一种预测电机位置提高打印效率的方法、设备及储存介质与流程

本发明涉及打印控制，具体是一种预测电机位置提高打印效率的方法、设备及储存介质。

背景技术：

1、传统的打印过程，x轴负责控制打印头的水平移动，当需要打印一行文字或图像时，x轴小车开始加速移动，并在达到目标停止位置后停止，一旦x轴停止后，y轴开始启动，负责控制打印纸张的垂直运动，即走纸，y轴会按照预设的步进长度逐步推动打印纸向前移动一行。

2、在现有技术中，打印时，x轴和y轴的运动是互斥的，如图3所示，同一时间下，只能其中一个轴在运动，无法同时进行，会存在一定量的时间效率的浪费，造成印机产量的下降。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种预测电机位置提高打印效率的方法、设备及储存介质，通过x轴、y轴的联动，减少等待打印的时间，且打印运动效果更流畅，提高打印产能。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、本技术提供了一种预测电机位置提高打印效率的方法，包括如下步骤：

4、s1：mcu通过周期1ms定时中断实时检测fpga打印输出，判断x轴完成最后一个喷墨点的打印；

5、s2：在触发y轴走纸之前，先根据已知的x轴加速度距离和目标运动速度，推出算出小车的加速区域的时间t；

6、s3：完成以上计算后，便可触发y轴走纸运动，并且当y轴达到了overlaysteps脉冲值时，即可触发x轴打印移动。

7、作为优选的，根据步骤s1所述的检测fpga，设置fpga状态位，在fpga中设置一个状态位，用于表示当前打印输出的状态，当x轴正在进行打印时，将该状态位置为高电平，当x轴完成最后一个喷墨点的打印时，将状态位置为低电平。

8、作为优选的，所述定时中断的处理程序，在mcu设置周期为1ms的定时中断，并在定时中断处理程序中进行检测和判断，每次定时中断触发时；

9、通过读取fpga状态位，通过与fpga进行通信，读取fpga的状态位值；并判断x轴状态，根据fpga状态位的值；

10、x轴打印判断逻辑，确定x轴完成最后一个喷墨点的打印的判断条件，设定当fpga状态位从高电平变为低电平时，判断x轴完成最后一个喷墨点的打印。

11、作为优选的，根据步骤s2所述的加速区域的时间t的计算公式：

12、t＝(s*2)÷(v0+vt)；

13、其中，t为小车加速区域时间；s为x轴加速距离；v0为初始速度；vt为目标速度；通过生成的加减速表，推出经过t时间里y轴所运动的脉冲数，最后通过如下计算：

14、触发小车运动的y轴脉冲值overlaysteps＝y轴总的运动脉冲数–y轴在小车加速区域内的运动脉冲数，即得到x轴提前触发运动的y轴脉冲值。

15、作为优选的，在步骤s2中引入采用加速度规划算法，根据加速度曲线控制x轴的加速和减速过程，加速度规划算法使用s曲线加速度规划算法；

16、通过采用s曲线函数来控制加速度的变化，s曲线具有连续可导性，

17、其中，在s曲线加速度规划算法中，加速度变化符合s曲线函数的变化规律，假设起始速度为v0，目标速度为vt，加速度为a，加速区域距离为s；

18、加速时间：t1＝(vt-v0)/a；

19、加速区域距离：sa＝v0*t1+0.5*a*t12；

20、减速时间：t3＝vt/a；

21、减速区域距离：sd＝vt*t3-0.5*a*t32；

22、匀速时间：t2＝(s-sa-sd)/vt；

23、总时间：t＝t1+t2+t3；

24、其中，t1为加速时间，sa为加速区域距离，t3为减速时间，sd为减速区域距离，t2为匀速时间，t为总时间。

25、作为优选的，所述触发y轴走纸之前，预测y轴需要走纸的距离，提前触发y轴走纸运动；

26、首先，收集和记录历史打印数据；

27、数据分析和建模，基于历史打印数据，进行数据分析和建模，找出x轴位置和y轴走纸距离之间的关联性，采用线性回归分析建立预测模型；

28、预测算法设计，根据建立的预测模型，设计预测算法，根据当前x轴的位置，预测出下一个喷墨点的位置，并计算出需要走纸的距离；

29、触发y轴走纸运动，在x轴完成最后一个喷墨点之前，根据预测算法的结果，提前计算出需要走纸的距离，当距离达到阈值时，即可触发y轴走纸运动，使打印纸提前移动。

30、作为优选的，所述建立预测模型通过线性回归算法进行分析，

31、假设通过x轴位置来预测y轴走纸距离，有n个样本数据，其中第i个样本的x轴位置为xi，对应的y轴走纸距离为yi；

32、构建线性回归模型，线性关系为y＝a*x+b，其中a为斜率，b为截距；

33、根据最小二乘法的公式，通过计算x_centered和y_centered的协方差与x_centered的方差的比值来估计斜率a的值：

34、a＝cov(x_centered,y_centered)/var(x_centered)；

35、其中，cov(x_centered,y_centered)表示x_centered和y_centered的协方差，var(x_centered)表示x_centered的方差；

36、通过已知的斜率a和样本数据的均值，计算截距b的估计值：

37、b＝y_mean-a*x_mean；拟合出最佳的斜率a和截距b；

38、所述预测算法，设定当前的x轴位置，记为x_current；通过线性回归模型中得到的斜率a和截距b，计算预测的y轴走纸距离，记为y_predicted；则y轴走纸距离的预测为：y_predicted＝a*x_current+b。

39、作为优选的，根据步骤s3所述的触发y轴走纸运动，计算出小车在x轴上的加速区域时间t，在这个时间段内，小车会从静止状态逐渐加速到目标运动速度；通过控制y轴驱动器或执行器，使打印纸向前移动一行，在y轴走纸运动过程中，需要监测y轴的位置或者步进脉冲数量，通过使用编码器的反馈信号来获取y轴的位置信息，当y轴的位置达到预定的overlaysteps脉冲值时，即表示y轴完成了走纸运动。

40、一种预测电机位置提高打印效率的设备，包括：打印机、至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在存储器中的计算机程序指令，当计算机程序指令被处理器执行时实现上述所述的方法。

41、一种存储介质，其上存储有计算机程序指令，当计算机程序指令被处理器执行时实现上述所述的方法。

42、本发明的有益效果为：

43、(1)对比传统的方式，实现x轴最后一个点打完马上走纸运动，并且走纸还没停止之前x轴开始移动，并且到达打印的第一个喷墨点的时后，y轴刚运动停止的状态，实现最高的产量；确保打印过程的完整性和准确性，避免不完整或重复打印的问题，提高打印结果的质量；

44、(2)通过预先计算小车的加速区域时间t并控制加速和减速过程，使得运动更加平滑和稳定；通过预测y轴需要走纸的距离并提前触发y轴走纸运动，减少x轴和y轴的等待时间，从而提高打印效率和生产能力，当y轴达到预定的overlaysteps脉冲值时，触发x轴的打印移动，确保y轴走纸和x轴打印的同步性，提高打印精度和效率；

45、(3)通过建立预测模型和设计预测算法，根据当前的x轴位置预测出相应的y轴走纸距离，从而提前预测打印位置，减少等待时间，进一步优化打印效率和准确性。