CN117031365A - 磁场测量装置及其控制方法、电子设备、相关装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及高端医疗装备技术领域中所用的磁场测量技术，提供了磁场测量装置及其控制方法、电子设备、计算机可读存储介质及计算机程序产品，用于测量粒子加速器中扫描磁铁的磁场，所述装置包括：磁场传感器，所述磁场传感器用于测量所述扫描磁铁的各个磁场测量点对应的磁场特征参数；移动控制模块，所述移动控制模块与所述磁场传感器固定连接，所述移动控制模块用于将所述磁场传感器移动至每个所述磁场测量点上，以对每个所述磁场测量点进行磁场测量。该磁场测量装置通过使用磁场传感器和移动控制模块，可以实现对扫描磁铁的多个磁场测量点进行高精度的磁场测量，提高了测量的准确性和可靠性，解决现有磁场测量精度差、测量效率低的问题。
Description
技术领域
本申请涉及小型化质子放疗设备的粒子加速器、磁场测量、人工智能的技术领域，尤其涉及磁场测量装置、磁场测量装置的控制方法、电子设备、计算机可读存储介质及计算机程序产品。
背景技术
磁场测量是粒子加速器装置设计、测量、标定阶段的重要过程之一。粒子加速器中的粒子经过扫描磁铁的磁场作用，实现对粒子运动方向的偏转控制。扫描磁铁磁场数据的精度直接关系到整个粒子加速器输送束流位置的精度，磁场强度高于或低于预设的磁场强度，都会使束流输送位置出现位置偏差。
现有的扫描磁铁的磁场测量方法是通过人工手持霍尔传感器在扫描磁铁的孔径区域中移动进行测量，通过读取与霍尔传感器连接的高斯计的数值，得到相应位置处的磁场特征参数。但由于人工手动移动霍尔传感器无法精准的定位磁场测量点，存在磁场测量精度差、测量效率低的问题。
基于此，本申请提供了磁场测量装置、磁场测量装置的控制方法、电子设备、计算机可读存储介质及计算机程序产品，以改进现有技术。
发明内容
本申请的目的在于提供磁场测量装置、磁场测量装置的控制方法、电子设备、计算机可读存储介质及计算机程序产品，通过机械化、自动化地磁场测量装置进行磁场测量，解决现有磁场测量精度差、测量效率低的问题。
本申请的目的采用以下技术方案实现：
本申请提供了一种磁场测量装置，用于测量粒子加速器中扫描磁铁的磁场，所述装置包括：
磁场传感器，所述磁场传感器用于测量所述扫描磁铁的各个磁场测量点对应的磁场特征参数；
移动控制模块，所述移动控制模块与所述磁场传感器固定连接，所述移动控制模块用于将所述磁场传感器移动至每个所述磁场测量点上，以对每个所述磁场测量点进行磁场测量。
该技术方案的有益效果在于：磁场测量装置用于测量粒子加速器中扫描磁铁的磁场。其包括磁场传感器和移动控制模块。磁场传感器用于测量扫描磁铁的各个磁场测量点对应的磁场特征参数，而每个磁场测量点位于扫描磁铁的磁场中。移动控制模块与磁场传感器固定连接，并负责将磁场传感器移动至每个磁场测量点上，再由磁场传感器对每个磁场测量点进行磁场测量。一方面，通过使用磁场传感器和移动控制模块，可以实现对扫描磁铁的多个磁场测量点进行高精度的磁场测量，避免了人工手动测量可能引入的误差，提高了测量的准确性和可靠性。另一方面，移动控制模块的使用使得磁场测量过程自动化，大大提高了测量效率，相比传统的手动测量方法，节省了时间和人力成本。又一方面，通过在预定位置设置多个磁场测量点，可以获得整个扫描磁铁的磁场分布信息，从而更全面地了解磁场特性。
在一些可能的实现方式中，所述移动控制模块包括：
Z轴平移组件，所述Z轴平移组件包括Z轴导轨和Z轴滑块，所述Z轴滑块沿所述Z轴导轨移动；
X轴平移组件，所述X轴平移组件包括X轴导轨和X轴滑块，所述X轴导轨固定于所述Z轴滑块上，所述X轴滑块沿所述X轴导轨移动；
Y轴平移组件，所述Y轴平移组件包括Y轴导轨和Y轴滑块，所述Y轴导轨固定于所述X轴滑块上，所述Y轴滑块沿所述Y轴导轨移动；
延伸杆，所述延伸杆的一端固定于所述Y轴滑块上，所述延伸杆的另一端固定连接有所述磁场传感器。
该技术方案的有益效果在于：通过对Z轴平移组件、X轴平移组件和Y轴平移组件的精确控制，可以将磁场传感器移动到扫描磁铁的每个磁场测量点上。一旦磁场传感器到达目标位置，便测量该位置处的磁场特征参数。通过三个轴向平移组件的联动控制，磁场传感器可以在三个维度上精确定位，覆盖了扫描磁铁可能存在的所有位置，保证了对整个扫描磁铁磁场的全面测量，避免遗漏任何关键点。同时实现全自动化的测量过程，大大节省了时间和人力成本，并提高了测量的准确性和可重复性。此外，由于允许磁场传感器灵活地移动和调整，以适应不同型号和尺寸的扫描磁铁，因此使得磁场测量装置可以被广泛应用于不同扫描磁铁的磁场测量。
在一些可能的实现方式中，所述Z轴平移组件还包括第一步进电机、第一传动部件和第一编码器，所述第一步进电机固定于所述Z轴导轨上，所述第一步进电机通过所述第一传动部件驱动所述Z轴滑块在所述Z轴导轨上移动；所述第一编码器安装于所述第一步进电机的电机轴上，用于实时测量所述第一步进电机的旋转距离；
所述X轴平移组件还包括第二步进电机和第二编码器，所述第二步进电机固定于所述X轴导轨上；所述第二编码器安装于所述第二步进电机的电机轴上，用于实时测量所述第二步进电机的旋转距离；
所述Y轴平移组件还包括第三步进电机和第三编码器，所述第三步进电机固定于所述Y轴导轨上；所述第三编码器安装于所述第三步进电机的电机轴上，用于实时测量所述第三步进电机的旋转距离。
该技术方案的有益效果在于：每个轴向平移组件都配备了编码器，Z轴导轨对应第一步进电机和第一编码器，X轴导轨对应第二步进电机和第二编码器，Y轴导轨对应第三步进电机和第三编码器，通过编码器实时测量步进电机的旋转距离，可以提供准确的位置反馈，确保步进电机的控制精度。通过闭环控制，可以实现非常高的定位精度。由此，通过步进电机、编码器和导轨滑块的协同工作，该移动控制模块实现了高精度的移动控制。
在一些可能的实现方式中，所述Z轴平移组件包括平行设置的两条Z轴导轨，所述第一传动部件设置于所述两条Z轴导轨之间，以连接所述两条Z轴导轨；所述第一传动部件包括两个弹性联轴器和设置于所述两个弹性联轴器之间的传动杆，所述两个弹性联轴器与所述两条Z轴导轨一一对应；所述第一步进电机设置于其中一条Z轴导轨的一端，并与所述Z轴导轨对应的弹性联轴器相连接，所述两条Z轴导轨之间形成放置所述扫描磁铁的空间。
该技术方案的有益效果在于：通过设置两条平行的Z轴导轨，使得固定在Z轴滑块上的X轴导轨更加稳定，在Z轴导轨和传动杆之间使用弹性联轴器，确保任何轻微的错位或安装公差都不会对Z轴滑块的平滑运动产生不利影响，提高整体的稳定性和精度，确保磁场测量的准确性。同时，扫描磁铁放置于两条Z轴导轨之间，可以减少X轴导轨、Y轴导轨移动距离，更好地保障测量精度。
在一些可能的实现方式中，所述延伸杆为中空碳纤维杆。
该技术方案的有益效果在于：中空碳纤维杆具有高强度和优异的刚性，能够在移动中保持稳定，不易发生形变或振动，有助于确保磁场传感器的位置稳定，提高磁场测量的精确性。同时，采用中空碳纤维杆可以显著减轻磁场测量装置的整体重量，在移动过程中可以减少惯性和负载，提高灵敏度。此外，中空碳纤维杆具有良好的抗干扰性能，不易受到外界电磁干扰的影响，有助于确保磁场传感器测量的准确性和稳定性。
在一些可能的实现方式中，所述装置还包括：
工作台，所述工作台设置有至少一个第一固定孔和至少一个第二固定孔；所述第一固定孔用于固定所述移动控制模块；所述第二固定孔用于固定所述扫描磁铁；所述工作台采用非铁磁性材料制成。
该技术方案的有益效果在于：移动控制模块和扫描磁铁通过机械方式分别固定在工作台的第一固定孔和第二固定孔上。使得移动控制模块和扫描磁铁的相对位置固定，当工作台为平面时，移动控制模块和扫描磁铁始终位于同一平面上，无论地面是否平整，保持了测量装置的稳定性和精确性，有助于消除地面不平整带来的影响。同时工作台具有较高的稳定性和刚性，保证了移动控制模块和扫描磁铁在工作台上的稳固固定，有助于消除不必要的振动和偏移，提高磁场测量的精度。同时，由于采用非铁磁性材料制作工作台，工作台不会产生或增强磁场，因此在测量过程中不会引入额外的磁场干扰，可以保持测量的准确性，并避免误差来源。
在一些可能的实现方式中，所述装置还包括：
电源放大器，所述电源放大器用于为所述扫描磁铁供电；
热交换组件，所述热交换组件用于为所述扫描磁铁和所述电源放大器进行冷却。
该技术方案的有益效果在于：电源放大器能够将输入的电源信号放大并输出高功率的电流，满足扫描磁铁的供电需求。通过电源放大器的应用，确保扫描磁铁获得稳定的高功率电源供应，从而产生强大的磁场，有助于确保磁场测量装置的稳定性和精确性，避免由于电源波动或不稳定性引起的测量误差。由于扫描磁铁在工作时会产生大量热量，为了保证其稳定性和可靠性，需要进行冷却。热交换组件用于为扫描磁铁和电源放大器提供冷却，通过散热的方式将热量有效地带走，保持整体温度在可控范围内。电源放大器的使用和热交换组件的冷却功能，能够有效地降低磁场测量装置在工作过程中的热效应和电源波动对测量结果的影响，增强磁场测量装置的稳定性和可靠性。
在一些可能的实现方式中，所述装置还包括：图像采集组件，所述图像采集组件用于获取所述扫描磁铁的孔径区域照片，以便根据所述孔径区域照片，获取所述扫描磁铁的孔径区域的形状。
该技术方案的有益效果在于：图像采集组件拍摄扫描磁铁孔径区域的照片后，通过图像处理技术和算法进行形状识别，能够自动识别出要测量的区域形状，如圆形、椭圆形等，并获取几何尺寸和位置信息，以便后续对磁场传感器进行路径规划。图像采集组件和形状识别算法的应用使得形状识别和测量规划实现了自动化，无需手动干预，提高了磁场测量装置的智能化水平，节省了操作人员的时间和精力。同时实现了对不同形状孔径区域的自适应测量，无论孔径区域是圆形、椭圆形还是其他形状，都能够灵活适应，确保测量的全面性和准确性。
在一些可能的实现方式中，所述装置还包括：位置补偿单元，所述位置补偿单元用于消除所述扫描磁铁的位置发生变动所导致的位置误差。
该技术方案的有益效果在于：位置补偿单元实时监测扫描磁铁的位置变化，一旦检测到发生位置变化，补偿单元可以通过调整测量的相关参数，如更新坐标系等技术手段，实现位置的准确校正。通过消除位置误差，位置补偿单元可以提高磁场测量的稳定性，减少例如扫描磁铁振动导致的测量存在误差的情况，从而确保长时间运行的可靠性。
第二方面，本申请提供了一种磁场测量装置的控制方法，用于使用上述任一项磁场测量装置对粒子加速器中扫描磁铁的磁场进行测量，所述方法包括：
通过移动控制模块，将与所述移动控制模块固定连接的磁场传感器移动至所述扫描磁铁的每个磁场测量点上，以对每个所述磁场测量点进行磁场测量。
该技术方案的有益效果在于：磁场传感器用于测量磁场特征参数，其固定在移动控制模块上。由移动控制模块带动磁场传感器在三维空间内移动，通过控制移动控制模块内的三轴平移组件的运动，磁场传感器可以移动至不同的位置。控制磁场传感器移动至扫描磁铁的每个磁场测量点上。在每个磁场测量点，磁场传感器测量该磁场测量点对应的磁场特征参数，如磁场强度和方向等。通过连续地移动磁场传感器至不同磁场测量点，可以进行多点测量，获得整个扫描磁铁的磁场分布情况。移动控制模块的运动可以通过计算机控制实现自动化，无需人工干预，降低了操作难度，提高了测量的精确性和稳定性。
在一些可能的实现方式中，所述通过移动控制模块，将与所述移动控制模块固定连接的磁场传感器移动至所述扫描磁铁的每个磁场测量点上，以对每个所述磁场测量点进行磁场测量，包括：
获取待测区域信息；所述待测区域信息用于指示所述扫描磁铁的待测区域的形状和尺寸；
基于所述待测区域信息，生成至少一个所述磁场测量点；
根据每个所述磁场测量点，对所述磁场传感器的移动路径进行规划，以得到所述移动控制模块的移动控制信息，所述移动控制信息包括转速、转向、转矩、加速度和功率中的至少一种信息；
根据所述移动控制信息，控制所述移动控制模块运行，以带动所述磁场传感器移动至每个所述磁场测量点上。
该技术方案的有益效果在于：获取待测区域信息，例如可以包括扫描磁铁的待测区域的形状和尺寸。待测区域信息可以通过预先设定、图像识别、或其他方式获得。基于获取的待测区域信息，生成至少一个磁场测量点，磁场测量点是扫描磁铁中需要进行磁场测量的位置点。磁场测量点越密集最终得到磁场信息更全面。对于每个磁场测量点，需要规划磁场传感器的移动路径，以确保磁场传感器能够准确地移动至每个磁场测量点位置。根据规划的移动路径，生成移动控制信息，包括电机的转速、转向、转矩、加速度和功率等参数。移动控制信息用于控制移动控制模块，确保磁场传感器按照预定的路径进行移动。根据生成的移动控制信息，控制移动控制模块使磁场传感器按照预定的路径移动至每个磁场测量点上进行磁场测量。一方面，通过生成多个磁场测量点，并规划磁场传感器的移动路径，可以在扫描磁铁磁场的不同位置进行精确的磁场测量，提供更全面、准确的磁场数据。另一方面，通过生成移动控制信息，实现对移动控制模块的自动控制，提高了测量的精确性和稳定性。又一方面，根据待测区域信息生成多个磁场测量点，并规划移动路径，使得测量过程高效快速。同时，通过自动化控制，节省了操作时间和人力成本。
在一些可能的实现方式中，所述根据所述移动控制信息，控制所述移动控制模块运行，包括：
每间隔第一预设时长，中断所述移动控制模块的运行，并获取所述磁场传感器的当前位置信息和理论位置信息；
检测所述磁场传感器的当前位置信息和理论位置信息是否满足预设位置条件；
若不满足，则根据所述磁场传感器的当前位置信息和理论位置信息，生成移动长度；
根据所述移动长度，调整所述移动控制信息，并根据调整后的移动控制信息，控制所述移动控制模块运行，直至所述磁场传感器的当前位置信息和理论位置信息满足预设位置条件。
该技术方案的有益效果在于：在进行磁场测量时，设定一个预设的时间间隔，即第一预设时长。每隔第一预设时长，中断移动控制模块的运行，以便检查磁场传感器的位置信息。中断移动控制模块的运行后，获取磁场传感器的当前位置信息和理论位置信息。通过对比这两个位置信息，检测磁场传感器的位置准确性。例如检测磁场传感器的当前位置信息和理论位置信息是否满足预设位置条件。如果满足预设条件，则表示移动控制模块的运行没有问题；如果不满足预设条件，则进行调整，以优化移动控制信息，根据当前位置信息和理论位置信息生成移动长度。移动长度表示磁场传感器需要调整的位置距离。根据生成的移动长度，调整移动控制信息。移动控制信息包括带电机的转速、转向、转矩、加速度和功率等参数，调整这些参数以实现磁场传感器的精确位置调整。根据调整后的移动控制信息，控制移动控制模块运行，使磁场传感器根据预设调整，重复上述步骤，直至当前位置信息和理论位置信息满足预设条件。一方面，通过检测磁场传感器的位置信息，并根据实时情况调整移动控制信息，使得磁场传感器可以准确地调整到预设位置，提高了测量的精确性。另一方面，采用闭环方式检查位置准确性，可以实现实时的位置反馈控制，能够根据实际位置信息快速调整，更好地适应不同情况下的位置变化。又一方面，通过周期性地检测和调整磁场传感器的位置，实现了自适应测量，在测量过程中，能够根据实际情况进行灵活调整。
在一些可能的实现方式中，所述根据所述移动控制信息，控制所述移动控制模块运行，还包括：
当在第二预设时长内所述磁场传感器的当前位置信息和理论位置信息仍未满足预设位置条件时，发送运行告警信息；所述运行告警信息用于指示所述移动控制信息调整失败；所述第二预设时长大于所述第一预设时长。
该技术方案的有益效果在于：如果在第二预设时长内磁场传感器的位置仍未满足预设条件，则说明移动控制信息调整失败，第二预设时长是大于第一预设时长的。也就是说，在经过第二预设时长后，移动控制信息仍没有满足使用的需求，此时发送运行告警信息。运行告警信息用于指示移动控制信息调整失败。一方面，通过设定第二预设时长并在此时长内检测磁场传感器的位置信息，可以实时地检测是否存在位置调整失败的情况，及时发现异常。另一方面，在移动控制信息调整失败的情况下，发送运行告警信息，有助于及时发现问题，及时采取措施，保证磁场测量装置的稳定性和可靠性。又一方面，通过设定不同的第一预设时长和第二预设时长，可以灵活适应不同情况下的测量需求和操作要求，提高适用性。
在一些可能的实现方式中，所述根据每个所述磁场测量点，对所述磁场传感器的移动路径进行规划，以得到所述移动控制模块的移动控制信息，包括：
获取所述磁场传感器的移动信息，所述移动信息包括所述磁场传感器的前进方向和移动速度；
将每个所述磁场测量点和所述磁场传感器的移动信息输入预设的路径规划模型中，以得到所述移动控制模块的移动控制信息；
其中，所述路径规划模型是使用训练集对预设的深度学习模型训练得到的。
该技术方案的有益效果在于：获取磁场传感器的移动信息，包括前进方向和移动速度。例如由用户输入确定，采用深度学习模型进行路径规划，预设路径规划模型是使用训练集对深度学习模型进行训练得到的，深度学习模型在训练过程中学习了不同磁场测量点和磁场传感器移动信息之间的关系，以及如何规划移动路径。将每个磁场测量点和磁场传感器的移动信息输入预设的路径规划模型中，深度学习模型会根据这些输入信息，预测并得到移动控制模块的移动控制信息。根据预测得到的移动控制信息，控制移动控制模块使磁场传感器按照预定的路径和速度进行移动，从而实现对每个磁场测量点的测量。一方面，通过使用深度学习模型进行路径规划，自适应不同情况下的磁场测量需求，深度学习模型可以根据训练得到的信息，预测最优的移动控制信息，使得磁场传感器能够高效准确地测量每个磁场测量点。另一方面，深度学习模型可以从大量的训练数据中学习和归纳出磁场测量的规律，从而提高测量效率和准确性。预测得到的移动控制信息使得测量过程更加智能化，减少了人工干预，提高了测量的可靠性。又一方面，由于深度学习模型具有很强的泛化能力，预设路径规划模型可以适用于不同类型的磁场测量装置和不同形状的扫描磁铁，提高适用性。
在一些可能的实现方式中，所述方法还包括：
针对每个磁场测量点，执行以下操作：
通过所述磁场传感器，获取所述磁场测量点对应的初始电压信号和测量点温度信息；
基于所述测量点温度信息，对所述初始电压信号进行补偿，以得到补偿后电压信号；
根据所述补偿后电压信号，获取所述磁场测量点的磁场特征参数。
该技术方案的有益效果在于：通过磁场传感器获取每个磁场测量点对应的初始电压信号以及测量点温度信息。该磁场传感器中集成有温度感应功能，初始电压信号是磁场测量的原始数据，而测量点温度信息用于后续对电压信号进行温度补偿处理。基于测量点的温度信息，对初始电压信号进行温度补偿处理，温度可以影响传感器的性能，例如引起热漂移、磁敏感元件电阻变化，因此通过补偿可以纠正由温度引起的测量误差，得到更准确的补偿后电压信号。通过补偿后的电压信号，进行进一步处理和计算，可以得到磁场测量点的磁场特征参数。磁场特征参数例如可以包括磁场强度、方向、偏转角度等，用于描述该磁场测量点的磁场特性。通过对初始电压信号进行温度补偿，可以纠正由温度引起的测量误差，提高了测量的准确性。补偿后的电压信号更加准确地反映了磁场测量点的实际情况。
在一些可能的实现方式中，所述方法还包括：
选取至少一个磁场测量点作为校验测量点，并获取每个所述校验测量点对应的校验特征参数；
获取每个所述校验测量点对应的磁场特征参数；
检测每个所述校验测量点对应的校验特征参数和磁场特征参数是否满足预设校验条件；
若满足，则中止测量并发送校验告警信息；所述校验告警信息用于指示磁场特征参数存在异常。
该技术方案的有益效果在于：从多个磁场测量点中，选择至少一个磁场测量点作为校验测量点，用于对磁场特征参数进行校验。在校验测量点处，通过磁场传感器获取校验特征参数和相应的磁场特征参数。校验特征参数是预先设定的标准值或理论值，而磁场特征参数是实际测量得到的值。对每个校验测量点，比较校验特征参数和磁场特征参数，检测它们是否满足预设的校验条件。如果校验特征参数和磁场特征参数在预设的容许范围内，则说明测量结果是可信的。如果校验特征参数和磁场特征参数不满足预设的校验条件，即存在异常情况，发送校验告警信息。校验告警信息用于指示磁场特征参数存在异常，从而提示用户测量结果存在问题。一方面，通过对选取的磁场测量点进行校验，可以验证测量结果的准确性和可信度。确保测量结果在预设的容许范围内，提高了测量结果的可靠性。另一方面，通过对校验特征参数和磁场特征参数的比较，实时检测磁场特征参数是否存在异常。在发现异常情况时，及时发送校验告警信息，帮助用户及时发现问题并采取措施。
在一些可能的实现方式中，所述方法还包括：
实时获取每个所述磁场测量点经测量得到的磁场特征参数，并根据已测量的磁场测量点及其对应的磁场特征参数，生成磁场热度图并展示。
该技术方案的有益效果在于：磁场测量装置通过磁场传感器实时获取每个磁场测量点的磁场特征参数，包括磁场强度、方向、偏转角度等。将实时获取的磁场特征参数记录下来，包括磁场测量点的位置坐标和对应的磁场特征参数。根据已测量的多个磁场测量点及其对应的磁场特征参数，生成磁场热度图。磁场热度图是一种图像表现形式，用颜色或灰度来表示不同磁场特征参数的强度或分布情况。将生成的磁场热度图进行展示，可以在计算机屏幕上显示或通过其他可视化方式呈现。展示的磁场热度图可以帮助操作人员直观地了解磁场测量结果的分布情况和变化趋势。一方面，由于实时获取已测量的磁场测量点及其对应的磁场特征参数，因此磁场热度图也是实时更新的，用户可以直观地看到磁场测量的进程。另一方面，通过生成磁场热度图并展示，磁场测量结果可以以直观的图像方式呈现，方便操作人员进行观察和分析。又一方面，磁场热度图反映了磁场测量结果的分布情况，可以用于分析磁场的强度分布、方向分布等信息，帮助了解磁场特性。
第三方面，本申请提供了一种电子设备，用于通过上述任一项磁场测量装置对粒子加速器中扫描磁铁的磁场进行测量，所述电子设备包括存储器和至少一个处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时实现以下步骤：
通过移动控制模块，将与所述移动控制模块固定连接的磁场传感器移动至所述扫描磁铁的每个磁场测量点上，以对每个所述磁场测量点进行磁场测量。
第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项方法的步骤或者实现上述任一项电子设备的功能。
第五方面，本申请提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项方法的步骤或者实现上述任一项电子设备的功能。
附图说明
下面结合说明书附图和具体实施方式进一步说明本申请。
图1是本申请实施例提供的一种磁场测量装置的结构示意图。
图2是本申请实施例提供的一种移动控制模块的结构示意图。
图3是本申请实施例提供的一种热交换组件的结构示意图。
图4是本申请实施例提供的一种工作台的结构示意图。
图5是图4中A处的局部放大示意图。
图6是图4中B处的局部放大示意图。
图7是本申请实施例提供的一种扫描磁铁位置变化的坐标示意图。
图8是本申请实施例提供的另一种扫描磁铁位置变化的坐标示意图。
图9是本申请实施例提供的一种磁场测量装置的控制方法的流程示意图。
图10是本申请实施例提供的一种驱动移动控制模块的流程示意图。
图11是本申请实施例提供的一种获取移动控制信息的流程示意图。
图12是本申请实施例提供的一种调整移动控制信息的流程示意图。
图13是本申请实施例提供的一种温度补偿的流程示意图。
图14是本申请实施例提供的一种磁场特征参数校验的流程示意图。
图15是本申请实施例提供的一种电子设备10的结构框图。
图16是本申请实施例提供的一种计算机程序产品的结构示意图。
图中：100、磁场传感器；200、移动控制模块；210、Z轴平移组件；211、Z轴导轨；212、Z轴滑块；213、第一步进电机；214、第一编码器；215、第一传动部件；2151、弹性联轴器；2152、传动杆；220、X轴平移组件；221、X轴导轨；222、X轴滑块；223、第二步进电机；224、第二编码器；230、Y轴平移组件；231、Y轴导轨；232、Y轴滑块；233、第三步进电机；234、第三编码器；240、延伸杆；300、扫描磁铁；400、工作台；410、第一固定孔；420、第二固定孔；430、第三固定孔；500、热交换组件；510、水冷管道固定支架；520、冷却水进水管；530、冷却水出水管；540、球阀；550、温度流量传感器。
具体实施方式
下面将结合本申请的说明书附图以及具体实施方式，对本申请中的技术方案进行描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施方式之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施方式。
本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施方式或设计方案不应被解释为比其他实施方式或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
本申请实施例中出现的第一、第二等描述，仅作示意与区分描述对象之用，没有次序之分，也不表示本申请实施例中对数量的特别限定，不能构成对本申请实施例的任何限制。
下面对本申请实施例的技术领域和相关术语进行简单说明。
人工智能(Artificial Intelligence，AI)是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。换句话说，人工智能是计算机科学的一个综合技术，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。人工智能研究各种智能机器的设计原理与实现方法，使机器具有感知、推理与决策的功能。人工智能技术是一门综合学科，涉及领域广泛，既有硬件层面的技术也有软件层面的技术。人工智能基础技术一般包括如传感器、专用人工智能芯片、云计算、分布式存储、大数据处理技术、操作/交互系统、机电一体化等技术。人工智能软件技术主要包括计算机视觉技术、语音处理技术、自然语言处理技术以及机器学习/深度学习、自动驾驶、智慧交通等几大方向。
机器学习(Machine Learning，ML)是一门多领域交叉学科，涉及概率论、统计学、逼近论、凸分析、算法复杂度理论等多门学科。计算机程序可以在给定某种类别的任务T和性能度量P下学习经验E，如果其在任务T中的性能恰好可以用P度量，则随着经验E而提高。机器学习专门研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为，以获取新的知识或技能，重新组织已有的知识结构使之不断改善自身的性能。机器学习是人工智能的核心，是使计算机具有智能的根本途径，其应用遍及人工智能的各个领域。
深度学习是一种特殊的机器学习，通过学习将世界使用嵌套的概念层次来表示并实现巨大的功能和灵活性，其中每个概念都定义为与简单概念相关联，而更为抽象的表示则以较不抽象的方式来计算。机器学习和深度学习通常包括人工神经网络、置信网络、强化学习、迁移学习、归纳学习、示教学习等技术。
加速器可用于原子核实验、放射性医学、放射性化学、放射性同位素的制造、非破坏性探伤等。粒子增加的能量一般都在0.1兆电子伏以上。加速器的种类很多，有回旋加速器、直线加速器、静电加速器、粒子加速器、倍压加速器等。加速器是用人工方法把带电粒子加速到较高能量的装置。利用这种装置可以产生各种能量的电子、质子、氘核、α粒子以及其它一些重离子。利用这些直接被加速的带电粒子与物质相作用，还可以产生多种带电的和不带电的次级粒子，例如γ粒子、中子及多种介子、超子、反粒子等。
扫描磁铁是一种用于将带电粒子束流进行偏转或聚焦的设备。它是由一组电磁线圈组成的，通过施加电流来产生磁场。扫描磁铁主要有两种类型：偏转磁铁和聚焦磁铁。
偏转磁铁(Deflection Magnets)用于将带电粒子束流偏转到所需的轨道。偏转磁铁可以是电静态(通常用于低能量加速器)或电动态(通常用于高能量加速器)的。通过调整电流或磁场强度，可以控制粒子束流的轨迹。
聚焦磁铁(Focusing Magnets)用于将带电粒子束流聚焦在其运动轨道上。聚焦磁铁的设计使得束流在经过加速器时能够保持一定的横向大小，以便粒子相互之间发生相互作用。
扫描磁铁在粒子加速器中起着至关重要的作用，因为它们能够控制粒子束流的运动，使其保持在加速器的设计轨道上，从而实现高效的粒子加速和控制。
基于此，本申请提供了磁场测量装置、磁场测量装置的控制方法、电子设备、计算机可读存储介质及计算机程序产品，以改进现有技术。
本申请通过使用磁场传感器和移动控制模块，实现对扫描磁铁的多个磁场测量点进行高精度的磁场测量，避免了人工手动测量可能引入的误差，提高了测量的准确性和可靠性。移动控制模块的使用使得磁场测量过程自动化，大大提高了测量效率，相比传统的手动测量方法，节省了时间和人力成本。通过在预定位置设置多个磁场测量点，可以获得整个扫描磁铁的磁场分布信息，从而更全面地了解磁场特性。
本申请实施例提供的方案涉及粒子加速器、磁场测量、人工智能的技术领域，具体通过如下实施例进行说明。需要说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。
(磁场测量装置)
参见图1，图1是本申请实施例提供的一种磁场测量装置的结构示意图。
本申请实施例提供了一种磁场测量装置，用于测量粒子加速器中扫描磁铁300的磁场，所述装置包括：
磁场传感器100，所述磁场传感器100用于测量所述扫描磁铁300的各个磁场测量点对应的磁场特征参数；
移动控制模块200，所述移动控制模块200与所述磁场传感器100固定连接，所述移动控制模块200用于将所述磁场传感器100移动至每个所述磁场测量点上，以对每个所述磁场测量点进行磁场测量。
本申请实施例中，粒子加速器例如可以是环形加速器(Cyclotrons)、线性加速器(Linear Accelerators)、循环加速器(Synchrotrons)、脉冲加速器(PulsedAccelerators)、线性感应加速器(Induction Accelerators)、电子直线加速器(ElectronLinear Accelerators)等，此处对粒子加速器不作限定。
本申请实施例中，磁场传感器100例如可以是磁阻传感器(MagnetoresistiveSensors)、磁感应传感器(Hall Effect Sensors)、磁电传感器(MagnetostrictiveSensors)、磁感应线圈(Magnetic Induction Coils)、磁化强度传感器(FluxgateMagnetometers)、磁场阵列传感器(Magnetic Field Array Sensors)等，此处对磁场传感器100不作限定。
在本申请一些实施例中，所述磁场传感器100内还集成有温度感应单元，用于获取环境温度。
本申请实施例中，磁场测量点是指扫描磁铁300的磁场空间位置上进行磁场测量的点。磁场测量点均位于扫描磁铁300的磁场内。针对扫描磁铁300而言，其待测区域往往大于孔径区域。用户可以自定义磁场测量点之间的间距，以表示磁场测量点的密集程度。
作为一个示例，扫描磁铁300的孔径区域为一个长为500mm，半径为100mm的近似圆柱体，则其待测区域的长度约为700mm，即沿孔径区域的长度方向两端延伸的区域。若令磁场测量点之间的间距(间隔参数)为5mm，则磁场测量点的数量约为2万个。因此针对较为密集的磁场测量点的情况，无法通过人工手动进行磁场测量。
本申请实施例中，通过移动控制模块200固定连接磁场传感器100，由移动控制模块200将磁场传感器100移动至每个磁场测量点上进行磁场测量。
由此，磁场测量装置包括磁场传感器100和移动控制模块200。磁场传感器100用于测量扫描磁铁300的各个磁场测量点对应的磁场特征参数，而每个磁场测量点位于扫描磁铁300的磁场中。移动控制模块200与磁场传感器100固定连接，并负责将磁场传感器100移动至每个磁场测量点上，再由磁场传感器100对每个磁场测量点进行磁场测量。一方面，通过使用磁场传感器100和移动控制模块200，可以实现对扫描磁铁300的多个磁场测量点进行高精度的磁场测量，避免了人工手动测量可能引入的误差，提高了测量的准确性和可靠性。另一方面，移动控制模块200的使用使得磁场测量过程自动化，大大提高了测量效率，相比传统的手动测量方法，节省了时间和人力成本。又一方面，通过在预定位置设置多个磁场测量点，可以获得整个扫描磁铁300的磁场分布信息，从而更全面地了解磁场特性。
参见图2，图2是本申请实施例提供的一种移动控制模块200的结构示意图。
在一些实施例中，所述移动控制模块200包括：
Z轴平移组件210，所述Z轴平移组件210包括Z轴导轨211和Z轴滑块212，所述Z轴滑块212沿所述Z轴导轨211移动；
X轴平移组件220，所述X轴平移组件220包括X轴导轨221和X轴滑块222，所述X轴导轨221固定于所述Z轴滑块212上，所述X轴滑块222沿所述X轴导轨221移动；
Y轴平移组件230，所述Y轴平移组件230包括Y轴导轨231和Y轴滑块232，所述Y轴导轨231固定于所述X轴滑块222上，所述Y轴滑块232沿所述Y轴导轨231移动；
延伸杆240，所述延伸杆240的一端固定于所述Y轴滑块232上，所述延伸杆240的另一端固定连接有所述磁场传感器100。
在本实施例中，Z轴平移组件210用于Z轴方向的平移控制，即磁场传感器100前后移动方向。X轴平移组件220用于X轴方向的平移控制，即磁场传感器100左右移动方向。Y轴平移组件230用于Y轴方向的平移控制，即磁场传感器100上下移动方向。通过对Z轴平移组件210、X轴平移组件220和Y轴平移组件230的精确控制，可以将磁场传感器100移动到扫描磁铁300的每个磁场测量点上。一旦磁场传感器100到达目标位置，便测量该位置处的磁场特征参数。通过三个轴向平移组件的联动控制，磁场传感器100可以在三个维度上精确定位，覆盖了扫描磁铁300可能存在的所有位置，保证了对整个扫描磁铁300磁场的全面测量，避免遗漏任何关键点。同时实现全自动化的测量过程，大大节省了时间和人力成本，并提高了测量的准确性和可重复性。此外，由于允许磁场传感器100灵活地移动和调整，以适应不同型号和尺寸的扫描磁铁300，因此使得磁场测量装置可以被广泛应用于不同扫描磁铁300的磁场测量。
在本实施例中，所述延伸杆240为中空碳纤维杆，且设置成能延伸入扫描磁铁300上的沿Z轴导轨延伸的孔中。中空碳纤维杆具有高强度和优异的刚性，能够在移动中保持稳定，不易发生形变或振动，有助于确保磁场传感器100的位置稳定，提高磁场测量的精确性。同时，采用中空碳纤维杆可以显著减轻磁场测量装置的整体重量，在移动过程中可以减少惯性和负载，提高灵敏度。此外，中空碳纤维杆具有良好的抗干扰性能，不易受到外界电磁干扰的影响，有助于确保磁场传感器100测量的准确性和稳定性。
在本实施例中，延伸杆240与Z轴导轨211平行且仅为一根。
在一些实施例中，所述Z轴平移组件210还包括第一步进电机213、第一传动部件215和第一编码器214，所述第一步进电机213固定于所述Z轴导轨211上，所述第一步进电机213通过所述第一传动部件215驱动所述Z轴滑块212在所述Z轴导轨211上移动；所述第一编码器214安装于所述第一步进电机213的电机轴上，用于实时测量所述第一步进电机213的旋转距离；
所述X轴平移组件220还包括第二步进电机223和第二编码器224，所述第二步进电机223固定于所述X轴导轨221上；所述第二编码器224安装于所述第二步进电机223的电机轴上，用于实时测量所述第二步进电机223的旋转距离；
所述Y轴平移组件230还包括第三步进电机233和第三编码器234，所述第三步进电机233固定于所述Y轴导轨231上；所述第三编码器234安装于所述第三步进电机233的电机轴上，用于实时测量所述第三步进电机233的旋转距离。
每个轴向平移组件都配备了编码器，Z轴导轨211对应第一步进电机213和第一编码器214，X轴导轨221对应第二步进电机223和第二编码器224，Y轴导轨231对应第三步进电机233和第三编码器234，通过编码器实时测量步进电机的旋转距离，可以提供准确的位置反馈，确保步进电机的控制精度。通过闭环控制，可以实现非常高的定位精度。由此，通过步进电机、编码器和导轨滑块的协同工作，该移动控制模块200实现了高精度的移动控制。
在一些实施例中，为了配合步进电机，Z轴导轨211、X轴导轨221进和Y轴导轨231均采用同步齿形传送皮带。同步齿形传送皮带能够提供高精度的传动效果，使得步进电机能够准确地将磁场传感器100移动到目标位置。这对于精确的磁场测量至关重要，特别是在需要在微小范围内进行移动时，传动精度非常重要。同时，由于同步齿形传送皮带的设计，传动过程没有滑动，因此不会产生间隙，确保在传动过程中没有回程误差，可以避免误差积累，提高了整体稳定性和可靠性。
在一些实施例中，所述Z轴平移组件210包括平行设置的两条Z轴导轨211，所述第一传动部件215设置于所述两条Z轴导轨211之间，以连接所述两条Z轴导轨211；所述第一传动部件215包括两个弹性联轴器2151和设置于所述两个弹性联轴器2151之间的传动杆2152，所述两个弹性联轴器2151与所述两条Z轴导轨211一一对应；所述第一步进电机213设置于其中一条Z轴导轨211的一端，并与所述Z轴导轨211对应的弹性联轴器2151相连接。
在本实施例中，第一步进电机213驱动靠近并与其相连的Z轴导轨211运动，而其相对侧的Z轴导轨211通过弹性联轴器2151和传动杆2152的动力输送进行驱动，从而两条Z轴导轨211能够保持相同运动。
由此，通过设置两条平行的Z轴导轨211，使得固定在两个Z轴滑块212上的X轴导轨221更加稳定，在Z轴导轨211和传动杆2152之间使用弹性联轴器2151，确保任何轻微的错位或安装公差都不会对Z轴滑块212的平滑运动产生不利影响，提高整体的稳定性和精度，确保磁场测量的准确性。
在一些实施例中，所述装置还包括：
电源放大器，所述电源放大器用于为所述扫描磁铁300供电；
热交换组件500，所述热交换组件500用于为所述扫描磁铁300和所述电源放大器进行冷却。
电源放大器能够将输入的电源信号放大并输出高功率的电流，满足扫描磁铁300的供电需求。通过电源放大器的应用，确保扫描磁铁300获得稳定的高功率电源供应，从而产生强大的磁场，有助于确保磁场测量装置的稳定性和精确性，避免由于电源波动或不稳定性引起的测量误差。由于扫描磁铁300在工作时会产生大量热量，为了保证其稳定性和可靠性，需要进行冷却。热交换组件500用于为扫描磁铁300和电源放大器提供冷却，通过散热的方式将热量有效地带走，保持整体温度在可控范围内。电源放大器的使用和热交换组件500的冷却功能，能够有效地降低磁场测量装置在工作过程中的热效应和电源波动对测量结果的影响，增强磁场测量装置的稳定性和可靠性。
参见图3，图3是本申请实施例提供的一种热交换组件500的结构示意图。
在一些实施例中，所述热交换组件500包括冷却水进水管520、冷却水出水管530、球阀540、温度流量传感器550和水冷管道固定支架510。所述冷却水进水管520和所述冷却水出水管530分别与扫描磁铁300相连接，用于为扫描磁铁300提供液冷降温，所述球阀540的一端与所述冷却水出水管530相连接，其另一端与所述温度流量传感器550连接，所述球阀540用于控制所述冷却水的开启或关闭，所述温度流量传感器550用于记录所述冷却水的流量和温度。为了固定冷却水进水管520、冷却水出水管530、球阀540和温度流量传感器550，还提供有水冷管道固定支架510，通过将固定冷却水进水管520、冷却水出水管530、球阀540和温度流量传感器550固定在所述水冷管道固定支架510上，以保证整体的稳定性。
参见图4、图5和图6，图4是本申请实施例提供的一种工作台400的结构示意图，图5是图4中A处的局部放大示意图，图6是图4中B处的局部放大示意图。
在一些实施例中，所述装置还包括：
工作台400，所述工作台400设置有至少一个第一固定孔410和至少一个第二固定孔420；所述第一固定孔410用于固定所述移动控制模块200；所述第二固定孔420用于固定所述扫描磁铁300。
移动控制模块200和扫描磁铁300通过机械方式分别固定在工作台400的第一固定孔410和第二固定孔420上。使得移动控制模块200和扫描磁铁300的相对位置固定，当工作台400为平面时，移动控制模块200和扫描磁铁300始终位于同一平面上，无论地面是否平整，保持了测量装置的稳定性和精确性，有助于消除地面的不平整带来的影响。同时工作台400具有较高的稳定性和刚性，保证了移动控制模块200和扫描磁铁300在工作台400上的稳固固定，有助于消除不必要的振动和偏移，提高磁场测量的精度。
在本实施例中，所述工作台400设置有至少一个第三固定孔430，所述第三固定孔430用于固定所述水冷管道固定支架510。
在本实施例中，工作台采用非铁磁性材料制成，例如铝合金、钛合金、不锈钢等。由于采用非铁磁性材料制作工作台，工作台不会产生或增强磁场，因此在测量过程中不会引入额外的磁场干扰，可以保持测量的准确性，并避免误差来源。
在一些实施例中，所述扫描磁铁300中设置有热耦合联锁开关，当扫描磁铁300内部温度过高时，触发联锁机制，发送温度过高的告警信息，并停止当前测量，以避免扫描磁铁300故障、损坏或事故发生，保证设备与人员的安全。
在一些实施例中，所述装置还包括：位置补偿单元，所述位置补偿单元用于消除所述扫描磁铁的位置发生变动所导致的位置误差。
在本实施例中，位置补偿单元可以是加速度计、陀螺仪、角位移传感器、倾角传感器等，此处对位置补偿单元不作限定。
作为一个示例，以加速度计为例，参考图7和图8，图7是本申请实施例提供的一种扫描磁铁位置变化的坐标示意图。图8是本申请实施例提供的另一种扫描磁铁位置变化的坐标示意图。
如图7所示，以XY平面为例，初始点为A点，在扫描磁铁位置变化后变至B点。此时坐标由(x0，y0)变为(x1，y1)。根据向量即，从A点移动至B点的位移。通过加速度计获取沿X或Y方向的加速度分量和运动时间，即可通过下式求出X或Y方向的变化量△X和△Y，而后对其进行位置补偿。
式中，s是指A点与B点之间的位移，a是指加速度，t是指时间。
如图8所示，以XZ平面为例，XZ坐标系为加速度计获取的原参考坐标位置，X′Z′坐标系为经过位置变化后坐标系偏转位置。通过前后坐标系偏转位置的不同，则坐标系内任意点偏转位置即可通过坐标系的相对位置确定。在X和Z轴上任意两点p(Xp，0)和m(0，Zm)，通过旋转β角度后相对原坐标位置p′(Xp'，Zp')，m′(Xm'，Zm')，则存在如下几何关系：
cosβ＝Xp'/Xp；
sinβ＝Zp'/Xp；
cosβ＝Zm'/Zm；
sinβ＝Xm'/Zm。
而后利用该几何关系对偏转后的位置进行补偿，以消除对磁场测量的影响。
在本实施例中，所述位置补偿单元安装于所述扫描磁铁上或靠近所述扫描磁铁的位置处。
针对扫描磁铁的磁场测量，由于需要使用电流放大器对扫描磁铁进行供电，扫描磁铁当被施加较大电流时，因其内线圈间磁场的相互作用力而产生晃动，导致扫描磁铁的位置发生变化。位置补偿单元实时监测扫描磁铁的位置变化，一旦检测到发生位置变化，补偿单元可以通过调整测量的相关参数，如更新坐标系等技术手段，实现位置的准确校正。通过消除位置误差，位置补偿单元可以提高磁场测量的稳定性，减少例如扫描磁铁振动导致的测量存在误差的情况，从而确保长时间运行的可靠性。
在一个具体应用场景中，本申请实施例还提供了一种磁场测量装置，用于测量粒子加速器中扫描磁铁300的磁场，所述装置包括：
磁场传感器100，所述磁场传感器100用于测量所述扫描磁铁300的各个磁场测量点对应的磁场特征参数；
移动控制模块200，所述移动控制模块200与所述磁场传感器100固定连接，所述移动控制模块200用于将所述磁场传感器100移动至每个所述磁场测量点上，以对每个所述磁场测量点进行磁场测量；
工作台400，所述工作台400设置有至少一个第一固定孔410和至少一个第二固定孔420；所述第一固定孔410用于固定所述移动控制模块200；所述第二固定孔420用于固定所述扫描磁铁300；
电源放大器，所述电源放大器用于为所述扫描磁铁300供电；
热交换组件500，所述热交换组件500用于为所述扫描磁铁300和所述电源放大器进行冷却；
图像采集组件，所述图像采集组件用于获取所述扫描磁铁300的孔径区域照片，以便根据所述孔径区域照片，获取所述扫描磁铁300的孔径区域的形状。
所述移动控制模块200包括：
Z轴平移组件210，所述Z轴平移组件210包括Z轴导轨211和Z轴滑块212，所述Z轴滑块212沿所述Z轴导轨211移动；
X轴平移组件220，所述X轴平移组件220包括X轴导轨221和X轴滑块222，所述X轴导轨221固定于所述Z轴滑块212上，所述X轴滑块222沿所述X轴导轨221移动；
Y轴平移组件230，所述Y轴平移组件230包括Y轴导轨231和Y轴滑块232，所述Y轴导轨231固定于所述X轴滑块222上，所述Y轴滑块232沿所述Y轴导轨231移动；
延伸杆240，所述延伸杆240的一端固定于所述Y轴滑块232上，所述延伸杆240的另一端固定连接有所述磁场传感器100，所述延伸杆240为中空碳纤维杆。
所述Z轴平移组件210还包括第一步进电机213、第一传动部件215和第一编码器214，所述第一步进电机213固定于所述Z轴导轨211上，所述第一步进电机213通过所述第一传动部件215驱动所述Z轴滑块212在所述Z轴导轨211上移动；所述第一编码器214安装于所述第一步进电机213的电机轴上，用于实时测量所述第一步进电机213的旋转距离；
所述X轴平移组件220还包括第二步进电机223和第二编码器224，所述第二步进电机223固定于所述X轴导轨221上；所述第二编码器224安装于所述第二步进电机223的电机轴上，用于实时测量所述第二步进电机223的旋转距离；
所述Y轴平移组件230还包括第三步进电机233和第三编码器234，所述第三步进电机233固定于所述Y轴导轨231上；所述第三编码器234安装于所述第三步进电机233的电机轴上，用于实时测量所述第三步进电机233的旋转距离。
所述Z轴平移组件210包括平行设置的两条Z轴导轨211，所述第一传动部件215设置于所述两条Z轴导轨211之间，以连接所述两条Z轴导轨211；所述第一传动部件215包括两个弹性联轴器2151和设置于所述两个弹性联轴器2151之间的传动杆2152，所述两个弹性联轴器2151与所述两条Z轴导轨211一一对应；所述第一步进电机213设置于其中一条Z轴导轨211的一端，并与所述Z轴导轨211对应的弹性联轴器2151相连接。
通过Z轴平移组件210、X轴平移组件220和Y轴平移组件230的联动控制，移动控制模块200可以精确地将磁场传感器100移动到扫描磁铁300的每个磁场测量点上。磁场传感器100可以在三个维度上准确定位，覆盖了扫描磁铁300可能存在的所有位置，确保对整个扫描磁铁300磁场的全面测量，避免遗漏任何关键点。磁场传感器100用于测量扫描磁铁300的各个磁场测量点对应的磁场特征参数。在移动控制模块200将其移动到目标位置后，磁场传感器100会测量该位置处的磁场强度和方向，并获取磁场的特征参数。电源放大器用于为扫描磁铁300供电。热交换组件500用于为扫描磁铁300和电源放大器进行冷却；图像采集组件用于获取扫描磁铁300的孔径区域照片。为了根据孔径区域的照片，获取扫描磁铁300的孔径区域的形状信息，以便更好地理解磁场测量的位置和数据。通过精确的移动控制模块200，磁场传感器100可以准确地测量每个磁场测量点的磁场特征参数，实现高精度的磁场测量。由于移动控制模块200的存在，磁场测量装置可以实现全自动化的测量过程，节省了时间和人力成本，并提高了测量的准确性和可重复性。磁场测量装置的移动控制模块200可以灵活地移动和调整，适应不同型号和尺寸的扫描磁铁300，因此使得该装置可以广泛应用于不同扫描磁铁300的磁场测量。通过热交换组件500对扫描磁铁300和电源放大器进行冷却，可以保持系统的稳定性和可靠性，避免因过热而引起的问题。图像采集组件获取孔径区域的照片，可以辅助测量和分析扫描磁铁300的形状信息，为磁场测量结果提供更全面的参考。
总之，该磁场测量装置通过移动控制模块200、磁场传感器100、电源放大器、热交换组件500和图像采集组件的联合工作，实现了高精度、全自动化、灵活适应和图像辅助的磁场测量过程。
(磁场测量装置的控制方法)
参见图9，图9是本申请实施例提供的一种磁场测量装置的控制方法的流程示意图。
本申请实施例还提供了一种磁场测量装置的控制方法，用于使用上述任一项磁场测量装置对粒子加速器中扫描磁铁的磁场进行测量，所述方法包括：
步骤S101：通过移动控制模块，将与所述移动控制模块固定连接的磁场传感器移动至所述扫描磁铁的每个磁场测量点上，以对每个所述磁场测量点进行磁场测量。
由此，磁场传感器用于测量磁场特征参数，其固定在移动控制模块上。由移动控制模块带动磁场传感器在三维空间内移动，通过控制移动控制模块内的三轴平移组件的运动，磁场传感器可以移动至不同的位置。控制磁场传感器移动至扫描磁铁的每个磁场测量点上。在每个磁场测量点，磁场传感器测量该磁场测量点对应的磁场特征参数，如磁场强度和方向等。通过连续地移动磁场传感器至不同磁场测量点，可以进行多点测量，获得整个扫描磁铁的磁场分布情况。移动控制模块的运动可以通过计算机控制实现自动化，无需人工干预，降低了操作难度，提高了测量的精确性和稳定性。
参见图10，图10是本申请实施例提供的一种驱动移动控制模块的流程示意图。
在一些实施例中，所述通过移动控制模块，将与所述移动控制模块固定连接的磁场传感器移动至所述扫描磁铁的每个磁场测量点上，以对每个所述磁场测量点进行磁场测量，包括：
步骤S201：获取待测区域信息；所述待测区域信息用于指示所述扫描磁铁的待测区域的形状和尺寸；
步骤S202：基于所述待测区域信息，生成至少一个所述磁场测量点；
步骤S203：根据每个所述磁场测量点，对所述磁场传感器的移动路径进行规划，以得到所述移动控制模块的移动控制信息，所述移动控制信息包括转速、转向、转矩、加速度和功率中的至少一种信息；
步骤S204：根据所述移动控制信息，控制所述移动控制模块运行，以带动所述磁场传感器移动至每个所述磁场测量点上。
在本实施例中，待测区域信息可以有用户测量后输入确定，也可以根据扫描磁铁的设计参数确定，还可以根据图像识别待测区域后确定，此处对待测区域信息的获取方式不作限定。
在一些实施例中，所述获取待测区域信息，包括：
利用所述图像采集组件获取所述扫描磁铁的磁铁图像；
根据所述磁铁图像，构建所述待测区域的测量坐标系。
其中，测量坐标系可以是笛卡尔坐标系，也可以是极坐标系，此处对测量坐标系不作限定。
在实际应用中，图像采集组件包括一个或多个摄像机，通过一个或多个摄像机对扫描磁铁进行图像获取，例如采用三维空间扫描得到磁铁图像，将磁铁图像中的图像坐标系转换为实际测量所使用的测量坐标系。在构建测量坐标系后，还需要对测量坐标系进行验证和校准，以保证测量坐标系的准确性。
在本实施例中，所述基于所述待测区域信息，生成至少一个所述磁场测量点，包括：
获取磁场测量点的间隔参数；
将所述待测区域信息和所述间隔参数输入预设的测量点生成模型，以得到测量点数据，所述测量点数据包括至少一个所述磁场测量点。
其中，测量点生成模型可以是卷积神经网络模型，也可以是循环神经网络模型，此处不对预设的测量点生成模型的实现方式作限定。
在本实施例中，间隔参数是指磁场测量点之间的间距。间隔参数可以由用户输入确定，也可以根据扫描磁铁获取对应的间隔参数，此处对间隔参数的获取不作限定。
作为一个示例，以一个边长为10mm的矩形空间为例，若间隔参数为1mm，则磁场测量点的之间的间距为1mm，共有1000个磁场测量点。若间隔参数为2mm，则磁场测量点的之间的间距为2mm，共有125个磁场测量点。
待测区域信息所指示的待测区域的形状和尺寸同样会影响磁场测量点的排布，不同形状的待测区域对应的磁场测量点排布不同。
在本实施例中，所述移动控制信息包括第一步进电机、第二步进电机和第三步进电机的转速、转向、转矩、加速度和功率中的至少一种信息，移动控制信息用于控制移动控制模块带动磁场传感器按照规划的路径移动。
由此，获取待测区域信息，例如可以包括扫描磁铁的待测区域的形状和尺寸。待测区域信息可以通过预先设定、图像识别、或其他方式获得。基于获取的待测区域信息，生成至少一个磁场测量点，磁场测量点是扫描磁铁中需要进行磁场测量的位置点。磁场测量点越密集最终得到磁场信息更全面。对于每个磁场测量点，需要规划磁场传感器的移动路径，以确保磁场传感器能够准确地移动至每个磁场测量点位置。根据规划的移动路径，生成移动控制信息，包括电机的转速、转向、转矩、加速度和功率等参数。移动控制信息用于控制移动控制模块，确保磁场传感器按照预定的路径进行移动。根据生成的移动控制信息，控制移动控制模块使磁场传感器按照预定的路径移动至每个磁场测量点上进行磁场测量。一方面，通过生成多个磁场测量点，并规划磁场传感器的移动路径，可以在扫描磁铁磁场的不同位置进行精确的磁场测量，提供更全面、准确的磁场数据。另一方面，通过生成移动控制信息，实现对移动控制模块的自动控制，提高了测量的精确性和稳定性。又一方面，根据待测区域信息生成多个磁场测量点，并规划移动路径，使得测量过程高效快速。同时，通过自动化控制，节省了操作时间和人力成本。
参见图11，图11是本申请实施例提供的一种获取移动控制信息的流程示意图。
在一些实施例中，所述根据每个所述磁场测量点，对所述磁场传感器的移动路径进行规划，以得到所述移动控制模块的移动控制信息，包括：
步骤S301：获取所述磁场传感器的移动信息，所述移动信息包括所述磁场传感器的前进方向和移动速度；
步骤S302：将每个所述磁场测量点和所述磁场传感器的移动信息输入预设的路径规划模型中，以得到所述移动控制模块的移动控制信息；
其中，所述路径规划模型是使用训练集对预设的深度学习模型训练得到的。
在本实施例中，磁场传感器的前进方向是指磁场传感器指向扫描磁铁的方向。磁场传感器的移动速度是指需要磁场传感器在磁场测量的过程中所需保持的速度。
在本实施例中，所述路径规划模型的训练过程包括：
获取训练集，所述训练集包括多个训练数据，每个所述训练数据包括多个样本磁场测量点、样本移动信息以及对应的移动控制信息的标注数据；
针对所述训练集中的每个训练数据，执行以下处理：
将所述训练数据中的每个样本磁场测量点和样本移动信息输入预设的路径规划模型，以得到所述每个样本磁场测量点和样本移动信息对应的移动控制信息的预测数据；
基于所述每个样本磁场测量点和样本移动信息对应的移动控制信息的预测数据和标注数据，对所述深度学习模型的模型参数进行更新；
检测是否满足预设的训练结束条件；如果是，则将训练出的所述深度学习模型作为所述路径规划模型；如果否，则利用下一个所述训练数据继续训练所述深度学习模型。
由此，通过设计，建立适量的神经元计算节点和多层运算层次结构，选择合适的输入层和输出层，就可以得到预设的深度学习模型，通过该深度学习模型的学习和调优，建立起从输入到输出的函数关系，虽然不能100％找到输入与输出的函数关系，但是可以尽可能地逼近现实的关联关系，由此训练得到的路径规划模型，可以基于每个磁场测量点和磁场传感器的移动信息获取对应的移动控制信息，适用范围广，且计算结果准确性高、可靠性高。
在本申请的一些实施例中，本申请可以训练得到路径规划模型。
在本申请的另一些实施例中，本申请可以采用预先训练好的路径规划模型。
在本实施例中，预设的深度学习模型可以是卷积神经网络模型，也可以是循环神经网络模型，此处不对预设的深度学习模型的实现方式作限定。
本申请对路径规划模型的训练过程不作限定，其例如可以采用上述监督学习的训练方式，或者可以采用半监督学习的训练方式，或者可以采用无监督学习的训练方式。
本申请对预设的训练结束条件不作限定，其例如可以是训练次数达到预设次数(预设次数例如是1次、3次、10次、100次、1000次、10000次等)，或者可以是训练集中的训练数据都完成一次或多次训练，或者可以是本次训练得到的总损失值不大于预设损失值。
由此，获取磁场传感器的移动信息，包括前进方向和移动速度。例如由用户输入确定，采用深度学习模型进行路径规划，预设路径规划模型是使用训练集对深度学习模型进行训练得到的，深度学习模型在训练过程中学习了不同磁场测量点和磁场传感器移动信息之间的关系，以及如何规划移动路径。将每个磁场测量点和磁场传感器的移动信息输入预设的路径规划模型中，深度学习模型会根据这些输入信息，预测并得到移动控制模块的移动控制信息。根据预测得到的移动控制信息，控制移动控制模块使磁场传感器按照预定的路径和速度进行移动，从而实现对每个磁场测量点的测量。一方面，通过使用深度学习模型进行路径规划，自适应不同情况下的磁场测量需求，深度学习模型可以根据训练得到的信息，预测最优的移动控制信息，使得磁场传感器能够高效准确地测量每个磁场测量点。另一方面，深度学习模型可以从大量的训练数据中学习和归纳出磁场测量的规律，从而提高测量效率和准确性。预测得到的移动控制信息使得测量过程更加智能化，减少了人工干预，提高了测量的可靠性。又一方面，由于深度学习模型具有很强的泛化能力，预设路径规划模型可以适用于不同类型的磁场测量装置和不同形状的扫描磁铁，提高适用性。
参见图12，图12是本申请实施例提供的一种调整移动控制信息的流程示意图。
在一些实施例中，所述根据所述移动控制信息，控制所述移动控制模块运行，包括：
步骤S401：每间隔第一预设时长，中断所述移动控制模块的运行，并获取所述磁场传感器的当前位置信息和理论位置信息；
步骤S402：检测所述磁场传感器的当前位置信息和理论位置信息是否满足预设位置条件；
步骤S403：若不满足，则根据所述磁场传感器的当前位置信息和理论位置信息，生成移动长度；
步骤S404：根据所述移动长度，调整所述移动控制信息，并根据调整后的移动控制信息，控制所述移动控制模块运行，直至所述磁场传感器的当前位置信息和理论位置信息满足预设位置条件。
在本实施例中，所述根据所述移动控制信息，控制所述移动控制模块运行，还包括：
步骤S405：若满足，则无需调整移动控制信息。其表示磁场传感器的移动符合用户的使用需求。
在本实施例中，第一预设时长可以是5毫秒、10毫秒、15毫秒、20毫秒、30毫秒、50毫秒、100毫秒、200毫秒，此处对第一预设时长不作限定。
在本实施例中，预设位置条件可以是当前位置信息和理论位置信息相同，也可以是当前位置信息和理论位置信息所指示的位置之间的距离小于1mm，此处对预设位置条件不作限定。
在本实施例中，所述移动长度表示磁场传感器需要调整的位置距离。
由此，在进行磁场测量时，设定一个预设的时间间隔，即第一预设时长。每隔第一预设时长，中断移动控制模块的运行，以便检查磁场传感器的位置信息。中断移动控制模块的运行后，获取磁场传感器的当前位置信息和理论位置信息。通过对比这两个位置信息，检测磁场传感器的位置准确性。例如检测磁场传感器的当前位置信息和理论位置信息是否满足预设位置条件。如果满足预设条件，则表示移动控制模块的运行没有问题；如果不满足预设条件，则进行调整，以优化移动控制信息，根据当前位置信息和理论位置信息生成移动长度。移动长度表示磁场传感器需要调整的位置距离。根据生成的移动长度，调整移动控制信息。移动控制信息包括带电机的转速、转向、转矩、加速度和功率等参数，调整这些参数以实现磁场传感器的精确位置调整。根据调整后的移动控制信息，控制移动控制模块运行，使磁场传感器根据预设调整，重复上述步骤，直至当前位置信息和理论位置信息满足预设条件。一方面，通过检测磁场传感器的位置信息，并根据实时情况调整移动控制信息，使得磁场传感器可以准确地调整到预设位置，提高了测量的精确性。另一方面，采用闭环方式检查位置准确性，可以实现实时的位置反馈控制，能够根据实际位置信息快速调整，更好地适应不同情况下的位置变化。又一方面，通过周期性地检测和调整磁场传感器的位置，实现了自适应测量，在测量过程中，能够根据实际情况进行灵活调整。
在一些实施例中，所述根据所述移动控制信息，控制所述移动控制模块运行，还包括：
当在第二预设时长内所述磁场传感器的当前位置信息和理论位置信息仍未满足预设位置条件时，发送运行告警信息；所述运行告警信息用于指示所述移动控制信息调整失败。
在本实施例中，所述第二预设时长大于所述第一预设时长。第二预设时长可以是10毫秒、20毫秒、30毫秒、50毫秒、100毫秒、200毫秒、300毫秒、500毫秒、1秒、2秒、3秒、5秒、10秒、20秒、30秒、50秒、100秒，此处对第二预设时长不作限定。
在本实施例中，将生成的运行告警信息发送至用户设备中，以提示移动控制信息调整失败。此处对对用户设备不作限定，其例如可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、智能穿戴设备等智能终端设备，或者，用户设备可以是工作站、控制器或者控制台。发送运行告警信息的方式例如是短信推送、邮件推送、应用内推送、电话通知等。
由此，如果在第二预设时长内磁场传感器的位置仍未满足预设条件，则说明移动控制信息调整失败，第二预设时长是大于第一预设时长的。也就是说，在经过第二预设时长后，移动控制信息仍没有满足使用的需求，此时发送运行告警信息。运行告警信息用于指示移动控制信息调整失败。一方面，通过设定第二预设时长并在此时长内检测磁场传感器的位置信息，可以实时地检测是否存在位置调整失败的情况，及时发现异常。另一方面，在移动控制信息调整失败的情况下，发送运行告警信息，有助于及时发现问题，及时采取措施，保证磁场测量装置的稳定性和可靠性。又一方面，通过设定不同的第一预设时长和第二预设时长，可以灵活适应不同情况下的测量需求和操作要求，提高适用性。
参见图13，图13是本申请实施例提供的一种温度补偿的流程示意图。
在一些实施例中，所述方法还包括：
针对每个磁场测量点，执行以下操作：
步骤S501：通过所述磁场传感器，获取所述磁场测量点对应的初始电压信号和测量点温度信息；
步骤S502：基于所述测量点温度信息，对所述初始电压信号进行补偿，以得到补偿后电压信号；
步骤S503：根据所述补偿后电压信号，获取所述磁场测量点的磁场特征参数。
在本实施例中，所述磁场传感器为集成由温度感应单元的霍尔传感器。霍尔传感器通过感知周围磁场的变化产生电压信号。其基于霍尔效应工作原理，霍尔效应是一种描述在电导体中通过的电流与磁场垂直时，会产生电势差(电压)的现象。当霍尔传感器暴露在磁场中时，外部磁场会影响电导体内的电荷运动，从而产生电压信号。这个电压信号与外部磁场的强度和方向有关。霍尔传感器将这个电压信号转换成可用的电信号，通常是模拟电压信号或数字信号，用于测量和检测磁场强度。通过温度感应单元可以获取测量点温度信息。
由于霍尔传感器的初始电压信号可能会受到温度变化的影响，例如在不同温度下，材料的电导率可能会发生变化，从而影响初始电压信号的大小。为了获得准确的磁场测量结果，需要对这些温度影响进行补偿。
作为一个示例，选用一个14位的高精度模数转换器对霍尔传感器进行采样。霍尔传感器包括六路初始电压信号和一路温度信号，其中六路初始电压信号分别为X+、X-、Y+、Y-、Z+和Z-初始电压信号，即在X轴、Y轴和Z轴的正反方向上的初始电压信号。通过读取那一路温度信号得到测量点温度信息，并根据测量点温度信息，对六路初始电压信号进行温度补偿，以消除环境温度对测量结果的影响。
由此，通过磁场传感器获取每个磁场测量点对应的初始电压信号以及测量点温度信息。该磁场传感器中集成有温度感应功能，初始电压信号是磁场测量的原始数据，而测量点温度信息用于后续对电压信号进行温度补偿处理。基于测量点的温度信息，对初始电压信号进行温度补偿处理，温度可以影响传感器的性能，例如引起热漂移、磁敏感元件电阻变化，因此通过补偿可以纠正由温度引起的测量误差，得到更准确的补偿后电压信号。通过补偿后的电压信号，进行进一步处理和计算，可以得到磁场测量点的磁场特征参数。磁场特征参数例如可以包括磁场强度、方向、偏转角度等，用于描述该磁场测量点的磁场特性。通过对初始电压信号进行温度补偿，可以纠正由温度引起的测量误差，提高了测量的准确性。补偿后的电压信号更加准确地反映了磁场测量点的实际情况。
在一些实施例中，所述方法还包括：
利用所述热交换组件为所述扫描磁铁和所述电源放大器进行冷却。
由于扫描磁铁和电源放大器在工作时会产生大量热量，如果不进行有效的冷却，温度将上升，可能导致性能下降或整体故障。通过利用热交换组件进行冷却，可以稳定温度，确保设备持续高效运行。同时，高温环境会对电子元件和磁性材料造成损害，降低它们的寿命，通过降低其的工作温度，减少热应力，从而延长设备的使用寿命。
参见图14，图14是本申请实施例提供的一种磁场特征参数校验的流程示意图。
在一些实施例中，所述方法还包括：
步骤S601：选取至少一个磁场测量点作为校验测量点，并获取每个所述校验测量点对应的校验特征参数；
步骤S602：获取每个所述校验测量点对应的磁场特征参数；
步骤S603：检测每个所述校验测量点对应的校验特征参数和磁场特征参数是否满足预设校验条件；
步骤S604：若满足，则中止测量并发送校验告警信息；所述校验告警信息用于指示磁场特征参数存在异常。
步骤S605：若不满足，则不执行操作。
其中，预设校验条件可以是校验特征参数和磁场特征参数相同，也可以是校验特征参数和磁场特征参数相比的误差在预设误差范围之内，此处对预设校验条件不作限定。预设误差范围可以是磁场强度的差在±0.5％或±1mT(毫特斯拉)内，也可以是磁场方向在±1度内，此处对预设误差范围不作限定。
在本实施例中，校验测量点对应的校验特征参数可以是基于设计的理论参数确定，也可以根据实际测量确定，此处对校验特征参数的获取方式不作限定。
在本实施例中，校验的过程可以与测量的过程同时进行，即边测量边校验，也可以在测量完成后进行，此处对校验过程的进行时刻不作限定。
由此，从多个磁场测量点中，选择至少一个磁场测量点作为校验测量点，用于对磁场特征参数进行校验。在校验测量点处，通过磁场传感器获取校验特征参数和相应的磁场特征参数。校验特征参数是预先设定的标准值或理论值，而磁场特征参数是实际测量得到的值。对每个校验测量点，比较校验特征参数和磁场特征参数，检测它们是否满足预设的校验条件。如果校验特征参数和磁场特征参数在预设的容许范围内，则说明测量结果是可信的。如果校验特征参数和磁场特征参数不满足预设的校验条件，即存在异常情况，发送校验告警信息。校验告警信息用于指示磁场特征参数存在异常，从而提示用户测量结果存在问题。一方面，通过对选取的磁场测量点进行校验，可以验证测量结果的准确性和可信度。确保测量结果在预设的容许范围内，提高了测量结果的可靠性。另一方面，通过对校验特征参数和磁场特征参数的比较，实时检测磁场特征参数是否存在异常。在发现异常情况时，及时发送校验告警信息，帮助用户及时发现问题并采取措施。
在一些实施例中，所述方法还包括：
实时获取每个所述磁场测量点经测量得到的磁场特征参数，并根据已测量的磁场测量点及其对应的磁场特征参数，生成磁场热度图并展示。
在本实施例中，磁场热度图(Magnetic Field Heat Map)是一种以图像形式展示磁场分布的表示方法。通过使用颜色来表示磁场强度在不同位置的变化情况，从而形成一个热图。在磁场热度图中，使用不同的颜色来表示不同的磁场强度值，可以直观地看出磁场强度在空间中的分布情况。
由此，磁场测量装置通过磁场传感器实时获取每个磁场测量点的磁场特征参数，包括磁场强度、方向、偏转角度等。将实时获取的磁场特征参数记录下来，包括磁场测量点的位置坐标和对应的磁场特征参数。根据已测量的多个磁场测量点及其对应的磁场特征参数，生成磁场热度图。磁场热度图是一种图像表现形式，用颜色或灰度来表示不同磁场特征参数的强度或分布情况。将生成的磁场热度图进行展示，可以在计算机屏幕上显示或通过其他可视化方式呈现。展示的磁场热度图可以帮助操作人员直观地了解磁场测量结果的分布情况和变化趋势。一方面，由于实时获取已测量的磁场测量点及其对应的磁场特征参数，因此磁场热度图也是实时更新的，用户可以直观地看到磁场测量的进程。另一方面，通过生成磁场热度图并展示，磁场测量结果可以以直观的图像方式呈现，方便操作人员进行观察和分析。又一方面，磁场热度图反映了磁场测量结果的分布情况，可以用于分析磁场的强度分布、方向分布等信息，帮助了解磁场特性。
(电子设备)
本申请实施例还提供了一种电子设备，其具体实施例与上述方法实施例中记载的实施例、所达到的技术效果一致，部分内容不再赘述。
所述电子设备用于通过上述任一项磁场测量装置对粒子加速器中扫描磁铁的磁场进行测量，所述电子设备包括存储器和至少一个处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时实现以下步骤：
通过移动控制模块，将与所述移动控制模块固定连接的磁场传感器移动至所述扫描磁铁的每个磁场测量点上，以对每个所述磁场测量点进行磁场测量。
在一些实施例中，所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时采用以下方式通过移动控制模块，将与所述移动控制模块固定连接的磁场传感器移动至所述扫描磁铁的每个磁场测量点上，以对每个所述磁场测量点进行磁场测量：
获取待测区域信息；所述待测区域信息用于指示所述扫描磁铁的待测区域的形状和尺寸；
基于所述待测区域信息，生成至少一个所述磁场测量点；
根据每个所述磁场测量点，对所述磁场传感器的移动路径进行规划，以得到所述移动控制模块的移动控制信息，所述移动控制信息包括转速、转向、转矩、加速度和功率中的至少一种信息；
根据所述移动控制信息，控制所述移动控制模块运行，以带动所述磁场传感器移动至每个所述磁场测量点上。
在一些实施例中，所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时采用以下方式根据所述移动控制信息，控制所述移动控制模块运行：
每间隔第一预设时长，中断所述移动控制模块的运行，并获取所述磁场传感器的当前位置信息和理论位置信息；
检测所述磁场传感器的当前位置信息和理论位置信息是否满足预设位置条件；
若不满足，则根据所述磁场传感器的当前位置信息和理论位置信息，生成移动长度；
根据所述移动长度，调整所述移动控制信息，并根据调整后的移动控制信息，控制所述移动控制模块运行，直至所述磁场传感器的当前位置信息和理论位置信息满足预设位置条件。
在一些实施例中，所述至少一个处理器还被配置成执行所述计算机程序时采用以下方式根据所述移动控制信息，控制所述移动控制模块运行：
当在第二预设时长内所述磁场传感器的当前位置信息和理论位置信息仍未满足预设位置条件时，发送运行告警信息；所述运行告警信息用于指示所述移动控制信息调整失败；所述第二预设时长大于所述第一预设时长。
在一些实施例中，所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时采用以下方式根据每个所述磁场测量点，对所述磁场传感器的移动路径进行规划，以得到所述移动控制模块的移动控制信息：
获取所述磁场传感器的移动信息，所述移动信息包括所述磁场传感器的前进方向和移动速度；
将每个所述磁场测量点和所述磁场传感器的移动信息输入预设的路径规划模型中，以得到所述移动控制模块的移动控制信息；
其中，所述路径规划模型是使用训练集对预设的深度学习模型训练得到的。
在一些实施例中，所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时实现以下步骤：
针对每个磁场测量点，执行以下操作：
通过所述磁场传感器，获取所述磁场测量点对应的初始电压信号和测量点温度信息；
基于所述测量点温度信息，对所述初始电压信号进行补偿，以得到补偿后电压信号；
根据所述补偿后电压信号，获取所述磁场测量点的磁场特征参数。
在一些实施例中，所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时实现以下步骤：
选取至少一个磁场测量点作为校验测量点，并获取每个所述校验测量点对应的校验特征参数；
获取每个所述校验测量点对应的磁场特征参数；
检测每个所述校验测量点对应的校验特征参数和磁场特征参数是否满足预设校验条件；
若满足，则中止测量并发送校验告警信息；所述校验告警信息用于指示磁场特征参数存在异常。
在一些实施例中，所述方法还包括：
实时获取每个所述磁场测量点经测量得到的磁场特征参数，并根据已测量的磁场测量点及其对应的磁场特征参数，生成磁场热度图并展示。
参见图15，图15是本申请实施例提供的一种电子设备10的结构框图。
电子设备10例如可以包括至少一个存储器11、至少一个处理器12以及连接不同平台系统的总线13。
存储器11可以包括易失性存储器形式的(计算机)可读介质，例如随机存取存储器(RAM)111和/或高速缓存存储器112，还可以进一步包括只读存储器(ROM)113。其中，存储器11还存储有计算机程序，计算机程序可以被处理器12执行，使得处理器12实现上述任一项方法的步骤。存储器11还可以包括具有至少一个程序模块115的实用工具114，这样的程序模块115包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
相应的，处理器12可以执行上述计算机程序，以及可以执行实用工具114。处理器12可以采用一个或多个应用专用集成电路(ASIC，Application Specific IntegratedCircuit)、DSP、可编程逻辑器件(PLD，Programmable Logic Device)、复杂可编程逻辑器件(CPLD，Complex Programmable Logic Device)、现场可编程门阵列(FPGA，Field-Programmable Gate Array)或其他电子元件。
总线13可以为表示几类总线结构的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器、外围总线、图形加速端口、处理器或者使用多种总线结构的任意总线结构的局域总线。
电子设备10也可以与一个或多个外部设备例如键盘、指向设备、蓝牙设备等通信，还可与一个或者多个能够与该电子设备10交互的设备通信，和/或与使得该电子设备10能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等)通信。这种通信可以通过输入输出接口14进行。并且，电子设备10还可以通过网络适配器15与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器15可以通过总线13与电子设备10的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，但在实际应用中可以结合电子设备10使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储平台等。
(计算机可读存储介质)
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其具体实施例与上述方法实施例中记载的实施例、所达到的技术效果一致，部分内容不再赘述。
所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项方法的步骤或者实现上述任一项电子设备的功能。
计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。在本申请实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。计算机可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质还可以是任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等，或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，程序设计语言包括Java、C++、Python、C#、JavaScript、PHP、Ruby、Swift、Go、Kotlin等。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
(计算机程序产品)
本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，其具体实施例与上述方法实施例中记载的实施例、所达到的技术效果一致，部分内容不再赘述。
本申请提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项方法的步骤或者实现上述任一项电子设备的功能。
参见图16，图16是本申请实施例提供的一种计算机程序产品的结构示意图。
所述计算机程序产品用于实现上述任一项方法的步骤或者实现上述任一项电子设备的功能。计算机程序产品可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的计算机程序产品不限于此，计算机程序产品可以采用一个或多个计算机可读介质的任意组合。
本申请从使用目的上，效能上，进步及新颖性等观点进行阐述，已符合专利法所强调的功能增进及使用要件，本申请以上的说明书及说明书附图，仅为本申请的较佳实施例而已，并非以此局限本申请，因此，凡一切与本申请构造，装置，特征等近似、雷同的，即凡依本申请专利申请范围所作的等同替换或修饰等，皆应属本申请的专利申请保护的范围之内。
Claims (20)
1.一种磁场测量装置，其特征在于，用于测量粒子加速器中扫描磁铁的磁场，所述装置包括：
磁场传感器，所述磁场传感器用于测量所述扫描磁铁的各个磁场测量点对应的磁场特征参数；
移动控制模块，所述移动控制模块与所述磁场传感器固定连接，所述移动控制模块用于将所述磁场传感器移动至每个所述磁场测量点上，以对每个所述磁场测量点进行磁场测量。
2.根据权利要求1所述的磁场测量装置，其特征在于，所述移动控制模块包括：
Z轴平移组件，所述Z轴平移组件包括Z轴导轨和Z轴滑块，所述Z轴滑块沿所述Z轴导轨移动；
X轴平移组件，所述X轴平移组件包括X轴导轨和X轴滑块，所述X轴导轨固定于所述Z轴滑块上，所述X轴滑块沿所述X轴导轨移动；
Y轴平移组件，所述Y轴平移组件包括Y轴导轨和Y轴滑块，所述Y轴导轨固定于所述X轴滑块上，所述Y轴滑块沿所述Y轴导轨移动；
延伸杆，所述延伸杆的一端固定于所述Y轴滑块上，所述延伸杆的另一端固定连接有所述磁场传感器。
3.根据权利要求2所述的磁场测量装置，其特征在于，
所述Z轴平移组件还包括第一步进电机、第一传动部件和第一编码器，所述第一步进电机固定于所述Z轴导轨上，所述第一步进电机通过所述第一传动部件驱动所述Z轴滑块在所述Z轴导轨上移动；所述第一编码器安装于所述第一步进电机的电机轴上，用于实时测量所述第一步进电机的旋转距离；
所述X轴平移组件还包括第二步进电机和第二编码器，所述第二步进电机固定于所述X轴导轨上；所述第二编码器安装于所述第二步进电机的电机轴上，用于实时测量所述第二步进电机的旋转距离；
所述Y轴平移组件还包括第三步进电机和第三编码器，所述第三步进电机固定于所述Y轴导轨上；所述第三编码器安装于所述第三步进电机的电机轴上，用于实时测量所述第三步进电机的旋转距离。
4.根据权利要求3所述的磁场测量装置，其特征在于，所述Z轴平移组件包括平行设置的两条Z轴导轨，所述第一传动部件设置于所述两条Z轴导轨之间，以连接所述两条Z轴导轨；所述第一传动部件包括两个弹性联轴器和设置于所述两个弹性联轴器之间的传动杆，所述两个弹性联轴器与所述两条Z轴导轨一一对应；所述第一步进电机设置于其中一条Z轴导轨的一端，并与所述Z轴导轨对应的弹性联轴器相连接，所述两条Z轴导轨之间形成放置所述扫描磁铁的空间。
5.根据权利要求2所述的磁场测量装置，其特征在于，所述延伸杆为中空碳纤维杆。
6.根据权利要求1所述的磁场测量装置，其特征在于，所述装置还包括：
工作台，所述工作台设置有至少一个第一固定孔和至少一个第二固定孔；所述第一固定孔用于固定所述移动控制模块；所述第二固定孔用于固定所述扫描磁铁；所述工作台采用非铁磁性材料制成。
7.根据权利要求1所述的磁场测量装置，其特征在于，所述装置还包括：
电源放大器，所述电源放大器用于为所述扫描磁铁供电；
热交换组件，所述热交换组件用于为所述扫描磁铁和所述电源放大器进行冷却。
8.根据权利要求1所述的磁场测量装置，其特征在于，所述装置还包括：
图像采集组件，所述图像采集组件用于获取所述扫描磁铁的孔径区域照片，以便根据所述孔径区域照片，获取所述扫描磁铁的孔径区域的形状。
9.根据权利要求1所述的磁场测量装置，其特征在于，所述装置还包括：
位置补偿单元，所述位置补偿单元用于消除所述扫描磁铁的位置发生变动所导致的位置误差。
10.一种磁场测量装置的控制方法，其特征在于，用于使用权利要求1-9任一项所述的磁场测量装置对粒子加速器中扫描磁铁的磁场进行测量，所述方法包括：
通过移动控制模块，将与所述移动控制模块固定连接的磁场传感器移动至所述扫描磁铁的每个磁场测量点上，以对每个所述磁场测量点进行磁场测量。
11.根据权利要求10所述的磁场测量装置的控制方法，其特征在于，所述通过移动控制模块，将与所述移动控制模块固定连接的磁场传感器移动至所述扫描磁铁的每个磁场测量点上，以对每个所述磁场测量点进行磁场测量，包括：
获取待测区域信息；所述待测区域信息用于指示所述扫描磁铁的待测区域的形状和尺寸；
基于所述待测区域信息，生成至少一个所述磁场测量点；
根据每个所述磁场测量点，对所述磁场传感器的移动路径进行规划，以得到所述移动控制模块的移动控制信息，所述移动控制信息包括转速、转向、转矩、加速度和功率中的至少一种信息；
根据所述移动控制信息，控制所述移动控制模块运行，以带动所述磁场传感器移动至每个所述磁场测量点上。
12.根据权利要求11所述的磁场测量装置的控制方法，其特征在于，所述根据所述移动控制信息，控制所述移动控制模块运行，包括：
每间隔第一预设时长，中断所述移动控制模块的运行，并获取所述磁场传感器的当前位置信息和理论位置信息；
检测所述磁场传感器的当前位置信息和理论位置信息是否满足预设位置条件；
若不满足，则根据所述磁场传感器的当前位置信息和理论位置信息，生成移动长度；
根据所述移动长度，调整所述移动控制信息，并根据调整后的移动控制信息，控制所述移动控制模块运行，直至所述磁场传感器的当前位置信息和理论位置信息满足预设位置条件。
13.根据权利要求12所述的磁场测量装置的控制方法，其特征在于，所述根据所述移动控制信息，控制所述移动控制模块运行，还包括：
当在第二预设时长内所述磁场传感器的当前位置信息和理论位置信息仍未满足预设位置条件时，发送运行告警信息；所述运行告警信息用于指示所述移动控制信息调整失败；所述第二预设时长大于所述第一预设时长。
14.根据权利要求11所述的磁场测量装置的控制方法，其特征在于，所述根据每个所述磁场测量点，对所述磁场传感器的移动路径进行规划，以得到所述移动控制模块的移动控制信息，包括：
获取所述磁场传感器的移动信息，所述移动信息包括所述磁场传感器的前进方向和移动速度；
将每个所述磁场测量点和所述磁场传感器的移动信息输入预设的路径规划模型中，以得到所述移动控制模块的移动控制信息；
其中，所述路径规划模型是使用训练集对预设的深度学习模型训练得到的。
15.根据权利要求10所述的磁场测量装置的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
针对每个磁场测量点，执行以下操作：
通过所述磁场传感器，获取所述磁场测量点对应的初始电压信号和测量点温度信息；
基于所述测量点温度信息，对所述初始电压信号进行补偿，以得到补偿后电压信号；
根据所述补偿后电压信号，获取所述磁场测量点的磁场特征参数。
16.根据权利要求10所述的磁场测量装置的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
选取至少一个磁场测量点作为校验测量点，并获取每个所述校验测量点对应的校验特征参数；
获取每个所述校验测量点对应的磁场特征参数；
检测每个所述校验测量点对应的校验特征参数和磁场特征参数是否满足预设校验条件；
若满足，则中止测量并发送校验告警信息；所述校验告警信息用于指示磁场特征参数存在异常。
17.根据权利要求10所述的磁场测量装置的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
实时获取每个所述磁场测量点经测量得到的磁场特征参数，并根据已测量的磁场测量点及其对应的磁场特征参数，生成磁场热度图并展示。
18.一种电子设备，其特征在于，用于通过权利要求1-9任一项所述的磁场测量装置对粒子加速器中扫描磁铁的磁场进行测量，所述电子设备包括存储器和至少一个处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时实现以下步骤：
通过移动控制模块，将与所述移动控制模块固定连接的磁场传感器移动至所述扫描磁铁的每个磁场测量点上，以对每个所述磁场测量点进行磁场测量。
19.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现权利要求10-17任一项所述方法的步骤或者实现权利要求18所述电子设备的功能。
20.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现权利要求10-17任一项所述方法的步骤或者实现权利要求18所述电子设备的功能。
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