CN117411381A - 一种基于实时数据监测的伺服电机输出精度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于实时数据监测的伺服电机输出精度控制方法，涉及图像数据处理技术领域。该方法包括获取全周期怠速输出图像数据，形成输出基准数据；获取全周期负载输出的实时周向图像数据，形成实时周向输出数据；获取全周期负载输出的实时角度图像数据，形成实时角位移输出数据；获取目标控制输出数据，形成目标周向控制数据和目标角度控制数据；根据目标周向控制数据和实时周向输出数据，确定实时周向控制偏量信息；根据目标角度控制数据和实时角位移输出数据，确定实时角位移控制偏量信息；结合实时周向控制偏量信息和实时角位移控制偏量信息，形成实时综合控制偏量信息。其能够通过图像数据高效快速的对其控制精度进行调整。

Description

一种基于实时数据监测的伺服电机输出精度控制方法

技术领域

本发明涉及图像数据处理技术领域，具体而言，涉及一种基于实时数据监测的伺服电机输出精度控制方法。

背景技术

图像处理(image processing)，用计算机对图像进行分析，以达到所需结果的技术。又称影像处理。图像处理一般指数字图像处理。数字图像是指用工业相机、摄像机、扫描仪等设备经过拍摄得到的一个大的二维数组，该数组的元素称为像素，其值称为灰度值。

当前，伺服电机越来越受到广泛的应用。但在使用中发现，越是运动副复杂的运动，伺服电机的设置也越复杂，并且输出连接形式也各异。这样造成对伺服电机进行更加复杂和精度要求高的设计应用的限制。当前，对于伺服电机的输出精度的保证，大部分靠停产检查和人工进行经验性的调整来实现，这样造成人力物力的耗费，并且也无法高效的完成对伺服电机精度的控制调整。

因此，设计一种基于实时数据监测的伺服电机输出精度控制方法，能够通过图像数据高效快速的对其控制精度进行调整，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于实时数据监测的伺服电机输出精度控制方法，通过获取怠速下伺服电机的基础参量建立起精度控制分析的基准数据，并对伺服电机在负载下的周向跳动数据和角位移数据进行全周期的采集，形成两个精度分析参量的实时输出数据。在考虑精度控制目标的基础上对这两个分析参量进行动态的偏离量分析，进而将分析结果综合后形成全周期下的动态精度控制调整参考数据，可以实现实时对伺服电机输出精度的及时准确的调整，有效确保了伺服电机的动态控制输出精度。

第一方面，本发明提供一种基于实时数据监测的伺服电机输出精度控制方法，包括获取全周期怠速输出图像数据，并进行输出控制的基准数据分析，形成输出基准数据；获取全周期负载输出的实时周向图像数据，并进行周向跳动分析，形成实时周向输出数据；获取全周期负载输出的实时角度图像数据，并进行基于角位移的偏离分析，形成实时角位移输出数据；获取目标控制输出数据，并分别进行基于周向的目标控制分析和基于角度的目标控制分析，形成目标周向控制数据和目标角度控制数据；根据目标周向控制数据和实时周向输出数据，确定实时周向控制偏量信息；根据目标角度控制数据和实时角位移输出数据，确定实时角位移控制偏量信息；结合实时周向控制偏量信息和实时角位移控制偏量信息，形成实时综合控制偏量信息。

在本发明中，该方法通过获取怠速下伺服电机的基础参量建立起精度控制分析的基准数据，并对伺服电机在负载下的周向跳动数据和角位移数据进行全周期的采集，形成两个精度分析参量的实时输出数据。在考虑精度控制目标的基础上对这两个分析参量进行动态的偏离量分析，进而将分析结果综合后形成全周期下的动态精度控制调整参考数据，可以实现实时对伺服电机输出精度的及时准确的调整，有效确保了伺服电机的动态控制输出精度。

作为一种可能的实现方式，获取全周期怠速输出图像数据，并进行输出控制的基准数据分析，形成输出基准数据，包括：设定第一采集时间间隔，并以第一采集时间间隔为基准，在运行全周期上获取伺服电机处于怠速时的多个怠速图像，形成全周期怠速图像数据集；根据全周期怠速图像数据集中的全周期怠速图像，确定伺服电机的怠速周期有效输出直径。

在本发明中，获取怠速时伺服电机的输出基础数据，一方面考虑精度控制是在伺服电机动态运动状态下进行调控的，因而将伺服电机静止状态下获取的基准数据用于动态分析会对分析的准确度产生较大的影响，而将怠速状态下伺服电机的基础数据作为进行精度分析控制的数据基础，可以充分把握伺服电机的动态特性，也能够匹配负载时伺服电机的输出特性，进而保证后续进行精度控制的分析的准确性，另一方面，由于伺服电机运行的不同阶段输出的控制变量也会因为电机的运行情况而发生改变，因而以怠速状态的数据为基准可以充分避免这个改变造成的对精度分析控制的影响。当然，为进一步的提高精度分析的准确性，可以在每次进行负载输出前对怠速状态下的数据进行采集，有效保证获取的数据的有效性。

作为一种可能的实现方式，根据全周期怠速图像数据集中的全周期怠速图像，确定伺服电机的怠速周期有效输出直径，包括：沿私服电机的轴线方向设定N个直径参数取样点，获取每个全周期怠速图像中所有直径参数取样点上与轴线垂直的方向上的伺服电机的原始输出直径；对每个直径参数取样点，将获取的原始输出直径按照时间顺序进行排列，建立在运行全周期下的取样点输出直径周期曲线函数，其中，n表示直径参数取样点的编号；获取所有的取样点输出直径周期曲线函数/>，确定有效输出直径周期曲线函数，其中，/>，其中，/>表示将所有的输出直径周期曲线函数/>在对应时间点上进行数值平均后利用平均值进行基于时间维度的曲线拟合。

在本发明中，对于伺服电机的输出精度控制，影响输出精度最重要的基础因素就是伺服电机输出轴在当下运行状态阶段中的直径参数。考虑动态特征，怠速下的伺服电机的输出轴的直径参数也是呈现动态变动的特性，而这也直接影响负载下的输出控制精度。这里在进行怠速状态下的有效直径参数获取时，采用在输出轴上设定不同的直径参数提取位点，并将位点上采集的全周期图像数据对应的直径数据进行基于时间维度建立起动态变化量，通过对所有点位上直径参数的变化量的均化合并形成具有合理参考性的动态有效直径变化量，为后续基于这个动态有效直径变化量进行精度控制的分析提供了合理且准确的数据参数。

作为一种可能的实现方式，获取全周期负载输出的实时周向图像数据，并进行周向跳动分析，形成实时周向输出数据，包括：获取运行全周期下伺服电机负载时的多个实时周向图像，并分别确定在直径参数取样点上实时周向跳动曲线函数；结合所有直径参数取样点的实时周向跳动曲线函数/>，确定实时有效周向跳动曲线函数/>，其中，/>，其中，/>表示将所有的实时周向跳动曲线函数在对应时间点上进行数值平均后利用平均值进行基于时间维度的曲线拟合。

在本发明中，在获取到伺服电机怠速状态下的有效直径参数动态变化量参数后，考虑对伺服电机输出精度的控制在两个输出方向上的分析。其中一个精度分析的输出方向是周向方向，对周向方向上的跳动偏量进行分析。考虑伺服电机在负载状态下，其输出轴可能呈现出一定的类似同轴度的偏离运行，而这种偏离运行会造成利用周向跳动功能的输出机构的运动发生较大的运行误差，所以需要对周向方向上的跳动量进行确定，以为后续基于目标控制精度进行精度控制提供准确的实时数据。可以理解的是，伺服电机在负载状态下输出轴通常会呈现出周期性的跳动量变化，因而需要在运行周期下确定这种跳动量随周期的变化规律，进而针对性的进行伺服电机动态状态下的控制调整。为了更好的匹配伺服电机怠速状态的有效直径变化量数据，周向跳动量的采集也是利用和有效直径变化量原始图像数据采集一样的采样点，这样可以保证均化后数据的匹配性，实现更为准确的精度控制调整。

作为一种可能的实现方式，获取全周期负载输出的实时角度图像数据，并进行基于角位移的偏离分析，形成实时角位移输出数据，包括：设定第二采集时间间隔，并以第二采集时间间隔/>为基准，在运行全周期上获取伺服电机处于负载时的多个实时角位移图像，形成实时角位移图像数据；根据实时角位移图像数据，并结合有效输出直径周期曲线函数/>，确定实时角位移曲线函数/>。

在本发明中，伺服电机输出方向的另一个方向是角位移方向，输出轴转动的角度决定了利用伺服电机的输出轴角位移的机构的控制精度。因而，需要获取到伺服电机在负载状态下全周期的角位移变化情况，进而为后续进行角位移的精度控制调整提供重要的实时数据。这里，考虑角位移数据和周向跳动的数据属于不同的两个输出方向上的数据，因而在采集角位移数据时，重新设定了合理的时间间隔，需要说明的是，无论对于第一采集时间间隔还是第二采集时间间隔，都可以根据实际的精度控制需要来设定。在合理的时间间隔下采集全周期的输出轴转动图像，然后进行基于时间维度上的角位移参数提取，形成角位移随时间变化的变化量数据。

作为一种可能的实现方式，根据实时角位移图像数据，并结合有效输出直径周期曲线函数，确定实时角位移曲线函数/>，包括：根据有效输出直径周期曲线函数，确定圆心在运行全周期下的圆心有效位置曲线函数/>；根据圆心有效位置曲线函数/>，在每个实时角位移图像进行对应时间点上的圆心标记，并根据圆心标记确定对应的实时角位移值；获取所有实时角位移值，建立基于运行全周期的实时角位移曲线函数/>。

在本发明中，对于获取伺服电机负载状态下随时间变化的角位移变化量数据，需要考虑伺服电机的输出轴因为周向的跳动而造成轴心随时间发生位置的改变，而轴心位置的改变则会影响角位移的大小。这里，通过怠速状态下的有效直径数据来确定轴心随时间变化的位置情况，进而基于该变化位置确定对应的角位移变化数据，才能获得伺服电机动态运行状态下准确的精度控制参考信息。

作为一种可能的实现方式，获取目标控制输出数据，并分别进行基于周向的目标控制分析和基于角度的目标控制分析，形成目标周向控制数据和目标角度控制数据，包括：获取目标控制输出数据的综合运动有效控制曲线函数，并提取同实时周向跳动曲线函数/>相同坐标系的目标跳动曲线函数/>；获取目标控制输出数据的综合运动有效控制曲线函数/>，并提取通同实时角位移曲线函数/>相同坐标系的目标角位移曲线函数/>。

在本发明中，在分别基于两个控制方向获取对应的动态变化量数据后，变化量数据已经能够完全反映出伺服电机在负载状态下两个方向上的实时偏量变化数据。根据这些实时偏量变化数据进行精度控制分析，需要以目标控制精度数据为参照量，将需要调控的偏量具体化，才能起到准确的精度控制效果。这里考虑有时候输出的目标控制精度是两个控制方向的矢量数据，因而在获取后进行基于两个控制方向的目标控制数据的矢量拆分，形成可以和实施变量数据进行对比的两个独立控制方向上的目标数据。

作为一种可能的实现方式，根据目标周向控制数据和实时周向输出数据，确定实时周向控制偏量信息，包括：根据目标跳动曲线函数和实时周向跳动曲线函数，确定实时周向控制偏量曲线函数/>，其中，/>。

在本发明中，对于周向方向上的精度调控，通过获取到的周向目标控制数据与实时变量数据进行差量的提取，来获取周向方向上需要进行全周期的动态调整的周向偏离量变化数据，该周向偏离量数据充分满足伺服电机在负载状态下全周期的进行动态调整，实现目标控制精度的要求。需要说明的是，所获取的控制偏量实则为朝向目标控制精度上非正则方向的偏离量，在进行精度控制的过程中，需要参考控制偏量进行反向的变量调整才能够实现对输出精度的动态矫正，保证满足目标控制精度的要求。

作为一种可能的实现方式，根据目标角度控制数据和实时角位移输出数据，确定实时角位移控制偏量信息，包括：根据目标角位移曲线函数和实时角位移曲线函数/>，确定实时角位移控制偏量曲线函数/>，其中，/>。

在本发明中，同样地，对于角位移上的目标精度控制，也是通过所获取的目标精度动态变化量相对实时角位移变化量的偏量来进行精度的控制。

作为一种可能的实现方式，结合实时周向控制偏量信息和实时角位移控制偏量信息，形成实时综合控制偏量信息，包括：将实时周向控制偏量曲线函数和实时角位移控制偏量曲线函数/>进行基于时间点的向量综合合并，形成实际综合控制偏量曲线函数。

在本发明中，这里对在两个方向上获得的偏量进行矢量合并，一方面考虑伺服电机虽然有两个方向的输出需求，但单从精度的控制上来说，伺服电机输出轴的运动是一个综合了两个方向的运动，将偏量进行矢量合并能够形成整体运动的调整偏量，相比分别进行两个方向上的精度控制，可以避免两个方向上的协同保证的工作，提高控制的准确性，降低控制的误差。另一方面，也是考虑到一些伺服电机的输出机构本身就需要两个方向的合成运动，因而为了保证对这一类输出机构的精度控制，就需要进行两个方向上的偏量的合并，进而利用合并后的偏量进行整体上的调整，以满足输出运动的精度控制需求。

本发明提供的一种基于实时数据监测的伺服电机输出精度控制方法的有益效果有：

该方法通过获取怠速下伺服电机的基础参量建立起精度控制分析的基准数据，并对伺服电机在负载下的周向跳动数据和角位移数据进行全周期的采集，形成两个精度分析参量的实时输出数据。在考虑精度控制目标的基础上对这两个分析参量进行动态的偏离量分析，进而将分析结果综合后形成全周期下的动态精度控制调整参考数据，可以实现实时对伺服电机输出精度的及时准确的调整，有效确保了伺服电机的动态控制输出精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的基于实时数据监测的伺服电机输出精度控制方法的步骤图。

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描述。

图像处理(image processing)，用计算机对图像进行分析，以达到所需结果的技术。又称影像处理。图像处理一般指数字图像处理。数字图像是指用工业相机、摄像机、扫描仪等设备经过拍摄得到的一个大的二维数组，该数组的元素称为像素，其值称为灰度值。

当前，伺服电机越来越受到广泛的应用。但在使用中发现，越是运动副复杂的运动，伺服电机的设置也越复杂，并且输出连接形式也各异。这样造成对伺服电机进行更加复杂和精度要求高的设计应用的限制。当前，对于伺服电机的输出精度的保证，大部分靠停产检查和人工进行经验性的调整来实现，这样造成人力物力的耗费，并且也无法高效的完成对伺服电机精度的控制调整。

参考图1，本发明实施例提供一种基于实时数据监测的伺服电机输出精度控制方法。该方法通过获取怠速下伺服电机的基础参量建立起精度控制分析的基准数据，并对伺服电机在负载下的周向跳动数据和角位移数据进行全周期的采集，形成两个精度分析参量的实时输出数据。在考虑精度控制目标的基础上对这两个分析参量进行动态的偏离量分析，进而将分析结果综合后形成全周期下的动态精度控制调整参考数据，可以实现实时对伺服电机输出精度的及时准确的调整，有效确保了伺服电机的动态控制输出精度。

基于实时数据监测的伺服电机输出精度控制方法具体包括以下步骤：

S1：获取全周期怠速输出图像数据，并进行输出控制的基准数据分析，形成输出基准数据。

获取全周期怠速输出图像数据，并进行输出控制的基准数据分析，形成输出基准数据，包括：设定第一采集时间间隔，并以第一采集时间间隔/>为基准，在运行全周期上获取伺服电机处于怠速时的多个怠速图像，形成全周期怠速图像数据集；根据全周期怠速图像数据集中的全周期怠速图像，确定伺服电机的怠速周期有效输出直径。

获取怠速时伺服电机的输出基础数据，一方面考虑精度控制是在伺服电机动态运动状态下进行调控的，因而将伺服电机静止状态下获取的基准数据用于动态分析会对分析的准确度产生较大的影响，而将怠速状态下伺服电机的基础数据作为进行精度分析控制的数据基础，可以充分把握伺服电机的动态特性，也能够匹配负载时伺服电机的输出特性，进而保证后续进行精度控制的分析的准确性，另一方面，由于伺服电机运行的不同阶段输出的控制变量也会因为电机的运行情况而发生改变，因而以怠速状态的数据为基准可以充分避免这个改变造成的对精度分析控制的影响。当然，为进一步的提高精度分析的准确性，可以在每次进行负载输出前对怠速状态下的数据进行采集，有效保证获取的数据的有效性。

其中，根据全周期怠速图像数据集中的全周期怠速图像，确定伺服电机的怠速周期有效输出直径，包括：沿私服电机的轴线方向设定N个直径参数取样点，获取每个全周期怠速图像中所有直径参数取样点上与轴线垂直的方向上的伺服电机的原始输出直径；对每个直径参数取样点，将获取的原始输出直径按照时间顺序进行排列，建立在运行全周期下的取样点输出直径周期曲线函数，其中，n表示直径参数取样点的编号；获取所有的取样点输出直径周期曲线函数/>，确定有效输出直径周期曲线函数/>，其中，，其中，/>表示将所有的输出直径周期曲线函数/>在对应时间点上进行数值平均后利用平均值进行基于时间维度的曲线拟合。

对于伺服电机的输出精度控制，影响输出精度最重要的基础因素就是伺服电机输出轴在当下运行状态阶段中的直径参数。考虑动态特征，怠速下的伺服电机的输出轴的直径参数也是呈现动态变动的特性，而这也直接影响负载下的输出控制精度。这里在进行怠速状态下的有效直径参数获取时，采用在输出轴上设定不同的直径参数提取位点，并将位点上采集的全周期图像数据对应的直径数据进行基于时间维度建立起动态变化量，通过对所有点位上直径参数的变化量的均化合并形成具有合理参考性的动态有效直径变化量，为后续基于这个动态有效直径变化量进行精度控制的分析提供了合理且准确的数据参数。

另外，对于直径参数取样点的数量N的确定，可以通过对N进行基于结果对比的取值量分析获得。具体地，设定一个初始数量Q和一个数量增量步长p，直径参数取样点数量首次取得的数量N=Q，并形成对应的有效输出直径周期曲线函数，记为Q-/>，依次对直径参数取样点数量进行增加并获取对应的有效输出直径周期曲线函数/>，记为Q+k*p-/>，其中k为≥0的整数。对在直径参数取样点数量相邻的两个有效输出直径周期曲线函数/>进行以下对比数据的获取：

R= S（Q+（k+1）*p--S（Q+k*p-/>），其中，S（Q+k*p-/>）表示直径参数取样点数量取Q+k*p时对应的有效输出直径周期曲线函数与坐标系所围成的面积，S（Q+（k+1）*p-/>）表示直径参数取样点数量取Q+（k+1）*p时对应的有效输出直径周期曲线函数与坐标系所围成的面积。这里，设定差量阈值r，对R值进行判断分析：若随着N的增加，出现R小于等于r时，对应的直径参数取样点数量的最大值为最合理的取值。

S2：获取全周期负载输出的实时周向图像数据，并进行周向跳动分析，形成实时周向输出数据。

获取全周期负载输出的实时周向图像数据，并进行周向跳动分析，形成实时周向输出数据，包括：获取运行全周期下伺服电机负载时的多个实时周向图像，并分别确定在直径参数取样点上实时周向跳动曲线函数；结合所有直径参数取样点的实时周向跳动曲线函数/>，确定实时有效周向跳动曲线函数/>，其中，/>，其中，/>表示将所有的实时周向跳动曲线函数/>在对应时间点上进行数值平均后利用平均值进行基于时间维度的曲线拟合。

在获取到伺服电机怠速状态下的有效直径参数动态变化量参数后，考虑对伺服电机输出精度的控制在两个输出方向上的分析。其中一个精度分析的输出方向是周向方向，对周向方向上的跳动偏量进行分析。考虑伺服电机在负载状态下，其输出轴可能呈现出一定的类似同轴度的偏离运行，而这种偏离运行会造成利用周向跳动功能的输出机构的运动发生较大的运行误差，所以需要对周向方向上的跳动量进行确定，以为后续基于目标控制精度进行精度控制提供准确的实时数据。可以理解的是，伺服电机在负载状态下输出轴通常会呈现出周期性的跳动量变化，因而需要在运行周期下确定这种跳动量随周期的变化规律，进而针对性的进行伺服电机动态状态下的控制调整。为了更好的匹配伺服电机怠速状态的有效直径变化量数据，周向跳动量的采集也是利用和有效直径变化量原始图像数据采集一样的采样点，这样可以保证均化后数据的匹配性，实现更为准确的精度控制调整。

S3：获取全周期负载输出的实时角度图像数据，并进行基于角位移的偏离分析，形成实时角位移输出数据。

获取全周期负载输出的实时角度图像数据，并进行基于角位移的偏离分析，形成实时角位移输出数据，包括：设定第二采集时间间隔，并以第二采集时间间隔/>为基准，在运行全周期上获取伺服电机处于负载时的多个实时角位移图像，形成实时角位移图像数据；根据实时角位移图像数据，并结合有效输出直径周期曲线函数/>，确定实时角位移曲线函数/>。

伺服电机输出方向的另一个方向是角位移方向，输出轴转动的角度决定了利用伺服电机的输出轴角位移的机构的控制精度。因而，需要获取到伺服电机在负载状态下全周期的角位移变化情况，进而为后续进行角位移的精度控制调整提供重要的实时数据。这里，考虑角位移数据和周向跳动的数据属于不同的两个输出方向上的数据，因而在采集角位移数据时，重新设定了合理的时间间隔，需要说明的是，无论对于第一采集时间间隔还是第二采集时间间隔，都可以根据实际的精度控制需要来设定。在合理的时间间隔下采集全周期的输出轴转动图像，然后进行基于时间维度上的角位移参数提取，形成角位移随时间变化的变化量数据。

根据实时角位移图像数据，并结合有效输出直径周期曲线函数，确定实时角位移曲线函数/>，包括：根据有效输出直径周期曲线函数/>，确定圆心在运行全周期下的圆心有效位置曲线函数/>；根据圆心有效位置曲线函数/>，在每个实时角位移图像进行对应时间点上的圆心标记，并根据圆心标记确定对应的实时角位移值；获取所有实时角位移值，建立基于运行全周期的实时角位移曲线函数/>。

对于获取伺服电机负载状态下随时间变化的角位移变化量数据，需要考虑伺服电机的输出轴因为周向的跳动而造成轴心随时间发生位置的改变，而轴心位置的改变则会影响角位移的大小。这里，通过怠速状态下的有效直径数据来确定轴心随时间变化的位置情况，进而基于该变化位置确定对应的角位移变化数据，才能获得伺服电机动态运行状态下准确的精度控制参考信息。

对于利用有效输出直径周期曲线函数来获得圆心有效位置曲线函数，可以通过获取伺服电机输出轴的制造直径L，并根据公式来取得。并且，在利用圆心有效位置曲线函数/>建立实时角位移曲线函数/>时，采用图像标记确认的形式进行在实时角位移图像上的角位移标记，即在伺服电机输出轴的外沿设定一个明显的色彩标记点或者区别于周围环境的灰度标记点，并首先记录初始静止状态下标记点的位置形成初始标记位置，后续在获取的多个实时角位移图像上确定标记点的位置，并基于圆心有效位置曲线函数/>将采集实时角位移图像时对应的圆心点、初始标记位置以及实时角位移图像上标记点的位置进行联系，形成角位移数据。再根据对角位移数据的角位移信息提取进而获得实时角位移图像对应的角位移值。将获取到的所有角位移值进行时间维度上的拟合，最终形成实时角位移曲线函数/>。

S4：获取目标控制输出数据，并分别进行基于周向的目标控制分析和基于角度的目标控制分析，形成目标周向控制数据和目标角度控制数据。

获取目标控制输出数据，并分别进行基于周向的目标控制分析和基于角度的目标控制分析，形成目标周向控制数据和目标角度控制数据，包括：获取目标控制输出数据的综合运动有效控制曲线函数，并提取同实时周向跳动曲线函数/>相同坐标系的目标跳动曲线函数/>；获取目标控制输出数据的综合运动有效控制曲线函数/>，并提取通同实时角位移曲线函数/>相同坐标系的目标角位移曲线函数/>。

在分别基于两个控制方向获取对应的动态变化量数据后，变化量数据已经能够完全反映出伺服电机在负载状态下两个方向上的实时偏量变化数据。根据这些实时偏量变化数据进行精度控制分析，需要以目标控制精度数据为参照量，将需要调控的偏量具体化，才能起到准确的精度控制效果。这里考虑有时候输出的目标控制精度是两个控制方向的矢量数据，因而在获取后进行基于两个控制方向的目标控制数据的矢量拆分，形成可以和实施变量数据进行对比的两个独立控制方向上的目标数据。

S5：根据目标周向控制数据和实时周向输出数据，确定实时周向控制偏量信息。

根据目标周向控制数据和实时周向输出数据，确定实时周向控制偏量信息，包括：根据目标跳动曲线函数和实时周向跳动曲线函数/>，确定实时周向控制偏量曲线函数/>，其中，/>。

对于周向方向上的精度调控，通过获取到的周向目标控制数据与实时变量数据进行差量的提取，来获取周向方向上需要进行全周期的动态调整的周向偏离量变化数据，该周向偏离量数据充分满足伺服电机在负载状态下全周期的进行动态调整，实现目标控制精度的要求。需要说明的是，所获取的控制偏量实则为朝向目标控制精度上非正则方向的偏离量，在进行精度控制的过程中，需要参考控制偏量进行反向的变量调整才能够实现对输出精度的动态矫正，保证满足目标控制精度的要求。

可以理解的是，对于实时周向控制偏量曲线函数是基于目标跳动曲线函数和实时周向跳动曲线函数/>获得的，为了提高所获取的实时周向控制偏量曲线函数/>的准确性。可以在以不同直径参数取样点为数据基础将对应的实时周向跳动曲线函数/>与目标跳动曲线函数/>进行基于实时周向控制偏量曲线函数/>的分析后，再对获取的所有实时周向控制偏量曲线函数/>进行基于平均值的曲线拟合，即获取所有实时周向控制偏量曲线函数/>的平均曲线，将平均曲线作为最终参考的周向控制偏量曲线函数进行精度控制。

S6：根据目标角度控制数据和实时角位移输出数据，确定实时角位移控制偏量信息。

根据目标角度控制数据和实时角位移输出数据，确定实时角位移控制偏量信息，包括：根据目标角位移曲线函数和实时角位移曲线函数/>，确定实时角位移控制偏量曲线函数/>，其中，/>。

同样地，对于角位移上的目标精度控制，也是通过所获取的目标精度动态变化量相对实时角位移变化量的偏量来进行精度的控制。同样地，对于实时角位移控制偏量曲线函数是基于目标角位移曲线函数/>和所述实时角位移曲线函数/>获得的，为了提高所获取的实时角位移控制偏量曲线函数/>的准确性。可以在以不同直径参数取样点为数据基础将对应的实时角位移曲线函数/>与目标角位移曲线函数/>进行基于实时角位移控制偏量曲线函数/>的分析后，再对获取的所有实时角位移控制偏量曲线函数/>进行基于平均值的曲线拟合，即获取所有实时角位移控制偏量曲线函数/>的平均曲线，将平均曲线作为最终参考的周向控制偏量曲线函数进行精度控制。

S7：结合实时周向控制偏量信息和实时角位移控制偏量信息，形成实时综合控制偏量信息。

结合实时周向控制偏量信息和实时角位移控制偏量信息，形成实时综合控制偏量信息，包括：将实时周向控制偏量曲线函数和实时角位移控制偏量曲线函数/>进行基于时间点的向量综合合并，形成实际综合控制偏量曲线函数/>。

这里对在两个方向上获得的偏量进行矢量合并，一方面考虑伺服电机虽然有两个方向的输出需求，但单从精度的控制上来说，伺服电机输出轴的运动是一个综合了两个方向的运动，将偏量进行矢量合并能够形成整体运动的调整偏量，相比分别进行两个方向上的精度控制，可以避免两个方向上的协同保证的工作，提高控制的准确性，降低控制的误差。另一方面，也是考虑到一些伺服电机的输出机构本身就需要两个方向的合成运动，因而为了保证对这一类输出机构的精度控制，就需要进行两个方向上的偏量的合并，进而利用合并后的偏量进行整体上的调整，以满足输出运动的精度控制需求。

综上所述，本发明实施例提供的基于实时数据监测的伺服电机输出精度控制方法的有益效果有：

该方法通过获取怠速下伺服电机的基础参量建立起精度控制分析的基准数据，并对伺服电机在负载下的周向跳动数据和角位移数据进行全周期的采集，形成两个精度分析参量的实时输出数据。在考虑精度控制目标的基础上对这两个分析参量进行动态的偏离量分析，进而将分析结果综合后形成全周期下的动态精度控制调整参考数据，可以实现实时对伺服电机输出精度的及时准确的调整，有效确保了伺服电机的动态控制输出精度。

本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a,b,或c中的至少一项（个），可以表示：a, b, c, a-b, a-c, b-c, 或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。

应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。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。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

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单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果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，本发明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，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明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。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于实时数据监测的伺服电机输出精度控制方法，其特征在于，包括：

获取全周期怠速输出图像数据，并进行输出控制的基准数据分析，形成输出基准数据；

获取全周期负载输出的实时周向图像数据，并进行周向跳动分析，形成实时周向输出数据；

获取全周期负载输出的实时角度图像数据，并进行基于角位移的偏离分析，形成实时角位移输出数据；

获取目标控制输出数据，并分别进行基于周向的目标控制分析和基于角度的目标控制分析，形成目标周向控制数据和目标角度控制数据；

根据所述目标周向控制数据和所述实时周向输出数据，确定实时周向控制偏量信息；

根据所述目标角度控制数据和所述实时角位移输出数据，确定实时角位移控制偏量信息；

结合所述实时周向控制偏量信息和所述实时角位移控制偏量信息，形成实时综合控制偏量信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于实时数据监测的伺服电机输出精度控制方法，其特征在于，所述获取全周期怠速输出图像数据，并进行输出控制的基准数据分析，形成输出基准数据，包括：

设定第一采集时间间隔，并以所述第一采集时间间隔/>为基准，在运行全周期上获取伺服电机处于怠速时的多个怠速图像，形成全周期怠速图像数据集；

根据所述全周期怠速图像数据集中的所述全周期怠速图像，确定伺服电机的怠速周期有效输出直径。

3.根据权利要求2所述的一种基于实时数据监测的伺服电机输出精度控制方法，其特征在于，所述根据所述全周期怠速图像数据集中的所述全周期怠速图像，确定伺服电机的怠速周期有效输出直径，包括：

沿伺服电机的轴线方向设定N个直径参数取样点，获取每个所述全周期怠速图像中所有所述直径参数取样点上与轴线垂直的方向上的伺服电机的原始输出直径；

对每个所述直径参数取样点，将获取的所述原始输出直径按照时间顺序进行排列，建立在所述运行全周期下的取样点输出直径周期曲线函数，其中，n表示所述直径参数取样点的编号；

获取所有的所述取样点输出直径周期曲线函数，确定有效输出直径周期曲线函数/>，其中，/>，其中，/>表示将所有的所述输出直径周期曲线函数/>在对应时间点上进行数值平均后利用平均值进行基于时间维度的曲线拟合。

4.根据权利要求3所述的一种基于实时数据监测的伺服电机输出精度控制方法，其特征在于，所述获取全周期负载输出的实时周向图像数据，并进行周向跳动分析，形成实时周向输出数据，包括：

获取所述运行全周期下伺服电机负载时的多个实时周向图像，并分别确定在所述直径参数取样点上实时周向跳动曲线函数；

结合所有所述直径参数取样点的所述实时周向跳动曲线函数，确定实时有效周向跳动曲线函数/>，其中，/>，其中，/>表示将所有的所述实时周向跳动曲线函数/>在对应时间点上进行数值平均后利用平均值进行基于时间维度的曲线拟合。

5.根据权利要求4所述的一种基于实时数据监测的伺服电机输出精度控制方法，其特征在于，所述获取全周期负载输出的实时角度图像数据，并进行基于角位移的偏离分析，形成实时角位移输出数据，包括：

设定第二采集时间间隔，并以所述第二采集时间间隔/>为基准，在所述运行全周期上获取伺服电机处于负载时的多个实时角位移图像，形成实时角位移图像数据；

根据所述实时角位移图像数据，并结合所述有效输出直径周期曲线函数，确定实时角位移曲线函数/>。

6.根据权利要求5所述的一种基于实时数据监测的伺服电机输出精度控制方法，其特征在于，所述根据所述实时角位移图像数据，并结合所述有效输出直径周期曲线函数，确定实时角位移曲线函数/>，包括：

根据所述有效输出直径周期曲线函数，确定圆心在所述运行全周期下的圆心有效位置曲线函数/>；

根据所述圆心有效位置曲线函数，在每个所述实时角位移图像进行对应时间点上的圆心标记，并根据圆心标记确定对应的实时角位移值；

获取所有所述实时角位移值，建立基于所述运行全周期的所述实时角位移曲线函数。

7.根据权利要求6所述的一种基于实时数据监测的伺服电机输出精度控制方法，其特征在于，所述获取目标控制输出数据，并分别进行基于周向的目标控制分析和基于角度的目标控制分析，形成目标周向控制数据和目标角度控制数据，包括：

获取所述目标控制输出数据的综合运动有效控制曲线函数，并提取同所述实时周向跳动曲线函数/>相同坐标系的目标跳动曲线函数/>；

获取所述目标控制输出数据的综合运动有效控制曲线函数，并提取同所述实时角位移曲线函数/>相同坐标系的目标角位移曲线函数/>。

8.根据权利要求7所述的一种基于实时数据监测的伺服电机输出精度控制方法，其特征在于，所述根据所述目标周向控制数据和所述实时周向输出数据，确定实时周向控制偏量信息，包括：

根据所述目标跳动曲线函数和所述实时周向跳动曲线函数/>，确定实时周向控制偏量曲线函数/>，其中，/>。

9.据权利要求8所述的一种基于实时数据监测的伺服电机输出精度控制方法，其特征在于，所述根据所述目标角度控制数据和所述实时角位移输出数据，确定实时角位移控制偏量信息，包括：

根据所述目标角位移曲线函数和所述实时角位移曲线函数/>，确定实时角位移控制偏量曲线函数/>，其中，/>。

10.根据权利要求9所述的一种基于实时数据监测的伺服电机输出精度控制方法，其特征在于，所述结合所述实时周向控制偏量信息和所述实时角位移控制偏量信息，形成实时综合控制偏量信息，包括：

将所述实时周向控制偏量曲线函数和所述实时角位移控制偏量曲线函数进行基于时间点的向量综合合并，形成实际综合控制偏量曲线函数/>。