三維空間磁場精密測量系統(tǒng)
項(xiàng)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(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。
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(jī)械限位控制范圍,一個光尺零點(diǎn),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?yàn)閳A柱體形場。第一步找正,設(shè)定測磁原點(diǎn)(0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)(0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)文件中要有每個點(diǎn)的坐標(biāo)值,及該點(diǎn)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(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)動從伺服運(yùn)動;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,軟件部分單獨(dú)開發(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)、停留時間、工作狀態(tài)等。
6. 可直接通過計(jì)算機(jī)面板進(jìn)行機(jī)器移動,也可通過手輪進(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。
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)用測量工程。
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