用于X射线单晶衍射仪的卡帕测角仪的防碰撞控制方法技术

本发明专利技术涉及用于X射线单晶衍射仪的卡帕测角仪的防碰撞控制方法，包括以下步骤：判断卡帕几何测角仪各转动轴的转动角度满足转动区间条件；实时检测几何测角仪各转动轴的转动角度，进行双轴防碰撞转动控制。本发明专利技术能够很好的解决单轴顺序转动的防碰撞问题，能够很好运用于基于网络的远程测角仪控制中的防碰撞预检测。本发明专利技术设计的用于X射线单晶衍射仪的卡帕几何测角仪的防碰撞控制方法具有良好的可靠性，能够保证X射线单晶衍射仪在实验过程中，通过网络远程控制软件的控制，卡帕几何测角仪的各个转动轴按实验目标角度转动，并且四圆上的设备相互不发生碰撞。

【技术实现步骤摘要】
用于X射线单晶衍射仪的卡帕测角仪的防碰撞控制方法
本专利技术涉及硬件设备的远程控制，是一种用于X射线单晶衍射仪的卡帕测角仪的防碰撞控制方法。
技术介绍
X射线单晶衍射结构分析是认识晶态物质微观结构的重要途径和权威方法，X射线单晶衍射仪逐渐成为常规表征仪器。X射线单晶衍射仪的研发及产业化项目对打破国外只有欧美日少数发达国家有能力生产X射线单晶衍射仪的技术垄断，满足所有涉及与物质结构相关的日常检测和科学研究等方面发挥作用。根据欧拉几何和卡帕几何搭建的几何测角仪是X射线单晶衍射仪的核心部件，其机械结构设计是X射线单晶衍射仪设备设计的基础，重要的专业探测器、射线发生器等设备都安装在几何测角仪转轴的转动臂上。防止在X射线衍射实验过程中，转动臂移动发生衍射空间相互碰撞，而导致设备损坏是衍射仪设备开发的核心问题。本专利技术正是在此背景下，并在X射线晶体衍射原理和机械设备物理结构的基础上，提出了一种用于X射线单晶衍射仪的卡帕几何测角仪的防碰撞控制方法。
技术实现思路
针对X射线衍射实验过程中，由于转动轴转动发生衍射空间内，设备相互碰撞的问题，本专利技术提出了一种用于X射线单晶衍射仪的卡帕测角仪的防碰撞控制方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：用于X射线单晶衍射仪的卡帕测角仪的防碰撞控制方法，包括以下步骤：当卡帕几何测角仪各转动轴的转动角度满足转动区间条件时，实时检测几何测角仪各转动轴的转动角度，进行双轴防碰撞转动控制。卡帕几何测角仪各转动轴包括：测角头的旋转轴为Phi轴；转动臂的旋转轴为Kappa轴；ω水平旋转台的旋转轴为Omega轴；2θ水平旋转台的旋转轴为2Theta轴，Omega轴与2Theta轴同轴。所述转动区间条件：4)转动臂所在的ω水平旋转台的旋转角为Omega角，记为∠ω；衍射数据采集设备所在的2θ水平旋转台的旋转角为2Theta角，记为∠2θ；5)转动臂的旋转角为Kappa角，记为∠κ；-72°≤∠κ≤72°6)记Omega角与2Theta角的夹角为∠α；0°≤∠α≤360°所述进行双轴防碰撞转动控制之前设定：4)Omega轴、2Theta轴的初始角度和目标角度满足独立转动区间条件；5)设定Omega轴和2Theta轴按照顺序依次转动；6)设定Omega轴和2Theta轴转动时，首先转动2Theta轴再转动Omega轴；设Omega轴的初始角度和目标角度分别为：∠ω1和∠ω2；设2Theta轴的初始角度和目标角度分别为：∠2θ1和∠2θ2。所述进行双轴防碰撞转动控制包括以下步骤：步骤一：检查2Theta轴是否可以移动至∠2θ2，即判断∠2θ2与∠ω1的夹角是否满足夹角限制条件∠α＞Collideω,2θ；∠Collideω,2θ表示从2Theta角到Omega角的顺时针夹角∠α顺或逆时针夹角∠α逆；满足限制条件则控制2Theta轴向∠2θ2转动，当收到2Theta轴转动到位状态后，控制Omega轴向目标角度∠ω2转动，当收到Omega轴转动到位状态后，转动过程结束；如果不满足限制条件，说明不能先移动2Theta轴，则执行步骤二；步骤二：检查Omega轴是否可以移动至∠ω2，即判断∠ω2与∠2θ1的夹角是否满足夹角限制条件∠α＞Collideω,2θ；满足限制条件则控制Omega轴向∠ω2转动，当收到Omega轴转动到位状态后，控制2Theta轴向目标角度∠2θ2转动；当收到2Theta轴转动到位状态后，转动过程结束；如果不满足限制条件，说明Omega轴与2Theta轴转动的目标角度相互排斥，则执行步骤三；步骤三：分析Omega轴为2Theta轴让位的转动方向和转动角度：如果(∠2θ2-∠ω1+180°)≤∠Collideω,2θ，说明2Theta轴顺时针向Omega轴转动会不满足最小夹角限制，所以Omega轴向同一方向即顺时针方向转动让位，转动角度为保证2Theta转动至∠2θ2时还满足Omega轴与2Theta轴的最小夹角限制的最小转动度数∠2θ2'2＝∠2θ2-(∠Collideω,2θ+1°)，将∠2θ'2转换为Omega坐标系为∠ω'2＝∠2θ2-(∠Collideω,2θ+1)+180°；如果(∠ω1-∠2θ2+180°)≤∠Collideω,2θ，说明2Theta轴逆时针向Omega轴转动会不满足最小夹角限制，所以Omega轴应向同一方向即逆时针方向转动让位，转动角度为保证2Theta转动至∠2θ2时还满足Omega轴与2Theta轴的最小夹角限制的最小转动度数∠2θ'2＝∠2θ2+(∠Collideω,2θ+1°)，将∠2θ'2转换为Omega坐标系为∠ω'2＝∠2θ2+(∠Collideω,2θ+1°)+180°；确定转动顺序：控制Omega轴向Omega轴的让位角度∠ω'2转动，当收到Omega轴转动到位状态后，控制2Theta轴向目标角度∠2θ2转动；当收到2Theta轴转动到位状态后，控制Omega轴向目标角度∠ω2转动；当收到Omega轴转动到位状态后，转动过程结束。所述夹角限制条件∠α＞Collideω,2θ具体为：从2Theta角到Omega角的顺时针夹角为∠α顺、逆时针夹角为∠α逆。进行多轴防碰撞转动控制之前设定：4)Omega轴、2Theta轴、Phi轴的初始角度和目标角度满足转动区间条件；5)对于Kappa轴，在初始角度和目标角度满足转动区间条件的前提下，只要保持Omega轴和2Theta轴不转动,Kappa轴就可以在其独立转动区间内任意转动；6)在Kappa轴处于初始角度时Omega轴与2Theta轴的转动区间要大于在Kappa轴不处于初始角度时Omega轴与2Theta轴的转动区间。进行多轴防碰撞转动控制，包括以下步骤：3)在转动过程中，Kappa轴始终处于初始角度，进行双轴防碰撞转动控制；4)在转动过程中，Kappa轴角度发生改变；d.Kappa轴从非初始角度转动到初始角度，则先控制Kappa轴向目标角度0度转动，当收到Kappa轴转动到位状态后，进行双轴防碰撞转动控制；e.Kappa轴从初始角度转动到非初始角度，进行双轴防碰撞转动控制；然后控制Kappa轴向目标角度∠κ转动，当收到Kappa轴转动到位状态后，转动过程结束；f.Kappa轴从非初始角度转动到非初始角度，则先控制Kappa轴向目标角度0度转动，当收到Kappa轴转动到位状态后，进行双轴防碰撞转动控制；然后控制Kappa轴向目标角度∠κ转动，当收到Kappa轴转动到位状态后，转动过程结束。通过网络访问PLC的转动轴状态寄存器，获取转动轴当前位置；并通过网络向PLC发送控制命令时转动轴转动。本专利技术具有以下有益效果及优点：1.本专利技术设计了一种用于X射线单晶衍射仪的卡帕几何测角仪的防碰撞控制方法，本方法能够很好的解决单轴顺序转动的防碰撞问题。2.本专利技术设计了一种用于X射线单晶衍射仪的卡帕几何测角仪的防碰撞控制方法，本方法能够很好的解决多轴转动的防碰撞问题。3.本专利技术设计了一种用于X射线单晶衍射仪的卡帕几何测角仪的防碰撞控制方法，能够很好运用于基于网络的远程测角仪控制中的防碰撞预检测。可以在衍射仪测角仪转动前，对转动策略进行分析和预判，以保证转动过程不会发生设备碰撞情况。4.本专利技术设计的用于X射线单晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于X射线单晶衍射仪的卡帕测角仪的防碰撞控制方法，其特征在于包括以下步骤：当卡帕几何测角仪各转动轴的转动角度满足转动区间条件时，实时检测几何测角仪各转动轴的转动角度，进行双轴防碰撞转动控制。

【技术特征摘要】
1.用于X射线单晶衍射仪的卡帕测角仪的防碰撞控制方法，其特征在于包括以下步骤：当卡帕几何测角仪各转动轴的转动角度满足转动区间条件时，实时检测几何测角仪各转动轴的转动角度，进行双轴防碰撞转动控制。2.根据权利要求1所述的用于X射线单晶衍射仪的卡帕测角仪的防碰撞控制方法，其特征在于卡帕几何测角仪各转动轴包括：测角头的旋转轴为Phi轴；转动臂的旋转轴为Kappa轴；ω水平旋转台的旋转轴为Omega轴；2θ水平旋转台的旋转轴为2Theta轴，Omega轴与2Theta轴同轴。3.根据权利要求1所述的用于X射线单晶衍射仪的卡帕测角仪的防碰撞控制方法，其特征在于所述转动区间条件：1)转动臂所在的ω水平旋转台的旋转角为Omega角，记为∠ω；衍射数据采集设备所在的2θ水平旋转台的旋转角为2Theta角，记为∠2θ；2)转动臂的旋转角为Kappa角，记为∠κ；-72°≤∠κ≤72°3)记Omega角与2Theta角的夹角为∠α；0°≤∠α≤360°。4.根据权利要求1所述的用于X射线单晶衍射仪的卡帕测角仪的防碰撞控制方法，其特征在于所述进行双轴防碰撞转动控制之前设定：1)Omega轴、2Theta轴的初始角度和目标角度满足独立转动区间条件；2)设定Omega轴和2Theta轴按照顺序依次转动；3)设定Omega轴和2Theta轴转动时，首先转动2Theta轴再转动Omega轴；设Omega轴的初始角度和目标角度分别为：∠ω1和∠ω2；设2Theta轴的初始角度和目标角度分别为：∠2θ1和∠2θ2。5.根据权利要求1所述的用于X射线单晶衍射仪的卡帕测角仪的防碰撞控制方法，其特征在于所述进行双轴防碰撞转动控制包括以下步骤：步骤一：检查2Theta轴是否可以移动至∠2θ2，即判断∠2θ2与∠ω1的夹角是否满足夹角限制条件∠α＞Collideω,2θ；∠Collideω,2θ表示从2Theta角到Omega角的顺时针夹角∠α顺或逆时针夹角∠α逆；满足限制条件则控制2Theta轴向∠2θ2转动，当收到2Theta轴转动到位状态后，控制Omega轴向目标角度∠ω2转动，当收到Omega轴转动到位状态后，转动过程结束；如果不满足限制条件，说明不能先移动2Theta轴，则执行步骤二；步骤二：检查Omega轴是否可以移动至∠ω2，即判断∠ω2与∠2θ1的夹角是否满足夹角限制条件∠α＞Collideω,2θ；满足限制条件则控制Omega轴向∠ω2转动，当收到Omega轴转动到位状态后，控制2Theta轴向目标角度∠2θ2转动；当收到2Theta轴转动到位状态后，转动过程结束；如果不满足限制条件，说明Omega轴与2Theta轴转动的目标角度相互排斥，则执行步骤三；步骤三：分析Omega轴为2Theta轴让位的转动方向和转动角度：如果(∠2θ2-∠ω1+180°)≤∠Collideω,2θ，说明2Theta轴顺时针向Omega轴转动会不满足最小夹角限制，所以Omega轴向同一方向即顺时针方向转动让位，转动角度为保证2Theta转动至∠2θ2时还满足Ome...

【专利技术属性】
技术研发人员：于碧辉，马跃，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21