一種邵氏硬度計(jì)全自動(dòng)檢定裝置以及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及硬度計(jì)檢定領(lǐng)域，尤其是邵氏硬度計(jì)檢定裝置，使用該裝置能夠滿足計(jì)量部門和相關(guān)企事業(yè)單位對(duì)邵氏硬度計(jì)進(jìn)行準(zhǔn)確檢定的需求。
【背景技術(shù)】
[0002]邵氏硬度計(jì)檢定裝置用于對(duì)各類邵氏硬度計(jì)進(jìn)行檢定(校準(zhǔn))的裝置，現(xiàn)國(guó)內(nèi)外已廣泛使用。傳統(tǒng)的邵氏硬度計(jì)檢定裝置存在的問題主要有:
[0003]1、功能單一，操作比較繁瑣，檢定效率較低；
[0004]2、現(xiàn)有裝置的夾緊夾具存在局限性，不能滿足不同外觀尺寸的邵氏硬度計(jì)的裝夾要求；
[0005]3、現(xiàn)有檢定裝置大多為簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)，不能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)檢定和數(shù)據(jù)自動(dòng)分析處理功能；
[0006]4、現(xiàn)有檢定裝置測(cè)量結(jié)果容易引入人員誤差，測(cè)量結(jié)果的可靠性較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對(duì)硬度計(jì)檢定問題，提出一種全新的邵氏硬度計(jì)全自動(dòng)檢定裝置以及方法。該裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)各種不同外形尺寸的邵氏硬度計(jì)進(jìn)行快速、可靠安裝，利用伺服電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠自動(dòng)地將被檢邵氏硬度計(jì)的壓針作用于力值測(cè)量機(jī)構(gòu)。數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)自動(dòng)采集力傳感器的力值信號(hào)，以力傳感器輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)，通過CCD對(duì)邵氏硬度計(jì)的示值進(jìn)行自動(dòng)采集測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果和數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)所采集的硬度值進(jìn)行示值誤差的自動(dòng)分析計(jì)算，最終實(shí)現(xiàn)邵氏硬度計(jì)示值檢定的全自動(dòng)檢定。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0009]—種邵氏硬度計(jì)全自動(dòng)檢定裝置，它包括工作平臺(tái)、力值測(cè)量機(jī)構(gòu)、CXD測(cè)量系統(tǒng)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、硬度計(jì)裝夾機(jī)構(gòu)、伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和PC機(jī)，
[0010]所述的工作平臺(tái)安裝在檢定裝置的底座上，力值測(cè)量機(jī)構(gòu)設(shè)置在工作平臺(tái)上，被檢邵氏硬度計(jì)由硬度計(jì)裝夾機(jī)構(gòu)夾持，并且設(shè)置于力值測(cè)量機(jī)構(gòu)的上方，
[0011]所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在底座上，伺服電機(jī)安裝在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的頂部，其驅(qū)動(dòng)輸出軸連接硬度計(jì)裝夾機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)被檢邵氏硬度計(jì)將壓針作用于力值測(cè)量機(jī)構(gòu)，所述的伺服電機(jī)的控制信號(hào)端連接驅(qū)動(dòng)控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)端，驅(qū)動(dòng)控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與PC機(jī)相連，
[0012]所述的CCD測(cè)量系統(tǒng)安裝在底座的側(cè)邊，用于對(duì)被檢邵氏硬度計(jì)的顯示值進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，其信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集信號(hào)輸入端相連。
[0013]本發(fā)明的力值測(cè)量機(jī)構(gòu)采用懸臂梁力傳感器。
[0014]本發(fā)明還包括高精度角度編碼器和高精度光柵尺，所述的高精度角度編碼器用于監(jiān)測(cè)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速狀態(tài)，高精度光柵尺用于監(jiān)測(cè)硬度計(jì)裝夾機(jī)構(gòu)的位置，其信號(hào)輸出端均與驅(qū)動(dòng)控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集信號(hào)輸入端相連。
[0015]—種邵氏硬度計(jì)全自動(dòng)檢定方法，應(yīng)用邵氏硬度計(jì)全自動(dòng)檢定裝置，它包括以下步驟:
[0016]S1、在PC機(jī)中設(shè)置各種邵氏硬度計(jì)的型號(hào)以及各型號(hào)對(duì)應(yīng)檢定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)硬度值，計(jì)算各型號(hào)檢定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)硬度值對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)力值并進(jìn)行存儲(chǔ)；
[0017]S2、將被檢邵氏硬度計(jì)安裝在硬度計(jì)裝夾機(jī)構(gòu)上，在PC機(jī)里輸入被檢邵氏硬度計(jì)的型號(hào)，PC機(jī)選擇與之相對(duì)應(yīng)的檢定點(diǎn)；
[0018]S3、調(diào)整工作平臺(tái)的位置確保被檢邵氏硬度計(jì)的壓針對(duì)準(zhǔn)力值測(cè)量機(jī)構(gòu)的最佳測(cè)量區(qū)域；調(diào)整CCD測(cè)量系統(tǒng)的位置和角度，確保其能夠準(zhǔn)確采集到被檢邵氏硬度計(jì)的顯示值；
[0019]S4、采用PC機(jī)控制驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，通過絲桿帶動(dòng)硬度計(jì)裝夾機(jī)構(gòu)向下運(yùn)動(dòng)，力值測(cè)量機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)采集被檢邵氏硬度計(jì)的壓力值信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳輸至PC機(jī)，
[0020]S5、當(dāng)力值測(cè)量機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)采集的壓力值即檢測(cè)力值與步驟SI中存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)檢定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)力值一致時(shí)，PC機(jī)通過驅(qū)動(dòng)控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制CCD測(cè)量系統(tǒng)采集被檢邵氏硬度計(jì)的顯示值，獲取該顯示值對(duì)應(yīng)的顯示硬度值輸入PC機(jī)，記錄該檢定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)硬度值和顯示硬度值；
[0021]S6、重復(fù)上述過程S1-S5，實(shí)現(xiàn)所有檢定點(diǎn)的檢定，將所有檢定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)硬度值與顯示硬度值進(jìn)行比較，記錄該被檢邵氏硬度計(jì)的誤差。
[0022]本發(fā)明的步驟SI中:在PC機(jī)中錄入的邵氏硬度計(jì)的型號(hào)包括A型、AO型和D型，采用下述公式計(jì)算各型號(hào)檢定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)硬度值對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)力值F，單位mN:
[0023]A型:F = 550+75HA;
[0024]AO型:F = 550+75HA0;
[0025]D型:F = 445HD;
[0026]其中:HA表示A型邵氏硬度計(jì)檢定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)硬度值;HAO表示AO型邵氏硬度計(jì)檢定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)硬度值;HD表示D型邵氏硬度計(jì)檢定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)硬度值。
[0027]本發(fā)明的CCD測(cè)量系統(tǒng)采用CCD圖像控制器對(duì)指針式和數(shù)顯式邵氏硬度計(jì)的示值實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集，其測(cè)量誤差為± 0.1HA。
[0028]本發(fā)明的步驟S5中:采用高精度角度編碼器和高精度光柵尺分別檢測(cè)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速狀態(tài)和硬度計(jì)裝夾機(jī)構(gòu)的位置狀態(tài)，并將狀態(tài)信息通過驅(qū)動(dòng)控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳輸至PC機(jī)，同時(shí)力值測(cè)量機(jī)構(gòu)的輸出信號(hào)也通過驅(qū)動(dòng)控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳輸至PC機(jī)，PC機(jī)通過控制驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)帶動(dòng)硬度計(jì)裝夾機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)動(dòng)作的閉環(huán)控制。
[0029]本發(fā)明的有益效果:
[0030]本發(fā)明的檢定裝置裝夾系統(tǒng)可以根據(jù)被檢硬度計(jì)的不同外形尺寸進(jìn)行快速、穩(wěn)定安裝，PC機(jī)依據(jù)輸入的邵氏硬度計(jì)(A型、D型、AO型)型號(hào)，自動(dòng)選擇試驗(yàn)力和硬度值。根據(jù)安裝好的硬度計(jì)壓針位置對(duì)測(cè)量系統(tǒng)中的力傳感器進(jìn)行X、Y、Z方向的微量準(zhǔn)確調(diào)整，確保壓針能夠作用于力傳感器的最佳測(cè)量區(qū)域。伺服電機(jī)加載系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制將被檢硬度計(jì)的壓針緩慢地作用在硬度值試驗(yàn)力測(cè)量系統(tǒng)上。當(dāng)PC機(jī)采集到力傳感器的力值信號(hào)達(dá)到自動(dòng)設(shè)定值時(shí)，CCD數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)采集被檢硬度計(jì)上的示值，數(shù)據(jù)自動(dòng)分析處理系統(tǒng)自動(dòng)將力傳感器的力值信號(hào)通過已知的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)硬度值，并依據(jù)被檢硬度計(jì)示值和標(biāo)準(zhǔn)硬度值進(jìn)行自動(dòng)分析，最終自動(dòng)計(jì)算出被檢邵氏硬度計(jì)的示值誤差。
【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖2是伺服電機(jī)閉環(huán)控制體系控制流程圖。
[0033 ] 1、工作平臺(tái)；2、力值測(cè)量機(jī)構(gòu);3、CCD測(cè)量系統(tǒng);4、被檢邵氏硬度計(jì);5、硬度計(jì)裝夾機(jī)構(gòu);6、伺服電機(jī);7、高精度角度編碼器;8、高精度光柵尺;9、驅(qū)動(dòng)控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；
10、PC 機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0035]如圖1所示，一種邵氏硬度計(jì)全自動(dòng)檢定裝置，它包括工作平臺(tái)1、力值測(cè)量機(jī)構(gòu)2(采用懸臂梁力傳感器)、CCD測(cè)量系統(tǒng)3、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、硬度計(jì)裝夾機(jī)構(gòu)5、伺服電機(jī)6、高精度角度編碼器7、高精度光柵尺8、驅(qū)動(dòng)控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9和PC機(jī)10，
[0036]所述的工作平臺(tái)I安裝在檢定裝置的底座上，力值測(cè)量機(jī)構(gòu)2設(shè)置在工作平臺(tái)I上，被檢邵氏硬度計(jì)4由硬度計(jì)裝夾機(jī)構(gòu)5夾持，并且設(shè)置于力值測(cè)量機(jī)構(gòu)2的上方，
[0037]所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在底座上，伺服電機(jī)6安裝在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的頂部，其驅(qū)動(dòng)輸出軸連接硬度計(jì)裝夾機(jī)構(gòu)5，帶動(dòng)被檢邵氏硬度計(jì)4將壓針作用于力值測(cè)量機(jī)構(gòu)2，所述的伺服電機(jī)6的控制信號(hào)端連接驅(qū)動(dòng)控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9的驅(qū)動(dòng)信號(hào)端，驅(qū)動(dòng)控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9與PC機(jī)10相連，
[0038]所述的CCD測(cè)量系統(tǒng)3安裝在底座的側(cè)邊，用于對(duì)被檢邵氏硬度計(jì)4的顯示值進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，其信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9的數(shù)據(jù)采集信號(hào)輸入端相連。
[0039]所述的高精度角度編碼器7和高精度光柵尺8，所述的高精度角度編碼器7用于監(jiān)測(cè)伺服電機(jī)6的轉(zhuǎn)速狀態(tài)，高精度光柵尺8用于監(jiān)測(cè)硬度計(jì)裝夾機(jī)構(gòu)5的位置，其信號(hào)輸出端均與驅(qū)動(dòng)控制及數(shù)據(jù)采