一种基于自适应算法的测量垫块的设计方法及应用

摘要

本发明涉及一种基于自适应算法的测量垫块的设计方法及应用，属于计量领域，该测量垫块是利用自适应计算机算法，充分考虑了体积比较仪的电称量范围，质量比较仪测量工位尺寸及高度、体积比较仪砝码交换框架高度，体积比较仪最大秤量等设计参数，还考虑了待测砝码和标准砝码的密度值和实际质量值，确定出用于稳固砝码的凹槽的加工参数，从而设计出与测量砝码相适配的测量垫块。测量时，将待测砝码水平放置在该测量垫块上，利用液体静力法体积测量，得到待测砝码的体积，本发明的设计方法简单，提高了砝码测量的准确度，特别是水平放置砝码，减少砝码底部凹槽的气泡附着现象，提高体积测量的准确度，扩展体积比较仪的使用范围。

主权项

一种基于自适应算法的测量垫块的设计方法，其特征在于：在该测量垫块的表面加工用于稳定待测砝码的凹槽，其是由以下步骤设计而成：(1)设计一个立方体原料块，其体积为Vblock＝Bw·Bd·H；其中H为原料块的高度，Bw为原料块的宽度，Bd为原料块的长度，密度为ρ_d；(2)在原料块的顶面上加工一个弧形凹槽，凹槽的槽深为dep，凹槽底部至原料块底面的高度为h，则h＝H‑dep；(3)设定凹槽的圆弧所对应的圆心角为θ，根据待测砝码的半径R，可得：$\theta =\arccos \left(\frac{R-\mathrm{dep}}{R}\right)$凹槽所对应的横截面为:$\mathrm{Scut}=\mathrm{Sfan}-\mathrm{Sdelta}={\mathrm{\pi R}}^2·\frac{\theta }{2\pi }-\frac{1}{2}w·(R-\mathrm{dep})$w为凹槽的槽口宽度；则凹槽对应的体积为:V_cut＝S_cut×Bd从而得到测量垫块的体积为V_d＝V_block‑V_cut；(4)在自适应计算机算法参数空间中的体积到期望体积的差异绝对值DV＝|V_exp‑V_d|；(5)在自适应计算机算法中，各种参数需满足如下约束条件：$\left\{\begin{array}{c}{m}_r-{\rho }_1·V_r\le \mathrm{Max}\\ m_t-{\rho }_1·V_t+m_d-{\rho }_1·V_d\le \mathrm{Max}\\ |m_t-{\rho }_1·V_t+m_d-{\rho }_1·V_d-(m_r-{\rho }_1·V_r)|\le \tau \\ ({\rho }_t-{\rho }_1)V_t+({\rho }_d-{\rho }_1)V_d=({\rho }_r-{\rho }_1)V_r\\ w\le \mathrm{Bw}\\ 0<h<H\\ h+2R<H_{\max }\end{array}\right.$其中：m_t、V_t、ρ_t分别为待测砝码的质量、体积、密度；ρ₁表示用液体静力法体积测量的液体密度；m_d、V_d、ρ_d分别为测量垫块的质量、体积、密度；m_r、V_r、ρ_r分别为标准砝码的质量、体积、密度；τ表示体积比较仪电子天平的电称量范围；Max为体积比较仪电子天平的最大秤量；H_max为体积比较仪砝码交换框架允许放置的最大砝码高度；(6)通过在自适应计算机算法参数空间中，搜索离期望的体积值差距是最小值的索引，[H_index,dep_index]＝min{DV}H＝min{DV,H_index}dep＝min{DV,dep_index}，利用该索引获得测量垫块的高度值H和切削进深为dep的最优解，从而确定测量垫块的加工参数。