毫克組砝碼自動加載系統(tǒng)的設(shè)計過程交流
毫克組砝碼自動加載系統(tǒng)是我國自主研發(fā)的*套*砝碼加載系統(tǒng)，它可以與任何質(zhì)量比較儀組合實現(xiàn)毫克組砝碼的自動檢測。該系統(tǒng)具有*定的通用性和可操作性，它是*科研技術(shù)在毫克組砝碼自動化檢測中的嘗試，其設(shè)計理念主要表現(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，嘗試修改誤差計算方式3個方面。
1.多工位垂直疊放設(shè)計，實現(xiàn)5工位組合
毫克組質(zhì)量比較儀防風罩內(nèi)的有效工作空間十分有限，如何在有限的秤盤上放置5個不同規(guī)格的被檢砝碼是本次設(shè)計的難點。*上慣用的是*字排開設(shè)計，這類設(shè)計機械手定位方便，也方便機械手同時夾取和釋放。但是由于質(zhì)量比較儀防風罩內(nèi)空間有限，因此zui多只能設(shè)計4個工位。根據(jù)JJG99-2006，砝碼的組合檢定zui多需要5個砝碼組合，因此必須設(shè)計5個待檢工位。如果沿用*上的“*字”設(shè)計，則面臨兩個難點: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，機械手無法在有限的空間內(nèi)進行平鋪5個砝碼的同時夾取和釋放。此外，如果5個不同規(guī)格的砝碼簡單平鋪，由于砝碼規(guī)格懸殊較大，則在檢測過程中質(zhì)量比較儀的偏載誤差將嚴重影響質(zhì)量檢測結(jié)果。
經(jīng)過項目組的反復(fù)論證和試驗，zui終上海市計量測試技術(shù)*項目組選擇了5個工位垂直疊放，如圖1*示。通過砝碼的垂直疊放，解決了機械手同時夾取和釋放5個砝碼的問題。同時，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)量比較儀偏載對檢測結(jié)果的影響。
2.特制砝碼盤設(shè)計，降低加工難度，避免砝碼遺失
*上現(xiàn)有全自動質(zhì)量比較儀的機械抓手和秤盤基本采用插齒設(shè)計，以實現(xiàn)砝碼在待檢工位、抓手和秤盤之間的自動交換。對于(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，則每根插齒寬不足0.2mm，間隙不足0.2mm，運行機構(gòu)的重復(fù)定位*度需要0.005mm。插齒上任何細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砝碼的遺落。經(jīng)過多方調(diào)研，目前我國的機加工水平無法實現(xiàn)如此*的設(shè)計。即便是發(fā)達*的加工*度，也不能完全避免位置交換時(1～5)mg砝碼的遺落。鑒于插齒設(shè)計的弊端和加工的困難，項目組經(jīng)過反復(fù)爭論，zui終選定以特制砝碼盤參與檢定的方式，實現(xiàn)砝碼交換。其設(shè)計原理是:設(shè)計*組與標準砝碼同材質(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。標準砝碼和被檢砝碼均放在砝碼盤中，機械手只夾取和釋放砝碼盤，砝碼盤參與砝碼檢定的過程，測量結(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.運行流程設(shè)計，修改砝碼誤差計算公式，減小砝碼盤誤差對測量結(jié)果的影響。
本系統(tǒng)工位設(shè)計如表2*示。
毫克組砝碼自動加載系統(tǒng)的設(shè)計過程交流
該裝置采用ABBA的方式，在組合比較法檢定中，該系統(tǒng)運行流程如下:
(1)機械抓手抓取組合被檢砝碼B至被檢組合工位。
(2)機械抓手抓取標準砝碼A，移動至質(zhì)量比較儀前，控制器發(fā)出命令，打開質(zhì)量比較儀防風罩門，機械抓手將標準砝碼A加載至質(zhì)量比較儀秤盤。機械抓手退出，控制器發(fā)出命令，關(guān)閉質(zhì)量比較儀防風罩門。
(3)等待設(shè)置的讀數(shù)時間后，讀取質(zhì)量比較儀穩(wěn)定數(shù)據(jù)A1。
(4)機械抓手將標準砝碼A從質(zhì)量比較儀中移出，加載至標準組合工位。
(5)機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)時間后，讀取質(zhì)量比較儀穩(wěn)定數(shù)據(jù)B1。
(6)機械抓手將被檢砝碼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)時間后，讀取質(zhì)量比較儀穩(wěn)定數(shù)據(jù)B2。
(7)機械抓手將被檢砝碼B于質(zhì)量比較儀中移出，加載至被檢組合工位。
(8)機械抓手抓取標準組合工位上的砝碼A，加載至質(zhì)量比較儀秤盤上，等待設(shè)置的讀數(shù)時間后，讀取質(zhì)量比較儀穩(wěn)定數(shù)據(jù)A2。
(9)機械抓手將標準砝碼A從質(zhì)量比較儀中移出，放回至該砝碼原工位。機械抓手將被檢砝碼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，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，在開始前可以讓機械手抓取空砝碼盤進行檢定，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)進行檢定，可以得出砝碼和砝碼盤的修正值。通過計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——待測砝碼修正值；Δm砝碼+砝碼盤——通過測試得到的砝碼以及砝碼盤的修正值，單個砝碼盤為600mg標稱值；Δm砝碼盤差值——ABBA測試中，砝碼A參與測試的秤盤與砝碼B參與測試的秤盤間的差值。
毫克組砝碼自動加載系統(tǒng)的設(shè)計過程交流
4.人性化操作界面，滿足*對*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)程要求和上海計量測試技術(shù)*質(zhì)量管理手冊要求進行編譯。檢測前，用戶可以通過PC主界面中的模式選擇、運行操作進入設(shè)置界面，進行參數(shù)設(shè)置。
(1)檢定模式選擇:(1～500)mg組合檢測、(1～500)mg*對*檢測、批量單*檢測、手動設(shè)置檢測。多種檢測模式適合實驗室*有可能的檢測情況。
(2)原始記錄的信息填寫:送檢單位、制造廠名、質(zhì)量范圍、*度等級、被檢砝碼外觀檢查、砝碼器號、基準砝碼器號、實驗室溫濕度、檢定日期、有效日期等。這些信息填寫完畢后直接錄入zui終的原始記錄中。
(3)檢測次數(shù):用戶可以按砝碼的等級，根據(jù)JJG99-2006的循環(huán)次數(shù)設(shè)置。
(4)運行操作參數(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)計主要是針對非成套出現(xiàn)的砝碼的檢定以及因故中斷后的補測實驗。
(5)等待時間設(shè)置:延時檢測，即用戶可以預(yù)設(shè)實驗起始時間，讓系統(tǒng)定時啟動。
(6)緊急停止按鍵:檢測過程中有意外情況發(fā)生時，緊急停止鍵。
(7)碰撞感應(yīng)報警:檢測過程中，如機械抓手與砝碼工位或者質(zhì)量比較儀秤盤發(fā)生碰撞后會立即停止工作，跳出警報框，用戶可以在點擊“報警信息”查看相關(guān)報警信息。
