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MOTEC三维磁场测量简述

MOTEC三维磁场测量简述

引言

磁场测量技术是研究与磁现象有关物理现象的重要手段,己经逐渐形成为一门独立的科学。在国防建设、科学研究、日常生活、工业生产等领域,磁场测量常常起着决定性的作用,精度的高低、测量手段的难易、以及经济性等诸方面的因素,将直接关系到测量仪器的实用性、可推广性。因此,研究和发展高精度、稳定性好、灵敏度强、使用简单、成本低廉的磁场测量仪器有着深远的意义。

根据客户的要求X1200mmY1000mmZ500mm,定位精度±0.02mm三维垂直度3’。为适合大行程要求单独开发了一套三维平台。

1 系统结构

1.1实现功能

(1) 能够实现空间三维的磁场测量功能,测磁探头及探杆安装在移动平台上,移动平台带动测磁探头在磁场空间移动。测磁过程要求计算机编程自动控制。磁铁位置找正,测磁路径参数设定以后,能够进行自动测磁。

(2) 生成位置点与测磁数据对应的磁场分布数据文件。

(3) 可指定点移动,也可自由手动,自动设置限位。

1.2 系统设计

硬件配置:

控制系统采用MOTEC PCI卡,3轴模拟全闭环控制;伺服电机系统采用MOTECX轴使用两套MOTEC伺服电机,主伺服同步驱动从伺服运动;光栅尺采用高精度MOTEC光尺。机械部分采用MOTEC三坐标大行程平台,软件部分单独开发。

1.3 设备图片

      

2 控制及工作过程

2.1控制过程

磁场系统将移动距离、速度、加速度写入MOTEC PCI卡,控制卡根据光栅尺反馈的位置进行PID计算输出速度模拟电压传送到XYZ驱动器上,由驱动器控制电机移动,电机带动丝杠连接的平台移动。

    移动过程中,各轴光栅尺实时检测各轴位置反馈到控制卡进行下伺服周期计算。运动到位后,磁场传感器测出数据通过串口传入到软件,软件读取相应值存储到文件。

2.2 工作过程

以测量四极磁铁磁场为例,四极磁铁的磁场区域为圆柱体形场。第一步找正,设定测磁原点(O点),需要用探头找正圆柱体形场的中点,找正后设定该点为圆柱体场的测磁原点(O点);第二步编程,在测磁原点建立磁场坐标系(笛卡尔坐标系Oxyz),在磁场坐标系中设定一组点(P1P16)作为测磁点,编程使测磁探头顺序到达P1P16点,到达每一点后需停留一定时间(比如5秒钟),然后读出磁场测量值,再移动至下一点。第三步测量,按照编好的程序运行,使探头到达每一个测量点,并测得磁场数据,然后生成测磁数据文件(.txt或其它格式)。测磁数据文件中要有每个点的坐标值,及该点对应的磁场值。

3       磁场测量系统

3.1 主要功能

(1)    读取数据txt文件,可方便进行编辑包括(输入、剪切、复制、粘贴、删除、撤消、重做、查找、替换等),保存为txt文件。

(2)    可进行PID调节,进行参数设置。

(3)    查看IO端口状态功能。

(4)    进行文本编辑后,并且对当前数据进行锁定,防止意外修改。

(5)    直观显示各种数据,坐标、速度、限位值、当前点、停留时间、工作状态等。

(6)    可直接同过计算机面板进行机器移动,也可同过手轮进行移动。

(7)    通过串口读取测量数值,输出测量数据txt文件,可设置输出路径。

(8)    每条指令都进行语法错误判断,在运行中进行运动错误判断,处理。

(9)    软限位功能,能随意设置各轴正负软限位,将机器限制在某个阶段内。

(10) 矩阵功能,能对空间两点间形成的立体进行多点矩阵排列,蛇形移动。

3.2界面介绍

菜单及工具栏,包括文件操作,文本操作,参数设置等基本操作。

左边编辑区,可对文本进行输入,删除,选择,剪切,复制,粘贴等编辑。每一行代表一个点坐标。

右边显示按钮区,实时显示设备当前位置及速度,当前执行的点记录及总点数。 设置的工作原点,正负限位值。JOG区,手动控制设备移动,按下移动抬起停止。

手动,此按钮可切换手动和自动状态,此手动指手轮。

锁定,此按钮可对文本编辑区进行锁定/解锁。

运行,此按钮可读取文本编辑区内容,然后按照对应点进行移动。

原点,此按钮弹出设置工作原点对话框。

时间,此按钮弹出设置停留时间对话框。

复位,点此按钮可进行机器复位,复位后机器自动移动负软限位位置。

负限,此按钮可将当前坐标设为负软限位。

正限,此按钮可将当前坐标设为正软限位。

3.3菜单介绍

文件:新建、打开、保存、另存为、输出路径、打印、打印预览、打印设置、退出。

编辑:撤消、全选、删除、剪切、复制、粘贴、查找、查找下一个、替换。

系统:配置参数、查看I/O、串口设置、停留时间、工作原点、负限设置、正限设置、矩阵功能。

    结束语

此系统已成功应用,并且各项指标达到或超过客户要求,XYZ轴重复定位精度0.01mm,速度范围在1~100mm/s,机器运行平稳。软件开发考虑周全,符合客户要求,并且提供许多方便快捷的操作方式,菜单、按钮、快捷键多种方法操作;并且显示各种运行数据,比较直观。此系统只要替换为其它传感器如:压力、温度、超声等,便可应用测量工程。

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