基于仪表自动检定系统的自动对准控制探讨.doc

[摘 要]百分表在测量等许多行业使用广泛，百分表的标定任务量大。传统的手工检测方式重复劳动多，检测结果对操作人员水平依赖性强，检定装置不确定度大，效率相对较低。设计一套能够自动检测百分表的高精度检定系统，实现了百分表的自动化检定，提高了检测水平和管理水平，降低劳动强度。

[关键词]百分表；检定系统；设计

中图分类号：TM933.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）25-0044-01

1 概述

百分表是一种指示表量具，是将其测量杆的直线位移通过机械传动系统变为指针在表盘上的角位移进行读数的通用长度测量工具。百分表的传动机构能将测量的微小位移进行放大，给读数带来方便。但相应的也能把错误放大，所以微小的错误，将带来无法弥补的后果，所以测量工具的准确性在机械设备生产加工中是非常重要的。在机械设备的生产、加工领域，百分表是我们利用最多的测量工具。为了符合现代化社会对高精度设备、仪器的需要，我们要对大量的新出厂或正在使用中的百分表进行的检定、校对和维修。

2 百分表检定系统存在的问题

百分表的检定是由有一定基础的检定员使用手动检定装置，经过一段时间的培训，缓慢调节标准机械，对百分表进行检测，从而观察表的指针变化，读取检测数据，从而完成百分表的检定。然而，这个阶段的检定效率及其低下，还要对检定人员进行系统的培训，操作稍有失误就造成数据的不准，如果要检定大批量的百分表，使操作人员进行重复劳动，很快就会疲劳，效果将更加不好，成本更加巨大还需要大量的时间。

在百分表检定的工作中，实现送检百分表管理的合理化，检定设备测量数据收集的自动化，检定数据处理和误差计算方式的科学化，得到检定结果的快速化，制作检定证书的方便化，可以大大提高百分表检定工作的效率。即能够实现百分表高效、准确的检测对工作效率的提高，检测成本的降低，缓解人工的工作量，并取得了一定的成果。

3 百分表自动化检定系统的设计

从百分表检定规程规定的检定方法、技术要求和检定工作流程分析中可知，检定系统的设计主要实现二个方面的功能一是被检表和检定设备相关数据的采集，二是对采集到的数据信息进行的处理。运用微米千分尺对被检百分表各个受检点进行长度测量，测量数据的采集和处理可用单片机技术来实现位移信息可用光电传感器进行采集百分表表盘指针图像信息可用摄像机采集到计算机进行人工读数检定过程产生的测量数据处理可用计算机软件来实现。

由此，根据检定系统设计要完成的任务和实现的功能进行划分，检定系统应由三个部分组成。

（1）机械系统主要包括基座、推进机构千分尺、光电传感机构等。机械系统主要是为百分表的检定工作的实现提供平台和机械驱动机构。通过操作机械系统，从而驱动推进机构、光电传感机构编码器完成相应位移。

①推进机构包括快速推进机构与微调机构两部分。通过操作微米干分尺，控制本机构移动，推动被检百分表的测杆并使其按照检定规程要求移动。

②光电传感机构编码器通过操作微米千分尺，推进机构产生位移，驱动被检百分表测杆到达待检定点。千分尺每旋转一周，其轴向的位移为。为了采集微米千分尺的位移数据，只要记录千分尺的旋转角度即可以计算出其轴向位移距离。

（2）电子电路系统包括位移信号采集与处理模块、接口电路模块、电源模块等。该系统主要是采集编码器的采集的脉冲数并进行计算处理，将数据传送给计算机，并向计算机传送检定设备的相关信息。

①位移信号采集与处理应用光电传感器测量被检表测杆的位移信号，经处理后送入计算机以供检定管理系统一记录数据。

②通信接口电路实现电子电路系统与计算机的通信，实现数据和指令的传送。

③电源电路为电子电路系统各元件提供稳压电源。本设计采用普通直流电源。

（3）检定管理系统图像采集模块、检定管理软件、计算机、打印机等。该系统主要是收集电子电路系统传回的数据信息和被检表表盘指针位置图像信息，并对其进行处理。并根据收集到的位移数据和输入被检百分表的指针读数进行计算，最后对检定数据进行处理和输出。

①图像采集处理模块应用低几何失真摄像头采集图像信息，经接口输入计算机，然后由专用图像处理软件处理，得出被检表表盘及指针位移相关信息，提供给检定人员与检定管理软件。

②检定数据处理模块采集百分表检定过程中，电子电路系统传回的数据信息、发出控制指令，对记录下的检定数据进行处理和输出。

③百分表管理模块对送检百分表进行入库、出库登记及百分表在检定单位所处状态和检定信息的管理。

4 百分表自动化检定工作原理分析

4.1 示值变动性检定

通过操作千分尺，控制机械机构或微调进机构，按照测量要求的工作程序，使被检表指针先后到达其工作行程的始、中、末个位置，然后手动提升被检表测杆次，检定人员由图像采集系统读取指针的读数。次中最大读数与最小读数之差即为该位置上的示值变动性。

4.2 示值误差、回程误差检定

按照检定规程要求的工作程序，通过操作千分尺，控制机械系统进行检定工作，使推进机构产生轴向位移。在检定过程中，通过图像采集与处理系统观测被检表指针的位置信息，操作机械系统使被检表到达受检点。与此同时，用光电传感器采集的脉冲数计算出推进机构推动被检表的位移量，在正反行程上每间隔一定距离，记录检定设备数据信息，正行程中各受检点指针读数与实际测量数值之差的最大值与最小值之差为工作行程示值误差。正、反行程同一点误差之差的最大值即为回程误差。

5 结语

本设计对百分表检定系统进行了总体设计，深入详细地探讨了机械系统、电子电路系统、检定管理系统的设计方案和技术细节，并对百分表进行了实际的检定测试，得到了本设计在实际工作中相关数据，并证实了本设计是能够在实际工作中得到應用。本检定系统的设计是为了实现提高了百分表检定工作的检测精度和工作效率，降低检定工作的工作量和检定人员的劳动强度。本装置的实现为百分表计量检定提供了一种测量数据采集和处理自动化、精度高的检定设备。该装置在百分表计量检定工作中，具有广泛的应用前景。

参考文献

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[2] 孙开滨.百分表的示值变动性与相关问题探讨[J].计量与测试技术，2009.

[3] 郭明艳.百分表示值误差检定过程中的正确读数法[J].中国计量，2006.

[4] 万福全.周睿千分尺示值误差测量结果的不确定度评定[J].成都航空职业技术学院学报，2015.

作者简介

冯凯，男，1988年03月，江阴市计量测试检定所，助理工程师。