富 欣，賈 琨，王 倩

吉林省計量科學(xué)研究院（吉林省計量測試儀器與技術(shù)重點實驗室），吉林 長春 130103

公斤組準(zhǔn)砝碼特別是20kg、10kg的檢定及校準(zhǔn)是一項重復(fù)性勞動，對檢定人員的心理和體力都是極大的考驗，此外，人為因素對檢測數(shù)據(jù)也有較大影響。隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，檢定自動化是未來計量發(fā)展的方向。近幾年，國外主要質(zhì)量比較儀生產(chǎn)廠家紛紛致力于研制毫克組、克組和公斤組砝碼的自動檢測機(jī)器人，以提高檢測效率和檢測精度，降低勞動強(qiáng)度，提高工作效率和測量的精度。

1 檢定過程中存在的問題及解決方法

在砝碼量值傳遞過程中，衡量儀器是主要配套設(shè)備。受衡量儀器自身計量特性的影響，砝碼放置的位置、放置的時間間隔產(chǎn)生的蠕變都會影響衡量儀器的讀數(shù)，故在砝碼檢定、校準(zhǔn)過程中，應(yīng)盡可能避免這類情況產(chǎn)生，從而減少衡量儀器引入的誤差。可采取以下方法解決檢定過程中存在的問題：（1）衡量儀器上放置砝碼的位置應(yīng)盡量保持一致，或者設(shè)計自動歸中裝置；（2）放置標(biāo)準(zhǔn)砝碼和被檢砝碼的時間間隔應(yīng)盡可能一致；（3）通過軟件直接讀取并記錄衡量儀器中的測量數(shù)值。

2 自動化系統(tǒng)的實現(xiàn)

此系統(tǒng)利用旋轉(zhuǎn)盤裝置和自動歸中裝置，通過軟件完成自動加載和卸載功能，并設(shè)定放置砝碼的時間間隔，使兩次加載的時間間隔一致，減少衡量儀器產(chǎn)生的誤差。此系統(tǒng)能采集衡量儀器測量的數(shù)值，通過軟件系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行自動化處理，自動生成標(biāo)準(zhǔn)版本的檢定證書和檢定記錄并上傳到院內(nèi)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)中，并將其保存和智能化打印。在改造后的自動化檢定系統(tǒng)上進(jìn)行公斤組砝碼的檢定工作，能夠滿足E1等級公斤組砝碼標(biāo)準(zhǔn)裝置的檢定技術(shù)要求，可提高公斤組砝碼檢定的工作效率，保證砝碼量值傳遞過程準(zhǔn)確可靠。

3 自動化系統(tǒng)的組成

自動化檢定系統(tǒng)主要由機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)等組成。機(jī)械系統(tǒng)由基座、旋轉(zhuǎn)升降裝置、電動控制組成；控制系統(tǒng)由機(jī)位控制、精密運動模塊、PLC控制器組成；軟件系統(tǒng)由院業(yè)務(wù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、人機(jī)操作系統(tǒng)組成。裝置具有先進(jìn)的自動控制系統(tǒng)，系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1 控制系統(tǒng)框架示意圖

3.1 旋轉(zhuǎn)升降裝置

將公斤組標(biāo)準(zhǔn)砝碼與被檢砝碼放置在旋轉(zhuǎn)升降裝置上的相應(yīng)位置，關(guān)閉防風(fēng)罩，如圖2所示。應(yīng)用觸摸感應(yīng)屏可以控制托盤實現(xiàn)上升、下降和旋轉(zhuǎn)功能，全程不再打開防風(fēng)罩和移動砝碼，減小人為因素、外界環(huán)境條件引起的誤差。檢定砝碼過程中，可以通過觸摸感應(yīng)屏控制旋轉(zhuǎn)裝置，將相應(yīng)砝碼平穩(wěn)地放置在衡量儀器上，待衡量儀器穩(wěn)定后，軟件進(jìn)行讀數(shù)或數(shù)據(jù)采集。采用“ABBA”方式進(jìn)行檢定時，通過軟件控制系統(tǒng)，控制標(biāo)準(zhǔn)砝碼和被檢砝碼平穩(wěn)放置在衡量儀器上的時間間隔為一個定值，降低放置砝碼的時間間隔不同造成的衡量儀器產(chǎn)生的蠕變變化量不同的影響。若放置的砝碼未在衡量儀器的中心上，軟件通過砝碼偏載檢測系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)盤配合將砝碼放置到衡量儀器的中心。

圖2 旋轉(zhuǎn)升降裝置

3.2 砝碼偏載檢測系統(tǒng)

砝碼偏載檢測系統(tǒng)針對大質(zhì)量砝碼加載很難居中的問題，采用自動歸中技術(shù)，將置于秤盤不同位置的砝碼或被測物，通過旋轉(zhuǎn)盤的升降，配合秤盤在重力作用下的擺動將偏載的砝碼移動到中心位置。其過程可分為三個步驟：（1）旋轉(zhuǎn)托盤下降；（2）砝碼落于秤盤上，在重力作用下秤盤向砝碼歸中方向偏轉(zhuǎn)，砝碼重心與旋轉(zhuǎn)盤中心距離減小；（3）旋轉(zhuǎn)盤上升，砝碼回到旋轉(zhuǎn)盤上，秤盤回正，砝碼重心與秤盤中心距離減小。自動重復(fù)以上步驟，直到砝碼偏載量在允許的范圍之內(nèi)。砝碼偏載檢測系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 砝碼偏載檢測系統(tǒng)

3.3 自動生成檢定記錄和檢定證書系統(tǒng)

自動生成檢定記錄系統(tǒng)是以Windows為操作平臺，應(yīng)用JAVA語言為開發(fā)工具編制生成。該軟件是在衡量儀器上設(shè)定自動稱量過程完成后對稱量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，采集的數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)砝碼修正值參與完成一次“ABBA”的計算，從而得出被檢砝碼的修正值，最終生成word版本的檢定記錄。生成記錄的同時軟件將采集相關(guān)的信息和檢定數(shù)值，自動生成符合規(guī)程要求的word版的檢定證書。

按照相關(guān)規(guī)范要求，系統(tǒng)包含標(biāo)準(zhǔn)砝碼信息設(shè)置、被檢砝碼信息設(shè)置、砝碼最大允許誤差設(shè)置、檢測數(shù)據(jù)的采集、自動生成記錄和證書。

（1）標(biāo)準(zhǔn)砝碼信息設(shè)置。標(biāo)準(zhǔn)砝碼信息設(shè)置功能部分包含標(biāo)準(zhǔn)器的相關(guān)信息，包括標(biāo)準(zhǔn)器名稱、出廠編號、測量范圍、準(zhǔn)確度等級、折算質(zhì)量修正值、溯源證書編號和有效截止日期等內(nèi)容，軟件中可以對相關(guān)信息進(jìn)行修改和保存，為參與計算和自動生成檢定記錄和證書做好鋪墊。

（2）被檢砝碼信息設(shè)置。被檢砝碼信息設(shè)置中有記錄（證書）編號、委托單位、委托單位地址、被檢設(shè)備名稱、出廠編號、規(guī)格型號、材料、制造廠、準(zhǔn)確度等級等，此項信息可以通過業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)自動讀入自動化檢定系統(tǒng)中。

（3）砝碼最大允許誤差設(shè)置。按照相關(guān)規(guī)范要求，將不同等級的公斤組的最大允許誤差寫入軟件中，便于在檢定過程中及時發(fā)現(xiàn)超差砝碼，并對砝碼進(jìn)行符合性判定。

（4）檢測數(shù)據(jù)的采集。通過旋轉(zhuǎn)平臺和比較儀相互配合完成一次“ABBA”檢定過程后，操作軟件可以提取4個平衡位置的讀數(shù)，并將讀取標(biāo)準(zhǔn)器中的折算質(zhì)量修正值參加計算。

（5）自動生成記錄和證書。軟件將標(biāo)準(zhǔn)器信息、被檢砝碼信息、參與計算結(jié)果等進(jìn)行采集，按照相關(guān)要求的格式進(jìn)行整合和編輯，從而自動生成word版本的檢定記錄和檢定證書，并將相關(guān)信息傳輸?shù)綐I(yè)務(wù)管理系統(tǒng)中，便于保存和打印證書。

4 結(jié)束語

此系統(tǒng)將智能化檢測應(yīng)用到砝碼檢定中，通過旋轉(zhuǎn)升降裝置將砝碼放置在居中位置，有效解決了人為因素引發(fā)的偏載問題，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集智能化、自動化，自動生成檢定記錄和檢定證書，還可結(jié)合業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)完成砝碼智能化檢定，并出具檢定證書。此外，還實現(xiàn)了檢定數(shù)據(jù)的自動采集與管理，避免了檢定員大量煩瑣的計算，減少了因檢定員粗心等引起的錯誤，提高了檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。此系統(tǒng)提高了公斤組砝碼檢定工作的效率，改善了檢定員的工作環(huán)境和工作狀態(tài)，能夠確保檢定結(jié)果的公正、科學(xué)、準(zhǔn)確、高效，推動了質(zhì)量量值傳遞技術(shù)的發(fā)展。