邓恺 况严

[摘要]现如今，钢卷尺检定装置是长度计量专业非常重要的检定装置之一。某市计量院多年前购置的“钢卷尺检定装置”是当前技术条件下结构最简陋、操作烦琐、效率低下的一种。由于设备存在诸多缺陷，我们充分吸收国内外最新的电子、电气控制、光学、测量等领域的科研技术成果，对设备进行了智能化改造，申报并获批了原国家质检总局的科技计划项目“智能化钢卷尺标准装置研究一钢卷尺标准装置改造项目”。

[关键词]智能化;钢卷尺;标准装置

引言

我国目前的几何量控制意识已接近欧美国家水平，在20世纪我国就已制定了钢卷尺检定规程和相关产品标准，标准规定测量设备必须受控，必须进行计量确认。根据计量确认的定义，计量确认的第一步就是计量校准。为保证工作钢卷尺的测量精度，必须保证工作钢卷尺标准装置的检测灵敏度、分辨率和可靠性。目前我国将钢卷尺纳入强制检定计量器具管理目录，计量检定机构对钢卷尺周期检定、企业质量检验部门对产品出厂检验。通常钢卷尺检定装置需要人工将两个钢卷尺零位对齐，然后手工移动读数显微镜，在每米处对标准钢卷尺和被检钢卷尺进行比较、人工记录数据，并进行相对比较、检定钢卷尺的示值误差。这种检定方法不仅劳动强度较大，操作极不方便，检定效率低下，还容易因人为读数误差造成测量准确度不高，更無法进行数据自动存储，为后续证书、检验报告出具也带来许多不便。鉴于此，我们设计了采用多点式机器视觉系统读数的方法来代替人眼和增加自动收放钢卷尺的方法，即基于CCD高清摄像头、图像处理技术对线纹间隔进行测量的原理以及自动收放钢卷尺的机械加工研制了工作钢卷尺全自动标准装置。

一、钢卷尺检定装置的发展现状

根据检定过程自动化程度划分，钢卷尺检定装置可以分为手动检定型、半自动检定型和全自动检定型。手动检定型装置基本依靠人工放置钢卷尺、人工调节操作检定装置、人工读数与记录数据、人工卷绕尺带、人工施加砝码张紧尺带、人工进行示值误差的日算，对零值误差的检定还需使用专门的零值误差检定器检定，整个检定过程需要两个人共同操作完成检定。半自动检定型装置在前者的基础上增加自动识别钢卷尺线纹的光学测量系统，光测信息源是一幅图像或图像序列，其记录介质为胶片、干板等，分析光测图像主要是由人工或计算机自动进行处理，通过这种处理方式能够自动进行数据计算和出具检定报告，且图像识别模块可自动移动定位识别钢卷尺线纹每米的示值误差，这种装置在一定程度上减轻了操作者的劳动强度。但它不能自动加载砝码进行张紧尺带，不能自动卷绕尺带，也不能自动检定零值误差。

二、新设计主要增加的机构

一是增加了光栅尺数显装置。二是增加了砝码升降装置。将砝码置于托盘之上，工作状态下，将砝码托盘下降，砝码重量加载于标准钢卷尺和被测钢卷尺上进行检定、校准;在非工作状态，托盘上升，托起砝码底部，解除张紧力，避免了长期悬挂砝码重量造成的系统误差。三是增加了直线导轨和滑线装置。四是增加了钢卷尺检测过程中卷绕转轮装置。五是增加了被测钢卷尺盒固定和砝码加力装置。该装置用于固定被测钢卷尺盒、砝码重量的加力和撤销。六是增加了电控系统。所有的功能都具有自动/手动两种选择。即使停电，也可以通过手动操作轻松完成每一道工序。另外还加装了急停按钮，防止突发情况发生。

三、装置的主要技术创新点

该装置是完全自主创新的产品，其主要技术创新点如下：其一，新型复合型检定仪，实现全自动各类钢卷尺线纹示值误差测量技术属国内首创。本装置利用自主创新的机械、电子、图像处理等先进技术，研制实现了对普通钢卷尺、钢直尺、标准钢卷尺三种量具的复合型检定的自动化仪器。其中普通钢卷尺标准装置测量准确度达到±（0.02+0.02L）mm，测量范围达到100m;钢直尺标准装置的准确度达到±（0.02+0.01L）mm，测量范围达到1m;标准钢卷尺标准装置的准确度达到±（0.01+0.01L）mm，侧量范围达到50m;填补了国内影像式钢卷尺检定技术空白，并且项目采用新兴技术，主要实现钢卷尺线纹的高精度、智能化测量，达到国内首创。其二，适应各类钢卷尺零位安装夹具和钢卷尺尺架安装夹具属国内首创。纵观国内钢卷尺检定装置，大多数为半自动型检定装置，这种装置完全依靠人实现收尺和拉尺。在这种情况下，钢卷尺的零位根本不需要固定，钢卷尺的尺架和尺盒固定时也非常简易，无法用于自动化检定装置中。根据实现自动化的目的，我们设计研发了新型钢卷尺零位固定夹具，可以固定任意类型的钢卷尺尺带。同时还设计研发了钢卷尺尺架和尺盒的快速固定夹具，此类夹具基本可以解决任意大量程钢卷尺的尺架和尺盒的固定。此两种夹具的设计，为实现自动化检定提供了重要保障，领先国内研发水平。

结语

经过不懈努力，影像式钢卷尺/钢直尺全自动检定装置已经研发成功。此装置主要解决了3个方面的问题：一是，降低了检定人员的劳动强度;二是，将自动化的测试技术应用到钢卷尺的检定计量工作中，提高了工作效率，减少了人工检定带来的人为误差;三是，将CCD高清摄像头、图像处理技术自动读取数据和激光干涉技术应用到自动化的设备中，提高了钢卷尺检定的精度。除此之外，该检定装置还有效保证了量值传递的准确统一，确保贸易结算的量值准确可靠。为地方经济的发展发挥了积极作用。

参考文献：

[1]全国几何量长度计量技术委员会.JJG4-1999钢卷尺检定规程[S].北京：中国计量出版社，1999.

[2]茅振华，杜子平，张晓，等.低成本高精度钢卷尺自动检定装置的研制[J].中国计量，2011（2）：88-90.