砝碼自動(dòng)檢定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用.pdf

1、目前，由于計(jì)量檢定工作的特殊性，砝碼檢定的自動(dòng)化程度仍然不高，國(guó)內(nèi)絕大部分計(jì)量檢測(cè)中心還是依靠人工作業(yè)，不僅耗費(fèi)大量人員體力，且檢定效率低、易出錯(cuò)。國(guó)外對(duì)于砝碼檢定的自動(dòng)化設(shè)備研發(fā)仍處于試驗(yàn)階段，并無成熟的解決方案。論文在鎮(zhèn)江市計(jì)量檢定測(cè)試中心“產(chǎn)學(xué)檢研”項(xiàng)目的支持下，針對(duì)500g～10kg范圍內(nèi)砝碼的檢定工作，研究設(shè)計(jì)砝碼裝卸機(jī)械手系統(tǒng)，同時(shí)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(dòng)強(qiáng)度，提高檢定結(jié)果的可靠性以及計(jì)量工作的管

2、理水平。
　　論文具體研究?jī)?nèi)容集中在以下幾個(gè)方面:
　　1.論文研究了砝碼檢定自動(dòng)化裝置的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上提出砝碼自動(dòng)檢定系統(tǒng)的總體架構(gòu)。確定了砝碼裝卸機(jī)械手的機(jī)構(gòu)類型和自由度配置。對(duì)砝碼裝卸機(jī)械手進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和三維實(shí)體建模，分別對(duì)基座、各手臂連桿和末端夾持手爪進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。提出砝碼裝卸機(jī)械手的控制方案，并完成相關(guān)設(shè)備選型。
　　2.對(duì)砝碼裝卸機(jī)械手進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)建模、仿真與分析。利用D-H法分別對(duì)正

3、運(yùn)動(dòng)學(xué)問題和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問題進(jìn)行推導(dǎo)和求解，并驗(yàn)證砝碼裝卸機(jī)械手在特殊位姿下的正反解結(jié)果。應(yīng)用Robotics Toolbox編程來實(shí)現(xiàn)砝碼裝卸機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真和軌跡分析。
　　3.利用拉格朗日法對(duì)砝碼裝卸機(jī)械手進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)模型，求解各桿件驅(qū)動(dòng)力或驅(qū)動(dòng)力矩。具體研究了大臂、小臂和小臂伸縮桿的動(dòng)力學(xué)方程，對(duì)特殊位姿下的砝碼裝卸機(jī)械手進(jìn)行具體的動(dòng)力學(xué)計(jì)算。利用ADAMS軟件完成動(dòng)力學(xué)仿真與驗(yàn)證。
　　4.研究砝碼裝卸

4、機(jī)械手視覺定位系統(tǒng)的組成及工作原理，對(duì)系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行分析并完成選型。利用邊緣檢測(cè)算子、圓的最小二乘擬合等圖像處理方法來確定目標(biāo)砝碼和衡器托盤的中心點(diǎn)位置坐標(biāo)。分析影響砝碼裝卸機(jī)械手視覺定位精度的有關(guān)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(yīng)用串口通信技術(shù)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(shí)現(xiàn)了砝碼計(jì)量工作的自動(dòng)控制和計(jì)量記錄的數(shù)據(jù)庫管理。試用結(jié)果證明，系統(tǒng)運(yùn)行