CN102011267B - 伺服加针机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了伺服加针机，包括相配套的机头、主控处理器和人机接口部分；主控处理器外接有输出部分和输入部分；主控处理器内置有驱动软件，且驱动软件控制输出部分、输入部分和人机接口部分的分别运行；人机接口部分包括有显示器和指令键盘；具有自动放针功能，广泛适用于一般毛衫的生产织造；先进的电脑控制，智能化程度高编写操作简便；无需烧录控制芯片通过互联网下载升级，预留系统扩展通讯口根据功能需要可扩展升级；先进的AC伺服电机驱动，机头运行平稳，适合编织各种原料；使用在线编程技术，通过互联网下载升级系统软件；先进的伺服控制系统，具有优良的加速性能，更适用于快速启停的横机控制场合；较高的控制精度和较强的过载能力。

Description

伺服加针机

技术领域

本发明涉及针织机械的技术领域，特别涉及一种伺服加针机。

背景技术

目前国内中低端针织横机市场处于一个过渡时期，随着市场对产品质量要求的提高和生产时间的缩短，一大批手摇针织横机开始向自动横机过渡，同时，国内还有一大批自动横机也将处于淘汰更新期，这就使得这个市场在未来的一段时间内会逐渐的扩大。

目前市场的普通加针机将液晶显示、电源、电机控制、I/O处理模块分别设计到分离的控制板上，数据线缆较多，成本较高，占用空间，耗电也较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种操作简便、设计可靠、运行平稳、控制精度高及具有联网控制功能的伺服加针机。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：伺服加针机，包括相配套的机头、主控处理器和人机接口部分，机头配装有卷布电机、机头主电机、机头三角电磁铁、换纱电磁铁和加针电磁铁；主控处理器外接有输出部分和输入部分；主控处理器内置有驱动软件，且驱动软件控制输出部分、输入部分和人机接口部分的分别运行；输出部分包括有机头三角电磁铁指令模块、卷布电机驱动模块、机头运动控制模块、换纱电磁铁指令模块和加针控制模块，并分别控制机头上的机头三角电磁铁、卷布电机、机头主电机、换纱电磁铁和加针电磁铁的运行；输入部分包括有机头位置编码器信号、限位反馈信号、启停按钮信号和故障信号；人机接口部分包括有显示器和指令键盘。

采取的措施还包括：

上述的限位反馈信号包括有机头限位输入信号和中间接近开关输入信号；上述的启停按钮信号包括有停止开关输入信号、运行开关输入信号和点动开关输入信号。

上述的故障信号包括有天线故障信号、边纱故障信号、撞针故障信号和落布故障信号，且故障信号经主控处理器控制输出部分的停止运行。

上述的主控处理器连接有报警蜂鸣器和显示器，上述的故障信号经主控处理器处理后控制报警蜂鸣器的启用和故障信息在显示器上的显示；上述的机头位置编码器信号控制机头运行位置的检测。

上述的机头主电机为伺服电机，其经伺服电机驱动放大器模块连接有D/A模拟速度控制模块，且D/A模拟速度控制模块与上述的机头运动控制模块相连；D/A模拟速度控制模块具有七段速度输出功能。

上述的机头三角电磁铁数量为六路，通过该六路机头三角电磁铁的吸合完成机头三角动作的组合；上述的加针电磁铁数量为四路；通过该四路加针电磁铁完成加针动作；上述的换纱电磁铁数量为六路；通过该六路换纱电磁铁的吸合完成更换纱嘴的动作。

上述的显示器采用320乘以240点阵的图形液晶；上述的按键包括有数字键、方向键、功能键和确认键。

上述的主控处理器内置的驱动软件包括有主程序模块、键盘扫描模块、键码处理模块、液晶显示模块、存储模块、花样复制模块、步进电机控制模块、伺服控制模块、掉电保护模块和输入检测模块。

上述的主程序模块完成系统初始化和运行循环体；上述的键盘扫描模块在定时/计数器T0中断中调用，每20ms扫描一次键盘；上述的键盘布局4乘以15，并分为功能键和输出选择键两部分；上述的键码处理模块根据键盘扫描所得键码值进行功能的分配和处理；上述的液晶显示模块通过判断当前工作状态更新显示的内容，分为运行、编程、参数、检测、档案五个显示模块；上述的存储模块进行内外工作卡的选择；选择了内卡，且外卡不存在时，则自动转入内卡运行；模拟I2C读写子程序通过MCU的两个I/O口模拟I2C总线时序进行读写操作。

上述的花样复制模块把花样中某一块程序从一个区域复制到另外一个区域；上述的步进电机控制模块在定时/计数器T2中断中，根据当前步左右移设定的脉冲数目控制步进电机转动的方向和角度；上述的伺服控制模块通过判断当前工作状态控制电机的启动、停止、速度和方向；上述的掉电保护模块在外部中断0里完成，负责当前步数、产量及电机方向的保存工作；上述的输入检测模块在定时/计数器T0中断中，每1ms对外部的计步感应、故障信号、电机的启停信号进行检测，设置对应的标志位。

与现有技术相比，本发明包括相配套的机头、主控处理器和人机接口部分，机头配装有卷布电机、机头主电机、机头三角电磁铁、换纱电磁铁和加针电磁铁；主控处理器外接有输出部分和输入部分；主控处理器内置有驱动软件，且驱动软件控制输出部分、输入部分和人机接口部分的分别运行；输出部分包括有机头三角电磁铁指令模块、卷布电机驱动模块、机头运动控制模块、换纱电磁铁指令模块和加针控制模块，并分别控制机头上的机头三角电磁铁、卷布电机、机头主电机、换纱电磁铁和加针电磁铁的运行；输入部分包括有机头位置编码器信号、限位反馈信号、启停按钮信号和故障信号；人机接口部分包括有显示器和指令键盘。本发明的优点在于：具有自动放针功能，广泛适用于一般毛衫的生产织造；先进的电脑控制，智能化程度高编写操作简便。机器具有自动加针、自动扩幅、自动缩幅、自动计数、自动换色、开领编织、不对称、抽条等特殊工艺编织等功能；具有粗结自停、断纱自停、撞针自停、拆纱续织、停电续织、停电保护行程保护、过流保护、电磁铁电源检测、电磁铁短路、开路保护、时钟设定保护；电控采用模块化设计，可靠性高，便于维护；无需烧录控制芯片通过互联网下载升级，预留系统扩展通讯口根据功能需要可扩展升级，Windows平台PC工艺制作软件方便、快捷制作工艺；先进的AC伺服电机驱动，机头运行平稳，适合编织各种原料；采用32位高性能ARM微处理器提高控制精度；使用在线编程技术，通过互联网下载升级系统软件；先进的伺服控制系统，具有优良的加速性能，更适用于快速启停的横机控制场合；较高的控制精度，由电机轴后端的旋转编码器保证；具有较强的过载能力，运转平稳，并具有共振抑制功能。

附图说明

图1是本发明实施例的组织连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本发明实施例，伺服加针机，包括相配套的机头、主控处理器和人机接口部分，机头配装有卷布电机、机头主电机、机头三角电磁铁、换纱电磁铁和加针电磁铁；主控处理器外接有输出部分和输入部分；主控处理器内置有驱动软件，且驱动软件控制输出部分、输入部分和人机接口部分的分别运行；输出部分包括有机头三角电磁铁指令模块、卷布电机驱动模块、机头运动控制模块、换纱电磁铁指令模块和加针控制模块，并分别控制机头上的机头三角电磁铁、卷布电机、机头主电机、换纱电磁铁和加针电磁铁的运行；输入部分包括有机头位置编码器信号、限位反馈信号、启停按钮信号和故障信号；人机接口部分包括有显示器和指令键盘。

一、输入部分：

1)、各类故障信号输入：有天线故障、边纱故障、撞针故障、落布等故障，在运行中发生上述故障中的任何一种，机器会自动停止运行，液晶显示器显示发生的故障类型，且报警蜂鸣器报警提醒用户处理故障。

2)、机头限位反馈信号输入、中间接近开关输入。

3)、停止、运行、点动开关信号输入：在待机状态下，进入运转界面，才允许机器启动，按下运行开关，机器先以最慢速度运行半转左右，再以设程设定的速度运行，按下点动开关，机器以最慢的速度运行，放开点动开关，机器停止，在运行状态下按下停止开关，机器停止运行。

4)机头位置编码器信号输入：用来精确检测机头运行位置(针数)。

二、输出部分：

1)、机头主电机：伺服控制，共有七段速度输出，可根据编织工艺要求调整，达到各种不同速度的需求。

2)、机头三角控制输出：根据工艺单要求，在规定的转数，通过六路磁保持电磁铁的吸合完成各类三角动作的组合。

3)、加针控制输出：通过前后左右四路电磁铁完成加针动作。

4)、换纱控制输出：根据工艺单的要求在规定的转数，通过六路换纱磁保持电磁铁的吸合完成更换纱嘴的动作。

5)、卷布电机输出：卷布电机在左开针、右开针反向的时候输出，卷布时间可在参数界面里调节，调节范围0至99，以达到最佳的织布效果。

6)、运行、故障指示灯输出：在运行状态下，运行指示灯亮，表示机器正常运行；当出现故障时，故障指示灯亮，表示机器出现故障，提醒用户处理。

三、人机接口：

1)、显示器：采用320乘以240点阵的图形液晶，显示编程，运行时的各种信息。

2)、按键：包括数字键、方向键、功能键以及确认键。

四、驱动软件构成：

1)主程序模块：主程序完成系统初始化和运行循环体。

2)键盘扫描模块：键盘扫描子程序在定时/计数器T0中断中调用，每20ms扫描一次键盘，键盘布局4乘以15分为功能键和输出选择键两部分。

3)键码处理模块：键码处理子程序根据键盘扫描所得键码值进行功能的分配和处理。

4)液晶显示模块：液晶显示模块通过判断当前工作状态更新显示的内容，分为运行、编程、参数、检测、档案五个显示模块。

5)存储模块：花样数据存储可进行内外工作卡的选择。若选择了外卡，但外卡不存在，则自动转入内卡运行，内卡是永远存在的。模拟I2C读写子程序通过MCU的两个I/O口模拟I2C总线时序进行读写操作。

6)花样复制模块：把花样中某一块的任意多步程序从一个区域复制到另外一个区域，也可包括源区域。它本身是一和覆盖，而不是插入操作

7)步进电机控制模块：步进电机控制子程序在定时/计数器T2中断中，根据当前步左右移设定的脉冲数目控制步进电机转动的方向和角度，

8)伺服控制模块：伺服控制模块是通过判断当前工作状态控制电机的启动、停止、速度和方向。

9)掉电保护模块：掉电保护子程序在外部中断0里完成，负责当前步数、产量及电机方向的保存工作。

10)输入检测模块：输入检测子程序在定时/计数器T0中断中，每1ms对外部的计步感应、故障信号、电机的启停信号进行检测，设置对应的标志位。

本发明的优点在于：

1、具有自动放针功能，广泛适用于一般毛衫的生产织造。配置广泛使用的普通横机或休止机，便于快速入门和操作。

2、先进的电脑控制，智能化程度高编写操作简便。机器具有自动加针、自动扩幅、自动缩幅、自动计数、2、4色自动换色、开领编织、不对称、抽条等特殊工艺编织等功能。具有粗结自停、断纱自停、撞针自停、拆纱续织、停电续织、停电保护行程保护、过流保护、电磁铁电源检测、电磁铁短路、开路保护、时钟设定保护。

3、电控采用模块化设计，可靠性高，便于维护。无需烧录控制芯片通过互联网下载升级，预留系统扩展通讯口根据功能需要可扩展升级，Windows平台PC工艺制作软件方便、快捷制作工艺。

4、先进的AC伺服电机驱动，机头运行平稳，适合编织各种原料。

1)采用32位高性能ARM微处理器提高控制精度：

具有处理速度快，运行稳定且实时性好等特点，使得以单片机和工控机为处理器的横机控制系统所带来的问题得到了很好地解决；对比传统的控制系统设计方法，本产品设计的系统在缩短前端控制时间的基础上提高了控制精度，也能使现庞大的控制系统的体积缩小。

2)使用在线编程技术，通过互联网下载升级系统软件：

系统通过串口接收升级代码，然后调用IAP函数将新的代码编程到Flash扇区中，实现在线升级；为了实现在线升级，本系统将芯片的片内Flash重新分区：Boot区和用户区；Boot代码区，又叫固件区，存放系统的引导程序；用户代码分为两个区，LOW区和HIGH区，当程序位于LOW区时，可以对HIGH区进行升级；反之，如果程序位于HIGH区，可以对LOW区进行升级。

在线编程技术无需打开机箱重新烧录程序，提高了售后服务工作效率；当用户有功能改进需求，需要更新系统软件时，通过互联网下载升级，给用户使用带来很大的方便。

3)先进的伺服控制系统：

在发展了变频技术的前提下，在伺服驱动器内部的电流环，速度环和位置环都进行了比一般变频更精确的控制技术和算法运算，在功能上也比传统的伺服强大很多。通过上位控制器发送的脉冲序列来控制速度和位置，驱动器内部的算法和更快更精确的计算以及性能更优良的电子器件使之更优越于变频器。

伺服驱动器内建十六段位置定位控制指令，可自由规划点对点定位控制；具备指令平滑功能，在位置及速度模式下可调整平滑时间参数，以延长机械使用寿命；具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能，可检测出机械的共振点，便于系统调整；具有较强的过载能力，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩；加速性能较好，从静止加速到其额定转速仅需几毫秒。

该系统具有优良的加速性能，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，更适用于快速启停的横机控制场合；较高的控制精度，由电机轴后端的旋转编码器保证。

具有较强的过载能力，其最大转矩为额定转矩的三倍，可克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩；运转平稳，具有共振抑制功能，即使在低速时也不会出现振动现象。

本发明的最佳实施例已被阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。

Claims (9)

1.伺服加针机，包括相配套的机头、主控处理器和人机接口部分，所述的机头配装有卷布电机、机头主电机、机头三角电磁铁、换纱电磁铁和加针电磁铁；所述的主控处理器外接有输出部分和输入部分；其特征是：所述的主控处理器内置有驱动软件，且驱动软件控制输出部分、输入部分和人机接口部分的分别运行；所述的输出部分包括有机头三角电磁铁指令模块、卷布电机驱动模块、机头运动控制模块、换纱电磁铁指令模块和加针控制模块，并分别控制机头上的机头三角电磁铁、卷布电机、机头主电机、换纱电磁铁和加针电磁铁的运行；所述的输入部分包括有机头位置编码器信号、限位反馈信号、启停按钮信号和故障信号；所述的人机接口部分包括有显示器和指令键盘；所述的限位反馈信号包括有机头限位输入信号和中间接近开关输入信号；所述的启停按钮信号包括有停止开关输入信号、运行开关输入信号和点动开关输入信号。

2.根据权利要求1所述的伺服加针机，其特征是：所述的故障信号包括有天线故障信号、边纱故障信号、撞针故障信号和落布故障信号，且故障信号经主控处理器控制输出部分的停止运行。

3.根据权利要求2所述的伺服加针机，其特征是：所述的主控处理器连接有报警蜂鸣器和显示器，所述的故障信号经主控处理器处理后控制报警蜂鸣器的启用和故障信息在显示器上的显示；所述的机头位置编码器信号控制机头运行位置的检测。

4.根据权利要求1所述的伺服加针机，其特征是：所述的机头主电机为伺服电机，其经伺服电机驱动放大器模块连接有D/A模拟速度控制模块，且D/A模拟速度控制模块与所述的机头运动控制模块相连；所述的D/A模拟速度控制模块具有七段速度输出功能。

5.根据权利要求1所述的伺服加针机，其特征是：所述的机头三角电磁铁数量为六路，通过该六路机头三角电磁铁的吸合完成机头三角动作的组合；所述的加针电磁铁数量为四路；通过该四路加针电磁铁完成加针动作；所述的换纱电磁铁数量为六路；通过该六路换纱电磁铁的吸合完成更换纱嘴的动作。

6.根据权利要求1所述的伺服加针机，其特征是：所述的显示器采用320乘以240点阵的图形液晶；所述的指令键盘包括有数字键、方向键、功能键和确认键。

7.根据权利要求1所述的伺服加针机，其特征是：所述的主控处理器内置的驱动软件包括有主程序模块、键盘扫描模块、键码处理模块、液晶显示模块、存储模块、花样复制模块、步进电机控制模块、伺服控制模块、掉电保护模块和输入检测模块。

8.根据权利要求7所述的伺服加针机，其特征是：所述的主程序模块完成系统初始化和运行循环体；所述的键盘扫描模块在定时/计数器T0中断中调用，每20ms扫描一次键盘；所述的键盘布局4乘以15，并分为功能键和输出选择键两部分；所述的键码处理模块根据键盘扫描所得键码值进行功能的分配和处理；所述的液晶显示模块通过判断当前工作状态更新显示的内容，分为运行、编程、参数、检测、档案五个显示模块；所述的存储模块进行内外工作卡的选择；选择了外卡，且外卡不存在时，则自动转入内卡运行；模拟I2C读写子程序通过MCU的两个I/O口模拟I2C总线时序进行读写操作。

9.根据权利要求7所述的伺服加针机，其特征是：所述的花样复制模块把花样中某一块程序从一个区域复制到另外一个区域；所述的步进电机控制模块在定时/计数器T2中断中，根据当前步左右移设定的脉冲数目控制步进电机转动的方向和角度；所述的伺服控制模块通过判断当前工作状态控制电机的启动、停止、速度和方向；所述的掉电保护模块在外部中断0里完成，负责当前步数、产量及电机方向的保存工作；所述的输入检测模块在定时/计数器T0中断中，每1ms对外部的计步感应、故障信号、电机的启停信号进行检测，设置对应的标志位。