CN110320548B - 一种用于回旋加速器悬臂梁式探针直线运动的标定方法 - Google Patents

一种用于回旋加速器悬臂梁式探针直线运动的标定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于回旋加速器悬臂梁式探针直线运动的标定方法，所述方法包括：以竖直方向为z向选取并建立笛卡尔空间坐标系；在探针的运动行程范围内选取多个标定点位，分别测量水平方向的坐标值(xi,yi)和竖直方向的挠度变化zi值；获得目标位置(x,y,z)与探针移动距离c的对应关系。整个过程为：第一步，探针装配到位后，选取若干标定点位进行测量，获得标定数据；第二步，通过线性拟合进行水平方向运动的标定；第三步，通过挠度变形关系拟合进行竖直方向运动的标定。最后可以得到目标位置(x,y)与探针移动距离c的关系式；该标定方法过程操作简单，标定的结果准确，可以方便地应用于类似实际工程测量。

Description

一种用于回旋加速器悬臂梁式探针直线运动的标定方法
技术领域
本发明属于工程测量标定领域，涉及一种回旋加速器束流探针的靶位置标定技术；具体为一种用于回旋加速器悬臂梁式探针直线运动的标定方法。
背景技术
回旋加速器在维护与测试阶段是通过束流探针来测试束流的信息，由于不同加速器空间位置、技术要求具有差别性，束流探针有可能是偏心设计安装或者探测器电流沉积靶的结构具有多样性，多样性具体可指非对心结构，偏心设计即非对心设计，探针轴线非指向加速器圆心；为了在安装后明确探针探测器电流沉积靶相对加速器圆心的位置关系，往往需要通过标定得出电流沉积靶坐标与探针移动距离的关系；挠度变化与探针移动距离的关系。因此，该发明专利可以为探针的标定过程或者类似的工程测量提供便捷、有效、可行的方法。
发明内容
本发明一种用于回旋加速器悬臂梁式探针直线运动的标定方法，该标定方法过程操作简单，标定的结果准确，可以方便地应用于类似实际工程测量。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于回旋加速器悬臂梁式探针直线运动的标定方法，该方法具体步骤如下：
步骤一：以回旋加速器圆心为原点，z轴平行于回旋加速器轴线方向，即竖直方向为z轴，建立笛卡尔空间坐标系；
步骤二：探针装配到位后，选取若干标定点位进行测量，获得标定数据；
步骤三：通过线性拟合进行水平方向运动的标定；
步骤四：通过挠度变形关系拟合进行竖直方向运动的标定。
进一步地，所述探针为悬臂梁式探针，所述探针包括固定支撑，固定支撑上安装有驱动装置，驱动装置上固定连接有传动杆，传动杆前端还固定连接有电流沉积靶；悬臂梁的固定端位于电流沉积靶的行程之外；
其中，所述探针沿水平方向运动，其传动杆在水平方向调平，随着驱动装置的前后移动，悬臂的长度也随之等距变化。
进一步地，步骤二中选取若干标定点位进行测量的具体步骤为：
S1：在探针的行程范围内，均匀选取n个标定点位进行测量；
S2：根据实际测量需要在特定范围内增加点位密集标定，测量数据包括电流沉积靶的三维坐标(xi，yi，zi)以及探针驱动机构的运动距离ci，其中探针回原点时的数据定义为(x0，y0，z0)和c0＝0，传动杆初始调平的高度记为z＝0。
进一步地，步骤三中进行水平方向运动的标定具体表现为：
SS1：对水平方向x和y的坐标标定，首先通过对(xi，yi)进行线性拟合，得到水平方向探针的运动轨迹线方程y＝kx+b；
SS2：然后通过标定数据根据线性关系得出探针回原点时电流沉积靶在水平方向上的坐标(x0，y0)；
其中
Figure BDA0002118855380000021
SS3：最后，对于驱动装置的任意运动距离c，电流沉积靶在水平方向上的坐标(x，y)为
Figure BDA0002118855380000022
进一步地，步骤四中进行竖直方向运动的标定具体表现为：
S100：竖直方向z的坐标标定按照传动杆和电流沉积靶引起的总挠度变形，由
Figure BDA0002118855380000023
来拟合
Figure BDA0002118855380000024
和cini；
其中q是传动杆自重的均布载荷，P是电流沉积靶重量对传动杆的端部载荷EI是传动杆弹性模量和截面惯性矩的乘积，cini是探针回原点时靶与悬臂梁支点的距离；
S200：最后，对于驱动装置的任意运动距离c，电流沉积靶在竖直方向上的坐标为
Figure BDA0002118855380000031
进一步地，所述驱动装置为电缸。
本发明的有益效果：
1、通过本发明公开的对于悬臂梁式探针直线运动的标定方法，可以得到探针任意运动时目标位置即靶坐标与运动距离c的关系式；
2、同时，通过本发明可以轻易的得到不同位置的挠度变化值z与探针移动距离c的关系式；本发明简单有效，且易于实用。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明水平方向标定示意图；
图2为本发明垂直方向标定示意图；
图3为本发明悬臂梁式探针结构示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，一种用于回旋加速器悬臂梁式探针直线运动的标定方法，包括悬臂梁式探针，所述悬臂梁式探针包括固定支撑4，固定支撑4上安装有驱动装置3，驱动装置3为电缸，驱动装置3上固定连接有传动杆2，传动杆2前端还固定连接有电流沉积靶1；悬臂梁的固定端位于电流沉积靶1的行程之外；
悬臂梁式探针沿水平方向运动，其传动杆2在水平方向调平，随着驱动装置3的前后移动，悬臂的长度也随之等距变化。悬臂梁式探针与回旋加速器非对心设计或者非对心结构时，需要通过标定获得电流沉积靶1坐标(x，y)与探针驱动机构移动距离c的关系式、不同位置的挠度变化值z与探针移动距离c的关系式。如图1所示，以回旋加速器圆心为原点，z轴平行于回旋加速器轴线方向，建立笛卡尔空间坐标系；x向和y向根据工程实际需求或生产标记方便而确定。整个标定过程分为三个步骤依次进行：
步骤一：探针装配到位后，选取若干标定点位进行测量，获得标定数据；
步骤二：通过线性拟合进行水平方向运动的标定；
步骤三：通过挠度变形关系拟合进行竖直方向运动的标定。
其中，步骤一中选取若干标定点位进行测量的具体方式为：
S1：在探针的行程范围内，均匀选取n个标定点位进行测量；
S2：根据实际测量需要在特定范围内增加点位密集标定，测量数据包括电流沉积靶1的三维坐标(xi，yi，zi)以及探针驱动机构的运动距离ci，其中探针回原点时的数据定义为(x0，y0，z0)和c0＝0，传动杆2初始调平的高度记为z＝0。
其中，步骤二中进行水平方向运动的标定主要表现为：水平方向x和y的坐标标定，首先通过对(xi，yi)进行线性拟合，得到水平方向探针的运动轨迹线方程y＝kx+b，然后通过标定数据根据线性关系得出探针回原点时电流沉积靶1在水平方向上的坐标(x0，y0)，其中
Figure BDA0002118855380000041
Figure BDA0002118855380000042
最后，对于驱动装置3的任意运动距离c，电流沉积靶1在水平方向上的坐标(x，y)为
Figure BDA0002118855380000043
其中，步骤三中进行竖直方向运动的标定具体表现为：垂直方向z的坐标标定按照传动杆2和电流沉积靶1引起的总挠度变形，由
Figure BDA0002118855380000051
Figure BDA0002118855380000052
来拟合
Figure BDA0002118855380000053
和cini，其中q是传动杆2自重的均布载荷，P是电流沉积靶1重量对传动杆2的端部载荷EI是传动杆弹性模量和截面惯性矩的乘积，cini是探针回原点时靶与悬臂梁支点的距离。最后，对于驱动装置3的任意运动距离c，电流沉积靶1在垂直方向上的坐标为
Figure BDA0002118855380000054
本发明公开一种用于回旋加速器悬臂梁式探针直线运动的标定方法，可以得到探针任意运动时目标位置即靶坐标与运动距离c的关系式；同时通过本发明可以得到不同位置的挠度变化值z与探针移动距离c的关系式。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明；优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种用于回旋加速器悬臂梁式探针直线运动的标定方法，其特征在于，该方法具体步骤如下：
步骤一：以回旋加速器圆心为原点，z轴平行于回旋加速器轴线方向，即竖直方向为z轴，建立笛卡尔空间坐标系；
步骤二：探针装配到位后，选取若干标定点位进行测量，获得标定数据，选取若干标定点位进行测量的具体步骤为：
S1：在探针的行程范围内，均匀选取n个标定点位进行测量；
S2：根据实际测量需要在特定范围内增加点位密集标定，测量数据包括电流沉积靶(1)的三维坐标(xi，yi，zi)以及探针驱动机构的运动距离ci，其中探针回原点时的数据定义为(x0，y0，z0)和c0＝0，传动杆(2)初始调平的高度记为z＝0；
步骤三：通过线性拟合进行水平方向运动的标定；
步骤四：通过挠度变形关系拟合进行竖直方向运动的标定，进行竖直方向运动的标定具体表现为：
S100：竖直方向z的坐标标定按照传动杆(2)和电流沉积靶(1)引起的总挠度变形，由
Figure FDA0002555267380000011
来拟合
Figure FDA0002555267380000012
和cini；
其中q是传动杆(2)自重的均布载荷，P是电流沉积靶(1)重量对传动杆(2)的端部载荷，EI是传动杆弹性模量和截面惯性矩的乘积，cini是探针回原点时靶与悬臂梁支点的距离；
S200：最后，对于驱动装置(3)的任意运动距离c，电流沉积靶(1)在竖直方向上的坐标为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。
2.根据权利要求1所述的一种用于回旋加速器悬臂梁式探针直线运动的标定方法，其特征在于，所述探针为悬臂梁式探针，所述探针包括固定支撑(4)，固定支撑(4)上安装有驱动装置(3)，驱动装置(3)上固定连接有传动杆(2)，传动杆(2)前端还固定连接有电流沉积靶(1)；悬臂梁的固定端位于电流沉积靶(1)的行程之外；
其中，所述探针沿水平方向运动，其传动杆(2)在水平方向调平，随着驱动装置(3)的前后移动，悬臂的长度也随之等距变化。
3.根据权利要求1所述的一种用于回旋加速器悬臂梁式探针直线运动的标定方法，其特征在于，步骤三中进行水平方向运动的标定具体表现为：
SS1：对水平方向x和y的坐标标定，首先通过对(xi，yi)进行线性拟合，得到水平方向探针的运动轨迹线方程y＝kx+b；
SS2：然后通过标定数据根据线性关系得出探针回原点时电流沉积靶(1)在水平方向上的坐标(x0，y0)；
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；
SS3：最后，对于驱动装置(3)的任意运动距离c，电流沉积靶(1)在水平方向上的坐标(x，y)为
Figure DEST_PATH_IMAGE003
。
4.根据权利要求2所述的一种用于回旋加速器悬臂梁式探针直线运动的标定方法，其特征在于，所述驱动装置(3)为电缸。
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