CN108415362A - 一种多轴动态矩阵造型的生成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多轴动态矩阵造型的生成方法，涉及舞台表演中电机控制技术领域。该方法通过计算得到以场景、场次为单元的轴运动目标位置造型序列，在使用过程中，将该序列下发给控制器，通过控制器控制舞台表演中多轴矩阵造型的时序变化，从而满足了舞台剧场复杂的多轴运动控制造型以及场次场景切换需求。

Description

一种多轴动态矩阵造型的生成方法
技术领域
本发明涉及舞台表演中电机控制技术领域，尤其涉及一种多轴动态矩阵造型的生成方法。
背景技术
目前，在舞台多轴动态矩阵造型(动态雕塑)的电机控制过程中，通常采用控制器的电子凸轮传输轴控数据的方式来控制多轴的动态矩阵造型，但是，由于电子凸轮产生的多轴控制时序，很难关注到动态造型舞台表演的整体效果，而且矩阵造型中的轴越多越难以控制，因此，上述控制方法已经无法满足舞台表演中多个场景、多个场次切换的表演需求。
发明内容
本发明的目的在于提供涉及一种多轴动态矩阵造型的生成方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种多轴动态矩阵造型的生成方法，包括如下步骤：
S1，根据现场设备多轴的空间位置布局，映射出一个该布局的多轴矩阵Mm×n(m行n列的矩阵)，以及确定每个轴在此空间下的表演运行行程序列Si(i＝0…m×n)；定义一个需要下发给控制器的矩阵序列根据现场剧目演艺的要求定义一个表演场次的序列Li；
S2，根据表演或者场地需求把多轴矩阵Mm×n分割为多个矩阵区域Mi(i＝0…k)k≤m×n，每一个所述矩阵区域由物理上相邻或者不相邻的独立轴或者轴组合逻辑定义而成；每一个所述矩阵区域Mi(i＝0…k)k≤m×n的当前动态造型由函数f(x,y)i(i＝0…k)k≤m×n表示，其中，x为多轴矩阵里轴的行编号，y为多轴矩阵里的列编号，f(x,y)i(i＝0…k)k≤m×n表示表演区域里的相对位置；
S3，根据表演或者场地需求把多轴矩阵Mm×n分割为多个矩阵区域MI(I＝0…k)k≤m×n，每一个所述矩阵区域由物理上相邻或者不相邻的独立轴或者轴组合逻辑定义而成；每一个所述矩阵区域MI(I＝0…k)k≤m×n的下一个动态造型由函数f(x,y)I(I＝0…k)k≤m×n表示，其中，所述矩阵区域MI(I＝0…k)k≤m×n与所述矩阵区域Mi(i＝0…k)k≤m×n的分割方法可以相同，也可以不同，两者本质上并没有大的区别，主要取决于现场的动态运动复杂度要求；
S4，根据步骤S2中的f(x,y)i(i＝0…k)k≤m×n得到表演区域里当前造型每个轴的相对位置，即每个轴的起始点位置，根据S 3中的f(x,y)I(I＝0…k)k≤m×n得到表演区域里下一个造型的相对位置，即每个轴的目标点位置，根据起始点位置和目标点位置的差值得到每个轴两次动态造型的运行距离序列di(i＝0…m×n)，根据该运行距离序列得到每个轴最大的运行距离dmax＝max(di)(i＝0…k)；
S5，根据控制器中设定的读取周期T和单轴的最大运行速度Vmax，以及S4中得到的dmax，利用以下公式计算需要插入的点数量N：
N＝dmax/(Vmax×T)，
其中，T和Vmax为根据需求定义的常数；
S6，根据每个轴的起始点位置、目标点位置以及S5中计算得到的需要插入的点数量N，通过S型曲线规划进行多项式插值，得到每个轴的与读取周期T相关的一组目标位置序列；
S7，根据S6中得到的每个轴的目标位置序列，以及S1中每个轴与多轴矩阵Mm×n的映射关系，得到一组矩阵序列其中，N为S5得到的需要插入的点数量；
S8，将S7中得到的矩阵序列添加到需要下发给控制器的矩阵序列中；
S9，判断当前表演场次的动态造型是否完成，如果没有，则跳至S3，否则，记录当前表演场次的标识，即S8中的l值，存放在S1中确定的表演序列Li(i＝0…l)里；
S10，判断是否需要新建表演场次，如果是，则跳至S1，否则，下发矩阵和Li(i＝0…n)表演场次标识，完成多轴动态矩阵造型的生成。
优选地，所述造型函数f(x,y)i(i＝0…k)为数学上的标准函数或需求定义的离散函数对应关系。
本发明的有益效果是：本发明实施例提供的多轴动态矩阵造型的生成方法，通过计算得到以场景、场次为单元的轴运动目标位置造型序列，在使用过程中，将该序列下发给控制器，通过控制器控制舞台表演中多轴矩阵造型的时序变化，从而满足了舞台剧场复杂的多轴运动控制造型以及场次场景切换需求。
附图说明
图1是本发明提供的多轴动态矩阵造型的生成方法流程示意图；
图2是本发明提供的多轴动态矩阵造型的生成方法的实施示意图；
图3是多项式S曲线规划示意图；
图4是采用本发明提供的方法模拟的14×14的多轴矩阵侧视效果图；
图5是采用本发明提供的方法模拟的14×14的多轴矩阵仰视效果图；
图6是采用本发明提供的方法模拟的14×14多轴矩阵的造型运行的效果模拟图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种多轴动态矩阵造型的生成方法，包括如下步骤：
S1，根据现场设备多轴的空间位置布局，映射出一个该布局的多轴矩阵Mm×n(m行n列的矩阵)，以及确定每个轴在此空间下的表演运行行程序列Si(i＝0…m×n)；定义一个需要下发给控制器的矩阵序列根据现场剧目演艺的要求定义一个表演场次的序列Li；
S2，根据表演或者场地需求把多轴矩阵Mm×n分割为多个矩阵区域Mi(i＝0…k)k≤m×n，每一个所述矩阵区域由物理上相邻或者不相邻的独立轴或者轴组合逻辑定义而成；每一个所述矩阵区域Mi(i＝0…k)k≤m×n的当前动态造型由函数f(x,y)i(i＝0…k)k≤m×n表示，其中，x为多轴矩阵里轴的行编号，y为多轴矩阵里的列编号，f(x,y)i(i＝0…k)k≤m×n表示表演区域里的相对位置；
S3，根据表演或者场地需求把多轴矩阵Mm×n分割为多个矩阵区域MI(I＝0…k)k≤m×n，每一个所述矩阵区域由物理上相邻或者不相邻的独立轴或者轴组合逻辑定义而成；每一个所述矩阵区域MI(I＝0…k)k≤m×n的下一个动态造型由函数f(x,y)I(I＝0…k)k≤m×n表示，其中，所述矩阵区域MI(I＝0…k)k≤m×n与所述矩阵区域Mi(i＝0…k)k≤m×n的分割方法可以相同，也可以不同，两者本质上并没有大的区别，主要取决于现场的动态运动复杂度要求；
S4，根据步骤S2中的f(x,y)i(i＝0…k)k≤m×n得到表演区域里当前造型每个轴的相对位置，即每个轴的起始点位置，根据S 3中的f(x,y)I(I＝0…k)k≤m×n得到表演区域里下一个造型的相对位置，即每个轴的目标点位置，根据起始点位置和目标点位置的差值得到每个轴两次动态造型的运行距离序列di(i＝0…m×n)，根据该运行距离序列得到每个轴最大的运行距离dmax＝max(di)(i＝0…k)；
S5，根据控制器中设定的读取周期T和单轴的最大运行速度Vmax，以及S4中得到的dmax，利用以下公式计算需要插入的点数量N：
N＝dmax/(Vmax×T)，
其中，T和Vmax为根据需求定义的常数；
S6，根据每个轴的起始点位置、目标点位置以及S5中计算得到的需要插入的点数量N，通过S型曲线规划进行多项式插值，得到每个轴的与读取周期T相关的一组目标位置序列；
S7，根据S6中得到的每个轴的目标位置序列，以及S1中每个轴与多轴矩阵Mm×n的映射关系，得到一组矩阵序列其中，N为S5得到的需要插入的点数量；
S8，将S7中得到的矩阵序列添加到需要下发给控制器的矩阵序列中；
S9，判断当前表演场次的动态造型是否完成，如果没有，则跳至S3，否则，记录当前表演场次的标识，即S8中的l值，存放在S1中确定的表演序列Li(i＝0…l)里；
S10，判断是否需要新建表演场次，如果是，则跳至S1，否则，下发矩阵和Li(i＝0…n)表演场次标识，完成多轴动态矩阵造型的生成。
如图2所示，本发明实施例提供的上述方法可以在控制系统的上位机端实施，也可以也在下位机的PLC端实施，控制多轴造型。
本发明提供的上述方法中，所述造型函数f(x,y)i(i＝0…k)可以为数学上的标准函数或需求定义的离散函数对应关系。
本发明提供的方法中，可以使用如图3所示的一种S型曲线来进行运动曲线规划，在轴控中进行速度和加速度的规划。
采用本发明实施例提供的方法对现场进行矩阵抽象模拟，可以得到模拟的效果侧视图。对14X14的方形矩阵现场进行模拟得到的效果侧视图可如图4所示。
采用本发明实施例提供的方法对现场进行矩阵抽象模拟，可以得到模拟的效果仰视图。对14X14的方形矩阵现场进行模拟得到的效果仰视图可如图5所示。
采用本发明实施例提供的方法对现场的矩阵运行造型进行抽象模拟，可以得到造型运行模拟的效果图。对14X14的方形矩阵现场进行造型运行模拟，得到的效果侧视图可如图6所示。此图中本发明所使用的造型函数f(x,y)i(i＝0…k)的对应关系为三角函数。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本发明实施例提供的多轴动态矩阵造型的生成方法，通过计算得到以场景、场次为单元的轴运动目标位置造型序列，在使用过程中，将该序列下发给控制器，通过控制器控制舞台表演中多轴矩阵造型的时序变化，从而满足了舞台剧场复杂的多轴运动控制造型以及场次场景切换需求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种多轴动态矩阵造型的生成方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，根据现场设备多轴的空间位置布局，映射出一个该布局的多轴矩阵Mm×n(m行n列的矩阵)，以及确定每个轴在此空间下的表演运行行程序列Si(i＝0…m×n)；定义一个需要下发给控制器的矩阵序列根据现场剧目演艺的要求定义一个表演场次的序列Li；
S2，根据表演或者场地需求把多轴矩阵Mm×n分割为多个矩阵区域Mi(i＝0…k)k≤m×n，每一个所述矩阵区域由物理上相邻或者不相邻的独立轴或者轴组合逻辑定义而成；每一个所述矩阵区域Mi(i＝0…k)k≤m×n的当前动态造型由函数f(x,y)i(i＝0…k)k≤m×n表示，其中，x为多轴矩阵里轴的行编号，y为多轴矩阵里的列编号，f(x,y)i(i＝0…k)k≤m×n表示表演区域里的相对位置；
S3，根据表演或者场地需求把多轴矩阵Mm×n分割为多个矩阵区域MI(I＝0…k)k≤m×n，每一个所述矩阵区域由物理上相邻或者不相邻的独立轴或者轴组合逻辑定义而成；每一个所述矩阵区域MI(I＝0…k)k≤m×n的下一个动态造型由函数f(x,y)I(I＝0…k)k≤m×n表示，其中，所述矩阵区域MI(I＝0…k)k≤m×n与所述矩阵区域Mi(i＝0…k)k≤m×n的分割方法可以相同，也可以不同，两者本质上并没有大的区别，主要取决于现场的动态运动复杂度要求；
S4，根据步骤S2中的f(x,y)i(i＝0…k)k≤m×n得到表演区域里当前造型每个轴的相对位置，即每个轴的起始点位置，根据S3中的f(x,y)I(I＝0…k)k≤m×n得到表演区域里下一个造型的相对位置，即每个轴的目标点位置，根据起始点位置和目标点位置的差值得到每个轴两次动态造型的运行距离序列di(i＝0…m×n)，根据该运行距离序列得到每个轴最大的运行距离dmax＝max(di)(i＝0…k)；
S5，根据控制器中设定的读取周期T和单轴的最大运行速度Vmax，以及S4中得到的dmax，利用以下公式计算需要插入的点数量N：
N＝dmax/(Vmax×T)，
其中，T和Vmax为根据需求定义的常数；
S6，根据每个轴的起始点位置、目标点位置以及S5中计算得到的需要插入的点数量N，通过S型曲线规划进行多项式插值，得到每个轴的与读取周期T相关的一组目标位置序列；
S7，根据S6中得到的每个轴的目标位置序列，以及S1中每个轴与多轴矩阵Mm×n的映射关系，得到一组矩阵序列其中，N为S5得到的需要插入的点数量；
S8，将S7中得到的矩阵序列添加到需要下发给控制器的矩阵序列中；
S9，判断当前表演场次的动态造型是否完成，如果没有，则跳至S3，否则，记录当前表演场次的标识，即S8中的l值，存放在S1中确定的表演序列Li(i＝0…l)里；
S10，判断是否需要新建表演场次，如果是，则跳至S1，否则，下发矩阵和Li(i＝0…n)表演场次标识，完成多轴动态矩阵造型的生成。
2.根据权利要求1所述的多轴动态矩阵造型的生成方法，其特征在于，所述造型函数f(x,y)i(i＝0…k)为数学上的标准函数或需求定义的离散函数对应关系。
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