定位控制方法、装置、打印设备和计算机可读存储介质与流程

1.本技术涉及增材制造技术领域，具体而言，涉及一种定位控制方法、装置、打印设备和计算机可读存储介质。


背景技术：

2.增材制造技术(俗称3d打印)是一种快速成型技术，它以数字模型为基础，将金属粉末、流体材质、塑料等各种类型的可粘合材料，通过计算机软件程序控制，使用逐层堆叠材料的方式来构建物体的立体成型技术。
3.打印设备在进行3d打印成型时，零件的成型精度会受到z轴定位精度的影响，而现有的打印设备的z轴定位一般只补偿电机反向时产生的间隙误差，通过该方法调整打印设备的z轴定位准确性，无法消除设备在打印零件时z轴向一个方向连续定位所产生的误差，且该方法存在定位不够准确的问题。


技术实现要素：

4.鉴于此，本技术的目的在于提供一种定位控制方法、装置、打印设备和计算机可读存储介质，以消除设备在打印零件时z轴向一个方向连续定位所产生的误差，同时实现打印设备z轴的准确定位。
5.为了实现上述目的，本技术实施例采用的技术方案如下：
6.第一方面，本技术提供一种定位控制方法，应用于打印设备中的工控机，所述打印设备还包括驱动装置和z轴电机，所述工控机与驱动装置电连接，所述驱动装置与所述z轴电机电连接；所述方法包括：
7.获取所述打印设备中的工作平台当前需要定位的工作位置；
8.从预设的多个区域中确定所述工作位置所属的目标区域；其中，每个所述区域具有对应的位置计算公式；
9.根据所述目标区域对应的目标位置计算公式和所述工作位置计算所述z轴电机的定位位置；
10.向所述驱动装置发送定位指令，以便所述驱动装置根据所述定位指令驱动所述z轴电机运动至所述定位位置；其中，所述定位指令中包括所述定位位置。
11.在可选的实施方式中，每个所述区域具有对应的位置范围，所述从预设的多个区域中确定所述工作位置所属的目标区域，包括：
12.确定所述工作位置所处的目标位置范围，将所述目标位置范围对应的区域确定为所述工作位置所属的目标区域。
13.在可选的实施方式中，所述驱动装置包括可编程逻辑控制器和驱动器，所述可编程逻辑控制器与所述驱动器电连接，所述驱动器与所述z轴电机电连接；
14.所述向所述驱动装置发送定位指令，以便所述驱动装置根据所述定位指令驱动所述z轴电机运动至所述定位位置，包括：
15.向所述可编程逻辑控制器发送第一定位指令，以便所述可编程逻辑控制器在接收到所述第一定位指令并判定所述打印设备符合定位条件的情况下，向所述驱动器发送第二定位指令，使得所述驱动器根据所述第二定位指令驱动所述z轴电机运动至所述定位位置；
16.其中，所述第一定位指令和所述第二定位指令中均包括所述定位位置。
17.在可选的实施方式中，所述根据所述目标区域对应的目标位置计算公式和所述工作位置计算所述z轴电机的定位位置，包括：
18.根据公式r
m
＝(1 k
m
)p
m
b
m
计算所述z轴电机的定位位置；其中，m表示所述目标区域，r
m
为所述z轴电机的定位位置，p
m
为所述工作平台需要定位的工作位置，k
m
和b
m
为补偿参数。
19.在可选的实施方式中，所述获取所述打印设备中的工作平台当前需要定位的工作位置，包括：
20.从当前存储的切片数据中获取所述打印设备中的工作平台当前需要定位的工作位置；其中，所述切片数据由所述打印设备从切片软件中预先下载获得。
21.第二方面，本技术提供一种定位控制装置，应用于打印设备中的工控机，所述打印设备还包括驱动装置和z轴电机，所述工控机与驱动装置电连接，所述驱动装置与所述z轴电机电连接；所述装置包括：
22.获取模块，用于获取所述打印设备中的工作平台当前需要定位的工作位置；
23.区域确定模块，用于从预设的多个区域中确定所述工作位置所属的目标区域，其中，每个所述区域具有对应的位置计算公式；
24.计算模块，用于根据所述目标区域对应的目标位置计算公式和所述工作位置计算z轴电机的定位位置；
25.指令发送单元，用于向所述驱动装置发送定位指令，以便所述驱动装置根据所述定位指令驱动所述z轴电机运动至所述定位位置；其中，所述定位指令中包括所述定位位置。
26.在可选的实施方式中，每个所述区域具有对应的位置范围；
27.所述区域确定模块还用于确定所述工作位置所处的目标位置范围，将所述目标位置范围对应的区域确定为所述工作位置所属的目标区域。
28.在可选的实施方式中，所述计算模块还用于根据公式r
m
＝(1 k
m
)p
m
b
m
计算所述z轴电机的定位位置；其中，m表示所述目标区域，r
m
为所述z轴电机的定位位置，p
m
为所述工作平台需要定位的工作位置，k
m
和b
m
为补偿参数。
29.第三方面，本技术提供一种打印设备，包括工控机，所述工控机通过执行计算机程序以实现前述实施方式任一所述的方法。
30.第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被工控机执行时实现如前述实施方式中任一项所述的方法。
31.本技术实施例提供的定位控制方法、装置、打印设备和计算机可读存储介质，工控机通过获取工作平台当前需要定位的工作位置得到该工作平台对应的目标区域，并通过该目标区域中的目标位置计算公式和工作位置计算获得z轴电机的定位位置，从而使驱动器驱动z轴电机运动至该实际定位位置。通过目标区域的目标位置计算公式计算z轴电机的实际定位位置，从而使驱动装置驱动z轴电机运动至该实际位置，在消除设备在打印零件时z
轴向一个方向连续定位所产生的误差的同时，也实现了打印设备的z轴准确定位。
32.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
33.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对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技术的某些实施例，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。
34.图1示出了本技术实施例提供的打印设备的一种硬件结构框图。
35.图2示出了本技术实施例提供的定位控制方法的一种流程示意图。
36.图3示出了本技术实施例提供的打印设备的另一种硬件结构框图。
37.图4示出了本技术实施例提供的定位控制装置的一种功能模块图。
38.图标：100
‑
打印设备；110
‑
工控机；120
‑
驱动装置；130
‑
z轴电机；140
‑
工作平台；150
‑
减速器；160
‑
丝杠；121
‑
可编程逻辑控制器；122
‑
驱动器；400
‑
定位控制装置；410
‑
获取模块；420
‑
区域确定模块；430
‑
计算模块；440
‑
指令发送模块。
具体实施方式
39.下面将结合本技术实施例中附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
40.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
41.需要说明的是，术语“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。
42.请参阅图1，为本技术实施例提供的一种打印设备100的硬件结构框图。该打印设备100包括工控机110、驱动装置120、z轴电机130、工作平台140、减速器150和丝杠160。其中，该工控机110与驱动装置120电连接，该驱动装置120与z轴电机130电连接，该z轴电机130通过减速器150和丝杠160与工作平台140连接。
43.在本实施例中，工控机110通过执行计算机程序可以实现本技术实施例提供的定位控制方法。
44.当驱动装置120接收到工控机110发出的定位指令后，驱动z轴电机130到达相应的定位位置，而z轴电机130会通过减速器150和丝杠160带动工作平台140运动至其实际工作
位置，从而实现z轴的定位控制。
45.请参照图2，为应用于上述工控机110的一种定位控制方法的流程图，以下将对该方法包括的各个步骤进行详细阐述。
46.步骤s20，获取打印设备中的工作平台当前需要定位的工作位置。
47.步骤s21，从预设的多个区域中确定工作位置所属的目标区域，其中，每个区域具有对应的位置计算公式。
48.步骤s22，根据目标区域对应的目标位置计算公式和工作位置计算z轴电机的定位位置。
49.步骤s23，向驱动装置发送定位指令，以便驱动装置根据定位指令驱动z轴电机运动至定位位置，其中，定位指令中包括定位位置。
50.在本实施例中，工控机110获取打印设备100中的工作平台140当前需要定位的工作位置，该工作位置为z轴电机130需要定位的理论工作位置，由于每个区域都具有对应的位置计算公式，因此工控机110在获取到该工作位置后，从预设的多个区域中确定该工作位置所属的目标区域，从而确定该目标区域对应的目标位置计算公式，再根据工作平台140当前需要定位的工作位置和该目标位置计算公式计算z轴电机130的定位位置，该定位位置为工作位置相对应的实际定位位置。工控机110在计算出该定位位置后，向驱动装置120发送定位指令，从而使驱动装置120根据该定位指令中的定位位置驱动z轴电机130至相应定位位置，而z轴电机130可通过减速器150和丝杠160带动该工作平台140到达其实际工作位置。
51.本技术实施例提供的定位控制方法，通过对当前需要定位的理论工作位置选择其所属区域相应的位置计算公式，从而针对当前需要定位的理论工作位置计算其对应的实际定位位置，以根据该实际定位位置驱动z轴电机130进行定位，在消除打印设备100在工作中z轴向一个方向连续定位所产生的误差的同时，也实现了打印设备100的z轴准确定位。
52.可选地，由于每个区域具有其相应的位置计算公式，因此考虑到在计算实际定位位置时需要对当前打印平台需要定位的理论工作位置确定其所属的目标区域，才能确定该目标区域的目标位置计算公式，从而通过计算得出工作位置对应的实际定位位置，基于此，上述步骤s21中的从预设的多个区域中确定工作位置所属的目标区域的步骤包括：
53.步骤s211，确定工作位置所属的目标位置范围，将目标位置范围对应的区域确定为工作位置所属的目标位置。
54.在本实施例中，由于每个区域均具有相应的位置范围，因此，在确定理论工作位置所属的目标区域时，首先确定该工作位置所处的目标位置范围，并将该目标位置范围与各区域的位置范围进行对比，将目标位置范围对应的区域确定为理论工作位置所属的目标区域，以便于根据该目标区域确定相应的目标位置计算公式。
55.可选地，驱动装置120驱动z轴电机130进行定位前可预先对打印设备100的状态进行判定，以在确定当前打印设备100符合定位条件的情况下再驱动z轴电机130进行定位，从而防止在打印设备100未满足定位条件时控制z轴电机130进行定位对打印设备100造成的损害。基于此，请参照图3，该驱动装置120包括可编程逻辑控制器121和驱动器122，该可编程逻辑控制器121与驱动器122电连接，该驱动器122与z轴电机130电连接。因此，上述步骤s23中的，向驱动装置120发送定位指令，以便驱动装置120根据定位指令驱动z轴电机130运动至定位位置，包括：
56.步骤s231，向可编程逻辑控制器发送第一定位指令，以便可编程逻辑控制器在接收到第一定位指令并判定所述打印设备符合定位条件的情况下，向驱动器发送第二定位指令，使得驱动器根据第二定位指令驱动z轴电机运动至定位位置；其中，第一定位指令和第二定位指令中均包括定位位置。
57.在本实施例中，驱动装置120包括可编程逻辑控制器121和驱动器122，当工控机110计算出z轴电机130的实际定位位置后，首先向可编程逻辑控制器121发送包含该实际定位位置的第一定位指令，该可编程逻辑控制器121在接收到该第一定位指令的情况下，对打印设备100的整体状态进行逻辑判断，在判定打印设备100整体状态满足定位条件的情况下，该可编程逻辑控制器121向驱动器122发送包含实际定位位置的第二定位指令，以使该驱动器122根据该第二定位指令驱动z轴电机130运动至该实际定位位置。
58.在一个示例中，可编程逻辑控制器121在接收到第一定位指令的情况下对设备整体状态进行逻辑判断，从而获知此时打印设备100整体是否存在可能使得z轴电机130无法运动、影响定位准确性或由于z轴电机130的运动会导致打印设备100受到损害的因素，例如，驱动器122是否处于正常运行状态、打印设备100此时有无因损害引起的报警信息、各装置之间连接是否正常等，若该打印设备100中并不存在以上因素，可编程逻辑控制器121则判定该打印设备100整体状态符合定位条件，从而向驱动器122发送第二定位指令，以使该驱动器122根据该第二定位指令驱动z轴电机130运动至该实际定位位置。
59.本实施例提供的定位控制方法，在驱动器122驱动z轴电机130运动至实际定位位置之前通过可编程逻辑控制器121对设备整体进行逻辑判断，从而在打印设备100整体满足定位的条件下，再通知驱动器122驱动z轴电机130运动至该实际定位位置，避免了在打印设备100不满足定位条件的情况下驱动z轴电机130进行定位从而可能对设备造成的损害。
60.可选地，为了对z轴电机130在工作时的定位误差进行补偿，需要综合考量整个打印设备100的系统误差，由于打印设备100在工作时对z轴一般采用分区进行打印的方式，因此，可对每个区域分别进行补偿值计算，并通过拟合的方式获得补偿值与需要定位的理论位置的拟合公式，将需要定位的理论位置与实际位置的关系代入该拟合公式即可得到每个区域的位置计算公式，之后将该位置计算公式保存至工控机110中，当需要对某一区域的实际定位位置进行计算时，工控机110可根据该区域的位置计算公式以及需要定位的理论工作位置计算得出相应的实际定位位置。该位置计算公式可通过以下方式获得：
61.对于任一区域设置其相应的理论起点和理论终点，由驱动器122驱动z轴电机130分别根据该理论起点和理论终点进行定位，并通过激光干涉仪测得z轴电机130的实际定位位置，包括实际起点和实际终点，根据以上参数计算补偿值：
62.c
n_s
＝p
n_s
‑
r
n_s
63.c
n_e
＝p
n_e
‑
r
n_e
64.其中，n表征当前区域，c
n_s
表征起点位置的补偿值，p
n_s
表征理论起点，r
n_s
表征实际起点；c
n_e
表征终点位置的补偿值，p
n_e
表征理论终点，p
n_e
表征实际终点。
65.将上述补偿值与理论值根据c＝kp b进行线性拟合，从而得到补偿参数k
n
和b
n
，可以理解，该补偿参数k
n
和b
n
为常数，且每个区域均有其对应的补偿参数k和b。其中：
[0066][0067][0068]
由于c
n
＝p
n
‑
r
n
，其中c
n
为区域n的偏差值，p
n
为区域n的理论值，r
n
为区域n的实际值，因此，该区域的实际值r
n
可通过以下公式获得：
[0069]
r
n
＝(1 k
n
)p
n
b
n
[0070]
基于此，上述步骤s22可包括以下步骤：
[0071]
步骤s221，根据公式r
m
＝(1 k
m
)p
m
b
m
计算z轴电机的定位位置，其中，m表示目标区域，r
m
为z轴电机的定位位置，p
m
为工作平台需要定位的工作位置，k
m
和b
m
为补偿参数。
[0072]
本技术实施例提供的定位控制方法，将所有区域各自对应的位置计算公式均保存至工控机110中，在需要进行定位时，对当前的理论工作位置选择其所属区域的位置计算公式，并计算该理论工作位置对应的实际定位位置，由于该位置计算公式是由结合打印设备100整体补偿值之后得到的，因此，通过该位置计算公式和理论工作位置计算该理论工作位置对应的z轴电机130的实际定位位置，对打印设备100在该区域中的整体误差进行补偿，提升了打印设备100工作中的z轴定向定位精度。
[0073]
可选地，考虑到该打印设备100在对z轴电机130进行z轴精确定位之前，需要首先获得工作平台140当前需要定位的理论工作位置，基于此，上述步骤s20可以包括：
[0074]
步骤s201，从当前存储的切片数据中获取打印设备中的工作平台当前需要定位的工作位置；其中，切片数据由打印设备从切片软件中预先下载获得。
[0075]
在本实施例中，打印设备100可与一pc终端通信连接，该切片软件可以是安装在pc端的软件，打印设备100在进行打印之前，首先从该切片软件上下载相应的切片数据，当需要计算实际定位位置时，工控机110可直接从预先下载并存储好的切片数据中获取工作平台140当前需要定位的工作位置。
[0076]
可选地，由于打印设备100在z轴方向上分区进行打印，因此，工控机110需要在上一个区域打印结束后再进行当前的工作平台140的工作位置判断，基于此，可通过可编程逻辑控制器121对打印设备100进行逻辑判断，从而使该可编程逻辑控制器121在上一个区域打印结束后向工控机110发送当前打印机的状态信息，以表征上一个区域打印结束，可读取工作平台140当前需要定位的工作位置，以便使工控机110从预先下载的切片数据上读取工作平台140当前需要定位的理论工作位置。
[0077]
可选地，工控机110在计算得到相应的实际定位位置后，可将工作平台140当前需要定位的工作位置在pc终端上进行显示，以便操作人员获知当前打印进程。该被显示的工作位置可为工控机110获取的工作平台140当前需要定位的工作位置，也可为根据实际定位位置和位置计算公式进行反推得到的理论工作位置。
[0078]
为了执行上述实施例及各个可能的方式中的相应步骤，下面给出一种定位控制装置的实现方式，请参阅图4，图4为本技术实施例提供的一种定位控制装置400的功能模块图，该定位控制装置400可应用于前述的打印设备100中的工控机110。需要说明的是，本实施例所提供的定位控制装置400，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要
描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。该定位控制装置400包括：获取模块410、区域确定模块420、计算模块430、指令发送模块440。
[0079]
该获取模块410，用于获取所述打印设备100中的工作平台140当前需要定位的工作位置；
[0080]
可以理解，该获取模块410可以执行上述步骤s20。
[0081]
可选地，该获取模块410还可以用于从当前存储的切片数据中获取所述打印设备100中的工作平台140当前需要定位的工作位置；其中，所述切片数据由所述打印设备100从切片软件中预先下载获得。
[0082]
可以理解，该获取模块410还可以执行上述步骤s201。
[0083]
该区域确定模块420，用于从预设的多个区域中确定所述工作位置所属的目标区域，其中，每个所述区域具有对应的位置计算公式；
[0084]
可以理解，该区域确定模块420可以执行上述步骤s21。
[0085]
可选地，该区域确定模块420还可以用于确定所述工作位置所处的目标位置范围，将所述目标位置范围对应的区域确定为所述工作位置所属的目标区域。
[0086]
可以理解，该区域确定模块420还可以执行上述步骤s211。
[0087]
该计算模块430，用于根据所述目标区域对应的目标位置计算公式和所述工作位置计算z轴电机130的定位位置；
[0088]
可以理解，该计算模块430可以执行上述步骤s22。
[0089]
可选地，该计算模块430还可以用于根据公式r
n
＝(1 k
n
)p
n
b
n
计算所述z轴电机130的定位位置；其中，n表示所述目标区域，r
n
为所述z轴电机130的定位位置，p
n
为所述工作平台140需要定位的工作位置，k
n
和b
n
为补偿参数。
[0090]
可以理解，该计算模块430还可以执行上述步骤s221。
[0091]
该指令发送模块440，用于向所述驱动装置120发送定位指令，以便所述驱动装置120根据所述定位指令驱动所述z轴电机130运动至所述定位位置；其中，所述定位指令中包括所述定位位置。
[0092]
可以理解，该指令发送模块440可以执行上述步骤s23。
[0093]
可选地，该指令发送模块440还可以用于向所述可编程逻辑控制器121发送第一定位指令，以便所述可编程逻辑控制器121在接收到所述第一定位指令并判定所述打印设备100符合定位条件的情况下，向所述驱动器122发送第二定位指令，使得所述驱动器122根据所述第二定位指令驱动所述z轴电机130运动至所述定位位置；其中，所述第一定位指令和所述第二定位指令中均包括所述定位位置。
[0094]
可以理解，该指令发送模块440还可以执行步骤s231。
[0095]
本技术实施例提供的定位控制装置，该获取模块获取打印设备100中的工作平台140当前需要定位的工作位置；区域确定模块从预设的多个区域中确定工作位置所属的目标区域，其中，每个区域具有对应的位置计算公式；计算模块根据目标区域对应的目标位置计算公式和工作位置计算z轴电机130的定位位置；指令发送模块向所述驱动装置120发送定位指令，以便驱动装置120根据定位指令驱动z轴电机130运动至定位位置；其中，定位指令中包括定位位置。在消除设备在打印零件时z轴向一个方向连续定位所产生的误差的同时，也实现了打印设备100的z轴准确定位。
[0096]
本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被工控机110执行时实现上述定位控制方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。其中，所述的计算机可读存储介质，如只读存储器(read
‑
onlymemory，简称rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，简称ram)、磁碟或者光盘等。在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本技术的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0097]
另外，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
[0098]
所述功能如果以软件功能模块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，本技术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)执行本技术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(rom，read
‑
only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0099]
以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。