步进电机控制方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及电机控制领域，尤其涉及一种步进电机控制方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.近年来随着经济的迅速发展，各种企业对于生产加工这方面的需求也就越来越大。
3.生产涉及到的各种设备也就成为了企业所关注的重点。目前在加工的过程中涉及到的定位主要是由步进电机以及伺服电机实现的。而伺服电机的价格远远高于步进电机。在经济成本有限的情况下只能用步进电机进行定位。由于步进电机不可以和驱动器完成全闭环的动作，所述在使用步进电机进行定位时，需要技术人员在一边手动逐步控制定位，导致了大量的人力和时间的消耗。
4.上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供了一种步进电机控制方法、装置、设备及存储介质，旨在解决现有技术无法使用步进电机一键定位的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种步进电机控制方法，所述方法包括以下步骤:
7.实时监控步进电机中的电流电压信号是否发生变化；
8.在所述电流电压信号发生变化时，确定所述电流电压信号中发生变化的电信号的信号类型；
9.根据所述信号类型执行对应的信号变化差异计算策略，根据策略执行结果判断所述步进电机是否完成定位。
10.可选地，所述发生变化的电信号的信号类型包括：第一类型、第二类型和第三类型；
11.所述在所述电流电压信号发生变化时，确定所述电流电压信号中发生变化的电信号的信号类型，包括：
12.在所述电流电压信号发生变化时，从所述电流电压信号读取电流信号和电压信号；
13.在所述电流信号超过第一预设阈值时，判定所述电流电压信号中发生变化的电信号的信号类型为所述第一类型；
14.在所述电压信号超过第二预设阈值时，判定所述电流电压信号中发生变化的电信号的信号类型为所述第二类型；
15.在所述电流信号超过第一预设阈值且所述电压信号超过第二预设阈值时，判定所述电流电压信号中发生变化的电信号的信号类型为所述第三类型。
16.可选地，所述实时监控步进电机中的电流电压信号是否发生变化的步骤之前，包括：
17.实时采集步进电机的可编程逻辑控制器中的电压以获得电压信号；
18.实时采集步进电机马达中的电流以获得电流信号；
19.根据所述电压信号和所述电流信号生成电流电压信号。
20.可选地，所述根据所述信号类型执行对应的信号变化差异计算策略，根据策略执行结果判断所述步进电机是否完成定位，包括：
21.在所述信号类型为所述第三类型时，获取所述第三类型对应的第三信号变化差异计算策略；
22.根据所述第三信号变化差异计算策略对所述电流信号和所述电压信号进行差异计算得到差异值；
23.根据所述差异值判断所述步进电机是否完成定位。
24.可选地，所述根据所述信号类型执行对应的信号变化差异计算策略，根据策略执行结果判断所述步进电机是否完成定位，包括：
25.在所述信号类型为所述第一类型时，获取所述第一类型对应的第一信号变化差异计算策略；
26.根据所述第一信号变化差异计算策略提取所述电压信号的当前电压值；
27.对所述当前电压值进行滤波处理得到第二电压值，并根据所述第二电压值判断所述步进电机是否完成定位；
28.或，在所述信号类型为所述第二类型时，获取所述第二类型对应的第二信号变化差异计算策略；
29.根据所述第二信号变化差异计算策略提取所述电流信号的当前电流值；
30.对所述当前电流值进行滤波处理得到第二电流值，并根据所述第二电流值判断所述步进电机是否完成定位。
31.可选地，所述对所述当前电压值进行滤波处理得到第二电压值，并根据所述第二电压值判断所述步进电机是否完成定位，包括：
32.对所述当前电压值进行滤波处理得到第二电压值；
33.在所述第二电压值大于所述第二预设阈值时，判定步进电机完成定位；
34.在所述第二电压值小于或等于所述第二预设阈值时，则判定步进电机未完成定位，并返回所述实时监控步进电机中的电流电压信号是否发生变化的步骤。
35.可选地，所述对所述当前电流值进行滤波处理得到第二电流值，并根据所述第二电流值判断所述步进电机是否完成定位，包括：
36.对所述当前电流值进行滤波处理得到第二电流值；
37.在所述第二电流值大于所述第一预设阈值时，判定步进电机完成定位；
38.在所述第二电流值小于或等于所述第一预设阈值时，则判定步进电机未完成定位，并返回所述实时监控步进电机中的电流电压信号是否发生变化的步骤。
39.此外，为实现上述目的，本发明还提一种步进电机控制装置，所述步进电机控制装置包括：
40.监控模块：实时监控步进电机中的电流电压信号是否发生变化；
41.融合模块：在所述电流电压信号发生变化时，确定所述电流电压信号中发生变化的电信号的信号类型；
42.判断模块：根据所述信号类型执行对应的信号变化差异计算策略，根据策略执行结果判断所述步进电机是否完成定位。
43.此外，为实现上述目的，本发明还提一种步进电机控制设备，所述步进电机控制设备包括：存储器，处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的步进电机控制程序，所述步进电机控制程序配置为实现如上文所述的步进电机控制方法的步骤。
44.此外，为实现上述目的，本发明还提一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有步进电机控制程序，所述步进电机控制程序被处理器执行时实现如上文所述的步进电机控制方法的步骤。
45.本发明通过实时监控步进电机中的电流电压信号是否发生变化；在所述电流电压信号发生变化时，确定所述电流电压信号中发生变化的电信号的信号类型；根据所述信号类型执行对应的信号变化差异计算策略，根据策略执行结果判断所述步进电机是否完成定位，可以通过在采集并计算步进电机工作中的电信号实现对定位的准确判断，避免了在步进电机定位的过程中需要人工逐步调试的情况，实现了使用步进电机进行一键定位。
附图说明
46.图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的步进电机控制设备的结构示意图；
47.图2为本发明步进电机控制方法第一实施例的流程示意图；
48.图3为本发明步进电机控制方法第二实施例的流程示意图；
49.图4为本发明步进电机控制装置第一实施例的结构框图。
50.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
51.应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
52.参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的步进电机控制设备结构示意图。
53.如图1所示，该步进电机控制设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器(central processing unit，cpu)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(display)、输入单元比如键盘 (keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真 (wireless
‑
fidelity，wi
‑
fi)接口)。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(random access memory，ram)存储器，也可以是稳定的非易失性存储器(non
‑
volatile memory，nvm)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
54.本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对步进电机控制设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
55.如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、数据存储模
块、网络通信模块、用户接口模块以及步进电机控制程序。
56.在图1所示的步进电机控制设备中，网络接口1004主要用于与网络服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明步进电机控制设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在步进电机控制设备中，所述步进电机控制设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的步进电机控制程序，并执行本发明实施例提供的步进电机控制方法。
57.本发明实施例提供了一种步进电机控制方法，参照图2，图2为本发明步进电机控制方法第一实施例的流程示意图。
58.本实施例中，所述步进电机控制方法包括以下步骤：
59.步骤s10：实时监控步进电机中的电流电压信号是否发生变化；
60.需要说明的是，本实例的执行主体可以为步进电机控制设备，还可为其他可实现相同或者相似功能的设备，本实例在此不做限制，在本实施例中，以步进电机控制设备为例进行说明。步进电机控制设备可以用于采集步进电机工作中产生的电信号，并对所述电信号进行数据分析处理，例如数据的去噪，数据融合等。
61.应理解的是，步进电机又称为脉冲电机，基于最基本的电磁铁原理，它是一种可以自由回转的电磁铁，其动作原理是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩。每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。
62.需要说明的是，电流电压信号可以为电流信号，也可以为电压信号，还可为其他可实现相同或者相似功能的信号量，本实施例在此不做限制，在本实施例中以包含电流信号和电压信号的电流电压信号进行说明。
63.在具体实施中，在监测电流电压信号的变化时，在监测电压变化的情况中，可以使用检波法对步进电机中的电压进行监测，还可以为其他可实现相同或者相似功能的方式，本实施例在此不做限制。在监测电流变化的情况中，可以使用热电法对步进电机中的电流进行监测，还可以为其他可实现相同或者相似功能的方式，本实施例在此不做限制。
64.在具体实施中，由于步进电机属于直流电机，所以在步进电机工作中不存在交流电信号，在步进电机启动后的电流电压为正常电流电压，偏离正常电流电压的信号，视为此时电流电压信号发送了变化。例如：在步进电机正常工作的情况中，步进电机马达的驱动电压为12v，此时步进电机控制设备监测到马达驱动电压为30v，则判断此时步进电机中电流电压信号发生了变化。
65.步骤s20：在所述电流电压信号发生变化时，确定所述电流电压信号中发生变化的电信号的信号类型；
66.在具体实施中，步进电机控制设备可以安装两种监测器分别监测电流电压信号，当电流电压信号发生变化时，步进电机控制设备只需要判断是哪一种监测器数值发生变化就可以对应判断。例如：步进电机控制设备安装了1 号监测器用于监测电流变化，安装2号监测器用于监测电压变化。当步进电机中的电流电压信号发生变化时，通过判断是1号监测器数值发生变化还是2 号监测器数值发生变化就可以进行判断。
67.步骤s30：根据所述信号类型执行对应的信号变化差异计算策略，根据策略执行结果判断所述步进电机是否完成定位。
68.需要说明的是，信号变化差异计算策略是由系统管理员进行设定的，可选项为步进电机启动干扰排除，步进电机正常工作电流和电压值校准，变化差异范围设定。
69.在具体实施中，步进电机控制设备在电机正常工作时，通过信号变化差异计算策略得到当前变化值超过预设变化差异范围设定时，判断此时步进电机定位完成。例如：系统管理员设定的工作电压变化差异范围为：21
‑
23v，当步进电机控制设备监测到此时电流电压信号中的电压信号为30v时，判断电机定位完成。
70.进一步地，所述实时监控步进电机中的电流电压信号是否发生变化的步骤之前包括：实时采集步进电机的可编程逻辑控制器中的电压以获得电压信号；实时采集步进电机马达中的电流以获得电流信号；根据所述电压信号和所述电流信号生成电流电压信号。
71.本实例通过实时监控步进电机中的电流电压信号是否发生变化；在所述电流电压信号发生变化时，确定所述电流电压信号中发生变化的电信号的信号类型；根据所述信号类型执行对应的信号变化差异计算策略，根据策略执行结果判断所述步进电机是否完成定位，可以通过在采集并计算步进电机工作中的电信号实现对定位的准确判断，避免了在步进电机定位的过程中需要人工逐步调试的情况，实现了使用步进电机进行一键定位。
72.参考图3，图3为本发明步进电机控制方法的第二实施例的流程示意图。
73.基于上述第一实施例，本实施例中所述步骤s20包括：
74.步骤s201：在所述电流电压信号发生变化时，从所述电流电压信号读取电流信号和电压信号；
75.在具体实施中，当所述电流电压信号发生变化时，从所述步进电机控制设备中的监控设备对电流和电压信号进行读取，获得所述电流电压信号中具体的变化数值。
76.步骤s202：在所述电流信号超过第一预设阈值时，判定所述电流电压信号中发生变化的电信号的信号类型为所述第一类型；
77.需要说明的是，所述发生变化的电信号的信号类型包括第一类型，第二类型和第三类型。例如：第一类型是所述电流电压信号中的电流信号发生变化、第二类型是所述电流电压信号中的电压信号发生变化以及所述第三类型是所述电流电压信号中的电流信号和电压信号都发生了变化。
78.需要说明的是，第一预设阈值是系统管理员根据步进电机的工作常态进行设定的，因为步进电机是脉冲式电信号，所以设置第一预设阈值在一定程度上可以消除电流的噪声。例如：步进电机在正常工作时的电流是150a，而测试电机在定位完成时夹到产品的电流是180a，则可以设置第一预设阈值为180a。
79.步骤s203：在所述电压信号超过第二预设阈值时，判定所述电流电压信号中发生变化的电信号的信号类型为所述第二类型；
80.需要说明的是，第二预设阈值是系统管理员根据步进电机的工作常态进行设定的。
81.在具体实施中，步进电机控制设备将编码器的原始脉冲信号转换成更高的脉冲信号提供给步进电机中的可编程逻辑控制器采集。在步进电机正常工作时，步进电机控制设备会同时发送原始脉冲给可编程逻辑控制器进行采集，当步进夹到产品时不会发送原始脉冲给可编程逻辑控制器采集。
82.步骤s204：在所述电流信号超过第一预设阈值且所述电压信号超过第二预设阈值
时，判定所述电流电压信号中发生变化的电信号的信号类型为所述第三类型。
83.需要说明的是，第三类型为当电流超过第一预设阈值同时电压超过第二预设阈值时出现的类型，意味着步进电机中的电流电压都发生了变化且同时超过对应的预设阈值。
84.进一步地，为了实现步进电机一键定位，所述根据所述信号类型执行对应的信号变化差异计算策略，根据策略执行结果判断所述步进电机是否完成定位，包括：在所述信号类型为所述第三类型时，获取所述第三类型对应的第三信号变化差异计算策略；根据所述第三信号变化差异计算策略对所述电流信号和所述电压信号进行差异计算得到差异值；根据所述差异值判断所述步进电机是否完成定位。
85.在具体实现中，由系统管理员设定电压差异值最大值和电流差异值最大值，当判断所述电流电压信号具体的变化情况属于第三类型时，对应的第三信号变化差异计算策略为确定电流信号值与第一预设阈值的差值即电流差异值同时确定电压信号值与第二预设阈值的差值即电压差异值，当所述电流差异值小于所述电流最大差异值且所述电压差异值小于所述电压差异最大值时，判断系统定位有效。例如：由系统管理员设定的电流最大差异值为15a，电压最大差异值为50v，当电流电压变化属于第三类型时，计算得出此时电流差异值为10a，此时电压差异值为20v，则步进电机控制设备判定此时定位完成。
86.进一步地，为了减少步进电机一键定位的误差，所述在所述信号类型为所述第一类型时，获取所述第一类型对应的第一信号变化差异计算策略；根据所述第一信号变化差异计算策略提取所述电压信号的当前电压值；对所述当前电压值进行滤波处理得到第二电压值，并根据所述第二电压值判断所述步进电机是否完成定位；或，在所述信号类型为所述第二类型时，获取所述第二类型对应的第二信号变化差异计算策略；根据所述第二信号变化差异计算策略提取所述电流信号的当前电流值；对所述当前电流值进行滤波处理得到第二电流值，并根据所述第二电流值判断所述步进电机是否完成定位。
87.需要说明的是，步进电机在工作的过程中存在客观因素和人为因素导致的电流电压信号变化误差，在电流或者电压信号发生变化时，需要对没有产生变化的信号做滤波处理，解决系统内信号的噪声。
88.在具体实施中，所述对所述当前电流值进行滤波处理得到第二电流值，并根据所述第二电流值判断所述步进电机是否完成定位，包括：对所述当前电流值进行滤波处理得到第二电流值；在所述第二电流值大于所述第一预设阈值时，判定步进电机完成定位；在所述第二电流值小于或等于所述第一预设阈值时，则判定步进电机未完成定位，并返回所述实时监控步进电机中的电流电压信号是否发生变化的步骤。
89.需要说明的是，经过滤波处理的电流电压信号如果依然存在所述第一类型或者第二类型时，步进电机控制设备会进行报警，表示步进电机中的某一环节出现了问题。
90.在具体实现中，步进电机控制设备将编码器的原始脉冲信号转换成更高的脉冲信号提供给步进电机中的可编程逻辑控制器采集。在步进电机正常工作时，步进电机控制设备会同时发送原始脉冲给可编程逻辑控制器进行采集，当步进夹到产品时不会发送原始脉冲给可编程逻辑控制器采集。
91.在具体实现中，步进电机控制设备负责监视步进电机中驱动马达的电流，在步进电机工作时马达的电流大小是恒定的。当中心定位夹到产品时，马达的电流加大。
92.本实例通过在所述电流电压信号发生变化时，从所述电流电压信号读取电流信号
和电压信号；在所述电流信号超过第一预设阈值时，判定所述电流电压信号中发生变化的电信号的信号类型为所述第一类型；在所述电压信号超过第二预设阈值时，判定所述电流电压信号中发生变化的电信号的信号类型为所述第二类型；在所述电流信号超过第一预设阈值且所述电压信号超过第二预设阈值时，判定所述电流电压信号中发生变化的电信号的信号类型为所述第三类型，通过确定电流信号以及电压信号同时变化的第三类型对定位进行判断，有效的减少了步进电机在一键定位过程中的误差，更好的帮助了步进电机进行一键定位。
93.此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有步进电机控制程序，所述步进电机控制程序被处理器执行时实现如上文所述的步进电机控制方法的步骤。
94.参照图4，图4为本发明步进电机控制装置第一实施例的结构框图。
95.如图4所示，本发明实施例提出的步进电机控制装置包括：
96.监控模块301：实时监控步进电机中的电流电压信号是否发生变化；
97.融合模块302：在所述电流电压信号发生变化时，确定所述电流电压信号中发生变化的电信号的信号类型；
98.判断模块303：根据所述信号类型执行对应的信号变化差异计算策略，根据策略执行结果判断所述步进电机是否完成定位。
99.本实例通过实时监控步进电机中的电流电压信号是否发生变化；在所述电流电压信号发生变化时，确定所述电流电压信号中发生变化的电信号的信号类型；根据所述信号类型执行对应的信号变化差异计算策略，根据策略执行结果判断所述步进电机是否完成定位，可以通过在采集并计算步进电机工作中的电信号实现对定位的准确判断，避免了在步进电机定位的过程中需要人工逐步调试的情况，实现了使用步进电机进行一键定位。
100.在一实施例中，所述监控模块301，还用于实时采集步进电机的可编程逻辑控制器中的电压以获得电压信号；实时采集步进电机马达中的电流以获得电流信号；根据所述电压信号和所述电流信号生成电流电压信号。
101.在一实施例中，所述融合模块302，还用于在所述电流电压信号发生变化时，从所述电流电压信号读取电流信号和电压信号；在所述电流信号超过第一预设阈值时，判定所述电流电压信号中发生变化的电信号的信号类型为所述第一类型；在所述电压信号超过第二预设阈值时，判定所述电流电压信号中发生变化的电信号的信号类型为所述第二类型；在所述电流信号超过第一预设阈值且所述电压信号超过第二预设阈值时，判定所述电流电压信号中发生变化的电信号的信号类型为所述第三类型。
102.在一实施例中，所述判断模块303，还用于在所述信号类型为所述第三类型时，获取所述第三类型对应的第三信号变化差异计算策略；根据所述第三信号变化差异计算策略对所述电流信号和所述电压信号进行差异计算得到差异值；根据所述差异值判断所述步进电机是否完成定位。
103.在一实施例中，所述融合模块302，还用于在所述信号类型为所述第一类型时，获取所述第一类型对应的第一信号变化差异计算策略；根据所述第一信号变化差异计算策略提取所述电压信号的当前电压值；对所述当前电压值进行滤波处理得到第二电压值，并根据所述第二电压值判断所述步进电机是否完成定位；或，在所述信号类型为所述第二类型
时，获取所述第二类型对应的第二信号变化差异计算策略；根据所述第二信号变化差异计算策略提取所述电流信号的当前电流值；对所述当前电流值进行滤波处理得到第二电流值，并根据所述第二电流值判断所述步进电机是否完成定位。
104.在一实施例中，所述融合模块302，还用于对所述当前电压值进行滤波处理得到第二电压值；在所述第二电压值大于所述第二预设阈值时，判定步进电机完成定位；在所述第二电压值小于或等于所述第二预设阈值时，则判定步进电机未完成定位，并返回所述实时监控步进电机中的电流电压信号是否发生变化的步骤。
105.在一实施例中，所述融合模块302，还用于对所述当前电流值进行滤波处理得到第二电流值；在所述第二电流值大于所述第一预设阈值时，判定步进电机完成定位；在所述第二电流值小于或等于所述第一预设阈值时，则判定步进电机未完成定位，并返回所述实时监控步进电机中的电流电压信号是否发生变化的步骤。
106.在一实施例中，所述判断模块30，还用于在所述信号类型为所述第三类型时，获取所述第三类型对应的第三信号变化差异计算策略；根据所述第三信号变化差异计算策略对所述电流信号和所述电压信号进行差异计算得到差异值；根据所述差异值判断所述步进电机是否完成定位。
107.本发明步进电机控制装置的其他实施例或具体实现方式可参照上述各方法实施例，此处不再赘述。
108.需要说明的是，在本文中，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、物品或者系统不仅包括那些要素，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、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
109.上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
110.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。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(如只读存储器/随机存取存储器、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
111.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。