标定摆轴的参数的方法、装置和计算机可读存储介质与流程

和h
2(i+1)
进行比较；并且在h
2(i+1)
大于h1的情况下，进行步骤s5，所述步骤s5包括设定β
i+2
＝β
i+1
+0.5
°
并返回步骤s3，测量h
2(i+2)
；在h
2(i+1)
小于h1的情况下，进行步骤s6，所述步骤s6包括确定标定旋转角度括确定标定旋转角度
10.较佳地，在所述步骤s41中确认h
2i
小于h1的情况下，步骤s4进一步包括：步骤s43：将h1和h
2(i+1)
进行比较；并且在h
2(i+1)
小于h1的情况下，进行步骤s5，所述步骤s5包括设定β
i+2
＝β
i+1-0.5
°
并返回步骤s3，测量h
2(i+2)
；在h
2(i+1)
大于h1的情况下，进行步骤s6，所述步骤s6包括确定标定旋转角度
11.较佳地，步骤s7包括标定所述初始角度
12.较佳地，步骤s7进一步包括标定所述等效摆长，其中以与初始角度θ相反的方向旋转所述摆轴使得所述等效摆轴从所述起始位置被旋转角度-θ，并测量所述摆轴的末端与所述参考平面相距的垂直距离h3；确定所述等效摆长
13.较佳地，所述方法进一步包括以下步骤：s8：设置所述摆轴使得所述等效摆轴处于初始角度d
θ
处，测量所述摆轴的末端与所述参考平面相距的垂直距离h4；s9：旋转所述摆轴使得所述等效摆轴从所述初始角度d
θ
处旋转预确定的角度γ，测量所述摆轴末端与参考平面相距的垂直距离h
pos
；s10：以相反方向旋转所述摆轴使得所述等效摆轴从所述初始角度d
θ
处旋转角度-γ，测量所述摆轴末端与参考平面相距的垂直距离h
neg
，设定δha＝h
pos-h4，并且δhb＝h
neg-h4；s11：标定：所述初始角度并且所述等效摆长
14.根据本发明的第二方面，提供了一种用于标定摆轴的参数的可编程逻辑控制器，将所述摆轴的旋转中心到所述摆轴的末端确定为所述摆轴的等效摆轴，所述等效摆轴的长度为所述等效摆长，所述参数包括初始角度和所述等效摆长中的一者或多者，所述可编程逻辑控制器被配置成执行前述任一项所述的方法。
15.根据本发明的第三方面，提供了一种摆轴装置，所述摆轴装置包括：摆轴；以及如前所述的可编程逻辑控制器。
16.根据本发明的第四方面，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指令，所述指令被处理器执行时实现前述任一项所述的方法。。
17.通过下面的详细描述、附图以及权利要求书，其他特征和方面会变得清楚。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：
19.图1示出了根据本发明的示例性实施例的一种摆轴的示例性结构；
20.图2示出了根据本发明的示例性实施例的对摆轴的参数进行粗标定的过程的流程图；
21.图3示出了根据本发明的示例性实施例的粗标定的各个步骤时摆轴的示意图；
22.图4示出了根据本发明的示例性实施例的图2中的过程的步骤s4-步骤s6的流程图；
23.图5示出了根据本发明的示例性实施例的图2中的过程的步骤s7的流程图；
24.图6示出了根据本发明的示例性实施例的对摆轴进行精标定的过程的流程图；
25.图7示出了根据本发明的示例性实施例的精标定的各个步骤时摆轴的示意图；并且
26.图8示出了根据本发明的示例性实施例的摆轴装置的示意性框图。
具体实施方式
27.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
28.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
29.其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
30.以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。
31.除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。
32.在本技术中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有实施方式以及优选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。在本技术中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有
技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的技术方案。
33.在本技术实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
34.图1示出了根据本发明的示例性实施例的一种摆轴的示例性结构。摆轴100可以具有刚性结构，并且可以具有直线型的摆臂或者可以具有以各种形状弯折的摆臂。如图1所示，摆轴100具有起始端101和末端102。该起始端101固定至旋转中心，将摆轴100的旋转中心r到摆轴100的末端102的连线确定为摆轴100的等效摆轴110，并且将等效摆轴110的长度确定为等效摆长l。本领域技术人员应理解，尽管图1中示出了摆轴100的一种结构，但摆轴100可以具有其他结构，并且尽管图1中示出了摆轴100的起始端101固定至旋转中心，但也可以是摆轴100的其他位置固定至旋转中心。
35.粗标定
36.图2示出了根据本发明的示例性实施例的对摆轴的参数进行粗标定的过程200的流程图。图3示出了根据本发明的示例性实施例的粗标定的各个步骤时摆轴的示意图。
37.如图2所示，粗标定过程可以包括如下所述的步骤s1至s7。
38.在图3中示出了粗标定的各个步骤中的等效摆轴110，并且为了清楚起见，省略了摆轴100以及对于说明该过程不必要的部件。在步骤s1中，设置摆轴100使得等效摆轴110处于起始位置301，在该起始位置301处，等效摆轴110与0
°
位置之间存在初始角度θ。起始位置301可以是等效摆轴110处于任意旋转角度的位置。作为一个示例，起始位置301可以是设置摆轴100使得末端102处的摆臂的部分基本上垂直于参考平面p(例如，水平面)的位置。替代地，起始位置301也可以是等效摆轴110基本上垂直于参考平面p的位置。
39.在步骤s2中，旋转摆轴100使得等效摆轴110从起始位置301以一方向旋转角度α至第二位置302。此时测量摆轴的末端102与参考平面p相距的垂直距离h1。
40.在步骤s3中，以与步骤s2相反的方向旋转摆轴100使得等效摆轴110从起始位置301旋转角度βi至第三位置303并且测量摆轴的末端102与参考平面p相距的垂直距离h
2i
。此处，i表示所测量的h2的序数，并且i是正整数。即，第一次测量时，旋转角度为β1并且测得的摆轴的末端102与参考平面p相距的垂直距离为h
21
；第二次测量时，旋转角度为β2并且测得的摆轴的末端102与参考平面p相距的垂直距离为h
22
；第i次测量时，旋转角度为βi并且测得的摆轴的末端102与参考平面p相距的垂直距离为h
2i
；第i+1次测量时，旋转角度为β
i+1
并且测得的摆轴的末端102与参考平面p相距的垂直距离为h
2(i+1)
；以此类推。在第一次测量时，旋转角度β1与步骤s2中的α旋转角度大小相等，并且如上所述，旋转方向相反。另外，应理解，在对不同的测量结果进行比较时，i、i+1和i+2旨在解释几次测量之间的先后顺序，而并不旨在指示特定的某一次测量。
41.接着，在步骤s4中，判断垂直距离h1和垂直距离h
2i
是否满足计算条件。
42.在不满足计算条件的情况下，进行到步骤s5，设定旋转角度βi，并返回步骤s3；在满足计算条件的情况下，进行到步骤s6，计算标定旋转角度β
i0
。
43.以下，参考图4，描述了根据本发明的示例性实施例的图2中的过程的步骤s4-步骤s6的流程图。
44.在上文参考图2的描述中，在步骤s4中，判断垂直距离h1和垂直距离h
2i
是否满足计
算条件。具体地，步骤s4可以包括将垂直距离h
2i
与垂直距离h1进行比较的步骤s41。
45.在步骤s41中比较得到h1＝h
2i
的情况下，所设定的旋转角度βi即为标定旋转角度β
i0
，(换而言之，无需计算标定旋转角度)。
46.在步骤s41中比较得到h
2i
＞h1的情况下，行进到步骤s51中设定β
i+1
＝βi+0.5
°
，然后返回步骤s3以与步骤s2相反的方向旋转摆轴100使得等效摆轴110从所述起始位置旋转角度β
i+1
并测量垂直距离h
2(i+1)
。此处，应理解，尽管步骤s3中记载的是测量垂直距离h
2i
，但此处的h
2i
是h2的通式，即包括测量垂直距离h
21
、h
22
……h2(i+1)
、h
2(i+2)
等等。接着，再次回到步骤s4中，此时执行步骤s42，将测得的垂直距离h
2(i+1)
与垂直距离h1进行比较。如果h
2(i+1)
仍然大于h1，则再次进行到步骤s51中设定β
i+2
＝β
i+1
+0.5
°
，然后返回步骤s3以与步骤s2相反的方向旋转摆轴100使得等效摆轴110从起始位置旋转角度β
i+2
并测量垂直距离h
2(i+2)
。重复这一过程，直到在步骤s42中比较得到h
2i
＜h1，然后行进到步骤s6，此时将确定标定旋转角度角度
47.在步骤s41中比较得到h
2i
＜h1的情况下，进行到步骤s52中设定β
i+1
＝β
i-0.5
°
，然后返回步骤s3以与步骤s2相反的方向旋转摆轴100使得等效摆轴110从所述起始位置旋转角度β
i+1
并测量垂直距离h
2(i+1)
。接着，再次回到步骤s4中，此时执行步骤s43，将测得的垂直距离h
2(i+1)
与垂直距离h1进行比较。如果h
2(i+1)
仍然小于h1，则再次进行到步骤s5中设定β
i+2
＝β
i+1-0.5
°
，然后返回步骤s3以与步骤s2相反的方向旋转摆轴100使得等效摆轴110从起始位置旋转角度β
i+2
并测量垂直距离h
2(i+2)
。重复这一过程，直到在步骤s43中比较得到h
2i
＞h1，然后行进到步骤s6，此时将确定标定旋转角度，然后行进到步骤s6，此时将确定标定旋转角度
48.在步骤s6中确定标定旋转角度β
i0
之后，行进到步骤s7，基于预确定的角度α和所述标定旋转角度β
i0
来标定摆轴100的参数。图5示出了根据本发明的示例性实施例的图2中的过程的步骤s7的流程图。
49.根据本发明的一个实施例，摆轴100的参数可以包括摆轴100的初始角度θ。
50.在步骤s41中比较得到h1＝h
2i
的情况下，如上所述，所设定的旋转角度βi即为标定旋转角度β
i0
，并且可以在步骤s71标定初始角度并且特别地，在i＝1的情况下，即在h1＝h
21
的情况下，可以标定初始角度θ＝0。
51.在步骤s41中比较得到h
2i
＞h1或者h
2i
＜h1的情况下，则可以基于在步骤s6中确定的标定旋转角度β
i0
在步骤s71标定初始角度
52.附加地或替代地，根据本发明的一个实施例，摆轴100的参数可以进一步包括摆轴的等效摆长l。
53.在该实施例中，步骤s7可以进一步包括步骤s72：以与初始角度θ相反的方向旋转摆轴100使得等效摆轴110从起始位置旋转角度-θ，并测量摆轴的末端102与参考平面p相距的垂直距离h3。然后行进到步骤s73，确定等效摆长
54.精标定
55.在经过上述粗标定的过程之后，得到的标定的摆轴参数仍然可能存在偏差，或者
用户可能需要更精确的摆轴参数。因此，根据本发明的一个实施例，用于标定摆轴的参数的方法可以进一步包括精标定的过程。图6示出了根据本发明的示例性实施例的对摆轴进行精标定的过程600的流程图。
56.图7示出了根据本发明的示例性实施例的精标定的各个步骤时摆轴的示意图。
57.如图6所示，精标定过程可以包括如下所述的步骤s8至s11。在图7中示出了精标定的各个步骤中的等效摆轴110，并且为了清楚起见，省略了摆轴100以及对于说明该过程不必要的部件。在步骤s8中，设置摆轴100使得等效摆轴110处于初始角度d
θ
处，并测量摆轴100的末端102与参考平面p相距的垂直距离h4。根据一个实施例，在执行上述粗标定之后再执行精标定的情况下，该初始角度d
θ
可以是通过粗标定过程确定的初始角度θ与实际的初始角度之间仍然存在的偏差，也就是说在上述粗标定过程得到初始角度θ，并且旋转摆轴100使得等效摆轴110从起始位置301旋转角度-θ的位置处以克服该初始角度后，与垂直于参考平面的方向之间仍然存在的角度。并且由此，通过粗标定过程确定的等效摆长l与实际的等效摆长l0之间也存在偏差d
l
。替代地，可以不执行上述粗标定的过程而直接执行精标定的过程，则此时，初始角度d
θ
也可以是例如用户(例如通过用户界面)将摆轴100的旋转角度(即，等效摆轴110的旋转角度)设置为0
°
时等效摆轴110与0
°
位置之间实际存在的初始角度。
58.然后，在步骤s9中，旋转摆轴100使得等效摆轴110从初始角度d
θ
处旋转预确定的角度γ，并测量摆轴的末端102与参考平面p相距的垂直距离h
pos
。
59.在步骤s10中，以与步骤s9相反的方向旋转摆轴100使得等效摆轴110从初始角度d
θ
处旋转角度-γ，并测量摆轴的末端102与参考平面p相距的垂直距离h
neg
。
60.设定δha＝h
pos-h4，并且δhb＝h
neg-h4。
61.则有δha＝h
pos-h4＝(l+d
l
)
·
[cosd
θ-cos(γ+d
θ
)]；
[0062]
δhb＝h
neg-h4＝(l+d
l
)
·
[cosd
θ-cos(-γ+d
θ
)]；
[0063]
δh
a-δhb＝2(l+d
l
)
·
sinγ
·
sind
θ
；
[0064]
δha+δhb＝2(l+d
l
)
·
cosd
θ
·
(1-cosγ)；
[0065][0066]
则在步骤s11中可以标定初始角度并且等效摆长
[0067]
根据本发明的一个实施例，还相应地提供了一种可编程逻辑控制器(plc)，该可编程逻辑控制器可以用于如参照图1描述的摆轴。上述可编程逻辑控制器(plc)可以实现如前文参考图2、图4-图6所述的用于标定摆轴的参数的方法。在本发明的用于标定摆轴的参数的方法适用的很多设计构思和细节同样适用于上述可编程逻辑控制器(plc)，且可以得到相同的有益技术效果，此处不再赘述。此外，利用plc可以进一步促进摆轴的参数的实时计算和实时更新。
[0068]
根据本发明的一个实施例，如图8所示，提供了一种摆轴装置800的示意性框图。摆轴装置800可以包括图1中示出的摆轴100以及如上所述的可编程逻辑控制器810。可编程逻辑控制器810可以与摆轴100的驱动器可通信地连接。
[0069]
此外，上述用于标定摆轴的参数的方法以及摆轴装置800可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(dsl)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、dsl、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(cd)、激光碟、光碟、数字多用碟(dvd)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。
[0070]
至此，描述了用于标定摆轴的参数的方法、摆轴装置和相应的控制系统。现有的采集多组旋转角度下的数据计算摆长和初始角度然后取平均值的方案需要采集较多数据，操作复杂，并且在取平均值时会引入小角度下的较大干扰。通过本文提供的精标定和/或粗标定，可以只在大角度下进行标定。摆轴在大角度旋转时，高度变化更明显，因此高度上的干扰较小。因此本发明减小了高度上的干扰，实现较高的标定精度。此外，本发明需要采集的角度数据较少，简化操作。
[0071]
上面已经描述了一些示例性实施例。然而，应该理解的是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以对上述示例性实施例做出各种修改。例如，如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、架构、设备或电路中的组件以不同方式被组合和/或被另外的组件或其等同物替代或补充，也可以实现合适的结果，那么相应地，这些修改后的其它实施方式也落入权利要求书的保护范围内。

技术特征：
θ，并测量所述摆轴的末端与所述参考平面相距的垂直距离h3；确定所述等效摆长8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤：s8：设置所述摆轴使得所述等效摆轴处于初始角度d
θ
处，测量所述摆轴的末端与所述参考平面相距的垂直距离h4；s9：旋转所述摆轴使得所述等效摆轴从所述初始角度d
θ
处旋转预确定的角度γ，测量所述摆轴末端与参考平面相距的垂直距离h
pos
；s10：以相反方向旋转所述摆轴使得所述等效摆轴从所述初始角度d
θ
处旋转角度-γ，测量所述摆轴末端与参考平面相距的垂直距离h
neg
，设定δh
a
＝h
pos-h4，并且δh
b
＝h
neg-h4；s11：标定：所述初始角度并且所述等效摆长9.一种用于标定摆轴的参数的可编程逻辑控制器，将所述摆轴的旋转中心到所述摆轴的末端确定为所述摆轴的等效摆轴，所述等效摆轴的长度为所述等效摆长，所述参数包括初始角度和所述等效摆长中的一者或多者，所述可编程逻辑控制器被配置成执行如权利要求1-8中任一项所述的方法。10.一种摆轴装置，所述摆轴装置包括：摆轴；以及如权利要求9所述的可编程逻辑控制器。11.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有指令，所述指令被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的方法。

技术总结
一种用于标定摆轴的参数的方法，其中将摆轴的旋转中心到摆轴的末端确定为摆轴的等效摆轴，等效摆轴的长度为等效摆长，参数包括初始角度和等效摆长中的一者或多者，方法包括：S1：设置摆轴使得等效摆轴处于起始位置；S2：旋转摆轴使得等效摆轴从起始位置旋转预确定的角度α，测量摆轴的末端与参考平面相距的垂直距离H1；S3：以相反方向旋转摆轴使得等效摆轴从起始位置旋转角度β


技术研发人员：谢淼 李建龙 石斌 王威
受保护的技术使用者：上海柏楚数控科技有限公司
技术研发日：2023.05.15
技术公布日：2023/8/28