新型钢卷尺检定装置的研究

　　钢卷尺检定装置，是线纹量值传递中不可缺少的设备。近年来，国内外同行设计出了不少钢卷尺自动检定装置。国内大部分计量检定机构，目前仍采用传统的检定装置。

　　大连市计量检定测试所每年都要检定上千把钢卷尺，5m以上的数量不少，均需分段检定。采用传统检定装置手动调零、摇尺带、夹紧尺带，不仅检定时间长，而且浪费人力，劳动强度很大，效率很低，这就需要采用效率较高的检验方法。下面介绍一种检验钢卷尺刻度总长度以及个别细分刻度的自动化装置。

　　在此钢卷尺检定装置的设计中，由手动变到自动，主要由以下两大核心技术组成：首先是机器分析图像，自动读出数据，这种技术目前广泛应用在机械零件加工中的尺寸测量。在以前的传统检定装置测量中，只能凭借人的眼睛对钢卷尺的某些规定刻线进行测量、读数，由于人眼的分辨力为0.1mm，在一次尺带测量中将会带有两次人眼分辨力误差，引入测量不确定度。在大批量检测过程中，不仅示值不准确，还浪费时间，劳动强度高。在机器分析图像，自动读数系统中，利用计算机快速的处理数据，寻找厘米刻线的特征，正确识别出厘米刻线，不产生误判断;采用正确的刻线边缘和中心位置检测方法可以使系统的测量准确度得到保证。第二是高速送尺带技术，在本装置的设计中主要采用步进电机来驱动。图1是参照国内外同行设计的样机，结合本所实际情况，设计的钢卷尺自动检定装置机械结构图。

　　图1中，钢卷尺自动检定装置由5m长检台、加载装置、零位调整装置、自动卷尺带机构、CCD摄像头、图像卡及PC机等组成。在本装置中，首先在长检台上铺上5m标准钢卷尺尺带，应用限位小平台正确摆放尺的位置根据送检钢卷尺的基本型号规格，设置长检台上CCD摄像头的位置，在零刻线和整米刻线处放 置CCD摄 像 头。另 外，布 置4个CCD摄 像 头 在150mm、300mm、500mm、600mm刻线处，用来完成大批量钢直尺的快速粗略测量，然后确定标准尺带上每一对应刻线在相应CCD中的位置坐标。检定钢卷尺时，将被检尺带平铺在检台上，先校定零位，经零位CCD摄像头传到计算机上，自动瞄准，通过零位调整装置左右移动尺带确定其位置，定位后，将钢卷尺自动加载，尺带拉紧力的大小依照JJG4-1999 《钢卷尺》检定规程，通过加紧砝码的方式来设定，一般钢卷为49N。特殊企业如石化企业采用的量油尺加载力为10N。加载好后进行自动视觉测量，此测量分为两步，先对标准尺进行测量，由计算机控制快速切换HUB应用布置的所有CCD摄像头按尺带线纹从小到大的顺序摄取标准钢卷尺的线纹图像，图像采集卡快速实时将现实图像转换成为数字图像，并输入计算机按顺序进行数据处理，此图像处理包括以下几个方面：先识别图像，再寻找边界点，然后根据数学公式得出标准线纹中心坐标，并将坐标值保存在计算机内，再对被检钢卷尺重复上述操作进行测量，得出各被检线纹的中心坐标值，将被检线纹的中心坐标值与已保存的标准线纹中心坐标值相比较，则可以计算出被检线纹处的示值误差。