磁场测量系统

摘要：磁场测量技术是研究磁现象的重要手段，在国防、工业、医疗、交通等领域有广泛的应用。随着电子信息技术的进展，磁场测量有向弱磁方向发展的趋势。我司根据当前磁场测量的现状以及发展趋势，开发了基于MOTEC PCI卡和MOTEC伺服电机驱动器能实现三维磁场测量与定位。本文介绍了该系统的组成和实现，已经在行业上取得了良好的应用。

关键字：磁场三维测量    MOTEC PCI控制系统   MOTEC伺服电机   MOTEC伺服驱动器

一、 项目要求

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。生成位置点与测磁数据对应的磁场分布数据文件。

技术参数如下：

1.  X最大行程1200mm，Y最大行程1000mm，Z最大行程500mm，各轴重复定位精度0.02mm，三维垂直度3’。

2.  XY轴速度要求2~10mm/s，Z轴速度要求2~5mm/s。

3.  3轴都是用光栅尺检测位置，全闭环控制，Z轴有自锁要求。

4． 各轴有两个机械限位控制范围，一个光尺零点，中间加两个软限位可随意设置位置。

二、 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（P1～P16）作为测磁点，编程使测磁探头顺序到达P1至P16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。

三、 基本配置及结构

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MOTEC，X轴使用两套伺服电机，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。

四、 控制流程图

五、 软件功能

(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。

六、 结论

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，便可应用其他测量工程。

联系人：张先生

联系方式：010-56298855-518#  

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联系地址：北京市通州区环科中路17号11B（联东U谷西区）

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