CN104237067B - 玻璃浮计检测校准装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种玻璃浮计检测校准装置，包括固定架、恒温槽、玻璃量筒、检定液液位实时监控装置、液位调节装置、玻璃浮计定位装置、刻度线识别装置、称量装置及计算机，本发明是以液体静力称量法为基本原理，针对现有装置存在的主要问题，开发了一套新型玻璃浮计检测校准装置。整个装置由恒温装置、称量装置、刻度线识别装置、玻璃浮计定位装置、检定液液位实时监控装置、液位调节装置、计算机系统组成，可以实现仅用一种环境友好的检定液对玻璃浮计（500～3000）kg/m3全量程范围内的任一刻度点进行检定或校准，检定过程可以人工操作也可以自动完成。
Description
技术领域：
本发明属于密度计、酒精计、糖量计等玻璃浮计的检测校准技术领域，具体涉及一种玻璃浮计检测校准装置。
背景技术：
为检定玻璃浮计，我国制定有玻璃浮计检定规程JJG86-2001和JJG42-2001，规程中采用的是直接比对法来进行玻璃浮计的检定。直接比较法，即用标准玻璃浮计与被检玻璃浮计直接比较，这种检定方法存在其自身缺陷，归纳如下：
1. 在对玻璃浮计不同标记进行检定时，需要更换不同密度的检定液；而目前使用的检定液多为有毒易燃的有机溶液，有机溶液对检定人员的及环境也存在较大危害。
2. 无法检定低量程测量密度小于650kg/m3）的玻璃浮计，因为至今尚未找到密度稳定的检定液。
对于密度小于650kg/m3的玻璃浮计的检定，国内有些单位基于静力称量法做了一些有益的探索，但大多停留在简易模型试验阶段，尚无一套成熟的可供推广的检定装置。且现有装置均采用人工读数，不同刻度点的检定靠手动提拉被检玻璃浮计来实现，检定过程繁琐，人为误差较大，不适合量大且重复率高的玻璃浮计检定。检定液本身的自然挥发及检定过程中的液面波动也会引入一定的测量误差，需要人工实时观测液面与待检刻度线的相切状况，易产生较大人为误差，工作效率低下，由于上述原因，在我国以静力称量法为原理的玻璃浮计检定方法尚无法进行普及和推广。
发明内容：
综上所述，为了克服现有技术问题的不足，本发明提供了一种玻璃浮计检测校准装置，它是以液体静力称量法为基本原理，针对现有装置存在的主要问题，开发了一套新型玻璃浮计检测校准装置。整个装置由恒温装置、称量装置、玻璃浮计刻度线识别装置、玻璃浮计定位装置、检定液液位实时监控装置、液位调节装置、计算机系统组成，可以实现仅用一种环境友好的检定液对玻璃浮计（500～3000）kg/m3全量程范围内的任一刻度点进行检定或校准，检定过程可以人工操作也可以自动完成。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：
一种玻璃浮计检测校准装置，其中：包括固定架、恒温槽、玻璃量筒、检定液液位实时监控装置、液位调节装置、玻璃浮计定位装置、玻璃浮计刻度线识别装置、称量装置及计算机，恒温槽设置在固定架内，恒温槽内设置有玻璃量筒，玻璃量筒内设置有检定液，所述的玻璃量筒包括并排设置的主量筒和辅量筒，主量筒通过液位调节装置与辅量筒连通，玻璃量筒上设置有检定液液位实时监控装置，检定液液位实时监控装置通过数据线连接计算机，计算机通过控制线连接液位调节装置，检定液液位实时监控装置监测主量筒内检定液的液位信息，并将该信息传输给计算机，计算机根据液位信息控制液位调节装置调节主量筒内检定液液位；
所述的固定架上设置有玻璃浮计定位装置，称量装置与玻璃浮计定位装置的滑块连接，玻璃浮计定位装置、称量装置均通过数据线连接计算机；
所述的固定架上设置有玻璃浮计刻度线识别装置，玻璃浮计刻度线识别装置通过数据线连接计算机，玻璃浮计刻度线识别装置识别检定液液面与玻璃浮计刻度线接触情况信息，并将该信息发送给计算机，计算机通过该信息控制玻璃浮计定位装置调节玻璃浮计刻度线与检定液液面的接触位置；
所述的主量筒内设置有温度计，温度计通过数据线连接计算机，计算机通过控制线控制恒温槽调节检定液的温度。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的检定液液位实时监控装置包括液位传感器、反光板及支架，支架固定在主量筒上方，支架前端固定有液位传感器，主量筒内底面设置有反光板，反光板与液位传感器对应，所述的液位传感器通过数据线连接计算机。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的液位调节装置包括两个真空泵，计算机通过数据线控制两个真空泵的启闭，一个真空泵的进液口与主量筒连通，出液口与辅量筒连通；另一个真空泵的进液口与辅量筒连通，出液口与主量筒连通。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的液位传感器为激光液位传感器或超声液位传感器。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的恒温槽包括底座、槽体、搅拌电机、搅拌器、加热器及制冷器，槽体设置在底座上，槽体包括内槽和外槽，玻璃量筒设置在内槽内，内槽设置在外槽内，内槽与外槽之间为流体通道，槽体下设置搅拌器，搅拌电机设置在底座内，搅拌电机与搅拌器连接，槽体上设置有加热器及制冷器，加热器、制冷器及搅拌电机分别通过控制线连接计算机。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的称量装置包括称量底座、天平及吊绳，天平设置在称量底座的顶面，天平下设置有吊绳，待检玻璃浮计通过吊绳悬吊在检定液内。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的玻璃浮计刻度线识别装置包括工业数字相机、工业镜头及照明装置，工业数字相机固定在固定架上，工业数字相机的前端安装工业镜头，工业数字相机通过数据线连接计算机，所述的固定架上设置有照明装置，照明装置的高度与玻璃量筒的高度相对应。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的玻璃浮计定位装置包括定位电机、丝杆、滑道、滑块、上滑座及下滑座，固定架上部及下部分别设置有上滑座及下滑座，上、下滑座、两侧固定有滑道，上滑座及下滑座中部通过丝杆连接，滑块穿装在丝杆上，且沿滑道上下移动，称量底座与滑块固定，所述的丝杆下端与定位电机连接，定位电机通过数据线连接计算机。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的定位电机为伺服电机。
本发明的有益效果为：
1、本发明是以液体静力称量法为基本原理，针对现有装置存在的主要问题，开发了一套新型玻璃浮计检测校准装置。整个装置由恒温装置、称量装置、玻璃浮计刻度线识别装置、玻璃浮计定位装置、检定液液位实时监控装置、液位调节装置、计算机系统组成，可以实现仅用一种环境友好的检定液对玻璃浮计（500～3000）kg/m3全量程范围内的任一刻度点进行检定或校准，检定过程可以人工操作也可以自动完成。
2、本发明设计了检定液液位调节装置，将玻璃浮计检定用玻璃量筒设计成主辅两个量筒，同时设置与主、辅量筒连通的真空泵，真空泵由计算机程序控制，可自动实现检定液面的上下移动，依靠液面的上下移动来实现玻璃浮计的不同的校准标点之间的相互切换，从而实现对玻璃浮计不同刻度点的校准，进而工作需要。
3、本发明的天平、温度计、真空泵、玻璃浮计刻度线识别装置等元件均可与计算机连接，通过计算机控制程序控制各个元器件的工作，提高了玻璃浮计校准的自动化程度，提高检定效率，减小测量误差，提高检定校准的不确定度水平。
4、本发明设计了玻璃浮计刻度线识别装置，玻璃浮计刻度线识别装置通过采用先进的工业数字相机对玻璃浮计进行实时拍摄，并将拍摄图像发送至计算机，采用先进的工业数字相机图像视觉检测技术，改进玻璃浮计刻度线边缘识别及位置符合性判断算法，重点解决了动态过程中的刻度线识别、刻度线位置符合性判断、玻璃浮计自身防抖动等关键问题，实现对运动中玻璃浮计表面刻度进行识别和定位。玻璃浮计刻度线识别装置性能稳定，识别效率高，极少出现误识别或漏识别现象，能够克服现有检定方法依靠人工读数引入较大人为误差的问题，并有利于实现检定过程的自动化。
5、本发明的检定液液位实时监控装置的有效测距量程（40～60）cm，最大允许误差为±10µm。主要解决了检定液液面挥发及检定过程中的液面波动对检定结果的影响，与检定液液位调节装置相结合，可对检定液液位高度进行实时在线测量及修正，保证了整套装置的测量准确度。
6、本发明的玻璃浮计定位装置采用先进的精密伺服电机带动丝杆转动，从而使滑块沿滑道上下移动，从而通过称量装置带动玻璃浮计上下移动，达到调节玻璃浮计位置的目的，丝杆最大行程500mm，最小步长0.3µm，该装置根据计算机发来的玻璃浮计刻度线识别装置传输的信号和命令，控制玻璃浮计待检刻度线到达指定位置，可实现玻璃浮计不同检定点的精确自动定位，控制玻璃浮计任一刻度线与检定液面相切，从而实现对玻璃浮计不同刻度值的检定和校准。解决了现有检定方法依靠手动提拉改变玻璃浮计位置人为误差较大的问题，并有利于实现检定的自动化。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明图1的左视示意图；
图3为本发明的液位调节装置的结构示意图；
图4为本发明的检定液液位实时监控装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1、图2、图3、图4所示，一种玻璃浮计检测校准装置，包括固定架1、恒温槽2、玻璃量筒3、检定液液位实时监控装置、液位调节装置10、玻璃浮计定位装置、玻璃浮计刻度线识别装置、称量装置及计算机32，恒温槽2设置在固定架1内，恒温槽2内设置有玻璃量筒3，玻璃量筒3内设置有检定液，所述的玻璃量筒3包括并排设置的主量筒11和辅量筒12，主量筒11通过液位调节装置10与辅量筒12连通，玻璃量筒3上设置有检定液液位实时监控装置，检定液液位实时监控装置通过数据线连接计算机32，检定液液位实时监控装置监测主量筒11内检定液的液位信息，并将该信息传输给计算机32，所述的检定液液位实时监控装置包括液位传感器6、反光板7及支架8，支架8固定在主量筒11上方，支架8前端固定有液位传感器6，主量筒11内底面设置有反光板7，反光板7与液位传感器6对应，所述的液位传感器6通过数据线连接计算机32；液位传感器6为激光液位传感器6，计算机32通过控制线连接液位调节装置10，计算机32根据液位传感器6发送的信息控制液位调节装置10调节主量筒11内检定液液位； 所述的液位调节装置10包括两个真空泵9，计算机32通过数据线控制两个真空泵9的启闭，一个真空泵9的进液口与主量筒11连通，出液口与辅量筒12连通；另一个真空泵9的进液口与辅量筒12连通，出液口与主量筒11连通。
所述的主量筒11内设置有温度计5，温度计5通过数据线连接计算机32，计算机32通过控制线控制恒温槽2调节检定液的温度，所述的恒温槽2包括底座13、槽体、搅拌电机14、搅拌器15、加热器16及制冷器17，槽体设置在底座13上，槽体包括内槽18和外槽19，玻璃量筒3设置在内槽18内，内槽18设置在外槽19内，内槽18与外槽19之间为流体通道，槽体下设置搅拌器15，搅拌电机14设置在底座13内，搅拌电机14与搅拌器15连接，槽体上设置有加热器16及制冷器17，加热器16、制冷器17及搅拌电机14分别通过控制线连接计算机32。
所述的固定架1上设置有玻璃浮计定位装置，称量装置与玻璃浮计定位装置的滑块4连接，玻璃浮计定位装置、称量装置均通过数据线连接计算机32；所述的称量装置包括称量底座20、天平21及吊绳22，天平21设置在称量底座20的顶面，天平21下设置有吊绳22，待检玻璃浮计23通过吊绳22悬吊在检定液内；所述的玻璃浮计定位装置包括定位电机27、丝杆28、滑道29、滑块4及滑座，固定架1上部及下部分别设置有上滑座30及下滑座31，上、下滑座31两侧固定有滑道29，上滑座30及下滑座31中部通过丝杆28连接，滑块4穿装在丝杆28上，且沿滑道29上下移动，称量底座20与滑块4固定，所述的丝杆28下端与定位电机27连接，定位电机27通过数据线连接计算机32。所述的定位电机27为伺服电机。
所述的固定架1上设置有玻璃浮计刻度线识别装置，玻璃浮计刻度线识别装置通过数据线连接计算机32，玻璃浮计刻度线识别装置识别检定液液面与玻璃浮计刻度线接触情况信息，并将该信息发送给计算机32，计算机32通过该信息控制玻璃浮计定位装置调节玻璃浮计刻度线与检定液液面的接触位置；所述的玻璃浮计刻度线识别装置包括工业数字相机24、工业镜头25及照明装置26，工业数字相机24固定在固定架1上，工业数字相机24的前端安装工业镜头25，工业数字相机24通过数据线连接计算机32，所述的固定架1上设置有照明装置26，照明装置26的高度与玻璃量筒3的高度相对应。
当检定液液位实时监控装置的激光液位传感器6检测到主量筒11内检定液液位较低，需要提升主量筒11内检定液的液面时，打开第一真空泵9，第一真空泵9抽取辅量筒12内的检定液然后输送进主量筒11，从而使主量筒11内的液面上升，当液面达到需要高度后，关闭第一真空泵9，当主量筒11内检定液的液面需要降低时，打开第二真空泵9，第二真空泵9抽取主量筒11内的检定液然后输送进辅量筒12，从而使主量筒11内液面下降，当液面降低到需要高度后，关闭第二真空泵9。
当温度计5测量的主量筒11内的检定液温度发生变化时，温度计5将主量筒11内的检定液的温度信息发送给计算机32，计算机32根据该温度信息判定需要升温或降温，然后控制恒温槽2的搅拌电机14使搅拌器15转动，搅拌器15将槽体底部的恒温介质从内槽18与外槽19之间的流体通道，向上从内槽18上端流进内槽18，内槽18内的恒温介质向下回流回槽体底部，从而使恒温介质在槽体内循环流动，同时再配合槽体上设置的加热器16或制冷器17，从而保持恒温介质的温度稳定，进而实现保持检定液的温度稳定。
当玻璃浮计刻度线识别装置的工业数字相机24拍摄的玻璃浮计的待检刻度线与检定液接触面接触的接触状态信息，并将该信息发送给计算机32，照明装置26为工业数字相机24提供光源，计算机32根据接收的接触状态信息控制定位电机27动作，定位电机27带动丝杆28转动，从而使滑块4沿滑道29上下移动，滑块4与称量底座20固定，从而使称量底座20上下移动，从而使称量底座20上的天平21带动待检玻璃浮计23上下移动，从而达到对玻璃浮计不同检定点的精确自动定位，控制玻璃浮计任一刻度线与检定液面相切，从而实现对玻璃浮计不同刻度值的检定和校准。解决了现有检定方法依靠手动提拉改变玻璃浮计位置人为误差较大的问题。
本发明在实际使用过程中，液位调节装置10还可以设置成一个真空泵9及换向阀相配合的结构形式，通过换向阀换向，来实现在主量筒11与辅量筒12之间的液面调整。
要说明的是，上述实施例是对本发明技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其它修改，只要没超出本发明技术方案的思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。
Claims (6)
1.一种玻璃浮计检测校准装置，其特征在于：包括固定架（1）、恒温槽（2）、玻璃量筒（3）、检定液液位实时监控装置、液位调节装置（10）、玻璃浮计定位装置、玻璃浮计刻度线识别装置、称量装置及计算机（32），恒温槽（2）设置在固定架（1）内，恒温槽（2）内设置有玻璃量筒（3），玻璃量筒（3）内设置有检定液，所述的玻璃量筒（3）包括并排设置的主量筒（11）和辅量筒（12），主量筒（11）通过液位调节装置（10）与辅量筒（12）连通，玻璃量筒（3）上设置有检定液液位实时监控装置，检定液液位实时监控装置通过数据线连接计算机（32），计算机（32）通过控制线连接液位调节装置（10），检定液液位实时监控装置监测主量筒（11）内检定液的液位信息，并将该信息传输给计算机（32），计算机（32）根据液位信息控制液位调节装置（10）调节主量筒（11）内检定液液位；
所述的固定架（1）上设置有玻璃浮计定位装置，称量装置与玻璃浮计定位装置的滑块（4）连接，玻璃浮计定位装置、称量装置均通过数据线连接计算机（32）；
所述的固定架（1）上设置有玻璃浮计刻度线识别装置，玻璃浮计刻度线识别装置通过数据线连接计算机（32），玻璃浮计刻度线识别装置识别检定液液面与玻璃浮计刻度线接触情况信息，并将该信息发送给计算机（32），计算机（32）通过该信息控制玻璃浮计定位装置调节玻璃浮计刻度线与检定液液面的接触位置；
所述的主量筒（11）内设置有温度计（5），温度计（5）通过数据线连接计算机（32），计算机（32）通过控制线控制恒温槽（2）调节检定液的温度；
所述的检定液液位实时监控装置包括液位传感器（6）、反光板（7）及支架（8），支架（8）固定在主量筒（11）上方，支架（8）前端固定有液位传感器（6），主量筒（11）内底面设置有反光板（7），反光板（7）与液位传感器（6）对应，所述的液位传感器（6）通过数据线连接计算机（32）；
所述的液位调节装置（10）包括两个真空泵（9），计算机（32）通过数据线控制两个真空泵（9）的启闭，一个真空泵（9）的进液口与主量筒（11）连通，出液口与辅量筒（12）连通；另一个真空泵（9）的进液口与辅量筒（12）连通，出液口与主量筒（11）连通；
所述的玻璃浮计定位装置包括定位电机（27）、丝杆（28）、滑道（29）、滑块（4）、上滑座（30）及下滑座（31），固定架（1）上部及下部分别设置有上滑座（30）及下滑座（31），上、下滑座（30）、（31）两侧固定有滑道（29），上滑座（30）及下滑座（31）中部通过丝杆（28）连接，滑块（4）穿装在丝杆（28）上，且沿滑道（29）上下移动，称量底座（20）与滑块（4）固定，所述的丝杆（28）下端与定位电机（27）连接，定位电机（27）通过数据线连接计算机（32）。
2.根据权利要求1所述的玻璃浮计检测校准装置，其特征在于：所述的液位传感器（6）为激光液位传感器或超声液位传感器。
3.根据权利要求1所述的玻璃浮计检测校准装置，其特征在于：所述的恒温槽（2）包括底座（13）、槽体、搅拌电机（14）、搅拌器（15）、加热器（16）及制冷器（17），槽体设置在底座（13）上，槽体包括内槽（18）和外槽（19），玻璃量筒（3）设置在内槽（18）内，内槽（18）设置在外槽（19）内，内槽（18）与外槽（19）之间为流体通道，槽体下设置搅拌器（15），搅拌电机（14）设置在底座（13）内，搅拌电机（14）与搅拌器（15）连接，槽体上设置有加热器（16）及制冷器（17），加热器（16）、制冷器（17）及搅拌电机（14）分别通过控制线连接计算机（32）。
4.根据权利要求1所述的玻璃浮计检测校准装置，其特征在于：所述的称量装置包括称量底座（20）、天平（21）及吊绳（22），天平（21）设置在称量底座（20）的顶面，天平（21）下设置有吊绳（22），待检玻璃浮计（23）通过吊绳（22）悬吊在检定液内。
5.根据权利要求1所述的玻璃浮计检测校准装置，其特征在于：所述的玻璃浮计刻度线识别装置包括工业数字相机（24）、工业镜头（25）及照明装置（26），工业数字相机（24）固定在固定架（1）上，工业数字相机（24）的前端安装工业镜头（25），工业数字相机（24）通过数据线连接计算机（32），所述的固定架（1）上设置有照明装置（26），照明装置（26）的高度与玻璃量筒（3）的高度相对应。
6.根据权利要求1所述的玻璃浮计检测校准装置，其特征在于：所述的定位电机（27）为伺服电机。
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