沈玉明 李洪彬 梁軍磊

(1.濟(jì)南軍區(qū)聯(lián)勤部油料監(jiān)督處，濟(jì)南 250022;2.中國(guó)人民解放軍94303部隊(duì)，濰坊 261051)

0 引言

平氏毛細(xì)管粘度計(jì)(以下簡(jiǎn)稱粘度計(jì))廣泛應(yīng)用于國(guó)防、科研、貿(mào)易等國(guó)計(jì)民生各個(gè)領(lǐng)域，粘度計(jì)常數(shù)的準(zhǔn)確與否直接影響著所測(cè)參數(shù)的客觀真實(shí)性，因此，粘度計(jì)的檢定尤為重要。目前所采用的人工檢定方法，需要人工抽取粘度標(biāo)準(zhǔn)液、人眼觀察并用秒表記錄粘度標(biāo)準(zhǔn)液通過(guò)粘度計(jì)上下計(jì)時(shí)標(biāo)線的時(shí)間間隔、人工處理檢定數(shù)據(jù)。顯然存在效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題，不能滿足高效、準(zhǔn)確、自動(dòng)完成檢定工作的需要，為改變這一狀況，我們研制了平氏毛細(xì)管粘度計(jì)自動(dòng)檢定裝置。

1 工作原理

1.1 建立被檢粘度計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)

首先建立粘度計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，把各種被檢粘度計(jì)的相關(guān)信息(如毛細(xì)管直徑、器號(hào)、制造商等)錄入。

1.2 自動(dòng)檢定前準(zhǔn)備

1)將恒溫槽控溫到粘度標(biāo)準(zhǔn)液標(biāo)定溫度并恒定；2)將被檢粘度計(jì)按規(guī)定浸沒(méi)深度放置于粘度計(jì)夾具中；3)啟動(dòng)檢測(cè)程序，依據(jù)粘度計(jì)的器號(hào)導(dǎo)入其放置的孔位；4)預(yù)約恒溫時(shí)間；5)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)粘度液牌號(hào)；6)調(diào)整攝像頭參數(shù)獲取清晰圖像。

1.3 自動(dòng)檢定

按檢定規(guī)程要求，圖像自動(dòng)跟蹤識(shí)別處理軟件，適時(shí)跟蹤記錄攝像頭傳回的粘度標(biāo)準(zhǔn)液液面通過(guò)粘度計(jì)計(jì)時(shí)球上下標(biāo)線的時(shí)間間隔，并自動(dòng)計(jì)時(shí)和錄入。

2 硬件組成

2.1 緊湊型雙攪拌系統(tǒng)精密恒溫槽

1)采用了P.I.D控溫技術(shù)，精心設(shè)計(jì)了加熱及雙攪拌系統(tǒng)，保證了溫場(chǎng)均勻穩(wěn)定；2)上部設(shè)計(jì)了自動(dòng)抽吸系統(tǒng)，可適時(shí)抽吸12支粘度計(jì)中的粘度標(biāo)準(zhǔn)液；3)前后各設(shè)置了一個(gè)翻蓋，翻蓋內(nèi)側(cè)精心布置了照明系統(tǒng)和攝像頭，保證了照明適度和圖像清晰。

2.2 收納柜

上部安放了計(jì)算機(jī)主機(jī)；右側(cè)設(shè)計(jì)了可收放平臺(tái)，用于工作時(shí)放置計(jì)算機(jī)屏幕、鍵盤及鼠標(biāo)；下面用于顯示器及鍵盤不用時(shí)的收藏。

該自動(dòng)檢定裝置整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 檢定裝置實(shí)物結(jié)構(gòu)圖

3 軟件開(kāi)發(fā)

3.1 檢定程序設(shè)計(jì)

檢定程序主界面顯示了由6個(gè)攝像頭傳回12支粘度計(jì)的6幅圖像，1幅圖像包含2支粘度計(jì)(見(jiàn)圖2)，它們?cè)贑CD攝像頭的視場(chǎng)中上下頂邊，各支左右由軟件設(shè)定的垂直虛線框以確定圖像的識(shí)別范圍，徹底解決了粘度計(jì)計(jì)時(shí)球上下標(biāo)線圖像左右以外的背景圖像對(duì)識(shí)別的影響；直到兩條垂直方向虛線邊的上下2條水平方向?qū)嵕€自動(dòng)跟蹤粘度計(jì)計(jì)時(shí)球上下標(biāo)線。再由軟件控制計(jì)算機(jī)自動(dòng)記錄粘度標(biāo)準(zhǔn)液通過(guò)毛細(xì)管粘度計(jì)上下標(biāo)線的時(shí)間間隔，圖中顯示的是粘度標(biāo)準(zhǔn)液正在流向毛細(xì)管粘度計(jì)的計(jì)時(shí)球下計(jì)時(shí)標(biāo)線，工作狀態(tài)顯示“工作中”；計(jì)時(shí)(1、2)顯示的數(shù)值是粘度標(biāo)準(zhǔn)液從經(jīng)過(guò)毛細(xì)管粘度計(jì)計(jì)時(shí)球上計(jì)時(shí)標(biāo)線至當(dāng)前位置時(shí)的時(shí)間；由于測(cè)試未結(jié)束，所以結(jié)果欄無(wú)顯示；信息欄顯示“等待測(cè)試結(jié)束”與上述信息匹配一致。依測(cè)試結(jié)束得到的計(jì)時(shí)時(shí)間間隔數(shù)據(jù)就可計(jì)算粘度計(jì)常數(shù)，完成粘度計(jì)的檢定工作。

圖2 1個(gè)攝像頭傳回的2支粘度計(jì)圖像

3.2 檢定程序主要功能

本文研制的自動(dòng)檢定裝置通過(guò)用戶名和登錄密碼控制進(jìn)入主界面，設(shè)有12支粘度計(jì)夾具放置孔位，可同時(shí)檢定12支粘度計(jì)，界面上顯示有：水浴的控制溫度和實(shí)時(shí)溫度、檢定的工作方式和一些相關(guān)的說(shuō)明、每支毛細(xì)管粘度計(jì)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和結(jié)果。通過(guò)新建粘度計(jì)數(shù)據(jù)按鈕錄入被檢粘度計(jì)信息和粘度標(biāo)準(zhǔn)液牌號(hào)到各孔位，設(shè)置預(yù)熱時(shí)間等信息，計(jì)時(shí)時(shí)，檢測(cè)程序就會(huì)按上述原理實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔的記錄；其次是視頻參數(shù)設(shè)置；再就是粘度標(biāo)準(zhǔn)液管理和幫助等。

4 檢定數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性驗(yàn)證

4.1 檢定數(shù)據(jù)測(cè)試情況

為測(cè)試毛細(xì)管粘度計(jì)自動(dòng)檢定裝置檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性，按JJG 155—1991《毛細(xì)管粘度計(jì)》檢定規(guī)程的要求，這里選用100號(hào)粘度標(biāo)準(zhǔn)液作為載體，2名檢定員用3支粘度計(jì)分別用現(xiàn)有檢定設(shè)備與毛細(xì)管粘度計(jì)自動(dòng)檢定裝置進(jìn)行了比對(duì)實(shí)驗(yàn)和重復(fù)性考核，獲得數(shù)據(jù)54個(gè)，這三只毛細(xì)管粘度計(jì)的常數(shù)均為≤1mm2/s2，所以，同列重復(fù)性<0.2 %，不同列重復(fù)性<0.3 %。雖然所有測(cè)試數(shù)據(jù)均滿足檢定規(guī)程規(guī)定的同列重復(fù)性和不同列重復(fù)性要求，為了更好地說(shuō)明該研究的可靠性，我們選取各自的同列重復(fù)性和不同列重復(fù)性，以及相互之間的不同列重復(fù)性進(jìn)行比較，這樣選擇的可比性更嚴(yán)格、更符合實(shí)際、更可靠，見(jiàn)表1～表3。

表1同列重復(fù)性

表2不同列重復(fù)性

表3檢定結(jié)果比較 單位：mm2/s2

4.2 檢定數(shù)據(jù)分析

1)從表1數(shù)據(jù)可以看出，用現(xiàn)有檢定設(shè)備人工檢定與粘度計(jì)自動(dòng)檢定裝置的同列重復(fù)性誤差均符合檢定規(guī)程要求，人工檢定的同列重復(fù)性誤差的波動(dòng)比自動(dòng)檢定要大，說(shuō)明用自動(dòng)檢定裝置檢定的同列重復(fù)性更穩(wěn)定可靠。

2)從表2數(shù)據(jù)可以看出，用現(xiàn)有檢定設(shè)備人工檢定與粘度計(jì)自動(dòng)檢定裝置的不同列重復(fù)性誤差均符合檢定規(guī)程要求，人工檢定的不同列重復(fù)性誤差的波動(dòng)比自動(dòng)檢定要大，說(shuō)明用自動(dòng)檢定裝置檢定的同列重復(fù)性更穩(wěn)定可靠。

3)從表3數(shù)據(jù)可以看出，2名檢定員與該檢定裝置各自檢定相同三支毛細(xì)管粘度計(jì)，三者之間檢定結(jié)果的差異按不同列重復(fù)性來(lái)考察，可以看出三者之間的不同列重復(fù)性均比檢定規(guī)程要求的小得多，更進(jìn)一步說(shuō)明該自動(dòng)檢定裝置的可靠性。

5 結(jié)論

本文研究的平氏毛細(xì)管粘度計(jì)自動(dòng)檢定裝置是按現(xiàn)行JJG 155—1991《工作毛細(xì)管粘度計(jì)檢定規(guī)程》的技術(shù)指標(biāo)和數(shù)據(jù)處理方法的要求來(lái)實(shí)施的。根據(jù)上述檢定數(shù)據(jù)的分析表明，具有以下特點(diǎn)：1)自動(dòng)判斷計(jì)時(shí)標(biāo)線和記錄時(shí)間間隔，避免了人眼視覺(jué)分辨力不同帶來(lái)的影響，從上述檢定數(shù)據(jù)質(zhì)量分析來(lái)看，人眼讀數(shù)與自動(dòng)讀數(shù)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯差異。2)從同列重復(fù)性、不同列重復(fù)性和人與人和本研究三者之間檢定結(jié)果的比較來(lái)看，自動(dòng)檢定的數(shù)據(jù)質(zhì)量?jī)?yōu)于人工檢定。3)人工檢定一次最多只能同時(shí)檢定3支粘度計(jì)(本研究一次可同時(shí)檢定12支粘度計(jì))，后期還要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，提高檢定效率至少4倍以上。4)設(shè)計(jì)的緊湊型雙攪拌系統(tǒng)精密恒溫槽，使其溫場(chǎng)穩(wěn)定可靠。

[1] 沈玉明，李洪彬，張恒.玻璃液體溫度計(jì)自動(dòng)檢定裝置研制.計(jì)量技術(shù)，2013(3)

[2] 國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.JJG 155—1991工作毛細(xì)管粘度計(jì)檢定規(guī)程.北京：中國(guó)計(jì)量出版社，1991

[3] 王秀珍.圖象識(shí)別技術(shù)淺論.內(nèi)蒙古電大學(xué)刊，2008(8)

[4] 王勇智.數(shù)字圖像的二值化處理技術(shù)探究.湖南理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)板)，2005，18(1)

[5] GB/T 8170—2008數(shù)字修約規(guī)則與極限數(shù)字的表示和判定.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008