• 關鍵詞：                                                                磁場三維測量                                                                MOTEC                                                                PCI控制系統                                                                MOTEC伺服電機

• 摘要：磁場測量技術是研究磁現象的重要手段，在國防、工業、醫療、交通等領域有廣泛的應用。隨著電子信息技術的進展，磁場測量有向弱磁方向發展的趨勢。我司根據當前磁場測量的現狀以及發展趨勢，開發了基于MOTEC PCI卡和MOTEC伺服電機驅動器能實現三維磁場測量與定位。本文介紹了該系統的組成和實現，已經在行業上取得了良好的應用。

一、 項目要求

能夠實現空間三維的磁場測量功能，測磁探頭及探桿安裝在移動平臺上，移動平臺帶動測磁探頭在磁場空間移動。測磁過程要求計算機編程自動控制。磁鐵位置找正，測磁路徑參數設定以后，能夠進行自動測磁。生成位置點與測磁數據對應的磁場分布數據文件。

技術參數如下：

1.  X最大行程1200mm，Y最大行程1000mm，Z最大行程500mm，各軸重復定位精度0.02mm，三維垂直度3’。

2.  XY軸速度要求2~10mm/s，Z軸速度要求2~5mm/s。

3.  3軸都是用光柵尺檢測位置，全閉環控制，Z軸有自鎖要求。

4． 各軸有兩個機械限位控制范圍，一個光尺零點，中間加兩個軟限位可隨意設置位置。

二、 工作過程

以測量四極磁鐵磁場為例，四極磁鐵的磁場區域為圓柱體形場。第一步找正，設定測磁原點（O點），需要用探頭找正圓柱體形場的中點，找正后設定該點為圓柱體場的測磁原點（O點）；第二步編程，在測磁原點建立磁場坐標系（笛卡爾坐標系Oxyz），在磁場坐標系中設定一組點（P1～P16）作為測磁點，編程使測磁探頭順序到達P1至P16點，到達每一點后需停留一定時間（比如5秒鐘），然后讀出磁場測量值，再移動至下一點。第三步測量，按照編好的程序運行，使探頭到達每一個測量點，并測得磁場數據，然后生成測磁數據文件（.txt或其它格式）。測磁數據文件中要有每個點的坐標值，及該點對應的磁場值。

三、 基本配置及結構

控制系統采用MOTEC PCI卡，3軸模擬全閉環控制；伺服電機系統采用MOTEC，X軸使用兩套伺服電機，主伺服同步驅動從伺服運動；光柵尺采用高精度MOTEC光尺。機械部分采用MOTEC三坐標大行程平臺，軟件部分單獨開發。

四、 控制流程圖

五、軟件功能

(1) 讀取數據txt文件，可方便進行編輯包括(輸入、剪切、復制、粘貼、刪除、撤消、重做、查找、替換等)，保存為txt文件。

(2) 可進行PID調節，進行參數設置。

(3) 查看IO端口狀態功能。

(4) 進行文本編輯后，并且對當前數據進行鎖定，防止意外修改。

(5) 直觀顯示各種數據，坐標、速度、限位值、當前點、停留時間、工作狀態等。

(6) 可直接同過計算機面板進行機器移動，也可同過手輪進行移動。

(7) 通過串口讀取測量數值，輸出測量數據txt文件，可設置輸出路徑。

(8) 每條指令都進行語法錯誤判斷，在運行中進行運動錯誤判斷，處理。

(9) 軟限位功能，能隨意設置各軸正負軟限位，將機器限制在某個階段內。

(10)矩陣功能，能對空間兩點間形成的立體進行多點矩陣排列，蛇形移動。

六、 結論

此系統已成功應用，并且各項指標達到或超過客戶要求，XYZ軸重復定位精度0.01mm，速度范圍在1~100mm/s，機器運行平穩。軟件開發考慮周全，符合客戶要求，并且提供許多方便快捷的操作方式，菜單、按鈕、快捷鍵多種方法操作；并且顯示各種運行數據，比較直觀。此系統只要替換為其它傳感器如：壓力、溫度、超聲等，便可應用其他測量工程。

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