發(fā)現(xiàn)目前使用國內(nèi)校準(zhǔn)裝置不能自動(dòng)識(shí)別傳感器，這樣如果操作人員忘記更換儀表通道， 容易造成檢定數(shù)據(jù)錯(cuò)誤和傳感器過載［1 － 6］ 。很多現(xiàn)場(chǎng)檢定設(shè)備為了方便攜帶省去了計(jì)算機(jī)， 數(shù)據(jù)需要手動(dòng)記錄，這樣工作效率不高并且容易出錯(cuò)。還有大部分現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備采用手動(dòng)加載， 效率很低。綜上所述，研制更智能、更方便攜帶的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置為提高扳手的測(cè)量準(zhǔn)確度提供了技術(shù)保障。

1 總體設(shè)計(jì)方案

整個(gè)智能型便攜式電動(dòng)扭矩扳手校準(zhǔn)裝置由扭矩加載系統(tǒng)、智能傳感器和智能儀表等構(gòu)成， 如圖 1所示。自動(dòng)和手動(dòng)相結(jié)合的加載方式提高了工作效率，也節(jié)省了人力。智能傳感器采用低成本的 DALLAS2401 半導(dǎo)體芯片， 降低了生產(chǎn)成本， 可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別功能。觸摸式智能儀表能實(shí)現(xiàn)峰值自動(dòng)采集、存儲(chǔ)計(jì)算和查詢功能，可在現(xiàn)場(chǎng)完全取代計(jì)算機(jī)。

2 智能化裝置

所謂智能包括兩方面: 一方面是具有自動(dòng)識(shí)別的智能傳感器，一方面是能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別和采集的智能儀表。

2. 1 智能傳感器

將模擬應(yīng)變式傳感器經(jīng)過組橋后直接將電橋的電壓模擬信號(hào)接入單片機(jī) CS5530 的模擬輸入端，通過 CS5530的A/D 轉(zhuǎn)換器將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)， 單片機(jī)對(duì)時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源電路、串行通訊模塊、存儲(chǔ)模塊進(jìn)行控制，通過編程處理后按照一定的格式將數(shù)據(jù)通過 ＲS485 串行通訊接口輸出。采用DALLAS2401半導(dǎo)體芯片。該芯片在工廠生產(chǎn)時(shí)，刻入經(jīng)檢測(cè)的64位注冊(cè)碼(8位家族碼+48位序列碼+8位CＲC校驗(yàn)碼)，因此可以保證沒有任何兩個(gè)器件的注冊(cè)碼是相同的。采用低成本 TSOC 表面貼封裝，方便裝在傳感器插頭或接線腔中。原理圖如圖2所示。

2.2 智能儀表設(shè)計(jì)

2.2.1 儀表自動(dòng)識(shí)別原理

通過儀表電路上產(chǎn)生的脈沖信號(hào)來獲得芯片在線脈沖應(yīng)答碼。儀表在標(biāo)定傳感器時(shí)先讀取這個(gè)注冊(cè)碼，然后將注冊(cè)碼信息和傳感器的標(biāo)定信息一同存儲(chǔ)在儀表中。當(dāng)傳感器接入儀表后，儀表首先讀取該傳感器的注冊(cè)碼，然后與儀表中所有注冊(cè)碼相比較，找出相同的注冊(cè)碼及所對(duì)應(yīng)的傳感器標(biāo)定系數(shù)，并通過計(jì)算將傳感器測(cè)量值顯示在儀表上。

2.2.2 儀表自動(dòng)采集功能設(shè)計(jì)

大多數(shù)儀表只具有顯示功能不具有數(shù)據(jù)采集和分析功能，校準(zhǔn)人員在校準(zhǔn)時(shí)，一邊操作校準(zhǔn)裝置，一邊用筆記錄校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。這樣不但工作效率低還容易出錯(cuò)。為了方便校準(zhǔn)員做記錄，儀表專門設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集功能，采集表格形式完全按照 JGJ707—2014《扭矩扳子檢定規(guī)程》的表格形式［7，這樣方便后面的計(jì)算和出證書。儀表采用具有C語言功能的觸摸屏作為顯示終端。校準(zhǔn)人員可以通過設(shè)定最大扭矩值和采集觸發(fā)值， 實(shí)現(xiàn)扭矩值的自動(dòng)采集。并根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值和示值相對(duì)誤差和示值重復(fù)性的計(jì)算。C 語言程［8］框圖如圖3 所示。其中閾值1表示進(jìn)入峰值模式的判斷條件，閾值2表示采集峰值判斷條件。當(dāng)扭矩值超過閾值 1，儀表自動(dòng)從跟蹤模式變?yōu)榉逯的Ｊ?。?dāng)峰值和當(dāng)前的扭矩值之差大于閾值 2 時(shí)，程序會(huì)將峰值自動(dòng)采集到表格中，然后解除峰值功能。閾值1和2的設(shè)定根據(jù)智能傳感器的量程來計(jì)算得到。本設(shè)備中閾值1為傳感器滿量程值的5%，閾值2為滿量程值的2/3。

2.2.3 儀表查詢功能

儀表會(huì)自動(dòng)將檢定設(shè)備的編號(hào)與校準(zhǔn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)起來，一起保存在儀表寄存器中。一共可以存儲(chǔ)500 把扳手的信息。進(jìn)入查詢界面后，可以看到所有完成校準(zhǔn)的設(shè)備編號(hào)以及在儀表中存儲(chǔ)的位置。只要輸入待查詢?cè)O(shè)備的序號(hào)，就可以查詢?cè)撛O(shè)備的校準(zhǔn)信息。并且所有的檢定結(jié)果都存成 CSV 格式，檢定人員可以通過 U 盤將數(shù)據(jù)導(dǎo)出，在計(jì)算機(jī)上用Excel 軟件將數(shù)據(jù)打開。這一功能省去校準(zhǔn)人員在現(xiàn)場(chǎng)記錄大量數(shù)據(jù)的工作， 所有的采集數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果都可以在日后根據(jù)需要調(diào)出，在進(jìn)行分析或出具證書時(shí)使用。

3 電動(dòng)扭矩加載裝置

為方便現(xiàn)場(chǎng)檢定使用，整個(gè)設(shè)備必須方便攜帶。因此檢定裝置的支撐臂采用可折疊式，扭矩傳感器也采用直插式，現(xiàn)場(chǎng)不需任何工具就可以安裝和拆卸加載裝置。智能儀表采用可伸縮支架固定，方便調(diào)整角度。整個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 4 所示。因?yàn)榇蟛糠值默F(xiàn)場(chǎng)裝置考慮到電源的問題， 所以多是采用手動(dòng)加載的方式。這樣在被檢扳手從剛裝上到加上扭矩會(huì)有一段空行程， 全部采用手動(dòng)加載，一方面比較費(fèi)力，另一方面工作效率也不高。因此，在加載方式上采用手動(dòng)和電動(dòng)相結(jié)合的方式，裝置中加一個(gè)儲(chǔ)能式電機(jī)來實(shí)現(xiàn)空行程的電動(dòng)加載，節(jié)省人力，提高效率， 當(dāng)空行程結(jié)束傳感器加上力后就可以改成手動(dòng)加載。

4 結(jié)論

新型智能現(xiàn)場(chǎng)扭矩扳手校準(zhǔn)裝置彌補(bǔ)了現(xiàn)有現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置工作效率不高、容易出錯(cuò)的問題， 為武器裝備扭矩的計(jì)量提供技術(shù)保障。