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應(yīng)用設(shè)計

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三維空間磁場精密測量系統(tǒng)

三維空間磁場精密測量系統(tǒng)

項目要求:

      能夠?qū)崿F(xiàn)空間三維的磁場測量功能,磁探測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(shù)設(shè)定以后,能夠進行自動測磁。生成位置點與測磁數(shù)據(jù)對應(yīng)的磁場分布數(shù)據(jù)文件。
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) 各軸由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(shè)置位置。

工作過程:

      以測量四極磁鐵磁場為例,四極磁鐵的磁場區(qū)域為圓柱體形場。第一步找正,設(shè)定測磁原點(0點),需要用探頭找正圓柱體形場的中點,找正后設(shè)定該點為圓柱體場的測磁原點(0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(shè)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(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)文件中要有每個點的坐標值,及該點對應(yīng)的磁場值。

基本控制與流程控制:

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

軟件功能:

1. 讀取數(shù)據(jù)txt文件,可方便進行編輯包括輸入、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. 可進行PID調(diào)節(jié),進行參數(shù)設(shè)置。
3. 查看I/O端口狀態(tài)功能。
4. 進行文本編輯后,并且對當前數(shù)據(jù)進行鎖定,防止意外修改。
5. 直觀顯示各種數(shù)據(jù),坐標、速度、限位值、當前點、停留時間、工作狀態(tài)等。
6. 可直接通過計算機面板進行機器移動,也可通過手輪進行移動。
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(shè)置各軸正負軟限位,將機器限制在某個階段內(nèi)。
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。  

結(jié)論:

      此系統(tǒng)已成功應(yīng)用,并且各項指標達到或超過客戶要求,XYZ軸重復(fù)定位精度0.01mm,速度范圍在1~
100mm/s,機器運行平穩(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)用測量工程。
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