[发明专利]回旋加速器小间隙全自动磁场测量自动控制装置和方法

权利要求书

1.一种回旋加速器小间隙全自动磁场测量自动控制装置，其特征在于：包括磁极内小间隙全方位测量装置、磁极外全方位自动控制装置；所述磁极内小间隙全方位测量装置通过驱动绳以及中心轴与磁极外全方位自动控制装置相连接；所述磁极内小间隙全方位测量装置包括径向磁场测量装置、角向磁场测量装置；所述磁极外全方位自动控制装置实现磁极内小间隙的径向磁场测量自动控制、以及实现磁极内小间隙的角向磁场测量自动控制、以及实现从径向磁场测量自动控制到角向磁场测量自动控制的随机切换；所述小间隙高度小于常规光栅尺厚度，该常规光栅尺用于在磁极之间进行径向磁场测量和角向磁场测量；

所述磁极外全方位自动控制装置包括与霍尔探头连接的磁场读取装置、接收磁场读取装置数据的上位计算机、与上位计算机双向通讯的运动控制装置、由运动控制装置控制的角向转台驱动装置以及径向绳轮驱动装置；

所述上位计算机包括一套全自动磁场测量操作软件，该软件能够实现霍尔探头的定位及磁场数据的读取和显示，软件操作界面包含磁场自动测量按键，用鼠标点击该按键后，通过上位机软件控制程序实现角向和径向定位的闭环定位的运动控制以及磁场测量数据的自动读取、与自动存储；

所述上位机软件控制程序包括中央控制模块、磁场数据自动读取模块、磁场数据自动保存模块、角向定位控制模块、径向定位控制模块；

上位机的中央控制模块通过径向定位控制模块向运动控制装置发出指令，运动控制装置根据指令控制径向步进电机，径向步进电机通过传动装置进一步控制驱动绳，驱动绳带动霍尔探头支架在测量臂上径向步进运动；

所述全自动磁场测量自动控制装置采用间接测量驱动绳移动长度的方法代替了光栅尺读数头直接读取移动长度的方法：通过径向测量的标定方法、通过在测量臂上安装驱动绳、径向步进电机带动驱动绳、运动控制装置控制径向步进单机、上位机给运动控制装置发送指令，通过以上一系列动作的组合和各个部件之间的相互支持和依赖，最终用驱动绳代替了光栅尺、以及代替了手工推块的测量方法。

2.根据权利要求1所述一种回旋加速器小间隙全自动磁场测量自动控制装置，其特征在于：所述磁极内小间隙全方位测量装置包括水平布设在磁极之间的小间隙内的环形支撑轨道、布设在沿环形支撑轨道直径两端的测量臂、测量臂径向开有凹槽，槽内中心位置和大半径位置各安装一个正负限位开关，用来限制霍尔探头在测量臂上的运动行程，限位开关采用NPN型光电开关；所述测量臂上还布设有用于带动霍尔探头支架做径向往复运动的驱动绳；所述的霍尔探头支架包括承载霍尔探头的滑块以及与滑块固定连接的霍尔探头。

3.根据权利要求1所述一种回旋加速器小间隙全自动磁场测量自动控制装置，其特征在于：所述磁场读取装置包括用于读取磁场数据的特斯拉计、用于给特斯拉计供电的隔离变压器、用于防止特斯拉计和上位机进行数据通信时信号干扰的RS232/多模光纤转换器；所述的特斯拉计连接霍尔探头即可实现磁场数据及探头处温度值的实时读取和显示，并可通过与上位计算机的串口通讯实现磁场数据的实时共享；所述隔离变压器的输出端与输入端是完全“断路”隔离的，对变压器的输入端起到了一个良好的过滤作用，从而给用电设备提供了纯净的电源电压；为解决特斯拉计与上位计算机通讯的电磁干扰、地线环路干扰和雷电破坏问题，两者通过RS232/多模光纤转换器采用光纤通信。

4.根据权利要求1所述一种回旋加速器小间隙全自动磁场测量自动控制装置，其特征在于：运动控制器，通过两个轴控接口分别连接径向、角向步进电机的两个驱动器，并分别接收径向编码器和角向圆光栅反馈的霍尔探头的径向移动信息和角向移动信息；所述运动控制器通过向径向、角向步进电机驱动器发送脉冲信号及方向信号控制径向、角向步进电机运动；所述角向圆光栅及径向编码器反馈的位置信息通过运动控制器进行读取再传送给上位机进行半闭环控制；所述测量臂上的正负限位开关触发信号也通过运动控制器的通用数字IO信号接口接入控制系统，进而对滑块行程进行限制。