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毫克組砝碼自動(dòng)加載系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程交流

毫克組砝碼自動(dòng)加載系統(tǒng)是我國(guó)自主研發(fā)的*套*砝碼加載系統(tǒng)，它可以與任何質(zhì)量比較儀組合實(shí)現(xiàn)毫克組砝碼的自動(dòng)檢測(cè)。該系統(tǒng)具有*定的通用性和可操作性，它是*科研技術(shù)在毫克組砝碼自動(dòng)化檢測(cè)中的嘗試，其設(shè)計(jì)理念主要表現(xiàn)在突破*工位限制，嘗試5工位組合；適應(yīng)*加工能力，嘗試特制砝碼盤；保證砝碼檢定*度，嘗試修改誤差計(jì)算方式3個(gè)方面。

1.多工位垂直疊放設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)5工位組合

毫克組質(zhì)量比較儀防風(fēng)罩內(nèi)的有效工作空間十分有限，如何在有限的秤盤上放置5個(gè)不同規(guī)格的被檢砝碼是本次設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。*上慣用的是*字排開(kāi)設(shè)計(jì)，這類設(shè)計(jì)機(jī)械手定位方便，也方便機(jī)械手同時(shí)夾取和釋放。但是由于質(zhì)量比較儀防風(fēng)罩內(nèi)空間有限，因此zui多只能設(shè)計(jì)4個(gè)工位。根據(jù)JJG99-2006，砝碼的組合檢定zui多需要5個(gè)砝碼組合，因此必須設(shè)計(jì)5個(gè)待檢工位。如果沿用*上的“*字”設(shè)計(jì)，則面臨兩個(gè)難點(diǎn):操作空間有限和比較儀偏載的影響。毫克組質(zhì)量比較儀的操作空間十分狹小，機(jī)械手無(wú)法在有限的空間內(nèi)進(jìn)行平鋪5個(gè)砝碼的同時(shí)夾取和釋放。此外，如果5個(gè)不同規(guī)格的砝碼簡(jiǎn)單平鋪，由于砝碼規(guī)格懸殊較大，則在檢測(cè)過(guò)程中質(zhì)量比較儀的偏載誤差將嚴(yán)重影響質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果。

經(jīng)過(guò)項(xiàng)目組的反復(fù)論證和試驗(yàn)，zui終上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)*項(xiàng)目組選擇了5個(gè)工位垂直疊放，如圖1*示。通過(guò)砝碼的垂直疊放，解決了機(jī)械手同時(shí)夾取和釋放5個(gè)砝碼的問(wèn)題。同時(shí)，砝碼垂直疊放，即便砝碼規(guī)格不*致，由于各砝碼均在同*中心線左右，因此大幅減少質(zhì)量比較儀偏載對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。

2.特制砝碼盤設(shè)計(jì)，降低加工難度，避免砝碼遺失

*上現(xiàn)有全自動(dòng)質(zhì)量比較儀的機(jī)械抓手和秤盤基本采用插齒設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)砝碼在待檢工位、抓手和秤盤之間的自動(dòng)交換。對(duì)于(1～500)mg毫克組片狀或線狀砝碼，如果抓手和秤盤采用插齒設(shè)計(jì)，則每根插齒寬不足0.2mm，間隙不足0.2mm，運(yùn)行機(jī)構(gòu)的重復(fù)定位*度需要0.005mm。插齒上任何細(xì)微的毛刺均可能造成插齒誤碰撞，插齒間隙的誤差容易造成位置交換時(shí)砝碼的遺落。經(jīng)過(guò)多方調(diào)研，目前我國(guó)的機(jī)加工水平無(wú)法實(shí)現(xiàn)如此*的設(shè)計(jì)。即便是發(fā)達(dá)*的加工*度，也不能完全避免位置交換時(shí)(1～5)mg砝碼的遺落。鑒于插齒設(shè)計(jì)的弊端和加工的困難，項(xiàng)目組經(jīng)過(guò)反復(fù)爭(zhēng)論，zui終選定以特制砝碼盤參與檢定的方式，實(shí)現(xiàn)砝碼交換。其設(shè)計(jì)原理是:設(shè)計(jì)*組與標(biāo)準(zhǔn)砝碼同材質(zhì)的同*規(guī)格、同*形狀和統(tǒng)*尺寸大小的砝碼盤(如圖2*示)，砝碼盤質(zhì)量和砝碼盤之間的質(zhì)量差均按規(guī)定預(yù)先檢定。標(biāo)準(zhǔn)砝碼和被檢砝碼均放在砝碼盤中，機(jī)械手只夾取和釋放砝碼盤，砝碼盤參與砝碼檢定的過(guò)程，測(cè)量結(jié)果中扣除砝碼盤之間的質(zhì)量差即可得到砝碼的質(zhì)量值3.運(yùn)行流程設(shè)計(jì)，修改砝碼誤差計(jì)算公式，減小砝碼盤誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

本系統(tǒng)工位設(shè)計(jì)如表2*示。

毫克組砝碼自動(dòng)加載系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程交流

該裝置采用ABBA的方式，在組合比較法檢定中，該系統(tǒng)運(yùn)行流程如下:

(1)機(jī)械抓手抓取組合被檢砝碼B至被檢組合工位。

(2)機(jī)械抓手抓取標(biāo)準(zhǔn)砝碼A，移動(dòng)至質(zhì)量比較儀前，控制器發(fā)出命令，打開(kāi)質(zhì)量比較儀防風(fēng)罩門，機(jī)械抓手將標(biāo)準(zhǔn)砝碼A加載至質(zhì)量比較儀秤盤。機(jī)械抓手退出，控制器發(fā)出命令，關(guān)閉質(zhì)量比較儀防風(fēng)罩門。

(3)等待設(shè)置的讀數(shù)時(shí)間后，讀取質(zhì)量比較儀穩(wěn)定數(shù)據(jù)A1。

(4)機(jī)械抓手將標(biāo)準(zhǔn)砝碼A從質(zhì)量比較儀中移出，加載至標(biāo)準(zhǔn)組合工位。

(5)機(jī)械抓手抓取被檢組合工位上的被檢砝碼B，加載至質(zhì)量比較儀秤盤上，等待設(shè)置的讀數(shù)時(shí)間后，讀取質(zhì)量比較儀穩(wěn)定數(shù)據(jù)B1。

(6)機(jī)械抓手將被檢砝碼B從質(zhì)量比較儀中移出，再重新將被檢砝碼B加載至質(zhì)量比較儀秤盤上，等待設(shè)置的讀數(shù)時(shí)間后，讀取質(zhì)量比較儀穩(wěn)定數(shù)據(jù)B2。

(7)機(jī)械抓手將被檢砝碼B于質(zhì)量比較儀中移出，加載至被檢組合工位。

(8)機(jī)械抓手抓取標(biāo)準(zhǔn)組合工位上的砝碼A，加載至質(zhì)量比較儀秤盤上，等待設(shè)置的讀數(shù)時(shí)間后，讀取質(zhì)量比較儀穩(wěn)定數(shù)據(jù)A2。

(9)機(jī)械抓手將標(biāo)準(zhǔn)砝碼A從質(zhì)量比較儀中移出，放回至該砝碼原工位。機(jī)械抓手將被檢砝碼B從被檢組合工位中移出，分別放回至各砝碼原工位。

以上步驟可完成*組ABBA的檢測(cè)，重復(fù)該步驟，完成整套組合砝碼的量傳。為了*地檢定砝碼盤之間的質(zhì)量差值，在開(kāi)始前可以讓機(jī)械手抓取空砝碼盤進(jìn)行檢定，并增加檢定循環(huán)次數(shù)，以多次循環(huán)的平均值作為砝碼盤之間差值估計(jì)值。在明確砝碼盤間差值之后，再在砝碼盤上放置砝碼，按同樣程序依據(jù)規(guī)程規(guī)定的循環(huán)次數(shù)進(jìn)行檢定，可以得出砝碼和砝碼盤的修正值。通過(guò)計(jì)算將砝碼盤的差值扣除后得出砝碼的修正值，即

Δm砝碼=Δm砝碼+砝碼盤-Δm砝碼盤差值

式中:Δm砝碼——待測(cè)砝碼修正值；Δm砝碼+砝碼盤——通過(guò)測(cè)試得到的砝碼以及砝碼盤的修正值，單個(gè)砝碼盤為600mg標(biāo)稱值；Δm砝碼盤差值——ABBA測(cè)試中，砝碼A參與測(cè)試的秤盤與砝碼B參與測(cè)試的秤盤間的差值。

毫克組砝碼自動(dòng)加載系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程交流

4.人性化操作界面，滿足*對(duì)*比較法和組合比較法雙重要求

本系統(tǒng)由于是*自主研發(fā)，因此其軟件控制部分按照*砝碼規(guī)程要求和上海計(jì)量測(cè)試技術(shù)*質(zhì)量管理手冊(cè)要求進(jìn)行編譯。檢測(cè)前，用戶可以通過(guò)PC主界面中的模式選擇、運(yùn)行操作進(jìn)入設(shè)置界面，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

(1)檢定模式選擇:(1～500)mg組合檢測(cè)、(1～500)mg*對(duì)*檢測(cè)、批量單*檢測(cè)、手動(dòng)設(shè)置檢測(cè)。多種檢測(cè)模式適合實(shí)驗(yàn)室*有可能的檢測(cè)情況。

(2)原始記錄的信息填寫(xiě):送檢單位、制造廠名、質(zhì)量范圍、*度等級(jí)、被檢砝碼外觀檢查、砝碼器號(hào)、基準(zhǔn)砝碼器號(hào)、實(shí)驗(yàn)室溫濕度、檢定日期、有效日期等。這些信息填寫(xiě)完畢后直接錄入zui終的原始記錄中。

(3)檢測(cè)次數(shù):用戶可以按砝碼的等級(jí)，根據(jù)JJG99-2006的循環(huán)次數(shù)設(shè)置。

(4)運(yùn)行操作參數(shù)設(shè)置:主要是選擇需要檢定的砝碼規(guī)格或者是組合檢定中需要檢定的檢定步驟。該設(shè)計(jì)主要是針對(duì)非成套出現(xiàn)的砝碼的檢定以及因故中斷后的補(bǔ)測(cè)實(shí)驗(yàn)。

(5)等待時(shí)間設(shè)置:延時(shí)檢測(cè)，即用戶可以預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)起始時(shí)間，讓系統(tǒng)定時(shí)啟動(dòng)。

(6)緊急停止按鍵:檢測(cè)過(guò)程中有意外情況發(fā)生時(shí)，緊急停止鍵。

(7)碰撞感應(yīng)報(bào)警:檢測(cè)過(guò)程中，如機(jī)械抓手與砝碼工位或者質(zhì)量比較儀秤盤發(fā)生碰撞后會(huì)立即停止工作，跳出警報(bào)框，用戶可以在點(diǎn)擊“報(bào)警信息”查看相關(guān)報(bào)警信息。