用作重量檢驗的檢重秤需要設(shè)定稱重產(chǎn)品的目標(biāo)重量值(Target Weight)、 限位值(Limit)，從而得到重量分區(qū)(Weight Zone)，以便按產(chǎn)品的稱重值進行合格品、非合格品的分選。

一般用作重量檢驗的檢重秤是按三重量分區(qū)或五重量分區(qū)進行設(shè)定，顧名思義，三重量分區(qū)和五重量分區(qū)分別有三個重量分區(qū)和五個重量分區(qū)。

三重量分區(qū)的檢重秤投運前需設(shè)定目標(biāo)重量值、上限值TO1和下限值TU1，2個限位值將檢重秤得到的所有稱重數(shù)據(jù)值歸類成三個重量分區(qū)：欠重區(qū)、合格區(qū)、超重區(qū)。低于下限值的欠重區(qū)和高于上限值的超重區(qū)產(chǎn)品均為不合格產(chǎn)品，通過檢重秤后都將被剔除，而在上限值和下限值之間的合格區(qū)產(chǎn)品為合格產(chǎn)品。目標(biāo)重量值及限位值設(shè)定需要遵守的規(guī)則是：0＜TU1＜目標(biāo)重量＜TO1＜檢重秤最大量程。如圖1所示。
 
圖1 三重量分區(qū)的檢重秤

五重量分區(qū)的檢重秤投運前需設(shè)定目標(biāo)重量值、上上限值TO2、上限值TO1、下限值TU1和下下限值TU2，4個限位值將檢重秤得到的所有稱重數(shù)據(jù)值歸類成5個重量分區(qū)：欠重區(qū)、合格區(qū)-欠重區(qū)、合格區(qū)、合格區(qū)-超重區(qū)、超重區(qū)。低于下下限值的欠重區(qū)和高于上上限值的超重區(qū)產(chǎn)品均為不合格產(chǎn)品，通過檢重秤后都將被剔除；中心區(qū)為合格區(qū)；與合格區(qū)相鄰的上下2個區(qū)分別是合格-超重區(qū)、合格欠重區(qū)， 這2個區(qū)域的產(chǎn)品也算合格，但較為勉強，屬報警區(qū)，要提醒操作者注意如果合格-欠重區(qū)產(chǎn)品的數(shù)量比例超標(biāo)，也將作為不合格產(chǎn)品被剔除。目標(biāo)重量值及限位值設(shè)定需要遵守的規(guī)則是：0＜TU2＜TUI＜目標(biāo)重量＜TO1＜TO2＜檢重秤最大量程。如圖2所示。

圖2 五重量分區(qū)的檢重秤

一些檢重秤在進行參數(shù)設(shè)置時，需在“設(shè)備類型”一欄下選擇以下選項：
◆三重量分區(qū)檢重秤-美國法規(guī)
◆五重量分區(qū)檢重秤-美國法規(guī)              
◆五重量分區(qū)檢重秤-歐盟(EEC)法規(guī)
用戶選定后， 即可按要求進行限位值的設(shè)定。由于有關(guān)檢重秤限位值設(shè)定方法的資料極少，本文將在簡單介紹目標(biāo)重量值的設(shè)定之后， 探討檢重秤限位值的設(shè)定方法。

檢重秤目標(biāo)重量值設(shè)定
產(chǎn)品包裝上標(biāo)注的重量是產(chǎn)品消費者用錢支付的數(shù)量，通常被稱為“標(biāo)簽重量”，在正常情況下，除去皮重之外，目標(biāo)重量值必須設(shè)置等于或略高于標(biāo)簽重量，確保同一批產(chǎn)品的平均重量不低于標(biāo)簽重量，以達到相關(guān)法規(guī)對產(chǎn)品包裝的要求。一批產(chǎn)品的平均重量超過標(biāo)簽重量部分的數(shù)量稱為“溢裝， Giveway”，“溢裝”是生產(chǎn)廠商多支付給用戶的那一部分產(chǎn)品，目標(biāo)重量值超過標(biāo)簽重量值的多少決定了產(chǎn)品的“溢裝”數(shù)量，因此應(yīng)慎重設(shè)定。如經(jīng)過測試，加料裝置產(chǎn)品包裝的重量數(shù)據(jù)接近理想的正態(tài)分布，加料裝置加料量變化不大， 推薦可按標(biāo)簽重量(加產(chǎn)品皮重值)再加2倍檢重秤的標(biāo)準(zhǔn)偏差來確定目標(biāo)重量值。在實際應(yīng)用過程中如覺得目標(biāo)重量值欠妥，還可根據(jù)現(xiàn)場情況在小范圍內(nèi)調(diào)整。

如果加料裝置加料量的控制準(zhǔn)確度高，加料量變化小，那么檢重秤的標(biāo)準(zhǔn)偏差值也小，目標(biāo)重量值設(shè)定高于標(biāo)簽重量加產(chǎn)品皮重值的差值也越小。

檢重秤限位值
這里以五重量分區(qū)檢重秤為例進行檢重秤限位值的設(shè)定，通常限位值的設(shè)定與允許短缺量密切相關(guān)，所以要先從允許短缺量說起。
①允許短缺量
根據(jù)JJF 1070-2005《定量包裝商品凈含量計量檢驗規(guī)則》，定量包裝商品凈含量在批量檢驗時，雖然要求批量的平均實際含量應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨虼笥谄錁?biāo)注凈含量，但也允許少量產(chǎn)品出現(xiàn)短缺量，這稱之為允許短缺量(如表1所示)。
表1  定量包裝商品允許短缺量


世界各國對允許短缺量的規(guī)定大致相同，如歐盟的TNE(Tolerable Negative Error)允許短缺量規(guī)定、加拿大政府的LOE(Limits of Error)允許誤差值規(guī)定、中國的允許短缺量T、美國的MAV(Maximum Allowable Variation)最大允許偏差規(guī)定等等，但在某些方面還是有差別的，比如歐盟、加拿大的規(guī)定中為五重量分區(qū)，在TU1限位值與TU2限位值之間屬欠重產(chǎn)品如果不超過總量的2.5%，則仍可作為合格品，而美國沒有這項規(guī)定，只要產(chǎn)品重量不大于TU1限位值，均屬不合格品。

正因為如此，當(dāng)按歐盟、加拿大的規(guī)定進行商品檢重時，應(yīng)按五重量分區(qū)進行設(shè)置，而按美國規(guī)定執(zhí)行時，則可由用戶選擇三重量分區(qū)或五重量分區(qū)。

檢重秤的準(zhǔn)確度越高，包裝產(chǎn)品稱重值的分散度越小，限位值可越靠近目標(biāo)重量值。

表1中的允許短缺量T對檢重秤的準(zhǔn)確度提出了要求，如果我們用標(biāo)準(zhǔn)偏差σ來代替準(zhǔn)確度(準(zhǔn)確度=3σ)，那么按美國法規(guī)的要求：σ＜T/9；按歐盟法規(guī)的要求：σ＜T/15。

舉例：標(biāo)簽重量：Qn=71g，查表11-1允許短缺量T=4.5g，則按美國法規(guī)的要求的標(biāo)準(zhǔn)偏差：σ＜T/9＜4.5/9=0.5g；按歐盟法規(guī)的要求的標(biāo)準(zhǔn)偏差：σ＜T/15＜4.5/15=0.3g

②TU1 限位值
TU1 限位值是在合格區(qū)和合格-欠重區(qū)兩個重量分區(qū)之間的分界線。 重量高于TU1限位值的產(chǎn)品一般為合格品， 但是產(chǎn)品批次的重量平均值必須大于或等于標(biāo)簽重量。TU1 限位值的設(shè)定有好幾種方法， 這將在下一節(jié)介紹。

③TU2 限位值
TU2限位值也是合格-欠重區(qū)和不合格區(qū)兩個重量分區(qū)之間的分界線，通常按TU2限位值與標(biāo)簽重量的差值是TU1限位值與標(biāo)簽重量差值的2倍考慮。重量低于TU2限位值的產(chǎn)品不能接受，重量高于TU2限位值的產(chǎn)品，按歐盟、加拿大的規(guī)定，這部分產(chǎn)品的數(shù)量如果不超過總量的 2.5%，則仍可作為合格品。

④TO1、TO2限位值
通常情況下，按TU1、TU2與目標(biāo)重量值對稱的方式確定TO1、TO2限位值，也有不設(shè)定該值，超重產(chǎn)品不剔除，也作為合格產(chǎn)品送到后續(xù)工序。

檢重秤限位值設(shè)定方法
無論是三重量分區(qū)的限位值還是五重量分區(qū)的限位值，限位值設(shè)定主要是設(shè)定TU1限位值，目前大體上有三種設(shè)定方法：按允許短缺量設(shè)定、按允差值設(shè)定、按現(xiàn)場運行情況設(shè)定。

①按允許短缺量設(shè)定檢重秤限位值
按照被稱重產(chǎn)品可接受的允許短缺量設(shè)定檢重秤限位值，這種做法符合各國標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)、規(guī)則的要求。
這種設(shè)定方法是在“標(biāo)簽重量Qn”的基礎(chǔ)上進行設(shè)定，如TU1限位值按以下公式計算：TU1=Qn(標(biāo)簽重量)-TNE(允許短缺量)，而其余限位值按以下公式計算：
TU2=Qn-2TNE
TO1=Qn+TNE
TO2=Qn+2TNE

EEC 歐洲經(jīng)濟委員會規(guī)定：
◆整批產(chǎn)品的平均重量高于或等于Qn
◆整批產(chǎn)品中沒有一件產(chǎn)品的重量低于 Qn2TNE
◆重量在Qn-TNE到Qn-2TNE之間的產(chǎn)品數(shù)最多不能高于整批產(chǎn)品總數(shù)的2.5%。

以下是一個設(shè)定例：對某粉狀物的包裝產(chǎn)品，檢重秤與金屬探測器組合使用，程序設(shè)定的目標(biāo)重量值為“標(biāo)簽重量”值200g，包裝皮重0g。

在如圖3所示的運行畫面中，可以觀察到以下設(shè)定數(shù)據(jù)和與實際操作有關(guān)的數(shù)據(jù)。設(shè)定數(shù)據(jù)有：目標(biāo)重量值為200g，TU2、TU1、TO1、TO2 (這里上下限標(biāo)注的代號與本文標(biāo)注相反)分別為218g、209g、191g、182g。可見TU1、TO1都是按目標(biāo)重量值加或減允許短缺量設(shè)定，而 TU2、TO2都是按目標(biāo)重量值加或減2倍允許短缺量設(shè)定，還設(shè)定有一批包裝產(chǎn)品的數(shù)量為820。與實際操作有關(guān)的數(shù)據(jù)有：當(dāng)前最新檢測到的產(chǎn)品重量為200.4g，當(dāng)前已檢測到的批量包裝產(chǎn)品平均重量為201.1g，當(dāng)前產(chǎn)品通過量為178件/min。在畫面中間則是產(chǎn)品檢重值的趨勢圖。

但是這種設(shè)定辦法還是存在一定的缺陷：由于在限位值附近存在一個“不確定區(qū)”，比如這臺檢重秤的準(zhǔn)確度在±3σ時為±1g，那么實際重量為191g本該剔除的產(chǎn)品，因稱重結(jié)果在190.0g-192.0g之間，將有約一半的可能性留在合格產(chǎn)品中。為此，可對限位值作出如下修正：將TU1限位值再加上3σ(或2σ)的準(zhǔn)確度值。這樣本例的TU1限位值191+1g(±3σ準(zhǔn)確度)=192g，相應(yīng)的TU2、TO1、TO2也分別調(diào)整為183g、208g、217g。

這種設(shè)定方法是目前應(yīng)用較多，還可以在一些檢重秤的稱重顯示器上進行自動設(shè)定，因為“目標(biāo)重量”值用戶已經(jīng)設(shè)定，而TNE(允許短缺 量)可根據(jù)設(shè)定的“目標(biāo)重量”值查找到，所以檢重秤的稱重顯示器將會自動計算并顯示限位值，這種計算還會考慮檢重秤的準(zhǔn)確度。

②按允差值設(shè)定檢重秤限位值
如果用戶提出的要求是允差值(合格產(chǎn)品重量變化范圍)，那么也可以按允差值來設(shè)定檢重秤限位值。如某產(chǎn)品及其使用的檢重秤條件為：允差值為4.54g±0.16g，也可以表示為產(chǎn)品的合格重量變化范圍為4.38g＜合格品＜4.70g

如果檢重秤的準(zhǔn)確度為±0.05g，這就意味著測量時存在一個“灰色帶”(或稱模糊帶)，以顯示值為4.38g為例，產(chǎn)品的真實重量位于4.33g-4.43g之間，那么這一個產(chǎn)品就有可能存在重量不合格的風(fēng)險。為了實實在在保證產(chǎn)品重量合格，就必須將產(chǎn)品的合格重量變化范圍調(diào)整為：4.43g＜合格品小于4.65g。

目標(biāo)重量及限位值可分別設(shè)置為：目標(biāo)重量4.54g，TU1為4.43g，TO1為4.65g。

從上述按允差值設(shè)定過程可看出，允差值范圍不應(yīng)圍過窄，至少應(yīng)該大于2倍檢重秤的準(zhǔn)確度，否則扣除檢重秤的準(zhǔn)確度后，產(chǎn)品的合格重量范圍太小，限位值的設(shè)定就無法進行。或者可以這么說，當(dāng)用戶提出的允差值范圍過窄時，所選用的檢重秤準(zhǔn)確度應(yīng)該高。
一般情況檢重秤的準(zhǔn)確度至少應(yīng)該是小于允差值范圍的1/4，合理的檢重秤準(zhǔn)確度是小于允差值范圍的1/8。

③按現(xiàn)場運行情況設(shè)定檢重秤限位值
可先按上述設(shè)定辦法先設(shè)定檢重秤限位值，然后根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行調(diào)整。如重新設(shè)定目標(biāo)重量值、限位值。以下舉幾個例子：

例1：某粉狀物的包裝袋標(biāo)簽凈重值為454g，包裝皮重10g，標(biāo)簽重量(毛重)值為464g。經(jīng)過測試，加料裝置加料454g的變化值為13g，產(chǎn)品包裝的重量數(shù)據(jù)接近理想的正態(tài)分布，其平均重量值為477g，標(biāo)準(zhǔn)偏差為4g。由于平均重量值遠超過包裝袋的“標(biāo)簽重量”(毛重)值，超裝量偏大，故按“標(biāo)簽重量”(毛重)值加2倍標(biāo)準(zhǔn)偏差8g來確定目標(biāo)重量值，即為464+8=472g，包裝產(chǎn)品重量等于大于464g比例為97.73%，即2σ范圍內(nèi)的概率95.45%再加上余下比例的一半(超重、欠重各占一半)的2.28%，此時欠重部分為2.27%。

確定了目標(biāo)重量值，則馬上可得到限位值：下限限位值TU1為464g。但考慮產(chǎn)品包裝的平均重量值為472g，所以少部分產(chǎn)品包裝欠重只要不超過規(guī)定的量值仍然是允許的。包裝袋標(biāo)簽凈重值為454g，查規(guī)定300g-500g的產(chǎn)品可允許短缺量為3%，即11.62g，所以可將下限限位值設(shè)定為462g，此時剔除率為0.62%。上限限位值TO1可按下限限位值與目標(biāo)重量值的對稱關(guān)系定為482g，也可根據(jù)剔除數(shù)量的百分比要求設(shè)定，當(dāng)超重產(chǎn)品無須剔除時，也可不設(shè)定上限限位值。

例2：某產(chǎn)品目標(biāo)重量值為1203g，限位值設(shè)定為：TU1為1191g，TU2為1173g，TO1為1215g，TO2為1233g。查表11-1可知允許短缺量是產(chǎn)品凈重的1.5%，這大致是1200×0.15=18g，現(xiàn)在目標(biāo)重量值與TU1相差12g，遠小于允許短缺量；而且目標(biāo)重量值與TU2相差30g，差值不是TU1差值兩倍的關(guān)系；該檢重秤的標(biāo)準(zhǔn)偏差值σ為4.452g，3σ約為13.4g，也大于12g。由此可見，限位值是按現(xiàn)場運行情況設(shè)定的。從圖中數(shù)據(jù)可見，剔除的產(chǎn)品數(shù)13占該批產(chǎn)品總數(shù)212的6%，偏大了一點，而產(chǎn)品重量的平均值為1204.16g，則較為理想。

用作重量檢驗的檢重秤在投運前要對設(shè)定值進行設(shè)定，這關(guān)系到檢重秤的正常運行，也關(guān)系到減少溢裝量、提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，因此應(yīng)該受到檢重秤運行維護人員的重視。本文探討的幾種檢重秤限位值和設(shè)定值設(shè)定方法可供大家參考。
作者：方原柏，湖北黃岡人，昆明有色冶金設(shè)計研究院教授級高級工程師，昆明儀器儀表學(xué)會副理事長，冶金自動化、衡器、自動化信息等雜志編委