分析電子秤自動檢定裝置機械結構設計

余妍熹 吳穎

摘 要： 電子秤在日常生活中應用比較廣泛，并且極大地方便了物品的交易和稱量。本文從重復參數、偏載參數以及誤差參數三方面分析了電子秤自動檢定裝置機械結構設計的要點和內容，希望可以起到一定的借鑒作用。

關鍵詞： 電子秤;自動檢定裝置;機械結構;參數

引言：

眾所周知，電子秤操作簡單，并且數字顯示更加清晰和直接，同時體積較小，易于擺放和移動，加上校正特別容易，效率極高，與傳統的稱重方法相比，應用更加廣泛。

1.電子秤檢定存在的問題

客觀上講，我國縣級以上的政府計量部門需要對社會中企業、事業單位以及市場貿易、醫療安全以及環境保護方面的計量器具進行檢定，作為基本的稱量工具，電子秤的檢定工作任重道遠。一方面，電子秤數量極多，逐一進行檢查耗時耗力，而且質量無法得到保證。另一方面，整體而言，目前電子秤的檢定還是依靠人力，在檢定過程中需要反復使用最大稱量的砝碼，無疑加大了工作強度，特別是一些大型的電子秤，檢定需要耗費大量的時間。針對上述情況，研究和開發電子秤自動檢定裝置是時代發展的必然要求。

2.電子秤自動檢定裝置機械結構設計方面的內容

國家標準中對電子秤的檢定有明確的要求：重復參數、偏載參數以及誤差參數，本文以MAX=30kg，d=1g/10g和MAX=15kg，d=0.5g/5g的電子秤為例，從三方面對電子秤自動檢定裝置的機械結構設計進行了探討：

2.1重復參數的計量

生活中常見的電子秤如圖1所示，檢定砝碼如圖2所示。因為市場中電子秤的種類大致相同，樣式也是基本相似，而且秤盤面積和大小易于計算，所以很適合標準化的計量。

按照要求，重復參數的檢定必須使用單個砝碼進行加載，同時加載次數應該在6次以上。過去的檢定方法需要人工加載砝碼，如果是30kg的電子秤就需要加載同樣大小的砝碼6次，即使換成15kg的電子秤，同樣也需要加載相同大小的砝碼6次。而借助自動加載裝置，電子秤自動檢定重復參數時可以輕而易舉地完成。

將砝碼放入平臺上時，砝碼與砝碼進行鉤環式連接，下面的砝碼與上面的砝碼通過掛鉤進行接觸，在計算的時候需要注意砝碼的整體質量等于各個砝碼的質量加上掛鉤的質量。由于檢定使用的砝碼在擴展方面的不確定度不能超過天平承載負荷的最大誤差，也就是要根據具體的研究對象，盡量選擇等級為M1的標準砝碼進行設計[1]。另外，栓式砝碼在一些砝碼自動加載裝置中也可以使用，而且栓式砝碼分類比較細致，如圖4所示。

2.2偏載參數的計量

偏載參數的計量盡可能選擇個數少的砝碼，避免砝碼過多影響檢定結果，必要時可以將砝碼進行疊放，比如使用上文提到的栓式砝碼。正常情況下，用于偏載參數檢定的砝碼重量應該超過最大稱量的三分之一，以30kg電子秤為例，要在長方形秤盤的中央以及四個頂點附近依次放入10kg的砝碼，并讀取數值，做好記錄。如果是15kg的電子秤，位置不變，擺放5kg的砝碼并記錄讀數。如果是通過自動檢定裝置，那么就需要充分利用機械臂，通過機械臂的伸縮和擺動完成加載。因為機械臂由電腦程序操控，而且秤盤的大小以及位置不會發生變化，所以只需要對機械臂的伸縮以及擺動進行控制，合理設置長度和角度，保證砝碼的落點滿足檢定的要求，尤其是要確定中心位置，并盡量讓秤盤周圍四個點的位置均勻分布。常見的機械臂如圖5所示，如果機械臂的橫梁可以移動，并且進行左右旋轉，那么就可以實現秤盤位置的全覆蓋，可以將砝碼擺放在秤盤的任何位置。

2.3誤差參數的計量

通常情況下，誤差參數指的是示值的誤差，國家標準針對誤差參數提出了嚴格的要求，規定從零點到電子秤的最大稱量值，需要逐級進行加載，到達稱量極限后，再逐級卸下之前添加的砝碼，直到電子秤歸零為止。對于示值誤差的檢定同樣不能低于6次，也就是要選擇不同的6個點進行檢定。下面就30kg和15kg的電子秤誤差參數的計量進行簡要的分析和對比：30kg的電子秤檢定的點必須有0kg和30kg，其次為了保證檢定的點均勻分布，依次選擇5kg、10kg、20kg、25kg這四個點，因為15kg這一點會在15kg電子秤的檢定中用到，所以在30kg電子秤的檢定中沒有選用。至于15kg電子秤的檢定點選擇上，同樣道理，0kg和15kg這兩個點必選，之后依次等差數列排列，選擇2.5kg、5kg、7.5kg、10kg這四個點，因為12.5kg與15kg比較接近，所以從0kg依次提高2.5kg，這樣能夠保證檢定的點盡可能合理和全面，同時使用的砝碼盡可能少[2]。

需要注意的是，因為選擇的都是統一標準的砝碼，也就是2.5kg一塊，這樣能夠滿足掛鉤式的連接要求，因為按照30kg計算，需要12塊砝碼，之后使用這些砝碼進行6次實驗，在偏載計量和誤差計量時可以移動位置，比如由四邊移向中央，這樣每一次的示值都能夠清楚地反映計量結果，而且易于對比，能夠知道哪個環節容易出現問題。至于15kg的電子秤，在誤差參數計量時，只需要使用12塊砝碼中的6塊，從而輕松完成檢定工作。

3.低精度的電子秤自動檢定方法

對于精度較低的電子秤，在檢定過程中，需要人為的添加特殊規格的小砝碼，先測試鑒別力，從而提高電子秤的精度。換言之，就是在檢定過程中，除了重復上述步驟之外，還要額外加載小砝碼，確定電子秤示值發生跳變，然后記錄加載的砝碼大小以及規格。如果是30kg的電子秤，那么選擇10g的砝碼時，還需要加載重量為1g的分辨砝碼，而15kg的電子秤則需要在5g砝碼的基礎上，加載重量為0.5g的分辨砝碼。

結論：

綜上所述，通過分析電子秤自動檢定裝置機械結構設計的相關環節，不難發現，自動檢定裝置的出現，極大地減少了人為操作的誤差，提高了校正和稱量的精準度，更為重要的是，縮短了人工校正的時間，節約了成本。

參考文獻

[1]劉紅，張東亮，周方.電子秤的設計與實現[J].自動化技術與應用，2017，36（11）：99-102.

[2]宋文文.電子天平的檢定工作探討[J].科學技術創新，2018（16）：40-41.