[发明专利]扫描振镜运动轨迹的规划方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及工业控制技术领域，特别是涉及一种扫描振镜运动轨迹的规划方法和装置。

背景技术

随着激光技术的发展，激光振镜也称扫描振镜得到了广泛应用，如通过对扫描振镜的控制进行高速扫描，可以进行复杂的激光动画演示等。在高速扫描过程中，现有扫描振镜的运动轨迹有两种，一种是固定步长的运动轨迹，另一种则是采用传统的轨迹规划算法规划出来的运动轨迹，传统的轨迹规划算法如T速度曲线加减速轨迹规划算法，S型曲线加减速轨迹规划算法等。

固定步长的运动轨迹实现起来简单，有利于计算，缺点是扫描控制系统振动大，不适用于高速运动情况，不能充分发挥扫描振镜的效率。T速度曲线加减速轨迹规划算法由于它采用恒定的加速度，在加减速阶段的起点和终点处加速度会有突变，这将导致扫描控制系统出现振动和噪声，而且速度曲线不够平滑，运动精度低，导致扫描振镜的效率较低。S型曲线加减速轨迹规划算法通过控制加加速度值的大小来最大限度的减小对扫描控制系统造成的冲击，具有平滑的速度和加速度曲线，缺点是计算复杂，不能最大限度地发挥振镜的自身效率。如何通过一种计算简单且容易实现的方式让扫描振镜最大限度的发挥自身效率成为目前的一个技术难题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够通过计算简单且容易实现的方式让扫描振镜最大限度发挥自身效率的扫描振镜运动轨迹的规划方法和装置。

一种扫描振镜运动轨迹的规划方法，所述方法包括：

建立扫描振镜的模型；

计算所述模型对应的输入电压并根据所述输入电压对应的作用时间对输入电压进行优化得到最优当前输入电压；

利用所述模型、所述扫描振镜的当前状态和当前输入电压计算所述扫描振镜的下一个状态，得到所述扫描振镜的多个状态，所述状态中包括扫描振镜的位置；

根据所述多个状态对应的位置生成所述扫描振镜的运动轨迹。

一种扫描振镜运动轨迹的规划装置，所述装置包括：

模型建立模块，用于建立扫描振镜的模型；

电压计算模块，用于计算所述模型对应的输入电压并根据所述输入电压对应的作用时间对输入电压进行优化得到最优当前输入电压；

状态计算模块，用于利用所述模型、所述扫描振镜的当前状态和当前输入电压计算所述扫描振镜的下一个状态，得到所述扫描振镜的多个状态，所述状态中包括扫描振镜的位置；

轨迹生成模块，用于根据所述多个状态对应的位置生成所述扫描振镜的运动轨迹。

上述扫描振镜运动轨迹的规划方法和装置，通过建立扫描振镜的模型；计算模型对应的输入电压并根据输入电压对应的作用时间对输入电压进行优化得到最优当前输入电压；利用模型、扫描振镜的当前状态和当前输入电压得到扫描振镜的多个状态；根据多个状态对应的位置生成扫描振镜的运动轨迹。由于扫描振镜的下一个状态是根据该模型、扫描振镜的当前状态和当前输入电压得到的，每个状态中包括扫描振镜的位置，因此通过这种简单的计算方法即可得到每个扫描振镜的位置。当前输入电压是根据扫描振镜的模型计算并迭代优化后得到的，从而使得当前输入电压是最优的，进而能够以最短的时间使得扫描振镜在每个状态处于对应的位置，由此能够通过计算简单且容易实现的方式让扫描振镜最大限度的发挥自身效率。

附图说明

图1为一个实施例中扫描振镜运动轨迹的规划方法的流程图；

图2-1为一个实施例中X振镜的位置曲线；

图2-2为一个实施例中X振镜的速度曲线；

图2-3为一个实施例中X振镜的加速度曲线；

图3为一个实施例中扫描振镜的运动轨迹；

图4为一个实施例中扫描振镜运动轨迹的规划装置的结构示意图；

图5为一个实施例中电压计算模块的结构示意图；

图6为另一个实施例中扫描振镜运动轨迹的规划装置的结构示意图。

具体实施方式

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种扫描振镜运动轨迹的规划方法，该方法具体包括：

步骤102，建立扫描振镜的模型。

扫描振镜包括X振镜和Y振镜，其中X振镜具有相连的X镜片，Y振镜具有相连的Y镜片。控制卡与X振镜装置(包括X振镜驱动器和X振镜)、Y振镜装置(包括Y振镜驱动器和Y振镜)组成扫描控制系统。控制卡规划X振镜与Y振镜的运动轨迹并向X振镜驱动器与Y振镜驱动器下发运动指令，X振镜驱动器与Y振镜驱动器分别响应运动指令，分别驱动X振镜和Y振镜按照运动轨迹进行运动，从而实现激光打印或者演示激光动画等。