CN110308745B - 位移检测装置、位移控制系统及3d打印设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种位移检测装置、位移控制系统及3D打印设备，通过位移探测单元输出检测信息；采集单元分别与位移探测单元和用于驱动运动单元的驱动控制单元连接，根据检测信息获得以第一计数单位计数的第一位置值，在检测信息的采集周期内采集驱动控制单元输出的驱动信息，根据驱动信息获得以第二计数单位计数的第二位置值；数据处理单元与采集单元连接，根据第一位置值和第二位置值，获得运动单元的当前位置值；其中，第一计数单位与位移探测单元的探测精度相对应，第二计数单位与运动单元的定位精度相对应，且位移探测单元的探测精度小于运动单元的定位精度，从而以低精度的位移探测单元实现高精度探测，提高了探测的准确性。

Description

位移检测装置、位移控制系统及3D打印设备

技术领域

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种位移检测装置、位移控制系统及3D打印设备。

背景技术

现有的3D喷墨打印机通常包括字车和支撑平台，字车上安装有打印头、固化源、校平棍等部件，其中的打印头用于向支撑平台上选择性喷射实体材料和/或支撑材料以制造三维物体。在3D打印过程中，字车和支撑平台在X、Y和Z方向分别具有相对运动，并由位移检测单元实时检测该相对运动的位移状态。为了达到三维物体的制造精度要求，需要保证位移检测单元对字车与支撑平台之间相对运动的实时位移检测精度。

现有技术中为了提高检测单元对字车与支撑平台之间相对运动的检测精度，通常采用高精度的位移传感器作为检测单元。

然而，采用高精度的位移传感器导致了3D打印机的制造成本较高，同时，高精度的位移传感器由于检测精度高导致了装配难度较大，容易在装配时就产生误差。

发明内容

本发明提供一种位移检测装置、位移控制系统及3D打印设备，以低精度的位移探测单元实现高精度的当前位置值探测，降低了3D打印机的制造成本，提高了位置探测的准确性和可靠性。

本发明实施例的第一方面，提供一种位移检测装置，包括：位移探测单元、采集单元、数据处理单元；

所述位移探测单元用于对运动单元的移动进行探测，并输出检测信息；

所述采集单元分别与所述位移探测单元和用于驱动所述运动单元的驱动控制单元连接，用以采集所述检测信息，根据所述检测信息获得以第一计数单位计数的第一位置值，并在所述检测信息的采集周期内采集所述驱动控制单元输出的用于驱动所述运动单元的驱动信息，根据所述驱动信息获得以第二计数单位计数的第二位置值；

所述数据处理单元与所述采集单元连接，用以接收所述第一位置值和所述第二位置值，并根据所述第一位置值和所述第二位置值，获得所述运动单元的当前位置值；

其中，所述第一计数单位与所述位移探测单元的探测精度相对应，所述第二计数单位与所述运动单元的定位精度相对应，且所述位移探测单元的探测精度小于所述运动单元的定位精度。

可选地，所述采集单元包括：第一采集子单元、第二采集子单元；

所述第一采集子单元与所述位移探测单元连接，用以采集所述检测信息，并根据所述检测信息获得以第一计数单位计数的第一位置值；

所述第二采集子单元与所述位移探测单元和用于驱动所述运动单元的驱动控制单元连接，用以采集所述检测信息，并在所述检测信息的采集周期内采集所述驱动控制单元输出的用于驱动所述运动单元的驱动信息，根据所述驱动信息获得以第二计数单位计数的第二位置值；

相应地，所述数据处理单元与所述第一采集子单元和所述第二采集子单元连接，用以从所述第一采集子单元接收所述第一位置值，以及从所述第二采集子单元接收所述第二位置值。

可选地，所述第一采集子单元，用于根据所述第一计数单位和所述检测信息指示的计数，确定所述第一位置值；

所述第二采集子单元，用于在采集到所述检测信息时，初始化已采集的所述驱动信息，并在所述检测信息的采集周期内根据所述第二计数单位和所述驱动信息指示的计数，确定所述第二位置值；

所述数据处理单元，用于根据所述第一位置值和所述第二位置值，确定所述运动单元的当前位置值。

可选地，当所述运动单元朝正方向移动时，所述数据处理单元，用于在确定从所述第二采集子单元接收到的所述第二位置值大于预设的第一采集阈值时，将所述第一位置值与所述第一采集阈值之和，确定为所述运动单元的当前位置值；在确定从所述第二采集子单元接收到的所述第二位置值小于或等于预设的第一采集阈值时，将所述第一位置值与所述第二位置值之和，确定为所述运动单元的当前位置值；

当所述运动单元朝负方向移动时，所述数据处理单元，用于在确定从所述第二采集子单元接收到的所述第二位置值小于预设的第二采集阈值时，将所述第一位置值与所述第二采集阈值之和，确定为所述运动单元的当前位置值；在确定从所述第二采集子单元接收到的所述第二位置值大于或等于预设的第二采集阈值时，将所述第一位置值与所述第二位置值之和，确定为所述运动单元的当前位置值。

可选地，所述第一采集子单元，用于累计所述检测信息指示的计数作为第一累计计数，并将所述第一计数单位和所述第一累计计数的乘积作为第一累计位置值，且将预设的第一初始值和所述第一累计位置值之和作为所述第一位置值；

所述第二采集子单元，用于在采集到所述检测信息指示的一个计数时，初始化所述第二采集子单元已累计的所述驱动信息指示的计数，并在所述检测信息的采集周期内，重新累计所述驱动信息指示的计数作为第二累计计数，且将所述第二计数单位和所述第二累计计数的乘积，作为第二累计位置值，并将预设的第二初始值和所述第二累计位置值之和作为所述第二位置值。

可选地，所述第一采集子单元，还用于从所述位移探测单元采集所述运动单元的运动方向信息，当根据所述运动方向信息确定所述运动单元朝正方向移动时，以正计数方式累计所述检测信息指示的计数得到所述第一累计计数；当根据所述运动方向信息确定所述运动单元朝负方向移动时，以负计数方式累计所述检测信息指示的计数得到所述第一累计计数；

所述第二采集子单元，还用于从所述驱动控制单元采集所述运动单元的运动方向信息，当根据所述运动方向信息确定所述运动单元朝正方向移动时，以正计数方式累计所述驱动信息指示的计数得到所述第二累计计数；当根据所述运动方向信息确定所述运动单元朝负方向移动时，以负计数方式累计所述驱动信息指示的计数得到所述第二累计计数。

可选地，所述数据处理单元，还用于在所述根据所述第一位置值和所述第二位置值，获得所述运动单元的当前位置值之后，根据预设位置单位对所述当前位置值进行单位换算，获取与所述预设位置单位对应的位置值。

可选地，所述运动单元的定位精度是所述位移探测单元的探测精度的N倍，其中，N为大于或等于2的整数。

可选地，所述检测信息包括检测脉冲信号，所述驱动信息包括驱动脉冲信号；

所述采集单元，用以采集所述检测脉冲信号的脉冲数，根据所述检测脉冲信号的脉冲数获得以第一计数单位计数的第一位置值，并在所述检测脉冲信号的脉冲周期内，采集所述驱动脉冲信号的脉冲数，根据所述驱动脉冲信号的脉冲数获得以第二计数单位计数的第二位置值。

可选地，还包括：控制器；

所述控制器与所述第一采集子单元和所述第二采集子单元连接，用以在所述第一采集子单元开始采集所述检测信息之前向所述第一采集子单元输出坐标原点值作为所述第一初始值，以及，在所述初始化所述第二采集子单元累计的所述驱动信息指示的计数之前或同时，向所述第二采集子单元输出正向初始值或负向初始值作为所述第二初始值。

可选地，还包括：控制器和选择器；

所述控制器与所述第一采集子单元连接，用以在所述第一采集子单元开始采集所述检测信息之前向所述第一采集子单元输出坐标原点值作为所述第一初始值，以及，所述控制器与所述选择器的输入端连接，用以向所述选择器输出正向初始值和负向初始值；

所述选择器的输入端还与所述驱动控制单元连接，所述选择器的输出端与所述第二采集子单元连接，用以从所述控制器接收所述正向初始值和负向初始值，从所述驱动控制单元接收所述运动单元的运动方向信息根据所述运动方向信息，选择将所述正向初始值或者所述负向初始值作为所述第二初始值，输出至所述第二采集子单元。

本发明实施例的第二方面，提供一种位移控制系统，包括：运动单元、驱动控制单元以及本发明第一方面及第一方面各种可能设计的所述位移检测装置。

本发明实施例的第三方面，提供一种3D打印设备，包括本发明第二方面所述的位移控制系统。

本发明提供的一种位移检测装置、位移控制系统及3D打印设备，通过位移探测单元用于对运动单元的移动进行探测，并输出检测信息；采集单元分别与所述位移探测单元和用于驱动所述运动单元的驱动控制单元连接，用以采集所述检测信息，根据所述检测信息获得以第一计数单位计数的第一位置值，并在所述检测信息的采集周期内采集所述驱动控制单元输出的用于驱动所述运动单元的驱动信息，根据所述驱动信息获得以第二计数单位计数的第二位置值；数据处理单元与所述采集单元连接，用以接收所述第一位置值和所述第二位置值，并根据所述第一位置值和所述第二位置值，获得所述运动单元的当前位置值；其中，第一计数单位与位移探测单元的探测精度相对应，第二计数单位与运动单元的定位精度相对应，且位移探测单元的探测精度小于运动单元的定位精度，从而以低精度的位移探测单元实现高精度的当前位置值探测，还提高了位置探测的准确性和可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种应用场景示意图；

图2是本发明实施例提供的一种位移检测装置结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种位移检测装置结构示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种应用场景示意图；

图5是本发明实施例提供的再一种位移检测装置结构示意图；

图6是本发明实施例提供的又一种位移检测装置结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种位移控制系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

应当理解，在本发明中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本发明中，“与A对应的B”、“与A相对应的B”、“A与B相对应”或者“B与A相对应”，表示B与A相关联，根据A可以确定B。根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其他信息确定B。A与B的匹配，是A与B的相似度大于或等于预设的阈值。

取决于语境，如在此所使用的“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。

应当理解，在本发明中，“连接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段，因此，若文中描述第一元件连接第二元件，则可以理解为该第一元件可直接电气连接该第二元件，或者透过其他元件或连接手段间接地电气连接该第二元件。

应当理解，在本发明中，“计数单位”是指数值的最小变化距离。不同计数单位体现了不同精度。例如2cm是以1cm为计数单位，但2.00cm则是以0.01cm为计数单位，可见，2.00cm的精度明显是高于2cm的，但两者的数值相等。

应当理解，在本发明中，“正方向”和“负方向”是表述运动单元的两个移动方向相反的反向，当将其中一个移动方向定义为正方向时，另一个就是负方向；为了便于简单清楚的描述本发明的技术方案，本发明实施例中将“正方向”定义为标尺刻度逐渐增大的方向，“负方向”定义为标尺刻度逐渐减小的方向。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

为了提高3D打印设备的打印精准性，需要提高对字车与支撑平台之间相对运动的检测精度，可以理解为使用更小的计数单位进行当前位置值的计数测量。现有技术中通常是采用高精度的位移传感器作为检测单元，但是高精度的位移传感器通常不仅安装难度大，而且高精度的位移传感器相比低精度的位移传感器购买成本高，由此造成了3D打印设备的制造成本高的问题。

为了解决现有技术中的上述问题，本发明实施例提供了一种位移检测装置，在采用低精度的位移探测单元的情况下，通过对硬件结构、信号处理方法的改进，使得对运动单元当前位置值的检测精度能达到或近似达到其驱动控制单元的精度，从而以低精度的位移探测单元实现高精度的当前位置值探测，还提高了位置探测的准确性和可靠性。

参见图1，是本发明实施例提供的一种应用场景示意图。如图1所示，位移探测单元10对运动单元40的当前位置值进行检测，而运动单元40在驱动控制单元50的控制下沿图1所示的行程来回移动。运动单元40停留位置指示的标尺数值即为该运动单元40的当前位置值。图1所示行程中起点为标尺数值0的位置，终点为标尺数值6的位置。在图1所示的标尺上，位移探测单元10只能在运动单元40经过标有数值1、2、3、4、5、6的位置上检测到运动单元40有移动，而在两个数值之间则受到其精度的限制而无法检测到运动单元40的移动。例如运动单元40在超过标尺数值1而未到达标尺数值2的距离中移动，位移探测单元10的检测结果是该运动单元40停留在标尺数值1的位置。为了提高位置检测精度，本发明引入采集单元20和数据处理单元30，结合驱动控制单元50输出的驱动信号对运动单元40的当前位置值进行检测。

参见图2，是本发明实施例提供的一种位移检测装置结构示意图。如图2所示的位移检测装置中，主要包括：位移探测单元10、采集单元20、数据处理单元30。

其中，位移探测单元10用于对运动单元40的移动进行探测，并输出检测信息。检测信息的计数单位由位移探测单元10的探测精度决定，例如，位移探测单元10的探测精度是0.01cm，那么检测信息对应的计数单位就是0.01cm，即以0.01cm累计正计数或累计负计数。在一些实施例中，检测信息可以是以电信号的脉冲数、电信号的高电平数、电信号的低电平数、电信号的上升沿数、电信号的下降沿数等信号特征来指示。例如，在位移探测单元10的探测精度为1cm的实施例中，位移探测单元10检测到运动单元40移动1cm，则输出一个脉冲作为检测信息。

采集单元20分别与所述位移探测单元10和用于驱动所述运动单元40的驱动控制单元50连接，用以采集所述检测信息，根据所述检测信息获得以第一计数单位计数的第一位置值，并在所述检测信息的采集周期内采集所述驱动控制单元50输出的用于驱动所述运动单元40的驱动信息，根据所述驱动信息获得以第二计数单位计数的第二位置值。

例如，采集单元20的第一输入端连接至所述位移探测单元10的输出端，以采集检测信息；采集单元20的第二输入端连接至所述驱动控制单元50的输出端，以采集驱动信息。其中，检测信息例如为脉冲数(例如1)，那么第一位置值可以理解为脉冲数对应的距离(例如1cm)。采集单元20对检测信息和驱动信息的采集，可以是以读取信息的方式采集，也可以是以接收信息的方式采集，在此不做限定。

检测信息的采集周期可以理解为位移探测单元10连续输出两次检测信息之间的间隔时长，或者理解为采集单元20连续接收到两次检测信息之间的间隔时长。例如驱动信息为脉冲信号的脉冲数，那么，在所述检测信息的采集周期内采集所述驱动控制单元50输出的用于驱动所述运动单元40的驱动信息，具体可以理解为，在采集到一个检测信息时从0开始采集驱动信息累计脉冲数，并且在下一个检测信息来临之前一直持续采集所述驱动信息并累计脉冲数，直到当下一个检测信息到达时，则重新从0开始采集驱动信息累计脉冲数。采集单元20采集的驱动信息可以理解为，与驱动控制单元50同时输出给运动单元40的驱动信息一致，其中，运动单元40响应一个驱动信息而移动一个第二计数单位指示的距离。例如驱动信息为脉冲信号的脉冲数，那么驱动控制单元50输出一个脉冲，运动单元40响应这个脉冲而从原点坐标开始正向移动0.1cm的距离，同时，采集单元20获取到第二位置值为0.1cm。

数据处理单元30与所述采集单元20连接，用以接收所述第一位置值和所述第二位置值，并根据所述第一位置值和所述第二位置值，获得所述运动单元40的当前位置值。其中，所述第一计数单位与所述位移探测单元10的探测精度相对应，所述第二计数单位与所述运动单元40的定位精度相对应，且所述位移探测单元10的探测精度小于所述运动单元40的定位精度。

在一些实施例中，数据处理单元30可以将第一位置值和第二位置值之和作为运动单元40的当前位置值。例如，第一位置值为0cm，第二位置值为0.1cm，那么运动单元40的当前位置值为0.1cm(参见图1示例)。数据处理单元30获得当前位置值之后，可以将当前位置值发送给驱动控制单元50，由驱动控制单元50将当前位置值与目标位置进行比较，从而确定输出的驱动信息。例如当驱动控制单元50比较发现运动单元40的当前位置值还未达到目标位置，则继续发出驱动信息驱动该运动单元40继续移动，直至该运动单元40到达目标位置后，停止输出驱动信息。

由于运动单元40是响应驱动控制单元50的驱动信息而移动，驱动控制单元50每输出一次驱动信息，就对应运动单元40移动一歩。可见，根据驱动信息确定的第二位置值的第二计数单位，即是运动单元40的最小移动距离，运动单元40的定位精度也就是驱动控制单元50对运动单元40的驱动精度。而对精度较低的所述位移探测单元10而言，其能探测到的最小移动距离通常大于运动单元40的最小移动距离(即位移探测单元10的探测精度小于运动单元40的定位精度)，因此，如果在以检测信息对应的第一位置值没有变化的期间，以驱动信息对应的第二位置值进行探测精度的补偿，可以将对当前位置值的检测精度提高到与驱动控制单元50的精度一致。

而且，通过采集单元20在所述检测信息的采集周期内采集驱动信息，并根据所述驱动信息获得以第二计数单位计数的第二位置值，可以将第二位置值的采集限制在一个检测信息的采集周期内，并在下一个检测信息的采集周期中重新采集驱动信息，降低了长时间连续信息采集可能引入的误差，提高了信息采集的精确性。

本实施例提供的一种位移检测装置，通过位移探测单元用于对运动单元40的移动进行探测，并输出检测信息；采集单元分别与所述位移探测单元和用于驱动所述运动单元的驱动控制单元连接，用以采集所述检测信息，根据所述检测信息获得以第一计数单位计数的第一位置值，并在所述检测信息的采集周期内采集所述驱动控制单元输出的用于驱动所述运动单元的驱动信息，根据所述驱动信息获得以第二计数单位计数的第二位置值；数据处理单元与所述采集单元连接，用以接收所述第一位置值和所述第二位置值，并根据所述第一位置值和所述第二位置值，获得所述运动单元的当前位置值；其中，所述第一计数单位与所述位移探测单元的探测精度相对应，所述第二计数单位与所述运动单元的定位精度相对应，且所述位移探测单元的探测精度小于所述运动单元的定位精度，从而以低精度的位移探测单元实现高精度的当前位置值探测，还提高了位置探测的准确性和可靠性。

在一些实施例中，采集单元20可以是包括独立的两个部分，参见图3，是本发明实施例提供的另一种位移检测装置结构示意图。如图3所示的位移检测装置中，采集单元20包括：第一采集子单元21、第二采集子单元22。

其中，第一采集子单元21与所述位移探测单元10连接，用以采集所述检测信息，并根据所述检测信息获得以第一计数单位计数的第一位置值。例如，第一采集子单元21的输入端与位移探测单元10的输出端连接，用以采集检测信息；第一采集子单元21的输出端与数据处理单元30的第一输入端连接，用以向数据处理单元30输出第一位置值。

第二采集子单元22与所述位移探测单元10和用于驱动所述运动单元40的驱动控制单元50连接，用以采集所述检测信息，并在所述检测信息的采集周期内采集所述驱动控制单元50输出的用于驱动所述运动单元40的驱动信息，根据所述驱动信息获得以第二计数单位计数的第二位置值。例如，第二采集子单元22的初始化使能端与位移探测单元10的输出端连接，用以采集检测信息并初始化所述第二采集子单元22已采集的所述驱动信息；第二采集子单元22的输入端与驱动控制单元50的输出端连接，用以采集驱动信息；第二采集子单元22的输出端与数据处理单元30的第二输入端连接，用以向数据处理单元30输出第二位置值。

相应地，所述数据处理单元30与所述第一采集子单元21和所述第二采集子单元22连接，用以从所述第一采集子单元21接收所述第一位置值，以及从所述第二采集子单元22接收所述第二位置值。其中，数据处理单元30例如是以第一输入端与第一采集子单元21相连，以第二输入端与第二采集子单元22相连。

在图3所示实施例的基础上，第一采集子单元21和第二采集子单元22可以有多种实现方式。在一些实施例中，所述第一采集子单元21，用于根据所述第一计数单位和所述检测信息指示的计数，确定所述第一位置值。而对第一位置值的确定，还可以引入第一初始值的方案。例如，第一采集子单元21用于累计所述检测信息指示的计数作为第一累计计数，并将所述第一计数单位和所述第一累计计数的乘积作为第一累计位置值，且将预设的第一初始值和所述第一累计位置值之和作为所述第一位置值。

其中，所述第一采集子单元21，还用于从所述位移探测单元10采集所述运动单元的运动方向信息，当根据所述运动方向信息确定所述运动单元40朝正方向移动时，以正计数方式累计所述检测信息指示的计数得到所述第一累计计数；当根据所述运动方向信息确定所述运动单元40朝负方向移动时，以负计数方式累计所述检测信息指示的计数得到所述第一累计计数。例如，运动单元40从起点朝正方向移动至图1中标尺数值1指示的位置时，第一采集子单元21接收到检测信息指示的第一个计数，那么，第一初始值为0，第一累计计数为1，第一累计位置值为1cm×1＝1cm，第一位置值为0cm+1cm＝1cm；继续朝正方向移动至图1中标尺数值2指示的位置时，第一采集子单元21接收到检测信息指示的第二个计数，那么，第一初始值为0cm，第一累计计数为1+1＝2，第一累计位置值为1cm×2＝2cm，第一位置值为0cm+2cm＝2cm。又例如，运动单元40从终点返回的过程中，朝负方向移动至图1中标尺数值6指示的位置时，第一采集子单元21接收到检测信息指示的第七个计数，那么，第一初始值为0cm，第一累计计数为1+1+1+1+1+1-1＝5，第一累计位置值为1cm×5＝5cm，第一位置值为0cm+5cm＝5cm；运动单元40继续朝负方向移动至图1中标尺数值5指示的位置时，第一采集子单元21接收到检测信息指示的第八个计数，第一初始值为0cm，第一累计计数为1+1+1+1+1+1-1-1＝4，第一累计位置值为1cm×4＝4cm，第一位置值为0cm+4cm＝4cm。

所述第二采集子单元22，用于在采集到所述检测信息时，初始化已采集的所述驱动信息，并在所述检测信息的采集周期内根据所述第二计数单位和所述驱动信息指示的计数，确定所述第二位置值。对于第二位置值的确定，可以引入第二初始值的方案。例如，第二采集子单元22用于在采集到所述检测信息指示的一个计数时，初始化所述第二采集子单元22已累计的所述驱动信息指示的计数，并在所述检测信息的采集周期内，重新累计所述驱动信息指示的计数作为第二累计计数，且将所述第二计数单位和所述第二累计计数的乘积，作为第二累计位置值，并将预设的第二初始值和所述第二累计位置值之和作为所述第二位置值。

其中，所述第二采集子单元22，还用于从所述驱动控制单元50采集所述运动单元40的运动方向信息，当根据所述运动方向信息确定所述运动单元40朝正方向移动时，以正计数方式累计所述驱动信息指示的计数得到所述第二累计计数；当根据所述运动方向信息确定所述运动单元40朝负方向移动时，以负计数方式累计所述驱动信息指示的计数得到所述第二累计计数；例如运动单元40从图1中标尺数值1指示的位置朝正方向移动了0.1cm时，第二采集子单元22采集到驱动信息指示的第一个计数，正向初始值为0cm，第二累计计数为1，第二累计位置值为0.1cm×1＝0.1cm，第二位置值为0cm+0.1cm＝0.1cm；继续朝正方向移动0.1cm时，第二采集子单元22采集到驱动信息指示的第二个计数，正向初始值为0cm，第二累计计数为2，第二累计位置值为0.1cm×2＝0.2cm，则第二位置值为0cm+0.2cm＝0.2cm。

又例如，运动单元40从图1中标尺数值2指示的位置朝负方向移动了0.1cm时，第二采集子单元22采集到一次检测信息，第二位置值被初始化为负向初始值0.9cm；继续朝负方向移动了0.1cm时，第二采集子单元22在当前检测信息的采集周期中采集到驱动信息指示的第一个计数，第二累计计数为-1，负向初始值为0.9cm，第二累计位置值为0.1cm×(-1)＝-0.1cm，则第二位置值为0.9cm-0.1cm＝0.8cm。

在上述实施例中，所述数据处理单元30，用于根据所述第一位置值和所述第二位置值，确定所述运动单元40的当前位置值。

在一些实施例中，第一位置值是第一初始值与第一累计位置值之和，第二位置值是第二初始值与第二累计位置值之和，运动单元40的当前位置值是第一位置值与第二位置值之和。

例如，假设运动单元40从起点朝正方向移动至图1中标尺数值1指示的位置时，第一采集子单元21和第二采集子单元22均采集到一次检测信息，第一初始值为0cm，第一累计位置值为1cm，则第一采集子单元21输出的第一位置值为1cm。与此同时，第二采集子单元22的第二初始值被初始化为0cm，即第二位置值为0cm，此时运动单元40的当前位置值为1.0cm。运动单元40继续朝正方向移动0.1cm时，位移探测单元10没有新的检测信息产生，第一位置值保持为1cm，但第二采集子单元20采集到驱动信息指示的第一个计数，第二初始值为0cm，第二累计计数为1，第二累计位置值为0.1cm，即第二位置值为0.1cm，由此得到运动单元40的当前位置值为1.1cm。

在一些实施例中，数据处理单元30还可以通过设置第二位置值的采集阈值，进一步降低检测误差。

例如，当所述运动单元朝正方向移动时，数据处理单元30可以用于在确定从所述第二采集子单元22接收到的所述第二位置值大于预设的第一采集阈值时，将所述第一位置值与所述第一采集阈值之和，确定为所述运动单元40的当前位置值；在确定从所述第二采集子单元22接收到的所述第二位置值小于或等于预设的第一采集阈值时，将所述第一位置值与所述第二位置值之和，确定为所述运动单元40的当前位置值。具体例如，预设的第一采集阈值是0.9cm，那么，假如在一个检测信息的采集周期中，第二采集子单元22采集到10次驱动信息(采集到第10次驱动信息时还未采集到新的检测信息)，输出的第二位置值是1.0cm，可能是出现了误差，例如运动单元40丢失了一次驱动信息导致少移动了一步。此时，数据处理单元30将第二位置值直接替换为第一采集阈值0.9cm，并以0.9cm与第一位置值进行计算得到当前位置值。其中，预设的第一采集阈值可以是上述实施例中的负向初始值，但本实施例不限于此。由此，可以避免出现明显不合理的检测结果，进一步提高了运动单元40正向运动过程中检测的准确性。

又例如，当所述运动单元朝负方向移动时，所述数据处理单元30可以用于在确定从所述第二采集子单元接收到的所述第二位置值小于预设的第二采集阈值时，将所述第一位置值与所述第二采集阈值之和，确定为所述运动单元的当前位置值；在确定从所述第二采集子单元接收到的所述第二位置值大于或等于预设的第二采集阈值时，将所述第一位置值与所述第二位置值之和，确定为所述运动单元的当前位置值。具体例如，预设的第二采集阈值是0.0cm，那么，假如在一个检测信息的采集周期中，第二采集子单元22采集到10次驱动信息(采集到第10次驱动信息时还未采集到新的检测信息)，输出的第二位置值是-1.0cm，可能是出现了误差，例如运动单元40丢失了一次驱动信息导致少移动了一步。此时，数据处理单元30将第二位置值直接替换为第二采集阈值0.0cm，并以0.0cm与第一位置值进行计算得到当前位置值。其中，预设的第一采集阈值可以是上述实施例中的正向初始值，但本实施例不限于此。由此，可以避免出现明显不合理的检测结果，进一步提高了运动单元40负向运动过程中检测的准确性。

在上述实施例的基础上，数据处理单元30，还可以具有单位换算功能。例如数据处理单元30用于在所述根据所述第一位置值和所述第二位置值，获得所述运动单元40的当前位置值之后，根据预设位置单位对所述当前位置值进行单位换算，获取与所述预设位置单位对应的位置值。例如，采集单元20以厘米(cm)为位置单位进行第一位置值和第二位置值的计算，当前位置值也可以是以厘米为位置单位得到2cm的结果，但用户需要的是以毫米(mm)为距离单位的输出，那么数据处理单元30则将2cm换算为20mm后输出。

在上述实施例的基础上，运动单元40的定位精度是位移探测单元10的探测精度的N倍，其中，N为大于或等于2的整数。在精度的比较中，精度越高，其数值越小，因此在A的精度是B的精度的N倍时，应当理解为B/A＝N。例如图1所示的示例中，位移探测单元10的探测精度是1cm，运动单元40的定位精度是0.1cm，那么，运动单元40的定位精度是位移探测单元10的探测精度的10倍。参见图4，是本发明实施例提供的另一种应用场景示意图。在图4所示的场景中，位移探测单元10的探测精度是1cm，运动单元40的定位精度是0.2cm，那么，运动单元40的定位精度是位移探测单元10的探测精度的5倍。可见，通过位移探测单元10的探测精度与运动单元40的定位精度的结合，将位移探测单元10的检测精度提高了N倍。

在上述实施例的基础上，在一些实施例中，所述检测信息可以是采用检测脉冲信号的方式，同样的，所述驱动信息也可以是驱动脉冲信号。那么，可以理解为，采集单元20用以采集所述检测脉冲信号的脉冲数，根据所述检测脉冲信号的脉冲数获得以第一计数单位计数的第一位置值，并在所述检测脉冲信号的脉冲周期内，采集所述驱动脉冲信号的脉冲数，根据所述驱动脉冲信号的脉冲数获得以第二计数单位计数的第二位置值。采集单元20中的第一采集子单元21、第二采集子单元22可以理解为包含有计数器的单元，从而实现对脉冲数的累计。如上述实施例中所述，检测信息和驱动信息不局限于脉冲信号的形式，但其实现的原理和效果类似，在此不再赘述。

在上述实施例的基础上，参见图5，是本发明实施例提供的再一种位移检测装置结构示意图。如图5所示的位移检测装置，还可以包括：控制器60。

所述控制器60与所述第一采集子单元21和所述第二采集子单元22连接，用以在所述第一采集子单元21开始采集所述检测信息之前向所述第一采集子单元21输出坐标原点值作为所述第一初始值，以及，在所述初始化所述第二采集子单元22累计的所述驱动信息指示的计数之前或同时，向所述第二采集子单元22输出正向初始值或负向初始值作为所述第二初始值

图5中的控制器60，具体可以是对位移检测装置进行整体控制的器件，例如可以向驱动控制单元50发送移动指令，以使得驱动控制单元50根据该移动指令生成驱动信息。具体地，移动指令可以包括运动单元40的移动速度、运动单元40的加减速曲线、运动单元40的运动方向和运动单元40的目标位置等信息。上述实施例的第一初始值和第二初始值也可以由用户输入并保存在控制器60中，然后由控制器60发送给第一采集子单元21、第二采集子单元22。可选地，运动单元40的运动方向也可以由控制器60发送给第一采集子单元21、第二采集子单元22。可选地，控制器60还可以向数据处理单元30发送预设的距离单位，以使得数据处理单元30根据预设的距离单位对当前位置值进行单位换算。

为了减轻控制器60的负担，参见图6，是本发明实施例提供的又一种位移检测装置结构示意图。如图6所示的位移检测装置，可以包括：控制器60和选择器70。

如图6所示，所述控制器60与所述第一采集子单元21连接，用以在所述第一采集子单元21开始采集所述检测信息之前向所述第一采集子单元21输出坐标原点值作为所述第一初始值，以及，所述控制器60与所述选择器70的输入端连接，用以向所述选择器70输出正向初始值和负向初始值；

所述选择器70的输入端还与所述驱动控制单元50连接，所述选择器70的输出端与所述第二采集子单元22连接，用以接收所述正向初始值和负向初始值，从所述驱动控制单元50接收所述运动单元40的运动方向信息根据所述运动方向信息，选择将所述正向初始值或者所述负向初始值作为所述第二初始值，输出至所述第二采集子单元22。

在图6所示的实施例中，可以理解为，将正向初始值和负向初始值都存储在选择器70中，由选择器70根据运动单元40的移动方向而向第二采集子单元22配置第二初始值，无需控制器60的介入，从而减小了控制器60的运行负担，也避免了由控制器60出错而导致的第二初始值错误配置问题。

参见图7，是本发明实施例提供的一种位移控制系统结构示意图。如图7所示的位移控制系统包括：运动单元40、驱动控制单元50以及上述各种实施例中任一所述的位移检测装置。

在一些实施例中，运动单元40可以是单独的一个可移动的结构(参见图2)，也可以是包含运动部件41和伺服驱动单元42的结构(参见图3)，在此不做限定。应当理解地，如果是在运动单元40包含运动部件41和伺服驱动单元42的实施例中，对运动单元40的当前位置值的检测，实际上是对运动部件41的当前位置值的检测，伺服驱动单元42可以是固定不动的，也可以是跟随运动部件41一起移动的。其中，伺服驱动单元42可以进一步包括驱动器和电机(图中未示出)。具体的，电机可以是伺服电机和步进电机中的至少一种。运动单元40还可以包括运动导轨等机械结构，伺服驱动单元42驱动所述运动部件41在运动导轨上移动。或者，运动单元40可以包括机械传动机构和运动导轨，伺服驱动单元42驱动机械传动机构带动运动部件41在移动导轨上移动。

本实施例提供的位移控制系统，通过位移检测装置中位移探测单元用于对运动单元的移动进行探测，并输出检测信息；采集单元分别与所述位移探测单元和用于驱动所述运动单元的驱动控制单元连接，用以采集所述检测信息，根据所述检测信息获得以第一计数单位计数的第一位置值，并在所述检测信息的采集周期内采集所述驱动控制单元输出的用于驱动所述运动单元的驱动信息，根据所述驱动信息获得以第二计数单位计数的第二位置值；数据处理单元与所述采集单元连接，用以接收所述第一位置值和所述第二位置值，并根据所述第一位置值和所述第二位置值，获得所述运动单元的当前位置值；其中，所述第一计数单位与所述位移探测单元的探测精度相对应，所述第二计数单位与所述运动单元的定位精度相对应，且所述位移探测单元的探测精度小于所述运动单元的定位精度，从而以低精度的位移探测单元实现高精度的当前位置值探测，还提高了位置探测的准确性和可靠性。

在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种3D打印设备，包括图7所示的位移控制系统。

本实施例提供的3D打印设备，通过位移控制系统中位移探测单元10用于对运动单元的移动进行探测，并输出检测信息；采集单元分别与所述位移探测单元和用于驱动所述运动单元的驱动控制单元连接，用以采集所述检测信息，根据所述检测信息获得以第一计数单位计数的第一位置值，并在所述检测信息的采集周期内采集所述驱动控制单元输出的用于驱动所述运动单元的驱动信息，根据所述驱动信息获得以第二计数单位计数的第二位置值；数据处理单元与所述采集单元连接，用以接收所述第一位置值和所述第二位置值，并根据所述第一位置值和所述第二位置值，获得所述运动单元的当前位置值；其中，所述第一计数单位与所述位移探测单元的探测精度相对应，所述第二计数单位与所述运动单元的定位精度相对应，且所述位移探测单元的探测精度小于所述运动单元的定位精度，从而以低精度的位移探测单元实现高精度的当前位置值探测，还提高了3D打印中位置探测的准确性和可靠性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种位移检测装置，其特征在于，包括：位移探测单元、采集单元、数据处理单元；

所述位移探测单元用于对运动单元的移动进行探测，并输出检测信息；

所述采集单元分别与所述位移探测单元和用于驱动所述运动单元的驱动控制单元连接，用以采集所述检测信息，根据所述检测信息获得以第一计数单位计数的第一位置值，并在所述检测信息的采集周期内采集所述驱动控制单元输出的用于驱动所述运动单元的驱动信息，根据所述驱动信息获得以第二计数单位计数的第二位置值；

所述数据处理单元与所述采集单元连接，用以接收所述第一位置值和所述第二位置值，并根据所述第一位置值和所述第二位置值，获得所述运动单元的当前位置值；

其中，所述第一计数单位与所述位移探测单元的探测精度相对应，所述第二计数单位与所述运动单元的定位精度相对应，且所述位移探测单元的探测精度小于所述运动单元的定位精度；

当所述运动单元朝正方向移动时，所述数据处理单元，用于在确定所述第二位置值大于预设的第一采集阈值时，将所述第一位置值与所述第一采集阈值之和，确定为所述运动单元的当前位置值；在确定所述第二位置值小于或等于预设的第一采集阈值时，将所述第一位置值与所述第二位置值之和，确定为所述运动单元的当前位置值；

当所述运动单元朝负方向移动时，所述数据处理单元，用于在确定所述第二位置值小于预设的第二采集阈值时，将所述第一位置值与所述第二采集阈值之和，确定为所述运动单元的当前位置值；在确定所述第二位置值大于或等于预设的第二采集阈值时，将所述第一位置值与所述第二位置值之和，确定为所述运动单元的当前位置值。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述采集单元包括：第一采集子单元、第二采集子单元；

所述第一采集子单元与所述位移探测单元连接，用以采集所述检测信息，并根据所述检测信息获得以第一计数单位计数的第一位置值；

所述第二采集子单元与所述位移探测单元和用于驱动所述运动单元的驱动控制单元连接，用以采集所述检测信息，并在所述检测信息的采集周期内采集所述驱动控制单元输出的用于驱动所述运动单元的驱动信息，根据所述驱动信息获得以第二计数单位计数的第二位置值；

相应地，所述数据处理单元与所述第一采集子单元和所述第二采集子单元连接，用以从所述第一采集子单元接收所述第一位置值，以及从所述第二采集子单元接收所述第二位置值。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述第一采集子单元，用于根据所述第一计数单位和所述检测信息指示的计数，确定所述第一位置值；

所述第二采集子单元，用于在采集到所述检测信息时，初始化已采集的所述驱动信息，并在所述检测信息的采集周期内根据所述第二计数单位和所述驱动信息指示的计数，确定所述第二位置值；

所述数据处理单元，用于根据所述第一位置值和所述第二位置值，确定所述运动单元的当前位置值。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，

所述第一采集子单元，用于累计所述检测信息指示的计数作为第一累计计数，并将所述第一计数单位和所述第一累计计数的乘积作为第一累计位置值，且将预设的第一初始值和所述第一累计位置值之和作为所述第一位置值；

所述第二采集子单元，用于在采集到所述检测信息指示的一个计数时，初始化所述第二采集子单元已累计的所述驱动信息指示的计数，并在所述检测信息的采集周期内，重新累计所述驱动信息指示的计数作为第二累计计数，且将所述第二计数单位和所述第二累计计数的乘积，作为第二累计位置值，并将预设的第二初始值和所述第二累计位置值之和作为所述第二位置值。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一采集子单元，还用于从所述位移探测单元采集所述运动单元的运动方向信息，当根据所述运动方向信息确定所述运动单元朝正方向移动时，以正计数方式累计所述检测信息指示的计数得到所述第一累计计数；当根据所述运动方向信息确定所述运动单元朝负方向移动时，以负计数方式累计所述检测信息指示的计数得到所述第一累计计数；

所述第二采集子单元，还用于从所述驱动控制单元采集所述运动单元的运动方向信息，当根据所述运动方向信息确定所述运动单元朝正方向移动时，以正计数方式累计所述驱动信息指示的计数得到所述第二累计计数；当根据所述运动方向信息确定所述运动单元朝负方向移动时，以负计数方式累计所述驱动信息指示的计数得到所述第二累计计数。

6.根据权利要求1至5任一所述的装置，其特征在于，

所述数据处理单元，还用于在所述根据所述第一位置值和所述第二位置值，获得所述运动单元的当前位置值之后，根据预设位置单位对所述当前位置值进行单位换算，获取与所述预设位置单位对应的位置值。

7.根据权利要求1至5任一所述的装置，其特征在于，所述运动单元的定位精度是所述位移探测单元的探测精度的N倍，其中，N为大于或等于2的整数。

8.根据权利要求1至5任一所述的装置，其特征在于，所述检测信息包括检测脉冲信号，所述驱动信息包括驱动脉冲信号；

所述采集单元，用以采集所述检测脉冲信号的脉冲数，根据所述检测脉冲信号的脉冲数获得以第一计数单位计数的第一位置值，并在所述检测脉冲信号的脉冲周期内，采集所述驱动脉冲信号的脉冲数，根据所述驱动脉冲信号的脉冲数获得以第二计数单位计数的第二位置值。

9.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：控制器；

所述控制器与所述第一采集子单元和所述第二采集子单元连接，用以在所述第一采集子单元开始采集所述检测信息之前向所述第一采集子单元输出坐标原点值作为所述第一初始值，以及，在所述初始化所述第二采集子单元累计的所述驱动信息指示的计数之前或同时，向所述第二采集子单元输出正向初始值或负向初始值作为所述第二初始值。

10.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：控制器和选择器；

所述控制器与所述第一采集子单元连接，用以在所述第一采集子单元开始采集所述检测信息之前向所述第一采集子单元输出坐标原点值作为所述第一初始值，以及，所述控制器与所述选择器的输入端连接，用以向所述选择器输出正向初始值和负向初始值；

所述选择器的输入端还与所述驱动控制单元连接，所述选择器的输出端与所述第二采集子单元连接，用以从所述控制器接收所述正向初始值和负向初始值，从所述驱动控制单元接收所述运动单元的运动方向信息根据所述运动方向信息，选择将所述正向初始值或者所述负向初始值作为所述第二初始值，输出至所述第二采集子单元。

11.一种位移控制系统，其特征在于，包括：运动单元、驱动控制单元以及权利要求1至10任一所述的位移检测装置。

12.一种3D打印设备，其特征在于，包括权利要求11所述的位移控制系统。

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