本发明涉及多轴同步运动控制系统，尤其涉及步进电机驱动的光学调焦系统。
背景技术：
1、光学调焦系统广泛采用步进电机作为驱动源，其核心原理是利用电机将接收到的数字脉冲信号转换为精确的角位移或线性位移，进而通过传动机构（如丝杠）控制透镜组或成像靶面进行微米级甚至纳米级精度的移动。这种驱动方式实现了对焦距的数字化、自动化控制，具有定位精准、无累积误差、响应速度快及易于与计算机系统集成等显著优点，被广泛应用于显微镜、内窥镜、工业相机、光通信设备及自动驾驶激光雷达等需要高精度、自动化对焦的光学系统中。闭环步进电机系统的引入进一步提升了系统的抗干扰能力和定位可靠性。
2、现有技术中，步进电机驱动的光学调焦通过精密的电控机械系统实现：系统由控制器）生成脉冲序列，驱动器将其转换为电机所需的相序电流，驱动步进电机按预设角度精确旋转；电机的旋转运动通过联轴器传递给滚珠丝杠或精密螺纹等传动机构，将其转换为直线运动；该直线位移直接或通过挠性机构推动镜头镜组或图像传感器，通过控制脉冲总数来精确控制位移量以实现对焦，而脉冲频率则控制移动速度，从而实现快速、高分辨率且自动化的焦点调节。
3、例如公告号为：cn103676710b专利申请公告的一种光学遥感器双路调焦控制系统及控制方法，包括：两个电机驱动单元、两个焦面位置遥测单元、焦面调焦控制单元。两个电机驱动单元共同驱动外部的焦面结构组件轴向移动；两个焦面位置遥测单元用于检测直线步进电机驱动焦面结构组件轴向移动的实际距离并发送数字信号至焦面调焦控制单元；焦面调焦控制单元分别向两个电机驱动单元发送脉冲驱动信号，判断两个电机驱动单元驱动焦面结构组件轴向移动的同步性，当比较结果为不同步时，进行修正。
4、但本申请在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
5、现有技术中，两个直线步进电机所处的导轨、丝杠的润滑状态、磨损程度、装配精度不可能完全一致，导致两个电机的负载力矩不同。在相同的脉冲驱动下，负载轻的电机移动快，负载重的电机移动慢，从而迅速产生不同步，导致调焦效率低的问题。
技术实现思路
1、本申请实施例通过提供步进电机驱动的光学调焦系统，解决了现有技术中两个直线步进电机所处的导轨、丝杠的润滑状态、磨损程度、装配精度不可能完全一致，导致两个电机的负载力矩不同。在相同的脉冲驱动下，负载轻的电机移动快，负载重的电机移动慢，从而迅速产生不同步，导致调焦效率低的问题，实现了对双电机的高精度闭环同步控制，显著提升了系统的运动精度和调焦效率。
2、本申请实施例提供了步进电机驱动的光学调焦系统，包括：驱动参数预配置模块、自适应容差管理模块和同步闭环控制模块：其中，驱动参数预配置模块，用于基于调焦距离、最大允许速度和负载动态设定两个步进电机的斩波电流，并进行同步调焦，斩波电流为步进电机驱动器中通过斩波控制技术为电机绕组设定的峰值电流，基于斩波电流精确控制流入电机绕组的电流，确保其峰值始终不超过斩波电流；自适应容差管理模块，用于基于运行状态参数动态修正调焦过程中的电流容差阈值；同步闭环控制模块，用于基于两个步进电机的绕组电流和修正后电流容差阈值动态调节调焦过程中步进电机的输出状态，动态调节步进电机的输出状态包括步进电机的输出扭矩调节和步进电机的电机速度调节。
3、本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
4、1、通过三重自适应闭环控制机制，实现了双电机在复杂工况下的超高精度同步与抗干扰能力，首先基于负载惯性及运动规划计算理论电流需求，再通过动态安全系数智能补偿长行程、高频率作业及电机温升带来的性能衰减，为系统提供最优动力基准。在此基础上，实时容差管理依据调焦阶段、运行速度及加速度动态调整同步判据的松紧度，平衡了启动阶段的鲁棒性与稳定运行时的精度。最终，毫秒级扭矩与速度协同调节通过电流反馈和位置反馈构成的双闭环，对负载不均和外部扰动进行实时抵消，从而在根本上消除了失步现象，确保了光学调焦系统在全生命周期内的高精度、高可靠性与高能效。
5、2、通过理论计算调焦过程所需的峰值扭矩设定斩波电流基准，并创新性地引入了基于历史运行数据的动态安全系数。这使得系统能超越传统固定安全系数的保守模式，实现与当前任务难度及自身状态相匹配的电流限定，不仅确保了电机在任何工况下都具备充足且不过剩的扭矩输出，从根本上防止了失步和堵转，更通过避免长期过驱动显著降低了系统能耗与发热，从而同步提升了调焦可靠性、精度与设备寿命。
6、3、通过实时监测调焦脉冲数、脉冲频率及加速度等关键运行状态参数，并基于多阈值比对与动态算法对电流容差阈值进行自适应修正，从而使系统容差能力不再是固定值，而是能随运行状态柔性变化：在启动、制动阶段或高速高加速度等易扰工况下智能放宽容差，防止因正常惯性冲击或振动导致的误报警；在稳定运行阶段则保持紧容差，以维持高同步精度。这实现了误触发率与检测灵敏度之间的最优平衡，极大增强了系统在复杂应用场景下的稳定性和适应性。
7、4、通过构建了一个电流环与位置环相结合的双闭环同步控制架构，通过实时监测双电机电流偏差，快速识别负载不均，并立即通过反向调节斩波电流来动态平衡两电机的输出扭矩，从根源上补偿机械负载差异。同时，通过高精度位置反馈监测同步误差，并生成补偿速度指令，对滞后电机加速，维持领先电机的速度，实现位置纠偏，形成了强制的、高响应的同步锁止效果，确保了双电机在各种复杂工况下的超高同步精度、动态响应速度及运行平稳性。
1.步进电机驱动的光学调焦系统，其特征在于，包括驱动参数预配置模块、自适应容差管理模块和同步闭环控制模块：
2.如权利要求1所述步进电机驱动的光学调焦系统，其特征在于，所述基于调焦距离、最大允许速度和负载动态设定两个步进电机的斩波电流，并进行同步调焦的步骤包括：
3.如权利要求2所述步进电机驱动的光学调焦系统，其特征在于，还包括电流转换单元，用于将斩波电流转换为对应的模拟电压信号，将所述模拟电压信号输出至两个电机驱动器的斩波电流设定引脚，以将电机绕组电流的峰值限制在所述斩波电流所定义的范围内。
4.如权利要求2所述步进电机驱动的光学调焦系统，其特征在于，所述安全系数为基于历史运行状态参数动态修正得到的动态值，所述历史运行状态参数包括预估总脉冲数、历史调焦循环启停频率和电机绕组电阻，所述预估总脉冲数为步进电机为基于历史调焦数据中同一目标调焦距离所对应的多个实际脉冲数计算得到的算术平均值；
5.如权利要求1所述步进电机驱动的光学调焦系统，其特征在于，所述基于运行状态参数动态修正调焦过程中的电流容差阈值的步骤包括：
6.如权利要求5所述步进电机驱动的光学调焦系统，其特征在于，所述根据第一基础容差阈值、频率修正系数和加速度修正系数对电流容差阈值进行修正过程为：将第一基础容差阈值频率、修正系数和加速度修正系数进行乘积运算得到修正后电流容差阈值。
7.如权利要求1所述步进电机驱动的光学调焦系统，其特征在于，所述基于两个步进电机的绕组电流和修正后电流容差阈值动态调节调焦过程中步进电机的输出状态的步骤包括：
8.如权利要求7所述步进电机驱动的光学调焦系统，其特征在于，所述扭矩调节流程为：
9.如权利要求7所述步进电机驱动的光学调焦系统，其特征在于，所述同步闭环控制模块还用于根据两个步进电机位置动态调节电机速度，具体步骤包括：
10.如权利要求9所述步进电机驱动的光学调焦系统，其特征在于，所述速度调节流程具体包括：