CN111342715B - 一种缝纫机及其开环步进电机的电角度修正方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种开环步进电机的电角度修正方法，包括：在开环步进电机的运行过程中，每当运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据；基于不带浮点运算的方式，利用
进行电角度的修正，获得该时刻的经过修正的电角度X′；其中，t表示1/k个步距角所对应的电角度，k为正整数。应用本申请的方案，可以有效地提高开环步进电机的控制精度。本申请还提供了一种缝纫机及其开环步进电机的电角度修正系统，具有相应技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及缝纫技术领域，特别是涉及一种缝纫机及其开环步进电机的电角度修正方法及系统。
背景技术
随着时代的发展，步进电机在工业缝纫机中的应用变的越来越广泛，例如使用步进电机剪线、抬压脚，调节送布牙齿高度等等。
但是，部分步进电机成本较低，采用开环控制，由于没有位置反馈，可能会存在控制误差，如果使用编码器，霍尔等硬件设备进行闭环控制又会增加成本。
综上所述，如何有效地提高开环步进电机的控制精度，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种缝纫机及其开环步进电机的电角度修正方法及系统，以有效地提高开环步进电机的控制精度。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种开环步进电机的电角度修正方法，包括：
在开环步进电机的运行过程中，每当运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据；
基于不带浮点运算的方式，利用
进行电角度的修正，获得该时刻的经过修正的电角度X′；其中，t表示1/k个步距角所对应的电角度，k为正整数。
优选的，所述每当运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据，包括：
通过对电角度的累积进行机械角的计算，每当所述开环步进电机运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据。
优选的，所述每当运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据，包括：
通过接收的外部矩形脉冲的跳变沿进行机械角的计算，每当所述开环步进电机运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据。
优选的，所述开环步进电机为两相四线的50对级开环步进电机，k的取值为1或者2。
一种开环步进电机的电角度修正系统，包括：
机械角累积单元，用于在开环步进电机的运行过程中，每当运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据；
电角度修正单元，用于基于不带浮点运算的方式，利用
进行电角度的修正，获得该时刻的经过修正的电角度X′；其中，t表示1/k个步距角所对应的电角度，k为正整数。
优选的，所述机械角累积单元，具体用于：
在开环步进电机的运行过程中，通过对电角度的累积进行机械角的计算，每当所述开环步进电机运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据。
优选的，所述机械角累积单元，具体用于：
在开环步进电机的运行过程中，通过接收的外部矩形脉冲的跳变沿进行机械角的计算，每当所述开环步进电机运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据。
优选的，所述开环步进电机为两相四线的50对级开环步进电机，k的取值为1或者2。
一种缝纫机，包括上述任一实施例中所述的开环步进电机的电角度修正系统。
应用本发明实施例所提供的技术方案，考虑到步进电机的开环控制是通过对电机按照一定顺序通电来控制的，也可以理解为按照顺序模拟给定不同的电角度来改变定子的磁场方向，来拖动转子转动。这个过程中可能存在误差，因此本申请在电机每转过1/k个步距角时，对模拟的电角度进行修正，便能够提高开环步进电机的控制精度。
具体的，每当运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据，再基于不带浮点运算的方式，利用
进行电角度的修正，便可以获得该时刻的经过修正的电角度X′。由于基于不带浮点运算的方式，进行左除得到的结果是取整数，因此通过
可以实现修正。即，对于某一个扇区中的任意电角度数值，经过修正之后，电角度都会被修正为一个对应于该扇区的特定的、可以认为是正确的电角度的数值。
因此，本申请的方案可以有效地提高开环步进电机的控制精度。
附图说明
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，下面描述中的附图仅仅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。
图1为本发明中一种开环步进电机的电角度修正方法的实施流程图；
图2为本发明一种具体实施方式中的两相四线的50对级步进电机的扇区划分示意图；
图3为本发明中一种开环步进电机的电角度修正系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种开环步进电机的电角度修正方法，可以有效地提高开环步进电机的控制精度。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。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。
请参考图1，图1为本发明中一种开环步进电机的电角度修正方法的实施流程图，该开环步进电机的电角度修正方法可以包括以下步骤：
步骤S101：在开环步进电机的运行过程中，每当运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据。
具体的，考虑到步进电机的开环控制是通过对电机按照一定顺序通电来控制的，也可以理解为按照顺序模拟给定不同的电角度来改变定子的磁场方向，从而拖动转子转动。而由于在进行步进电机的开环控制时，需要根据外部矩形脉冲的输入来模拟电角度的变换频率，因此这个过程中便会存在控制误差，而本申请的方案便是需要按照一定的方法对电角度进行修正，从而提高步进电机的控制精度，具体的，是在开环步进电机每转过1/k个步距角时，对模拟的电角度进行修正。
考虑到工业缝纫机中，通常使用的开环步进电机是以两相四线的50对级步进电机为主，因此便以两相四线步进电机为例进行介绍。但需要指出的是，对于其他的步进电机，例如五相步进电机，也均可以应用本申请的方案。
本申请的方案中，每当运行了1/k个步距角时，便将该时刻的电角度X作为待修正数据。因此，需要进行机械角的累积。而在进行机械角的累积时，也可以有多种方式，例如通过对电角度的累积进行机械角的累积，或者是可以通过接收的外部矩形脉冲的跳变沿进行机械角的累积。
对于两相四线的50对级步进电机，一个机械角周期360°对应的是50个电角度周期，或者称为50个电气角周期，因此，90°的电角度对应的是1.8°的机械角，也即一个步距角。因此，对于两相四线的50对级步进电机，1个步距角所对应的电角度为90°，即后续的步骤S102中如果k取值为1，对于两相四线的50对级步进电机，t则为90°。当然，此处是以两相四线的50对级步进电机为例，对于其他类型的开环步进电机，可以有其他的对应关系，例如某种型号的步进电机的1个步距角为1.2度，且1个步距角所对应的电角度为75°。
当开环步进电机的具体型号以及相关电路结构确定之后，该开环步进电机的电角度与步距角之间的对应关系便是确定的，因此，便可以通过对电角度的累积进行机械角的累积。即步骤S101中描述的每当运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据，可以包括：
通过对电角度的累积进行机械角的计算，每当开环步进电机运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据。
例如前述例子中，对于两相四线的50对级步进电机，电角度累积了90°，则机械角便可以确定累积了1.8°。例如k取值为1，则每当开环步进电机运行了1个步距角，即机械角累积达到了1.8°时，便执行一次修正。
当然，由于每当接收到外部矩形脉冲的跳变沿时，电机会运行一个步距角，因此，也可以通过外部矩形脉冲的跳变沿进行机械角的累积。即步骤S101中描述的每当运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据，可以包括：通过接收的外部矩形脉冲的跳变沿进行机械角的计算，每当开环步进电机运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据。例如对于两相四线的50对级步进电机，每次接收到外部矩形脉冲的跳变沿，便可以确定机械角累积了1.8°，相应的，电角度累积了90°。
步骤S102：基于不带浮点运算的方式，利用
进行电角度的修正，获得该时刻的经过修正的电角度X′；
其中，t表示1/k个步距角所对应的电角度，k为正整数。
步骤S102中描述了本申请采用的具体的修正方式。不妨仍以两相四线的50对级步进电机为例，由前文可知，一个步距角为1.8°，对应的是90°的电角度，因此，可参阅图2，可以将电角度周期分为0、90、180、270这四个点，当修正前的电角度属于315-45这一扇区时，此时正确的电角度可以认为是0°，因此对于这一扇区的电角度需要修正为0°。相应的，当修正前的电角度属于45-135这一扇区时，此时正确的电角度可以认为是90°，因此对于这一扇区的电角度需要修正为90°。当修正前的电角度属于135-225这一扇区时，此时正确的电角度可以认为是180°，因此对于这一扇区的电角度需要修正为180°。当修正前的电角度属于225-315这一扇区时，此时正确的电角度可以认为是270°，因此对于这一扇区的电角度需要修正为270°。通过对电角度的修正，可以降低电角度模拟给定的过程中产生的误差，进而提高开环步进电机的控制精度。
需要说明的是，大部分是微处理器是不带浮点运算的，对于少部分带浮点运算的微处理器，在执行本申请的方案时，需要关闭浮点运算的功能。由于不带浮点运算，因此利用
进行电角度的修正时，使用左除得到的结果是取整。
例如，开环步进电机是两相四线的50对级步进电机，且k的取值为1，即每当运1.8°时，进行一次修正。例如在某一次执行修正时，修正之前的电角度是87°，按照前文的描述可知，此时正确的电角度可以认为是90°。则根据本申请的修正方式，[(87+45)/90]*90＝1*90＝90。可以看出，87°被修正为了90°。再例如修正之前的电角度是125°，按照前文的描述，对于45-135这一扇区，正确的电角度可以认为是90°。而根据本申请的修正方式，[(125+45)/90]*90＝1*90＝90。可以看出，125°被修正为了90°。
此外，前述的例子中，k的取值均为1，在其他实施方式中，k可以有其他取值，并且k的取值越大，修正的精细度就越高。此外，在实际应用中，最多的扇区数量可以达到200个作用。
例如两相四线的50对级步进电机，k＝2时，便是按照每45°的电角度进行修正，即前述例子中，k＝1时，是按照45-135、135-225、225-315以及315-45这四个扇区进行修正，k＝2时，便会按照337.5-22.5、22.5-67.5、67.5-112.5、112.5-157.5、157.5-202.5、202.5-247.5、247.5-292.5、292.5-337.5这八个扇区进行修正，即依次修正为0°，45°，90°，135°，180°，225°，270°，315°。例如，修正之前的电角度是65°，属于22.5-67.5这一扇区，则根据本申请的修正方式，[(65+22.5)/45]*45＝1*45＝45，可以看出，65°被修正为了45°。当然，在实际应用中，修正前的电角度可能不会过于偏离正确的电角度，例如正确的电角度为90°时，修正前的电角度通常会在90°附近。
前述例子中，开环步进电机为两相四线的50对级开环步进电机，k的取值为1或者2，这也是工业缝纫机中较为优选的方案。
应用本发明实施例所提供的技术方案，考虑到步进电机的开环控制是通过对电机按照一定顺序通电来控制的，也可以理解为按照顺序模拟给定不同的电角度来改变定子的磁场方向，来拖动转子转动。这个过程中可能存在误差，因此本申请在电机每转过1/k个步距角时，对模拟的电角度进行修正，便能够提高开环步进电机的控制精度。
具体的，每当运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据，再基于不带浮点运算的方式，利用
进行电角度的修正，便可以获得该时刻的经过修正的电角度X′。由于基于不带浮点运算的方式，进行左除得到的结果是取整数，因此通过
可以实现修正。即，对于某一个扇区中的任意电角度数值，经过修正之后，电角度都会被修正为一个对应于该扇区的特定的、可以认为是正确的电角度的数值。
因此，本申请的方案可以有效地提高开环步进电机的控制精度。
相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种开环步进电机的电角度修正系统，可参阅图3，包括：
机械角累积单元301，用于在开环步进电机的运行过程中，每当运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据；
电角度修正单元302，用于基于不带浮点运算的方式，利用
进行电角度的修正，获得该时刻的经过修正的电角度X′；其中，t表示1/k个步距角所对应的电角度，k为正整数。
在本发明的一种具体实施方式中，机械角累积单元301，具体用于：
在开环步进电机的运行过程中，通过对电角度的累积进行机械角的计算，每当开环步进电机运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据。
在本发明的一种具体实施方式中，机械角累积单元301，具体用于：
在开环步进电机的运行过程中，通过接收的外部矩形脉冲的跳变沿进行机械角的计算，每当开环步进电机运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据。
在本发明的一种具体实施方式中，开环步进电机为两相四线的50对级开环步进电机，k的取值为1或者2。
本申请还公开了一种缝纫机，其可以包括上述任一实施例中的开环步进电机的电角度修正系统，此处不再重复说明。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种开环步进电机的电角度修正方法，其特征在于，包括：
在开环步进电机的运行过程中，每当运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据；
基于不带浮点运算的方式，利用
进行电角度的修正，获得该时刻的经过修正的电角度X′；其中，t表示1/k个步距角所对应的电角度，k为正整数。
2.根据权利要求1所述的开环步进电机的电角度修正方法，其特征在于，所述每当运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据，包括：
通过对电角度的累积进行机械角的计算，每当所述开环步进电机运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据。
3.根据权利要求1所述的开环步进电机的电角度修正方法，其特征在于，所述每当运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据，包括：
通过接收的外部矩形脉冲的跳变沿进行机械角的计算，每当所述开环步进电机运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据。
4.根据权利要求1所述的开环步进电机的电角度修正方法，其特征在于，所述开环步进电机为两相四线的50对级开环步进电机，k的取值为1或者2。
5.一种开环步进电机的电角度修正系统，其特征在于，包括：
机械角累积单元，用于在开环步进电机的运行过程中，每当运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据；
电角度修正单元，用于基于不带浮点运算的方式，利用
进行电角度的修正，获得该时刻的经过修正的电角度X′；其中，t表示1/k个步距角所对应的电角度，k为正整数。
6.根据权利要求5所述的开环步进电机的电角度修正系统，其特征在于，所述机械角累积单元，具体用于：
在开环步进电机的运行过程中，通过对电角度的累积进行机械角的计算，每当所述开环步进电机运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据。
7.根据权利要求5所述的开环步进电机的电角度修正系统，其特征在于，所述机械角累积单元，具体用于：
在开环步进电机的运行过程中，通过接收的外部矩形脉冲的跳变沿进行机械角的计算，每当所述开环步进电机运行了1/k个步距角时，将该时刻的电角度X作为待修正数据。
8.根据权利要求5所述的开环步进电机的电角度修正系统，其特征在于，所述开环步进电机为两相四线的50对级开环步进电机，k的取值为1或者2。
9.一种缝纫机，其特征在于，包括如权利要求5至8任一项所述的开环步进电机的电角度修正系统。
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