單方向磁場自動定位測量裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及一種單方向磁場自動定位測量裝置，本裝置包括數據采集系統、計算機控制電機運動系統、機械執行系統三部分。其中三套數控電機可分別實現探桿在三個方向的平移運動，容柵位移傳感器可測量當前探桿的空間位置，并將位置信息通過串口反饋給計算機，計算機利用控制程序進行判別，進而調整三個方向平移機構的運動位置，上述過程自動重復，直到探桿調整到用戶指定位置。整個磁場測量過程由預設的計算機程序控制自動化完成，加快了測量的速度，提高了測量精度。編制的軟件界面操作簡便，數據的可視化程度高，提高了工作效率。本實用新型專利技術主要應用于各種核磁共振成像設備、永磁魔環等永磁機構產生的單方向磁場的準確測量工作。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術主要涉及一種能實現單方向磁場自動定位測量的裝置，該裝置能夠自 動測量空間指定區域或指定位置的磁場參數，屬于單方向磁場的高精度定位測量技術領 域。
技術介紹
在特殊磁場設計與構建過程中，需要進行規定空間位置的高精度磁場測量。例如， 在核磁共振成像儀磁體結構的設計中，要求永磁磁體能夠在30cm直徑的球形成像空間內 產生單方向高度均勻的恒定磁場。為了達到這個設計目標，需要不斷調整磁體結構，對成像 空間磁場進行反復多次逐點測量，并且要保證定位準確，測量精度高。再例如，用于為基礎 實驗提供強磁場的永磁魔環機構，該永磁魔環能夠在孔徑為幾厘米的空間內產生單方向均 勻強磁場，在其設計過程中，同樣面臨空間磁場逐點多次高精度測量問題。目前，該類單方向磁場測量工作主要由人工手動操作來完成，這樣，大量時間用于 調整霍爾探頭位置以及測量數據的記錄，而且定位精度較低，磁場測量數據不可靠。近來， 也有把計算機數據采集技術與人工操作機械機構結合起來的技術，可以一定程度的減少讀 取數據的工作量，但是，仍需要人工轉動霍爾探頭角度，工作量很然很大，測量精度也達不 到要求。由上可知，針對一些特殊磁場的測量工作，如單方向磁場的測量問題，急需研制一 套易操作、精度高、通用性強的磁場測量系統。
技術實現思路
1、技術目的本技術的目的是提供一種單方向磁場自動定位測量裝置，該裝置克服了現有 技術中的缺陷，方便快捷，界面操作簡單。可代替人工手動測量過程，大大減小操作工作量， 提高測量精度和測量效率。主要應用于單方向磁場的高精度定位測量領域。2、技術方案本技術是通過以下技術方案來實現的一種單方向磁場自動定位測量裝置，是由容柵位移傳感器和霍爾探頭構成的數據 采集系統、計算機和串口構成的計算機控制電機運動系統和機械執行系統構成，其特征在 于所述容柵位移傳感器包括容柵位移傳感器定尺和容柵位移傳感器動尺；所述機械執行 系統包括探桿X方向平移調節機構、探桿y方向平移調節機構和探桿Z方向平移調節機構； 所述探桿上安裝有測量磁場的特斯拉計的霍爾探頭，該探桿通過測量臂與探桿y方向平移 調節機構連接；探桿y方向平移調節機構通過運動滑臺與探桿ζ方向平移調節機構連接； 探桿ζ方向平移調節機構通過滑動支架與探桿χ方向平移調節機構連接。所述探桿y方向平移調節機構上設有第二滑道，該第二滑道中設有絲杠，第二數 控電機設置在絲杠的一端，該絲杠與滑塊通過螺紋連接，滑塊上安裝有測量臂，測量臂的另 一端連接探桿。所述滑道上固定有y方向容柵位移傳感器定尺，容柵位移傳感器動尺固定 在滑塊上。滑塊通過第二數控電機驅動絲杠運動帶動探桿沿y方向做平移運動，滑塊上的容柵位移傳感器動尺記錄探桿y方向平移運動距離，并通過容柵位移傳感器動尺的串口將 探桿的y方向位置信息傳給計算機。所述探桿ζ方向平移調節機構上設有第三滑道，該第三滑道中也設有絲杠，第三 數控電機設置在絲杠的一端，該絲杠與運動滑臺通過螺紋連接，運動滑臺上安裝探桿y方 向平移調節機構；所述第三滑道側面固定有ζ方向容柵位移傳感器定尺，容柵位移傳感器 動尺固定在運動滑臺上；運動滑臺通過第三數控電機驅動絲杠運動帶動探桿沿ζ方向做平 移運動，運動滑臺上的容柵位移傳感器動尺記錄探桿ζ方向平移運動距離，并通過容柵位 移傳感器動尺的串口將探桿的Z方向位置信息傳給計算機。所述探桿X方向平移調節機構上設有第一滑道，該第一滑道中也設有絲杠，第一 數控電機設置在絲杠的一端，該絲杠與滑動支架通過螺紋連接，滑動支架上安裝探桿Z方 向平移調節機構；所述第一滑道側面固定有χ方向容柵位移傳感器定尺，容柵位移傳感器 動尺固定在滑動支架上；滑動支架通過第一數控電機驅動絲杠運動帶動探桿沿X方向做平 移運動，滑動支架上的容柵位移傳感器動尺記錄探桿X方向平移運動距離，并通過容柵位 移傳感器動尺的串口將探桿的X方向位置信息傳給計算機。所述數控電機均為步進電機。所述的測量裝置采用不導磁的鋁合金材料。3、優點及效果本技術的有益效果如下(1)、采用三套數控電機，可分別實現探桿的三個方向的平移運動；(2)、采用滾珠絲杠和滑道，利用滾珠絲杠的高精度和滑道的強接觸剛度保證了裝 置整體定位的精度高；(3)、采用閉環控制系統實現了探桿的自動定位和自動測量，加快了測量的速度， 提高了測量精度；(4)、編制的軟件界面操作簡便，數據的可視化程度高，提高了工作效率。附圖說明圖1為本技術測量裝置側視圖；圖2為本技術測量裝置正視圖；圖3為本技術測量裝置位置檢測及串口數據傳輸示意圖；圖4為本技術測量裝置磁場檢測及串口數據傳輸示意圖。附件1為本技術測量系統軟件操作界面。附圖標記說明圖1到圖4中1、第三數控電機；2、第一數控電機；4、容柵位移傳感器定尺；5、容 柵位移傳感器動尺；6、滑動支架；7、運動滑臺；8、測量臂；9、探桿；10、探桿y方向平移調節 機構；11、第二數控電機；12、絲杠；13、滑塊；14、霍爾探頭；15特斯拉計；x、y、z均為坐標方 向。附件1為軟件控制界面示意圖。具體實施方式以下結合附圖對本技術做進一步的說明如圖4中所示，一種單方向磁場自動定位測量裝置，是由容柵位移傳感器4、5和霍爾探頭14構成的數據采集系統、計算機和串口構成的計算機控制電機運動系統和機械執 行系統構成，其特征在于所述機械執行系統包括如圖1中所示的探桿Χ方向平移調節機 構、圖2中所示的探桿y方向平移調節機構和探桿ζ方向平移調節機構；所述探桿9上安裝 有測量磁場的特斯拉計15的霍爾探頭14，該探桿9通過測量臂8與探桿y方向平移調節機 構連接；探桿y方向平移調節機構通過運動滑臺7與探桿ζ方向平移調節機構連接；探桿ζ 方向平移調節機構通過滑動支架6與探桿χ方向平移調節機構連接。如圖1和圖2中所示，所述探桿y方向平移調節機構上設有第二滑道32，該第二滑 道32中設有絲杠12，第二數控電機11設置在絲杠12的一端，該絲杠12與滑塊13通過螺 紋連接，滑塊13上安裝有測量臂8，測量臂8的另一端連接探桿9。所述滑道上固定有y方 向容柵位移傳感器定尺4，容柵位移傳感器動尺5固定在滑塊13上。滑塊13通過第二數控 電機11驅動絲杠12運動帶動探桿9沿y方向做平移運動，滑塊13上的容柵位移傳感器動 尺5記錄探桿y方向平移運動距離，并通過如圖3中所示的容柵位移傳感器動尺的串口將 探桿的y方向位置信息傳給計算機。如圖1和圖2中所示，所述探桿ζ方向平移調節機構上設有第三滑道33，該第三滑 道33中也設有絲杠12，第三數控電機1設置在絲杠12的一端，該絲杠與運動滑臺7通過螺 紋連接，運動滑臺7上安裝探桿y方向平移調節機構；所述第三滑道33側面固定有ζ方向 容柵位移傳感器定尺4，容柵位移傳感器動尺5固定在運動滑臺7上；運動滑臺7通過第三 數控電機1驅動絲杠12運動帶動探桿9沿ζ方向做平移運動，運動滑臺7上的容柵位移傳 感器動尺5記錄探桿ζ方向平移運動距離，并通過如圖3中所示的容柵位移傳感器動尺的 串口將探桿的ζ方向位置信息傳給計算機。如圖1中所示，所述探桿χ方向平移調節機構上設有第一滑道31，該第一滑道中也 設有絲杠12，第一數控電機2設置在絲杠12的一端，該絲杠與滑動支架6通過螺紋連接，滑 動支架6本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種單方向磁場自動定位測量裝置，是由容柵位移傳感器和霍爾探頭（１４）構成的數據采集系統、計算機和串口構成的計算機控制電機運動系統和機械執行系統構成，其特征在于：所述容柵位移傳感器包括容柵位移傳感器定尺（４）和容柵位移傳感器動尺（５）；所述機械執行系統包括探桿ｘ方向平移調節機構、探桿ｙ方向平移調節機構和探桿ｚ方向平移調節機構；所述探桿（９）上安裝有測量磁場的特斯拉計（１５）的霍爾探頭（１４），該探桿（９）通過測量臂（８）與探桿ｙ方向平移調節機構連接；探桿ｙ方向平移調節機構通過運動滑臺（７）與探桿ｚ方向平移調節機構連接；探桿ｚ方向平移調節機構通過滑動支架（６）與探桿ｘ方向平移調節機構連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張艷麗，謝德馨，曾林鎖，閻秀恪，曾建斌，朱建棟，任自艷，徐福增，
申請(專利權)人：沈陽工業大學，
類型：實用新型
國別省市：89