CN110319908A - 一种标准金属量器自动校准装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种标准金属量器自动校准装置及方法，所述装置包括：壳体、第一水箱、第二水箱、标准金属量器、待校准金属量器、监测机构和校准控制系统；监测机构包括第一工业相机和第二工业相机，第一工业相机设置在标准金属量器的瓶颈侧边，用于读取标准金属量器的刻度，第二工业相机设置在待校准金属量器的瓶颈侧边，用于读取待校准金属量器的刻度；校准控制系统包括中央处理单元、第一数据采集单元、第二数据采集单元和水泵控制单元，第一数据采集单元与第一工业相机电连接，第二数据采集单元与第二工业相机电连接，水泵控制单元与水泵电连接，本发明能够自动读取刻度和自动控制校准过程，避免人为因素干扰，节约时间，提高校准效率。

Description

一种标准金属量器自动校准装置及方法

技术领域

本发明涉及计量技术领域，特别涉及一种标准金属量器自动校准装置及方法。

背景技术

标准金属量器作为用于计量液体和气体体积的标准计量器具，在石油化工、油库、加油站的油品计量和企业生产各环节中广泛使用。标准金属量器分为一等标准金属量器、二等标准金属量器和三等标准金属量器(工作量器)三类，结构主要由计量颈、液位管、计量颈标尺、上锥体、圆筒体、下锥体、阀门等组成，容积由1L～5000L多种规格，其中20L三等金属量器使用较为广泛，有JJB-320L、BL-320L、BJL-20L等多种型号规格(其中JJB-320L、BL-320L底部无放水口)，常用于加油机周期内自校、生产介质配比等环节。

根据JJG259-2005《标准金属量器》计量检定规程的要求，目前，国内三等标准金属量器由二等标准金属量器(扩展不确定度为0.25×10^-3)按容量比较法进行检定。容量比较法是利用标准容积来对比其他容积的一种直接计量方法，它的特点是操作原理简单，但是目前大部分计量检测部门对三等金属量器的检定工作几乎都停留在人工借助自来水直接检定，部分实验室使用了水箱，但是并没有循环使用。对于JJB-320L、BL-320L等底部无放水口的金属量器来说，人工倒水笨重繁琐，效率低。这种检定方法存在浪费水资源，人工劳动强度大，效率低下，读刻度受人为影响大、可靠性差等问题，与目前自动化发展水平有很大差距，不能满足当今社会科技发展的需求。

目前人工检定方法缺陷是：

(1)恒温时间较长。JJG259-2005《标准金属量器检定规程》规定，三等金属量器检定时，水温与环境温度之差不超过5℃。将自来水注入20L标准金属量器中，需要恒温一定时间才能满足要求，在冬天和夏天恒温时间更长。

(2)水没有循环使用。进行一次检定后，基本上是把水直接排掉，再进行下一次检测，《标准金属量器检定规程》规定，容积检定要进行三次，这样一来检定一台20L金属量器需要60L的水。

(3)读数受人为影响大，可靠性差。标准金属量器的20L水位需人员目视位置确认；被检金属量器的刻度需人员目视读数，注入50mL的水需人员目视确认；注入完成后被检金属量器的刻度需人员目视读数。

(4)温度需人员手动测量。根据规程要求，需测量标准金属量器水温与被检金属量器水温，用于温度修正。

(5)机械重复劳动。从开始恒温到最后放水，均需要人为操作，目前国内现有的改进装置也只不过实现了部分机械化，还是需要手动一步一步操作。耗费人力、时间。

为了解决以上问题，是本领域技术人所亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于提供一种标准金属量器自动校准装置及方法，所述采用监测机构和校准控制系统，能够自动读取刻度和自动控制校准过程，更加智能化和便捷，避免人为因素干扰导致读数不准确，影响校准结果，节约时间，提高校准效率。

为了解决上述问题，本发明提供一种标准金属量器自动校准装置，包括：壳体、第一水箱、第二水箱、标准金属量器、待校准金属量器、监测机构和校准控制系统；

所述第一水箱设置在所述壳体底部，所述第二水箱设置在所述壳体顶部，所述第一水箱和所述第二水箱之间设有水泵；

所述标准金属量器设置在所述壳体的支架上，所述标准金属量器与所述第二水箱连接，所述待校准金属量器设置在所述标准金属量器下方；

所述监测机构包括第一工业相机和第二工业相机，所述第一工业相机设置在所述标准金属量器的瓶颈侧边，用于读取所述标准金属量器的刻度，所述第二工业相机设置在所述待校准金属量器的瓶颈侧边，用于读取所述待校准金属量器的刻度；

所述校准控制系统包括中央处理单元、第一数据采集单元、第二数据采集单元和水泵控制单元，所述第一数据采集单元与所述第一工业相机电连接，所述第二数据采集单元与所述第二工业相机电连接，所述水泵控制单元与所述水泵电连接，第一数据采集单元、第二数据采集单元和水泵控制单元均与中央处理单元电连接。

进一步地，所述第一水箱内设有第一温度计和第一可视液位。

进一步地，所述第一水箱还设有第一液位开关，所述第一液位开关，用于同时控制所述第一水箱的进水口开关和所述第一水箱的排水口的开关。

进一步地，所述第一水箱上方设有夹持机构，所述夹持机构包括夹持台、滑动装置、转动装置和驱动装置，所述夹持台用于放置所述待校准金属量器，所述滑动装置设置在所述夹持台底部，所述转动装置设置在所述夹持台两侧，所述滑动装置和所述转动装置均与所述驱动装置连接，所述驱动装置用于控制所述夹装台翻转和滑动。

进一步地，所述第二水箱内设有第二温度计和第二可视液位。

进一步地，所述第二水箱还包括第二液位开关和温度控制器；所述第二液位开关，用于同时控制所述第二水箱的进水口开关和所述第二水箱的排水口的开关；所述温度控制器，用于控制所述第二水箱内储存水的温度。

进一步地，所述标准金属量器下方设有注射器和液位控制阀；所述注射器，用于输送所述标准金属量器内储存水至所述待校准金属量器内；所述液位控制阀，用于控制所述注射器的输出水量。

进一步地，所述监测机构还包括第一光源和第二光源；所述第一光源设置在所述标准金属量器的瓶颈侧边，与所述第一工业相机相对设置；所述第二光源设置在所述待校准金属量器的瓶颈侧边，与所述第二工业相机相对设置。

进一步地，所述校准控制系统还包括第一温度采集单元、第二温度采集单元、第一液位采集单元、第二液位采集单元、第一开关控制单元、第二开关控制单元、温度控制单元、液位控制单元、驱动控制单元、第一光源控制单元、第二光源控制单元、信息处理单元、数据处理单元和数据储存单元中的一种或多种。

本发明还保护了一种标准金属量器自动校准装置的校准方法，包括以下步骤：

S1：输送水至第一水箱，通过控制水泵，将第一水箱内的水输送至第二水箱；

S2：通过控制增压水泵和隔膜泵，将第二水箱内储存的水输送至标准金属量器的标准刻度线平齐，并且控制第一工业相机，读取和记录标准金属量器的液位计量结果；

S3：通过控制液位控制阀，将标准金属量器内储存的水输送至待校准金属量器内，并且控制第二工业相机，读取和记录待校准金属量器的液位计量结果；

S4：重复S1至S3步骤，进行多次检定；

S5：将多次检定的液位计量结果进行处理和存储。

由于上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

1)本发明的一种标准金属量器自动校准装置及方法，所述采用监测机构，能够通过监测机构监测待校准金属量器和标准金属量器的刻度读数，避免人为因素干扰导致读数不准确，影响校准结果；

2)本发明的一种标准金属量器自动校准装置及方法，采用校准控制系统，能够使自动读取刻度数据，并且自动对比和记录计量结果，更加智能化，节约记录时间，提高校准效率。

3)本发明的一种标准金属量器自动校准装置及方法，采用校准控制系统，能够自动控制校准过程，实现自动化操作，更加智能化，操作简单，节约操作时间，提高校准效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明实施例提供的标准金属量器自动校准装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的标准金属量器自动校准方法的流程图。

图中，1-壳体，2-第一水箱，21-第一温度计，22-第一可视液位，23-第一液位开关，3-第二水箱，31-第二温度计，32-第二可视液位，33-第二液位开关，34-温度控制器，4-标准金属量器，41-注射器，42-液位控制阀，5-待校准金属量器，6-监测机构，61-第一工业相机，62所述第二工业相机，63-第一光源，64-第二光源，7-水泵，8-增压水泵，9-隔膜泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

实施例一

本实施例一提供一种标准金属量器自动校准装置，

如图1所示，所述装置包括：壳体1、第一水箱2、第二水箱3、标准金属量器4、待校准金属量器5、监测机构6和校准控制系统；

所述第一水箱2设置在所述壳体1底部，所述第二水箱3设置在所述壳体1顶部，所述第一水箱2和所述第二水箱3之间设有水泵7；

所述标准金属量器4设置在所述壳体1的支架上，所述标准金属量器4与所述第二水箱3连接，所述待校准金属量器4设置在所述标准金属量器3下方；

所述监测机构6包括第一工业相机61和第二工业相机62，所述第一工业相机61设置在所述标准金属量器4的瓶颈侧边，用于读取所述标准金属量器4的刻度，所述第二工业相机62设置在所述待校准金属量器5的瓶颈侧边，用于读取所述待校准金属量器5的刻度；

所述校准控制系统包括中央处理单元、第一数据采集单元、第二数据采集单元和水泵控制单元，所述第一数据采集单元与所述第一工业相机61电连接，所述第二数据采集单元与所述第二工业相机62电连接，所述水泵控制单元与所述水泵7电连接，第一数据采集单元、第二数据采集单元和水泵控制单元均与中央处理单元电连接。

具体地，所述第一水箱2容积为90L。

具体地，所述第一水箱2内设有第一温度计21和第一可视液位22。

进一步地，所述第一水箱2还设有第一液位开关23，所述第一液位开关23，用于同时控制所述第一水箱2的进水口开关和所述第一水箱2的排水口的开关。

进一步地，所述进水口设置在所述第一水箱2远离所述水泵7的一端，与进水管连接，用于输送水至所述第一水箱2。

进一步地，所述排水口设置在所述第一水箱2底部，与排水管连接，用于排放所述第一水箱2储存的水。

具体地，所述第一水箱2上方设有夹持机构，所述夹持机构包括夹持台、滑动装置、转动装置和驱动装置，所述夹持台用于放置所述待校准金属量器5，所述滑动装置设置在所述夹持台底部，所述转动装置设置在所述夹持台两侧，所述滑动装置和所述转动装置均与所述驱动装置连接，所述驱动装置用于控制所述夹装台翻转和滑动，能够自动将所述待校准金属量器5放置在校准区域，同时能够在校准结束之后，自动翻倒废水至所述第一水箱2，更加智能化和自动化，节省人力和时间。

具体地，所述第二水箱3容积为70L。

具体地，所述第二水箱3内设有第二温度计31和第二可视液位32。

进一步地，所述第二水箱3还包括第二液位开关33和温度控制器34；

所述第二液位开关33，用于同时控制所述第二水箱3的进水口开关和所述第二水箱3的排水口的开关；

所述温度控制器34，用于控制所述第二水箱3内储存水的温度。

具体地，所述第二水箱3与所述水泵7通过限位管连接，所述限位管的一端从所述第二水箱3的底部伸入，且低于所述第二水箱3的开口所在的平面，用于防止所述第二水箱3中的水溢出，即当所述第二水箱3中的水位高于所述限位管的端部时，水会从所述限位管中流回所述第一水箱2。

具体地，所述标准金属量器4容积为20L。

具体地，所述标准金属量器4下方设有注射器41和液位控制阀42；

所述注射器41，用于输送所述标准金属量器4内储存水至所述待校准金属量器5内；

所述液位控制阀42，用于控制所述注射器41的输出水量。

进一步地，所述注射器41容积为50ML，用于所述待校准金属量器5分度容积测试。

具体地，所述标准金属量器4与所述第二水箱3之间设有增压水泵8和隔膜泵9，所述增压水泵8用于输送所述第二水箱3内储存的水至所述标准金属量器4，所述隔膜泵9用于抽回所述标准金属量器4内超过标准量的其余水。

具体地，所述监测机构6还包括第一光源63和第二光源64；

所述第一光源63设置在所述标准金属量器4的瓶颈侧边，与所述第一工业相机61相对设置；

所述第二光源64设置在所述待校准金属量器5的瓶颈侧边，与所述第二工业相机62相对设置。

进一步地，所述第一光源63和所述第二光源64均为LED光源。

具体地，所述壳体1内的支架为不锈钢材质。

具体地，所述校准控制系统还包括第一温度采集单元、第二温度采集单元、第一液位采集单元、第二液位采集单元、第一开关控制单元、第二开关控制单元、温度控制单元、液位控制单元、驱动控制单元、第一光源控制单元、第二光源控制单元、信息处理单元、数据处理单元和数据储存单元中的一种或多种。

进一步地，所述第一温度采集单元与所述第一温度计21电连接，用于记录所述第一水箱2内水的温度；所述第二温度采集单元与所述第二温度计31电连接，用于记录所述第二水箱3内水的温度；所述第一液位采集单元与所述第一可视液位22电连接，用于记录所述第一水箱2内水的液位；所述第二液位采集单元与所述第二可视液位32电连接，用于记录所述第二水箱3内水的液位；所述第一开关控制单元与所述第一液位开关23电连接；所述第二开关控制单元与所述第二液位开关33电连接；所述温度控制单元与所述温度控制器34电连接；所述液位控制单元与所述液位控制阀42电连接；所述驱动控制单元与所述驱动装置电连接；所述第一光源控制单元与所述第一光源63电连接；所述第二光源控制单元与所述第二光源64电连接。

进一步地，所述校准控制系统还包括增压水泵控制单元和隔膜泵控制单元，所述增压水泵控制单元与所述增压水泵8电连接，所述隔膜泵控制单元与隔膜泵9电连接。

进一步地，所述信息处理单元，用于处理所述待校准金属量器5的信息，所述信息包括型号、出厂编号、等级、容积和生产厂家；

所述数据处理单元，用于处理第一温度、第一液位、第二温度、第二液位、标准金属量器刻度、待校准金属量器刻度和注射器刻度；

所述数据储存单元，用于存储第一温度、第一液位、第二温度、第二液位、标准金属量器刻度、待校准金属量器刻度和注射器刻度。

进一步地，上述控制单元均与中央处理单元电连接，通过中央处理单元进行控制和处理，能够自动控制校准过程，实现自动化操作，更加智能化，操作简单，节约操作时间，提高校准效率。

实施例一提供了一种标准金属量器自动校准装置，采用监测机构，能够通过监测机构监测待校准金属量器和标准金属量器的刻度读数，避免人为因素干扰导致读数不准确，影响校准结果；同时采用校准控制系统，能够使自动读取刻度数据，并且自动对比和记录计量结果，更加智能化，节约记录时间，提高校准效率。

实施例二

本实施例二提供一种标准金属量器自动校准方法，包括以下步骤：

S1：输送水至第一水箱，通过控制水泵，将第一水箱内的水输送至第二水箱。

具体地，所述S1步骤中还包括：

S101.通过第二可视液位进行观察，当第二水箱不足时，通过水泵进行上水；

S102.将第一水箱和第二水箱的水恒温一段时间，通过第一温度计和第二温度计记录对应水箱内的水温；

S103.当第二水箱温度过高时，通过温度控制器进行控温。

进一步地，所述第一水箱和所述第二水箱水温控制在20℃，允许误差为±0.3℃。

具体地，检定过程中，检定用水可循环使用，不需要每次都恒温，既节省时间又节约水资源。

具体地，所述S2步骤之前还包括：

将待校准金属量器的信息输入至校准控制系统；

将待校准金属量器放置在人工区域，并通过控制夹持机构的滑动装置运输待校准金属量器至校准区域。

S2：通过控制增压水泵和隔膜泵，将第二水箱内储存的水输送至标准金属量器的标准刻度线平齐，并且控制第一工业相机，读取和记录标准金属量器的液位计量结果。

具体地，开启增压水泵将第二水箱内储存的水输送至标准金属量器的标准刻度线以上；在水位稳定之后，开启隔膜泵，将标准刻度线以上的水抽回至第二水箱，使标准金属量器的水位与标准刻度线平齐。

进一步地，所述增压泵的输送水时间设定为1分45秒。

S3：通过控制液位控制阀，将标准金属量器内储存的水输送至待校准金属量器内，并且控制第二工业相机，读取和记录待校准金属量器的液位计量结果。

具体地，开启液位控制阀将注射器中的水输送至待校准金属量器内，然后读取和记录待校准金属量器的液位计量结果。

具体地，所述S4步骤之前还包括：

将待校准金属量器由校准区域滑动至人工区域，再将待校准金属量器翻转到固定位置，将校准金属量器中的水倒至第二水箱。

S4：重复S1至S3步骤，进行多次检定；

S5：将多次检定的液位计量结果进行处理和存储。

具体地，待标准金属量器进行校准，连续校准10次，数据如表1所示，从表1中可以看出：

(1)首先将第一水箱和第二水箱水恒温至20℃左右，使用循环水连续检定10次，水温基本不变；

(2)用增压泵将第二水箱的水打至标准金属量器中，再用隔膜泵将标准刻线以上的水抽出，连续操作10次，由监测机构自动读数平均为145.20mm，与证书刻度145.20mm完全一致；

(3)待校准金属量器液位自动读数稳定，平均为85.24mm，注射50mL自动读数稳定，平均为110.28mm，分度容积为2ml/mm。检定结果，符合三等量器要求；

(4)检定完毕后，使用传送电机将被检金属量器中的水自动倒出，连续操作10次，准确无误。

具体地，表1连续检定10次数据如下：

实施例二提供了一种标准金属量器自动校准方法，能够通过监测机构监测待校准金属量器和标准金属量器的刻度读数，避免人为因素干扰导致读数不准确，影响校准结果；同时采用校准控制系统，能够使自动读取刻度数据，并且自动对比和记录计量结果，更加智能化，节约记录时间，提高校准效率。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (10)

1.一种标准金属量器自动校准装置，其特征在于，包括：壳体(1)、第一水箱(2)、第二水箱(3)、标准金属量器(4)、待校准金属量器(5)、监测机构(6)和校准控制系统；

所述第一水箱(2)设置在所述壳体(1)底部，所述第二水箱(3)设置在所述壳体(1)顶部，所述第一水箱(2)和所述第二水箱(3)之间设有水泵(7)；

所述标准金属量器(4)设置在所述壳体(1)的支架上，所述标准金属量器(4)与所述第二水箱(3)连接，所述待校准金属量器(4)设置在所述标准金属量器(3)下方；

所述监测机构(6)包括第一工业相机(61)和第二工业相机(62)，所述第一工业相机(61)设置在所述标准金属量器(4)的瓶颈侧边，用于读取所述标准金属量器(4)的刻度，所述第二工业相机(62)设置在所述待校准金属量器(5)的瓶颈侧边，用于读取所述待校准金属量器(5)的刻度；

所述校准控制系统包括中央处理单元、第一数据采集单元、第二数据采集单元和水泵控制单元，所述第一数据采集单元与所述第一工业相机(61)电连接，所述第二数据采集单元与所述第二工业相机(62)电连接，所述水泵控制单元与所述水泵(7)电连接，第一数据采集单元、第二数据采集单元和水泵控制单元均与中央处理单元电连接。

2.根据权利要求1所述的一种标准金属量器自动校准装置，其特征在于，所述第一水箱(2)内设有第一温度计(21)和第一可视液位(22)。

3.根据权利要求2所述的一种标准金属量器自动校准装置，其特征在于，所述第一水箱(2)还设有第一液位开关(23)，所述第一液位开关(23)，用于同时控制所述第一水箱(2)的进水口开关和所述第一水箱(2)的排水口的开关。

4.根据权利要求1所述的一种标准金属量器自动校准装置，其特征在于，所述第一水箱(2)上方设有夹持机构，所述夹持机构包括夹持台、滑动装置、转动装置和驱动装置，所述夹持台用于放置所述待校准金属量器(5)，所述滑动装置设置在所述夹持台底部，所述转动装置设置在所述夹持台两侧，所述滑动装置和所述转动装置均与所述驱动装置连接，所述驱动装置用于控制所述夹装台翻转和滑动。

5.根据权利要求1所述的一种标准金属量器自动校准装置，其特征在于，所述第二水箱(3)内设有第二温度计(31)和第二可视液位(32)。

6.根据权利要求5所述的一种标准金属量器自动校准装置，其特征在于，所述第二水箱(3)还包括第二液位开关(33)和温度控制器(34)；

所述第二液位开关(33)，用于同时控制所述第二水箱(3)的进水口开关和所述第二水箱(3)的排水口的开关；

所述温度控制器(34)，用于控制所述第二水箱(3)内储存水的温度。

7.根据权利要求1所述的一种标准金属量器自动校准装置，其特征在于，所述标准金属量器(4)下方设有注射器(41)和液位控制阀(42)；

所述注射器(41)，用于输送所述标准金属量器(4)内储存水至所述待校准金属量器(5)内；

所述液位控制阀(42)，用于控制所述注射器(41)的输出水量。

8.根据权利要求1所述的一种标准金属量器自动校准装置，其特征在于，所述监测机构(6)还包括第一光源(63)和第二光源(64)；

所述第一光源(63)设置在所述标准金属量器(4)的瓶颈侧边，与所述第一工业相机(61)相对设置；

所述第二光源(64)设置在所述待校准金属量器(5)的瓶颈侧边，与所述第二工业相机(62)相对设置。

9.根据权利要求1-8项中任意一项所述的一种标准金属量器自动校准装置，其特征在于，所述校准控制系统还包括第一温度采集单元、第二温度采集单元、第一液位采集单元、第二液位采集单元、第一开关控制单元、第二开关控制单元、温度控制单元、液位控制单元、驱动控制单元、第一光源控制单元、第二光源控制单元、信息处理单元、数据处理单元和数据储存单元中的一种或多种。

10.一种基于权利要求1-9项中任意一项所述的标准金属量器自动校准装置的校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：输送水至第一水箱，通过控制水泵，将第一水箱内的水输送至第二水箱；

S2：通过控制增压水泵和隔膜泵，将第二水箱内储存的水输送至标准金属量器的标准刻度线平齐，并且控制第一工业相机，读取和记录标准金属量器的液位计量结果；

S3：通过控制液位控制阀，将标准金属量器内储存的水输送至待校准金属量器内，并且控制第二工业相机，读取和记录待校准金属量器的液位计量结果；

S4：重复S1至S3步骤，进行多次检定；

S5：将多次检定的液位计量结果进行处理和存储。