CN117032320A - 一种角度控制方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种角度控制方法、装置、设备及介质，涉及角度控制技术领域。方案基于光电开关和编码器的组合使用，根据三维核心肌群评估与训练系统的转盘的待校准虚拟零点与相对真实零点的角度偏差确定编码器的计数误差，进一步确定相对真实零点对应的编码器的校正计数值，使得当转盘旋转至编码器计数值达到校正计数值时，确认转盘达到相对真实零点位置，实现了对转盘角度的零位校准，消除了机械结构加工误差和传感器安装误差，以便于后续精准控制转盘的旋转角度。提高了系统的控制精度、稳定性、可靠性和安全性。
Description
技术领域
本申请涉及角度控制技术领域，特别是涉及一种角度控制方法、装置、设备及介质。
背景技术
在现代制造业中，精确角度控制是一项非常重要的技术，广泛应用于机械加工、自动化生产、机器人控制等领域。
传统的角度控制方法主要依赖于机械结构和传感器的组合使用。但是由于机械结构加工误差，以及传感器的特性测量误差和安装误差，精度和稳定性难以得到保证。
鉴于上述问题，如何解决由于机械结构加工误差以及传感器测量误差导致的现有的角度控制过程精度不高且稳定性欠佳，是该领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种角度控制方法、装置、设备及介质，以解决由于机械结构加工误差以及传感器测量误差导致的现有的角度控制过程精度不高且稳定性欠佳的问题。
为解决上述技术问题，本申请提供一种角度控制方法，应用于三维核心肌群评估与训练系统；其中，所述系统包括光电开关、编码器和控制电路；所述方法包括：
获取转盘的待校准虚拟零点与相对真实零点的角度偏差；其中，所述待校准虚拟零点为通过所述光电开关检测获取；所述相对真实零点表征相对于所述待校准虚拟零点的所述转盘的真实零点；
根据所述角度偏差获取所述编码器的计数误差，并驱动所述转盘转动；
当所述转盘处于所述待校准虚拟零点时，根据所述计数误差设置所述编码器的起始计数值和校正计数值；
当所述编码器的计数值达到所述校正计数值时，确认所述转盘处于所述相对真实零点，以便于基于所述相对真实零点控制所述转盘的旋转角度。
优选地，所述获取转盘的待校准虚拟零点与相对真实零点的角度偏差包括：
获取所述转盘顺时针转动时所述待校准虚拟零点与所述相对真实零点的第一角度偏差；
获取所述转盘逆时针转动时所述待校准虚拟零点与所述相对真实零点的第二角度偏差。
优选地，所述获取所述转盘顺时针转动时所述待校准虚拟零点与所述相对真实零点的第一角度偏差包括：
控制所述转盘旋转至所述相对真实零点逆时针方向的第一预设位置；
控制所述转盘顺时针旋转；
当通过所述光电开关检测到所述待校准虚拟零点时，停止旋转所述转盘，并通过角度仪获取所述待校准虚拟零点与所述相对真实零点的所述第一角度偏差；
对应地，所述获取所述转盘逆时针转动时所述待校准虚拟零点与所述相对真实零点的第二角度偏差包括：
控制所述转盘旋转至所述相对真实零点顺时针方向的第二预设位置；
控制所述转盘逆时针旋转；
当通过所述光电开关检测到所述待校准虚拟零点时，停止旋转所述转盘，并通过所述角度仪获取所述待校准虚拟零点与所述相对真实零点的所述第二角度偏差。
优选地，所述根据所述角度偏差获取所述编码器的计数误差包括：
获取所述转盘的旋转角度与所述编码器的计数值之间的对应关系值；其中，所述对应关系值表征所述转盘的所述旋转角度发生变化时所述编码器的所述计数值对应发生的变化程度；
根据所述对应关系值和所述第一角度偏差获取所述转盘顺时针归零时所述编码器的第一计数误差；
根据所述对应关系值和所述第二角度偏差获取所述转盘逆时针归零时所述编码器的第二计数误差。
优选地，所述当所述转盘处于所述待校准虚拟零点时，根据所述计数误差设置所述编码器的起始计数值和校正计数值包括：
设置所述编码器的所述起始计数值；
当所述转盘顺时针转动至所述待校准虚拟零点时，设置所述校正计数值为所述起始计数值与所述第一计数误差的和；
当所述转盘逆时针转动至所述待校准虚拟零点时，设置所述校正计数值为所述起始计数值与所述第二计数误差的差。
优选地，在所述确认所述转盘处于所述相对真实零点之后，还包括：
将所述编码器当前的所述计数值设置为所述起始计数值。
优选地，还包括：
获取所述转盘待旋转的起始位置的角度值和目标位置的角度值；
根据所述起始位置的角度值和所述目标位置的角度值确定所述转盘的旋转方向；
根据所述旋转方向设置所述编码器的捕获比较值，以用于当所述编码器的所述计数值达到所述捕获比较值时，确认到达所述目标位置。
优选地，当所述起始位置为所述相对真实零点时，所述根据所述起始位置的角度值和所述目标位置的角度值确定所述转盘的旋转方向包括：
判断所述起始位置的角度值和所述目标位置的角度值二者的差值的绝对值是否大于180°；
若是，则确认所述转盘的所述旋转方向为逆时针方向；
若否，则确认所述转盘的所述旋转方向为顺时针方向。
优选地，所述根据所述旋转方向设置所述编码器的捕获比较值包括：
根据所述起始计数值、所述目标位置的角度值和所述对应关系值获取对应所述旋转方向下所述编码器的所述捕获比较值。
优选地，当所述起始位置不为所述相对真实零点时，所述根据所述起始位置的角度值和所述目标位置的角度值确定所述转盘的旋转方向包括：
判断所述起始位置的角度值是否大于所述目标位置的角度值，并判断所述起始位置的角度值和所述目标位置的角度值二者的差值的绝对值是否大于180°；
若所述起始位置的角度值大于所述目标位置的角度值，且所述起始位置的角度值和所述目标位置的角度值二者的差值的绝对值大于180°，则确认所述转盘的所述旋转方向为顺时针方向；
若所述起始位置的角度值大于所述目标位置的角度值，且所述起始位置的角度值和所述目标位置的角度值二者的差值的绝对值不大于180°，则确认所述转盘的所述旋转方向为逆时针方向；
若所述起始位置的角度值不大于所述目标位置的角度值，且所述起始位置的角度值和所述目标位置的角度值二者的差值的绝对值大于180°，则确认所述转盘的所述旋转方向为逆时针方向；
若所述起始位置的角度值不大于所述目标位置的角度值，且所述起始位置的角度值和所述目标位置的角度值二者的差值的绝对值不大于180°，则确认所述转盘的所述旋转方向为顺时针方向。
优选地，所述根据所述旋转方向设置所述编码器的捕获比较值包括：
获取所述起始位置对应的所述编码器的所述计数值；
根据所述起始位置对应的所述编码器的所述计数值、所述起始位置的角度值、所述目标位置的角度值和所述对应关系值获取对应所述旋转方向下所述编码器的所述捕获比较值。
为解决上述技术问题，本申请还提供一种角度控制装置，应用于三维核心肌群评估与训练系统；其中，所述系统包括光电开关、编码器和控制电路；所述装置包括：
第一获取模块，用于获取转盘的待校准虚拟零点与相对真实零点的角度偏差；其中，所述待校准虚拟零点为通过所述光电开关检测获取；所述相对真实零点表征相对于所述待校准虚拟零点的所述转盘的真实零点；
第二获取模块，用于根据所述角度偏差获取所述编码器的计数误差，并驱动所述转盘转动；
设置模块，用于当所述转盘处于所述待校准虚拟零点时，根据所述计数误差设置所述编码器的起始计数值和校正计数值；
确认模块，用于当所述编码器的计数值达到所述校正计数值时，确认所述转盘处于所述相对真实零点，以便于基于所述相对真实零点控制所述转盘的旋转角度。
为解决上述技术问题，本申请还提供一种角度控制设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述的角度控制方法的步骤。
为解决上述技术问题，本申请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有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的角度控制方法的步骤。
本申请所提供的角度控制方法，应用于三维核心肌群评估与训练系统；其中，系统包括光电开关、编码器和控制电路；方法具体通过获取转盘的待校准虚拟零点与相对真实零点的角度偏差；其中，待校准虚拟零点为通过光电开关检测获取；相对真实零点表征相对于待校准虚拟零点的转盘的真实零点；根据角度偏差获取编码器的计数误差，并驱动转盘转动；当转盘处于待校准虚拟零点时，根据计数误差设置编码器的起始计数值和校正计数值；当编码器的计数值达到校正计数值时，确认转盘处于相对真实零点，以便于基于相对真实零点控制转盘的旋转角度。由此可知，上述方案基于光电开关和编码器的组合使用，根据系统转盘的待校准虚拟零点与相对真实零点的角度偏差确定编码器的计数误差，进一步确定相对真实零点对应的编码器的校正计数值，使得当转盘旋转至编码器计数值达到校正计数值时，确认转盘达到相对真实零点位置，实现了对转盘角度的零位校准，消除了机械结构加工误差和传感器安装误差，以便于后续精准控制转盘的旋转角度。提高了系统的控制精度、稳定性、可靠性和安全性。
此外，本申请还提供了一种角度控制装置、设备及介质，效果同上。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的三维核心肌群评估与训练系统的整体结构示意图；
图2为本申请实施例提供的转盘俯视图；
图3为本申请实施例提供的转盘左视图；
图4为本申请实施例提供的转盘底部局部放大示意图；
图5为本申请实施例提供的转盘下方的斜视图；
图6为本申请实施例提供的一种角度控制方法的流程图；
图7为本申请实施例提供的零点角度偏差的示意图；
图8为本申请实施例提供的一种角度控制装置的示意图；
图9为本申请实施例提供的一种角度控制设备的示意图。
其中，1为转盘，2为连接板，3为转盘凸起，4为光电开关，5为编码器，6为减速机，7为固定架，8为驱动电机，100为人体支撑靠背，101为转盘和人体支撑靠背的连接螺孔，102为转盘和连接板的连接螺孔，103为中心线，104为相对真实零点，105为左侧待校准虚拟零点，106为右侧待校准虚拟零点。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护范围。
本申请的核心是提供一种角度控制方法、装置、设备及介质，以解决由于机械结构加工误差以及传感器测量误差导致的现有的角度控制过程精度不高且稳定性欠佳的问题。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。
图1为本申请实施例提供的三维核心肌群评估与训练系统的整体结构示意图。如图1所示，在系统中主要包括转盘1、人体支撑靠背100以及整体框架。其中，转盘具体指的是系统的载人圆盘。该载人圆盘要求可以通过直流电机结合减速机对其进行精确角度旋转控制，从而对不同旋转角度下的人体核心肌群进行评估和训练。
图2为本申请实施例提供的转盘俯视图。基于俯视图，在转盘1的正上方设置有人体支撑靠背100，以便人体核心肌群评估或训练时对人体起到支撑作用。人体靠背通过螺丝螺母和转盘硬连接，连接位置为转盘和人体支撑靠背的连接螺孔101。人体靠背在转盘转动时会跟随转盘转动。如图2所示，当系统复位时，要求人体靠背处于转盘正上方，也就是将人体靠背处于正上方时的转盘此时位置作为转盘的零点位置。本申请所提供的方法应用于三维核心肌群评估与训练系统，因此其目的就是为了实现转盘的零点定位校准，解决机械结构加工误差以及传感器测量误差导致的转盘角度控制精度不高且稳定性欠佳的问题。
在本申请中，三维核心肌群评估与训练系统包括光电开关4、编码器5和控制电路；光电开关和编码器均连接控制电路。其中，光电开关4通过固定架7设置于系统的减速机6上方，用于检测系统的转盘的待校准虚拟零点；编码器5设置于减速机6的输入级，用于测量转盘的旋转角度；以下分别对光电开关的安装情况和编码器的安装情况进行详细说明：
图3为本申请实施例提供的转盘左视图。如图3所示，在转盘正下方是驱动电机以及减速机组合；转盘1通过连接板2和减速机6进行连接，在减速机6外壳上固定有光电开关4的固定架7，光电开关4安装至该固定架7上，转盘凸起3固定在连接板2上。在转盘旋转过程中，光电开关和及其固定架不会跟转盘随动。需要注意的是，在确定转盘的零点位置后，只需要保证转盘转至零点位置时光电开关中心线和转盘凸起中心线大致重合即可，此时不关心光电开关和转盘凸起在转盘所在圆上的确切位置。此外，为便于肉眼观察分析，可具体将光电开关安装至转盘所在圆(俯视图)的正下方位置上，并且在人体支撑靠背处于正上方时，转盘凸起中心线大致和光电开关中心线重合，该位置即为相对真实零点。
图4为本申请实施例提供的转盘底部局部放大示意图。图4给出了光电开关安装位置及实现待校准虚拟零点检测的结构示意。在本实施例中光电开关具体为凹形光电开关。凹形光电开关安装时采用卧式安装，即凹形光电开关的凹口一侧朝向转盘，指向转盘凸起一侧，以确保转盘凸起可以从其凹口中水平穿过。在确定光电开关的安装位置时，首先需要使用角度仪确定出转盘的正下方方向(俯视转盘情况下)，并在光电开关固定架上做出标记。进一步驱动电机使转盘凸起中心点转至标记处，此时调整光电开关的位置，使转盘凸起处于光电开关凹口正中间位置，并对光电开关进行紧固。紧固光电开关后，可尝试分别顺时针和逆时针驱动转盘，使转盘凸起往复穿过光电开关凹口，在这个过程中应能够检测到光电开关信号线输出往复发生跳变，以此实现了待校准虚拟零点检测的准备工作。
需要注意的是，待校准虚拟零点的检测，具体体现为光电开关对转盘凸起的检测。具体地，凹形光电开关分别在凹口的两侧集成了光线发射器和光线接收器。当转盘凸起转至该凹口时，会对其发射器和接收器的连接路径造成遮挡，接收器接收不到来自发射器的信号，从而造成光电开关信号线输出电平发生跳变，控制电路通过检测其信号线变化确认转盘的待校准虚拟零点到位情况发生。需要注意的是，待校准虚拟零点表征该转盘位置并非相对真实零点，还需校准。
图5为本申请实施例提供的转盘下方的斜视图。如图5所示，编码器5安装在驱动电机8的输出级、减速机6的输入级，具体位置是安装在减速机轴首端。这种安装方式可以使编码器获取更高的角度控制辨识度。
在本申请中，以转盘的俯视视图观察，定义转盘顺时针方向旋转为编码器计数值增长方向，定义转盘逆时针方向旋转为编码器计数值减少方向。映射到编码器，面向编码器输出轴端面，则编码器顺时针方向为计数值减少方向，编码器逆时针方向为计数值增长方向。据此，编码器应选择逆时针型编码器。需要注意的是，本实施例中逆时针型编码器的选择仅仅是一种优选的实施例，在具体实施中也可选择顺时针型编码器，在本实施例中不做限制，但是其对应的程序算法需随之改变。
图6为本申请实施例提供的一种角度控制方法的流程图。如图6所示，方法包括：
S10：获取转盘的待校准虚拟零点与相对真实零点的角度偏差。
其中，待校准虚拟零点为通过光电开关检测获取；相对真实零点表征相对于待校准虚拟零点的转盘的真实零点。
在具体实施中，基于上述系统内光电开关和编码器的安装情况，在转盘凸起未遮挡住光电开关的时候，控制电路检测到光电开关的信号线为低电平；当转盘凸起遮挡住光电开关的时候，控制电路检测到光电开关的信号线为高电平，控制电路通过检测电平上升沿来确定转盘凸起已经遮挡住光电开关。然而，此时转盘凸起中心线实际并未与光电开关的中心线大致重合，这是因为转盘凸起的侧边缘在转盘凸起中心线到达光电开关中心线之前就已经遮挡住光电开关，并触发了上升沿中断。因此，通过光电开关检测到的待校准虚拟零点并不是实际的零点位置。
相对真实零点表征相对于待校准虚拟零点的转盘的真实零点。为了实现零点校正，在本实施例中需要获取转盘的待校准虚拟零点与相对真实零点的角度偏差。本实施例中对于角度偏差的具体获取方式不做限制，根据具体的实施情况而定。
S11：根据角度偏差获取编码器的计数误差，并驱动转盘转动。
由于编码器设置于驱动电机输出级、减速机输入级，当减速机驱动转盘转动时，编码器的计数值也会随之变化。因此为实现零点校准，进一步将转盘的角度偏差转换为编码器的计数误差，并驱动转盘转动。随着转盘的角度变化，编码器的计数值也会随之变化。需要注意的是，本实施例中对于编码器计数误差的具体获取方式不做限制，根据具体的实施情况而定。
S12：当转盘处于待校准虚拟零点时，根据计数误差设置编码器的起始计数值和校正计数值。
S13：当编码器的计数值达到校正计数值时，确认转盘处于相对真实零点，以便于基于相对真实零点控制转盘的旋转角度。
在转盘转动过程中，当通过光电开关检测到转盘处于待校准虚拟零点时，根据编码器的计数误差设置编码器的起始计数值和校正计数值。可以理解的是，编码器的起始计数值设置目的是设置一个起始值以便于更好地计数；而校正计数值则表征转盘达到相对真实零点时编码器的计数值。
因此，当转盘继续转动，编码器的计数值从起始计数值增加到校正计数值时，停止驱动电机；由于中断的高实时性，确认此时转盘正好处于相对真实零点，以此实现了转盘的零点校正，以便于后续基于相对真实零点控制转盘的旋转角度。
需要注意的是，本实施例中对于根据计数误差设置编码器的起始计数值和校正计数值的具体过程不做限制，根据具体的实施情况而定。
本实施例中，角度控制方法应用于三维核心肌群评估与训练系统；其中，系统包括光电开关、编码器和控制电路；方法具体通过获取转盘的待校准虚拟零点与相对真实零点的角度偏差；其中，待校准虚拟零点为通过光电开关检测获取；相对真实零点表征相对于待校准虚拟零点的转盘的真实零点；根据角度偏差获取编码器的计数误差，并驱动转盘转动；当转盘处于待校准虚拟零点时，根据计数误差设置编码器的起始计数值和校正计数值；当编码器的计数值达到校正计数值时，确认转盘处于相对真实零点，以便于基于相对真实零点控制转盘的旋转角度。由此可知，上述方案基于光电开关和编码器的组合使用，根据系统转盘的待校准虚拟零点与相对真实零点的角度偏差确定编码器的计数误差，进一步确定相对真实零点对应的编码器的校正计数值，使得当转盘旋转至编码器计数值达到校正计数值时，确认转盘达到相对真实零点位置，实现了对转盘角度的零位校准，消除了机械结构加工误差和传感器安装误差，以便于后续精准控制转盘的旋转角度。提高了系统的控制精度、稳定性、可靠性和安全性。
以图2转盘的俯视图观察视图分析，转盘顺时针方向和逆时针方向转动分别对应转盘凸起左右侧边缘提早遮挡光电开关的发射器和接收器路径，因此，顺时针方向和逆时针方向转动带来的检测误差也不一样。故在上述实施例的基础上，在一些实施例中，获取转盘的待校准虚拟零点与相对真实零点的角度偏差包括：
S100：获取转盘顺时针转动时待校准虚拟零点与相对真实零点的第一角度偏差。
S101：获取转盘逆时针转动时待校准虚拟零点与相对真实零点的第二角度偏差。
在具体实施中，为克服机械安装以及光电开关、转盘凸起本身尺寸特性所带来的零点检测误差，以图2所示的俯视图观察视图分析，零点误差检测分顺时针和逆时针两个方向。具体地，获取转盘顺时针转动时待校准虚拟零点与相对真实零点的第一角度偏差AngleErr_ClockWise；获取转盘逆时针转动时待校准虚拟零点与相对真实零点的第二角度偏差AngleErr_AntiClockWise。
图7为本申请实施例提供的零点角度偏差的示意图。如图7所示，角度α和角度β分别对应第一角度偏差和第二角度偏差。
为了获取第一角度偏差AngleErr_ClockWise，在具体实施中，可具体控制转盘旋转至相对真实零点逆时针方向的第一预设位置，即俯视图中人体支撑靠背靠近正左方的某一位置；进一步控制转盘顺时针旋转。当通过光电开关检测到待校准虚拟零点，也就是控制电路检测到上升沿中断时，控制电路中的中断服务程序控制停止旋转转盘。此时通过角度仪获取待校准虚拟零点与相对真实零点的第一角度偏差AngleErr_ClockWise。
为了获取第二角度偏差AngleErr_AntiClockWise，在具体实施中，可具体控制转盘旋转至相对真实零点顺时针方向的第二预设位置；即俯视图中人体支撑靠背靠近正右方的某一位置；进一步控制转盘逆时针旋转。当通过光电开关检测到待校准虚拟零点时，也就是控制电路检测到上升沿中断时，控制电路中的中断服务程序控制停止旋转转盘。此时通过角度仪获取待校准虚拟零点与相对真实零点的第二角度偏差AngleErr_AntiClockWise。
需要注意的是，本实施例中对于第一预设位置和第二预设位置均不做限制，根据具体的实施情况而定。此外，由于光电开关的监测区间和转盘凸起宽度的原因，第一角度偏差AngleErr_ClockWise与第二角度偏差AngleErr_AntiClockWise可能不同。
本实施例中，通过分别获取转盘顺时针方向和逆时针方向转动时的两个角度偏差，实现了零点误差检测，以便于后续对零点误差进行校准。
在上述实施例的基础上，在一些实施例中，根据角度偏差获取编码器的计数误差包括：
S110：获取转盘的旋转角度与编码器的计数值之间的对应关系值。
其中，对应关系值表征转盘的旋转角度发生变化时编码器的计数值对应发生的变化程度。
S111：根据对应关系值和第一角度偏差获取转盘顺时针归零时编码器的第一计数误差。
S112：根据对应关系值和第二角度偏差获取转盘逆时针归零时编码器的第二计数误差。
在具体实施中，需调整编码器输入检测高级定时器(TIM8)的输入分频系数，使得编码器每旋转一圈计数值变化180。由于编码器设置于转盘驱动电机输出级减速机输入级上，当减速机的减速比为1/m时，转盘每旋转一圈编码器计数值变化180m。例如，当减速机的减速比为1:20时，转盘每旋转一圈编码器计数值变化3600。因此基于上述关系，转盘的旋转角度与编码器的计数值之间的对应关系值为M＝180m/360，对应角度颗粒度为360/180m°。
可以理解的是，对应关系值表征转盘的旋转角度发生变化时编码器的计数值对应发生的变化程度。例如，当编码器每旋转一圈计数值变化180，减速机的减速比为1:20，转盘每旋转一圈编码器计数值变化3600时，转盘的旋转角度与编码器的计数值之间的对应关系值M为10，对应角度颗粒度为0.1°。
进一步根据对应关系值M和第一角度偏差AngleErr_ClockWise获取转盘顺时针归零时编码器的第一计数误差CntErr_ClockWise：
CntErr_ClockWise＝AngleErr_ClockWise×M；
根据对应关系值M和第二角度偏差AngleErr_AntiClockWise获取转盘逆时针归零时编码器的第二计数误差CntErr_AntiClockWise：
CntErr_AntiClockWise＝-AngleErr_AntiClockWise×M；
以此，实现了转盘顺时针方向转动下编码器的计数误差获取和逆时针方向转动下编码器的计数误差的获取，以便于后续对计数误差的校正。
在得到编码器的计数误差之后，为了实现零点校准，在上述实施例的基础上，在一些实施例中，当转盘处于待校准虚拟零点时，根据计数误差设置编码器的起始计数值和校正计数值包括：
S120：设置编码器的起始计数值。
S121：当转盘顺时针转动至待校准虚拟零点时，设置校正计数值为起始计数值与第一计数误差的和。
S122：当转盘逆时针转动至待校准虚拟零点时，设置校正计数值为起始计数值与第二计数误差的差。
具体地，当转盘转动至待校准虚拟零点时，基于编码器的高级定时器设置起始计数值CNT0。本实施例中对于起始计数值具体设置的数值不做限制，根据具体的实施情况而定。在一些实施例中，起始计数值CNT0可设置为0或0xFFFF。但是考虑到防止计数值溢出，方便正反两个方向的计数，作为一种优选的实施例，可将起始计数值CNT0设置为0x7FFF。
进一步地，由于转盘转动存在顺时针方向和逆时针方向两个方向，因此零点校准的归零操作也分为顺时针方向和逆时针方向的两个方向。
具体地，当转盘顺时针转动至待校准虚拟零点时，此时进入顺时针归零进程；设置校正计数值CCR为起始计数值CNT0与第一计数误差CntErr_ClockWise的和，具体如下：
CCR＝CNT0+CntErr_ClockWise；
而当转盘逆时针转动至待校准虚拟零点时，此时进入逆时针归零进程；设置校正计数值CCR为起始计数值CNT0与第二计数误差CntErr_AntiClockWise的差。具体如下：
CCR＝CNT0-CntErr_AntiClockWise；
需要注意的是，无论是顺时针归零还是逆时针归零，当校正计数值CCR设置完毕后，均开启高级定时器的捕获比较中断，并驱动电机继续按照对应的方向旋转。当基于校正计数值CCR实现高级定时器的捕获比较中断时，停止驱动电机，此时转盘所在的位置即为相对真实零点位置。
为了确保后续转盘角度的精确控制，在上述实施例的基础上，在一些实施例中，在确认转盘处于相对真实零点之后，还包括：
S14：将编码器当前的计数值设置为起始计数值。
具体地，在对转盘实现零点校准后，将编码器当前的计数值设置为起始计数值。此时若要驱动转盘转动至任一角度(归一化到0～360°)，只需根据设定的旋转方向和角度换算出对应位置的编码器的计数值，并将该计数值赋值给高级定时器某一通道的捕获比较值，开启高级定时器该通道的捕获比较中断，然后驱动电机向设定方向运行。当捕获比较中断时，停止电机驱动，确认转盘旋转至对应位置。
考虑到实现转盘旋转前后两个位置之间的最短路径，以节省电机功耗和用户体验感，在上述实施例的基础上，在一些实施例中，方法还包括：
S15：获取转盘待旋转的起始位置的角度值和目标位置的角度值。
S16：根据起始位置的角度值和目标位置的角度值确定转盘的旋转方向。
S17：根据旋转方向设置编码器的捕获比较值，以用于当编码器的计数值达到捕获比较值时，确认到达目标位置。
可以理解的是，驱动转盘转动到达任意角度的角度旋转具体分两种情况：第一种情况是从相对真实零点Z到任意角度X，第二种情况是从任意角度A到任意角度B。其中，第一种情况是第二种情况的特例。因此，对于第一种情况来说，获取转盘待旋转的起始位置的角度值和目标位置的角度值，起始位置的角度值即为相对真实零点的角度值(0°)，目标位置的角度值即为角度X。对于第二种情况来说，获取转盘待旋转的起始位置的角度值和目标位置的角度值，起始位置的角度值即为角度A，目标位置的角度值即为角度B。
进一步根据起始位置的角度值和目标位置的角度值确定转盘的旋转方向。下面结合两种角度旋转情况对旋转方向的确定进行说明：
(1)当起始位置为相对真实零点时，根据起始位置角度值和目标位置角度值确定转盘的旋转方向包括：
S160：判断起始位置的角度值和目标位置的角度值二者的差值的绝对值是否大于180°；若是，则进入步骤S161，若否，则进入步骤S162。
S161：确认转盘的旋转方向为逆时针方向。
S162：确认转盘的旋转方向为顺时针方向。
(2)当起始位置不为相对真实零点时，根据起始位置角度值和目标位置角度值确定转盘的旋转方向包括：
S163：判断起始位置的角度值是否大于目标位置的角度值，并判断起始位置的角度值和目标位置的角度值二者的差值的绝对值是否大于180°；若起始位置的角度值大于目标位置的角度值，且起始位置的角度值和目标位置的角度值二者的差值的绝对值大于180°，则进入步骤S164；若起始位置的角度值大于目标位置的角度值，且起始位置的角度值和目标位置的角度值二者的差值的绝对值不大于180°，则进入步骤S165；若起始位置的角度值不大于目标位置的角度值，且起始位置的角度值和目标位置的角度值二者的差值的绝对值大于180°，则进入步骤S165；若起始位置的角度值不大于目标位置的角度值，且起始位置的角度值和目标位置的角度值二者的差值的绝对值不大于180°，则进入步骤S164。
S164：确认转盘的旋转方向为顺时针方向。
S165：确认转盘的旋转方向为逆时针方向。
以此，实现了转盘旋转方向的确定。
为了使转盘旋转路径最短，进一步需要根据旋转方向设置编码器的捕获比较值，以用于当编码器的计数值达到捕获比较值时确认到达目标位置，且路径最短。下面结合两种角度旋转情况和两种旋转方向对编码器的捕获比较值的设置进行说明：
(1)当起始位置为相对真实零点时，根据旋转方向设置编码器的捕获比较值包括：
S170：根据起始计数值、目标位置的角度值和对应关系值获取对应旋转方向下编码器的捕获比较值。
当转盘的旋转方向为顺时针方向时，根据起始计数值CNT0、目标位置的角度值X和对应关系值M获取对应旋转方向下编码器的捕获比较值CNT具体如下：
CNT＝CNT0+X×M；
当转盘的旋转方向为逆时针方向时，根据起始计数值CNT0、目标位置的角度值X和对应关系值M获取对应旋转方向下编码器的捕获比较值CNT具体如下：
CNT＝CNT0-(360-X)×M；
(2)当起始位置不为相对真实零点时，根据旋转方向设置编码器的捕获比较值包括：
S171：获取起始位置对应的编码器的计数值。
S172：根据起始位置对应的编码器的计数值、起始位置的角度值、目标位置的角度值和对应关系值获取对应旋转方向下编码器的捕获比较值。
具体地，获取起始位置对应的编码器的计数值ACnt。
当起始位置的角度值A大于目标位置的角度值B，且起始位置的角度值A和目标位置的角度值B二者的差值的绝对值大于180°时，此时转盘的旋转方向为顺时针方向，则根据起始位置对应的编码器的计数值ACnt、起始位置的角度值A、目标位置的角度值B和对应关系值M获取对应旋转方向下编码器的捕获比较值CNT具体如下：
CNT＝ACnt+(360-(A-B))×M；
当起始位置的角度值A大于目标位置的角度值B，且起始位置的角度值A和目标位置的角度值B二者的差值的绝对值不大于180°时，此时转盘的旋转方向为逆时针方向，则根据起始位置对应的编码器的计数值ACnt、起始位置的角度值A、目标位置的角度值B和对应关系值M获取对应旋转方向下编码器的捕获比较值CNT具体如下：
CNT＝ACnt-(A-B)×M；
当起始位置的角度值A不大于目标位置的角度值B，且起始位置的角度值A和目标位置的角度值B二者的差值的绝对值大于180°时，此时转盘的旋转方向为逆时针方向，则根据起始位置对应的编码器的计数值ACnt、起始位置的角度值A、目标位置的角度值B和对应关系值M获取对应旋转方向下编码器的捕获比较值CNT具体如下：
CNT＝ACnt-(360-(B-A))×M；
当起始位置的角度值A不大于目标位置的角度值B，且起始位置的角度值A和目标位置的角度值B二者的差值的绝对值不大于180°，此时转盘的旋转方向为顺时针方向，则根据起始位置对应的编码器的计数值ACnt、起始位置的角度值A、目标位置的角度值B和对应关系值M获取对应旋转方向下编码器的捕获比较值CNT具体如下：
CNT＝ACnt+(B-A)×M；
基于以上算法，可以精确控制转盘到达任一角度值，且路径最短。
在上述实施例中，对于角度控制方法进行了详细描述，本申请还提供角度控制装置对应的实施例。
图8为本申请实施例提供的一种角度控制装置的示意图。装置应用于三维核心肌群评估与训练系统；其中，系统包括光电开关、编码器和控制电路；如图8所示，装置包括：
第一获取模块10，用于获取转盘的待校准虚拟零点与相对真实零点的角度偏差；其中，待校准虚拟零点为通过光电开关检测获取；相对真实零点表征相对于待校准虚拟零点的转盘的真实零点。
第二获取模块11，用于根据角度偏差获取编码器的计数误差，并驱动转盘转动。
设置模块12，用于当转盘处于待校准虚拟零点时，根据计数误差设置编码器的起始计数值和校正计数值。
确认模块13，用于当编码器的计数值达到校正计数值时，确认转盘处于相对真实零点，以便于基于相对真实零点控制转盘的旋转角度。
本实施例中，角度控制装置应用于三维核心肌群评估与训练系统；角度控制装置包括第一获取模块、第二获取模块、设置模块和确认模块。角度控制装置在运行时能够实现上述角度控制方法的全部步骤。通过获取转盘的待校准虚拟零点与相对真实零点的角度偏差；其中，待校准虚拟零点为通过光电开关检测获取；相对真实零点表征相对于待校准虚拟零点的转盘的真实零点；根据角度偏差获取编码器的计数误差，并驱动转盘转动；当转盘处于待校准虚拟零点时，根据计数误差设置编码器的起始计数值和校正计数值；当编码器的计数值达到校正计数值时，确认转盘处于相对真实零点，以便于基于相对真实零点控制转盘的旋转角度。由此可知，上述方案基于光电开关和编码器的组合使用，根据系统转盘的待校准虚拟零点与相对真实零点的角度偏差确定编码器的计数误差，进一步确定相对真实零点对应的编码器的校正计数值，使得当转盘旋转至编码器计数值达到校正计数值时，确认转盘达到相对真实零点位置，实现了对转盘角度的零位校准，消除了机械结构加工误差和传感器安装误差，以便于后续精准控制转盘的旋转角度。提高了系统的控制精度、稳定性、可靠性和安全性。
图9为本申请实施例提供的一种角度控制设备的示意图。如图9所示，角度控制设备包括：
存储器20，用于存储计算机程序。
处理器21，用于执行计算机程序时实现如上述实施例中所提到的角度控制方法的步骤。
本实施例提供的角度控制设备可以包括但不限于智能手机、平板电脑、笔记本电脑或台式电脑等。
其中，处理器21可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器21可以采用数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable LogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器21也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器21可以在集成有图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器21还可以包括人工智能(Artificial Intelligence，AI)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
存储器20可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器20还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器20至少用于存储以下计算机程序201，其中，该计算机程序被处理器21加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的角度控制方法的相关步骤。另外，存储器20所存储的资源还可以包括操作系统202和数据203等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统202可以包括Windows、Unix、Linux等。数据203可以包括但不限于角度控制方法涉及到的数据。
在一些实施例中，角度控制设备还可包括有显示屏22、输入输出接口23、通信接口24、电源25以及通信总线26。
本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构并不构成对角度控制设备的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。
本实施例中，角度控制设备包括存储器和处理器。存储器用于存储计算机程序。处理器用于执行计算机程序时实现如上述实施例中所提到的角度控制方法的步骤。通过获取转盘的待校准虚拟零点与相对真实零点的角度偏差；其中，待校准虚拟零点为通过光电开关检测获取；相对真实零点表征相对于待校准虚拟零点的转盘的真实零点；根据角度偏差获取编码器的计数误差，并驱动转盘转动；当转盘处于待校准虚拟零点时，根据计数误差设置编码器的起始计数值和校正计数值；当编码器的计数值达到校正计数值时，确认转盘处于相对真实零点，以便于基于相对真实零点控制转盘的旋转角度。由此可知，上述方案基于光电开关和编码器的组合使用，根据系统转盘的待校准虚拟零点与相对真实零点的角度偏差确定编码器的计数误差，进一步确定相对真实零点对应的编码器的校正计数值，使得当转盘旋转至编码器计数值达到校正计数值时，确认转盘达到相对真实零点位置，实现了对转盘角度的零位校准，消除了机械结构加工误差和传感器安装误差，以便于后续精准控制转盘的旋转角度。提高了系统的控制精度、稳定性、可靠性和安全性。
最后，本申请还提供一种计算机可读存储介质对应的实施例。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。
可以理解的是，如果上述实施例中的方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本实施例中，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。通过获取转盘的待校准虚拟零点与相对真实零点的角度偏差；其中，待校准虚拟零点为通过光电开关检测获取；相对真实零点表征相对于待校准虚拟零点的转盘的真实零点；根据角度偏差获取编码器的计数误差，并驱动转盘转动；当转盘处于待校准虚拟零点时，根据计数误差设置编码器的起始计数值和校正计数值；当编码器的计数值达到校正计数值时，确认转盘处于相对真实零点，以便于基于相对真实零点控制转盘的旋转角度。由此可知，上述方案基于光电开关和编码器的组合使用，根据系统转盘的待校准虚拟零点与相对真实零点的角度偏差确定编码器的计数误差，进一步确定相对真实零点对应的编码器的校正计数值，使得当转盘旋转至编码器计数值达到校正计数值时，确认转盘达到相对真实零点位置，实现了对转盘角度的零位校准，消除了机械结构加工误差和传感器安装误差，以便于后续精准控制转盘的旋转角度。提高了系统的控制精度、稳定性、可靠性和安全性。
以上对本申请所提供的一种角度控制方法、装置、设备及介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，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。
Claims (14)
1.一种角度控制方法，其特征在于，应用于三维核心肌群评估与训练系统；其中，所述系统包括光电开关、编码器和控制电路；所述方法包括：
获取转盘的待校准虚拟零点与相对真实零点的角度偏差；其中，所述待校准虚拟零点为通过所述光电开关检测获取；所述相对真实零点表征相对于所述待校准虚拟零点的所述转盘的真实零点；
根据所述角度偏差获取所述编码器的计数误差，并驱动所述转盘转动；
当所述转盘处于所述待校准虚拟零点时，根据所述计数误差设置所述编码器的起始计数值和校正计数值；
当所述编码器的计数值达到所述校正计数值时，确认所述转盘处于所述相对真实零点，以便于基于所述相对真实零点控制所述转盘的旋转角度。
2.根据权利要求1所述的角度控制方法，其特征在于，所述获取转盘的待校准虚拟零点与相对真实零点的角度偏差包括：
获取所述转盘顺时针转动时所述待校准虚拟零点与所述相对真实零点的第一角度偏差；
获取所述转盘逆时针转动时所述待校准虚拟零点与所述相对真实零点的第二角度偏差。
3.根据权利要求2所述的角度控制方法，其特征在于，所述获取所述转盘顺时针转动时所述待校准虚拟零点与所述相对真实零点的第一角度偏差包括：
控制所述转盘旋转至所述相对真实零点逆时针方向的第一预设位置；
控制所述转盘顺时针旋转；
当通过所述光电开关检测到所述待校准虚拟零点时，停止旋转所述转盘，并通过角度仪获取所述待校准虚拟零点与所述相对真实零点的所述第一角度偏差；
对应地，所述获取所述转盘逆时针转动时所述待校准虚拟零点与所述相对真实零点的第二角度偏差包括：
控制所述转盘旋转至所述相对真实零点顺时针方向的第二预设位置；
控制所述转盘逆时针旋转；
当通过所述光电开关检测到所述待校准虚拟零点时，停止旋转所述转盘，并通过所述角度仪获取所述待校准虚拟零点与所述相对真实零点的所述第二角度偏差。
4.根据权利要求3所述的角度控制方法，其特征在于，所述根据所述角度偏差获取所述编码器的计数误差包括：
获取所述转盘的旋转角度与所述编码器的计数值之间的对应关系值；其中，所述对应关系值表征所述转盘的所述旋转角度发生变化时所述编码器的所述计数值对应发生的变化程度；
根据所述对应关系值和所述第一角度偏差获取所述转盘顺时针归零时所述编码器的第一计数误差；
根据所述对应关系值和所述第二角度偏差获取所述转盘逆时针归零时所述编码器的第二计数误差。
5.根据权利要求4所述的角度控制方法，其特征在于，所述当所述转盘处于所述待校准虚拟零点时，根据所述计数误差设置所述编码器的起始计数值和校正计数值包括：
设置所述编码器的所述起始计数值；
当所述转盘顺时针转动至所述待校准虚拟零点时，设置所述校正计数值为所述起始计数值与所述第一计数误差的和；
当所述转盘逆时针转动至所述待校准虚拟零点时，设置所述校正计数值为所述起始计数值与所述第二计数误差的差。
6.根据权利要求5所述的角度控制方法，其特征在于，在所述确认所述转盘处于所述相对真实零点之后，还包括：
将所述编码器当前的所述计数值设置为所述起始计数值。
7.根据权利要求6所述的角度控制方法，其特征在于，还包括：
获取所述转盘待旋转的起始位置的角度值和目标位置的角度值；
根据所述起始位置的角度值和所述目标位置的角度值确定所述转盘的旋转方向；
根据所述旋转方向设置所述编码器的捕获比较值，以用于当所述编码器的所述计数值达到所述捕获比较值时，确认到达所述目标位置。
8.根据权利要求7所述的角度控制方法，其特征在于，当所述起始位置为所述相对真实零点时，所述根据所述起始位置的角度值和所述目标位置的角度值确定所述转盘的旋转方向包括：
判断所述起始位置的角度值和所述目标位置的角度值二者的差值的绝对值是否大于180°；
若是，则确认所述转盘的所述旋转方向为逆时针方向；
若否，则确认所述转盘的所述旋转方向为顺时针方向。
9.根据权利要求8所述的角度控制方法，其特征在于，所述根据所述旋转方向设置所述编码器的捕获比较值包括：
根据所述起始计数值、所述目标位置的角度值和所述对应关系值获取对应所述旋转方向下所述编码器的所述捕获比较值。
10.根据权利要求7所述的角度控制方法，其特征在于，当所述起始位置不为所述相对真实零点时，所述根据所述起始位置的角度值和所述目标位置的角度值确定所述转盘的旋转方向包括：
判断所述起始位置的角度值是否大于所述目标位置的角度值，并判断所述起始位置的角度值和所述目标位置的角度值二者的差值的绝对值是否大于180°；
若所述起始位置的角度值大于所述目标位置的角度值，且所述起始位置的角度值和所述目标位置的角度值二者的差值的绝对值大于180°，则确认所述转盘的所述旋转方向为顺时针方向；
若所述起始位置的角度值大于所述目标位置的角度值，且所述起始位置的角度值和所述目标位置的角度值二者的差值的绝对值不大于180°，则确认所述转盘的所述旋转方向为逆时针方向；
若所述起始位置的角度值不大于所述目标位置的角度值，且所述起始位置的角度值和所述目标位置的角度值二者的差值的绝对值大于180°，则确认所述转盘的所述旋转方向为逆时针方向；
若所述起始位置的角度值不大于所述目标位置的角度值，且所述起始位置的角度值和所述目标位置的角度值二者的差值的绝对值不大于180°，则确认所述转盘的所述旋转方向为顺时针方向。
11.根据权利要求10所述的角度控制方法，其特征在于，所述根据所述旋转方向设置所述编码器的捕获比较值包括：
获取所述起始位置对应的所述编码器的所述计数值；
根据所述起始位置对应的所述编码器的所述计数值、所述起始位置的角度值、所述目标位置的角度值和所述对应关系值获取对应所述旋转方向下所述编码器的所述捕获比较值。
12.一种角度控制装置，其特征在于，应用于三维核心肌群评估与训练系统；其中，所述系统包括光电开关、编码器和控制电路；所述装置包括：
第一获取模块，用于获取转盘的待校准虚拟零点与相对真实零点的角度偏差；其中，所述待校准虚拟零点为通过所述光电开关检测获取；所述相对真实零点表征相对于所述待校准虚拟零点的所述转盘的真实零点；
第二获取模块，用于根据所述角度偏差获取所述编码器的计数误差，并驱动所述转盘转动；
设置模块，用于当所述转盘处于所述待校准虚拟零点时，根据所述计数误差设置所述编码器的起始计数值和校正计数值；
确认模块，用于当所述编码器的计数值达到所述校正计数值时，确认所述转盘处于所述相对真实零点，以便于基于所述相对真实零点控制所述转盘的旋转角度。
13.一种角度控制设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至11任一项所述的角度控制方法的步骤。
14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至11任一项所述的角度控制方法的步骤。
Priority Applications (1)
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| CN202311017817.5A CN117032320A (zh) | 2023-08-14 | 2023-08-14 | 一种角度控制方法、装置、设备及介质 |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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