全自動指示表檢定系統設計及驗證

武文婷 中國鐵路上海局集團有限公司科學技術研究所

隨著圖像識別技術和光柵技術的應用與發展，指示表的自動化檢定技術已較為成熟，市面上指示表檢定儀產品精度高且豐富。與此同時，大多數檢測機構利用計算機的信息管理技術，設計或應用了檢測信息管理平臺，以實現檢測的全流程管理，包括計量器具臺帳、流轉、檢定數據上傳、原始記錄和檢測報告的出具、數據統計與查詢等等。

但目前廠家設計的指示表檢定儀輸出數據不能滿足檢測機構和計量管理方面的要求，如何與檢測機構已有的檢定信息管理平臺進行對接，直接輸出符合要求的原始記錄和證書，實現檢定全過程的自動化，是檢測機構亟需解決的問題。

本文以指示表檢定儀為例，指示表檢定項目多、數據量大，全過程自動化不僅可以減少甚至避免人為錯誤，也節省了數據計算、校驗等大量時間，能夠大大提高檢定效率，方便檢定數據的統計分析，為更高層次的智能化奠定基礎。最后對軟件進行驗證。

1 系統組成

圖1 硬件組成結構圖

系統組成包括硬件和軟件兩方面，硬件主要是光柵式指示表檢定儀和PC機，以及通訊電纜和打印機等，結構框圖如圖1。光柵式指示表檢定儀由光柵位移傳感器和數控電路組成，采用計量光柵尺作為長度標準，通過光柵莫爾條紋之亮暗變化，應用光電技術轉化成電信號，經放大、細分進入數顯電路，再經微機進行各項誤差的運算顯示。指示表檢定儀本身具備RS-232串口，PC機一般也是RS-232串口，因此采用串口通信協議。

本方案中需要開發的軟件在Windows操作系統下開發，采用Visual Basic.net開發語言，包括數據通訊與處理程序設計、用戶界面程序、檢定記錄及檢定報告自動生成程序。軟件框架如圖2。已有的檢定信息管理平臺，其數據庫基于SQLserver開發。

圖2 系統軟件框架圖

2 軟件設計

2.1 數據通訊與處理程序

指示表檢定儀內部的單片機模塊已經對檢定數據進行了處理，因此調取數據前，必須對檢定儀輸出數據的格式和內容進行分析，該部分工作可聯系檢定儀廠家給予配合，或者采用串口調試工具進行分析。

檢定結論可通過程序編寫自行處理判斷，亦可直接調取結論，相比較而言，自行開發較為靈活，一旦發生規程變更等可同步更新，但需要對數據處理環節進行大量實驗驗證。直接調取結論方式采用的是廠家開發軟件的計算結果，算法及程序較為可靠穩定。

2.2 用戶界面程序設計

考慮到軟件的獨立性和可移植性，建議開發時設計獨立的軟件入口，與檢定信息管理平臺的交互數據僅限于設備基礎臺賬信息、檢定人員資質信息、檢定結論、電子版原始記錄等。

用戶界面的設計工作主要包括兩方面，一是檢定環節檢定儀工作控件的設計，二是用戶操作界面的設計，詳細介紹如下。

根據現行有效的JJG34-2008《指示表（指針式、數顯式）》檢定規程，檢定項目包括兩部分，第一部分包括外觀、各部分相互作用、指針與刻度盤的相互位置、指針末端寬度和刻線寬度、軸套直徑、測頭測量面的表面粗糙度等十項，采用目視或工具顯微鏡等人為檢定，結果必須手動輸入。

第二部分包括示值誤差、回程誤差、測量力等三項，可在裝夾后由指示表檢定儀和數顯測力儀自動檢定，得出測量數據并計算、判斷，其它類型指示表的檢定規程與該規程要求類似。

被檢表有指針和數顯之分，有分辨力/分度值之分，有工作行程之分，有首次、后續、使用中檢驗等檢定類型之分，這些被檢表的屬性信息決定著檢定記錄中的數據量、檢定項目和技術指標要求。

因此在設計用戶界面程序時，首先要訪問檢定管理平臺中臺帳，調取被檢表的委托方信息和上述屬性信息，使其自動顯示在檢定界面中。

其次根據這些信息對被檢表需要檢定的項目進行區別提示，對可能出現的檢定結果進行下拉式選項設計，對每個分項目檢定結果合格與否進行顏色區分提示等等，確保用戶界面友好的交互性。用戶界面如圖3所示。息，還包括計量標準信息、標準器信息、證書編號等，這些都應與計量信息管理平臺的有關臺帳信息關聯，實現聯動。

圖3 用戶界面

關于檢定記錄和檢定報告的模版設計，目前有多種手段，如采用Labview中的報表生成函數編程方法，也可采用較為先進自適應模版技術，該部分內容在檢定信息管理平臺設計時就可定型，在此不做贅述。

3 軟件驗證

指示表檢定儀作為檢定用主標準器，其計量性能可以通過溯源進行評價，現行溯源技術依據為JJG201-2008《指示類量具檢定儀》，其它性能作為成熟產品可視為可靠，可能會給檢定結果增加引入的影響因素只可能來源于軟件，因此本文僅對軟件進行驗證。

軟件算法和功能的正確性主要體現在兩方面，一是數據采集一致性，因為指示表類型多，檢定數據量大，以（0～10）mm的千分表為例，僅示值誤差一項，數據量共計220個，設計過程中很容易出現紕漏；二是數據處理的正確性。

針對上述可能影響結果準確性因素，可通過兩個手段驗證，一是通過多批次多類型的大量實驗，將本套系統數據結果與廠家軟件數據進行比對，以驗證測量數據的一致性，二是與人工方式計算數據比對，驗證結果的準確性。除此之外，軟件本身的運行穩定性也要通過大量實驗進行驗證消除。

作為計量檢定用軟件，還有軟件標識、軟件保護、數據保存、通訊系統傳輸安全等方面要求，可參考JJF1182-2007《計量器具軟件測評指南》進行驗證。

4 小結

本文中描述的方案雖然大大提升了指示表的檢定效率，但由于還有數十項檢定項目限于目前技術手段和開發投入成本，仍需要人為測量和判斷，距離真正意義上的全自動化還有一定差距，未來可考慮開發該部分的自動化檢定。

2.3 檢定記錄及檢定報告自動生成程序

檢定記錄是檢定數據的載體，用于檢定同時真實記錄檢定數據，要求信息量完整足夠，且不可隨意修改，如要修改必須留下修改痕跡。同時要有檢定員和核驗員的手簽或電子簽名。

檢定證書/檢定結果通知書是向委托方出具的具有法律效應的文件，內容除了委托方信息、被檢表信息、檢定結果信