砝碼自動檢定系統(tǒng)的設計與應用.pdf

1、目前，由于計量檢定工作的特殊性，砝碼檢定的自動化程度仍然不高，國內(nèi)絕大部分計量檢測中心還是依靠人工作業(yè)，不僅耗費大量人員體力，且檢定效率低、易出錯。國外對于砝碼檢定的自動化設備研發(fā)仍處于試驗階段，并無成熟的解決方案。論文在鎮(zhèn)江市計量檢定測試中心“產(chǎn)學檢研”項目的支持下，針對500g～10kg范圍內(nèi)砝碼的檢定工作，研究設計砝碼裝卸機械手系統(tǒng)，同時開發(fā)出砝碼檢定數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，降低工作人員的勞動強度，提高檢定結(jié)果的可靠性以及計量工作的管

2、理水平。
　　論文具體研究內(nèi)容集中在以下幾個方面:
　　1.論文研究了砝碼檢定自動化裝置的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，在此基礎上提出砝碼自動檢定系統(tǒng)的總體架構(gòu)。確定了砝碼裝卸機械手的機構(gòu)類型和自由度配置。對砝碼裝卸機械手進行總體結(jié)構(gòu)設計和三維實體建模，分別對基座、各手臂連桿和末端夾持手爪進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計。提出砝碼裝卸機械手的控制方案，并完成相關設備選型。
　　2.對砝碼裝卸機械手進行了運動學建模、仿真與分析。利用D-H法分別對正

3、運動學問題和逆運動學問題進行推導和求解，并驗證砝碼裝卸機械手在特殊位姿下的正反解結(jié)果。應用Robotics Toolbox編程來實現(xiàn)砝碼裝卸機械手的運動學仿真和軌跡分析。
　　3.利用拉格朗日法對砝碼裝卸機械手進行動力學分析，簡化動力學模型，求解各桿件驅(qū)動力或驅(qū)動力矩。具體研究了大臂、小臂和小臂伸縮桿的動力學方程，對特殊位姿下的砝碼裝卸機械手進行具體的動力學計算。利用ADAMS軟件完成動力學仿真與驗證。
　　4.研究砝碼裝卸

4、機械手視覺定位系統(tǒng)的組成及工作原理，對系統(tǒng)相關設備進行分析并完成選型。利用邊緣檢測算子、圓的最小二乘擬合等圖像處理方法來確定目標砝碼和衡器托盤的中心點位置坐標。分析影響砝碼裝卸機械手視覺定位精度的有關因素。
　　5.研究砝碼檢定的操作方法、數(shù)據(jù)處理流程以及梅特勒-托利多衡器的通訊協(xié)議，應用串口通信技術和LabVIEW編程語言開發(fā)出砝碼檢定數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，實現(xiàn)了砝碼計量工作的自動控制和計量記錄的數(shù)據(jù)庫管理。試用結(jié)果證明，系統(tǒng)運行