平氏毛細管粘度計自動檢定裝置研制

沈玉明 李洪彬 梁軍磊

(1.濟南軍區(qū)聯(lián)勤部油料監(jiān)督處，濟南 250022;2.中國人民解放軍94303部隊，濰坊 261051)

0 引言

平氏毛細管粘度計(以下簡稱粘度計)廣泛應用于國防、科研、貿易等國計民生各個領域，粘度計常數(shù)的準確與否直接影響著所測參數(shù)的客觀真實性，因此，粘度計的檢定尤為重要。目前所采用的人工檢定方法，需要人工抽取粘度標準液、人眼觀察并用秒表記錄粘度標準液通過粘度計上下計時標線的時間間隔、人工處理檢定數(shù)據(jù)。顯然存在效率低、勞動強度大等問題，不能滿足高效、準確、自動完成檢定工作的需要，為改變這一狀況，我們研制了平氏毛細管粘度計自動檢定裝置。

1 工作原理

1.1 建立被檢粘度計數(shù)據(jù)庫

首先建立粘度計數(shù)據(jù)庫，把各種被檢粘度計的相關信息(如毛細管直徑、器號、制造商等)錄入。

1.2 自動檢定前準備

1)將恒溫槽控溫到粘度標準液標定溫度并恒定；2)將被檢粘度計按規(guī)定浸沒深度放置于粘度計夾具中；3)啟動檢測程序，依據(jù)粘度計的器號導入其放置的孔位；4)預約恒溫時間；5)設置標準粘度液牌號；6)調整攝像頭參數(shù)獲取清晰圖像。

1.3 自動檢定

按檢定規(guī)程要求，圖像自動跟蹤識別處理軟件，適時跟蹤記錄攝像頭傳回的粘度標準液液面通過粘度計計時球上下標線的時間間隔，并自動計時和錄入。

2 硬件組成

2.1 緊湊型雙攪拌系統(tǒng)精密恒溫槽

1)采用了P.I.D控溫技術，精心設計了加熱及雙攪拌系統(tǒng)，保證了溫場均勻穩(wěn)定；2)上部設計了自動抽吸系統(tǒng)，可適時抽吸12支粘度計中的粘度標準液；3)前后各設置了一個翻蓋，翻蓋內側精心布置了照明系統(tǒng)和攝像頭，保證了照明適度和圖像清晰。

2.2 收納柜

上部安放了計算機主機；右側設計了可收放平臺，用于工作時放置計算機屏幕、鍵盤及鼠標；下面用于顯示器及鍵盤不用時的收藏。

該自動檢定裝置整體結構如圖1所示。

圖1 檢定裝置實物結構圖

3 軟件開發(fā)

3.1 檢定程序設計

檢定程序主界面顯示了由6個攝像頭傳回12支粘度計的6幅圖像，1幅圖像包含2支粘度計(見圖2)，它們在CCD攝像頭的視場中上下頂邊，各支左右由軟件設定的垂直虛線框以確定圖像的識別范圍，徹底解決了粘度計計時球上下標線圖像左右以外的背景圖像對識別的影響；直到兩條垂直方向虛線邊的上下2條水平方向實線自動跟蹤粘度計計時球上下標線。再由軟件控制計算機自動記錄粘度標準液通過毛細管粘度計上下標線的時間間隔，圖中顯示的是粘度標準液正在流向毛細管粘度計的計時球下計時標線，工作狀態(tài)顯示“工作中”；計時(1、2)顯示的數(shù)值是粘度標準液從經(jīng)過毛細管粘度計計時球上計時標線至當前位置時的時間；由于測試未結束，所以結果欄無顯示；信息欄顯示“等待測試結束”與上述信息匹配一致。依測試結束得到的計時時間間隔數(shù)據(jù)就可計算粘度計常數(shù)，完成粘度計的檢定工作。

圖2 1個攝像頭傳回的2支粘度計圖像

3.2 檢定程序主要功能

本文研制的自動檢定裝置通過用戶名和登錄密碼控制進入主界面，設有12支粘度計夾具放置孔位，可同時檢定12支粘度計，界面上顯示有：水浴的控制溫度和實時溫度、檢定的工作方式和一些相關的說明、每支毛細管粘度計的實時數(shù)據(jù)和結果。通過新建粘度計數(shù)據(jù)按鈕錄入被檢粘度計信息和粘度標準液牌號到各孔位，設置預熱時間等信息，計時時，檢測程序就會按上述原理實現(xiàn)時間間隔的記錄；其次是視頻參數(shù)設置；再就是粘度標準液管理和幫助等。

4 檢定數(shù)據(jù)準確性驗證

4.1 檢定數(shù)據(jù)測試情況

為測試毛細管粘度計自動檢定裝置檢定結果的準確性，按JJG 155—1991《毛細管粘度計》檢定規(guī)程的要求，這里選用100號粘度標準液作為載體，2名檢定員用3支粘度計分別用現(xiàn)有檢定設備與毛細管粘度計自動檢定裝置進行了比對實驗和重復性考核，獲得數(shù)據(jù)54個，這三只毛細管粘度計的常數(shù)均為≤1mm2/s2，所以，同列重復性<0.2 %，不同列重復性<0.3 %。雖然所有測試數(shù)據(jù)均滿足檢定規(guī)程規(guī)定的同列重復性和不同列重復性要求，為了更好地說明該研究的可靠性，我們選取各自的同列重復性和不同列重復性，以及相互之間的不同列重復性進行比較，這樣選擇的可比性更嚴格、更符合實際、更可靠，見表1～表3。

表1同列重復性

表2不同列重復性

表3檢定結果比較 單位：mm2/s2

4.2 檢定數(shù)據(jù)分析

1)從表1數(shù)據(jù)可以看出，用現(xiàn)有檢定設備人工檢定與粘度計自動檢定裝置的同列重復性誤差均符合檢定規(guī)程要求，人工檢定的同列重復性誤差的波動比自動檢定要大，說明用自動檢定裝置檢定的同列重復性更穩(wěn)定可靠。

2)從表2數(shù)據(jù)可以看出，用現(xiàn)有檢定設備人工檢定與粘度計自動檢定裝置的不同列重復性誤差均符合檢定規(guī)程要求，人工檢定的不同列重復性誤差的波動比自動檢定要大，說明用自動檢定裝置檢定的同列重復性更穩(wěn)定可靠。

3)從表3數(shù)據(jù)可以看出，2名檢定員與該檢定裝置各自檢定相同三支毛細管粘度計，三者之間檢定結果的差異按不同列重復性來考察，可以看出三者之間的不同列重復性均比檢定規(guī)程要求的小得多，更進一步說明該自動檢定裝置的可靠性。

5 結論

本文研究的平氏毛細管粘度計自動檢定裝置是按現(xiàn)行JJG 155—1991《工作毛細管粘度計檢定規(guī)程》的技術指標和數(shù)據(jù)處理方法的要求來實施的。根據(jù)上述檢定數(shù)據(jù)的分析表明，具有以下特點：1)自動判斷計時標線和記錄時間間隔，避免了人眼視覺分辨力不同帶來的影響，從上述檢定數(shù)據(jù)質量分析來看，人眼讀數(shù)與自動讀數(shù)沒有發(fā)現(xiàn)明顯差異。2)從同列重復性、不同列重復性和人與人和本研究三者之間檢定結果的比較來看，自動檢定的數(shù)據(jù)質量優(yōu)于人工檢定。3)人工檢定一次最多只能同時檢定3支粘度計(本研究一次可同時檢定12支粘度計)，后期還要進行數(shù)據(jù)處理，提高檢定效率至少4倍以上。4)設計的緊湊型雙攪拌系統(tǒng)精密恒溫槽，使其溫場穩(wěn)定可靠。

[1] 沈玉明，李洪彬，張恒.玻璃液體溫度計自動檢定裝置研制.計量技術，2013(3)

[2] 國家質量技術監(jiān)督局.JJG 155—1991工作毛細管粘度計檢定規(guī)程.北京：中國計量出版社，1991

[3] 王秀珍.圖象識別技術淺論.內蒙古電大學刊，2008(8)

[4] 王勇智.數(shù)字圖像的二值化處理技術探究.湖南理工學院學報(自然科學板)，2005，18(1)

[5] GB/T 8170—2008數(shù)字修約規(guī)則與極限數(shù)字的表示和判定.北京：中國標準出版社，2008