CN112413541B - 一种摇头灯具的传动机件控制方法及系统 - Google Patents

一种摇头灯具的传动机件控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种摇头灯具的传动机件控制方法及系统，包括：根据预设的第一转速，确定步进电机的偏移距离，并控制步进电机以第一转速从初始位置运动到中间位置；其中，步进电机从初始位置到中间位置的步距行程为目标步距行程与偏移距离之和；目标步距行程为步进电机从初始位置到目标位置的步距行程；根据预设的第二转速，控制步进电机以第二转速反向运动，使步进电机从中间位置运动到目标位置。采用本发明实施例能减少皮带弹性变形引起的角度偏移，提高摇头灯具的定位精度。

Description

一种摇头灯具的传动机件控制方法及系统
技术领域
本发明涉及舞台灯光技术领域，尤其涉及一种摇头灯具的传动机件控制方法及系统。
背景技术
舞台类摇头灯具的灯头传动系统，通常使用齿轮和同步皮带作为传动机件，具有结构简单可靠，传动效率高，调试方便，成本低等特点，广泛使用在舞台类摇头灯具的传动系统。本发明人在实施本发明的过程中发现，现有技术中存在以下技术问题：同步皮带本身具伸缩弹性，不同的拉力引起的变形位移不同，容易造成角度定位偏差。由于舞台类摇头灯具使用步进电机的定位精度不高，同时对光码检测精度要求也不高，同步皮带弹性变形引起的微小角度偏移，小于光码检测的有效范围。因同步皮带弹性变形引起的角度经光学远距离投射，角度成倍放大后，投射的光斑产生明显的位置偏移，影响灯光师的灯光设计效果。
发明内容
本发明实施例提供一种摇头灯具的传动机件控制方法及系统，能减少皮带弹性变形引起的角度偏移，提高摇头灯具的定位精度。
本发明一实施例提供一种摇头灯具的传动机件控制方法，包括：
所述传动机件包括步进电机、皮带和灯头，其中，所述控制方法用于控制所述步进电机的运动，使所述步进电机在运动时通过齿轮带动所述皮带，从而使设置在所述皮带上的灯头沿水平方向或竖直方向摆动；
所述控制方法具体为：
根据预设的第一转速，确定所述步进电机的偏移距离，并控制所述步进电机以所述第一转速从初始位置运动到中间位置；其中，所述步进电机从所述初始位置到所述中间位置的步距行程为目标步距行程与所述偏移距离之和；所述目标步距行程为所述步进电机从所述初始位置到目标位置的步距行程；
根据预设的第二转速，控制所述步进电机以所述第二转速反向运动，使所述步进电机从所述中间位置运动到所述目标位置。
进一步的，所述根据预设的第一转速，确定所述步进电机的偏移距离，具体为：
根据公式N＝Q*v1，计算获得所述步进电机的偏移距离；
其中，N为偏移距离，Q为预设的系数，v1为第一转速。
进一步的，所述第二转速小于或等于所述第一转速。
本发明另一实施例对应提供了一种摇头灯具的传动机件控制系统，其特征在于，包括：
包括传动机件和控制装置；其中，所述传动机件包括步进电机、皮带和灯头；所述控制装置用于控制所述步进电机的运动，使所述步进电机在运动时通过齿轮带动所述皮带，从而使设置在所述皮带上灯头沿水平方向或竖直方向摆动；
所述控制装置包括：第一控制模块和第二控制模块；
所述第一控制模块用于根据预设的第一转速，确定所述步进电机的偏移距离，并控制所述步进电机以所述第一转速从初始位置运动到中间位置；其中，所述步进电机从所述初始位置到所述中间位置的步距行程为目标步距行程与所述偏移距离之和；所述目标步距行程为所述步进电机从所述初始位置到目标位置的步距行程；
所述第二控制模块用于根据预设的第二转速，并控制所述步进电机以所述第二转速反向运动，使所述步进电机从所述中间位置运动到所述目标位置。
进一步的，所述第一控制模块用于根据预设的第一转速，确定所述步进电机的偏移距离，具体为：
所述第一控制模块根据公式N＝Q*v1，计算获得所述步进电机的偏移距离；
其中，N为偏移距离，Q为预设的系数，v1为第一转速。
进一步的，所述第二转速小于或等于所述第一转速。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明实施例的控制方法先控制步进电机以所述预设第一转速从初始位置运动到中间位置，在步进电机的控制下皮带拉动灯头也摆动相应的角度，由于灯头运动的惯性作用，灯头对皮带的拉力方向与运行方向一致。然后控制所述步进电机以所述第二转速反向运动，使所述步进电机从中间位置运动到所述目标位置，由于步进电机做反向运动，灯头对皮带的惯性拉力向反方向释放，在步进电机停止运动时使皮带前后两个方向的弹性拉力趋向平衡，减少了由于皮带弹性变形引起的灯头运动的角度偏移，提高摇头灯具的定位精度。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种摇头灯具的传动机件控制系统的结构示意图。
图2是本发明一实施例提供的一种摇头灯具的传动机件控制方法的流程示意图。
图3是本发明一实施例提供的确定预设系数Q的方法流程示意图。
图4是本发明一实施例提供的灯头运行示意图。
图5是本发明一实施例提供的一种摇头灯具的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
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作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。
参见图1，是本发明一实施例提供的一种摇头灯具的传动机件系统的结构示意图，包括：
传动机件1和控制装置2，其中，传动机件1包括步进电机11、皮带12和灯头13。
在本实施例中，控制装置2用于控制步进电机11的运动，使步进电机11在运动时通过齿轮带动皮带12，从而使设置在皮带12上灯头13沿水平方向或竖直方向摆动。
为了更好地说明本发明的控制方法，请参见图2，图2是本发明一实施例提供的一种摇头灯具的传动机件控制方法的流程示意图，包括：
S101：根据预设的第一转速，确定步进电机11的偏移距离。
S102：控制步进电机11以第一转速从初始位置运动到中间位置。
在本实施例中，步进电机11从初始位置到中间位置的步距行程为目标步距行程与偏移距离之和；目标步距行程为步进电机11从初始位置到目标位置的步距行程。
S103：根据预设的第二转速，控制步进电机11以第二转速反向运动，使步进电机11从中间位置运动到目标位置。
在本实施例中，目标步距行程与偏移距离在步进电机11运动前都是已知的。根据公式N＝Q*v1，计算获得步进电机11的偏移距离。其中，N为偏移距离，Q为预设的系数，v1为第一转速。
在本实施例中，第二转速小于或等于第一转速。
为了更具体地说明本发明控制方法中预设系数Q的确定方法，请参见图3，图3为本发明一实施例提供的确定预设系数Q的方法流程示意图，包括：
S1:控制步进电机11最大转速MAX_v1＝50RPM带动灯头13由初始位置0度角运行到中间位置45.5度角后停止。
S2:控制步进电机11以预设的固定速度v2＝5RPM反方向运行MAX_N＝64个电机微步的偏移距离，带动灯头13从中间位置45.5度角运动到目标位置45度角后停止。
S3:测量灯头13实际位置与目标位置之间的实际偏移θ角。
S4:比较实际偏移角度θ与预设的最大偏移角MAX_θ的值。
S5:当θ>MAX_θ时，逐渐加大MAX_N的值，重复执行第S1-S3，直到θ<＝MAX_θ时，确定此时MAX_N的最终值。
S6:当灯头13实际偏移θ角最小时，确定MAX_N的最终值，由公式Q＝MAX_N/MAX_v1求得Q值。
在本实施例中，假设MAX_N的最终值为256，已知MAX_v1＝50RPM，由公式Q＝MAX_N/MAX_v1＝256/50＝5.12，确定预设系数Q＝5.12。
在本实施例中，以1个步进电机整步256细分为例，一般MAX_N值的最终取值范围为64-1024个微步距离。
在本实施例中，由公式N＝Q*v1可知，v1<＝MAX_v1，每一次定位运行的角速度v1是动态变化的，N值也是动态变化的。当v1值越大时N值越大，反之当v1越小时N值越小。
为了更好的说明本发明的工作原理和流程，请参见图4，图4是本发明一实施例提供的灯头运行示意图。
如图4所示，A为初始位置，C是中间位置，B是目标位置。DIS为目标步距行程，N为偏移距离。
在本实施例中，以控制步进电机11带动灯头13进行垂直方向的运动为例，以水平方向角度为0度作为参考。灯头13由起始位置A点0度角运动到达目标位置B点45度角，步进电机11所需要的目标步距行程为DIS；灯头13由中间位置C点45.5度角运动到达目标位置B点45度角，步进电机11所需要的偏移距离为N。所以灯头13从初始位置A运动到中间位置C所需要的步进电机11步距行程为DIS+N，反向偏移距离N的值在步进电机11运动前已经计算完毕。
为了进一步说明本发明控制系统中的控制装置，请参见图5，图5是本发明一实施例提供的一种摇头灯具的控制装置的结构示意图，包括：
第一控制模块21和第二控制模块22。
在本实施例中，第一控制模块21用于根据预设的第一转速，确定步进电机11的偏移距离，并控制步进电机11以第一转速从初始位置运动到中间位置；其中，步进电机11从初始位置到中间位置的步距行程为目标步距行程与偏移距离之和；目标步距行程为步进电机11从初始位置到目标位置的步距行程；
在本实施例中，第二控制模块22用于根据预设的第二转速，并控制步进电机11以第二转速反向运动，使步进电机11从中间位置运动到目标位置。
在本实施例中，第一控制模块21根据公式N＝Q*v1，计算获得步进电机11的偏移距离；其中，N为偏移距离，Q为预设的系数，v1为第一转速。
在本实施例中，第二转速小于或等于第一转速。
本发明实施例的第一控制模块21先控制步进电机11以预设第一转速从初始位置运动到中间位置，在步进电机11的控制下皮带12拉动灯头13也摆动相应的角度，由于灯头13运动的惯性作用，灯头13对皮带12的拉力方向与运行方向一致。然后第二控制模块22控制步进电机11以第二转速反向运动，使步进电机11从中间位置运动到目标位置，由于步进电机11做反向运动，灯头13对皮带12的惯性拉力向反方向释放，在步进电机11停止运动时使皮带12前后两个方向的弹性拉力趋向平衡，减少了由于皮带12弹性变形引起的灯头13运动的角度偏移，提高摇头灯具的定位精度。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种摇头灯具的传动机件控制方法，其特征在于，所述传动机件包括步进电机、皮带和灯头，其中，所述控制方法用于控制所述步进电机的运动，使所述步进电机在运动时通过齿轮带动所述皮带，从而使设置在所述皮带上的灯头沿水平方向或竖直方向摆动；
所述控制方法具体为：
根据预设的第一转速，确定所述步进电机的偏移距离，并控制所述步进电机以所述第一转速从初始位置运动到中间位置；其中，所述步进电机从所述初始位置到所述中间位置的步距行程为目标步距行程与所述偏移距离之和；所述目标步距行程为所述步进电机从所述初始位置到目标位置的步距行程；
根据预设的第二转速，控制所述步进电机以所述第二转速反向运动，使所述步进电机从所述中间位置运动到所述目标位置。
2.如权利要求1所述的摇头灯具的传动机件控制方法，其特征在于，所述根据预设的第一转速，确定所述步进电机的偏移距离，具体为：
根据公式N＝Q*v1，计算获得所述步进电机的偏移距离；
其中，N为偏移距离，Q为预设的系数，v1为第一转速。
3.根据权利要求2所述的摇头灯具的传动机件控制方法，其特征在于，所述第二转速小于或等于所述第一转速。
4.一种摇头灯具的传动机件控制系统，其特征在于，包括传动机件和控制装置；其中，所述传动机件包括步进电机、皮带和灯头；所述控制装置用于控制所述步进电机的运动，使所述步进电机在运动时通过齿轮带动所述皮带，从而使设置在所述皮带上灯头沿水平方向或竖直方向摆动；
所述控制装置包括：第一控制模块和第二控制模块；
所述第一控制模块用于根据预设的第一转速，确定所述步进电机的偏移距离，并控制所述步进电机以所述第一转速从初始位置运动到中间位置；其中，所述步进电机从所述初始位置到所述中间位置的步距行程为目标步距行程与所述偏移距离之和；所述目标步距行程为所述步进电机从所述初始位置到目标位置的步距行程；
所述第二控制模块用于根据预设的第二转速，并控制所述步进电机以所述第二转速反向运动，使所述步进电机从所述中间位置运动到所述目标位置。
5.根据权利要求4所述的摇头灯具的传动机件控制系统，其特征在于，所述第一控制模块用于根据预设的第一转速，确定所述步进电机的偏移距离，具体为：
所述第一控制模块根据公式N＝Q*v1，计算获得所述步进电机的偏移距离；
其中，N为偏移距离，Q为预设的系数，v1为第一转速。
6.根据权利要求5所述的摇头灯具的传动机件控制系统，其特征在于，所述第二转速小于或等于所述第一转速。
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