CN113063543B - 一种压力表的检定方法及检定系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及仪表仪器检定领域，具体涉及一种压力表的检定方法及检定系统，发明的一个方面提供一种压力表的检定方法，通过控制压力表以特定姿态进行传输，使压力表的装卸自动化，有利于提高压力表的自动化程度，在获取压力表的误差时，利用振动代替人工轻敲操作，可以同时检定多个压力表，提高检定效率，本发明的另一个方面提供一种压力表的检定系统，以实现上述的检定方法，提高压力表检定的自动化程度。

Description

一种压力表的检定方法及检定系统

技术领域

本发明涉及仪表仪器检定领域，具体涉及一种压力表的检定方法及检定系统。

背景技术

在当前的仪器仪表检定领域，完全自主化的压力表检定设备还没有发展成熟，这主要是受限于规格多样化的压力表外形尺寸、接头尺寸、量程范围等，以及复杂繁琐的检定工艺和多项标准的检定方法。传统的机械式压力表检定是由检定员手动拧转活动螺母，将压力表固接到压力源输出口上，再经过分段加压、轻敲表壳、读取指针示数、记录示数和卸装压力表的过程，操作步骤繁琐并且对人工经验依赖性高，导致压力表检定效率低，检定准确度也会因为人的工作状态和熟练度而不同。

目前市面上相关产品有ConST700A检定指针压力表平台，ZT5610压力检定仪。ConST700A检定指针压力表平台需要人工装载，卸装压力表，自动化程度不高；ZT5610压力检定仪同样需要人工装载，卸装压力表，需要手动轻敲压力表完成轻敲操作。现有产品都不能实现全自动化的压力表检定，人工操作仍不能避免。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的在压力表检定流程中需要对压力表进行轻敲操作，检定流程对人工经验依赖性高、检定效率低的技术问题之一。

为实现以上目的，本发明提供一种压力表的检定方法，包括：对压力表施加压力，直至压力值上升至第一检定值，降低所述压力表所受压力，直至所述压力值为0；当所述压力值上升和下降至第二检定值时，振动所述压力表，记录所述压力表的误差；根据所述误差分析所述压力表的检定结果。

通过本发明的压力表的检定方法，提高了压力表检定的自动化程度，利用振动代替轻敲的操作提高了压力表的检定效率。

在上述技术方案中，在对所述压力表施加压力之前，包括以下步骤：控制所述压力表以表盘朝上，接头朝下的姿态传输至指定位置，控制机械臂从指定位置获取所述压力表，并将所述压力表装配在振动装置上；在所述根据所述误差分析所述压力表的检定结果的步骤之后，控制机械臂从所述振动装置上拆卸所述压力表，并传输所述压力表返回所述指定位置。

在该技术方案中，通过压力表以表盘朝上，接头朝下的姿态进行运输，以及利用机械臂对压力表进行装配和拆卸，提高了压力表检定方法的自动化程度。

在上述技术方案中，控制凸轮机构转动，带动所述振动装置往复运动。

在该技术方案中，依靠凸轮机构的转动带动振动装置发生振动，实现振动压力表的效果。

在上述技术方案中，对所述压力表和标准表施加相同的压力；获取所述标准表的示数和所述压力表振动后的示数，根据所述标准表的示数和所述压力表振动后的示数记录所述压力表的示值误差。

在该技术方案中，利用标准表和压力表振动后的示数获得压力表的示值误差，有利于检定结果的分析。

在上述技术方案中，获取所述压力表振动前后的示数；根据振动前后的示数记录所述压力表的轻敲位移。

在该技术方案中，利用压力表振动前后的示数获得压力表的轻敲位移，有利于检定结果的分析。

在上述技术方案中，获取所述压力表所受压力值上升至第二检定值时，振动所述压力表后的示数；获取所述压力表所受压力值下降至第二检定值时，振动所述压力表后的示数；根据所述压力值上升至所述第二检定值时的示数以及所述压力值下降至第二检定值时的示数，记录所述压力表的回程误差。

在该技术方案中，获取压力表上升至第二检定值时的示数以及下降至第二检定值时的示数，可以获得压力表的回程误差，从而有利于检定结果的分析。

在上述技术方案中，若所述示值误差、所述轻敲位移和所述回程误差中的至少之一大于最大允许值，则记录所述压力表为不合格表；若所述示值误差、所述轻敲位移和所述回程误差均小于最大允许值，则记录所述压力表为合格表。

在该技术方案中，利用误差与最大允许值进行比较，从而实现对压力表的检定结果的分析。

本发明的另一个方面提供一种压力表的检定系统，包括：传输装置，所述传输装置设置有卡座，所述卡座用于装配压力表；振动装置，所述振动装置设置有接头，所述接头用于装配所述压力表；机械臂，所述机械臂用于传输所述压力表；压力源，所述压力源用于对所述压力表施加压力；摄像装置，所述摄像装置用于获取所述压力表的表盘示数和获取标准表的示数；上位机，所述上位机用于执行上述技术方案中的压力表的检定方法。实现对压力表的检定，提高压力表检定的自动化程度以及提高检定效率。

本发明的一个方面提供一种压力表的检定方法，通过振动压力表替代人工轻敲压力表的操作，既使对应的轻敲力度可控化，以提高检定的质量，也使获取压力表的误差时，可以同时检定多个压力表，提高检定效率；本发明的另一个方面提供一种压力表的检定系统，以实现上述的检定方法，提高压力表检定的自动化程度。

附图说明

图1示出根据本发明的一个实施例的压力表的检定方法的流程图；

图2示出根据本发明的一个实施例的压力表的检定系统的振动装置的结构图。

具体实施方式

为了可以更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在对本发明创造的实施例进行相关说明之前，需要对现有的压力表检定流程的相关内容进行介绍，其中，以下所称的静摩擦力均指最大静摩擦力。由于压力表，尤其是指针式压力表，其内部存在连接关系的零件之间，存在有摩擦、连接欠稳定、连接过于紧密等原因，在对压力表施压至检定值时，需要对压力表的表壳进行敲击，表壳发生轻微的位移，其内部零件由于存在惯性，应保持静止状态，但部分零件，尤其是接头，与表壳存在连接关系，使表壳内部的零件发生位移，虽然各零件在敲击之前存在静摩擦力，但敲击时零件发生晃动，零件之间产生动摩擦力，其大小较静摩擦力小，使指针在敲击时发生晃动，并在压力表的所受压力的作用下指向真实值。

下面参照图1和图2描述根据本发明的一些实施例。

本发明提供一种压力表的检定方法，如图1所示，包括：对压力表施加压力，直至压力值上升至第一检定值，降低压力表所受压力，直至压力值为0；当压力值上升和下降至第二检定值时，振动压力表，记录压力表的误差；根据误差分析压力表的检定结果。

具体的，在本实施例中，第一检定值和第二检定值可以相等。通过振动压力表替代人工轻敲压力表的操作，既使对应的轻敲力度可控化，以提高检定的质量，也在获取压力表的误差时，可以同时检定多个压力表，提高检定效率。

可以理解的是，由于压力表的检定流程一般是以相同规格为批次进行检定的，所以只需要在对压力表进行检定之前，确定压力表的类型，以确定压力表检定的指标。

具体的，在对压力表施加压力之前，包括以下步骤：控制压力表以表盘朝上，接头朝下的姿态传输至指定位置，控制机械臂从指定位置获取压力表，并将压力表装配在振动装置上；在根据误差分析压力表的检定结果的步骤之后，控制机械臂从振动装置上拆卸压力表，并传输压力表返回指定位置。

具体的，压力表的装配、拆卸和传输一般通过机械臂完成，由于机械臂只能完成预先编排的动作，所以需要控制压力表以特定的姿态传输至指定的位置，由于压力表的接头处用于装配，压力表以表盘朝上，接头朝下的姿态，使机械臂可以夹取压力表的表盘，有利于完成后续的检定流程。指定位置应根据实际机械臂的运作流程进行确定，此处不做限定。其中，控制压力表以表盘朝上，接头朝下的姿态进行运输，可以通过在常见的传动装置，如链传动、带传动等装置上设置通孔，将接头伸入通孔之中实现压力表以特定的姿态进行传输。

具体的，在压力表的检定流程中，需要设定多个检定值，检定值的设定可以根据实际情况进行选取，可以考虑压力表的量程、分度值等情况，选取为4个，5个，6个等，此处不做限定。当压力值达到检定值时，需要比对压力表的示数与实际的压力值是否相同，对压力表施加压力的方式一般通过对接头进行施加压力实现，可以设置有标准表，一般标准表选取为经过检定的，精确度等级更高的压力表作为标准表，使用同一的压力源同时对两个表施加相同的压力，以实现两者所受压力相同，以标准表的示数作为当前的压力值，根据标准表的示数和压力表的示数确定压力表的误差，虽然压力源本身具有压力值指示部件，但这些部件的精度及要求与压力表的精度及要求并不相同，不能用于表示压力表当前所受压力的真实数值，如此设置可保证检测压力更加符合真实情况，以提高检定的准确度。

具体的，振动压力表的实现方式可以为：控制凸轮机构转动，带动振动装置作为从动件往复运动。

可以理解的是，在现有技术中，由于压力表内部存在的机械摩擦和机械阻力经常会导致压力表的示数不准确，因此在检定设备加压到检定值后，需要通过轻敲表壳使指针走到实际应当到达的位置，减少测量误差，但轻敲的操作需要人为完成，这一方面会降低检定的自动程度，另一方面轻敲的操作需要有一定经验的人员才能完成，为避免轻敲操作的不便，以凸轮机构的从动件的往复运动替代现有轻敲操作，其中，从动件的往复运动使压力表内部的零件动量不断发生变化，具有连接关系的零件之间的摩擦存在形式为动摩擦力，并在从动件发生往复运动的过程中一直存在，从而降低了零件之间的摩擦力大小，使指针在所受压力的作用下指向真实的数值。这种振动压力表的方式有以下优点：第一方面使压力表在受到压力的过程中，内部零件之间可以一直保持动摩擦的形式，有利于压力表的指针指向真实的数值；第二方面代替敲击操作的振动参数化，即在凸轮驱动结构保持一定扭矩和转速的情况下，凸轮机构的行程根据不同类型的压力表进行选择，行程的选择范围应在0至5毫米之间(不包括行程为0毫米)，行程越大，则凸轮机构的传力性能越差，从动件能承受的负载越小，即凸轮机构能振动的压力表数量越少；行程越小，则凸轮机构的传力性能越高，从动件能承受的负载越大，但行程变小使动量变化速度加快，导致即使凸轮机构停止运作，压力表的指针仍然会保持晃动，不利于指针指向真实的数值；第三方面通过调节凸轮机构的工作时间可以调节压力表的振动时长，根据不同类型的压力表调节振动的时长可以提高振动的效果，有利于压力表的指针指向真实的数值。其中，以就地显示型压力表为例，检定这种类型的压力表选用500rpm的86CM120步进电机作为凸轮机构的驱动部件，且凸轮机构的行程为2毫米，上述参数的振动压力表的方式，实现了以凸轮机构的反复运动替代对就地显示型压力表的轻敲操作。

为了提高凸轮机构的可靠性，凸轮机构产生的扭矩为12N·M，转速为500rpm，从动件的行程取值为2mm，凸轮轮廓曲线满足如下函数：

其中，r₀为所述凸轮的基圆半径，δ为凸轮旋转角度，r₀＝40，s为所述从动件位移的分段函数，满足以下函数：

ds/dδ为s对δ求导的结果的分段函数，满足以下函数：

通过上述函数设计的凸轮，其凸轮的轮廓曲线如图4所示，当凸轮带动从动件运动时，凸轮旋转角度与从动件加速度的关系如图5所示，凸轮与从动件速度的关系如图6所示；根据图3、图5与图6所示，凸轮旋转至90°、180°、270°、360°的时候，从动件依次到达最大正位移、原位、最大负位移、原位，且速度、加速度均为0，从而避免从动件在运动的过程中对该凸轮机构产生刚性冲击和柔性冲击，进而提高了该凸轮机构的可靠性和延长了该凸轮机构的使用寿命。而且由于该凸轮机构能准确地给予从动件预期的运动规律，进而使该装置可以有效的控制压力表校验的准确度，避免了人工对压力表轻敲时，力度把控不好，而且导致压力表校验的准确度下降的情况出现。

当凸轮持续旋转时，凸轮将会带动从动件做往复运动，使得安装在从动件上的压力表也跟随从动件做往复运动，进而使压力表内部传动部件克服机械摩擦和机械阻力，让压力表的指针到达准确位移点，从而代替人工轻敲，减小测量误差。

为提高检定方法的自动化水平，压力表的示数不通过人眼观察获得，而是通过图像采集设备获得，以摄像头为例，可以设置2个摄像头，分别对压力表和标准表进行对焦，再调整亮度，实现对压力表的表盘示数和对标准表的表盘示数的获取，进而将获取的图片传输至上位机中，由上位机完成相关的示数的获取和误差的分析计算。

在压力表的检定中，包括以下3种误差：示值误差；回程误差；轻敲位移，其中，在本实施例中，示值误差是指压力表的示数与标准表的示数之间的误差；回程误差是指当压力表所受压力升至检定值时的示数与所受压力降至相同检定值时的示数之间的误差；轻敲位移则是指压力表所受压力达到检定值时，压力表振动前后的示数的误差。在上述误差中，不同精确度等级的误差的最大允许值应遵循相关标准的规定，此处不再赘述。通过图像采集设备完成压力表的示数和标准表示数的获取，进而依靠上位机对相关的误差进行计算和分析，有利于后续对合格与不合格的压力表进行区分和处理。

具体的，示值误差的记录方法为：对压力表和标准表施加相同的压力；获取标准表的示数和压力表振动后的示数，根据标准表的示数和压力表振动后的示数记录压力表的示值误差。

可以理解的是，设置有标准表，一般标准表选取为经过检定的，精确度等级更高的压力表作为标准表，使用同一压力源同时对标准表和压力表施加相同的压力，以标准表的示数作为当前压力表所受的压力值，根据标准表的示数和压力表的示数确定压力表的误差，虽然压力源本身具有压力指示部件，但与压力表的精度并不相同，不能用于表示压力表当前所受压力的真实数值，如此设置可保证检测压力更加符合真实情况，以提高检定的准确度。如此设置可以实现对压力表的示值误差的记录。

具体的，轻敲位移的记录方法为:获取压力表振动前后的示数；根据振动前后的示数记录压力表的轻敲位移。

可以理解的是，在现有技术中，轻敲位移是指经过轻敲操作后压力表的指针发生的偏移量，在本实施例中，由于以振动替代了轻敲操作，所以轻敲位移相应变成压力表振动前后指针的偏移量。

具体的，回程误差的记录方法为：获取压力表所受压力值上升至第二检定值时，振动压力表后的示数；获取压力表所受压力值下降至第二检定值时，振动压力表后的示数；根据压力值上升至第二检定值时的示数以及压力值下降至第二检定值时的示数，记录压力表的回程误差。

可以理解的是，通过获取压力表上升至第二检定值振动后的示数和下降至第二检定值振动后的示数，以实现对压力表的回程误差的获取。

若示值误差、轻敲位移和回程误差中的至少之一大于最大允许值，则记录压力表为不合格表；若示值误差、轻敲位移和回程误差均小于最大允许值，则记录压力表为合格表。

可以理解的是，可以在压力表完成升压和降压之后，统计压力表的所有误差，对检定结果进行分析：对于存在误差超出最大允许值的压力表，应认定为不合格表，反之则认定为合格表，实现对压力表进行合格与否的区分。

可以理解的是，可以在记录每一种误差时对其进行分析，若误差超出相关标准时，压力表已经没有进行检定的必要，此时及早记录相关的压力表并拆下，传输回指定位置，可以缩短不合格的压力表的检定时间，进而提高检定效率，对于误差一直保持在最大允许值之内的压力表，在压力值降至0时，即所有误差已经产生并经过分析之后，则可以记录为合格表，并拆下，传输回指定的位置，据此可以完成1个压力表的自动化检定，提高压力表检定的自动化程度，以及提高压力表的检定效率。

在上述实施例中，完成1个压力表的检定后，将下一个压力表传输在指定位置上，从而实现对同一批次多个压力表的检定，提高压力表检定的自动化程度。

本发明的另一个方面提供一种压力表的检定系统，包括：传输装置，传输装置设置有卡座，卡座用于装配压力表；振动装置，振动装置设置有接头，接头用于装配压力表；机械臂，机械臂用于传输压力表；压力源，压力源用于对压力表施加压力；摄像装置，摄像装置用于获取压力表的表盘示数和获取标准表的示数；上位机，上位机用于执行上述实施例中的压力表的检定方法。

具体的，传输装置为链传动装置或带传动装置，以带传动装置为例，带传动装置上设置有卡座，将压力表的接头伸入卡座内，实现压力表传输过程中姿态的稳定。如图2所示，振动装置可以设置凸轮机构1，以凸轮为主动件，当凸轮转动时带动压力表发生周期性的运动，从而带动装配有压力表3的从动件2发生往复运动，以模拟振动效果。机械臂通过夹取压力表的表盘，实现压力表的传输、装配和拆卸，以提高压力表的检定过程的自动化程度。摄像装置可以获取压力表的表盘示数和标准表的表盘示数，示例性的，可以设置有2个摄像头，其中一个对焦于压力表的表盘，另一个对焦于标准表的表盘，以对表盘的示数进行获取，由上位机对获取的数据进行分析，从而获得压力表和标准表的示数，其中，在每次对压力表进行振动后，对焦于压力表的摄像头往往会失去焦点，需要对压力表再一次进行对焦。在获取压力表和标准表的示数后，上位机进行记录和分析，区分合格的压力表和不合格的压力表。可选的，压力源与振动装置的接头连通，使压力源直接对装配在接头上的压力表进行加压和减压等操作，达到检定值时便维持压力，从而简化了检定的流程，提高检定的效率。

在其中一个实施例中，以量程为0～6MPa的压力表为例，检定值分别为1MPa、2MPa、3MPa、4MPa、5MPa和6MPa压力表的检定方法为：将压力表装配在带传输装置的卡座上，上位机控制带传输装置将压力表传输至带传输装置的一端后，控制带传输装置暂停运作；上位机控制机械臂将压力表从卡座中夹出，并装配到振动装置上；上位机控制摄像头对焦于标准表的表盘和压力表的表盘，读取压力表的示数，以确定零位误差是否大于最大允许值；上位机控制压力源对压力表和标准表同时加压，直至标准表示数达到1MPa时，维持当前压力，控制振动装置振动压力表，并记录压力表振动前后的示数，以确定升压时的轻敲位移是否超出最大允许值，并比较压力表的示数与标准表的示数之间的误差，以确定示值误差是否超出最大允许值；在标准表示数达到2MPa、3MPa、4MPa、5MPa和6MPa时，均重复上述操作，在比较标准表示数在6MPa时的各项误差后，上位机控制压力源降压，直至标准表示数达到5MPa，此时维持压力，振动压力表，记录压力表振动前后的示数，以确定压力表降压时的轻敲位移是否超出最大允许值，并比较之前升压时达到5MPa时两者的示数的误差，以确定回程误差是否超出最大允许值；在标准表示数达到4MPa、3MPa、2MPa和1MPa时，重复上述操作；标准表示数降为0时，上位机控制机械臂拆卸压力表，并传输回原来的卡座上，再控制带传输装置将下一个压力表传输至带传输装置的一端，重复上述操作。如此实现了压力表的自动化检定，提高了压力表的检定效率。

本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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单元必须具有特定的方向、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。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种压力表的检定方法，其特征在于，包括：

对压力表施加压力，直至压力值上升至第一检定值，降低所述压力表所受压力，直至所述压力值为0；

当所述压力值上升和下降至第二检定值时，振动所述压力表，记录所述压力表的误差；

根据所述误差分析所述压力表的检定结果；

在对所述压力表施加压力之前，包括以下步骤：

控制所述压力表以表盘朝上，接头朝下的姿态传输至指定位置，控制机械臂从指定位置获取所述压力表，并将所述压力表装配在振动装置上；

在所述根据所述误差分析所述压力表的检定结果的步骤之后，控制机械臂从所述振动装置上拆卸所述压力表，并传输所述压力表返回所述指定位置；

所述振动所述压力表，通过以下步骤实现：

控制凸轮转动，带动所述振动装置作为从动件往复运动；

所述凸轮的轮廓曲线满足如下函数：

其中，r ₀ 为所述凸轮的基圆半径，δ为凸轮旋转角度，r ₀ ＝40，s为所述从动件位移的分段函数，满足以下函数：

ds/dδ为s对δ求导的结果的分段函数，满足以下函数：

。

2.根据权利要求1所述的压力表的检定方法，其特征在于，所述记录所述压力表的误差，包括：

对所述压力表和标准表施加相同的压力；

获取所述标准表的示数和所述压力表振动后的示数，根据所述标准表的示数和所述压力表振动后的示数记录所述压力表的示值误差。

3.根据权利要求2所述的压力表的检定方法，其特征在于，所述记录所述压力表的误差，还包括：

获取所述压力表振动前后的示数；

根据振动前后的示数记录所述压力表的轻敲位移。

4.根据权利要求3所述的压力表的检定方法，其特征在于，所述记录所述压力表的误差，还包括：

获取所述压力表所受压力值上升至第二检定值时，振动所述压力表后的示数；

获取所述压力表所受压力值下降至第二检定值时，振动所述压力表后的示数；

根据所述压力值上升至所述第二检定值时的示数以及所述压力值下降至第二检定值时的示数，记录所述压力表的回程误差。

5.根据权利要求4所述的压力表的检定方法，其特征在于，所述根据所述误差分析所述压力表的检定结果，具体为：

若所述示值误差、所述轻敲位移和所述回程误差中的至少之一大于最大允许值，则记录所述压力表为不合格表；

若所述示值误差、所述轻敲位移和所述回程误差均小于最大允许值，则记录所述压力表为合格表。

6.一种压力表的检定系统，其特征在于，包括：

传输装置，所述传输装置设置有卡座，所述卡座用于装配压力表；

振动装置，所述振动装置设置有接头，所述接头用于装配所述压力表；

凸轮，控制凸轮转动，带动所述振动装置作为从动件往复运动；

所述凸轮的轮廓曲线满足如下函数：

其中，r 0 为所述凸轮的基圆半径，δ为凸轮旋转角度，r 0 ＝40，s为所述从动件位移的分段函数，满足以下函数：

ds/dδ为s对δ求导的结果的分段函数，满足以下函数：

机械臂，所述机械臂用于传输所述压力表；

压力源，所述压力源用于对所述压力表施加压力；

摄像装置，所述摄像装置用于获取所述压力表的表盘示数和获取标准表的示数；

上位机，所述上位机用于执行如权利要求1至5任一项所述的压力表的检定方法。

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