一种洛氏硬度块检定装置的自动进样、标定系统及方法与流程

本发明属于硬度计量领域，特别涉及一种洛氏硬度块检定装置的自动进样、标定系统及方法。

背景技术：

洛氏硬度是评价材料机械性能参数的重要指标，在机械设计、制造、生产和维修过程中，起着非常重要的作用，几乎所有的金属制品都要进行洛氏硬度检测。然而，目前我国的洛氏硬度标准机大都采用砝码静重式的加载结构，其结构庞大、自动化程度低，在洛氏硬度块的标定过程中，不同硬度块的更换、每一硬度块上不同压痕位置点的变换，全是人工手动操作完成，严重影响了计量工作效率。目前尚无洛氏硬度块检定装置的自动进样、标定系统及方法。

技术实现要素：

本发明公开的一种洛氏硬度块检定装置的自动进样、标定系统及方法要解决的技术问题是：自由设定需标定的硬度块的数量并实现自动上下料，自动识别硬度块的外形和几何尺寸并实现抓取，自由设定打压轨迹方案并实现自动标定，能够实现洛氏硬度块检定装置无人化操作，显著提高洛氏硬度计量工作的自动化程度和效率，并使硬度块标定工作具有更高的实用性和可靠性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明公开的一种洛氏硬度块检定装置的自动进样、标定系统，包括系统总控装置、机器人底座、机器人、样品放置台、上料盘、不合格品料盘、测量补偿机构、夹紧测量装置、测量平台、硬度测量装置。所述机器人放置在机器人底座上。所述机器人包括机械臂和机械抓手，所述机械抓手设置在机械臂前端。所述机械抓手包括抓取抓手和搬运抓手。

所述抓取抓手用于在厚度方向抓取硬度块，便于从上料盘上抓取硬度块和放回硬度块。所述搬运抓手用于在宽度方向上抓取硬度块，将硬度块在测量补偿机构和测量平台之间搬运，以及在测量平台上进行移动来达到变换打点位置的目的。所述样品放置台放置在机器人旁边，用于放置上料盘、不合格品料盘和测量补偿机构，结构紧凑，有利于减小机械臂的移动范围。所述上料盘用于放置试样。所述不合格品料盘用于放置测试完毕后不合格试样。所述夹紧测量装置放置在测量补偿机构上，用于测量硬度块的尺寸，并对硬度块的位置进行调整，补偿位置偏差。所述硬度测量装置放置在机器人和样品放置台前面，用于硬度块的标定。所述系统总控装置用于为机器人、测量补偿机构、硬度测量装置输入相应控制信号，且用于进行人机交互设置硬度块测量数量和打点轨迹。

一种洛氏硬度块检定装置的自动进样、标定方法，基于所述一种洛氏硬度块检定装置的自动进样、标定系统实现，包括如下步骤：

步骤一：通过系统总控装置进行人机交互，自由设定硬度块标定数量和标定轨迹方案。

步骤二：启动机器人后，机械臂前端的抓取抓手自动抓取上料盘中的硬度块，将硬度块放置于测量补偿机构上。

步骤三：硬度块落至测量补偿机构上后，启动测量补偿机构，驱动夹紧测量装置夹紧硬度块，测量硬度块的尺寸，并调整硬度块位置，之后松开夹紧装置。

步骤四：硬度块尺寸测量和位置调整结束后，机械臂前端的搬运抓手，自动抓取硬度块，将硬度块放置在测量平台上。

步骤五：硬度块落至测量平台上后，系统给出开始测量信号，硬度测量装置的压头在试验力作用下打压硬度块产生压痕，硬度块经过力值保荷和卸荷后，压头离开试样。

步骤六：硬度块在机械臂前端的搬运抓手的控制下按照阿基米德螺旋线或均布规律移动到固定位置，硬度测量装置随后再次给出加荷、保荷及卸荷信号，实现预设次数的位置变换及打压。

步骤七：单个硬度块标定完毕后，根据均匀度判定该硬度块是否合格。

步骤八：机械臂前端的搬运抓手抓取硬度块，将硬度块放置在测量补偿机构上。若判定该硬度块合格，再用抓取抓手抓取硬度块至上料盘，否则将硬度块抓离至不合格品料盘。至此，完成单个硬度块的自动进样及标定。

步骤九：接着抓取下一硬度块并重复步骤一至步骤八，实现预定数量的硬度块的自动进样及标定。测量结束后通过系统总控装置显示硬度块测量结果。

进一步地，所述机械臂前端机械抓手采用大行程气动夹爪作为搬运驱动，配合直线轴承导向增加抓手的运行刚度和平稳度。

作为进一步优选，所述机械臂前端机械抓手采用硬质铝块作为主体材料，配合表面阳极化处理，在不降低抓手的强度前提下，显著降低抓手重量，提高美观性。

本发明结合洛氏硬度标准机，自由设定硬度块标定数量和标定轨迹方案；机械抓手自动抓取料装系统中的硬度块并放置在测量补偿机构上；夹紧测量装置测量硬度块尺寸，并对硬度块位置进行补偿；机械手搬运抓手搬运硬度块到测量平台；压头在试验力作用下打压硬度块产生压痕并进行测量；机械手搬运抓手在系统总控装置控制下搬运硬度块实现五次位置变化并进行打压和测量；单个硬度块标定完毕后，机械手将硬度块抓离工作台至料装位置，实现多个硬度块的自动进样及标定。

有益效果：

1、本发明公开的一种洛氏硬度块检定装置的自动进样、标定系统及方法，不但能够实现多个洛氏硬度块的自动进样，此外，硬度块在机械抓手的搬运下自动完成每一个硬度块不同打压位置点的自动变换，将打破传统人工操作模式，实现无人化操作，显著提高洛氏硬度计量工作的自动化程度和效率，并使硬度块标定工作具有更高的实用性和可靠性。同时，也有助于提升洛氏硬度标准机的综合技术能力，改进洛氏硬度量传体系整体质量。

2、本发明公开的一种洛氏硬度块检定装置的自动进样、标定系统及方法，能够将自动变换定位精度控制在±0.1mm以内。

附图说明

图1是本发明公开的一种洛氏硬度块检定装置的自动进样、标定系统示意图；

图2是机械抓手示意图；

图3是系统控制构成图；

图4是本发明公开的一种洛氏硬度块检定装置的自动进样、标定方法流程图；

机器人—1、机器人底座—2、上料盘—3、不合格品料盘—4、测量补偿机构—5、样品放置台—6、系统总控装置—7、测量平台—8、硬度测量装置—9、夹紧测量装置—10、机械臂—21、机械抓手—22、搬运抓手—31、抓取抓手—32

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。

实施例1：

如图1、2、3所示，本实施例公开的一种洛氏硬度块检定装置的自动进样、标定系统，包括系统总控装置7、机器人底座2、机器人1、样品放置台6、上料盘3、不合格品料盘4、测量补偿机构5、夹紧测量装置10、测量平台8、硬度测量装置9。所述机器人1放置在机器人底座2上。所述机器人包括机械臂21和机械抓手22，所述机械抓手22设置在机械臂21前端。所述机械抓手22包括抓取抓手32和搬运抓手31。

所述抓取抓手32用于在厚度方向抓取硬度块，便于从上料盘3上抓取硬度块和放回硬度块。所述搬运抓手31用于在宽度方向上抓取硬度块，将硬度块在测量补偿机构5和测量平台8之间搬运，以及在测量平台8上进行移动来达到变换打点位置的目的。所述样品放置台6放置在机器人旁边，用于放置上料盘3、不合格品料盘4和测量补偿机构5，结构紧凑，有利于减小机械臂21的移动范围。所述上料盘3用于放置试样。所述不合格品料盘4用于放置测试完毕后不合格试样。所述夹紧测量装置10放置在测量补偿机构5上，用于测量硬度块的尺寸，并对硬度块的位置进行调整，补偿位置偏差。所述硬度测量装置9放置在机器人1和样品放置台6前面，用于硬度块的标定。所述系统总控装置7用于为机器人1、测量补偿机构5、硬度测量装置9输入相应控制信号，且用于进行人机交互设置硬度块测量数量和打点轨迹。

如图1、4所示，本实施例公开的一种洛氏硬度块检定装置的自动进样、标定方法，基于一种洛氏硬度块检定装置的自动进样、标定系统实现，具体实施步骤如下：

步骤一：通过系统总控装置7进行人机交互，自由设定硬度块标定数量和标定轨迹方案。设置标定10个硬度块，每一块标定点数为5点，并设置标定轨迹为阿基米德螺旋线。

步骤二：启动机器人1后，机械臂21前端的抓取抓手32自动抓取上料盘3中的硬度块，将硬度块放置于测量补偿机构5上。

步骤三：硬度块落至测量补偿机构5上后，启动测量补偿机构5，驱动夹紧测量装置10夹紧硬度块，测量硬度块的尺寸大小为φ64mm，并调整硬度块位置到夹紧测量装置10的基准位置，之后夹紧测量装置10松开硬度块。

步骤四：硬度块尺寸测量和位置调整结束后，自动改变搬运抓手31宽度，机械臂21前端的搬运抓手31自动抓取硬度块，将硬度块搬运至测量平台8上。

步骤五：硬度块落至测量平台8上后，系统给出开始测量信号，硬度测量装置9的压头在试验力作用下打压硬度块产生压痕，硬度块经过力值保荷和卸荷后，压头离开试样。

步骤六：硬度块在机械臂21前端的搬运抓手31的控制下按照阿基米德螺旋线移动到固定位置，系统9随后再次给出加荷、保荷及卸荷信号，实现共计五次的位置变换及打压。

步骤七：单个硬度块标定完毕后，根据均匀度判定该硬度块为合格品。

步骤八：机械臂21前端的搬运抓手31抓取硬度块，将硬度块放置在测量补偿机构5上。由于判定该硬度块合格，再用抓取抓手32抓取硬度块至上料盘3原位置，至此，完成单个硬度块的自动进样及标定。

步骤九：接着抓取下一个硬度块重复步骤一至步骤八，最终实现十个硬度块的自动进样及标定。测量结束后通过系统总控装置7显示硬度块测量结果。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。