CN103640332B - 用于圆网印花的控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于圆网印花的控制系统及方法。所述控制系统至少包括：多个伺服驱动器、用于感测圆网印花中驱动导带的主电机轴的相关信息的电机编码器、用于获取圆网印花信息及控制指令的获取模块及运动控制模块；当控制指令为圆网印花启动信号时，运动控制模块基于圆网印花信息及来自电机编码器的主电机轴的相关信息来模拟主轴的运行，并进而模拟各电子齿轮的运行；随后再基于各电子齿轮的运行来输出各控制信息至各伺服驱动器，以分别驱动各自的圆网辊；此外，所述运动控制模块还可基于纠偏信息来调整各电子齿轮的运行，并在主电机轴不运行时，基于圆网印花信息来模拟各电子齿轮的运行，从而在无轴无齿轮传动的情况下实现圆网印花。

Description

用于圆网印花的控制系统及方法

技术领域

本发明涉及圆网印花领域，特别是涉及一种用于圆网印花的控制系统及方法。

背景技术

人们日常生活中所使用的纺织产品，例如床单、窗帘、被套等，通常都是采用圆网印花来制成。

现有圆网印花机通常有八色、十二色、十六色、二十四色。采用十二色来生产纺织品时，工艺难点在于12轴圆网的同步控制、圆网运转中套色纠正和导带单动。当织物由进布棍带到导带上，导带将布向前导送，同时12轴印花镍棍把图案套印在布上，形成图案后再进入烘箱。在运转过程中12轴圆网必须和导带速度同步，特别是在车速变化时需要圆网能紧紧跟随导带，位置和速度要完全一致。此外，在印染过程中可能会出现花色位置偏差，则需要通过纠正网头与导带之间的相位来把花色重新对准。再有，在印刷开始前和结束后需要清洗导带和圆网，故需要在导带不运行的情况下12个网头单独运行。

由上可见，圆网印花机工艺繁杂，而现有圆网印花机又都是采用机械主轴传动方式，该种机械传动存在以下诸多不足：

（1）需要大量复杂而又昂贵的齿轮传动装置，无法实现圆网单独运行；

（2）机械传动系统的黏性系数很小，容易出现共振现象。共振频率较低，会影响系统的稳定性；

（3）机械总轴所能输出的力矩与其截面积成正比，与其长度成反比，因此机械总轴不可能无限制地加大、缩短；

（4）单个电机的功率有限，限制了每个轴分得的驱动功率，致使每个轴的负载受到限制；

（5）机械传动轴的磨损，容易造成多个机器部件、各种故障交织在一起的复杂状态，不利于故障的分拆排除。

因此，需要对现有圆网印花机进行改进。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于圆网印花的控制系统及方法，以实现圆网印花的自动化控制。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于圆网印花的控制系统，其至少包括：

多个伺服驱动器，每一伺服驱动器驱动一圆网辊；

电机编码器，用于感测圆网印花中驱动导带的主电机轴的相关信息；

获取模块，用于获取圆网印花信息及控制指令；

运动控制模块，用于基于所述主电机轴的相关信息及圆网印花信息来输出控制信息至各伺服驱动器，以便在圆网印花时各伺服驱动器驱动各自的圆网辊，使圆网与所述导带同步且花色位置对准、并在清洗圆网时驱动各圆网辊运行。

优选地，所述运动控制模块至少包括：

主轴模拟单元，用于基于控制指令、所述主电机轴的运行信息及圆网印花信息来模拟主轴的运行；

电子齿轮模拟单元，用于基于所模拟的主轴的运行及圆网印花信息来模拟多个电子齿轮的运行；

输出单元，用于基于所模拟的各电子齿轮的运行来输出各控制信息至各伺服驱动器。

优选地，所述电子齿轮模拟单元还基于来自获取模块的纠偏信息来纠正电子齿轮的运行以使圆网印花时花色位置对准。

优选地，所述运动控制模块基于数字信号处理器、中央处理器、及微处理器中的一种来构建。

优选地，所述输入模块基于人机界面单元及可编程控制器来构建；更为优选地，所述人机界面单元包括触摸屏。

本发明还提供一种用于圆网印花的控制方法，其至少包括：

当控制指令为圆网印花启动信号时，运动控制模块基于圆网印花信息及来自电机编码器的主电机轴的相关信息来模拟主轴的运行，并进而模拟各电子齿轮的运行；随后再基于各电子齿轮的运行来输出各控制信息至各伺服驱动器，以分别驱动各自的圆网辊；

当控制指令为纠偏信息时，所述运动控制模块基于所述纠偏信息来调整各电子齿轮的运行；随后再基于调整后的各电子齿轮的运行来输出各控制信息至各伺服驱动器，以分别驱动各自的圆网辊，进而使花色位置对准；

当控制指令为清洗圆网信号时，所述运动控制模块基于圆网印花信息来模拟主轴的运行，并进而模拟各电子齿轮的运行；随后再基于各电子齿轮的运行来输出各控制信息至各伺服驱动器，以分别驱动各自的圆网辊。

如上所述，本发明的用于圆网印花的控制系统及方法，具有以下有益效果：采用无轴无齿轮传动技术，每个圆网辊都独立驱动，运用先进的伺服电机和运动控制技术，能充分保证导带和圆网辊间的完全同步运转和套色纠偏要求，操作使用方便，不用的圆网辊可方便脱离，圆网辊可以单独运行，由于不再需要传动齿轮、轴传动，可使圆网印花机的制造安装、保养更简单，减少了机械故障。

附图说明

图1显示为本发明的用于圆网印花的控制系统示意图。

图2显示为本发明的用于圆网印花的控制系统的运动控制模块示意图。

图3显示为本发明的用于圆网印花的控制方法的流程图。

元件标号说明

1控制系统

11伺服驱动器

12电机编码器

13获取模块

14运动控制模块

141主轴模拟单元

142电子齿轮模拟单元

143输出单元

S1～S3步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本发明提供一种用于圆网印花的控制系统。所述控制系统1至少包括：多个伺服驱动器11、电机编码器12、获取模块13、以及运动控制模块14。

伺服驱动器11用于驱动圆网印花的圆网辊2，其数量基于圆网印花所需要的圆网辊的数量来确定，例如，若采用12色圆网印花，则伺服驱动器11的数量为12。

所述电机编码器12用于感测圆网印花中驱动导带的主电机轴的运行信息。

其中，所述主电机轴的运行信息包括但不限于：主电机轴的转速信息、转角信息等。

所述获取模块13用于获取圆网印花信息及控制指令。

其中，圆网印花信息包括任何与圆网印花相关的信息，包括但不限于：与被伺服驱动器11驱动的圆网辊2对应的主从齿轮的相关信息、清洗圆网时主轴的转速、变速信息等.

例如，在现有机械主轴传动的圆网印花机中，主电机轴对应的主齿轮齿数为A01、形状为B01，圆网辊C1对应的从齿轮的齿数为A11、形状为B11、圆网辊C2对应的从齿轮的齿数为A12、形状为B12、……圆网辊Cj对应的从齿轮的齿数为A1j、形状为B1j，清洗圆网时的主电机轴的转速为M1，在k分钟后变速为M2，则所述圆网印花信息包括：主齿轮齿数为A01、形状为B01、与被一伺服驱动器11驱动的圆网辊21所对应的从齿轮的齿数为A11、形状为B11、与被另一伺服驱动器11驱动的圆网辊22所对应的从齿轮的齿数为A12、形状为B12、……与又一伺服驱动器11驱动的圆网辊2j所对应的从齿轮的齿数为A1j、形状为B1j，清洗圆网时的主轴的转速为M1，在k分钟后变速为M2等。

所述获取模块13可基于任何人机交互设备来构建，优选地，其可采用基于人机界面单元及可编程控制器（PLC）来构建，其中，人机界面单元包括但不限于触摸屏等，该触摸屏通过RS485接口连接PLC。

所述运动控制模块14基于所述主电机轴的运行信息、圆网印花信息、及控制指令来输出控制信息至各伺服驱动器，以便在圆网印花时各伺服驱动器11驱动各自的圆网辊2，使圆网与所述导带同步且花色位置对准、并在清洗圆网时驱动各圆网辊运行。

如图2所示，其为一种优选运动控制模块14结构示意图。该运动控制模块14至少包括：主轴模拟单元141、电子齿轮模拟单元142、及输出单元143。

所述主轴模拟单元141用于基于控制指令、所述主电机轴的运行信息及圆网印花信息来模拟主轴的运行。

具体地，当所述控制指令为圆网印花指令时，则所述主轴模拟单元141基于电机编码器12输出的主电机轴的运行信息来模拟主轴的运行；当清洗圆网时，则所述主轴模拟单元141基于圆网印花信息中的转速信息及变速信息等来模拟主轴的运行。

所述电子齿轮模拟单元142用于基于所模拟的主轴的运行及圆网印花信息来模拟多个电子齿轮的运行。

例如，所述电子齿轮模拟单元142基于主齿轮齿数为A01、形状为B01、从齿轮的齿数为A11、形状为B11确定与圆网辊21对应的传动比为N1，再基于所模拟的主轴的运行来模拟与圆网辊21对应的电子齿轮L1的运行，同样，所述电子齿轮模拟单元142基于主齿轮齿数为A01、形状为B01、从齿轮的齿数为A12、形状为B12确定与圆网辊22所对应的传动比为N2，由此再基于所模拟的主轴的运行来模拟与圆网辊22所对应的电子齿轮L2的运行、……所述电子齿轮模拟单元142基于主齿轮齿数为A01、形状为B01、从齿轮的齿数为A1j、形状为B1j确定与圆网辊2j对应的传动比为Nj，再基于所模拟的主轴的运行来模拟与圆网辊Dj对应的电子齿轮Lj的运行。

优选地，所述电子齿轮模拟单元142还基于来自获取模块13的纠偏信息来纠正电子齿轮的运行以使圆网印花时花色位置对准。

其中，所述纠偏信息包括任何用于纠正网头与导带之间的相位的信息，优选地，包括但不限于：快进、快退、慢进、慢退信息等。

具体地，当来自获取模块13的纠偏信息为快进信息时，则所述电子齿轮模拟单元142将模拟的各电子齿轮运行的当前转角调大第一预定齿数；若来自获取模块13的纠偏信息为圆网辊22所对应的从齿轮慢退信息时，则所述电子齿轮模拟单元142将模拟的电子齿轮L2运行的当前转角调小第二预定齿数，其中，电子齿轮L2与驱动圆网辊22的伺服控制器11对应。

所述输出单元143基于所模拟的各电子齿轮的运行来输出各控制信息至各伺服驱动器11。

例如，所述输出单元143基于所模拟的电子齿轮L1的运行，并将电子齿轮L1当前的转速及转角等信息输出至驱动圆网辊21的伺服驱动器11；同样，所述输出单元143基于所模拟的电子齿轮L2的运行，并将电子齿轮L2当前的转速及转角等信息输出至驱动圆网辊22的伺服驱动器11；……同样，所述输出单元143基于所模拟的电子齿轮Lj的运行，并将电子齿轮Lj当前的转速及转角等信息输出至驱动圆网辊2j的伺服驱动器11。

优选地，所述运动控制模块14可基于数字信号处理器（DSP）、中央处理器（CPU）、或微处理器（MCU）等来构建。

上述控制系统1的控制过程如图3所示：

在步骤S1中，当来自所述获取模块13的控制指令为圆网印花启动信号时，所述主轴模拟单元141基于圆网印花信息及来自电机编码器12的主电机轴的相关信息来模拟主轴的运行，接着，所述电子齿轮模拟单元142模拟各电子齿轮的运行；随后所述输出单元143再基于各电子齿轮的运行来输出各控制信息至各伺服驱动器11，以分别驱动各自的圆网辊，由此实现圆网印花。

在步骤S2中，当来自所述获取模块13的控制指令为纠偏信息时，所述电子齿轮模拟单元142基于所述纠偏信息来调整各电子齿轮的运行；随后所述输出单元143基于调整后的各电子齿轮的运行来输出各控制信息至各伺服驱动器11，以分别驱动各自的圆网辊，进而实现花色位置对准。

在步骤S3中，当来自所述获取模块13的控制指令为清洗圆网信号时，所述主轴模拟单元141基于圆网印花信息来模拟主轴的运行，接着，所述电子齿轮模拟单元142模拟各电子齿轮的运行；随后所述输出单元143再基于各电子齿轮的运行来输出各控制信息至各伺服驱动器11，以分别驱动各自的圆网辊，由此在主电机轴不运行的情况下实现对圆网的清洗。

综上所述，本发明的用于圆网印花的控制系统及方法利用电子齿轮可使12个圆网辊的运动完全与导带同步，达到相对位置绝对同步；而且，在套色有偏差时，可以自由纠正圆网辊和导带之间位置偏差；此外，通过虚拟主轴功能，12个圆网辊可以独立运行，无需主电机开启；再有，在运转前，12个圆网可以单独进行对花工作；还有，不用的圆网辊可以方便的脱离电子齿轮。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种用于圆网印花的控制系统，其特征在于，所述用于圆网印花的控制系统至少包括：

多个伺服驱动器，每一伺服驱动器驱动一圆网辊；

电机编码器，用于感测圆网印花中驱动导带的主电机轴的相关信息；

获取模块，用于获取圆网印花信息及控制指令；

运动控制模块，用于基于所述主电机轴的相关信息及圆网印花信息来输出控制信息至各伺服驱动器，以便在圆网印花时各伺服驱动器驱动各自的圆网辊，使圆网与所述导带同步且花色位置对准、并在清洗圆网时驱动各圆网辊运行；所述运动控制模块至少包括：

主轴模拟单元，用于基于控制指令、所述主电机轴的运行信息及圆网印花信息来模拟主轴的运行；

电子齿轮模拟单元，用于基于所模拟的主轴的运行及圆网印花信息来模拟多个电子齿轮的运行；

输出单元，用于基于所模拟的各电子齿轮的运行来输出各控制信息至各伺服驱动器。

2.根据权利要求1所述的用于圆网印花的控制系统，其特征在于，所述电子齿轮模拟单元还基于来自获取模块的纠偏信息来纠正电子齿轮的运行以使圆网印花时花色位置对准。

3.根据权利要求1或2所述的用于圆网印花的控制系统，其特征在于：所述运动控制模块基于数字信号处理器、中央处理器、及微处理器中的一种来构建。

4.根据权利要求1所述的用于圆网印花的控制系统，其特征在于：所述获取模块基于人机界面单元及可编程控制器来构建。

5.根据权利要求4所述的用于圆网印花的控制系统，其特征在于：所述人机界面单元包括触摸屏。

6.根据权利要求1所述的用于圆网印花的控制系统，其特征在于：伺服驱动器的数量为12。

7.一种用于圆网印花的控制方法，其特征在于，所述用于圆网印花的控制方法至少包括：

当控制指令为圆网印花启动信号时，运动控制模块基于圆网印花信息及来自电机编码器的主电机轴的相关信息来模拟主轴的运行，并进而模拟各电子齿轮的运行；随后再基于各电子齿轮的运行来输出各控制信息至各伺服驱动器，以分别驱动各自的圆网辊；

当控制指令为纠偏信息时，所述运动控制模块基于所述纠偏信息来调整各电子齿轮的运行；随后再基于调整后的各电子齿轮的运行来输出各控制信息至各伺服驱动器，以分别驱动各自的圆网辊，进而使花色位置对准；

当控制指令为清洗圆网信号时，所述运动控制模块基于圆网印花信息来模拟主轴的运行，并进而模拟各电子齿轮的运行；随后再基于各电子齿轮的运行来输出各控制信息至各伺服驱动器，以分别驱动各自的圆网辊。