CN110943655B - 用于步进电机的自检方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于步进电机的自检方法及系统，该方法包括：在接收输入的自检命令之后，控制光耦电路开启，以获取当前光耦输出电平；基于所述当前光耦输出电平与镜头遮光区对应的预设光耦输出电平的关系控制所述步进电机向镜头目标方向运动，直至所述当前光耦输出电平发生跳变；将所述当前光耦输出电平发生跳变时光耦位置对应的电机坐标确定为所述步进电机的目标坐标。本发明用以解决电机在运动中由于无法确定电机的实际位置而导致电机运动失步的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电机驱动领域，尤其涉及一种用于步进电机的自检方法及系统。
背景技术
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，以达到调速的目的。
一般，在系统初始化时无法确定电机的实际位置，即逻辑坐标寄存器中所存储的值无法与电机实际位置相吻合，由此，会导致电机运动失步的问题发生。
有鉴于此，有必要对现有技术中的电机位置的确定方案予以改进，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种用于步进电机的自检方法及系统，以解决电机在运动中由于无法确定电机的实际位置而导致电机运动失步的问题。
为实现上述目的，本发明是这样实现的：
第一方面，提供了一种用于步进电机的自检方法，包括：
在接收输入的自检命令之后，控制光耦电路开启，以获取当前光耦输出电平；
基于所述当前光耦输出电平与镜头遮光区对应的预设光耦输出电平的关系控制所述步进电机向镜头目标方向运动，直至所述当前光耦输出电平发生跳变；
将所述当前光耦输出电平发生跳变时将光耦位置对应的电机坐标确定为所述步进电机的目标坐标。
第二方面，提供了一种用于步进电机的自检系统，包括：
坐标控制单元，用于在接收输入的自检命令之后，控制光耦电路开启，以获取当前光耦输出电平；
微步控制单元，用于基于所述当前光耦输出电平与镜头遮光区对应的预设光耦输出电平的关系控制所述步进电机向镜头目标方向运动，直至所述当前光耦输出电平发生跳变；
所述坐标控制单元用于将所述当前光耦输出电平发生跳变时光耦位置对应的电机坐标确定为所述步进电机的目标坐标。
第三方面，本发明还提供一种终端设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如第一方面所述的方法的步骤。
第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法的步骤。
本发明实施例的有益效果为：
本发明实施例的用于步进电机的自检方法在接收输入的自检命令后控制光耦电路开启，以获取当前光耦输出电平，并根据当前光耦输出电平与镜头遮光区对应的预设光耦输出电平的关系控制步进电机向镜头目标方向运动，直至当前光耦输出电平发生跳变，从而将当前光耦输出电平发生跳变时光耦位置对应的电机坐标确定为步进电机的目标坐标。如此，根据当前光耦输出电平的跳变点寻找步进电机的定标点，能够确定步进电机的实际位置，以解决电机在运动中由于无法确定电机的实际位置而导致电机运动失步的问题。
附图说明
图1为本发明一个实施例的用于步进电机的自检方法的示意性流程图；
图2为本发明另一个实施例的用于步进电机的自检方法的示意性流程图；
图3为本发明一个具体实施例的用于步进电机的自检方法的示意性流程图；
图4为本发明再一个实施例的用于步进电机的自检方法的示意性流程图；
图5为本发明再一个实施例的用于步进电机的自检方法的示意性流程图；
图6为本发明再一个实施例的用于步进电机的自检方法的示意性流程图；
图7为本发明一个实施例的用于步进电机的自检系统的示意性结构框图；
图8为图4中坐标控制单元的示意性结构图；
图9为本发明另一个实施例的用于步进电机的自检系统的示意性结构框图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
图1为本发明一个实施例的用于步进电机的自检方法的示意性流程图，以解决电机在运动中由于无法确定电机的实际位置而导致电机运动失步的问题。该用于步进电机的自检方法包括：
步骤102.在接收输入的自检命令之后，控制光耦电路开启，以获取当前光耦输出电平。
步骤104.基于当前光耦输出电平与镜头遮光区对应的预设光耦输出电平的关系控制步进电机向镜头目标方向运动，直至当前光耦输出电平发生跳变。其中，预设光耦输出电平为在系统初始化阶段输入的镜头遮光区对应的逻辑电平。
步骤106.将当前光耦输出电平发生跳变时光耦位置对应的电机坐标确定为步进电机的目标坐标。
需要说明的是，在光耦电路中，光耦是以光为媒介来传输电信号的器件，通常将发光器(红外线发光二极管LED)与受光器(光敏半导体，光敏电阻)封装在同一管壳内。当光耦电路的输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受发光器发出的光线之后会产生光电流，从光耦电路的输出端流出，此时，光耦导通；同理，受光器接收不到光线时，光耦电路无法输出电流，即光耦截止。其中，光耦导通时的光耦输出电平与光耦截止时的光耦输出电平不同，由此，通过光耦输出电平与预设光耦输出电平的大小关系判断受光器是否被遮挡，即判断光耦输出电平是否为镜头遮光区所对应的电平。
由于本发明实施例的用于步进电机的自检方法在接收输入的自检命令后控制光耦电路开启，以获取当前光耦输出电平，并根据当前光耦输出电平与镜头遮光区对应的预设光耦输出电平的关系控制步进电机向镜头目标方向运动，直至当前光耦输出电平发生跳变，从而将当前光耦输出电平发生跳变时光耦位置对应的电机坐标确定为步进电机的目标坐标。因此，根据当前光耦输出电平的跳变点寻找步进电机的定标点，能够确定步进电机的实际位置，以解决电机在运动中由于无法确定电机的实际位置而导致电机运动失步的问题。
在上述实施例中，基于当前光耦输出电平与镜头遮光区对应的预设光耦输出电平的关系控制步进电机向镜头目标方向运动，直至当前光耦输出电平发生跳变，包括：
若预设光耦输出电平与当前光耦输出电平相同，则控制步进电机向镜头非遮光区方向运动；若预设光耦输出电平与当前光耦输出电平相反，则控制步进电机向镜头遮光区方向运动。
举例进行说明，假设打开光耦回路后，步进电机在0～80这个区域不会遮住光耦，对应的光耦输出电平为低电平，当步进电机运动到80～100区域时，光耦会被遮挡，此时光耦输出电平为高电平。在本发明实施例中，预设光耦输出电平确定为遮住光耦对应的电平，在系统进行自检时，可根据预设光耦输出电平控制步进电机的运动方向。
可以理解的是，在自检时，无法确定步进电机的转动方向，此时，可根据获取的当前光耦输出电平与预设光耦输出电平之间的对比关系确定步进电机的运动方向。比如，若预设光耦输出电平为高电平时作为镜头遮光区对应的输出电平(假设步进电机在80～100区域为镜头遮光区)，则在获取的当前光耦输出电平为高电平(与预设光耦输出电平相同，此时知道步进电机在80～100区域内)时，控制步进电机向0即非遮光区方向运动，以确定光耦输出电平的跳变点PI点，从而找出光耦位置以确定步进电机的实际位置(即目标坐标)。反之，在获取的当前光耦输出电平为低电平(与预设光耦输出电平相反，此时知道步进电机在0～80区域内)时，控制步进电机向100即遮光区方向运动，通过光耦输出电平查找到由低到高的跳变点PI点，以确定步进电机的实际位置，从而解决电机在运动中由于无法确定电机的实际位置而导致电机运动失步的问题。
在上述实施例中，基于当前光耦输出电平与镜头遮光区对应的预设光耦输出电平的关系控制步进电机向镜头目标方向运动，直至当前光耦输出电平发生跳变，包括：
若预设光耦输出电平与当前光耦输出电平相同，则控制步进电机以第一速度向镜头W端(即镜头近端)方向大步运动直至当前光耦输出电平发生第一次跳变之后，控制步进电机以第二速度向镜头T端(即镜头远端)方向单步运动直至当前光耦输出电平发生第二次跳变；若预设光耦输出电平与当前光耦输出电平相反，则控制步进电机以第一速度向镜头T端方向大步运动直至当前光耦输出电平发生第一次跳变之后，控制步进电机以第二速度向镜头W端方向单步运动直至当前光耦输出电平发生第二次跳变。其中，第一速度大于第二速度。
其中，大步运动过程所对应的填写参数为：帧率＝25，延时＝0，步进电机的运动步数＝SPEED*8/25，其中，步进电机运动速度等于启动频率SPEED(其中，频率可以等同于速度，对于步进电机而言，称为频率，单位是pps，每秒几个步进角，对于整体电机驱动结构而言可以称为速度)。单步运动所对应的填写参数为：步进电机的运动步数＝1。
此时，将当前光耦输出电平发生跳变时光耦位置对应的电机坐标确定为步进电机的目标坐标，具体为：将当前光耦输出电平发生第二次跳变时光耦位置对应的电机坐标确定为步进电机的目标坐标。
应理解，光耦电路集成在镜头的内部，当光耦电路打开时，步进电机驱动镜头内各群组由非遮光区移至遮光区，此时光耦输出电平会发生跳变，从而根据光耦输出电平的跳变点确定步进电机位置的定标点。即通过光耦电路的目标输出电平查找到由低到高(或由高变低)的跳变点，以确定步进电机的实际位置，从而解决电机在运动中由于无法确定电机的实际位置而导致电机运动失步的问题。
在上述任一项实施例中，如图2所示，用于步进电机的自检方法还包括：
步骤108.获取状态寄存器存储的当前光耦输出电平，以基于当前光耦输出电平确定步进电机的自检过程是否完成。
其中，状态寄存器中可存储光耦电路输出的当前光耦输出电平，上位机端可通过获取状态寄存器中存储的值判断步进电机的自检过程是否完成。在自检完成时，可关闭光耦电路，即对步进电机位置的定标过程结束。反之，若自检没有完成，则会退出自检过程，对步进电机位置的定标过程结束。
需要说明的是，在自检过程开始时可以设置一定时机制，即在预设时间内启动自检程序，若在预设时间内自检过程完成，则关闭光耦电路，对步进电机位置的定标过程结束；若在预设时间内自检过程未完成，则退出自检过程，对步进电机位置的定标过程结束。
在一个具体的实施例中，如图3所示，本发明实施例的用于步进电机的自检方法的实现过程可以为：
步骤301：用户可通过在上位机端填写光耦位置对应的步进电机坐标，并填写遮光区对应的光耦输出电平V1(以作为预设光耦输出电平)。
步骤302：接收到自检命令后控制光耦电路开启，并在步骤303中没有超过预设时间时，进入步骤304获取光耦电路的当前光耦输出电平V2。
步骤305：对当前光耦输出电平V2与遮光区对应的光耦输出电平V1(即预设光耦输出电平)进行比较，在V2与V1相同时，进入步骤306中控制步进电机向W端大步运动直至V2发生跳变(如从高电平跳变为低电平或从低电平跳变为高电平)时，控制步进电机向T端低速单步运动直至V2再次发生跳变，由此，逐步确定步进电机的定标点，即逐步准确地确定步进电机的实际坐标(即目标坐标)。而在V2与V1相反时，进入步骤306中控制电机向T端大步运动直至V2发生跳变(如从高电平跳变为低电平或从低电平跳变为高电平)时，控制步进电机向W端低速单步运动直至V2再次发生跳变，由此，逐步确定步进电机的定标点，即逐步准确地确定步进电机的实际坐标(即目标坐标)。
步骤307：用户在上位机端可根据上位机端的状态寄存器的状态判断自检过程是否完成，也即判断对步进电机的定标过程是否完成，若完成，则进入步骤308，关闭光耦电路，由此对步进电机的定标过程结束。
其中，在步骤303中，如果判断自检过程超过预设时间，则退出自检程序，即关闭光耦电路，对步进电机的定标过程结束。此外，步骤303和步骤302可同时执行，步骤303也可在步骤302之前执行，只要能够确保自检过程不超过预设时间即可，不限于本发明实施例所限定的保护范围。
由于本发明实施例的用于步进电机的自检方法在接收输入的自检命令后控制光耦电路开启，以获取当前光耦输出电平，并根据当前光耦输出电平与镜头遮光区对应的预设光耦输出电平的关系控制步进电机向镜头目标方向运动，直至当前光耦输出电平发生跳变，从而将当前光耦输出电平发生跳变时光耦位置对应的电机坐标确定为步进电机的目标坐标。因此，根据当前光耦输出电平的跳变点寻找步进电机的定标点，能够确定步进电机的实际位置，以解决电机在运动中由于无法确定电机的实际位置而导致电机运动失步的问题。
可以理解的是，通过上述任一项实施例的自检方法能够准确地确定步进电机的实际位置。然而步进电机在实际运动过程中，采用自检方法进行失步补偿操作，可能会导致镜头画面模糊而使用户的使用体验比较差的问题产生。为了解决该技术问题，如图4所示，本发明实施例的自检方法还包括：
步骤402.基于当前光耦输出电平与预设光耦输出电平的关系确定当前光耦输出电平跳变时对应的电机物理位置的预估坐标。
其中，如图5所示，步骤404具体包括：
步骤502.获取当前光耦输出电平发生跳变时的电机逻辑坐标P1。
应理解，光耦电路集成在镜头的内部，当光耦电路打开时，电机驱动镜头内各群组由非遮光区移至遮光区，此时光耦输出电平会发生跳变(镜头内各群组在非遮光区或遮光区时对应的光耦输出电平不同)，因此，当前光耦输出电平发生跳变是指电机驱动镜头内各群组由非遮光区移至遮光区或由遮光区移至非遮光区时光耦电路的输出电平发生变化，从而能够根据当前光耦输出电平的跳变点确定电机位置的定标点。
步骤504.获取电机当前运动速度v0。
需要说明的是，步骤502可在步骤504之前执行，也可在步骤504之后执行，又或者，步骤502和步骤504同时执行。
步骤506.基于电机当前运动速度v0与预设速度门限值v1的关系、以及电机逻辑坐标P1确定电机物理位置的预估坐标P。
具体地，基于电机逻辑坐标P1、电机当前运动速度v0与预设速度门限值v1的关系确定电机物理位置的预估坐标P，具体可以为：
在电机当前运动速度v0大于预设速度门限值v1时，将电机逻辑坐标P1与补偿量之和确定为电机物理位置的预估坐标；在电机当前运动速度v0不大于预设速度门限值v1时将电机逻辑坐标P1确定为电机物理位置的预估坐标。其中，ΔP1＝(v0-v1)/k)*s，ΔP1为补偿量，v0表示电机当前运动速度，v1为预设速度门限值，k为补偿斜率，s为基础补偿步数。
其中，本发明实施例的电机物理位置的预估坐标P可通过公式(1)实现：
P＝P1+((v0>v1)？((v0-v1)/k)*s:0) (1)
步骤404.基于电机物理位置的预估坐标确定电机的目标补偿值，以基于目标补偿值对电机的运动步数进行补偿。
如图6所示，基于电机物理位置的预估坐标确定电机的目标补偿值，包括：
步骤602.获取电机的物理坐标值P2。
步骤604.将电机的物理坐标值P2与电机物理位置的预估坐标P之间的差值确定为目标补偿值ΔP2，即ΔP2＝P2-P。
即将根据本发明实施例的自检方法得到的目标补偿值ΔP2加入到电机之后的运动步数中，能够有效地对电机的运动步数进行补偿。
具体来说，由于本发明实施例的自检方法在获取光耦电路的当前光耦输出电平后，根据当前光耦输出电平与预设光耦输出电平的关系确定当前光耦输出电平跳变时对应的电机物理位置的预估坐标，从而根据电机物理位置的预估坐标确定电机的目标补偿值，以基于目标补偿值对电机的运动步数进行补偿。如此，电机能够自动以补偿后的运动步数进行运动，以自动补偿由于力矩不足或相位缺失或机械故障等原因造成电机失步的问题，从而能够改善镜头失焦、画面成像模糊的缺陷，解决了由于电机失步而导致镜头失焦、画面成像模糊的问题。
步骤404中基于目标补偿值对电机的运动步数进行补偿的操作可包括：
若目标补偿值为正数，则以电机的物理坐标值增大方向对电机的运动步数进行补偿；若目标补偿值为负数，则以电机的物理坐标值减小方向对电机的运动步数进行补偿。
需要说明的是，如果定义坐标的范围为0～100，则所谓电机的物理坐标值增大方向可以解释为由0指向100的方向，反之，电机的物理坐标值减小方向则解释为由100指向0的方向。
如此，根据目标补偿值对电机的运动步数进行补偿后，能够在电机运动时由于力矩不足或相位缺失或机械故障等原因造成电机失步的问题，从而能够改善镜头失焦、画面成像模糊的缺陷，解决了由于电机失步而导致镜头失焦、画面成像模糊的问题。
在上述任一项实施例中，在基于目标补偿值对电机的运动步数进行补偿之后，还包括：
若检测到当前光耦输出电平发生跳变，则确定是否更新目标补偿值。其中，确定是否更新目标补偿值，具体可以为：
若目标差值大于更新前的目标补偿值，则将目标差值作为更新后的目标补偿值，目标差值为一次运动的最大步数与电机的单次运动步数(一次运动的时间是固定的，速度有个上限，由电机本身决定，从而得到一帧运动的最大步数)之间的差值；若目标差值小于或等于更新前的目标补偿值，则令目标补偿值保持不变。
应理解，由于电机失步问题，在启动频率范围内电机可随意加速或减速或停止或转向，因此需要在保证不超过启动频率范围的条件下加入对电机的运动步数进行补偿。由于用户通过在上位机端输入启动频率START_SPEED，因此在启动频率范围内，每一图像帧运动的最大步数Stepmax可参见如下公式：
Stepmax＝(START_SPEED*8*FR)/1000。
其中，FR表示图像帧的帧率。光耦电路的当前光耦输出电平跳变后，若电机的单次运动步数STEPS加上补偿的步数(也即更新后的目标补偿值Pcompensate)，此时，更新后的目标补偿值Pcompensate取更新前的目标补偿值与(Stepmax-STEPS)中的较大值。补偿后，将更新后的目标补偿值Pcompensate减去已补偿步数，以进行下一帧补偿，直至更新后的目标补偿值Pcompensate为0。若在之后的电机的单次运动步数STEPS运动中减去补偿的步数(也即更新后的目标补偿值Pcompensate)，此时，更新后的目标补偿值Pcompensate取更新前的目标补偿值与电机的单次运动步数STEPS中的较大值，重复此过程，直至Pcompensate为0。
如图7所示，本发明实施例还提供一种用于步进电机的自检系统200，包括：坐标控制单元30，用于在接收输入的自检命令之后，控制光耦电路开启，以获取当前光耦输出电平；微步控制单元20，用于基于当前光耦输出电平与镜头遮光区对应的预设光耦输出电平的关系控制步进电机向镜头目标方向运动，直至当前光耦输出电平发生跳变；坐标控制单元30用于将当前光耦输出电平发生跳变时光耦位置对应的电机坐标确定为步进电机的目标坐标。其中，用于步进电机的自检系统200可包括光耦电路控制单元40，用于响应于坐标控制单元30发送的自检命令开启光耦电路。
由于本发明实施例的用于步进电机的自检系统200通过坐标控制单元30在接收输入的自检命令后控制光耦电路开启，以获取当前光耦输出电平，并通过微步控制单元20根据当前光耦输出电平与镜头遮光区对应的预设光耦输出电平的关系控制步进电机向镜头目标方向运动，直至当前光耦输出电平发生跳变，从而通过坐标控制单元30将当前光耦输出电平发生跳变时光耦位置对应的电机坐标确定为步进电机的目标坐标。因此，根据当前光耦输出电平的跳变点寻找步进电机的定标点，能够确定步进电机的实际位置，以解决电机在运动中由于无法确定电机的实际位置而导致电机运动失步的问题。
如图8所示，坐标控制单元30中可包含有6个寄存器，该6个寄存器分别为遮光区对应的逻辑电平寄存器pisense(用于存储预设光耦输出电平)、光耦跳变时对应的电机逻辑坐标寄存器ledpos(用于存储当前光耦输出电平发生跳变时的电机逻辑坐标)、当前通道坐标寄存器pos(用户存储步进电机的物理坐标)、失步触发的速度门限值寄存器speed(用于存储预设速度门限值v1)、补偿斜率寄存器slope(用于存储根据步进电机当前速度进行补偿的斜率)、基础补偿步数寄存器step(用于存储对步进电机运动步数进行补偿的基本步数)。其中，6个寄存器中所存储的值可由用户通过在上位机端输入存储至各个寄存器中。遮光区对应的逻辑电平寄存器pisense和光耦位置对应的电机逻辑坐标寄存器ledpos中的值根据镜头规格进行写入。
需要说明的是，当前通道坐标寄存器pos中所存储的值在系统刚初始化时并没有实际意义，即无法通过当前通道坐标寄存器pos中所存储的值知道步进电机的实际位置，需要在自检操作得到光耦位置对应的电机逻辑坐标后，将光耦跳变时对应的电机逻辑坐标寄存器ledpos存储的值填入当前通道坐标寄存器pos中，从而使得当前通道的逻辑坐标与光耦跳变时的步进电机逻辑坐标(即目标坐标)相对应。
具体来讲，对于当前通道坐标寄存器pos，微步控制单元20驱动步进电机运动的每走完如64细分的一个微步，会发送命令给坐标控制单元30将此寄存器按照运动方向加一或减一，当自检操作结束后，坐标控制单元30则将光耦位置对应的电机逻辑坐标寄存器ledpos存储的值填入当前通道坐标寄存器pos中，这样便将步进电机的逻辑坐标与步进电机的实际位置所对应。此后，每一次运动，微步控制单元20都会按照上述过程同步坐标，如此，当前通道坐标寄存器pos就保存了当前电机所处位置的坐标。
坐标控制单元30可控制光耦电路控制单元40通过LED信号(如图7中的LED1或LEDn信号)打开或关闭各个对应通道的光耦电路。即坐标控制单元30在接收到通过上位机端输入的电机失步恢复指令后可直接控制光耦电路开启，也可控制光耦电路控制单元40开启光耦电路。图7中光耦电路控制单元40的输入信号VSENS1(或VSENSn)与步进电机的驱动桥(图7中未示出)相连，由于在本发明实施例中不着重介绍步进电机的驱动桥，因此在此对步进电机的驱动桥部分不做详细赘述。
其中，光耦是以光为媒介来传输电信号的器件，集成在镜头内部，通常把发光器(红外线发光二极管LED)与受光器(光敏半导体管，光敏电阻)封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，称为光耦导通，同理受光器接收不到光线时，无法产生光电流，与光耦导通相比，两者输出的电平不同，由此通过输出电平的不同判断受光器是否被遮挡。而光耦电路集成在镜头的内部，当光耦电路打开时，电机驱动镜头内各群组由非遮光区移至遮光区，此时光耦输出电平会发生跳变(镜头内各群组在非遮光区或遮光区时对应的光耦输出电平不同)，因此，电机驱动镜头内各群组由非遮光区移至遮光区或由遮光区移至非遮光区时光耦电路的输出电平发生变化(目标输出电平发生跳变)，根据光耦电路的输出电平的跳变点确定步进电机位置的定标点(即步进电机实际坐标)。
在一个实施例中，微步控制单元20用于：若预设光耦输出电平与当前光耦输出电平相同，则控制步进电机向镜头非遮光区方向运动；若预设光耦输出电平与当前光耦输出电平相反，则控制步进电机向镜头遮光区方向运动。
可以理解的是，在自检时，无法确定步进电机的转动方向，此时，可根据获取的当前光耦输出电平与预设光耦输出电平之间的对比关系确定步进电机的运动方向。比如，若预设光耦输出电平为高电平时为镜头遮光区对应的输出电平(假设步进电机在80～100区域为镜头遮光区)，则在获取的当前光耦输出电平为高电平(与预设光耦输出电平相同，此时知道步进电机在80～100区域内)时，控制步进电机向0即非遮光区方向运动，以确定光耦输出电平的跳变点PI点，从而找出光耦位置以确定步进电机的实际位置(即目标坐标)。反之，在获取的当前光耦输出电平为低电平(与预设光耦输出电平相反，此时知道步进电机在0～80区域内)时，控制步进电机向100即遮光区方向运动，通过光耦输出电平查找到由低到高的跳变点PI点，以确定步进电机的实际位置，从而解决电机在运动中由于无法确定电机的实际位置而导致电机运动失步的问题。
在另一个实施例中，微步控制单元20用于：若预设光耦输出电平与当前光耦输出电平相同，则控制步进电机以第一速度向镜头W端方向大步运动直至当前光耦输出电平发生第一次跳变之后，控制步进电机以第二速度向镜头T端方向单步运动直至当前光耦输出电平发生第二次跳变；若预设光耦输出电平与当前光耦输出电平相反，则控制步进电机以第一速度向镜头T端方向大步运动直至当前光耦输出电平发生第一次跳变之后，控制步进电机以第二速度向镜头W端方向单步运动直至当前光耦输出电平发生第二次跳变。坐标控制单元30还用于：将当前光耦输出电平发生第二次跳变时光耦位置对应的电机坐标确定为步进电机的目标坐标。
其中，大步运动过程所对应的填写参数为：帧率＝25，延时＝0，步进电机的运动步数＝SPEED*8/25，其中，步进电机运动速度等于启动频率SPEED。单步运动所对应的填写参数为：步进电机的运动步数＝1。
由于光耦电路集成在镜头的内部，当光耦电路打开时，步进电机驱动镜头内各群组由非遮光区移至遮光区，此时光耦输出电平会发生跳变，从而根据光耦输出电平的跳变点确定步进电机位置的定标点。因此，通过光耦电路的目标输出电平查找到由低到高(或由高变低)的跳变点，以确定电机的目标位置，能够解决电机在运动中由于无法确定电机的实际位置而导致电机运动失步的问题。
在上述一些实施例中，如图9所示，用于步进电机的自检系统还可包括状态寄存器101，用于存储光耦电路输出的当前光耦输出电平，以基于输出结果确定步进电机的自检过程是否完成。即上位机端可通过获取状态寄存器中存储的值判断步进电机的自检过程是否完成。在自检完成时，可关闭光耦电路，即对步进电机位置的定标过程结束。反之，若自检没有完成，则会退出自检过程，对步进电机位置的定标过程结束。
需要说明的是，在自检过程开始时可以设置一定时机制，即在预设时间内启动自检程序，若在预设时间内自检过程完成，则关闭光耦电路，对步进电机位置的定标过程结束；若在预设时间内自检过程未完成，则退出自检过程，对步进电机位置的定标过程结束。
如图7所示，用于步进电机的自检系统200还可包括逻辑控制单元10。第一方面，逻辑控制单元10向主控单元100提供硬件SPI总线操作接口，由此，主控单元100发出的CS信号通过逻辑控制单元10访问微步控制单元20和坐标控制单元30中的寄存器；第二方面，逻辑控制单元10将主控单元100提供的时钟信号(可经由一倍频单元，图8中未示出)发送给微步控制单元20和坐标控制单元30，时钟信号的最高频率可高达400MHZ，每个时钟信号的上升沿沿着微步控制单元20和坐标控制单元30执行一次操作，相当于微步控制单元20和坐标控制单元30的心跳。第三方面，接收主控单元100输出的VD、PLS、SCK、SDATA同步信号，以控制微步控制单元20和坐标控制单元30等单元工作。
应理解，主控单元100发出同步信号后，通过SPI总线将步进电机运动参数写入微步控制单元20，并拉高VD控制线，主控单元100响应于用户输入的VD延时时间，通过逻辑控制单元10向微步控制单元20发出开始运动指令，微步控制单元20基于其寄存器中所存储的参数进行单次新的运动。主控单元100会通过逻辑控制单元10监控微步控制单元20的运动状态，当驱动步进电机运动时会拉高PLS信号，当驱动步进电机停止运动时会拉低PLS信号，由此，主控单元100通过PLS信号可得到步进电机当前是否处于运动中。
结合图7进行说明，具体来讲，主控单元100可在初始化阶段将各个通道的光耦逻辑坐标，遮光区对应的光耦输出电平填入相应的寄存器，然后启动自检功能，自检功能亦可作为镜头的复位功能。坐标控制单元30可读写微步控制单元20中寄存器所存储的内容，即坐标控制单元30可与主控单元100一样填写运动参数，发起一次电机的运动操作。当坐标控制单元30接收到逻辑控制单元10发出的自检命令后，会自主驱动光耦电路控制单元40打开镜头中的光耦电路。以zoom通道为例，坐标控制单元30读取当前光耦输出电平V2，如果预设光耦输出电平(遮光区光耦输出电平V1)与当前光耦输出电平V2一致，则控制微步控制单元20驱动步进电机向W端方向大步运动，直至当前光耦输出电平V2发生跳变，再控制微步控制单元20驱动步进电机向T端低速单步运动，值至当前光耦输出电平V2再一次跳变。如果自检前当前光耦输出电平V2与遮光区光耦输出电平V1相反，则按照上述过程反方向运动。
其中，逻辑控制单元10将主控单元100发送的PLS信号传输至坐标控制单元30，由此，主控单元100可通过PLS信号的电平判断步进电机的一次运动是否结束，以确定是否再次发送命令继续运动或者停止。
需要说明的是，在图7的实施例中，主控单元100和用于步进电机的自检系统200为两个互相独立的单元进行相互通信，其中，状态寄存器101作为主控单元100的一部分，可与用于步进电机的自检系统200进行通信，以存储光耦电路输出的当前光耦输出电平。在另外一个实施例中，如图9所示，主控单元100可以作为用于步进电机的自检系统200中的一部分进行通信，此时，状态寄存器101则作为用于步进电机的自检系统200的一部分，存储光耦电路输出的当前光耦输出电平。当然，用于步进电机的自检系统200也可以作为主控单元100的一部分，只要能够实现对步进电机的实际位置进行定标的问题即可，不限于本发明实施例所限定的保护范围。
其中，用于步进电机的自检系统200和主控单元100可以为不限于物理机、虚拟机、云主机或者移动计算装置。
上述任一项发明实施例中的“W端”是指镜头的近端，“T端”是指镜头的远端。上述任一项发明实施例所涉及的“电机坐标”是指电机控制的镜片组所在的位置。
优选地，本发明实施例还提供一种终端设备，其可包括处理器，存储器，存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述图1-6所示的方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。上述处理器可为ASIC、FPGA、CPU、MCU或者其他具有指令处理功能的物理硬件或者虚拟设备；上述存储器选自RAM、DRAM、FeRAM、NVDIMM、SSD、RAID0～7或者数据中心。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述图1-6所示的方法的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。其中，所述的计算机可读存储介质，如只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种用于步进电机的自检方法，其特征在于，所述方法包括：
在接收输入的自检命令之后，控制光耦电路开启，以获取当前光耦输出电平；
基于所述当前光耦输出电平与镜头遮光区对应的预设光耦输出电平的关系控制所述步进电机向镜头目标方向运动，直至所述当前光耦输出电平发生跳变；
将所述当前光耦输出电平发生跳变时光耦位置对应的电机坐标确定为所述步进电机的目标坐标；
其中，基于所述当前光耦输出电平与镜头遮光区对应的预设光耦输出电平的关系控制所述步进电机向镜头目标方向运动，直至所述当前光耦输出电平发生跳变，包括：
若所述预设光耦输出电平与所述当前光耦输出电平相同，则控制所述步进电机以第一速度向镜头W端方向大步运动直至所述当前光耦输出电平发生第一次跳变之后，控制所述步进电机以第二速度向镜头T端方向单步运动直至所述当前光耦输出电平发生第二次跳变；
若所述预设光耦输出电平与所述当前光耦输出电平相反，则控制所述步进电机以第一速度向镜头T端方向大步运动直至所述当前光耦输出电平发生第一次跳变之后，控制所述步进电机以第二速度向镜头W端方向单步运动直至所述当前光耦输出电平发生第二次跳变，所述第一速度大于所述第二速度。
2.根据权利要求1所述的自检方法，其特征在于，基于所述当前光耦输出电平与镜头遮光区对应的预设光耦输出电平的关系控制所述步进电机向镜头目标方向运动，直至所述当前光耦输出电平发生跳变，包括：
若所述预设光耦输出电平与所述当前光耦输出电平相同，则控制所述步进电机向镜头非遮光区方向运动；
若所述预设光耦输出电平与所述当前光耦输出电平相反，则控制所述步进电机向镜头遮光区方向运动。
3.根据权利要求1所述的自检方法，其特征在于，将所述当前光耦输出电平发生跳变时光耦位置对应的电机坐标确定为所述步进电机的目标坐标，具体为：
将所述当前光耦输出电平发生第二次跳变时光耦位置对应的电机坐标确定为所述步进电机的目标坐标。
4.根据权利要求1所述的自检方法，其特征在于，还包括：
获取状态寄存器存储的当前光耦输出电平，以基于所述当前光耦输出电平确定电机的自检过程是否完成。
5.一种用于步进电机的自检系统，其特征在于，包括：
坐标控制单元，用于在接收输入的自检命令之后，控制光耦电路开启，以获取当前光耦输出电平；
微步控制单元，用于基于所述当前光耦输出电平与镜头遮光区对应的预设光耦输出电平的关系控制所述步进电机向镜头目标方向运动，直至所述当前光耦输出电平发生跳变；
所述坐标控制单元用于将所述当前光耦输出电平发生跳变时光耦位置对应的电机坐标确定为所述步进电机的目标坐标；
所述微步控制单元还用于：
若所述预设光耦输出电平与所述当前光耦输出电平相同，则控制所述步进电机以第一速度向镜头W端方向大步运动直至所述当前光耦输出电平发生第一次跳变之后，控制所述步进电机以第二速度向镜头T端方向单步运动直至所述当前光耦输出电平发生第二次跳变；
若所述预设光耦输出电平与所述当前光耦输出电平相反，则控制所述步进电机以第一速度向镜头T端方向大步运动直至所述当前光耦输出电平发生第一次跳变之后，控制所述步进电机以第二速度向镜头W端方向单步运动直至所述当前光耦输出电平发生第二次跳变。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述微步控制单元用于：
若所述预设光耦输出电平与所述当前光耦输出电平相同，则控制所述步进电机向镜头非遮光区方向运动；
若所述预设光耦输出电平与所述当前光耦输出电平相反，则控制所述步进电机向镜头遮光区方向运动。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述微步控制单元还用于：
将所述当前光耦输出电平发生第二次跳变时光耦位置对应的电机坐标确定为所述步进电机的目标坐标。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括状态寄存器，用于存储所述当前光耦输出电平，以基于所述当前光耦输出电平确定步进电机的自检过程是否完成。
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