E2等级公斤组砝码自动检测系统的研制

　　1 系统介绍

　　E2 等级公斤组砝码自动测量系统的研制过程可分为 3 个阶段：制定方案、自主研发和引进技术。上海市计量测试技术研究院(以下称研究院)制定的方案包含很多调研工作，例如制作测量流程图，分析质量和工艺的需求，统计所有类型砝码的形状等等。研究院构思设计并与创新科技公司一起自主研发了砝码加载系统和超声波清洗车，可以自动地清洗和运输公斤砝码。在整个系统中，测量是最重要的环节。根据 OIML R111 国际建议，E2 等级公斤标准砝码 1kg~50kg 的允差要求(MPE)为1.6mg~80mg，质量比较仪的不确定度必须小于相应砝码允差(MPE)的 1/9，所以对于质量比较仪的不确定度，相应的极限要求为 0.16mg~8mg。通过详尽的调研，选择质量比较仪 AX64004，它是一台全自动的质量比较仪，最大载荷为 64kg。该质量比较仪由梅特勒-托利多公司制造，50kg 重复性标准偏差为 0.4mg，完全满足公斤组砝码的量值传递要求。通过方案的制定、研发制造和先进技术设备的引进，建立了 E2 等级公斤组砝码自动测量系统。

　　该系统提高了砝码的测量精度，同时也提高了测量效率。

　　2 制定方案：自动检测系统的设计

　　2006年，JJG 99-2006《砝码检定规程》正式实施。这一规程，与OIML R111的范围相一致，将E2级砝码的范围扩展到50kg。这使得10kg以上E2级砝码的检定，变得愈加困难。高精度的质量比较仪和相应的辅助设备的缺乏，制约了E2级公斤组砝码的检定能力。截至目前，国内所有的E2级公斤组砝码的检定都是手动的，在砝码的检定和运输过程中需要花费大量的人力成本，对于研究院较大的砝码日常检定量来说困难尤为突出。为了提高检定的准确度度和测量能力，我们计划建立一套E2等级公斤组砝码自动测量系统。通过这一系统，将砝码的检定能力扩大到50kg，同时将检定的不确定度降低至0.4mg。此外，E2等级公斤组砝码自动测量系统也使得砝码检定过程更简单、轻松。整个测量过程，实验工作人员都不必进入实验区域。

　　根据OIML R111国际建议，初步设想时主要考虑了以下这些因素：1)砝码的清洗;2)砝码的磁性;3)质量检定。

　　根据这些要求，制作了3D视图(参见图1)来说明整个测量系统的规划。首先，自动加载系统抓取被检砝码，将其移至超声波清洗车处。将砝码浸没在蒸馏水中，通过超声波清洗车清洗后，自动加载系统将砝码卸载至工作平台进行等温。其次，通过自动加载系统，将待测砝码加载至磁化率仪上，以测量砝码的磁性。最后，自动加载系统加砝码加载至比较仪 AX64004 的工作位，进行质量测量。整个过程都可以实现电脑远程遥控，实现测量过程完全自动化。