本發(fā)明屬于精密測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種測(cè)量控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

強(qiáng)流回旋加速器不僅是國(guó)防基礎(chǔ)研究的重要設(shè)備，在民用領(lǐng)域也有著廣闊的應(yīng)用，特別是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域生產(chǎn)短壽命放射性同位素用于PET診斷，回旋加速器起著其它設(shè)備不能取代的作用。醫(yī)用PET回旋加速器是一種重要的回旋加速器，相對(duì)于傳統(tǒng)的深谷型磁鐵結(jié)構(gòu)和外離子源的設(shè)計(jì)方案而言，其結(jié)構(gòu)更加緊湊，制造和運(yùn)行成本也會(huì)降低。

磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)是回旋加速器研制的關(guān)鍵設(shè)備。采用極坐標(biāo)結(jié)構(gòu)磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的回旋加速器一般能量較高，磁極間隙比較大，最重要的是，它們都采用的是外離子源，因此其主磁鐵上磁極中心都為外離子源留有安裝孔，這個(gè)孔正好在磁場(chǎng)測(cè)量階段可以用來(lái)安裝磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的中心旋轉(zhuǎn)軸。極坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)相應(yīng)工程經(jīng)驗(yàn)較多，技術(shù)較為成熟。然而根據(jù)醫(yī)用PET回旋加速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主磁鐵內(nèi)狹小的空間無(wú)法提供極坐標(biāo)測(cè)量的中軸孔。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種測(cè)量控制系統(tǒng)，通過(guò)直角坐標(biāo)測(cè)量模式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的極坐標(biāo)測(cè)量模式。由此解決現(xiàn)有技術(shù)中醫(yī)用PET回旋加速器主磁鐵內(nèi)狹小的空間無(wú)法提供極坐標(biāo)測(cè)量的中軸孔的技術(shù)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種測(cè)量控制系統(tǒng)，包括：機(jī)械平臺(tái)和測(cè)量平臺(tái)；

所述機(jī)械平臺(tái)從下往上依次設(shè)置有校準(zhǔn)支撐部分、基準(zhǔn)面、第一平臺(tái)、第二平臺(tái)，以及安裝在所述第二平臺(tái)之上的探桿支座、與所述探桿支座連接的探桿、安裝在所述探桿末端的測(cè)量探頭，其中，所述第一平臺(tái)沿X方向布置，所述第二平臺(tái)沿Y方向布置，所述第一平臺(tái)包括第一伺服電機(jī)、第一導(dǎo)軌以及第一滾珠絲杠，所述第二平臺(tái)包括第二伺服電機(jī)、第二導(dǎo)軌以及第二滾珠絲杠；

所述測(cè)量平臺(tái)包括：測(cè)量器件、伺服驅(qū)動(dòng)器、第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)、電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制卡、兩套光柵尺和工業(yè)用計(jì)算機(jī)，其中，所述兩套光柵尺分別安裝在所述第一導(dǎo)軌與所述第二導(dǎo)軌上；

所述工業(yè)用計(jì)算機(jī)，用于根據(jù)測(cè)量策略，通過(guò)所述電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制卡控制所述伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)第一伺服電機(jī)和第二伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)，以驅(qū)動(dòng)所述第一滾珠絲杠與所述第二滾珠絲杠動(dòng)作改變所述測(cè)量探頭的位置；

所述兩套光柵尺，用于獲取所述測(cè)量探頭的位置信號(hào)，并將所述位置信號(hào)反饋給所述電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制卡，形成閉環(huán)控制；

所述測(cè)量器件與所述工業(yè)用計(jì)算機(jī)相連，用于測(cè)量測(cè)量探頭各位置處的磁場(chǎng)值，并將測(cè)得的磁場(chǎng)值反饋給所述工業(yè)用計(jì)算機(jī)。

優(yōu)選地，所述測(cè)量策略為：

所述測(cè)量平臺(tái)采用直角坐標(biāo)測(cè)量模式進(jìn)行逐點(diǎn)測(cè)量，第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)探桿沿Y方向逐點(diǎn)完成一條直線的測(cè)量，然后將探桿返回起始位置，第一伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)第二平臺(tái)沿X方向運(yùn)動(dòng)一個(gè)測(cè)量步距，然后第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)探桿沿Y方向運(yùn)動(dòng)，完成下一條直線的測(cè)量，如此反復(fù)，直至完成整個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域的測(cè)量。

優(yōu)選地，所述校準(zhǔn)支撐部分包括多個(gè)高度可調(diào)的千斤頂。

優(yōu)選地，所述探桿采用單側(cè)懸臂式結(jié)構(gòu)，且所述探桿為使用纖維材料的空心桿。

優(yōu)選地，所述基準(zhǔn)面選用花崗巖材料。

總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要有以下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：

(1)該裝置既可用于醫(yī)療用PET回旋加速器的磁場(chǎng)測(cè)量，也可用二極鐵、波蕩器等其他類型的電磁裝置的磁場(chǎng)測(cè)量，是一個(gè)通用的多用途高精度磁場(chǎng)測(cè)量平臺(tái)。

(2)該裝置選擇花崗巖材料作為二維坐標(biāo)平臺(tái)的主體，使得磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)能達(dá)到更高的定位精度和更好的重復(fù)性。

(3)該裝置不采用雙臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)，而是采用單側(cè)支撐探桿模式，使得結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單緊湊。

(4)磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制部分采用運(yùn)動(dòng)控制卡、伺服電機(jī)和高精度光柵尺的組合，能夠保證測(cè)量過(guò)程快速平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的磁場(chǎng)測(cè)量。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種測(cè)量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中測(cè)量控制系統(tǒng)中的機(jī)械平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中的機(jī)械平臺(tái)的側(cè)視圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中的機(jī)械平臺(tái)的俯視圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中測(cè)量控制系統(tǒng)中的測(cè)量平臺(tái)的控制示意圖；

在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來(lái)表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：1-校準(zhǔn)支撐部分，2-基準(zhǔn)面，3-第一平臺(tái)，4-第二平臺(tái)，5-探桿支座，6-探桿，7-測(cè)量探頭，8-第二伺服電機(jī)，9-第二滾珠絲杠，10-第二導(dǎo)軌，11-第一伺服電機(jī)，12-第一滾珠絲杠，13-第一導(dǎo)軌。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種測(cè)量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，機(jī)械平臺(tái)從下往上依次設(shè)置有校準(zhǔn)支撐部分1、基準(zhǔn)面2、第一平臺(tái)3、第二平臺(tái)4，以及安裝在第二平臺(tái)之上的探桿支座5、與探桿支座連接的探桿6、安裝在探桿末端的測(cè)量探頭7，其中，第一平臺(tái)沿X方向布置，第二平臺(tái)沿Y方向布置，第一平臺(tái)包括第一伺服電機(jī)11、第一導(dǎo)軌13以及第一滾珠絲杠12，第二平臺(tái)包括第二伺服電機(jī)8、第二導(dǎo)軌10以及第二滾珠絲杠9。

測(cè)量平臺(tái)包括：測(cè)量器件、伺服驅(qū)動(dòng)器、第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)、電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制卡、兩套光柵尺和工業(yè)用計(jì)算機(jī)，其中，兩套光柵尺分別安裝在第一導(dǎo)軌與第二導(dǎo)軌上；

工業(yè)用計(jì)算機(jī)，用于根據(jù)測(cè)量策略，通過(guò)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制卡控制伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)第一伺服電機(jī)和第二伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)，以驅(qū)動(dòng)第一滾珠絲杠與第二滾珠絲杠動(dòng)作改變測(cè)量探頭的位置；

兩套光柵尺，用于獲取測(cè)量探頭的位置信號(hào)，并將位置信號(hào)反饋給電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制卡，形成閉環(huán)控制；

測(cè)量器件與工業(yè)用計(jì)算機(jī)相連，用于測(cè)量測(cè)量探頭各位置處的磁場(chǎng)值，并將測(cè)得的磁場(chǎng)值反饋給所述工業(yè)用計(jì)算機(jī)。

其中，測(cè)量策略為：測(cè)量平臺(tái)采用直角坐標(biāo)測(cè)量模式進(jìn)行逐點(diǎn)測(cè)量，第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)探桿沿Y方向逐點(diǎn)完成一條直線的測(cè)量，然后將探桿返回起始位置，第一伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)第二平臺(tái)沿X方向運(yùn)動(dòng)一個(gè)測(cè)量步距，然后第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)探桿沿Y方向運(yùn)動(dòng)，完成下一條直線的測(cè)量，如此反復(fù)，直至完成整個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域的測(cè)量。

如圖2所示為測(cè)量控制系統(tǒng)中的機(jī)械平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3和圖4分別為機(jī)械平臺(tái)的側(cè)視圖和俯視圖；在該機(jī)械平臺(tái)中，校準(zhǔn)支撐部分采用了一組可調(diào)高度的千斤頂，起到整個(gè)平臺(tái)的支撐作用，并可以調(diào)整基準(zhǔn)面的高度和水平；基準(zhǔn)面選用花崗巖材料，可以提供一個(gè)相當(dāng)精確的水平面；第一、第二運(yùn)動(dòng)平臺(tái)位于基準(zhǔn)面之上，包括X軸平臺(tái)和Y軸平臺(tái)。每個(gè)平臺(tái)都有一個(gè)伺服電機(jī)、兩根導(dǎo)軌和一個(gè)滾珠絲杠。Y軸平臺(tái)在X軸平臺(tái)之上。探桿支座安裝在Y軸平臺(tái)上，探桿采用單側(cè)懸臂式結(jié)構(gòu)，且探桿為使用纖維材料的空心桿。測(cè)量探頭則安裝在探桿的末端。X軸平臺(tái)和Y軸平臺(tái)分別由X軸伺服電機(jī)和Y軸伺服電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)。

由于磁場(chǎng)測(cè)量的時(shí)間一般來(lái)說(shuō)比較長(zhǎng)，工業(yè)用計(jì)算機(jī)能保證很好的穩(wěn)定性和長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的能力；電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制卡安裝在工業(yè)用計(jì)算機(jī)內(nèi)，由它控制伺服電機(jī)，讀取光柵尺信號(hào)，形成閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制，達(dá)到高精度的定位。測(cè)量器件和計(jì)算機(jī)直接通訊，讀取磁場(chǎng)測(cè)量值。

圖5給出了測(cè)量平臺(tái)系統(tǒng)框圖。測(cè)量平臺(tái)運(yùn)行的邏輯是由工業(yè)計(jì)算機(jī)通過(guò)友好的人機(jī)界面記錄磁場(chǎng)測(cè)量要求的測(cè)量策略，然后通過(guò)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制卡驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)，直線光柵尺作為位移檢測(cè)裝置將移動(dòng)的位置信號(hào)反饋給電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制卡，形成閉環(huán)控制，最終實(shí)現(xiàn)高精度的定位，測(cè)量器件直接和工業(yè)用計(jì)算機(jī)相連，進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)交換，工業(yè)用計(jì)算機(jī)同時(shí)記錄位置信號(hào)和對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)值，從而完成整個(gè)平面的磁場(chǎng)測(cè)量。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。