鄧愷 況嚴(yán)

[摘要]現(xiàn)如今，鋼卷尺檢定裝置是長(zhǎng)度計(jì)量專業(yè)非常重要的檢定裝置之一。某市計(jì)量院多年前購(gòu)置的“鋼卷尺檢定裝置”是當(dāng)前技術(shù)條件下結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)陋、操作煩瑣、效率低下的一種。由于設(shè)備存在諸多缺陷，我們充分吸收國(guó)內(nèi)外最新的電子、電氣控制、光學(xué)、測(cè)量等領(lǐng)域的科研技術(shù)成果，對(duì)設(shè)備進(jìn)行了智能化改造，申報(bào)并獲批了原國(guó)家質(zhì)檢總局的科技計(jì)劃項(xiàng)目“智能化鋼卷尺標(biāo)準(zhǔn)裝置研究一鋼卷尺標(biāo)準(zhǔn)裝置改造項(xiàng)目”。

[關(guān)鍵詞]智能化;鋼卷尺;標(biāo)準(zhǔn)裝置

引言

我國(guó)目前的幾何量控制意識(shí)已接近歐美國(guó)家水平，在20世紀(jì)我國(guó)就已制定了鋼卷尺檢定規(guī)程和相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測(cè)量設(shè)備必須受控，必須進(jìn)行計(jì)量確認(rèn)。根據(jù)計(jì)量確認(rèn)的定義，計(jì)量確認(rèn)的第一步就是計(jì)量校準(zhǔn)。為保證工作鋼卷尺的測(cè)量精度，必須保證工作鋼卷尺標(biāo)準(zhǔn)裝置的檢測(cè)靈敏度、分辨率和可靠性。目前我國(guó)將鋼卷尺納入強(qiáng)制檢定計(jì)量器具管理目錄，計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)對(duì)鋼卷尺周期檢定、企業(yè)質(zhì)量檢驗(yàn)部門(mén)對(duì)產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)。通常鋼卷尺檢定裝置需要人工將兩個(gè)鋼卷尺零位對(duì)齊，然后手工移動(dòng)讀數(shù)顯微鏡，在每米處對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺和被檢鋼卷尺進(jìn)行比較、人工記錄數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相對(duì)比較、檢定鋼卷尺的示值誤差。這種檢定方法不僅勞動(dòng)強(qiáng)度較大，操作極不方便，檢定效率低下，還容易因人為讀數(shù)誤差造成測(cè)量準(zhǔn)確度不高，更無(wú)法進(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)，為后續(xù)證書(shū)、檢驗(yàn)報(bào)告出具也帶來(lái)許多不便。鑒于此，我們?cè)O(shè)計(jì)了采用多點(diǎn)式機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)讀數(shù)的方法來(lái)代替人眼和增加自動(dòng)收放鋼卷尺的方法，即基于CCD高清攝像頭、圖像處理技術(shù)對(duì)線紋間隔進(jìn)行測(cè)量的原理以及自動(dòng)收放鋼卷尺的機(jī)械加工研制了工作鋼卷尺全自動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)裝置。

一、鋼卷尺檢定裝置的發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)檢定過(guò)程自動(dòng)化程度劃分，鋼卷尺檢定裝置可以分為手動(dòng)檢定型、半自動(dòng)檢定型和全自動(dòng)檢定型。手動(dòng)檢定型裝置基本依靠人工放置鋼卷尺、人工調(diào)節(jié)操作檢定裝置、人工讀數(shù)與記錄數(shù)據(jù)、人工卷繞尺帶、人工施加砝碼張緊尺帶、人工進(jìn)行示值誤差的日算，對(duì)零值誤差的檢定還需使用專門(mén)的零值誤差檢定器檢定，整個(gè)檢定過(guò)程需要兩個(gè)人共同操作完成檢定。半自動(dòng)檢定型裝置在前者的基礎(chǔ)上增加自動(dòng)識(shí)別鋼卷尺線紋的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)，光測(cè)信息源是一幅圖像或圖像序列，其記錄介質(zhì)為膠片、干板等，分析光測(cè)圖像主要是由人工或計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行處理，通過(guò)這種處理方式能夠自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和出具檢定報(bào)告，且圖像識(shí)別模塊可自動(dòng)移動(dòng)定位識(shí)別鋼卷尺線紋每米的示值誤差，這種裝置在一定程度上減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。但它不能自動(dòng)加載砝碼進(jìn)行張緊尺帶，不能自動(dòng)卷繞尺帶，也不能自動(dòng)檢定零值誤差。

二、新設(shè)計(jì)主要增加的機(jī)構(gòu)

一是增加了光柵尺數(shù)顯裝置。二是增加了砝碼升降裝置。將砝碼置于托盤(pán)之上，工作狀態(tài)下，將砝碼托盤(pán)下降，砝碼重量加載于標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺和被測(cè)鋼卷尺上進(jìn)行檢定、校準(zhǔn);在非工作狀態(tài)，托盤(pán)上升，托起砝碼底部，解除張緊力，避免了長(zhǎng)期懸掛砝碼重量造成的系統(tǒng)誤差。三是增加了直線導(dǎo)軌和滑線裝置。四是增加了鋼卷尺檢測(cè)過(guò)程中卷繞轉(zhuǎn)輪裝置。五是增加了被測(cè)鋼卷尺盒固定和砝碼加力裝置。該裝置用于固定被測(cè)鋼卷尺盒、砝碼重量的加力和撤銷(xiāo)。六是增加了電控系統(tǒng)。所有的功能都具有自動(dòng)/手動(dòng)兩種選擇。即使停電，也可以通過(guò)手動(dòng)操作輕松完成每一道工序。另外還加裝了急停按鈕，防止突發(fā)情況發(fā)生。

三、裝置的主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

該裝置是完全自主創(chuàng)新的產(chǎn)品，其主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)如下：其一，新型復(fù)合型檢定儀，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)各類(lèi)鋼卷尺線紋示值誤差測(cè)量技術(shù)屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。本裝置利用自主創(chuàng)新的機(jī)械、電子、圖像處理等先進(jìn)技術(shù)，研制實(shí)現(xiàn)了對(duì)普通鋼卷尺、鋼直尺、標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺三種量具的復(fù)合型檢定的自動(dòng)化儀器。其中普通鋼卷尺標(biāo)準(zhǔn)裝置測(cè)量準(zhǔn)確度達(dá)到±（0.02+0.02L）mm，測(cè)量范圍達(dá)到100m;鋼直尺標(biāo)準(zhǔn)裝置的準(zhǔn)確度達(dá)到±（0.02+0.01L）mm，測(cè)量范圍達(dá)到1m;標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺標(biāo)準(zhǔn)裝置的準(zhǔn)確度達(dá)到±（0.01+0.01L）mm，側(cè)量范圍達(dá)到50m;填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)影像式鋼卷尺檢定技術(shù)空白，并且項(xiàng)目采用新興技術(shù)，主要實(shí)現(xiàn)鋼卷尺線紋的高精度、智能化測(cè)量，達(dá)到國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。其二，適應(yīng)各類(lèi)鋼卷尺零位安裝夾具和鋼卷尺尺架安裝夾具屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。縱觀國(guó)內(nèi)鋼卷尺檢定裝置，大多數(shù)為半自動(dòng)型檢定裝置，這種裝置完全依靠人實(shí)現(xiàn)收尺和拉尺。在這種情況下，鋼卷尺的零位根本不需要固定，鋼卷尺的尺架和尺盒固定時(shí)也非常簡(jiǎn)易，無(wú)法用于自動(dòng)化檢定裝置中。根據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的目的，我們?cè)O(shè)計(jì)研發(fā)了新型鋼卷尺零位固定夾具，可以固定任意類(lèi)型的鋼卷尺尺帶。同時(shí)還設(shè)計(jì)研發(fā)了鋼卷尺尺架和尺盒的快速固定夾具，此類(lèi)夾具基本可以解決任意大量程鋼卷尺的尺架和尺盒的固定。此兩種夾具的設(shè)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢定提供了重要保障，領(lǐng)先國(guó)內(nèi)研發(fā)水平。

結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)不懈努力，影像式鋼卷尺/鋼直尺全自動(dòng)檢定裝置已經(jīng)研發(fā)成功。此裝置主要解決了3個(gè)方面的問(wèn)題：一是，降低了檢定人員的勞動(dòng)強(qiáng)度;二是，將自動(dòng)化的測(cè)試技術(shù)應(yīng)用到鋼卷尺的檢定計(jì)量工作中，提高了工作效率，減少了人工檢定帶來(lái)的人為誤差;三是，將CCD高清攝像頭、圖像處理技術(shù)自動(dòng)讀取數(shù)據(jù)和激光干涉技術(shù)應(yīng)用到自動(dòng)化的設(shè)備中，提高了鋼卷尺檢定的精度。除此之外，該檢定裝置還有效保證了量值傳遞的準(zhǔn)確統(tǒng)一，確保貿(mào)易結(jié)算的量值準(zhǔn)確可靠。為地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展發(fā)揮了積極作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]全國(guó)幾何量長(zhǎng)度計(jì)量技術(shù)委員會(huì).JJG4-1999鋼卷尺檢定規(guī)程[S].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，1999.

[2]茅振華，杜子平，張曉，等.低成本高精度鋼卷尺自動(dòng)檢定裝置的研制[J].中國(guó)計(jì)量，2011（2）：88-90.