【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。
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。
四、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。