一種邵氏硬度計全自動檢定裝置以及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及硬度計檢定領域，尤其是邵氏硬度計檢定裝置，使用該裝置能夠滿足計量部門和相關企事業單位對邵氏硬度計進行準確檢定的需求。
【背景技術】
[0002]邵氏硬度計檢定裝置用于對各類邵氏硬度計進行檢定(校準)的裝置，現國內外已廣泛使用。傳統的邵氏硬度計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的裝夾要求；
[0005]3、現有檢定裝置大多為簡單的機械結構，不能夠實現自動檢定和數據自動分析處理功能；
[0006]4、現有檢定裝置測量結果容易引入人員誤差，測量結果的可靠性較低。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是針對硬度計檢定問題，提出一種全新的邵氏硬度計全自動檢定裝置以及方法。該裝置可實現對各種不同外形尺寸的邵氏硬度計進行快速、可靠安裝，利用伺服電機閉環控制系統能夠自動地將被檢邵氏硬度計的壓針作用于力值測量機構。數據采集分析系統自動采集力傳感器的力值信號，以力傳感器輸出信號為標準，通過CCD對邵氏硬度計的示值進行自動采集測量，并將測量結果和數據自動采集系統所采集的硬度值進行示值誤差的自動分析計算，最終實現邵氏硬度計示值檢定的全自動檢定。
[0008]本發明的技術方案是:
[0009]—種邵氏硬度計全自動檢定裝置，它包括工作平臺、力值測量機構、CXD測量系統、傳動機構、硬度計裝夾機構、伺服電機、驅動控制及數據采集系統和PC機，
[0010]所述的工作平臺安裝在檢定裝置的底座上，力值測量機構設置在工作平臺上，被檢邵氏硬度計由硬度計裝夾機構夾持，并且設置于力值測量機構的上方，
[0011]所述的傳動機構安裝在底座上，伺服電機安裝在傳動機構的頂部，其驅動輸出軸連接硬度計裝夾機構，帶動被檢邵氏硬度計將壓針作用于力值測量機構，所述的伺服電機的控制信號端連接驅動控制及數據采集系統的驅動信號端，驅動控制及數據采集系統與PC機相連，
[0012]所述的CCD測量系統安裝在底座的側邊，用于對被檢邵氏硬度計的顯示值進行數據采集，其信號輸出端與驅動控制及數據采集系統的數據采集信號輸入端相連。
[0013]本發明的力值測量機構采用懸臂梁力傳感器。
[0014]本發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測伺服電機的轉速狀態，高精度光柵尺用于監測硬度計裝夾機構的位置，其信號輸出端均與驅動控制及數據采集系統的數據采集信號輸入端相連。
[0015]—種邵氏硬度計全自動檢定方法，應用邵氏硬度計全自動檢定裝置，它包括以下步驟:
[0016]S1、在PC機中設置各種邵氏硬度計的型號以及各型號對應檢定點的標準硬度值，計算各型號檢定點的標準硬度值對應的標準力值并進行存儲；
[0017]S2、將被檢邵氏硬度計安裝在硬度計裝夾機構上，在PC機里輸入被檢邵氏硬度計的型號，PC機選擇與之相對應的檢定點；
[0018]S3、調整工作平臺的位置確保被檢邵氏硬度計的壓針對準力值測量機構的最佳測量區域；調整CCD測量系統的位置和角度，確保其能夠準確采集到被檢邵氏硬度計的顯示值；
[0019]S4、采用PC機控制驅動伺服電機，通過絲桿帶動硬度計裝夾機構向下運動，力值測量機構實時采集被檢邵氏硬度計的壓力值信號，通過驅動控制及數據采集系統傳輸至PC機，
[0020]S5、當力值測量機構實時采集的壓力值即檢測力值與步驟SI中存儲的對應檢定點的標準力值一致時，PC機通過驅動控制及數據采集系統控制CCD測量系統采集被檢邵氏硬度計的顯示值，獲取該顯示值對應的顯示硬度值輸入PC機，記錄該檢定點的標準硬度值和顯示硬度值；
[0021]S6、重復上述過程S1-S5，實現所有檢定點的檢定，將所有檢定點的標準硬度值與顯示硬度值進行比較，記錄該被檢邵氏硬度計的誤差。
[0022]本發明的步驟SI中:在PC機中錄入的邵氏硬度計的型號包括A型、AO型和D型，采用下述公式計算各型號檢定點的標準硬度值對應的標準力值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型邵氏硬度計檢定點的標準硬度值;HAO表示AO型邵氏硬度計檢定點的標準硬度值;HD表示D型邵氏硬度計檢定點的標準硬度值。
[0027]本發明的CCD測量系統采用CCD圖像控制器對指針式和數顯式邵氏硬度計的示值實現自動采集，其測量誤差為± 0.1HA。
[0028]本發明的步驟S5中:采用高精度角度編碼器和高精度光柵尺分別檢測伺服電機的轉速狀態和硬度計裝夾機構的位置狀態，并將狀態信息通過驅動控制及數據采集系統傳輸至PC機，同時力值測量機構的輸出信號也通過驅動控制及數據采集系統傳輸至PC機，PC機通過控制驅動伺服電機帶動硬度計裝夾機構的運動，實現整個動作的閉環控制。
[0029]本發明的有益效果:
[0030]本發明的檢定裝置裝夾系統可以根據被檢硬度計的不同外形尺寸進行快速、穩定安裝，PC機依據輸入的邵氏硬度計(A型、D型、AO型)型號，自動選擇試驗力和硬度值。根據安裝好的硬度計壓針位置對測量系統中的力傳感器進行X、Y、Z方向的微量準確調整，確保壓針能夠作用于力傳感器的最佳測量區域。伺服電機加載系統可以實現閉環控制將被檢硬度計的壓針緩慢地作用在硬度值試驗力測量系統上。當PC機采集到力傳感器的力值信號達到自動設定值時，CCD數據自動采集系統采集被檢硬度計上的示值，數據自動分析處理系統自動將力傳感器的力值信號通過已知的數學模型計算出標準硬度值，并依據被檢硬度計示值和標準硬度值進行自動分析，最終自動計算出被檢邵氏硬度計的示值誤差。
【附圖說明】
[0031]圖1是本發明的結構示意圖。
[0032]圖2是伺服電機閉環控制體系控制流程圖。
[0033 ] 1、工作平臺；2、力值測量機構;3、CCD測量系統;4、被檢邵氏硬度計;5、硬度計裝夾機構;6、伺服電機;7、高精度角度編碼器;8、高精度光柵尺;9、驅動控制及數據采集系統；
10、PC 機。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。
[0035]如圖1所示，一種邵氏硬度計全自動檢定裝置，它包括工作平臺1、力值測量機構2(采用懸臂梁力傳感器)、CCD測量系統3、傳動機構、硬度計裝夾機構5、伺服電機6、高精度角度編碼器7、高精度光柵尺8、驅動控制及數據采集系統9和PC機10，
[0036]所述的工作平臺I安裝在檢定裝置的底座上，力值測量機構2設置在工作平臺I上，被檢邵氏硬度計4由硬度計裝夾機構5夾持，并且設置于力值測量機構2的上方，
[0037]所述的傳動機構安裝在底座上，伺服電機6安裝在傳動機構的頂部，其驅動輸出軸連接硬度計裝夾機構5，帶動被檢邵氏硬度計4將壓針作用于力值測量機構2，所述的伺服電機6的控制信號端連接驅動控制及數據采集系統9的驅動信號端，驅動控制及數據采集系統9與PC機10相連，
[0038]所述的CCD測量系統3安裝在底座的側邊，用于對被檢邵氏硬度計4的顯示值進行數據采集，其信號輸出端與驅動控制及數據采集系統9的數據采集信號輸入端相連。
[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用于監測伺服電機6的轉速狀態，高精度光柵尺8用于監測硬度計裝夾機構5的位置，其信號輸出端均與驅動控制及數據采