武文婷 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司科學(xué)技術(shù)研究所

隨著圖像識(shí)別技術(shù)和光柵技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，指示表的自動(dòng)化檢定技術(shù)已較為成熟，市面上指示表檢定儀產(chǎn)品精度高且豐富。與此同時(shí)，大多數(shù)檢測(cè)機(jī)構(gòu)利用計(jì)算機(jī)的信息管理技術(shù)，設(shè)計(jì)或應(yīng)用了檢測(cè)信息管理平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的全流程管理，包括計(jì)量器具臺(tái)帳、流轉(zhuǎn)、檢定數(shù)據(jù)上傳、原始記錄和檢測(cè)報(bào)告的出具、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與查詢等等。

但目前廠家設(shè)計(jì)的指示表檢定儀輸出數(shù)據(jù)不能滿足檢測(cè)機(jī)構(gòu)和計(jì)量管理方面的要求，如何與檢測(cè)機(jī)構(gòu)已有的檢定信息管理平臺(tái)進(jìn)行對(duì)接，直接輸出符合要求的原始記錄和證書，實(shí)現(xiàn)檢定全過(guò)程的自動(dòng)化，是檢測(cè)機(jī)構(gòu)亟需解決的問(wèn)題。

本文以指示表檢定儀為例，指示表檢定項(xiàng)目多、數(shù)據(jù)量大，全過(guò)程自動(dòng)化不僅可以減少甚至避免人為錯(cuò)誤，也節(jié)省了數(shù)據(jù)計(jì)算、校驗(yàn)等大量時(shí)間，能夠大大提高檢定效率，方便檢定數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，為更高層次的智能化奠定基礎(chǔ)。最后對(duì)軟件進(jìn)行驗(yàn)證。

1 系統(tǒng)組成

圖1 硬件組成結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)組成包括硬件和軟件兩方面，硬件主要是光柵式指示表檢定儀和PC機(jī)，以及通訊電纜和打印機(jī)等，結(jié)構(gòu)框圖如圖1。光柵式指示表檢定儀由光柵位移傳感器和數(shù)控電路組成，采用計(jì)量光柵尺作為長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)光柵莫爾條紋之亮暗變化，應(yīng)用光電技術(shù)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，經(jīng)放大、細(xì)分進(jìn)入數(shù)顯電路，再經(jīng)微機(jī)進(jìn)行各項(xiàng)誤差的運(yùn)算顯示。指示表檢定儀本身具備RS-232串口，PC機(jī)一般也是RS-232串口，因此采用串口通信協(xié)議。

本方案中需要開發(fā)的軟件在Windows操作系統(tǒng)下開發(fā)，采用Visual Basic.net開發(fā)語(yǔ)言，包括數(shù)據(jù)通訊與處理程序設(shè)計(jì)、用戶界面程序、檢定記錄及檢定報(bào)告自動(dòng)生成程序。軟件框架如圖2。已有的檢定信息管理平臺(tái)，其數(shù)據(jù)庫(kù)基于SQLserver開發(fā)。

圖2 系統(tǒng)軟件框架圖

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)通訊與處理程序

指示表檢定儀內(nèi)部的單片機(jī)模塊已經(jīng)對(duì)檢定數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，因此調(diào)取數(shù)據(jù)前，必須對(duì)檢定儀輸出數(shù)據(jù)的格式和內(nèi)容進(jìn)行分析，該部分工作可聯(lián)系檢定儀廠家給予配合，或者采用串口調(diào)試工具進(jìn)行分析。

檢定結(jié)論可通過(guò)程序編寫自行處理判斷，亦可直接調(diào)取結(jié)論，相比較而言，自行開發(fā)較為靈活，一旦發(fā)生規(guī)程變更等可同步更新，但需要對(duì)數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。直接調(diào)取結(jié)論方式采用的是廠家開發(fā)軟件的計(jì)算結(jié)果，算法及程序較為可靠穩(wěn)定。

2.2 用戶界面程序設(shè)計(jì)

考慮到軟件的獨(dú)立性和可移植性，建議開發(fā)時(shí)設(shè)計(jì)獨(dú)立的軟件入口，與檢定信息管理平臺(tái)的交互數(shù)據(jù)僅限于設(shè)備基礎(chǔ)臺(tái)賬信息、檢定人員資質(zhì)信息、檢定結(jié)論、電子版原始記錄等。

用戶界面的設(shè)計(jì)工作主要包括兩方面，一是檢定環(huán)節(jié)檢定儀工作控件的設(shè)計(jì)，二是用戶操作界面的設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹如下。

根據(jù)現(xiàn)行有效的JJG34-2008《指示表（指針式、數(shù)顯式）》檢定規(guī)程，檢定項(xiàng)目包括兩部分，第一部分包括外觀、各部分相互作用、指針與刻度盤的相互位置、指針末端寬度和刻線寬度、軸套直徑、測(cè)頭測(cè)量面的表面粗糙度等十項(xiàng)，采用目視或工具顯微鏡等人為檢定，結(jié)果必須手動(dòng)輸入。

第二部分包括示值誤差、回程誤差、測(cè)量力等三項(xiàng)，可在裝夾后由指示表檢定儀和數(shù)顯測(cè)力儀自動(dòng)檢定，得出測(cè)量數(shù)據(jù)并計(jì)算、判斷，其它類型指示表的檢定規(guī)程與該規(guī)程要求類似。

被檢表有指針和數(shù)顯之分，有分辨力/分度值之分，有工作行程之分，有首次、后續(xù)、使用中檢驗(yàn)等檢定類型之分，這些被檢表的屬性信息決定著檢定記錄中的數(shù)據(jù)量、檢定項(xiàng)目和技術(shù)指標(biāo)要求。

因此在設(shè)計(jì)用戶界面程序時(shí)，首先要訪問(wèn)檢定管理平臺(tái)中臺(tái)帳，調(diào)取被檢表的委托方信息和上述屬性信息，使其自動(dòng)顯示在檢定界面中。

其次根據(jù)這些信息對(duì)被檢表需要檢定的項(xiàng)目進(jìn)行區(qū)別提示，對(duì)可能出現(xiàn)的檢定結(jié)果進(jìn)行下拉式選項(xiàng)設(shè)計(jì)，對(duì)每個(gè)分項(xiàng)目檢定結(jié)果合格與否進(jìn)行顏色區(qū)分提示等等，確保用戶界面友好的交互性。用戶界面如圖3所示。息，還包括計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)信息、標(biāo)準(zhǔn)器信息、證書編號(hào)等，這些都應(yīng)與計(jì)量信息管理平臺(tái)的有關(guān)臺(tái)帳信息關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。

圖3 用戶界面

關(guān)于檢定記錄和檢定報(bào)告的模版設(shè)計(jì)，目前有多種手段，如采用Labview中的報(bào)表生成函數(shù)編程方法，也可采用較為先進(jìn)自適應(yīng)模版技術(shù)，該部分內(nèi)容在檢定信息管理平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)就可定型，在此不做贅述。

3 軟件驗(yàn)證

指示表檢定儀作為檢定用主標(biāo)準(zhǔn)器，其計(jì)量性能可以通過(guò)溯源進(jìn)行評(píng)價(jià)，現(xiàn)行溯源技術(shù)依據(jù)為JJG201-2008《指示類量具檢定儀》，其它性能作為成熟產(chǎn)品可視為可靠，可能會(huì)給檢定結(jié)果增加引入的影響因素只可能來(lái)源于軟件，因此本文僅對(duì)軟件進(jìn)行驗(yàn)證。

軟件算法和功能的正確性主要體現(xiàn)在兩方面，一是數(shù)據(jù)采集一致性，因?yàn)橹甘颈眍愋投?，檢定數(shù)據(jù)量大，以（0～10）mm的千分表為例，僅示值誤差一項(xiàng)，數(shù)據(jù)量共計(jì)220個(gè)，設(shè)計(jì)過(guò)程中很容易出現(xiàn)紕漏；二是數(shù)據(jù)處理的正確性。

針對(duì)上述可能影響結(jié)果準(zhǔn)確性因素，可通過(guò)兩個(gè)手段驗(yàn)證，一是通過(guò)多批次多類型的大量實(shí)驗(yàn)，將本套系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)果與廠家軟件數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，以驗(yàn)證測(cè)量數(shù)據(jù)的一致性，二是與人工方式計(jì)算數(shù)據(jù)比對(duì)，驗(yàn)證結(jié)果的準(zhǔn)確性。除此之外，軟件本身的運(yùn)行穩(wěn)定性也要通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證消除。

作為計(jì)量檢定用軟件，還有軟件標(biāo)識(shí)、軟件保護(hù)、數(shù)據(jù)保存、通訊系統(tǒng)傳輸安全等方面要求，可參考JJF1182-2007《計(jì)量器具軟件測(cè)評(píng)指南》進(jìn)行驗(yàn)證。

4 小結(jié)

本文中描述的方案雖然大大提升了指示表的檢定效率，但由于還有數(shù)十項(xiàng)檢定項(xiàng)目限于目前技術(shù)手段和開發(fā)投入成本，仍需要人為測(cè)量和判斷，距離真正意義上的全自動(dòng)化還有一定差距，未來(lái)可考慮開發(fā)該部分的自動(dòng)化檢定。

2.3 檢定記錄及檢定報(bào)告自動(dòng)生成程序

檢定記錄是檢定數(shù)據(jù)的載體，用于檢定同時(shí)真實(shí)記錄檢定數(shù)據(jù)，要求信息量完整足夠，且不可隨意修改，如要修改必須留下修改痕跡。同時(shí)要有檢定員和核驗(yàn)員的手簽或電子簽名。

檢定證書/檢定結(jié)果通知書是向委托方出具的具有法律效應(yīng)的文件，內(nèi)容除了委托方信息、被檢表信息、檢定結(jié)果信