分析电子秤自动检定装置机械结构设计

余妍熹 吴颖

摘 要： 电子秤在日常生活中应用比较广泛，并且极大地方便了物品的交易和称量。本文从重复参数、偏载参数以及误差参数三方面分析了电子秤自动检定装置机械结构设计的要点和内容，希望可以起到一定的借鉴作用。

关键词： 电子秤;自动检定装置;机械结构;参数

引言：

众所周知，电子秤操作简单，并且数字显示更加清晰和直接，同时体积较小，易于摆放和移动，加上校正特别容易，效率极高，与传统的称重方法相比，应用更加广泛。

1.电子秤检定存在的问题

客观上讲，我国县级以上的政府计量部门需要对社会中企业、事业单位以及市场贸易、医疗安全以及环境保护方面的计量器具进行检定，作为基本的称量工具，电子秤的检定工作任重道远。一方面，电子秤数量极多，逐一进行检查耗时耗力，而且质量无法得到保证。另一方面，整体而言，目前电子秤的检定还是依靠人力，在检定过程中需要反复使用最大称量的砝码，无疑加大了工作强度，特别是一些大型的电子秤，检定需要耗费大量的时间。针对上述情况，研究和开发电子秤自动检定装置是时代发展的必然要求。

2.电子秤自动检定装置机械结构设计方面的内容

国家标准中对电子秤的检定有明确的要求：重复参数、偏载参数以及误差参数，本文以MAX=30kg，d=1g/10g和MAX=15kg，d=0.5g/5g的电子秤为例，从三方面对电子秤自动检定装置的机械结构设计进行了探讨：

2.1重复参数的计量

生活中常见的电子秤如图1所示，检定砝码如图2所示。因为市场中电子秤的种类大致相同，样式也是基本相似，而且秤盘面积和大小易于计算，所以很适合标准化的计量。

按照要求，重复参数的检定必须使用单个砝码进行加载，同时加载次数应该在6次以上。过去的检定方法需要人工加载砝码，如果是30kg的电子秤就需要加载同样大小的砝码6次，即使换成15kg的电子秤，同样也需要加载相同大小的砝码6次。而借助自动加载装置，电子秤自动检定重复参数时可以轻而易举地完成。

将砝码放入平台上时，砝码与砝码进行钩环式连接，下面的砝码与上面的砝码通过挂钩进行接触，在计算的时候需要注意砝码的整体质量等于各个砝码的质量加上挂钩的质量。由于检定使用的砝码在扩展方面的不确定度不能超过天平承载负荷的最大误差，也就是要根据具体的研究对象，尽量选择等级为M1的标准砝码进行设计[1]。另外，栓式砝码在一些砝码自动加载装置中也可以使用，而且栓式砝码分類比较细致，如图4所示。

2.2偏载参数的计量

偏载参数的计量尽可能选择个数少的砝码，避免砝码过多影响检定结果，必要时可以将砝码进行叠放，比如使用上文提到的栓式砝码。正常情况下，用于偏载参数检定的砝码重量应该超过最大称量的三分之一，以30kg电子秤为例，要在长方形秤盘的中央以及四个顶点附近依次放入10kg的砝码，并读取数值，做好记录。如果是15kg的电子秤，位置不变，摆放5kg的砝码并记录读数。如果是通过自动检定装置，那么就需要充分利用机械臂，通过机械臂的伸缩和摆动完成加载。因为机械臂由电脑程序操控，而且秤盘的大小以及位置不会发生变化，所以只需要对机械臂的伸缩以及摆动进行控制，合理设置长度和角度，保证砝码的落点满足检定的要求，尤其是要确定中心位置，并尽量让秤盘周围四个点的位置均匀分布。常见的机械臂如图5所示，如果机械臂的横梁可以移动，并且进行左右旋转，那么就可以实现秤盘位置的全覆盖，可以将砝码摆放在秤盘的任何位置。

2.3误差参数的计量

通常情况下，误差参数指的是示值的误差，国家标准针对误差参数提出了严格的要求，规定从零点到电子秤的最大称量值，需要逐级进行加载，到达称量极限后，再逐级卸下之前添加的砝码，直到电子秤归零为止。对于示值误差的检定同样不能低于6次，也就是要选择不同的6个点进行检定。下面就30kg和15kg的电子秤误差参数的计量进行简要的分析和对比：30kg的电子秤检定的点必须有0kg和30kg，其次为了保证检定的点均匀分布，依次选择5kg、10kg、20kg、25kg这四个点，因为15kg这一点会在15kg电子秤的检定中用到，所以在30kg电子秤的检定中没有选用。至于15kg电子秤的检定点选择上，同样道理，0kg和15kg这两个点必选，之后依次等差数列排列，选择2.5kg、5kg、7.5kg、10kg这四个点，因为12.5kg与15kg比较接近，所以从0kg依次提高2.5kg，这样能够保证检定的点尽可能合理和全面，同时使用的砝码尽可能少[2]。

需要注意的是，因为选择的都是统一标准的砝码，也就是2.5kg一块，这样能够满足挂钩式的连接要求，因为按照30kg计算，需要12块砝码，之后使用这些砝码进行6次实验，在偏载计量和误差计量时可以移动位置，比如由四边移向中央，这样每一次的示值都能够清楚地反映计量结果，而且易于对比，能够知道哪个环节容易出现问题。至于15kg的电子秤，在误差参数计量时，只需要使用12块砝码中的6块，从而轻松完成检定工作。

3.低精度的电子秤自动检定方法

对于精度较低的电子秤，在检定过程中，需要人为的添加特殊规格的小砝码，先测试鉴别力，从而提高电子秤的精度。换言之，就是在检定过程中，除了重复上述步骤之外，还要额外加载小砝码，确定电子秤示值发生跳变，然后记录加载的砝码大小以及规格。如果是30kg的电子秤，那么选择10g的砝码时，还需要加载重量为1g的分辨砝码，而15kg的电子秤则需要在5g砝码的基础上，加载重量为0.5g的分辨砝码。

结论：

综上所述，通过分析电子秤自动检定装置机械结构设计的相关环节，不难发现，自动检定装置的出现，极大地减少了人为操作的误差，提高了校正和称量的精准度，更为重要的是，缩短了人工校正的时间，节约了成本。

参考文献

[1]刘红，张东亮，周方.电子秤的设计与实现[J].自动化技术与应用，2017，36（11）：99-102.

[2]宋文文.电子天平的检定工作探讨[J].科学技术创新，2018（16）：40-41.