断的生产制造计数器,积累了丰富的经验,这就是我们公司的优势。”

“这些年来,不断有国内外的企业向我们公司咨询:‘这种东西你们能计数吗?’例如,汽车发动机上使用的形状复杂、有许多间隙的金属零件,用光传感器是很难捕捉的,而且因为沾上了油,重量发生改变,用秤计量的话误差比较大。计算这种零件的数量很难,不过用了DAC以后计算出了正确的数目,客户非常高兴地说:‘这么多年,我们一直觉得准确计数是无法做到的,今天终于做到了!’还有,制药公司为了测试(药品的)性能,拿来了装在金属桶里的500万片样品,经过实际计量,确认DAC的计数准确无误之后,采用了我们的产品。”

准确的计数是时代的要求

近几年来,光伸舍的计数器的销量突然急剧上升。其中一个原因是,产业界正在进行的供应链的优化和按需生产。在许多制造业,在需要的时候按照需求的数量生产产品,可以减少不必要的库存和废弃损耗,应对急剧的需求变化。随着这种优化的进行,交货的单位也从重量变成了数目。

例如,在冷冻面包坯的计数领域,该公司产品得到了广泛应用,这就是冷冻保存技术和便利店的发展所产生的需求。便利店每天会预测每个店铺的需求,在此基础上对订货量进行精确调节。在面包生产线上,用计数器准确计算出未发酵的冷冻面包坯子的数量,然后冷冻保存起来,以此来应对每天变化的订单。

便当,是日本的一种独特饮食文化。便当的制作工厂也是计数需求很高的地方之一。面向老年人的便当,为了平衡营养,会做出一些非常细致的规定,例如“一个便当里放入两个胡萝卜”。于是,供应蔬菜的公司就必须在精确计算切好的胡萝卜的数量之后再发货。

最近,植物种子的计数需求正在世界范围内增长。以前,植物种子是根据重量单位或容量进行贩卖的,而现在这个标准渐渐变成了数量。这也是技术革新和产业变化带来的需求。用最新技术生产出来的种子基本上都会发芽,因此对植物进行细致的生产管理也就成为了可能。而且,对于那些高附加值、高价的种子,计数误差所带来的损失是不容忽视的。在日本,大约从20年前开始,高附加值的西红柿种子就已经通过计数管理进行发货了。近年来,这一趋势已经扩展到海外,不仅是蔬菜种子,玉米等谷物的种子也开始采用计数管理了。

备受世界瞩目的光伸舍种子计数器

“计数器还卖不太出去的时候,一个朋友曾对我说:‘这种东西你要做20年?没有巨额的投资是不会成功的。’”白川先生说道。他果然坚持开发了20年,最后不仅提高了性能,市场环境也完备了,技术终于开花结果了。

追根究底是京都的企业文化

京都可以说有着与日本其他地区完全不同的独特的制造业文化。京都人白川先生将京都制造业的特点归纳为“对一个领域进行彻底挖掘”。“京都企业一般不太起眼,不过大多会专注于自己擅长的领域进行开发。”白川说。“我们也经常被客户说:‘到底是京都的企业啊!’京都人很执着。”他笑着说。经营上注重“选择和专注”的做法,或许早就根植在京都的产业里了。

“传感器的性能还有发挥的余地,因此速度和精度应该还能提高。”白川先生说。对于计数技术的钻研开发,今后仍将继续。

目前正在开发的机器具备以下功能:利用计数技术,对不同品种物体的颜色、形状和大小进行多列随机检测,并用3000个/分钟的超高速进行分选。这样可以防止工厂里大小不同的螺母混杂在一起引起的麻烦。粉色的是不同品种(右侧画面)

采访、文章:木村菱治

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