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中科院等離子體所是中國(guó)熱核聚變研究的重要基地，先后建成常規(guī)磁體托卡馬克HT-6B、HT-6M，我國(guó)個(gè)圓截面超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置“合肥超環(huán)"（HT-7），一個(gè)非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置“東方超環(huán)"（EAST），并在物理實(shí)驗(yàn)中獲得了一系列或特色的成果，榮獲2項(xiàng)國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)及多個(gè)國(guó)家重要獎(jiǎng)項(xiàng)。

客戶的需求

托卡馬克（Tokamak）是一種利用磁約束來實(shí)現(xiàn)受控核聚變的環(huán)性容器。它的名字Tokamak來源于環(huán)形（toroidal）、真空室（kamera）、磁（magnit）、線圈（kotushka）。托卡馬克的是一個(gè)環(huán)形的真空室，外面纏繞著線圈。通電時(shí)托卡馬克的內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生巨大的螺旋型磁場(chǎng)，將其中的等離子體加熱到很高的溫度，以達(dá)到核聚變的目的。

其中等離子體在穩(wěn)態(tài)、高參數(shù)、高約束條件下穩(wěn)定性、輸運(yùn)、壁的平衡等方面的物理問題都需要在各方面參數(shù)都要符合設(shè)計(jì)要求。而主體結(jié)構(gòu)的安裝、線圈繞制的精度是否規(guī)范決定了磁場(chǎng)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

圖1：托卡馬克（Tokamak）與結(jié)構(gòu)示意

主圖來源：《張杰院士：追逐激光，從“人造太陽(yáng)"到微觀世界探索》，彭拜新聞，/a/493425217_260616。

高場(chǎng)盧瑟福線纜MRI導(dǎo)體前處理工作

導(dǎo)體安裝→導(dǎo)體放送→導(dǎo)體校直（直度測(cè)量&截面尺寸測(cè)量）→超聲清洗→噴砂及清洗（平面度測(cè)量）→彎繞成型（成型半徑測(cè)量&截面尺寸測(cè)量）。

導(dǎo)體完成上線后，需對(duì)生產(chǎn)線設(shè)備進(jìn)行進(jìn)給精度標(biāo)定及繞制模具的安裝測(cè)量。本次主要解決繞制模具的安裝標(biāo)定測(cè)量。

測(cè)量并實(shí)現(xiàn)：

- 安裝前繞制平臺(tái)臺(tái)面平面度調(diào)整及標(biāo)定（請(qǐng)參考圖3）；

- 繞制內(nèi)模塊安裝調(diào)整并檢測(cè)（請(qǐng)參考圖4）；

- 繞制線圈平面度（請(qǐng)參考圖5）及外圈與理論模型偏差糾正（請(qǐng)參考圖6）。

請(qǐng)參考以下現(xiàn)場(chǎng)紀(jì)實(shí)圖片與數(shù)據(jù)報(bào)告：

圖2：繞制模具安裝標(biāo)定測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)

圖3：繞制平臺(tái)臺(tái)面平面度測(cè)量數(shù)據(jù)報(bào)告

圖4：繞制內(nèi)模塊安裝調(diào)整測(cè)量及數(shù)據(jù)

圖5：繞制線圈平面度測(cè)量數(shù)據(jù)報(bào)告

圖6：外圈理論模型偏差測(cè)量數(shù)據(jù)報(bào)告

聚變線圈測(cè)量

利用Radian Plus結(jié)合高精度反射靶球SMR，操作人員僅需要手持靶球和vProbe將測(cè)量基準(zhǔn)確定，再重復(fù)測(cè)量其各部位位置關(guān)系，給工程師提供調(diào)整安裝依據(jù)，保證超導(dǎo)線圈生產(chǎn)系統(tǒng)達(dá)到理論設(shè)計(jì)誤差內(nèi)。

圖7：聚變線圈測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)

并且Radian Plus內(nèi)置的Autolock自動(dòng)接光功能，在發(fā)生斷光時(shí)，自動(dòng)快速搜索并鎖定靶球，根據(jù)要求以每秒1000點(diǎn)的測(cè)量頻率實(shí)時(shí)進(jìn)行快速數(shù)據(jù)比對(duì)分析。Autolock智能相機(jī)視場(chǎng)角可達(dá)30°，可以在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上任一測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行快速自動(dòng)完成測(cè)量并實(shí)時(shí)調(diào)裝。在重復(fù)調(diào)試安裝過程中，軟件可自動(dòng)完成數(shù)據(jù)采集和分析計(jì)算。

結(jié)論

API品牌的Radian系列激光跟蹤儀，以超高的精度（微米級(jí)別，μm，0.001mm），為緊縮場(chǎng)天線測(cè)量系統(tǒng)提供了便捷、高效的動(dòng)態(tài)測(cè)量及實(shí)時(shí)調(diào)整指導(dǎo)解決方案，為客戶在生產(chǎn)及交付過程中大幅縮短了超導(dǎo)線圈繞制過程中各系統(tǒng)部件位置關(guān)系的調(diào)試時(shí)間，爭(zhēng)取了更多的寶貴的測(cè)試時(shí)間，為工程整體進(jìn)度的順利實(shí)施提供了強(qiáng)有力的保障。