CN216349074U - 一种移动式电子天平自动检定装置 - Google Patents

Abstract

一种移动式电子天平自动检定装置，包括：操作平台、机械手以及控制系统，所述操作平台至少包括两个以上并排放置的工位，每个所述工位内可放置一台待检电子天平；所述机械手至少包括机械臂、爪夹和驱动装置；所述控制系统分别与所述机械臂、所述驱动装置信号连接；还包括适于安装、运输机械手的AGV小车和与所述控制系统信号连接的移动门；每个所述工位至少包括侧壁和开口；所述移动门受控于所述控制系统的开/关门指令移动、所述AGV小车受控于所述控制系统的移动指令、所述机械手受控于所述控制系统的检定指令从而完成检定作业。本实用新型结合移动机器人和视觉识别系统实现电子天平的自动化检定，切实提高了检定效率。

Description

一种移动式电子天平自动检定装置

技术领域

本实用新型涉及非自动衡器类设备计量检定领域，尤其涉及了一种移动式电子天平自动检定装置。

背景技术

电子天平具有显示直观、分辨力强、体积小、反应快等优点，广泛应用于贸易、环保、生物、化学、医疗、食品等领域。电子天平测量的准确与否关系到上述领域相关应用的可信度和可靠性，因此必须对电子天平进行周期性的检定来保证电子天平测量的准确可靠。每年有超过上百万台件的电子天平需要由各级计量技术机构进行检定，以保证电子天平工作计量的准确性。

目前，电子天平的检定基本都是采取人工检定的方式，即电子天平检定人员依据JJG1036《电子天平检定规程》，用镊子夹取砝码，对电子天平进行示值误差、重复性误差、偏载误差的检定。由于电子天平是一种使用量较大的仪器，采用人工检定的方式给检定人员带来较大的工作量，同时由于检定人员的疲劳，不同的人有不同的工作方式，会给电子天平的检定带来较大的人为误差。因此，亟需通过自动检定来代替人工检定，在提高检定效率的同时，提高检定结果的准确性和一致性。

中国专利CN201420825003.4公开了一种电子秤在线标定装置，包括罐体、支撑座、电子秤、第一液压缸、支架、砝码挂架、砝码组、平板车和触点开关组，通过液压缸顶升液体容器及检定砝码，实现液体容器自动升降；通过接触开关与挂接砝码结合完成电子秤的检定。但是，电子秤的自动化检定设备一般只能对单台电子秤的示值误差进行检定，其使用简单的加载结构，将首位相连的一串砝码，通过先接触先加载的方式把一串多个砝码依次加载到电子秤秤盘上面，对电子秤的示值进行检定。这种方式功能单一，砝码类型和加载方式固定，操作形式简单，不适用于电子天平的示值误差、偏载误差以及重复性误差的全项目检定。

中国专利CN201910515096.8公开了一种移动式电子天平自动检定装置，包括机座、机械手和控制系统，机械手包括运动机构、爪夹和驱动装置，运动机构安装于机座上，爪夹安装于运动机构并通过运动机构的移动实现移动，驱动装置与爪夹连接并用于驱动爪夹实现夹持动作，控制系统与运动机构信号连接以用于控制运动机构运动，控制系统与驱动装置信号连接以用于控制驱动装置工作；运动机构上还设有测距传感器和视觉系统，测距传感器与控制系统信号连接以用于检测爪夹与电子天平秤盘的距离。该实用新型采用机械手结合视觉系统对电子天平进行自动化检定，可以替代人工检定的方式，减少了工作量和人为误差，提高了工作效率和可靠性。但是，这种该实用新型采用将待检天平围绕机械手周围设置的方式布局检定平台，单次检定的电子天平数量较少，且由于机械手只能绕定圆心转动、检定范围局限、场景适用不够灵活，另外，由于采用敞开式工作台检定，没有防风设备的防护、测量结果受气流影响较大。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本实用新型提供了一种移动机器人电子天平自动检定装置。(Automated Guided Vehicle，简称AGV)，通常也称为AGV小车，是指装备有电磁或光学等自动导航装置，能够沿规定的导航路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，属于移动机器人的一种。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种移动式电子天平自动检定装置，包括：操作平台、机械手以及控制系统，所述操作平台至少包括自动检定时处于水平位置的基准表面，所述基准表面上设有适于放置待检样品的放置区，所述放置区至少包括两个以上并排放置的工位，每个所述工位内可放置一台待检电子天平。操作平台可以是大理石平台或金属平台并且有良好的平面度和水平度，能够保证放置在操作平台上的电子天平平稳，不受外界震动和AGV小车移动的影响。部分操作平台还可以自带调水平装置，保证检定时基准表面的水平度。

作为本实用新型的进一步改进，所述机械手至少包括机械臂、爪夹和驱动装置；所述控制系统分别与所述机械臂、所述驱动装置信号连接；还包括适于安装、运输机械手的AGV小车和与所述控制系统信号连接的移动门。

作为本实用新型的进一步改进，所述工位呈行列式排布于所述放置区上，每个所述工位至少包括顶壁、侧壁和开口，相邻的两个所述工位相互连接或者共用一个所述侧壁；所述移动门受控于所述控制系统的开/关门指令移动从而打开/遮蔽所述工位的开口。

作为本实用新型的进一步改进，所述顶壁、所述侧壁围合形成防风罩，防止气流对电子天平测量的影响，减少误差。

作为本实用新型的进一步改进，检定时，所述移动门保持遮蔽所述开口，进一步的为待检电子天平的检定提供了防风防尘环境。实际检定时，由于外界气流的影响，导致砝码后，检定读数由于受到波动环境的影响，检定读数趋于稳定的稳定时长较长。所述机械手在放置所述砝码时，所述移动门移动到相邻的所述工位，所述机械手放置所述砝码结束后，所述移动门回到当前所述工位，到下一次放置所述砝码时再次打开，可防止气流对电子天平测量的影响，能够加快读数稳定的时间。

作为本实用新型的进一步改进，所述AGV小车受控于所述控制系统的移动指令从而移动到对应的所述工位前完成检定作业；所述机械手受控于所述控制系统的检定指令，从而在所述移动门的开合配合下，完成检定作业。由于AGV小车的移动更加灵活，相对于传统的，机械手固定不动、仅绕定圆心转动、执行单机台检定的检定方式，检定范围更加开阔，采用多工位检定，移动一个检测一个，工序合理。

作为本实用新型的进一步改进，所述移动门的开/关门指令包括：移动到相邻的所述工位以打开当前所述工位的开门指令，以及回到当前所述工位以关闭所述工位的开口的关门指令。

作为本实用新型的进一步改进，所述顶壁上还设有适于导引所述移动门移动的导轨结构，所述导轨结构至少覆盖两个并排放置的所述工位的宽度。

作为本实用新型的进一步改进，所述AGV小车上还设置有砝码支架，砝码放置在所述砝码支架上，所述砝码支架采用多层阶梯式结构，所述多层阶梯式结构的每一层设置不同大小的砝码槽，所述砝码放置在砝码槽内，所述砝码槽的大小与所述砝码相匹配，用于砝码的准确放置。

作为本实用新型的进一步改进，所述爪夹安装在所述机械臂的末端，并通过所述机械臂的移动实现在当前所述工位内的位置调整。

作为本实用新型的进一步改进，机械臂选用垂直多关节机械臂，该机械臂空间运动能力强，操作灵活，能够准确放置砝码位置。

作为本实用新型的进一步改进，所述驱动装置与所述爪夹连接，适用于驱动所述爪夹实现夹取所述砝码的动作。

作为本实用新型的进一步改进，所述爪夹选用复合式爪夹，所述爪夹的前端部位用于夹取大砝码，所述爪夹的中间部位用于夹取小砝码。

作为本实用新型的进一步改进，所述砝码采用特殊砝码，特殊砝码为爪夹易于夹持而生产的砝码，特殊砝码的形状为圆柱体，上端设有凸块，下端设有凹槽，两个特殊砝码的凸块和凹槽可以相互配合，有利于多个砝码叠放时更加稳定，特殊砝码的侧面设有环形凹槽，有利于爪夹的夹取。

作为本实用新型的进一步改进，所述机械臂末端装有测距传感器和定位相机，所述测距传感器与所述控制系统信号连接用于检测所述爪夹与所述电子天平秤盘间的距离。测距传感器可选用激光式测距传感器，测距传感器将爪夹与秤盘间的距离反馈到控制系统，根据测距传感器反馈的距离信息和定位相机反馈的秤盘位置、形状、大小信息，控制系统能够控制机械手将砝码放置到秤盘上。

作为本实用新型的进一步改进，所述定位相机与所述控制系统信号连接用于确定所述秤盘的形状以及后续检测时所述砝码放置的位置。

作为本实用新型的进一步改进，每个所述工位上都装有读数相机，所述读数相机与所述控制系统信号连接用于拍摄并读取所述电子天平的显示读数。采用定位相机、读数相机双相机的的检定方式，相比于之前加装在机械手上的单相机，可以更加合理优化了检定工序。之前是每次放完依次砝码，就要机械手移动到读数位置进行读数，放N次砝码，就要移动N次，会增加整个流程的复杂程度。现在，读数和定位采用分立的两个相机，一个用于定位、一个用于读数，机械手不用移动到读数位置进行读数，砝码放置到天平上后，单独的相机就可直接读取，工序简化，检定流程更加合理。

作为本实用新型的进一步改进，所述爪夹每完成一次检定动作时，所述控制系统控制所述移动门执行相应的开/关门指令，使得当所述砝码放置于所述工位内进行读数时，所述移动门封闭所述开口。

作为本实用新型的进一步改进，所述控制系统包括机械臂控制器、PLC和工控机；机械臂控制器与所述机械臂信号连接用于控制机械臂的运动；PLC与驱动装置信号连接用于控制驱动装置工作；工控机与所述AGV小车信号连接用于控制所述AGV小车的移动；工控机与所述移动门信号连接用于控制所述移动门的打开和关闭。

作为本实用新型的进一步改进，工控机与测距传感器信号连接，测距传感器将检测到的爪夹与电子天平秤盘间的距离信号反馈到工控机；工控机与定位相机信号连接，定位相机将电子天平秤盘的图像信息反馈到工控机，工控机根据图像信息计算出秤盘的形状和大小以及砝码放置的位置；工控机与读数相机信号连接用于接收读数相机反馈的数据信号；工控机内置电子天平检定工作流程用于完成电子天平示值误差、重复性误差和偏载误差的检定。

作为本实用新型的进一步改进，控制系统能够控制AGV小车移动到放有电子天平的工位上，并且根据电子天平的型号规格、量程、等级、实际分度值的信息，计算出电子天平相应的示值误差、重复性误差、偏载误差三个项目检定时所需的砝码质量，然后控制机械手进行相应的检定操作。

作为本实用新型的进一步改进，控制系统是基于桌面型电脑的控制系统，控制系统控制AGV小车移动到放有电子天平的操作工位上，然后控制机械手、移动门、测距传感器、定位相机、读数相机工作，对电子天平的示值误差、重复性误差和偏载误差进行检定。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益技术效果：

一方面，相对于原来的械手不动、待检电子天平轴向环绕的自动检定装置，本实用新型可以随移动小车AGV移动，移动一个检测一个，自动化检定的效率高、操作灵活。

又一方面，传统的检定平台多采用敞开式，受气流、粉尘影响，测量结果影响较大，本实用新型在操作平台上安装防风罩和移动门，同时控制系统进一步控制移动门的开合，降低操作环境中气流对检定读数、读数稳定时长的影响。

又一方面，传统的检定平台是单机台，现在是移动机器人式的，不仅限于单机台，多工位的检定，检定过程规范统一，有效避免了人为操作的随机误差。

又一方面，传统的检定平台是单摄像头，装在机械手上面，用于定位和读数，而本实用新型是多摄像头，机械手上装一个，用于定位，然后每个电子天平检测工位也各有一个，用于读数，简化了操作流程，优化了检定步骤。

再一方面，本实用新型结合移动机器人和视觉识别系统能够实现电子天平的自动化检定，减少了检定人员的工作量，切实提高了电子天平检定的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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他的附图。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是移动机器人的结构示意图。

附图标记：

1—驱动装置、2—爪夹、3—机械臂、4—控制系统、5—砝码、6—砝码支架、7—AGV小车、8—定位相机、9—测距传感器、10—读数相机、11—电子天平、12—移动门、13—防风罩、14—操作平台、15-基准表面、16-侧壁、17-顶壁、18-开口。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

需要说明的是，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套设”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

当安装方式被描述为“相连”或者“连接”等词语时，可以是直接相连也可以通过居中组件间接相连。本文所称的“垂直”“水平”“平行”等类似词语是指在合理的误差范围内的大致垂直或者大致水平的状态，并不必须十分精确；“横”“立”亦是仅仅为了描述方便各部件之间的相对位置关系。本实用新型如无相反提示，一部件“设有”、“设于”、“设在”、“连接”另一组件，并不排除该两组件为一体结构。

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述。

请参阅图1至2所示，本实施例的电子天平自动检定装置，包括操作平台14、AGV小车7、机械手和控制系统4，机械手包括机械臂3、爪夹2和驱动装置1，机械臂3安装在AGV小车7上并通过AGV小车7的移动实现移动，爪夹2安装在机械臂3的末端并通过机械臂3的移动实现移动，驱动装置1与爪夹2连接并用于驱动爪夹2实现夹取砝码5的动作，控制系统4与机械臂3信号连接用于控制机械臂3移动，控制系统4与驱动装置1信号连接用于控制驱动装置工作。

如图2所示，机械臂3末端还装有测距传感器9和定位相机8，测距传感器9与控制系统信号4连接用于检测爪夹2与电子天平11秤盘间的距离，定位相机8与控制系统4信号连接用于确定秤盘的形状以及后续检测时砝码5放置的位置。

AGV小车7上装有砝码支架6和砝码5，砝码5放置在砝码支架6上，砝码支架6采用多层阶梯式结构，多层阶梯式结构的每一层设置不同大小的砝码槽，砝码5放置在砝码槽内，砝码槽的大小与砝码6相匹配，用于砝码5的准确放置。

砝码5采用特殊砝码，特殊砝码为爪夹2易于夹持而生产的砝码，特殊砝码的形状为圆柱体，上端设有凸块，下端设有凹槽，两个特殊砝码的凸块和凹槽可以相互配合，有利于多个砝码5叠放时更加稳定，特殊砝码的侧面设有环形凹槽，有利于爪夹2的夹取。

电子天平11放置在单独的操作平台14上，操作平台14包括自动检定时处于水平位置的基准表面，基准表面上设有适于放置待检样品的放置区，放置区包括多个并排放置的工位，每个工位放置一台电子天平11，操作平台14可以是大理石平台或金属平台并且有良好的平面度和水平度，能够保证放置在操作平台14上的电子天平11平稳，不受外界震动和AGV小车7移动的影响。在其他实施例中，操作平台14还可以自带调水平装置，保证检定时基准表面15的水平度。

工位呈行列式排布于放置区上，每个工位至少包括顶壁16、侧壁17和开口18，相邻的两个工位相互共用一个侧壁17，在其他一些实施例中，还可以将相邻的两个工位的侧壁17通过连接结构相连固定。顶壁16、侧壁17围合形成防风罩13，防风罩13将电子天平11的各个工位间隔开，防止气流对电子天平11测量的影响，减少误差。

顶壁16上还设有适于导引移动门12移动的导轨结构，导轨结构覆盖并排放置的全部工位的宽度。

防风罩13带有一扇移动门12，移动门12与控制系统4信号连接用于控制移动门12的位置，机械手在放置砝码时移动门移动到旁边工位，机械手放置砝码5结束后移动门回到当前工位，遮蔽当前工位的开口18，到下一次放置砝码5时再次打开，防止气流对电子天平11测量的影响，能够加快读数稳定的时间。

每个电子天平11的操作工位上都装有一个读数相机10，读数相机10与控制系统4信号连接用于拍摄并读取电子天平11的显示读数。

控制系统4能够控制AGV小车7移动到放有电子天平11的工位上，并且根据电子天平11的型号规格、量程、等级、实际分度值的信息，计算出电子天平11相应的示值误差、重复性误差、偏载误差三个项目检定时所需的砝码质量，然后控制机械手进行相应的检定操作。

机械臂3选用垂直多关节机械臂，该机械臂3空间运动能力强，操作灵活，能够准确放置砝码位置。

爪夹2选用复合式爪夹，爪夹2的前端部位用于夹取大砝码，爪夹2的中间部位用于夹取小砝码。

测距传感器9选用激光式测距传感器，测距传感器9将爪夹2与电子天平11秤盘间的距离反馈到控制系统4，根据测距传感器9反馈的距离信息和定位相机8反馈的秤盘位置、形状、大小信息，控制系统4能够控制机械手将砝码5放置到秤盘上。

控制系统4包括机械臂控制器、PLC和工控机；机械臂控制器与机械臂3信号连接用于控制机械臂3的运动；PLC与驱动装置1信号连接用于控制驱动装置1工作；工控机与AGV小车7信号连接用于控制AGV小车7的移动；工控机与移动门信号连接用于控制移动门的打开和关闭；工控机与测距传感器9信号连接，测距传感器9将检测到的爪夹2与电子天平11秤盘间的距离信号反馈到工控机；工控机与定位相机8信号连接，定位相机8将电子天平11秤盘的图像信息反馈到工控机，工控机根据图像信息计算出秤盘的形状和大小以及砝码5放置的位置；工控机与读数相机10信号连接用于接收读数相机10反馈的数据信号；工控机内置电子天平检定工作流程用于完成电子天平示值误差、重复性误差和偏载误差的检定。

控制系统4是基于桌面型电脑的控制系统，控制系统4控制AGV小车7移动到放有电子天平11的操作工位上，然后控制机械手、移动门、测距传感器9、定位相机8、读数相机10工作，对电子天平11的示值误差、重复性误差和偏载误差进行检定。

本实施例的工作原理如下：

将几台电子天平11依次放置到操作工位上，在控制系统4中输入相应操作工位上的电子天平的型号规格、等级、量程、实际分度值的信息，控制系统4根据电子天平11的信息计算出电子天平检定的示值误差、重复性误差和偏载误差对应的砝码质量以及每个称量点的误差限。

完成计算后，AGV小车7根据指令移动到第一个操作工位，移动门接到开门指令移动到第二个操作工位上，机械手移动使爪夹2移动到电子天平11的上方，测距传感器9检测到爪夹2与电子天平11秤盘间的距离并将距离信息反馈到控制系统4，定位相机8拍摄得到电子天平11秤盘的形状和大小并将信息反馈到控制系统4，控制系统4根据反馈得到的信息计算出砝码5放置的位置；其中，示值误差和重复性误差检定时，砝码5放置的位置为电子天平11秤盘的中心，偏载误差检定时，砝码5放置的位置为电子天平11秤盘中心到边缘的二分之一处；确定砝码5放置的位置后，根据工作流程依次完成示值误差、重复性误差、偏载误差的检定；每一次砝码5放置前，移动门打开，机械手将砝码5放置到相应的位置后，移动门关闭，读数相机8等到电子天平11显示示值稳定后，读取电子天平11的读数，并将读数存储到控制系统4，完成检定后，将对检定结果进行判定，如果误差不超过最大允许值则判定为合格，反之判定为不合格。

完成第一个操作工位的检定后，AGV小车7移动到第二个操作工位并开始执行检定工作，再依次移动到第三个、第四个、第五个工位上执行检定工作，直到完成所有工位上电子天平11的检定。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种移动式电子天平自动检定装置，包括：操作平台、机械手以及控制系统，

所述操作平台至少包括自动检定时处于水平位置的基准表面，所述基准表面上设有适于放置待检样品的放置区，所述放置区至少包括两个以上并排放置的工位，每个所述工位内可放置一台待检电子天平；

所述机械手至少包括机械臂、爪夹和驱动装置；所述控制系统分别与所述机械臂、所述驱动装置信号连接；其特征在于，

还包括适于安装、运输机械手的AGV小车和与所述控制系统信号连接的移动门；

所述工位呈行列式排布于所述放置区上，每个所述工位至少包括顶壁、侧壁和开口，相邻的两个所述工位相互连接或者共用一个所述侧壁；

所述移动门受控于所述控制系统的开/关门指令移动从而打开/遮蔽所述工位的开口；

所述AGV小车受控于所述控制系统的移动指令从而移动到对应的所述工位前，完成检定作业；

所述机械手受控于所述控制系统的检定指令从而在所述移动门的开合配合下，完成检定作业。

2.根据权利要求1所述的一种移动式电子天平自动检定装置，其特征在于：所述顶壁、所述侧壁围合形成防风罩；检定时，所述移动门保持遮蔽所述开口。

3.根据权利要求2所述的一种移动式电子天平自动检定装置，其特征在于：

所述移动门的开/关门指令包括：移动到相邻的所述工位以打开当前所述工位的开门指令，以及回到当前所述工位以遮蔽所述工位的所述开口的关门指令。

4.根据权利要求3所述的一种移动式电子天平自动检定装置，其特征在于：所述顶壁上还设有适于导引所述移动门移动的导轨结构，所述导轨结构至少覆盖两个并排放置的所述工位的宽度。

5.根据权利要求4所述的一种移动式电子天平自动检定装置，其特征在于：所述AGV小车上还设置有砝码支架，砝码放置在所述砝码支架上，所述砝码支架采用多层阶梯式结构，所述多层阶梯式结构的每一层设置不同大小的砝码槽，所述砝码放置在砝码槽内，所述砝码槽的大小与所述砝码相匹配，用于砝码的准确放置。

6.根据权利要求5所述的一种移动式电子天平自动检定装置，其特征在于：所述爪夹安装在所述机械臂的末端，并通过所述机械臂的移动实现在当前所述工位内的位置调整；所述驱动装置与所述爪夹连接，适用于驱动所述爪夹实现夹取所述砝码的动作；所述爪夹的前端部位适于夹取大砝码，所述爪夹的中间部位适于夹取小砝码。

7.根据权利要求6所述的一种移动式电子天平自动检定装置，其特征在于：所述机械臂末端装有测距传感器和定位相机，所述测距传感器与所述控制系统信号连接用于检测所述爪夹与所述电子天平秤盘间的距离。

8.根据权利要求7所述的一种移动式电子天平自动检定装置，其特征在于：所述定位相机与所述控制系统信号连接用于确定所述秤盘的形状以及后续检测时所述砝码放置的位置。

9.根据权利要求8所述的一种移动式电子天平自动检定装置，其特征在于：每个所述工位上都装有读数相机，所述读数相机与所述控制系统信号连接用于拍摄并读取所述电子天平的显示读数。

10.根据权利要求9所述的一种移动式电子天平自动检定装置，其特征在于：所述爪夹每完成一次夹取放置所述砝码的动作，所述控制系统控制所述移动门执行相应的开/关门指令，保持当所述砝码位于所述工位内进行读数时，所述移动门遮蔽所述开口。

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