一种芯体密度测量装置自动控制方法及系统
阅读说明：本技术 一种芯体密度测量装置自动控制方法及系统 (Automatic control method and system for core density measuring device ) 是由 秦东兴 刘明 刘罗 张雷 程春林 于 2021-01-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种芯体密度测量装置自动控制方法及系统,其中芯体密度测量装置自动控制系统,包括控制系统框架、芯体密度测量单元以及数据存储单元；所述控制系统框架包括上位机和下位机,所述上位机上通过人机交互界面和数据库,对执行件、传感检测器件的监控,并同时存储芯体数据。所述上位机通过以太网与所述下位机、称量模块、测量转料模块进行通讯,用于实现监控、采集、分析、存储相关数据；所述下位机用于完成对芯体密度测量单元的信号采集以及开关控制；所述数据存储单元将芯体密度测量信息存储于本地计算机中。本发明能够实现批量全自动的芯体密度测量,降低了人工成本,提高了工作效率。(The invention discloses an automatic control method and system for a core density measuring device, wherein the automatic control system for the core density measuring device comprises a control system frame, a core density measuring unit and a data storage unit; the control system framework comprises an upper computer and a lower computer, wherein the upper computer monitors the executive component and the sensing detection component through a human-computer interaction interface and a database, and simultaneously stores core body data. The upper computer is communicated with the lower computer, the weighing module and the measuring and transferring module through an Ethernet and is used for realizing monitoring, acquisition, analysis and storage of related data; the lower computer is used for completing signal acquisition and switch control of the core body density measuring unit; the data storage unit stores the core density measurement information in a local computer. The invention can realize batch full-automatic core density measurement, reduce labor cost and improve working efficiency.)
技术领域
本发明涉及固体密度测量技术领域，具体涉及一种芯体密度测量装置自动控制方法及系 统。
背景技术
芯体密度的计算公式：
式中：ρ—芯体的密度(g/cm3)；
M—芯体的重量(g)；
V—芯体的体积(cm3)。
芯体密度测量采用静水力学法，根据F浮＝ρ液V排g，液体测定芯体所排开的体积。原理 如下：利用天平先测出芯体空中质量m1，在用天平测出芯体完全浸没液体(液体密度已知 ρ液)后质量m2，算出两次质量之差m＝m1－m2，求出芯体的密度ρ＝m1*ρ液/(m1－m2)。
目前针对于芯体的密度测量，常常是采用人工进行测量，没有一套可以实现自动或者半 自动化的密度测量设备。因而导致芯体密度测量工作繁琐，所需人力成本高。故，研发出一 种可以实现自动化批量测量芯体密度的芯体密度测量装置显得尤为必要。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述背景技术提出的技术问题，提供一种芯体密度测量装置自 动控制方法及系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种芯体密度测量装置自动控制系统，包括控制系统框架、芯体密度测量单元以及数据 存储单元；
所述芯体密度测量单元包括进料搁架、天车转移模块、称量模块、测量转料模块、液路 循坏模块、暂存搁架和出料搁架，
所述进料搁架用于整齐码放芯体；
所述天车转移模块用于将转移芯体至相应工位；
所述称量模块用于称量芯体空中质量以及芯体完全浸没液体后质量；
所述液路循环模块设置在所述称量模块下方，用以提供循环液体完全浸没芯体；
所述测量转料模块用于扫码记录对应芯体数据并根据测量结果转移至暂存搁架，
所述暂存搁架设置为两组，其中一组用于存放合格芯体，另一组存放不合格芯体；
所述控制系统框架包括上位机和下位机，所述上位机上通过人机交互界面和数据库，对 执行件、传感检测器件的监控，并同时存储芯体数据。所述上位机通过以太网与所述下位机、 称量模块、测量转料模块进行通讯，用于实现监控、采集、分析、存储相关数据；所述下位 机用于完成对芯体密度测量单元的信号采集以及开关控制；
所述数据存储单元将芯体密度测量信息存储于本地计算机中。
作为优选的技术方案，上位机采用工业控制计算机。
作为优选的技术方案，所述下位机采用PLC控制器。
作为优选的技术方案，所述天车转移模块包括桁架机器人和芯体抓取机构，所述芯体抓 取机构包括芯体抓取机架，所述芯体抓取机架上端安装天车法兰接口，用于与桁架机器人连 接固定，所述芯体抓取机架下方设置至少一个摆转夹具和至少一个真空吸盘。
作为优选的技术方案，所述进料搁架包括移动台架，所述移动台架下端设置若干活动脚 轮，对应每个活动脚轮在其一侧设置固定脚杯，所述移动台架支撑搁置板，所述搁置板上设 置若干搁置架，所述搁置架包括多个限位凸起以及由多个限位凸起根据芯体形状围成的搁置 槽。
作为优选的技术方案，所述称量模块包括天平组件、隔振平台、扶持夹具、端部限位块 以及称量机架，所述称量机架上端安装所述隔振平台，所述天平组件包括电子天平单元以及 与所述电子天平单元连接的芯体称量挂架，所述芯体称量挂架上设置至少两个挂钩，所述芯 体称量挂架的两侧分别设置有所述端部限位块，所述电子天平单元安装在所述隔振平台上， 所述芯体称量挂架通过所述扶持夹具安装在所述称量机架上。
作为优选的技术方案，所述扶持夹具设置为两个，对称安装在称量机架上，分别夹持芯 体称量挂架两端。
作为优选的技术方案，所述测量转料模块包括芯体挂架、伸缩气缸、升降托板、条形码 识别单元以及升降气缸，所述芯体挂架上设置一组芯体挂钩和一对芯体限位块，一对芯体限 位块设置在一组芯体挂钩的两侧，所述芯体挂架顶部安装导向轴支座，所述导向轴支座安装 横向导向轴，所述伸缩气缸安装在所述升降托板上，所述伸缩气缸的输出端连接所述芯体挂 架用以驱动所述芯体挂架沿着横向导向轴的方向来回移动，所述升降气缸的输出端连接所述 升降托板用以驱动所述升降托板升降。
作为优选的技术方案，所述测量转料模块还包括纵向导向机构，所述纵向导向机构包括 纵向导向轴、安装底座和直线轴承，所述纵向导向轴安装在所述安装底座上，所述纵向导向 轴通过直线轴承与所述升降托板相连。
作为优选的技术方案，所述液路循环模块，包括测量组件升降单元、位移传感器、储液 槽、连接管路以及齿轮泵组，
所述位移传感器用于检测所述测量槽组件的位移状态；
所述储液槽用于存储去离子水；
所述储液槽通过进液管连接所述测量槽组件，所述进液管上设置循环泵、单向阀和进液 阀，所述循环泵的出水端部通过第二回流管连接所述储液槽，所述第二回流管上设置第二回 流阀，所述测量槽组件通过回液管连接所述储液槽，所述回液管上设置回液阀，所述测量槽 组件设置溢流管，并通过所述溢流管连接所述储液槽，所述溢流管上设置溢流阀。
作为优选的技术方案，还包括密度标定单元，所述密度标定单元包括标定箱体及安装在 所述标定箱体内的密度标定仪，所述密度标定仪通过取样管与所述储液槽连接，所述取样管 上设置取样泵。
作为优选的技术方案，所述标定箱体内设置有用于安装所述密度标定仪的安装板，在安 装板上设置止动块用以固定所述密度标定仪。
作为优选的技术方案，所述储液槽内安装液位传感器，所述储液槽底部设置过滤器。
作为优选的技术方案，所述测量组件升降单元，包括测量槽组件、测量槽外壳、丝杆升 降组件，所述测量槽外壳安装所述测量槽组件，在所述测量槽外壳的两侧安装导向轴，丝杆 升降组件与所述测量槽外壳底部连接以控制所述测量槽外壳升降。
作为优选的技术方案，所述丝杠升降组件包括伺服电机、螺旋升降机，所述伺服电机的 输出端与所述螺旋升降机相连，所述螺旋升降机与所述测量槽外壳相连接，用以将伺服电机 的旋转动作转换为升降动作驱动所述测量槽外壳上下移动。
作为优选的技术方案，所述测量槽组件，包括测量槽体，所述测量槽体内设置测量槽内 胆，所述测量槽内胆一侧安装温度传感器，所述测量槽体槽口部安装一对风刀，所述测量槽 体上安装超声发生器。
作为优选的技术方案，所述测量槽内胆外围喷涂聚氨酯保温层。
作为优选的技术方案，所述测量槽体连接溢流管和补液管用以接入循环管路。
作为优选的技术方案，所述超声发生器设置为多个，且周期地设置在所述测量槽体底部。
一种芯体密度测量装置自动控制方法，包括以下步骤：
1)放料及标定：将芯体整齐码放至进料搁架，并对新注入的去离子水通过密度标定仪 进行标定；
2)系统初始化：放料完成后，对系统进行初始化，升降机构回到原点位置，转运机器 人回原点，测量转料模块回原点，分析天平自动校准；
3)测量槽注液：储液罐大气连通阀打开，通过循环泵给测量槽注入去离子水，依靠测 量槽上的液位传感器和溢流口，使得杯内液体到达预设液面高度H；
4)芯体测量挂架称重：精密天平自动称量芯体测量挂架质量，测量槽向上运动至指定 位置h，随后保证芯体测量挂架与钢丝完全浸没在液体中的前提下，启动超声波发生器，排 除表面气泡；然后静止在指定位置h，待数值稳定后，称出芯体测量挂架重量，分析天平读 取该数值，然后启动风刀干燥挂架，测量槽下降至最低点；
5)条形码识别：桁架机器人将芯体移至测量转料模块，启动条形码识别模块，识别条 码；
6)称芯体空重：测量转料模块将识别条码后的芯块移至称量模块上，待数值稳定后， 读取空重值；
7)称芯体液重：测量槽向上运动至指定位置H，而后保证芯体测量挂架完全浸没在液 体中的前提下，启动超声波发生器排除空气，然后静止在指定位置h，待数值稳定后，称出 芯体的重量，同时记录此时去离子水的温度值，并上传数据至上位机，进行计算分析。
8)干燥：称重完成后，测量槽运动向下缓慢移动至最低点，开启风刀将芯体与芯体测 量挂架一起干燥；干燥完成后，测量槽下移至最低位；
9)转运：测量转料模块与桁架机器人配合将芯块转运至暂存搁架上，按顺序放置；
10)重复4)～9)步骤，对不同芯块进行测量；
11)测量完成后，将芯体转运至进料搁架并由人工转走，结束测量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明能够实现批量全自动的芯体密度测量，降低了人工成本，提高了工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明
具体实施方式
或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方 式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一 般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例的一种芯体密度测量单元的总装立体图。
图2为本发明实施例的芯体抓取机构的主视图。
图3为本发明实施例的上料搁架的立体图。
图4为本发明实施例的称量模块的立体图。
图5为本发明实施例的测量转料模块的立体图。
图6为本发明实施例的测量槽组件立体图。
图7为本发明实施例的测量槽组件升降单元立体图。
图8为本发明实施例的液路循环模块立体图。
图9为本发明实施例的液路循环模块的管路示意图。
图10为本发明实施例的密度标定单元的结构图。
图11为本发明实施例的暂存搁架立体图。
图12为本发明实施例的控制流程图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅 仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技 术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指 示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第 二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义 是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
现在结合说明书附图对本发明做进一步的说明。
本发明实施例中，密度测量原理如背景技术所提到的，芯体密度测量采用静水力学法， 根据F浮＝ρ液V排g，液体测定芯体所排开的体积。原理如下：利用天平先测出芯体空中质量 m1，在用天平测出芯体完全浸没液体(液体密度已知ρ液)后质量m2，算出两次质量之差m＝ m1－m2，求出芯体的密度ρ＝m1*ρ液/(m1－m2)。
具体测量方法如下：
(1)来料挂载于芯体测量挂架，测出芯体在空气中质量M1；
(2)将挂架连同芯体浸入去离子水中，并在测量水槽中插入温度传感器，待芯体表面 附着的气泡充分排除后，测得质量M2，同时记录测量时去离子水的温度t℃值；
(3)计算芯体在t℃时的密度：
Dt—芯体在t℃的密度，g/cm3；
M1—芯体在空气中的重量，g；
M2—芯体完全没入去离子水中的重量，g；
ρt—去离子水在t℃时的密度，g/cm3；
λ—当地的空气的密度，g/cm3。
(4)测量结果与标准块数据进行比对，测定结果的绝对差值不大于规定范围判定为合 格；若测定结果的绝对差值大于规定范围，则重新进行测量。
本发明实施例提供一种芯体密度测量装置自动控制系统，包括控制系统框架、芯体密度 测量单元以及数据存储单元；
具体密度测量单元而言，请参考图1所示，本发明中的芯体密度测量单元主要由进料搁 架2、天车转移模块1、称量模块3、测量转料模块4、液路循环模块5、暂存搁架6、出料搁架组成。
其中，天车转移模块1包括桁架机器人1-1和芯体抓取机构1-2，请继续参考图2，所述 芯体抓取机构1-2包括芯体抓取机架1-2-1，所述芯体抓取机架1-2-1上端安装天车法兰接口 1-2-2，用于与桁架机器人1-1连接固定，所述芯体抓取机架1-2-1下方设置至少一个摆转夹 具1-2-3和至少一个真空吸盘1-2-4。
其中，桁架机器人行程为纵向4000mm、横向3500mm和竖直方向距地1000mm-1800mm， 完全满足芯体密度测量装置使用需求。
芯体抓取机构1-2结构如图2所示。机构上部为天车法兰接口，用于与桁架机器人连接 固定。底部安装真空吸盘1-2-4直接抓取芯体，真空吸盘1-2-4有效直径40mm，负压0.02MPa 时产生25N吸附力，对称安装8只真空吸盘1-2-4，吸附重量可达200N，满足芯体密度测量 装置使用需求。
芯体抓取机架外缘安装8只摆转夹具1-2-3，真空吸盘1-2-4将芯体提起后，摆转夹具 1-2-3的头摆转至芯体下方并收回夹紧至夹具头轻微接触芯体，与吸盘同时工作，确保芯体 夹取牢靠。单个摆转夹具1-2-3夹紧力40N，夹具头端部安装聚氨酯缓冲垫片，防止芯体划 伤及变形。
关于搁架，本发明中的装置使用到了进料搁架、存料搁架以及出料搁架，但是其结构均 是相同的，区别在于不同种类的搁架的芯体存放量会不太一样，具体根据实际测量需求来选 择不同型号的搁架作为相应功能的搁架。
本发明实施例中，请参考图4所示，进料搁架2包括移动台架2-1，所述移动台架2-1下端设置若干活动脚轮2-2，对应每个活动脚轮2-2在其一侧设置固定脚杯2-3，所述移动台架2-1支撑搁置板2-4，所述搁置板2-4上设置若干搁置架2-5，所述搁置架2-5包括多个限位凸起2-6以及由多个限位凸起根据芯体形状围成的搁置槽2-7。
在实际生产测试过程中，进料搁架2给芯体密度测量装置提供芯体放置工位，通常需满 足至少12*8块板状芯体的放置需求，因此进料搁架2以移动台架为基础，在其上部安置8 件搁置架2-5，每个搁置架可规整码放12块芯体板，搁置架表面喷涂聚氨酯以充分保护芯体 表面，防止磕碰/划伤。搁置架2-5之间间隔应满足抓取机构的抓取需要和且方便人工搬运芯 体。移动台架2-1底部安装活动脚轮2-2和固定脚杯2-3，使得整个上料搁架2可以根据需求 进行移动。
称量模块3，其结构包括天平组件、隔振平台3-2、扶持夹具3-3、端部限位块3-4以及 称量机架3-5，所述称量机架3-5上端安装所述隔振平台3-2，所述天平组件包括电子天平单 元3-1以及与所述电子天平单元3-1连接的芯体称量挂架3-6，所述芯体称量挂架3-6上设置 至少两个挂钩3-7，所述芯体称量挂架3-6的两侧分别设置有所述端部限位块3-4，所述电子 天平单元3-1安装在所述隔振平台3-2上，所述芯体称量挂架3-6通过所述扶持夹具3-3安 装在所述称量机架上。
本发明优选实施例中，所述挂钩设置为3-6个。
进一步，所述称量机架3-5为Z字状。
具体实施时，天平组件的核心部分为精密的电子天平单元3-1，采用下挂钩称量，挂钩 3-7通过钢丝连接芯体称量挂架3-6，测量时去离子水没至钢丝处，尽可能避免因为浸没深度 变化产生的测量误差，完全满足芯体密度测量装置精度需求。隔振平台3-2隔绝外部机构运 行时产生的震动，为精密天平提供良好的工作条件。芯体称量挂架3-6用于挂载长板状芯体 8，方便天平测量。端部限位块8防止称量过程中芯体8滑移。扶持夹具3-3对称安装在称 量机架3-5上，分别夹持芯体称量挂架3-6两端，方便芯体8的挂载和取下操作，同时减少 放置过程导致的挂架晃动过大，影响天平读数效率。
芯体测量转料模块4，包括芯体挂架4-17、伸缩气缸4-6、升降托板4-14、条形码识别 单元以及升降气缸4-5，所述芯体挂架4-17上设置一组芯体挂钩8和一对芯体限位块(左限 位块4-10和右限位块4-11)，一对芯体限位块分别设置在一组芯体挂钩4-8的两侧，所述芯 体挂架4-17顶部安装导向轴支座4-19，所述导向轴支座4-19安装横向导向轴4-12，所述伸 缩气缸4-6安装在所述升降托板4-18上，所述伸缩气缸4-6的输出端连接所述芯体挂架4-17 用以驱动所述芯体挂架沿着横向导向轴的方向来回移动，所述升降气缸的输出端连接所述升 降托板用以驱动所述升降托板升降。
本发明实施例，所述芯体挂架4-17顶部安装固定支脚4-2，并通过所述固定支脚4-2安 装所述导向轴支座4-18。
本发明实施例，一组芯体挂钩4-8包括4个芯体挂钩。
本发明实施例，所述伸缩气缸通过气缸连接板4-16与所述芯体挂架4-17相连。
本发明实施例，还包括纵向导向机构，所述纵向导向机构包括纵向导向轴4-13、安装底 座4-1和直线轴承4-4，所述纵向导向轴4-13安装在所述安装底座4-1上，所述纵向导向轴 4-13通过直线轴承4-3与所述升降托板4-18相连。
本发明实施例，所述芯体挂架4-17包括芯体挂钩架固定板4-9，用以固定安装所述芯体 挂钩。
本发明实施例，所述芯体挂架4-17顶部设置增高脚4-7，所述增高脚4-7上安装所述固 定支脚4-2。
具体实施时，芯体挂架上分布安装5只芯体挂钩和一对芯体限位块，用于平稳可靠地托 举芯体且防止芯体8滑移，且挂钩、左限位块4-10和右限位块4-11与芯体8接触部分喷涂 聚氨酯涂层，防止划伤芯体。芯体挂架4-17顶部呈对称安装4只固定支脚4-2，用于安装导 向轴支座4-18从而限制芯体挂架4-17的自由度。升降托板4-18上端用于固定直线轴承箱和 伸缩气缸4-6，为芯体挂架4-17提供水平可控自由度；下端与升降气缸4-5连接，为整个机 构提供竖直可控自由度。芯块挂载后条形码识别单元安装在芯体挂架4-17的一侧，并可通 过摆转气缸旋转90°后转至条形码位置，进行扫码操作。
所述液路循环模块，请参考图8所示，包括测量组件升降单元、位移传感器5-11、储液 槽5-12、连接管路以及齿轮泵组，
所述位移传感器5-11用于检测所述测量槽组件的位移状态；
所述储液槽5-12用于存储去离子水；
请继续参考图9所示，图中箭头表示水流方向，
所述储液槽5-12通过进液管5-13连接所述测量槽组件，所述进液管5-13上设置循环泵 5-14、单向阀5-15和进液阀5-16，所述循环泵5-14的出水端部通过第二回流管5-17连接所 述储液槽5-12，所述第二回流管5-17上设置第二回流阀5-18，所述测量槽组件通过回液管 5-19连接所述储液槽5-12，所述回液管5-19上设置回液阀5-20，所述测量槽组件设置溢流 管5-6，并通过所述溢流管5-6连接所述储液槽5-12，所述溢流管5-6上设置溢流阀5-21。
图9中，液位开关是各个槽部件所具有的零部件，其还具有废液槽，用以收集处理过程 中产生的废液，废液槽通过管路从密度标定单元以及储液槽5-12中收集。
所述储液槽5-12内安装液位传感器以及透明观察视窗5-29，所述储液槽5-12底部设置 过滤器5-28。
还包括密度标定单元，所述密度标定单元包括标定箱体5-22及安装在所述标定箱体内 的密度标定仪5-23，所述密度标定仪5-23通过取样管5-24与所述储液槽5-12连接，所述取 样管5-24上设置取样泵5-25。
所述标定箱体5-22内设置有用于安装所述密度标定仪的安装板5-26，在安装板5-26上 设置止动块5-27用以固定所述密度标定仪5-23。
密度标定仪对新注入的去离子水，在温度为10℃～40℃的范围内进行密度标定。去离子 水标定仪安装于箱内。通过止动块将去离子水标定仪固定。
去离子水标定仪参数：
密度测量范围：0～3g/cm3，重复性标准差:5x10-5 g/cm3，准确度：1x10-4 g/cm3；
主机内置半导体控温系统，温度控制范围：0～100℃，温度控制准确度0.05℃。
请参考图7所示，测量组件升降单元，包括测量槽组件、测量槽外壳5-8、丝杆升降组 件5-9，所述测量槽外壳5-8安装所述测量槽组件，在所述测量槽外壳5-8的两侧安装导向轴 5-10，丝杆升降组件5-9与所述测量槽外壳5-8底部连接以控制所述测量槽外壳5-8升降。
所述丝杠升降组件包括伺服电机、螺旋升降机，所述伺服电机的输出端与所述螺旋升降 机相连，所述螺旋升降机与所述测量槽外壳相连接，用以将伺服电机的旋转动作转换为升降 动作驱动所述测量槽外壳上下移动。
其中测量槽外壳用于安装测量槽组件。导向轴限制测量槽移动自由度。请参考图6所示， 测量槽组件，包括测量槽体5-1，所述测量槽体5-1内设置测量槽内胆5-2，所述测量槽内胆 5-2一侧安装温度传感器5-3，所述测量槽体5-1槽口部安装一对风刀5-4，所述测量槽体上 安装超声发生器5-5。所述测量槽内胆5-2外围喷涂聚氨酯保温层。所述测量槽体5-1连接 溢流管5-6和补液管5-7用以接入循环管路。所述超声发生器5-5设置为多个，且周期地设 置在所述测量槽体5-1底部。
其中，测量槽内胆5-2内壁长1432mm、宽150mm、深244mm，有效容积50L，可以完 全浸没待测芯体，测量槽内胆5-2外围喷涂聚氨酯保温层尽可能维持槽内液体温度稳定，提高测量精度。测量槽口部对置安装一对超级风刀，芯体称量完成后脱离液面时，风刀5-4接通气源产品扁平状高速气流，一方面刮除芯体表面残余液体，另一方面增大空气流速加快液 体挥发。测量槽一侧安装高精度温度传感器5-3，实时监测液体温度并传回上位机，为计算 密度时提供温度修正参考。超声发生器5-5为测量槽内液体提供高频震荡，高效地消除附着 于芯体表面的残余气泡。溢流管和补液管接入循环管路，精确可靠地控制测量槽内液位高度。
温度传感器如图10所示。该型传感器为双探头形式，两路探头分别安装于测量槽内部 与称量模块上，用于监测测量槽内液体温度与环境温度。
请参考图11所示，暂存搁架为测量过程前后的板状芯体提供一个暂存工位。根据工艺 流程需要，暂存搁架与进料搁架结构类似下部为移动台架，设计2个工件存放位，每个存放 位可码放4块燃料板。
出料搁架为测量完成芯体与天车转出过程的过度工位。根据工艺流程需要，设计1个工 件存放位，每个存放位可码放4块燃料板。其结构与暂存搁架类似。
各工位描述
放料工位：人工将芯体转运至进料搁架处；
测量转料工位：实现芯体扫码以及称量输送；
称量工位：测量芯块空气中质量与浸没入液体的质量；
暂存工位：由两个暂存搁架组成，分别码放合格与不合格的芯体；
出料工位：测量完成的芯块码放工位；
测量工作流程
1)放料及标定：人工芯块整齐码放至进料搁架，并对新注入的去离子水通过密度标定 仪进行标定，该标定需通过人工启动，后续工作可自动完成；
2)系统初始化：放料完成后，触发启动开关，系统进行初始化，升降机构回到原点位 置(最低点)，转运机器人回原点，测量转料模块回原点，分析天平自动校准；
3)测量槽注液：储液罐大气连通阀打开，通过循环泵给测量槽注入去离子水，依靠测 量槽上的液位传感器和溢流口，使得杯内液体到达预设液面高度H；
4)芯体测量挂架称重：精密天平自动称量芯体测量挂架质量，测量槽向上运动至指定 位置h，而后保证芯体测量挂架与钢丝完全浸没在液体中的前提下；启动超声波发生器，排 除表面气泡，然后静止在指定位置h，待数值稳定后，称出芯体测量挂架重量，分析天平读 取该数值，然后启动超级风刀干燥挂架，测量槽下降至最低点；
5)条形码识别：桁架机器人将芯体移至测量转料模块，启动条形码识别模块，识别条 码；
6)称芯体空重：测量转料模块将识别条码后的芯块移至称量模块上，待数值稳定后， 读取空重值；
7)称芯体液重：测量槽向上运动至指定位置H，而后保证芯体测量挂架完全浸没在液 体中的前提下，启动超声波发生器排除空气，然后静止在指定位置h，待数值稳定后，称出 芯体的重量，同时记录此时去离子水的温度值，并上传数据至上位机，进行计算分析。
8)干燥：称重完成后，测量槽运动向下缓慢移动至最低点，同时开启超级风刀将芯体 与芯体测量挂架一起干燥。如有必要，干燥装置升降系统做往复运动，进行干燥；干燥完成 后，测量槽下移至最低位；
9)转运：测量转料模块与桁架机器人配合将芯块转运至暂存搁架上，按一定顺序放置；
10)重复4)～9)步骤，对不同芯块进行测量；
11)测量完成后，将芯体转运至进料搁架并由人工转走，完成全部测量。
本发明系统自具有动测量和手动测量两种工作模式，自动测量模式应包含如下功能：a、 自动校验系统(考虑标准件的存放，抓取，测量，测量后数据分析)；b自动上下料；c、根据物料编号自动获取该物料芯体重量等信息；d、数据处理。。
控制系统总体结构采用总线控制方式，对主要功能进行模块化设计，其中包含样天车转 移模块、称量模块、条码识别单元、干燥单元、标定仪模块。系统各功能操作，控制模式具 备自动、手动、本地、远程监视模式。
控制系统由上位机和下位机组成，上位机采用工业控制计算机，下位机采用PLC控制 器。上位机上通过LabWindows/CVI平台设计人机交互界面和数据库，对执行件、传感检测 器件的监控，同时存储芯体数据。
上位机通过以太网与PLC控制器、测量天平、条码识别系统、密度标定仪进行通讯，实现监控、采集、分析、存储相关数据。
下位机PLC主要完成对伺服电机、液位/温度传感器的采集，管路电磁阀、气缸电磁阀 控制、限位开关信号采集等工作。PLC与伺服驱动、分布式EP200 I/O采用PROFINET总线通讯。EP200分布式I/O包含通讯模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入输 出模块，完成对传感器的采集和监控。控制系统框架如图12所示。
控制系统完成功能如下：
(1)对接相关接口，自动接收芯体；
(2)对测量条件(温度、液位)进行自检；
(3)自动识别芯体条码并传送至工控机；
(4)标定仪对去离子水温度——密度标定；
(5)自动称量芯体空气中的质量并传送至工控机；
(6)自动称量芯体在液体中的质量并传送至工控机；
(7)工控机控制系统对接收的质量、温度数据进行分析、运算并保存。
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发 明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载 的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替 换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明 的权利要求和说明书的范围当中。
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