CN111494910A - 步进电机循环间歇运动控制***及控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种步进电机循环间歇运动控制***及控制方法，控制***包括控制器、步进电机和吐球转轮；吐球转轮包括三个以上沿圆周对称分布的隔断杆件；步进电机的外壳支撑部件上设置一接近开关，在各隔断杆件上的相同位置均设置一铁片；吐球转轮在旋转过程中，铁片靠近接近开关而产生接近开关信号；控制器用于根据接近开关信号控制步进电机循环间歇运动，步进电机与吐球转轮连接，其用于驱动吐球转轮旋转；步进电机通过驱动吐球转轮旋转，将落入相邻隔断杆件之间的转轮凹槽中的乒乓球运送出去，以实现吐球。本申请采用低成本的接近开关和铁片配合控制器进行丢步检测，成本低；本申请的控制逻辑简单、实用。

Description

步进电机循环间歇运动控制***及控制方法

技术领域

本申请属于乒乓球发球控制技术领域，具体涉及一种步进电机循环间歇运动控制***及控制方法。

背景技术

乒乓球发球机器人具有一个循环间歇运动的吐球转轮，需要间歇地通过吐球转轮在特定的时间运行特定的角度将乒乓球传送到吐球转轮下方的底板导槽中。该吐球转轮通过步进电机进行开环驱动。乒乓球在落入吐球转轮的隔断杆件之间的转轮凹槽和底板导槽的过程中负载剧烈变化，开环控制的步进电机难免会出现丢步现象。由于步进电机的这种丢步是无法预测的，因此也就无法将此次和后续的乒乓球准确、按时地运送至底板导槽中，从而导致发球失效，影响乒乓球发球机器人的正常工作。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种步进电机循环间歇运动控制***及控制方法。

根据本申请实施例的第一方面，本申请提供了一种步进电机循环间歇运动控制***，其包括控制器、步进电机和吐球转轮；

所述吐球转轮包括三个以上沿圆周对称分布的隔断杆件；所述步进电机的外壳支撑部件上设置一接近开关，在各所述隔断杆件上的相同位置均设置一铁片；所述吐球转轮在旋转过程中，所述铁片靠近所述接近开关而产生接近开关信号；

所述控制器用于根据接近开关信号控制步进电机循环间歇运动，所述步进电机与吐球转轮连接，其用于驱动所述吐球转轮旋转；

所述步进电机通过驱动所述吐球转轮旋转，将落入相邻所述隔断杆件之间的转轮凹槽中的乒乓球运送出去，以实现吐球。

上述步进电机循环间歇运动控制***中，所述控制器中设置有定时器、检测时间窗口、接近开关信号检测模块、检测控制模块和寻零复位模块；

所述定时器各周期的时长根据发球频率确定，其用于对各任务调度和分发的时间节点进行定时；

检测时间窗口的波形根据发球频率来确定；

所述接近开关信号检测模块用于检测接近开关信号；

所述检测控制模块用于控制对步进电机的丢步情况的检测。

进一步地，所述检测控制模块随着步进电机的运转进行开启，随着接近开关信号的上升沿或检测时间窗口的关闭而关闭，其具体过程为：

当步进电机开始运转时，检测控制模块开启；检测控制模块开启之后，当定时器的时间到达检测时间窗口的开始时间，接近开关信号检测模块开始检测接近开关信号，如果接近开关信号检测模块检测到接近开关信号的上升沿，则检测控制模块关闭；

如果定时器的时间到达检测时间窗口的关闭时间，接近开关信号检测模块仍未检测到接近开关信号，则检测控制模块关闭。

进一步地，所述步进电机的丢步情况包括大丢步和小丢步；

在所述步进电机的一个运转周期中，如果定时器的时间在检测时间窗口的前半段时间内，接近开关信号检测模块检测到接近开关信号的上升沿，则判定步进电机为正常运转；

如果定时器的时间在检测时间窗口的后半段时间内，接近开关信号检测模块检测到接近开关信号的上升沿，则判定步进电机为小丢步；

如果定时器的时间到达检测时间窗口的关闭时间，接近开关信号检测模块仍未检测到接近开关信号的上升沿，则判定步进电机为大丢步。

更进一步地，所述步进电机初始上电或大丢步的情况下，所述寻零复位模块开启，所述寻零复位模块执行完毕后关闭。

更进一步地，所述寻零复位模块根据接近开关信号确定步进电机的软件零位，其过程为：

判断接近开关是否有信号；

如果接近开关有信号，则控制步进电机以预设的第一速度，并与步进电机当前的运动方向相反的方向运行，直至接近开关没有信号，此时步进电机所在的位置为其机械零位；

如果接近开关没有信号，则控制步进电机以预设的第二速度，并与步进电机当前的运动方向相同的方向运行，直至接近开关有信号后，控制步进电机以第一速度反向，并与步进电机当前的运动方向相反的方向运行，直至接近开关没有信号，此时步进电机所在的位置为其机械零位；

控制步进电机从机械零位再运转一零位偏移值到达预设的软件零位；其中，零位偏移值＝软件零位-机械零位。

根据本申请实施例的第二方面，本申请还提供了一种步进电机循环间歇运动控制方法，其包括以下步骤：

根据预设的步进电机运转脉冲控制步进电机运转，根据发球频率控制开启检测时间窗口，对接近开关信号的上升沿进行检测；

根据检测时间窗口内接近开关信号上升沿的有无判断步进电机是否出现大丢步情况，根据检测时间窗口内接近开关信号上升沿出现的时刻判断步进电机为正常运转或小丢步；

如果步进电机出现大丢步情况，则控制步进电机进行寻零复位后进入下一周期运转；如果步进电机正常运转，则控制步进电机进入下一周期的运转；如果步进电机出现小丢步，则将接近开关的上升沿时刻对应的步进电机的运转角度与步进电机的理论运转角度的差值作为步进电机下一周期运转的目标角度偏移值，实现对于步进电机循环间歇运动小丢步的反馈调节，之后控制步进电机进入下一周期的运转。

上述步进电机循环间歇运动控制方法中，所述步骤根据检测时间窗口内接近开关信号上升沿的有无判断步进电机是否出现大丢步情况，根据检测时间窗口内接近开关信号上升沿出现的时刻判断步进电机为正常运转或小丢步的具体过程为：

在步进电机的一个运转周期中，如果在检测时间窗口的关闭时间，仍未检测到接近开关信号的上升沿，则判定步进电机出现大丢步；

如果在检测时间窗口的前半段时间内，检测到接近开关信号的上升沿，则判定步进电机为正常运转；

如果在检测时间窗口的后半段时间内，检测到接近开关信号的上升沿，则判定步进电机为小丢步。

上述步进电机循环间歇运动控制方法中，所述控制步进电机进行寻零复位中所寻的零位为软件零位，控制步进电机进行寻零复位的具体过程为：

判断接近开关是否有信号；

如果接近开关有信号，则控制步进电机以预设的第一速度，并与步进电机当前的运动方向相反的方向运行，直至接近开关没有信号，此时步进电机所在的位置为其机械零位；

如果接近开关没有信号，则控制步进电机以预设的第二速度，并与步进电机当前的运动方向相同的方向运行，直至接近开关有信号后，控制步进电机以第一速度反向，并与步进电机当前的运动方向相反的方向运行，直至接近开关没有信号，此时步进电机所在的位置为其机械零位；

控制步进电机从机械零位再运转一零位偏移值到达预设的软件零位，其中，零位偏移值＝软件零位-机械零位。

根据本申请实施例的第三方面，本申请还提供了一种乒乓球发球机器人，其包括上述任一项所述步进电机循环间歇运动控制***和底板导槽，所述底板导槽设置在所述吐球转轮的下方；所述步进电机循环间歇运动控制***通过控制步进电机循环间歇运动，驱动吐球转轮将落入转轮凹槽中的乒乓球运送到所述底板导槽中，以实现吐球。

根据本申请的上述具体实施方式可知，至少具有以下有益效果：本申请提供的步进电机循环间歇运动控制***通过设置低成本的接近开关和铁片使得吐球转轮在步进电机的驱动下能够产生接近开关信号，通过接近开关信号检测模块对接近开关信号上升沿的检测，对步进电机的丢步情况进行检测；通过对于步进电机循环间歇运动的小丢步进行反馈调节，对于步进电机循环间歇运动的大丢步进行寻零复位，能够保证乒乓球发球机器人吐球的连续性，从而保证乒乓球发球机器人的正常工作。

本申请提供的步进电机循环间歇运动控制***的控制逻辑简单、实用。

本申请步进电机循环间歇运动控制方法能够有效地解决步进电机在输送乒乓球过程中的丢步问题，保证***连续正常的运行；本申请采用调整目标偏移值的在线反馈方式对一定范围内的不影响吐球功能的小丢步进行处理，能够避免丢步误差的积累放大；本申请采用寻零复位方式对影响吐球功能的大丢步进行修复，能够避免大丢步带来的***功能故障。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本申请所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本申请的说明书的一部分，其示出了本申请的实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本申请的原理。

图1为本申请实施例提供的一种步进电机循环间歇运动控制***中步进电机与吐球转轮的连接关系示意图。

图2为本申请实施例提供的一种步进电机循环间歇运动控制方法的流程图之一。

图3为本申请实施例提供的一种步进电机循环间歇运动控制方法中步进电机正常运转、出现大丢步和出现小丢步三种情况下接近开关信号、检测时间窗口、检测控制信号、大丢步信号、步进电机运转脉冲和寻零复位信号的时序图。

图4为本申请实施例提供的一种步进电机循环间歇运动控制方法的流程图之二。

附图标记说明：

1、步进电机；11、接近开关；

2、吐球转轮；21、隔断杆件；22、铁片；

3、底板导槽。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本申请所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本申请内容的实施例后，当可由本申请内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本申请内容的精神与范围。

本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本申请，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以细微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的细微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

本申请提供的步进电机循环间歇运动控制***用于乒乓球发球机器人中。图1为本申请实施例提供的一种步进电机循环间歇运动控制***中步进电机与吐球转轮的连接关系示意图。

如图1所示，本申请提供的步进电机循环间歇运动控制***包括控制器(图中未示出)、步进电机1和吐球转轮2。其中，控制器用于控制步进电机循环间歇运动，步进电机1与吐球转轮2连接，其用于驱动吐球转轮2旋转。

吐球转轮2包括三个以上沿圆周对称分布的隔断杆件21。具体地，隔断杆件21可以有8个。吐球转轮2的下方设置有底板导槽3。吐球转轮2的相邻隔断杆件21之间设置有转轮凹槽。

由于吐球转轮2中各隔断杆件21呈对称性分布，因此可以确定步进电机1输送1个乒乓球的停止位置与接近开关11检测信号的上升沿的相位角度是确定的。

步进电机1的外壳支撑部件上设置一接近开关11，在吐球转轮2的各隔断杆件21上的相同位置均设置一铁片22。吐球转轮2在旋转过程中，铁片22将会靠近接近开关11而使接近开关11产生信号。

步进电机1通过驱动吐球转轮2旋转，将落入转轮凹槽中的乒乓球运送到底板导槽3中，以实现吐球。

在本实施例中，控制器中设置有定时器、检测时间窗口、接近开关信号检测模块、检测控制模块和寻零复位模块。

其中，定时器各周期的时长根据发球频率确定，定时器用于对各任务调度和分发的时间节点进行定时。具体地，定时器可以用于确定何时开启或关闭当前周期的步进电机运转脉冲。

检测时间窗口的波形根据发球频率来确定。接近开关信号检测模块用于检测接近开关信号。

检测控制模块用于控制对步进电机1的丢步情况的检测。具体地，检测控制模块随着步进电机1的运转进行开启，随着接近开关信号的上升沿或检测时间窗口的关闭而关闭，具体过程为：

当步进电机1开始运转时，检测控制模块开启；检测控制模块开启之后，当定时器的时间到达检测时间窗口的开始时间，接近开关信号检测模块开始检测接近开关信号，如果在检测时间窗口内接近开关信号检测模块检测到接近开关信号的上升沿，则检测控制模块关闭。

如果定时器的时间到达检测时间窗口的关闭时间，接近开关信号检测模块仍未检测到接近开关信号，则检测控制模块关闭。

检测控制模块开启后，接近开关信号检测模块才对接近开关信号进行检测，这样通过设置检测控制模块，能够节省计算资源，提高计算效率。

步进电机1的丢步情况包括大丢步和小丢步。

大丢步指步进电机1中转子前进的步数与脉冲数的差值较大，足以影响吐球转轮2的吐球功能。需要说明的是，步进电机1堵转是本申请中所述的大丢步的极端情况。

小丢步指步进电机1中转子前进的步数与脉冲数的差值较小，不足以影响吐球转轮2的吐球功能。

下面对是否足以影响吐球转轮2的吐球功能进行具体说明。

预设吐球转轮2的吐球角度容错范围。

如果步进电机1中转子前进的步数与脉冲数的差值对应的角度在吐球转轮2的吐球角度容错范围内，则判定不足以影响吐球转轮2的吐球功能，步进电机1为小丢步。

如果步进电机1中转子前进的步数与脉冲数的差值对应的角度不在吐球转轮2的吐球角度容错范围内，具体地，大于吐球转轮2的吐球角度容错范围内的最大值，则判定足以影响吐球转轮2的吐球功能，步进电机1为大丢步。

需要说明的是，在步进电机1的一个运转周期中，如果定时器的时间在检测时间窗口的前半段时间内，接近开关信号检测模块检测到接近开关信号的上升沿，则判定步进电机1为正常运转；如果定时器的时间在检测时间窗口的后半段时间内，接近开关信号检测模块检测到接近开关信号的上升沿，则判定步进电机1为小丢步；如果定时器的时间到达检测时间窗口的关闭时间，接近开关信号检测模块仍未检测到接近开关信号的上升沿，则判定步进电机1为大丢步。

进一步地，对于步进电机1的小丢步情况，控制器将接近开关信号的上升沿时刻对应的步进电机1的运转角度与步进电机1的理论运转角度的差值作为步进电机1下一周期运转的目标角度偏移值，从而实现对于步进电机循环间歇运动小丢步的反馈调节。对于步进电机1的大丢步情况，控制器控制开启寻零复位模块，以使步进电机1完成寻零复位，等待下一个运转周期的到来。

当步进电机1按照当前周期的脉冲运行完毕后，控制器根据步进电机1的大丢步状态，控制启动寻零复位模块，以完成步进电机1的寻零复位。

在步进电机1初始上电或大丢步的情况下，控制器控制寻零复位模块开启。寻零复位模块执行完毕后关闭。寻零复位模块用于根据接近开关信号确定步进电机1的软件零位。步进电机1处于软件零位时，转轮凹槽与底板导槽3对齐且相互不干涉。

具体地，寻零复位模块根据接近开关信号确定步进电机1的软件零位的过程为：

判断接近开关11是否有信号；

如果接近开关11有信号，则控制步进电机1以预设的第一速度，并与步进电机1当前的运动方向相反的方向运行，直至接近开关11没有信号，此时步进电机1所在的位置为其机械零位。

如果接近开关11没有信号，则控制步进电机1以预设的第二速度，并与步进电机1当前的运动方向相同的方向运行，直至接近开关11有信号后，控制步进电机1以第一速度反向，并与步进电机1当前的运动方向相反的方向运行，直至接近开关11没有信号，此时步进电机1所在的位置为其机械零位。

其中，判断接近开关11是否有信号时，具体地，如果接近开关11的信号为1，则判定接近开关11有信号；如果接近开关11的信号为0，则判定接近开关11没有信号。

通过采用上述逻辑，步进电机1每次都是在接近开关信号的上升沿或下降沿停止，这样步进电机1机械零位的定位就更加准确。

控制步进电机1从机械零位再运转一零位偏移值到达预设的软件零位。其中，零位偏移值＝软件零位-机械零位+

本申请提供的步进电机循环间歇运动控制***通过设置低成本的接近开关11和铁片22使得吐球转轮2在步进电机1的驱动下能够产生接近开关信号，通过接近开关信号检测模块对接近开关信号上升沿的检测，对步进电机1的丢步情况进行检测；通过对于步进电机循环间歇运动的小丢步进行反馈调节，对于步进电机循环间歇运动的大丢步进行寻零复位，能够保证乒乓球发球机器人吐球的连续性，从而保证乒乓球发球机器人的正常工作。本申请提供的步进电机循环间歇运动控制***的控制逻辑简单、实用。

本申请还提供了一种乒乓球发球机器人，其包括本申请提供的步进电机循环间歇运动控制***和底板导槽，底板导槽设置在吐球转轮2的下方，乒乓球发球机器人实现吐球的具体过程为：

首先，步进电机1通过驱动吐球转轮2将落入转轮凹槽中的乒乓球运送到底板导槽3中。

其次，吐球转轮2保持静止，使得底板导槽3中的乒乓球保持静止，并使下一个乒乓球能够顺利地落入转轮凹槽中。

最后，通过乒乓球发球机器人上的电磁铁将底板导槽3中的乒乓球弹出，实现吐球。

由于乒乓球发球机器人在发球过程中需要吐球转轮2循环不断地吐球，因此需要对驱动吐球转轮2的步进电机1进行循环间歇运动控制。

图2为本申请实施例提供的一种步进电机循环间歇运动控制方法的流程图之一。

基于本申请提供的步进电机循环间歇运动控制***，如图2所示，本申请还提供了一种步进电机循环间歇运动控制方法，其包括以下步骤：

S1、根据预设的步进电机运转脉冲控制步进电机1运转，根据发球频率控制开启检测时间窗口，对接近开关信号的上升沿进行检测。

S2、根据检测时间窗口内接近开关信号上升沿的有无判断步进电机1是否出现大丢步情况，根据检测时间窗口内接近开关信号上升沿出现的时刻判断步进电机1为正常运转或小丢步。

S3、如果步进电机1出现大丢步，则控制步进电机1进行寻零复位后进入下一周期运转；如果步进电机1正常运转，则控制步进电机1进入下一周期的运转；如果步进电机1出现小丢步，则将接近开关11的上升沿时刻对应的步进电机1的运转角度与步进电机1的理论运转角度的差值作为步进电机1下一周期运转的目标角度偏移值，实现对于步进电机循环间歇运动小丢步的反馈调节，之后控制步进电机进入下一周期的运转。

上述步骤S1中，吐球转轮2的各隔断杆件21的相同位置处均设置有铁片22，步进电机1的外壳支撑部件上设置一接近开关11，当某一隔断杆件21旋转至靠近接近开关11时，接近开关11产生信号。接近开关信号检测模块用于对接近开关信号的上升沿进行检测。

上述步骤S2中，在步进电机1的一个运转周期中，如果在检测时间窗口的关闭时间，接近开关信号检测模块仍未检测到接近开关信号的上升沿，则判定步进电机1出现大丢步；如果在检测时间窗口的前半段时间内，接近开关信号检测模块检测到接近开关信号的上升沿，则判定步进电机1为正常运转；如果在检测时间窗口的后半段时间内，接近开关信号检测模块检测到接近开关信号的上升沿，则判定步进电机1为小丢步。

上述步骤S3中，控制步进电机1进行寻零复位中所寻的零位为软件零位，其具体过程为：

判断接近开关11是否有信号；

如果接近开关11有信号，则控制步进电机1以预设的第一速度，并与步进电机1当前的运动方向相反的方向运行，直至接近开关11没有信号，此时步进电机1所在的位置为其机械零位。

如果接近开关11没有信号，则控制步进电机1以预设的第二速度，并与步进电机1当前的运动方向相同的方向运行，直至接近开关11有信号后，控制步进电机1以第一速度反向，并与步进电机1当前的运动方向相反的方向运行，直至接近开关11没有信号，此时步进电机1所在的位置为其机械零位。

其中，判断接近开关11是否有信号时，具体地，如果接近开关11的信号为1，则判定接近开关11有信号；如果接近开关11的信号为0，则判定接近开关11没有信号。

通过采用上述逻辑，步进电机1每次都是在接近开关信号的上升沿或下降沿停止，这样步进电机1机械零位的定位就更加准确。

控制步进电机1从机械零位再运转一零位偏移值到达预设的软件零位。

其中，零位偏移值＝软件零位-机械零位+。

本申请步进电机循环间歇运动控制方法采用上述的控制逻辑能够有效地解决步进电机1在输送乒乓球过程中的丢步问题，保证***连续正常的运行。本申请采用调整目标偏移值的在线反馈方式对一定范围内的不影响吐球功能的小丢步进行处理，能够避免丢步误差的积累放大；本申请采用寻零复位方式对影响吐球功能的大丢步进行修复，能够避免大丢步带来的***功能故障。

在乒乓球发球机器人循环发球过程中，根据接近开关信号进行丢步检测，并相应地进行反馈补偿或寻零复位，以使步进电机1进行循环间歇运动，确保乒乓球发球机器人正常发球。

为便于对步进电机正常运转、出现大丢步和出现小丢步的理解，图3给出了这三种情况下接近开关信号、检测时间窗口、检测控制信号、大丢步信号、步进电机运转脉冲和寻零复位信号的时序图。

图4为本申请实施例提供的一种步进电机循环间歇运动控制方法的流程图之二。

如图4所示，本申请提供的步进电机循环间歇运动控制方法的具体过程还可以为：

控制步进电运转。

判断步进电机1的当前步进电机运转脉冲数对应的角度值是否小于步进电机1运转的目标角度值与目标偏移角度值的和。

如果步进电机1的当前步进电机运转脉冲数对应的角度值小于步进电机1运转的目标角度值与目标偏移角度值的和，则继续控制步进电机1运转，直至步进电机1的当前步进电机运转脉冲数对应的角度值大于或等于步进电机1运转的目标角度值与目标偏移角度值的和。

如果步进电机1的当前步进电机运转脉冲数对应的角度值大于或等于步进电机1运转的目标角度值与目标偏移角度值的和，则控制步进电机1停止运转。

判断步进电机1是否出现大丢步，具体可以判断大丢步信号是否为1，如果是，则表示步进电机1出现大丢步；否则表示步进电机1未大丢步。

如果步进电机1出现大丢步，则控制步进电机1进行初始寻零复位，之后判断是否到达步进电机1的下次启动时间。

如果步进电机1未出现大丢步，则直接判断是否到达步进电机1的下次启动时间；如果是，则控制步进电机1启动，否则继续等待，直到到达步进电机1的下次启动时间。

控制步进电机1运转的同时，对步进电机1进行丢步检测；

判断是否到达检测开始时间。

如果到达检测开始时间，则对接近开关信号进行检测；否则，继续等待，直到到达检测开始时间。

判断是否检测到接近开关信号的上升沿。

如果检测到接近开关信号的上升沿，则停止对步进电机1进行丢步检测；并进一步判断接近开关信号的上升沿时刻对应的步进电机1的运转角度与步进电机1的理论运转角度的差值是否在吐球转轮2的吐球角度容错范围内；如果是，则将接近开关信号的上升沿时刻对应的步进电机1的运转角度与步进电机1的理论运转角度的差值作为步进电机1下一周期运转的目标角度偏移值，从而实现对于步进电机循环间歇运动细小丢步的反馈调节；否则，步进电机1下一周期运转的目标角度偏移值为0。

如果未检测到接近开关信号的上升沿，则进一步判断是否到达检测结束时间；如果到达检测结束时间，则停止对步进电机1进行丢步检测；否则，继续对接近开关信号进行检测。

以上所述仅为本申请示意性的具体实施方式，在不脱离本申请的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本申请保护的范围。

Claims (10)

1.一种步进电机循环间歇运动控制***，其特征在于，包括控制器、步进电机和吐球转轮；

所述吐球转轮包括三个以上沿圆周对称分布的隔断杆件；所述步进电机的外壳支撑部件上设置一接近开关，在各所述隔断杆件上的相同位置均设置一铁片；所述吐球转轮在旋转过程中，所述铁片靠近所述接近开关而产生接近开关信号；

所述控制器用于根据接近开关信号控制步进电机循环间歇运动，所述步进电机与吐球转轮连接，其用于驱动所述吐球转轮旋转；

所述步进电机通过驱动所述吐球转轮旋转，将落入相邻所述隔断杆件之间的转轮凹槽中的乒乓球运送出去，以实现吐球。

2.根据权利要求1所述的步进电机循环间歇运动控制***，其特征在于，所述控制器中设置有定时器、检测时间窗口、接近开关信号检测模块、检测控制模块和寻零复位模块；

所述定时器各周期的时长根据发球频率确定，其用于对各任务调度和分发的时间节点进行定时；

检测时间窗口的波形根据发球频率来确定；

所述接近开关信号检测模块用于检测接近开关信号；

所述检测控制模块用于控制对步进电机的丢步情况的检测。

3.根据权利要求2所述的步进电机循环间歇运动控制***，其特征在于，所述检测控制模块随着步进电机的运转进行开启，随着接近开关信号的上升沿或检测时间窗口的关闭而关闭，其具体过程为：

当步进电机开始运转时，检测控制模块开启；检测控制模块开启之后，当定时器的时间到达检测时间窗口的开始时间，接近开关信号检测模块开始检测接近开关信号，如果接近开关信号检测模块检测到接近开关信号的上升沿，则检测控制模块关闭；

如果定时器的时间到达检测时间窗口的关闭时间，接近开关信号检测模块仍未检测到接近开关信号，则检测控制模块关闭。

4.根据权利要求3所述的步进电机循环间歇运动控制***，其特征在于，所述步进电机的丢步情况包括大丢步和小丢步；

在所述步进电机的一个运转周期中，如果定时器的时间在检测时间窗口的前半段时间内，接近开关信号检测模块检测到接近开关信号的上升沿，则判定步进电机为正常运转；

如果定时器的时间在检测时间窗口的后半段时间内，接近开关信号检测模块检测到接近开关信号的上升沿，则判定步进电机为小丢步；

如果定时器的时间到达检测时间窗口的关闭时间，接近开关信号检测模块仍未检测到接近开关信号的上升沿，则判定步进电机为大丢步。

5.根据权利要求4所述的步进电机循环间歇运动控制***，其特征在于，所述步进电机初始上电或大丢步的情况下，所述寻零复位模块开启，所述寻零复位模块执行完毕后关闭。

6.根据权利要求5所述的步进电机循环间歇运动控制***，其特征在于，所述寻零复位模块根据接近开关信号确定步进电机的软件零位，其过程为：

判断接近开关是否有信号；

如果接近开关有信号，则控制步进电机以预设的第一速度，并与步进电机当前的运动方向相反的方向运行，直至接近开关没有信号，此时步进电机所在的位置为其机械零位；

如果接近开关没有信号，则控制步进电机以预设的第二速度，并与步进电机当前的运动方向相同的方向运行，直至接近开关有信号后，控制步进电机以第一速度反向，并与步进电机当前的运动方向相反的方向运行，直至接近开关没有信号，此时步进电机所在的位置为其机械零位；

控制步进电机从机械零位再运转一零位偏移值到达预设的软件零位；其中，零位偏移值＝软件零位-机械零位。

7.一种步进电机循环间歇运动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据预设的步进电机运转脉冲控制步进电机运转，根据发球频率控制开启检测时间窗口，对接近开关信号的上升沿进行检测；

根据检测时间窗口内接近开关信号上升沿的有无判断步进电机是否出现大丢步情况，根据检测时间窗口内接近开关信号上升沿出现的时刻判断步进电机为正常运转或小丢步；

如果步进电机出现大丢步情况，则控制步进电机进行寻零复位后进入下一周期运转；如果步进电机正常运转，则控制步进电机进入下一周期的运转；如果步进电机出现小丢步，则将接近开关的上升沿时刻对应的步进电机的运转角度与步进电机的理论运转角度的差值作为步进电机下一周期运转的目标角度偏移值，实现对于步进电机循环间歇运动小丢步的反馈调节，之后控制步进电机进入下一周期的运转。

8.根据权利要求7所述的步进电机循环间歇运动控制方法，其特征在于，所述步骤根据检测时间窗口内接近开关信号上升沿的有无判断步进电机是否出现大丢步情况，根据检测时间窗口内接近开关信号上升沿出现的时刻判断步进电机为正常运转或小丢步的具体过程为：

在步进电机的一个运转周期中，如果在检测时间窗口的关闭时间，仍未检测到接近开关信号的上升沿，则判定步进电机出现大丢步；

如果在检测时间窗口的前半段时间内，检测到接近开关信号的上升沿，则判定步进电机为正常运转；

如果在检测时间窗口的后半段时间内，检测到接近开关信号的上升沿，则判定步进电机为小丢步。

9.根据权利要求7所述的步进电机循环间歇运动控制方法，其特征在于，所述控制步进电机进行寻零复位中所寻的零位为软件零位，控制步进电机进行寻零复位的具体过程为：

判断接近开关是否有信号；

如果接近开关有信号，则控制步进电机以预设的第一速度，并与步进电机当前的运动方向相反的方向运行，直至接近开关没有信号，此时步进电机所在的位置为其机械零位；

如果接近开关没有信号，则控制步进电机以预设的第二速度，并与步进电机当前的运动方向相同的方向运行，直至接近开关有信号后，控制步进电机以第一速度反向，并与步进电机当前的运动方向相反的方向运行，直至接近开关没有信号，此时步进电机所在的位置为其机械零位；

控制步进电机从机械零位再运转一零位偏移值到达预设的软件零位，其中，零位偏移值＝软件零位-机械零位。

10.一种乒乓球发球机器人，其特征在于，包括如权利要求1～6任一项所述步进电机循环间歇运动控制***和底板导槽，所述底板导槽设置在所述吐球转轮的下方；所述步进电机循环间歇运动控制***通过控制步进电机循环间歇运动，驱动吐球转轮将落入转轮凹槽中的乒乓球运送到所述底板导槽中，以实现吐球。

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