电子天平辅助检定系统设计

发布时间：2022-10-05 21:42 热度：

　　介绍了一种适用于电子天平的辅助检定系统设计方法，系统具备辅助检定、数据计算、文档生成、台账管理等功能，在系统辅助下，只需根据提示放置相应砝码即可完成检定工作，大幅提高了检定工作的作业效率，设计方法通用性强，具有良好的推广应用前景。

　　关键词：C++;电子天平;辅助检定

　　目前，电子天平在各类研发、生产场景应用十分广泛，用于各种原料、产品的称量。国家发布的《电子天平检定规程》严格规定了电子天平检定应采用的方法，按规程要求的检定方法，检定过程中需要记录的数据达到100多条，并且涉及转换点、实际误差、允许误差等数值计算[1]。传统的检定作业中，需要手工同步记录原始数据并进行数值计算，耗时较长，且手工作业容易产生差错。当受检计量器具数量较多时，较长的检定工作周期会给研发、生产进度造成一定的影响。基于此现状，本文介绍了一种电子天平辅助检定系统的设计方案。

　　1检定流程梳理

　　随着信息化技术的发展，大多数涉及到计量器具校准检定的企业内部都建立了计量器具的计算机台账，同时现有的各种型号的电子天平，大都配有串口通信功能，这些是应用辅助检定系统的基础。对比传统的检定方法，新方法中耗时较多的作业环节由手工操作改为计算机自动操作，大幅提升了检定作业的效率，检定作业流程对比如图1所示(灰色背景流程为计算机辅助操作，不需要人工参与)。在新的作业流程中，在获取到电子天平的基本信息之后，后面的检定工作基本实现了自动化，检定作业人员只需要根据计算机的提示放置相应的砝码即可，数据记录、数据计算、原始记录生成、检定证书或结果通知单打印等工作全部由计算机完成，能够大大提升检定工作的效率。

　　2系统设计

　　根据梳理的检定作业流程，系统需要完成的工作主要有：器具信息获取、检定点计算与提示、电子天平通信、数据录入与误差计算、生成原始记录与检定证书、更新器具台账。各项功能的解决方法如表1所示。辅助检定软件分为四个功能模块，分别实现数据采集、数据库操作、数据整理与计算、文档生成与打印等功能。编程语言选择功能强大，执行效率更高，运行状态更加稳定可靠，在硬件通信与Office软件操作方面更有优势的C++语言[2]，编译环境为VisualStudio.Net2010。系统主界面用于显示待检定的电子天平列表，同时也可用作计量器具台账管理，直接选择相应的天平，即可开始检定工作，在弹出的检定窗口中，采用选项卡的方式，将计量器具信息、检定项目、检定结果放置在不同的选项卡，并根据检定作业流程，自动跳转至相应的选项卡，可实时查看采集到的数据，检定过程中不需要操作计算机，只需要按照提示放置相应质量的砝码即可。

　　2.1数据采集

　　此模块用于完成计算机与电子天平之间的通信，实现示值读取、清零操作、校准操作等功能，用于在软件端实现仪器的虚拟化。电子天平最常用的数据传输接口为RS232串口。系统软件采用MSComm串口通信控件方式[3]，向电子天平发送十六进制指令，不同品牌型号的电子天平指令会存在差异，系统可以根据天平的品牌型号信息自动选择相应指令。由于设备同时只能接收单一指令，并且砝码放置到天平之后，需要一定的稳定时间，因此采用定时器控制，延时发送指令或读取数据，完成需要多个指令组合操作的复杂功能。可自动识别是否已放置指定的砝码，并且通过短时间内多次数据采集，确认示值稳定之后，开始采集有效数据，若在指定时间内示值不能稳定指示，直接判定为不合格器具。

　　2.2数据库操作

　　根据计量器具电子台账或信息管理系统所用数据库的不同，可选择相应的数据库操作方法，本系统选用灵活性较高、功能较强的ADO技术对数据库进行操作，建立CADODatabase类，并编写相应的查询、更新函数，完成器具信息的读取、检定结果的更新等操作。在程序主窗口列表中，根据电子天平的上次检定日期与检定周期，自动筛选出近期需要检定的电子天平，选择相应器具后，即可在弹出窗口的器具信息选项卡中显示计量器具的器具编号、器具名称、送检单位、型号规格、制造厂商、出厂编号、准确度等级、检定日期、环境温湿度、标准砝码等信息。在检定作业过程中，采集到的各类数据以及计算出的误差数据将同步显示，在完成检定时，将这些信息自动同步更新到数据库中，用于出具原始记录、检定证书或结果通知单。

　　2.3数据整理与计算

　　该模块用于实现电子天平检定点载荷的自动计算、计量单位的自动获取、检定数据的误差运算。按照《电子天平检定规程》的要求，根据电子天平的量程、准确度等级、实际分度值、检定分度值、标准砝码等信息，以及砝码数量选择的要求，可计算出各检定项目下的检定点载荷。在检定作业开始之后，根据作业流程，在计算机屏幕上以醒目方式提示需要放置的砝码(见图2)，在检测到砝码放置完毕后，采集到有效数据，并将数据实时显示在屏幕上，检定人员可随时核对数据，示值误差同步计算并显示。

　　2.4文档生成与打印

　　该功能模块用于实现原始记录、检定证书、检定结果通知单的预览及打印功能。按照检定规程要求的标准格式制作Word模板，软件调用Office软件API对Word模板进行操作，将计量器具信息、标准装置信息、实验室环境信息、检定数据、检定结果等信息输出至Word模板文档，并输出为PDF文件，完成文档的自动存储、预览、打印等功能。

　　2.5软件界面

　　软件功能实现后，需要更加友好的交互界面，使操作更加简单快捷，达到提高效率的目的。软件UI基于MFC对话框设计，将待检定的电子天平列表展示在主窗口，方便快速查询到需要检定的电子天平。选择电子天平后，在弹出的检定窗口中，采用选项卡的方式，将计量器具信息、检定项目、检定结果放置在不同的选项卡，开始检定后，不需要操作计算机，只需要按照提示放置砝码即可，系统根据检定作业流程，自动跳转至相应的选项卡，检定过程简化了人工操作，提高了工作效率。软件UI如图3所示。

　　3结束语

　　在检定系统设计搭建完成之后，通过实际检定作业测试，进行软件确认，系统测量与计算得出的数据均符合使用要求，完全符合计量检定规程的相关要求。并且在采用辅助检定系统后，检定工作的效率得到大幅度提升，达到了系统设计的预期目的。辅助检定系统硬件需求不高，使用方便，系统设计功能丰富、逻辑清晰、性能稳定，实现了完备的电子天平检定功能，并且具备友好的交互界面，简单易用，程序通用性强，具有良好的推广应用前景。

　　参考文献

　　[1]国家质量监督检验检疫总局.JJG1036-2008.中华人民共和国国家计量检定规程：电子天平[S].北京：中国计量出版社，2008

　　[2]赵永发，由大伟，杨丽，等.VisualC++开发宝典[M].北京：机械工业出版社，2012

　　[3]龚建伟，熊光明.VisualC++/TurboC串口通信编程实践[M].北京：电子工业出版社，2004

　　作者：施卫博 单位：中国船舶重工集团公司第七二五研究所