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應(yīng)用設(shè)計(jì)

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三維空間磁場(chǎng)精密測(cè)量系統(tǒng)

三維空間磁場(chǎng)精密測(cè)量系統(tǒng)

項(xiàng)目要求:

      能夠?qū)崿F(xiàn)空間三維的磁場(chǎng)測(cè)量功能,磁探測(cè)頭及探桿安裝在移動(dòng)平臺(tái)上,移動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)測(cè)磁探頭在磁場(chǎng)空間移動(dòng)。測(cè)磁過(guò)程要求計(jì)算機(jī)編程自動(dòng)控制。磁鐵位置找正,測(cè)磁路徑參數(shù)設(shè)定以后,能夠進(jìn)行自動(dòng)測(cè)磁。生成位置點(diǎn)與測(cè)磁數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)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(cè)位置,全閉環(huán)控制,Z軸有自鎖要求。
4) 各軸由兩個(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。

工作過(guò)程:

      以測(cè)量四極磁鐵磁場(chǎng)為例,四極磁鐵的磁場(chǎng)區(qū)域?yàn)閳A柱體形場(chǎng)。第一步找正,設(shè)定測(cè)磁原點(diǎn)(0點(diǎn)),需要用探頭找正圓柱體形場(chǎng)的中點(diǎn),找正后設(shè)定該點(diǎn)為圓柱體場(chǎng)的測(cè)磁原點(diǎn)(0點(diǎn));第二步編程,在測(cè)磁原點(diǎn)建立磁場(chǎng)坐標(biāo)系(笛卡爾坐標(biāo)系Oxyz),在磁場(chǎng)坐標(biāo)系中設(shè)定一組點(diǎn)(P1~P16)作為測(cè)磁點(diǎn),編程使測(cè)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(chǎng)測(cè)量值,再移動(dòng)至
下一點(diǎn);第三步測(cè)量,按照編好的程序運(yùn)行,使探頭到達(dá)每一個(gè)測(cè)量點(diǎn),并測(cè)得磁場(chǎng)數(shù)據(jù),然后生成測(cè)磁數(shù)據(jù)文件(.txt或其它格式)。測(cè)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(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)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(jī)系統(tǒng)采用MOTEC交流伺服,X軸使用兩套伺
服電機(jī),主伺服同步驅(qū)動(dòng)從伺服運(yùn)動(dòng);光柵尺采用高精度MOTEC光柵尺。機(jī)械部分采用MOTEC三坐標(biāo)大行程
平臺(tái),軟件部分單獨(dú)開(kāi)發(fā)。

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I/O端口狀態(tài)功能。
4. 進(jìn)行文本編輯后,并且對(duì)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. 可直接通過(guò)計(jì)算機(jī)面板進(jìn)行機(jī)器移動(dòng),也可通過(guò)手輪進(jìn)行移動(dòng)。
7. 通過(guò)串口讀取測(cè)量數(shù)值,輸出測(cè)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(yǔ)法錯(cuò)誤判斷,在運(yùn)行中進(jìn)行運(yùn)    動(dòng)錯(cuò)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(duì)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(dòng)。  

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(guò)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(kāi)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)用測(cè)量工程。
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