【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于回旋加速器中心平面的磁场测量，尤其涉及一种基于六维协助机器人的磁场测量系统和方法。
技术介绍
1、磁场测量是回旋加速器生产制造过程中的重要环节，磁场测量为回旋加速器等时性垫补和束流动力学计算提供输入数据，是加速器生产过程中不可或缺的环节。
2、现有回旋加速器磁场测量总体方案如图1所示，整个测磁仪机械装置安装在回旋加速器内部，包括定制加工的测磁仪机械支撑、运动及位置反馈装置、磁场测量霍尔探头和软件系统组成。测磁仪机械装置都是根据加速器尺寸定制的可以角向、径向运动机构，磁场测量霍尔探头在测磁仪的测量臂上完成在中心平面的角向和径向运动和定位，实现对整个主磁场中心平面的逐点矩阵式测量，实现在中心平面上半径方向上1cm一个点，角度方向上1度一个点，通过霍尔探头准点测量中心平面磁场。测磁仪的机械装置还需要配置用于位置反馈的编码器，通过磁场测量硬件设备，软件系统完成运动控制定位和磁场测量数据获取。
3、现有的这种磁场测量装置的机械结构存在以下问题：①由于安装在回旋加速器的内部，所以必须根据回旋加速器的尺寸大小进行定制；②为了保证磁场位置测量的精度，还需要配置编码器进行位置反馈；③这种结构的磁场测量仪在每次安装到回旋加速器内部的时候都需要进行大量的调平工作，保证测磁仪运动在中心平面上。④这种定制机械结构的测磁仪缺点在于：针对半径尺寸的回旋加速器，需要定制不同机械支撑托盘，并且机械结构复杂，需要对测磁仪机械机构进行安装调平，位于中心平面的平整度是通过调节机械支撑圆盘来实现的，机械调平精度要求较高，调平难度较大
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术存在的问题，提出一种基于六维协助机器人的磁场测量系统和方法，第一目的在于解决由于该装置安装在回旋加速器的内部，所以必须根据回旋加速器的尺寸大小进行定制的问题；第二目的在于解决这种结构的磁场测量仪在每次安装进回旋加速器内部的时候都需要进行大量的调平工作，机械调平精度要求较高，调平难度较大，机械安装工序复杂的问题。
2、本专利技术为解决其技术问题，提出以下技术方案：
3、一种基于六维协助机器人的磁场测量系统，该磁场测量系统包括plc控制柜、与plc控制柜分别双向连接的开环六维数据补偿子系统、开环测磁子系统；
4、其特点是：所述开环六维数据补偿子系统用于在测量磁场之前，模拟加速器环境，进行模拟环境中长杆测量臂位置的离线测量校准、生成长杆测量臂在模拟环境中的加速器中心平面测量点矩阵的六维补偿数据；所述开环测磁子系统用于在完成长杆测量臂的位置校准后，进入回旋加速器工作环境，开环测量回旋加速器中心平面磁场测量数据；所述六维补偿数据是指面的六维补偿数据、面的六维补偿数据由各个点的三维补偿数据组成。
5、进一步地，所述开环六维数据补偿子系统包括运动控制子单元、六维数据补偿子单元、pcl控制柜；所述六维数据补偿子单元包括激光跟踪仪，激光跟踪仪包括激光跟踪仪测量靶球，将激光跟踪仪测量靶球安装在长杆测量臂霍尔探头的位置，长杆测量臂的一端安装激光跟踪仪测量靶球，另一端连接运动控制子单元的六维机器人机械臂；激光跟踪仪测量模拟环境中每个矩阵点的三维空间误差数据、并计算出面的六维补偿数据、将面的六维补偿数据发送给plc控制柜；所述plc控制柜将六维补偿数据输入给运动控制子单元的六维协助机器人，六维协助机器人机械臂接受指令，带动安装激光测距仪的长杆测量臂完成模拟环境中每个矩阵点的三维补偿动作。
6、进一步地，所述开环六维数据补偿子系统获取六维补偿数据时，为开环控制，所述开环控制就是plc控制柜多次对六维协助机器人输入六维补偿数据，六维机器人多次重新走一遍矩阵中的点，使用激光跟踪仪跟踪记录每个点的误差，重复多遍，直至每个点的三维误差满足±0.5mm，则补偿计算完成。
7、进一步地，所述开环测磁子系统包括运动控制子单元、测磁数据采集子单元、pcl控制柜；该测磁数据采集子单元包括霍尔探头，将霍尔探头安装在长杆测量臂测量端的位置，长杆测量臂的一端安装霍尔探头，另一端连接运动控制子单元的六维机器人机械臂；在测量磁场之前，长杆测量臂在六维机器人机械臂的带动下已经完成了在模拟加速器环境中每个矩阵点的三维空间位置的校正，在加速器工作状态下，长杆测量臂在机器人机械臂的控制下依然保持校正后的位置，依次测量加速器中心平面每个矩阵点的磁场数据，并保存成为csv格式。
8、进一步地，所述开环测磁子系统的长杆测量臂在测量磁场时为开环控制，即是：长杆测量臂在测量每个矩阵点的磁场时，只需测量当前矩阵点的磁场值而无需反馈其位置，其定位精度是由六维机器人机械臂重复定位精度保证，并且无需通过闭环控制调整其在当前点的位置。
9、一种基于六维协助机器人的磁场测量方法，其特点是：该测量方法包括以下步骤：
10、步骤一、开环六维数据补偿子系统离线进行开环位置测量校准、生成回旋加速器中心平面测量点矩阵的面的六维补偿数据；
11、步骤二、开环测磁子系统进入回旋加速器工作环境，开环测量回旋加速器中心平面磁场数据。
12、所述步骤一离线进行位置测量校准的具体过程如下：
13、1）在加速器以外的空旷场地中，模拟粒子运动的物理轨迹；
14、2）在长杆测量臂安装霍尔探头的位置安装激光跟踪仪测量靶球，在长杆测量臂另一端连接六维协助机器人机械臂；
15、3）激光跟踪仪测量靶球依次测量中心平面每个矩阵点的三维坐标置，再将该三维坐标置和输入的三维标准数据进行对比，并记录误差数据、生成矩阵表六维补偿数据反馈给plc控制柜；所述误差是由于长杆臂机械形变导致的长杆臂在运动过程中发生的包括物理下垂的6个维度的物理偏差；
16、4）plc控制柜将六维补偿数据发送给六维协助机器人；
17、5）六维协助机器人通过机器人机械臂调整长杆测量臂测量端头的位置，所述长杆测量臂测量端头的位置就是安装激光跟踪仪测量靶球的位置。
18、所述步骤一离线开环进行位置测量校准的具体过程如下：
19、1）激光跟踪仪测量靶球在机器人机械臂的带动下重新走一遍矩阵中的点；
20、2）使用激光跟踪仪跟踪记录每个矩阵点的误差；
21、3）重复多次，直至每个点的三维误差满足±0.5mm，则计算补偿完成。
22、所述步骤二的开环测磁子系统进入回旋加速器工作环境，开环测量回旋加速器中心平面磁场数据；具体过程如下：
23、1）加速器工作环境中的测量点矩阵等效于模拟环境中的测量点矩阵；加速器工作环境中的长杆测量臂位置校正等效于模拟环境中的长杆测量臂位置校正；长杆测量臂在进入加速器工作环境测量磁场之前，已经完成了测量矩阵点每个点的三维空间位置校正；
24、2）长杆测量臂进入回旋加速器工作环境时，将模拟环境下安装激光跟踪仪测量靶球的一端重新安装霍尔探头；
25、3）加电，依次测量加速器中心平面测量点矩阵每个矩阵本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于六维协助机器人的磁场测量系统，该磁场测量系统包括PLC控制柜、与PLC控制柜分别双向连接的开环六维数据补偿子系统、开环测磁子系统；
2.根据权利要求1所述一种基于六维协助机器人的磁场测量系统，其特征在于：所述开环六维数据补偿子系统包括运动控制子单元、六维数据补偿子单元、PCL控制柜；所述六维数据补偿子单元包括激光跟踪仪，激光跟踪仪包括激光跟踪仪测量靶球，将激光跟踪仪测量靶球安装在长杆测量臂霍尔探头的位置，长杆测量臂的一端安装激光跟踪仪测量靶球，另一端连接运动控制子单元的六维机器人机械臂；激光跟踪仪测量模拟环境中每个矩阵点的三维空间误差数据、并计算出面的六维补偿数据、将面的六维补偿数据发送给PLC控制柜；所述PLC控制柜将六维补偿数据输入给运动控制子单元的六维协助机器人，六维协助机器人机械臂接受指令，带动安装激光测距仪的长杆测量臂完成模拟环境中每个矩阵点的三维补偿动作。
3.根据权利要求2所述一种基于六维协助机器人的磁场测量系统，其特征在于：所述开环六维数据补偿子系统获取六维补偿数据时，为开环控制，所述开环控制就是PLC控制柜多次对六维协助机器人
4.根据权利要求1所述一种基于六维协助机器人的磁场测量系统，其特征在于：所述开环测磁子系统包括运动控制子单元、测磁数据采集子单元、PCL控制柜；该测磁数据采集子单元包括霍尔探头，将霍尔探头安装在长杆测量臂测量端的位置，长杆测量臂的一端安装霍尔探头，另一端连接运动控制子单元的六维机器人机械臂；在测量磁场之前，长杆测量臂在六维机器人机械臂的带动下已经完成了在模拟加速器环境中每个矩阵点的三维空间位置的校正，在加速器工作状态下，长杆测量臂在机器人机械臂的控制下依然保持校正后的位置，依次测量加速器中心平面每个矩阵点的磁场数据，并保存成为CSV格式。
5.根据权利要求1所述一种基于六维协助机器人的磁场测量系统，其特征在于：所述开环测磁子系统的长杆测量臂在测量磁场时为开环控制，即是：长杆测量臂在测量每个矩阵点的磁场时，只需测量当前矩阵点的磁场值而无需反馈其位置，其定位精度是由六维机器人机械臂重复定位精度保证，并且无需通过闭环控制调整其在当前点的位置。
6.一种基于权利要求1-5任意一项的一种基于六维协助机器人的磁场测量系统的基于六维协助机器人的磁场测量方法，其特征在于：该测量方法包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述一种基于六维协助机器人的磁场测量方法，其特征在于：所述步骤一离线进行位置测量校准的具体过程如下：
8.根据权利要求7所述一种基于六维协助机器人的磁场测量方法，其特征在于：所述步骤一离线开环进行位置测量校准的具体过程如下：
9.根据权利要求6所述一种基于六维协助机器人的磁场测量方法，其特征在于：所述步骤二的开环测磁子系统进入回旋加速器工作环境，开环测量回旋加速器中心平面磁场数据；具体过程如下：
10.根据权利要求6所述一种基于六维协助机器人的磁场测量方法，其特征在于：所述步骤二的开环测量回旋加速器中心平面磁场数据，具体如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于六维协助机器人的磁场测量系统，该磁场测量系统包括plc控制柜、与plc控制柜分别双向连接的开环六维数据补偿子系统、开环测磁子系统；
2.根据权利要求1所述一种基于六维协助机器人的磁场测量系统，其特征在于：所述开环六维数据补偿子系统包括运动控制子单元、六维数据补偿子单元、pcl控制柜；所述六维数据补偿子单元包括激光跟踪仪，激光跟踪仪包括激光跟踪仪测量靶球，将激光跟踪仪测量靶球安装在长杆测量臂霍尔探头的位置，长杆测量臂的一端安装激光跟踪仪测量靶球，另一端连接运动控制子单元的六维机器人机械臂；激光跟踪仪测量模拟环境中每个矩阵点的三维空间误差数据、并计算出面的六维补偿数据、将面的六维补偿数据发送给plc控制柜；所述plc控制柜将六维补偿数据输入给运动控制子单元的六维协助机器人，六维协助机器人机械臂接受指令，带动安装激光测距仪的长杆测量臂完成模拟环境中每个矩阵点的三维补偿动作。
3.根据权利要求2所述一种基于六维协助机器人的磁场测量系统，其特征在于：所述开环六维数据补偿子系统获取六维补偿数据时，为开环控制，所述开环控制就是plc控制柜多次对六维协助机器人输入六维补偿数据，六维机器人多次重新走一遍矩阵中的点，使用激光跟踪仪跟踪记录每个点的误差，重复多遍，直至每个点的三维误差满足±0.5mm，则补偿计算完成。
4.根据权利要求1所述一种基于六维协助机器人的磁场测量系统，其特征在于：所述开环测磁子系统包括运动控制子单元、测磁数据采集子单元、pcl控制柜；该测磁数据采集子单元包括霍尔探头，将霍尔探头安装在长杆测量臂测量端的位置，长杆测量臂...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢晓通，吕银龙，王志宇，周平原，雷钰，李明，符振辉，秦伟涛，
申请(专利权)人：北京核力同创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。