毫克組砝碼自動加載系統的設計過程交流

毫克組砝碼自動加載系統是我國自主研發的*套*砝碼加載系統，它可以與任何質量比較儀組合實現毫克組砝碼的自動檢測。該系統具有*定的通用性和可操作性，它是*科研技術在毫克組砝碼自動化檢測中的嘗試，其設計理念主要表現在突破*工位限制，嘗試5工位組合；適應*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.多工位垂直疊放設計，實現5工位組合

毫克組質量比較儀防風罩內的有效工作空間十分有限，如何在有限的秤盤上放置5個不同規格的被檢砝碼是本次設計的難點。*上慣用的是*字排開設計，這類設計機械手定位方便，也方便機械手同時夾取和釋放。但是由于質量比較儀防風罩內空間有限，因此zui多只能設計4個工位。根據JJG99-2006，砝碼的組合檢定zui多需要5個砝碼組合，因此必須設計5個待檢工位。如果沿用*上的“*字”設計，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個不同規格的砝碼簡單平鋪，由于砝碼規格懸殊較大，則在檢測過程中質量比較儀的偏載誤差將嚴重影響質量檢測結果。

經過項目組的反復論證和試驗，zui終上海市計量測試技術*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，即便砝碼規格不*致，由于各砝碼均在同*中心線左右，因此大幅減少質量比較儀偏載對檢測結果的影響。

2.特制砝碼盤設計，降低加工難度，避免砝碼遺失

*上現有全自動質量比較儀的機械抓手和秤盤基本采用插齒設計，以實現砝碼在待檢工位、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計，則每根插齒寬不足0.2mm，間隙不足0.2mm，運行機構的重復定位*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。經過多方調研，目前我國的機加工水平無法實現如此*的設計。即便是發達*的加工*度，也不能完全避免位置交換時(1～5)mg砝碼的遺落。鑒于插齒設計的弊端和加工的困難，項目組經過反復爭論，zui終選定以特制砝碼盤參與檢定的方式，實現砝碼交換。其設計原理是:設計*組與標準砝碼同材質的同*規格、同*形狀和統*尺寸大小的砝碼盤(如圖2*示)，砝碼盤質量和砝碼盤之間的質量差均按規定預先檢定。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，測量結果中扣除砝碼盤之間的質量差即可得到砝碼的質量值3.運行流程設計，修改砝碼誤差計算公式，減小砝碼盤誤差對測量結果的影響。

本系統工位設計如表2*示。

毫克組砝碼自動加載系統的設計過程交流

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，移動至質量比較儀前，控制器發出命令，打開質量比較儀防風罩門，機械抓手將標準砝碼A加載至質量比較儀秤盤。機械抓手退出，控制器發出命令，關閉質量比較儀防風罩門。

(3)等待設置的讀數時間后，讀取質量比較儀穩定數據A1。

(4)機械抓手將標準砝碼A從質量比較儀中移出，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，加載至質量比較儀秤盤上，等待設置的讀數時間后，讀取質量比較儀穩定數據B1。

(6)機械抓手將被檢砝碼B從質量比較儀中移出，再重新將被檢砝碼B加載至質量比較儀秤盤上，等待設置的讀數時間后，讀取質量比較儀穩定數據B2。

(7)機械抓手將被檢砝碼B于質量比較儀中移出，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，加載至質量比較儀秤盤上，等待設置的讀數時間后，讀取質量比較儀穩定數據A2。

(9)機械抓手將標準砝碼A從質量比較儀中移出，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，并增加檢定循環次數，以多次循環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，按同樣程序依據規程規定的循環次數進行檢定，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的設計過程交流

4.人性化操作界面，滿足*對*比較法和組合比較法雙重要求

本系統由于是*自主研發，因此其軟件控制部分按照*砝碼規程要求和上海計量測試技術*質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、運行操作進入設置界面，進行參數設置。

(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:用戶可以按砝碼的等級，根據JJG99-2006的循環次數設置。

(4)運行操作參數設置:主要是選擇需要檢定的砝碼規格或者是組合檢定中需要檢定的檢定步驟。該設計主要是針對非成套出現的砝碼的檢定以及因故中斷后的補測實驗。

(5)等待時間設置:延時檢測，即用戶可以預設實驗起始時間，讓系統定時啟動。

(6)緊急停止按鍵:檢測過程中有意外情況發生時，緊急停止鍵。

(7)碰撞感應報警:檢測過程中，如機械抓手與砝碼工位或者質量比較儀秤盤發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”查看相關報警信息。