CN108508924B - 一种用于运动控制限位装置的运动控制限位方法 - Google Patents

一种用于运动控制限位装置的运动控制限位方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于运动控制限位装置的运动控制限位方法，该方法包括：通过对零点初始标校得到零点值以及其对应的角度；根据零点精确查找方法找到精确零点值及对应的极化角；以及计算驱动量，然后自动搜索卫星信号并锁定卫星位置。本发明的运动控制限位方法解决了位置控制过程中限位安装影响了运动行程的问题，可多自由度同步控制，在圆周和直线运动中均可使用。

Description

一种用于运动控制限位装置的运动控制限位方法
【技术领域】
本发明属于位置控制技术领域，具体而言，涉及一种用于运动控制限位装置的运动控制限位方法。
【背景技术】
在位置控制过程中，常常需要一个基准位置，可为自身控制所用，也可为多自由度控制提供基准同步。
传统的限位多采用霍尔传感器或微动开关，这些限位常常给运动过程带来运动死区，要么造成产品体积变大，基准位置标定不够灵活。在有些位置控制过程需要360度旋转行程，且可能将零点设在任何位置，而且需要几个轴同步。
因此期待提供一种新型的用于运动控制限位装置的运动控制限位方法，其能够解决现有技术存在的问题。
【发明内容】
本发明旨在提供一种用于运动控制限位装置的运动控制限位方法，以解决现有技术存在的问题。本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明的一个实施方式提供了一种用于运动控制限位装置的运动控制限位方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：通过对零点初始标校得到零点值b以及零点值b对应的角度d；
步骤2：根据零点精确查找方法找到精确零点值a，及对应的极化角e；
步骤3：计算驱动量f，然后自动搜索卫星信号并锁定卫星位置。
根据本发明的上述一个实施方式提供的运动控制限位方法，所述运动控制限位装置包括负载单元、电机及驱动单元、旋转电位计测量单元、A/D采集单元、MCU处理单元、射频接收处理单元、多个连轴器以及多个串行总线；
其中，所述负载单元和所述电机及驱动单元通过连轴器连接，所述电机及驱动单元和所述旋转电位计测量单元通过连轴器连接；以及
所述旋转电位计测量单元和所述A/D采集单元通过串行总线连接，所述A/D采集单元和所述MCU处理单元通过串行总线连接，所述MCU处理单元和所述电机及驱动单元通过串行总线连接，所述射频接收处理单元和所述MCU处理单元通过串行总线连接。
根据本发明的上述一个实施方式提供的运动控制限位方法，所述步骤1中所述零点初始标校进一步包括以下步骤：
步骤100：根据***特性将***调节到零点位置；
步骤101：在旋转电位计测量单元和A/D采集单元加电、电机及驱动单元不加电的情况下，采集A/D数值b0；
步骤102：将A/D数值b0进行滤波处理；
步骤103：得到零点值b。
根据本发明的上述一个实施方式提供的运动控制限位方法，所述***为运动控制限位装置。
根据本发明的上述一个实施方式提供的运动控制限位方法，所述旋转电位计测量单元为360度旋转的传感器。
根据本发明的上述一个实施方式提供的运动控制限位方法，所述所述零点值b是通过采集一定数量的样本并取平均值得到的。
根据本发明的上述一个实施方式提供的运动控制限位方法，所述步骤2中所述零点精确查找方法进一步包括以下步骤：
步骤201：控制对象朝固定方向驱动第一步并采集A/D数值a0；
步骤202：根据A/D数值a0和零点值b计算得到数值c0；
步骤203：判断数值c0是否大于第一阈值，如果判断为“是”，则返回步骤201；如果判断为“否”，则进入步骤204；
步骤204：控制对象朝固定方向驱动第二步，并采集A/D数值a1；
步骤205：根据A/D数值a1和零点值b计算得到数值c1；
步骤206：判断数值c1是否大于第二阈值，如果判断为“是”，则进入步骤207；如果判断为“否”，则结束本方法；
步骤207：判断数值c1是否大于第一阈值，如果判断为“是”，则返回步骤204继续，如果判断为“否”，则进入步骤208；
步骤208：控制对象朝与固定方向相反的方向驱动第三步并采集A/D数值a2；
步骤209：根据A/D数值a2和零点值b计算得到数值c2；
步骤210：判断数值c2是否大于第二阈值，如果判断为“是”，则返回步骤208；如果判断为“否”，则结束本方法。
根据本发明的上述一个实施方式提供的运动控制限位方法，所述对象为负载单元。
根据本发明的上述一个实施方式提供的运动控制限位方法，所述负载单元为中星10号卫星。
根据本发明的上述一个实施方式提供的运动控制限位方法，所述步骤202中所述c0的计算公式为：c0＝|a0-b|；所述步骤205中所述c1的计算公式为：c1＝|a1-b|；所述步骤209中所述c2的计算公式为：c2＝|a2-b|。
根据本发明的上述一个实施方式提供的运动控制限位方法，所述步骤204中所述第二步为所述步骤201中所述第一步的1/2；所述步骤208中所述第三步为所述步骤201中所述第一步的1/2。
根据本发明的上述一个实施方式提供的运动控制限位方法，所述步骤3中所述驱动量f的计算公式为：f＝e-d。
本发明具有有益的技术效果：
(1)本发明的运动控制限位方法包括两个部分，即为零点标定过程和零点查找过程，零点标定过程为运动控制限位提供了一个基准位置，即可为自身控制所用，也可为多自由度控制提供基准同步，大大方便了用户的使用，另外也可得到其它几个基准位置。
(2)本发明的所使用的连轴器可进行多轴同步控制。
(3)本发明所使用的旋转电位计测量单元是360度旋转的传感器，可进行360度旋转计量，适应360度无死区旋转。
(4)本发明的装置体积小，安装灵活，解决了位置控制过程中，限位安装，影响了运动行程问题，可多自由度同步控制，不仅可在圆周运动中使用，在线运动中也可使用。
【附图说明】
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1示出了根据本发明的一个实施方式的现有技术的运动控制限位装置结构示意图；
图2示出了用于图1所示的装置的运动控制限位方法流程图；
图3示出了根据图2所示的运动控制限位方法中的零点初始标校方法流程图；
图4示出了根据图2所示的运动控制限位方法中的零点精确查找方法流程图。
【具体实施方式】
图1-4和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
图1示出了根据本发明的一个实施方式的现有技术的运动控制限位装置结构示意图。如图1所示，本发明的一个实施方式提供了一种运动控制限位装置，该装置包括负载单元1、电机及驱动单元3、旋转电位计测量单元5、A/D采集单元7、MCU处理单元9、射频接收处理单元11以及连轴器2、4。其中，负载单元1和电机及驱动单元3通过连轴器2连接，并可同轴旋转。电机及驱动单元3和旋转电位计测量单元5通过连轴器4连接，并可同轴旋转。旋转电位计测量单元5和A/D采集单元7通过串行总线6连接。A/D采集单元7和MCU处理单元9通过串行总线8连接，并且MCU处理单元9和电机及驱动单元3通过串行总线10连接。射频接收处理单元11通过串行总线12与MCU处理单元9连接。
负载单元1即为实际控制对象，本实施方式中所使用的控制对象为中星10号卫星。电机及驱动单元3用于驱动负载单元1和旋转电位计测量单元5旋转。旋转电位计测量单元5用于将位置信号转换为电压信号，并将电压信号传递到A/D采集单元7，本发明所使用的旋转电位计测量单元5为360度旋转的传感器。A/D采集单元7用于采集来自旋转电位计测量单元5发出的电压信号，并将电压信号转化为数字信号。MCU处理单元9为计算机控制部分，其一方面用于接收来自A/D采集单元7发出的数字信号，另一方面能够发出脉冲驱动信号控制电机及驱动单元3运转。射频接收处理单元11包含天线面、变频放大器、信标采集器(均未示出)，其中，天线面能够接收来自负载单元1发出的卫星微波信号，变频放大器将卫星微波信号进行放大处理，信标采集器能够在卫星微波信号转化为数字化的信标信号后采集数字化的信标信号。然后数字化的信标信号通过串行总线12传递到MCU处理单元。本实施例中所述的运动控制限位装置及其中的各个部件均为现有技术，在此不再详细赘述。
上述的装置在运行时，电机及驱动单元3启动，带动负载单元1和旋转电位计测量单元5旋转，负载单元1产生位置信号。旋转电位计测量单元5采集位置信号并将该位置信号转化为电压信号。电压信号通过串行总线6传递到A/D采集单元7中，然后A/D采集单元7将该电压信号转换为数字信号，随后数字信号通过串行总线8传递到MCU处理单元9中。另一方面，在电机及驱动单元3的带动下，负载单元1能够产生卫星微波信号，射频接收处理单元11接收负载单元1产生的卫星微波信号，并将该卫星微波信号转换为数字化的信标信号，随后数字化的信标信号通过串行总线12传递到MCU处理单元。MCU处理单元根据实际采集显示的信号情况，并通过发出脉冲驱动信号控制电机及驱动单元3运转，来调节负载单元1的位置。
图2示出了用于图1所示的装置的运动控制限位方法流程图；图3示出了根据图2所示的运动控制限位方法中的零点初始标校方法流程图；图4示出了根据图2所示的运动控制限位方法中的零点精确查找方法流程图。如图2-4所示，本发明的一个实施方式还提供了一种运动控制限位方法，该方法包括以下几个步骤：
步骤10：运动控制限位方法开始；
步骤20：通过对零点初始标校得到零点值b以及零点值b对应的角度d；
步骤30：根据零点精确查找方法找到精确零点值a，及对应的极化角e；
步骤40：计算驱动量f，然后自动搜索卫星信号并锁定卫星位置；
步骤50：运动控制限位方法结束。
根据本发明的上述一个实施方式提供的运动控制限位方法，其中所述零点初始标校进一步包括以下步骤：
步骤100：零点初始标校开始；
步骤101：根据***特性将***调节到零点位置；
步骤102：在旋转电位计测量单元5和A/D采集单元7加电、电机及驱动单元3不加电的情况下，采集A/D数值b0；
步骤103：将A/D数值b0进行滤波处理；
步骤104：得到零点值b；
步骤105：零点初始标校结束。
根据本发明的上述一个实施方式提供的运动控制限位方法，其中，所述步骤101中所述***为运动控制限位装置。
根据本发明的上述一个实施方式提供的运动控制限位方法，其中，所述步骤102中所述旋转电位计测量单元5为360度旋转的传感器。
根据本发明的上述一个实施方式提供的运动控制限位方法，其中所述步骤104中所述零点值b是通过采集一定数量的样本并取平均值得到的。
根据本发明的上述一个实施方式提供的运动控制限位方法，其中，所述零点精确查找方法进一步包括以下步骤：
步骤200：零点精确查找开始
步骤201：控制对象朝固定方向驱动第一步并采集A/D数值a0；
步骤202：根据A/D数值a0和零点值b计算得到数值c0；
步骤203：判断数值c0是否大于第一阈值，如果判断为“是”，则返回步骤201；如果判断为“否”，则进入步骤204；
步骤204：控制对象朝固定方向驱动第二步，并采集A/D数值a1；
步骤205：根据A/D数值a1和零点值b计算得到数值c1；
步骤206：判断数值c1是否大于第二阈值，如果判断为“是”，则进入步骤207；如果判断为“否”，则结束本方法；
步骤207：判断数值c1是否大于第一阈值，如果判断为“是”，则返回步骤204继续，如果判断为“否”，则进入步骤208；
步骤208：控制对象朝与固定方向相反的方向驱动第三步并采集A/D数值a2；
步骤209：根据A/D数值a2和零点值b计算得到数值c2；
步骤210：判断数值c2是否大于第二阈值，如果判断为“是”，则返回步骤208；如果判断为“否”，则结束本方法。
根据本发明的上述一个实施方式提供的运动控制限位方法，其中，所述对象为负载单元1。
根据本发明的上述一个实施方式提供的运动控制限位方法，其中，所述负载单元1为中星10号卫星。
根据本发明的上述一个实施方式提供的运动控制限位方法，其中，所述步骤202中所述c0的计算公式为：c0＝|a0-b|；所述步骤205中所述c1的计算公式为：c1＝|a1-b|；所述步骤209中所述c2的计算公式为：c2＝|a2-b|。
根据本发明的上述一个实施方式提供的运动控制限位方法，其中，所述步骤204中所述第二步为所述步骤201中所述第一步的1/2；所述步骤208中所述第三步为所述步骤201中所述第一步的1/2。
根据本发明的上述一个实施方式提供的运动控制限位方法，其中，所述步骤3中所述驱动量f的计算公式为：f＝e-d。
本发明的有益效果：
本发明的运动控制限位方法包括两个部分，即为零点标定过程和零点查找过程，零点标定过程为运动控制限位提供了一个基准位置，即可为自身控制所用，也可为多自由度控制提供基准同步，大大方便了用户的使用，另外也可得到其它几个基准位置。连轴器的使用使得多轴同步控制成为可能，所使用的旋转电位计测量单元是360度旋转的传感器，可进行360度旋转计量，适应360度无死区旋转。本发明的装置体积小，安装灵活，解决了位置控制过程中，限位安装，影响了运动行程问题，可多自由度同步控制，不仅可在圆周运动中使用，在线运动中也可使用。
在此提供的方法不与任何特定计算机、虚拟***或者其它设备固有相关。各种通用***也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类***所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的实施方式。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。
根据本发明的方法可以通过计算机程序产品来实施，该计算机程序产品包括用于当在计算机上运行所述计算机程序产品时执行以实施本发明的位置控制中的校准方法的软件代码部分。
可以通过在计算机可读记录介质中记录一种计算机程序来实施本发明，该计算机程序包括用于当在计算机上运行所述计算机程序时执行以实施本发明的位置控制中的校准方法的软件代码部分。即根据本发明的位置控制中的校准方法能够以计算机可读介质中的指令的形式和各种其他形式分发，而不管实际来执行分发的信号承载介质的特定类型。计算机可读介质的例子包括诸如EPROM、ROM、磁带、纸、软盘、硬盘驱动器、RAM和CD-ROM的介质以及诸如数字和模拟同心链路的传输型介质。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

Claims (9)

1.一种用于运动控制限位装置的运动控制限位方法，所述运动控制限位装置包括负载单元、电机及驱动单元、旋转电位计测量单元、A/D采集单元、MCU处理单元、射频接收处理单元、多个连轴器以及多个串行总线；
其中，所述负载单元和所述电机及驱动单元通过连轴器连接，所述电机及驱动单元和所述旋转电位计测量单元通过连轴器连接；以及
所述旋转电位计测量单元和所述A/D采集单元通过串行总线连接，所述A/D采集单元和所述MCU处理单元通过串行总线连接，所述MCU处理单元和所述电机及驱动单元通过串行总线连接，所述射频接收处理单元和所述MCU处理单元通过串行总线连接；
其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1：通过对零点初始标校得到零点值b以及零点值b对应的角度d；
所述零点初始标校进一步包括以下步骤：
步骤100：根据***特性将***调节到零点位置；
步骤101：在旋转电位计测量单元和A/D采集单元加电、电机及驱动单元不加电的情况下，采集A/D数值b0；
步骤102：将A/D数值b0进行滤波处理；
步骤103：得到零点值b；
步骤2：根据零点精确查找方法找到精确零点值a，及对应的极化角e；
步骤3：计算驱动量f，驱动量f的计算公式为：f＝e-d，然后自动搜索卫星信号并锁定卫星位置。
2.根据权利要求1所述的运动控制限位方法，其特征在于：所述***为运动控制限位装置。
3.根据权利要求1所述的运动控制限位方法，其特征在于：所述旋转电位计测量单元为360度旋转的传感器。
4.根据权利要求1所述的运动控制限位方法，其特征在于：所述零点值b是通过采集一定数量的样本并取平均值得到的。
5.根据权利要求1所述的运动控制限位方法，其特征在于：所述步骤2中所述零点精确查找方法进一步包括以下步骤：
步骤201：控制对象朝固定方向驱动第一步并采集A/D数值a0；
步骤202：根据A/D数值a0和零点值b计算得到数值c0；
步骤203：判断数值c0是否大于第一阈值，如果判断为“是”，则返回步骤201；如果判断为“否”，则进入步骤204；
步骤204：控制对象朝固定方向驱动第二步，并采集A/D数值a1；
步骤205：根据A/D数值a1和零点值b计算得到数值c1；
步骤206：判断数值c1是否大于第二阈值，如果判断为“是”，则进入步骤207；如果判断为“否”，则结束本方法；
步骤207：判断数值c1是否大于第一阈值，如果判断为“是”，则返回步骤204继续，如果判断为“否”，则进入步骤208；
步骤208：控制对象朝与固定方向相反的方向驱动第三步并采集A/D数值a2；
步骤209：根据A/D数值a2和零点值b计算得到数值c2；
步骤210：判断数值c2是否大于第二阈值，如果判断为“是”，则返回步骤208；如果判断为“否”，则结束本方法。
6.根据权利要求5所述的运动控制限位方法，其特征在于：所述对象为负载单元。
7.根据权利要求6所述的运动控制限位方法，其特征在于：所述负载单元为中星10号卫星。
8.根据权利要求5所述的运动控制限位方法，其特征在于：所述步骤202中所述c0的计算公式为：c0＝|a0-b|；所述步骤205中所述c1的计算公式为：c1＝|a1-b|；所述步骤209中所述c2的计算公式为：c2＝|a2-b|。
9.根据权利要求5所述的运动控制限位方法，其特征在于：所述步骤204中所述第二步为所述步骤201中所述第一步的1/2；所述步骤208中所述第三步为所述步骤201中所述第一步的1/2。
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