[发明专利]基于视觉导引机器人的磁场测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及机器人和测量技术，具体为一种基于视觉导引或视觉辅助机器人的磁场测量装置。

背景技术

雷达是利用微波波段电磁波探测目标的电子设备，具有全天候、全天时的特点。因此，它不仅成为军事上必不可少的电子装备，而且还广泛应用于气象预报、交通管制、资源探测、环境监测和科学研究等领域。

随着雷达相关技术的不断发展与完善，对其加工制造过程中各个零部件的生产工艺、品质的要求不断提高；而质量检测作为产品质量保证的一项重要手段，其检测水平将直接影响着产品的质量。检测技术作为雷达相关技术中的一项重要内容也越来越受到关注。在新型雷达的研制过程中，对其关键部件的检测水平提出了更高的要求，例如对速调管电磁聚焦系统的磁场特性检测等。因此，研制用于雷达关键部件检测的特种检测机器人也成为了机器人技术的一个研究热点，且如何实现高速、高精度及智能化检测则成为了品质保障的追求目标。

从测量原理来看，磁测量的方法可概括分为磁-力法、电磁感应法、磁通门法、电磁效应法、磁共振法、超导效应法和磁光效应法等，磁场测量则是通过某种工作原理的传感器实现的。将磁特性传感器置于磁场环境中，会使传感器发生响应，输出一定的电压电流信号，通过传感器的输出信号即可获取磁场强度信息，最终由机器人实现磁场特性的自动测量。目前对于磁场测量设备的研究工作中，研究者大都采用直接在运动执行元件上安装单个或多个磁特性传感器，再配置相应处理电路来实现磁场的测量，例如，德国重离子研究中心(GSI)在20世纪80年代开发的六自由度点测量机(参见A.Harvey用于磁场测量和校正的机械装备(A.Harvey，Mechanical equipment formagnet measurement and alignment CERN Accelerator School MagneticMeasurement and Alignment Proceedings(CERN 92-05)，1992，228-39)，整个床身采用大理石材料，具有3个平移自由度和3个转动自由度，检测用霍尔探头安装于长测臂末端；丹麦DANFYSIK公司开发的磁铁定位系统(参见O.Pagano，P.Rohmig，L.Walkiers等，.LEP磁透镜全自动测量系统(A HighlyAutomated Measuring System for the LEP Magnetic Lenses Journal de PhysiqueColloque，1984，45(C-1)：949-952)，能够自动调制磁体轴线与线圈轴线一致，精度能够达到30μm，提供磁铁定位的外部基准设置功能。整个测量过程由微机控制，包括电源控制在内能够实现自动测量；美国阿贡国家实验室开发了一套新型的磁场测量系统，能够对先进光子源(APS)磁性嵌入装置的场积分及多极组件的磁场特性进行测量，磁场特性的测量通过一个拉伸线包实现(参见Yu.Eidelman，B.Deriy，O.Makarov等，用于高级光子源的磁测量系统(.The New Magnetic Measurement System at the Advanced Photon Source 8thInternational Conference on Accelerator&Large Experimental Physics ControlSystems，2001，160-163)。硬件结构包括几台伺服电机(用来平移或旋转线包)和一块高速数据采集卡(用来测量线包信号)，使用一台运行Linux系统的PC机作为控制工作站。我国对磁场测量装置的研究起步较晚，如中国科学院近代物理研究所CSR磁场测量实验室结合兰州重离子加速器研究装置(HIRFL)项目研发的单霍尔探头点测量系统(参见何源，韩少斐，马力祯等.兰州重离子加速器磁场测量系统.中国物理学会圆形加速器及其应用学术交流会，北京：中国物理学会，2000：257-262)，是国内最大的点测磁机。专为CSR磁铁测量设计的六维点测量系统有3个平动自由度和3个转动自由度，具有测量范围大、定位精度高及自动化程度高等特点，是一台典型的磁场强度自动测量设备；中国科学院上海原子核研究所生产的同步辐射装置平移长线圈磁测机(参见张继东，曹瓒，任芳林等.上海同步辐射装置平移长线圈磁测机的研制.核技术，2003，26(5)：333-336)，利用计算机结合测量线圈、高精度数字积分仪、高性能4轴步进电机控制卡、高稳定度电压、直流电流传感器、6位半数字电压表，通用接口总线(GPIB)接口卡、高精度编码器和软件等构成SSRF高精度磁场测量系统，用来对同步辐射装置(SSRF)储存环和增强器的二极磁铁样机的磁场进行测量。这些专用的磁场测量设备成本相对较高，应用范围受到一些实际条件的限制，通用性较差。