• 關(guān)鍵詞：                                                                磁場三維測量                                                                MOTEC                                                                PCI控制系統(tǒng)                                                                MOTEC伺服電機(jī)

• 摘要：磁場測量技術(shù)是研究磁現(xiàn)象的重要手段，在國防、工業(yè)、醫(yī)療、交通等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。隨著電子信息技術(shù)的進(jìn)展，磁場測量有向弱磁方向發(fā)展的趨勢。我司根據(jù)當(dāng)前磁場測量的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢，開發(fā)了基于MOTEC PCI卡和MOTEC伺服電機(jī)驅(qū)動器能實(shí)現(xiàn)三維磁場測量與定位。本文介紹了該系統(tǒng)的組成和實(shí)現(xiàn)，已經(jīng)在行業(yè)上取得了良好的應(yīng)用。

一、 項(xiàng)目要求

能夠?qū)崿F(xiàn)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(jì)算機(jī)編程自動控制。磁鐵位置找正，測磁路徑參數(shù)設(shè)定以后，能夠進(jìn)行自動測磁。生成位置點(diǎn)與測磁數(shù)據(jù)對應(yīng)的磁場分布數(shù)據(jù)文件。

技術(shù)參數(shù)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(fù)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(huán)控制，Z軸有自鎖要求。

4． 各軸有兩個(gè)機(jī)械限位控制范圍，一個(gè)光尺零點(diǎn)，中間加兩個(gè)軟限位可隨意設(shè)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(qū)域?yàn)閳A柱體形場。第一步找正，設(shè)定測磁原點(diǎn)（O點(diǎn)），需要用探頭找正圓柱體形場的中點(diǎn)，找正后設(shè)定該點(diǎn)為圓柱體場的測磁原點(diǎn)（O點(diǎn)）；第二步編程，在測磁原點(diǎn)建立磁場坐標(biāo)系（笛卡爾坐標(biāo)系Oxyz），在磁場坐標(biāo)系中設(shè)定一組點(diǎn)（P1～P16）作為測磁點(diǎn)，編程使測磁探頭順序到達(dá)P1至P16點(diǎn)，到達(dá)每一點(diǎn)后需停留一定時(shí)間（比如5秒鐘），然后讀出磁場測量值，再移動至下一點(diǎn)。第三步測量，按照編好的程序運(yùn)行，使探頭到達(dá)每一個(gè)測量點(diǎn)，并測得磁場數(shù)據(jù)，然后生成測磁數(shù)據(jù)文件（.txt或其它格式）。測磁數(shù)據(jù)文件中要有每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)值，及該點(diǎn)對應(yīng)的磁場值。

三、 基本配置及結(jié)構(gòu)

控制系統(tǒng)采用MOTEC PCI卡，3軸模擬全閉環(huán)控制；伺服電機(jī)系統(tǒng)采用MOTEC，X軸使用兩套伺服電機(jī)，主伺服同步驅(qū)動從伺服運(yùn)動；光柵尺采用高精度MOTEC光尺。機(jī)械部分采用MOTEC三坐標(biāo)大行程平臺，軟件部分單獨(dú)開發(fā)。

四、 控制流程圖

五、軟件功能

(1) 讀取數(shù)據(jù)txt文件，可方便進(jìn)行編輯包括(輸入、剪切、復(fù)制、粘貼、刪除、撤消、重做、查找、替換等)，保存為txt文件。

(2) 可進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

(3) 查看IO端口狀態(tài)功能。

(4) 進(jìn)行文本編輯后，并且對當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖定，防止意外修改。

(5) 直觀顯示各種數(shù)據(jù)，坐標(biāo)、速度、限位值、當(dāng)前點(diǎn)、停留時(shí)間、工作狀態(tài)等。

(6) 可直接同過計(jì)算機(jī)面板進(jìn)行機(jī)器移動，也可同過手輪進(jìn)行移動。

(7) 通過串口讀取測量數(shù)值，輸出測量數(shù)據(jù)txt文件，可設(shè)置輸出路徑。

(8) 每條指令都進(jìn)行語法錯誤判斷，在運(yùn)行中進(jìn)行運(yùn)動錯誤判斷，處理。

(9) 軟限位功能，能隨意設(shè)置各軸正負(fù)軟限位，將機(jī)器限制在某個(gè)階段內(nèi)。

(10)矩陣功能，能對空間兩點(diǎn)間形成的立體進(jìn)行多點(diǎn)矩陣排列，蛇形移動。

六、 結(jié)論

此系統(tǒng)已成功應(yīng)用，并且各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到或超過客戶要求，XYZ軸重復(fù)定位精度0.01mm，速度范圍在1~100mm/s，機(jī)器運(yùn)行平穩(wěn)。軟件開發(fā)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(yùn)行數(shù)據(jù)，比較直觀。此系統(tǒng)只要替換為其它傳感器如：壓力、溫度、超聲等，便可應(yīng)用其他測量工程。

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