CN218865233U - 一种用于容量比较法的量入式透明量器自动检定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于容量比较法的量入式透明量器的自动检定装置，属于化学计量领域。本实用新型包括图像采集装置、自动加液机构、温度采集装置、控制机构及上位机，确保了将纯水加入待测透明量器之前，温度满足检定要求；实现了自动连续加液，有效提高加液速度，解放人工劳动力；实现了定量加注液体，有效控制加液精度；根据透明量器的容积，选择细加液或粗细相结合的方式加液，从而在有效控制加液精度的前提下，缩短加液时间，并实现了一次加液完成，无需反复抽取液体；在加液过程中，实现了对透明量筒内液面的精确捕捉，有效减小了加液误差。另外，本实用新型还有操作简单等优点。

Description

一种用于容量比较法的量入式透明量器自动检定装置

技术领域

本实用新型涉及化学计量领域，具体涉及一种用于容量比较法的量入式透明量器自动检定装置。

背景技术

常用透明量器包括，玻璃量器和透明的塑料量器等，是化学分析实验中使用最普遍的计量器具，其量值是否准确可靠，直接影响化学标准溶液、标准物质的量值以及化学分析测试结果等的准确性。因此，常用透明量器计量是量值传递和复现的重要载体。我国常用透明量器检定的方法有衡量法、容量比较法等。衡量法检定需要使用电子天平，操作过程复杂，在批量检定中效率明显低于容量比较法。

目前，容量比较法的常用检定方式为人工手动控制阀门进行加液，当目视液面到达被检分度线时关闭阀门。对于量入式量器，从1mL到2000mL容量分布范围较广，检定过程中加液环节耗时过长，人眼观察被检分度线存在误差，测量重复性差。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于容量比较法的量入式透明量器自动检定装置，以解决现有检定装置人工劳动强度大、加液速度慢且精度不高的问题。

针对上述技术问题，本实用新型采用技术方案如下：安装有控制程序的计算机，首先读取纯水温度，判断其是否满足检定要求，根据判断结果，决定是否启动检定操作；再根据透明量器的容积，选择加液方式；采用自动加液系统，实现了自动连续加液；在加液过程中，借助图像采集装置和控制机构，对透明量筒内的液面进行精确捕捉；整个检定过程，全程自动化控制和操作，从而实现了本发明的目的。

一种用于容量比较法的量入式透明量器自动检定装置，包括自动图像采集装置、自动加液机构、控制机构、内置控制程序的上位机和温度采集装置，自动图像采集装置用于采集透明量器的液面图像，自动加液机构，包括加液针、自动供水系统和自动加液系统；所述自动加液系统，用于将自动供水系统中的纯水传输至加液针中；加液针，用于将纯水加入透明量器中；温度采集装置，用于测量自动供水系统中纯水的温度；控制机构，用于控制加液针和自动图像采集装置的上下移动；上位机与自动图像采集装置、自动加液系统、控制机构和温度采集装置电路连接，用于给控制机构发送指令，以及根据温度采集装置和自动图像采集装置传输的信号，启动或停止自动加液系统对透明量器的加液。

优选的，自动加液系统，包括箱体、步进电机、丝杠和加液装置；加液装置，包括活塞推拉器、活塞和注射器；所述步进电机位于箱体外部，丝杠和加液装置位于箱体内部，步进电机与丝杠一端固定连接，活塞推拉器与丝杠的螺母固定连接。

进一步优选的，所述自动供水系统，不少于两个储水桶。

更进一步优选的，所述注射器包括大小两种规格，加液针由不锈钢管和两个硅胶管构成，注射器与硅胶管一一对应。

优选的，所述自动加液机构，还包括光源，用于照亮待测玻璃量筒。

本实用新型用于容量比较法的量入式常用透明量器自动检定装置，借助图像采集装置、自动加液机构、温度采集装置、控制机构及上位机，确保了将纯水加入待测透明量器之前，温度满足检定要求；实现了自动连续加液，有效提高加液速度，解放人工劳动力；实现了定量加注液体，有效控制加液精度；本实用新型借助图像采集装置、自动加液机构、温度采集装置、控制机构及上位机，确保了将纯水加入待测透明量器之前，温度满足检定要求；实现了自动连续加液，有效提高加液速度，解放人工劳动力；实现了定量加注液体，有效控制加液精度；根据透明量器的容积，选择细加液或粗细相结合的方式加液，从而在有效控制加液精度的前提下，缩短加液时间，并实现了一次加液完成，无需反复抽取液体；在加液过程中，实现了对透明量筒内液面的精确捕捉，有效减小了加液误差。本实用新型采用的步进电机、丝杠和加液装置组成的自动加液系统，实现了加液质量的自动测量，省去天平称量质量的环节，有效节约装置成本及检定步骤。另外，本实用新型还有操作简单等优点。

附图说明

图1为装置整体结构示意图；

图2为自动加液系统示意图。

其中：1—自动图像采集装置；2—不锈钢加液针；3—环形灯；4-自动供水系统；5-上位机；6-自动加液系统；61—步进电机；62—丝杠；63—活塞推拉器；64—活塞；65-注射器。

实施方式

为使本实用新型实施例的目的和技术方案更加明确，下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

本实施例的自动检定装置，用于检定不大于5mL的小容量量入式玻璃量器，包括电缸、自动图像采集装置1、加液针2、光源、自动供水系统4、上位机5、自动加液系统6和温度计，如图1所示。

图像采集识别系统1，为摄像头，用于实现图像实时采集。

加液针2，由不锈钢管和硅胶管构成，硅胶管的末端位于不锈钢管内部。

光源，为环形灯3。

自动供水系统4，包括制水装置和两个储水桶。两个储水桶用于盛放纯水，一个工作，一个备用，当工作储水桶纯水取用完后，自动切换到备用储水桶中取水，制水装置开始为空水桶制水，从而确保纯水使用时温度与室温保持一致。

上位机5，是内置控制程序的计算机。

自动加液系统6，包括箱体、步进电机61、丝杠62和加液装置，如图2所示。步进电机61,为两相混合式步进电机，包括电机、驱动器和控制器。丝杠62，为滚珠丝杆,由螺杆、螺母和滚珠等零件组成的机械元件，用于将旋转运动变成直线运动，或将直线运动变成旋转运动。加液装置，由活塞推拉器63、活塞64和规格为5mL的注射器65构成。步进电机61位于箱体外部，丝杠62和加液装置位于箱体内部，步进电机61与丝杠62一端固定连接，每套加液装置的活塞推拉器63与丝杠62的螺母固定连接。

温度计，为铂电阻温度计。

本实施例的自动检定装置，注射器65的入水口与自动供水系统4的工作储水桶管路连接，出水口与加液针2的硅胶管连接；加液针2，位于环形灯3的中间位置。铂电阻温度计内置于自动供水系统中。电缸，分别与图像采集识别系统1和加液不锈钢管2电路连接。上位机5，分别与电缸、环形灯3、自动供水系统6和温度计电路连接。图像采集识别系统1与上位机5网络连接。

利用本实施的自动检定装置，检定大于5mL的小容量量入式量器时：

1）将所有待测玻璃量器的规格型号、生产厂家、编号等详细信息录入上位机5中。取其中一个玻璃量器放置于加液针2和环形灯3的下方。

2）内置于自动供水系统6中的铂电阻温度计，实时测量储水桶中的水温，并将信号传输至上位机5。上位机5，经设定的程序确认水温满足检定要求后，传输指令，点亮环形灯3；随后驱动电缸，使加液针2向下移动至玻璃量器中被检分度线上1mm处，将图像采集识别系统1移动到玻璃量器外的合适位置处；启动步进电机61，由其带动丝杠62驱动活塞推拉器63，活塞推拉器63和活塞64联动抽取自动供水系统4储水桶中温度为室温的纯水，经注射器65，进入加液针2的硅胶管中，对玻璃量器内以3μL每秒的速度进行加液，直至液位到达被检分度线为止。加液过程中，图像采集识别系统1将采集到的图像通过以太网传输至上位机5。上位机5通过设定的程序识别玻璃量器被检分度线及玻璃量器内液面，当内液面下沿与被检分度线上沿重合时停止加液。

3）通过上位机5，读取丝杠62螺杆的移动距离及铂电阻温度计传输的温度信号，对检定结果进行计算：

每个脉冲螺杆传动距离根据公式（1）计算：

 (1)

式中：h—每个脉冲使丝杆传动的距离，mm；l—丝杆的导程，mm；360—旋转一周的角度；φ—步进电机步进角度。

加入量器内纯水的体积按圆柱体体积公式（2）计算

 (2)

式中：V-加入量器内纯水的体积，mL；R—圆柱体横截面半径，mm；h—每个脉冲使丝杆传动的距离。

20℃标准度下量入式常用玻璃量器实际容积按公式（3）计算

 (3)

式中： V ₂₀-20℃标准温度下量器的实际容积，mL； V—加入量器内纯水的体积，mL； ρ—测量温度下纯水的密度，g/cm³； ρ ₂₀—20℃纯水的密度，g/cm³。

示值误差按公式（4）计算

示值误差=标称值-V₂₀ (4)

根据检定规程判定玻璃量器是否合格。

实施例

本实施例的自动检定装置，用于检定大于5mL的小容量量入式玻璃量器，包括电缸、自动图像采集装置1、加液针2、光源、自动供水系统4、上位机5、自动加液系统6和温度计，如图1所示。

图像采集识别系统1，为摄像头，用于实现图像实时采集。

加液针2，由不锈钢管和两个硅胶管构成，两个硅胶管的末端位于不锈钢管内部。

光源，为环形灯3。

自动供水系统4，包括制水装置和两个储水桶。两个储水桶用于盛放纯水，一个工作，一个备用，当工作储水桶纯水取用完后，自动切换到备用储水桶中取水，制水装置开始为空水桶制水，从而确保纯水使用时温度与室温保持一致。

上位机5，是内置控制程序的计算机。

自动加液系统6，包括箱体、步进电机61、丝杠62和加液装置，如图2所示。步进电机61,为两相混合式步进电机，包括电机、驱动器和控制器。丝杠62，为滚珠丝杆,由螺杆、螺母和滚珠等零件组成的机械元件，用于将旋转运动变成直线运动，或将直线运动变成旋转运动。加液装置，包括粗加液装置和细加液装置；粗加液装置，由活塞推拉器63、活塞64和规格为2005mL的注射器65构成；细加液装置由活塞推拉器63、活塞64和规格为5mL的注射器65构成。步进电机61位于箱体外部，丝杠62和加液装置位于箱体内部，步进电机61与丝杠62一端固定连接，每套加液装置的活塞推拉器63与丝杠62的螺母固定连接。

温度计，为铂电阻温度计。

本实施例的自动检定装置，两种规格注射器65的入水口与自动供水系统4的工作储水桶管路连接，出水口分别与加液针2的两个硅胶管连接；加液针2，位于环形灯3的中间位置。铂电阻温度计内置于自动供水系统中。电缸，分别与图像采集识别系统1和加液不锈钢管2电路连接。上位机5，分别与电缸、环形灯3、自动供水系统6和温度计电路连接。图像采集识别系统1与上位机5网络连接。

利用本实施的自动检定装置，检定大于5mL的小容量量入式量器时：

1）将所有待测玻璃量器的规格型号、生产厂家、编号等详细信息录入上位机5中。取其中一个玻璃量器放置于加液针2和环形灯3的下方。

2）内置于自动供水系统6中的铂电阻温度计，实时测量储水桶中的水温，并将信号传输至上位机5。上位机5，经设定的程序确认水温满足检定要求后，传输指令，点亮环形灯3；随后驱动电缸，使加液针2向下移动至样品中被检分度线上1mm处，将图像采集识别系统1移动到玻璃量器外的合适位置处；首先启动步进电机61，由其带动粗加液装置的丝杠62驱动活塞推拉器63，活塞推拉器63和活塞64联动抽取自动供水系统4储水桶中温度为室温的纯水，经2005mL规格的注射器65，进入加液针2对应的硅胶管中，对玻璃量器进行快速加液，待液位距离被检分度线约1cm时，根据上位机9指令，步进电机61停止粗加液装置，启动细加液装置，活塞推拉器63和活塞64联动抽取自动供水系统4储水桶中温度为室温的纯水，经5mL规格的注射器65，进入加液针2对应的硅胶管中，对玻璃量器内以2μL每秒的速度进行精确加液，直至液位到达被检分度线为止。该种加液方式，可以在较短时间内完成加液，并实现液位的精确控制。加液过程中，图像采集识别系统1将采集到的图像通过以太网传输至上位机5。上位机5通过设定的程序识别玻璃量器被检分度线及玻璃量器内液面，当内液面下沿与被检分度线上沿重合时停止加液。

3）通过上位机5，读取丝杠62螺杆的移动距离及铂电阻温度计传输的温度信号，按照实施例一的方法对检定结果进行计算，并根据检定规程判定是否合格。

Claims (5)

1.一种用于容量比较法的量入式透明量器自动检定装置，包括自动图像采集装置、自动加液机构、控制机构、内置控制程序的上位机和温度采集装置，自动图像采集装置用于采集透明量器的液面图像，其特征在于：所述自动加液机构，包括加液针（2）、自动供水系统（4）和自动加液系统（6）；所述自动加液系统（6），用于将自动供水系统（4）中的纯水传输至加液针（2）中；加液针（2），用于将纯水加入透明量器中；温度采集装置，用于测量自动供水系统（4）中纯水的温度；控制机构，用于控制加液针（2）和自动图像采集装置的上下移动；上位机与自动图像采集装置（1）、自动加液系统（6）、控制机构和温度采集装置电路连接，用于给控制机构发送指令，以及根据温度采集装置和自动图像采集装置（1）传输的信号，启动或停止自动加液系统（6）对透明量器的加液。

2.根据权利要求1所述的用于容量比较法的量入式透明量器自动检定装置，其特征在于：所述自动加液系统（6），包括箱体、步进电机（61）、丝杠（62）和加液装置；加液装置，包括活塞推拉器（63）、活塞（64）和注射器（65）；所述步进电机（61）位于箱体外部，丝杠（62）和加液装置位于箱体内部，步进电机（61）与丝杠（62）一端固定连接，活塞推拉器（63）与丝杠（62）的螺母固定连接。

3.根据权利要求2所述的用于容量比较法的量入式透明量器自动检定装置，其特征在于：所述自动供水系统（4），不少于两个储水桶。

4.根据权利要求3所述的用于容量比较法的量入式透明量器自动检定装置，其特征在于：所述注射器（65）包括大小两种规格，加液针（2）由不锈钢管和两个硅胶管构成，注射器（65）与硅胶管一一对应。

5.根据权利要求1所述的用于容量比较法的量入式透明量器自动检定装置，其特征在于：所述自动加液机构，还包括光源，用于照亮待测透明量筒。

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