CN103993417B - 一种横机自跑式纱嘴的控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种横机自跑式纱嘴的控制系统及方法，包括横机主控板、横机机头控制器、横机机头主伺服器、机头位置编码器、若干个相互独立的自动纱嘴控制模块，横机主控板分别与横机机头控制器、横机机头主伺服器、机头位置编码器通讯连接，所述自动纱嘴控制模块经CAN总线并联与横机主控板通讯连接，机头位置编码器直接连接到自动纱嘴控制模块。本发明运行高效，节省了为了移动纱嘴带来的机头行程，提高了工作效率；位置控制精确，避免了因纱嘴停放位置偏差，引起纱嘴钩不到线，钩错线，甚至会撞坏编织针的现象发生，确保了设备运行安全；并且纱嘴的精确停放，使一些特殊工艺更容易实现；纱嘴数量可随意增减，扩展适应性强，方便使用。

Description

一种横机自跑式纱嘴的控制系统及方法

技术领域

本发明涉及针织横机控制技术领域，尤其涉及一种横机自跑式纱嘴的控制系统及方法。

背景技术

纱嘴是引导纱嘴进入编织的结构。传统的横机，纱嘴的移动是靠机头的移动配合纱嘴电磁铁的开合来完成的。当需要把1号纱嘴从位置A向右移动到位置B时，需要以下步骤：

(1)机头移动到1号纱嘴左侧。

(2)纱嘴电磁铁打下，机头继续移动。当机头移动到A位置时，纱嘴电磁铁会带动纱嘴同步移动。

(3)在机头移动到B位置的左侧一定距离时，纱嘴电磁铁再次动作，纱嘴与机头脱离。机头继续运行，纱嘴靠惯性运行到B位置。

这样动作有几个缺点：

(1)纱嘴的移动，需要机头额外的行程。在多花色编织的工艺中，有时甚至需要多花费几倍的时间。

(2)目前常用纱嘴电磁铁的动作时间，需要几十个ms的时间。而机头的最高速度可达1.0m/s，这个带来的误差不可忽略，需要计算实时的机头速度来确定这个纱嘴动作提前量。每次带纱嘴机头多跑一个提前量，浪费行程。并且实时速度的计算误差，以及纱嘴电磁铁的动作时间偏差，都会影响纱嘴停放的精度。而纱嘴停放的位置的偏差，可以引起钩不到线，钩错线，严重的甚至会撞坏编织针，损害设置。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种横机自跑式纱嘴的控制系统及方法，通过引入伺服控制技术，将每一个纱嘴都用一个伺服电机控制器带动，直接由主板发命令控制纱嘴伺服电机运行。

本发明通过以下技术方案实现：一种横机自跑式纱嘴的控制系统，包括横机主控板、横机机头控制器、横机机头主伺服器以及横机机头主伺服器上的机头位置编码器、若干个相互独立的自动纱嘴控制模块，所述横机主控板分别与横机机头控制器、横机机头主伺服器、机头位置编码器通讯连接，所述自动纱嘴控制模块经CAN总线并联与横机主控板通讯连接，且机头位置编码器直接连接到每个相互独立的自动纱嘴控制模块，且每个自动纱嘴控制模块均由命令和运动控制单元、伺服电机控制器、伺服电机依次线路连接组成，所述伺服电机驱动自跑式纱嘴沿导轨运动，且自跑式纱嘴在导轨上有编织前移动和编织时与横机机头同步跟随移动两种运行模式。

进一步地，所述横机主控板对输入的编织花型进行分析并生成运行控制指令。

进一步地，所述横机机头主伺服器接收横机主控板运行控制指令引导横机机头移动，横机机头主伺服器上的机头位置编码器反馈横机机头位置信号给横机主控板。

进一步地，所述自动纱嘴控制模块的命令和运动控制单元通过CAN总线接收横机主控板运行控制指令并通过CAN总线反馈自跑式纱嘴状态信号给横机主控板，且自动纱嘴控制模块的命令和运动控制单元与机头位置编码器通讯连接实时读取横机机头位置信号。

本发明还提供一种上述横机自跑式纱嘴的控制系统的控制方法，包括以下步骤：

1)横机归零，自跑式纱嘴移动到零位后，通过横机主控板读入零位位置参数，横机机头跑到零位以后，通知自动纱嘴控制模块机头在零位，同步主伺服位置信息，机头选针器、度目电机、动作三角电磁铁回到初始位置，摇床回到零位，复位完成；

2)横机主控程序分析每行花型数据，计算出每行的起始位置，三角、选针和度目等的工作位置，纱嘴的工作的起始位置，同步行程和停放位置，还有此行的回转位置；

3)每行开始时，横机开始向回转位置移动，同时把纱嘴的起始工作位置发给自跑式纱嘴，自跑式纱嘴以编织前准备方式移动到起始工作位置，自动切换为同步跟随模式，等待横机机头就位，横机机头到达三角、选针和度目工作位置时，跟机头箱发送动作指令，完成选针、度目调整，三角改变状态等命令；

4)当横机机头到达编织区时，自跑式纱嘴开始同步跟随动作，与横机机头保持相对位置不变，从而使织针在初选针器选中，动作三角推起爬上来后，刚好勾到自跑式纱嘴上的纱线，这里由于机头编码器直接接到到自动纱嘴控制模块，自跑式纱嘴只要计算自身编码器和主伺服编码器的相对位置差，结合两个动作的相对速度差，做出PI调节，位置调节的全部流程集中在自动纱嘴控制模块运行，去掉了同步过程中的通信过程，从而使调节更精确；

5)当横机机头和自跑式纱嘴移出编织区以后，同步结束，纱嘴停在停放位置，机头继续运行，到回转点反向运行，开始下一行。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过引入伺服控制技术，将每一个纱嘴都用一个伺服电机控制器带动，直接由主板发命令控制纱嘴伺服电机运行，纱嘴运行高效，避免了以往为带纱嘴而增加的机头无效运行；纱嘴位置控制精确，避免了因纱嘴停放位置偏差，引起纱嘴钩不到线，钩错线，甚至会撞坏编织针的现象发生，确保了设备运行安全，且提高了工作效率，纱嘴可随着编织花型的需要随意增减，扩展适应性强，方便使用。

附图说明

图1为本发明横机的连接示意图；

图2为本发明自动纱嘴控制模块内部连接示意图；

图3为本发明自跑式纱嘴从接收运行控制指令开始移动至目标位置的控制流程框图；

图4为本发明自跑式纱嘴与横机机头达成同步运行的控制流程框图；

图5为本发明针织横机的立体示意图；

图6为本发明自跑式纱嘴以及横机机头由伺服电机驱动的连接示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-6所示，本发明涉及一种横机自跑式纱嘴的控制系统，包括横机主控板、横机机头控制器、横机机头主伺服器以及横机机头主伺服器上的机头位置编码器、若干个相互独立的自动纱嘴控制模块，所述横机主控板分别与横机机头控制器、横机机头主伺服器、机头位置编码器通讯连接，所述自动纱嘴控制模块经CAN总线并联与横机主控板通讯连接，且机头位置编码器直接连接到每个相互独立的自动纱嘴控制模块，且每个自动纱嘴控制模块均由命令和运动控制单元、伺服电机控制器、伺服电机依次线路连接组成，所述伺服电机驱动自跑式纱嘴1沿导轨2运动，且自跑式纱嘴1在导轨2上有编织前移动和编织时与横机机头3同步跟随移动两种运行模式，所述横机主控板对输入的编织花型进行分析并生成运行控制指令，所述横机机头主伺服器接收横机主控板运行控制指令引导横机机头3移动，横机机头主伺服器上的机头位置编码器反馈横机机头3位置信号给横机主控板，所述自动纱嘴控制模块的命令和运动控制单元通过CAN总线接收横机主控板运行控制指令并通过CAN总线反馈自跑式纱嘴1状态信号给横机主控板，且自动纱嘴控制模块的命令和运动控制单元与机头位置编码器通讯连接实时读取横机机头3位置信号。

一种使用上述横机自跑式纱嘴的控制系统的控制方法，包括以下步骤：

1)横机归零，自跑式纱嘴1移动到零位后，通过横机主控板读入零位位置参数，横机机头3跑到零位以后，通知自动纱嘴控制模块机头在零位，同步主伺服位置信息，机头选针器、度目电机、动作三角电磁铁回到初始位置，摇床回到零位，复位完成；

2)横机主控程序分析每行花型数据，计算出每行的起始位置，三角、选针和度目等的工作位置，纱嘴的工作的起始位置，同步行程和停放位置，还有此行的回转位置；

3)每行开始时，横机开始向回转位置移动，同时把纱嘴的起始工作位置发给自跑式纱嘴1，自跑式纱嘴1以编织前准备方式移动到起始工作位置，自动切换为同步跟随模式，等待横机机头3就位，横机机头3到达三角、选针和度目工作位置时，跟机头箱发送动作指令，完成选针、度目调整，三角改变状态等命令；

4)当横机机头3到达编织区时，自跑式纱嘴1开始同步跟随动作，与横机机头3保持相对位置不变，从而使织针在初选针器选中，动作三角推起爬上来后，刚好勾到自跑式纱嘴上的纱线，这里由于机头编码器直接接到到自动纱嘴控制模块，自跑式纱嘴1只要计算自身编码器和主伺服编码器的相对位置差，结合两个动作的相对速度差，做出PI调节。位置调节的全部流程集中在自动纱嘴控制模块运行，去掉了同步过程中的通信过程，从而使调节更精确，同时调节过程不需要主板参与，减轻了多个纱嘴同时工作时主控板的计算负担。

5)当横机机头3和自跑式纱嘴1移出编织区以后，同步结束，纱嘴停在停放位置，机头继续运行，到回转点反向运行，开始下一行。

综上所述，本发明的自动纱嘴控制模块为集群控制，自动纱嘴控制模块与横机主控板通过CAN总线连接，横机主控板通过CAN总线对自动纱嘴控制模块进入统一编址，设置控制，横机主控板根据输入的编织花型，判断出需要哪一个纱嘴工作，就给哪一个纱嘴发命令。由于跟随模式和跟随算法都已经发到自动纱嘴控制模块里，所以横机主控板的计算量很小，从而保证了大量纱嘴同时工作时，主控的处理同样来得及。现在，我们的横机设计可以支持24把、36把、48把自跑式纱嘴1，以后随着编织花型的需要，可以再增加，扩展适应性强，方便使用，且每一个纱嘴都用一个伺服电机控制器带动，直接由主板发命令控制纱嘴伺服电机运行，纱嘴运行高效，避免了以往动作时间误差造成的纱嘴无效运行，纱嘴位置控制精确，避免了因纱嘴停放位置偏差，引起纱嘴钩不到线，钩错线，甚至会撞坏编织针的现象发生，确保了设备运行安全，且提高了工作效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种横机自跑式纱嘴的控制系统，包括横机主控板、横机机头控制器、横机机头主伺服器以及横机机头主伺服器上的机头位置编码器、若干个相互独立的自动纱嘴控制模块，其特征在于，所述横机主控板分别与横机机头控制器、横机机头主伺服器、机头位置编码器通讯连接，所述自动纱嘴控制模块经CAN总线并联与横机主控板通讯连接，且机头位置编码器直接连接到每个相互独立的自动纱嘴控制模块，且每个自动纱嘴控制模块均由命令和运动控制单元、伺服电机控制器、伺服电机依次线路连接组成，所述伺服电机驱动自跑式纱嘴(1)沿导轨(2)运动，且自跑式纱嘴(1)在导轨(2)上有编织前移动和编织时与横机机头(3)同步跟随移动两种运行模式。

2.根据权利要求1所述的一种横机自跑式纱嘴的控制系统，其特征在于，所述横机主控板对输入的编织花型进行分析并生成运行控制指令。

3.根据权利要求1所述的一种横机自跑式纱嘴的控制系统，其特征在于，所述横机机头主伺服器接收横机主控板运行控制指令引导横机机头(3)移动，横机机头主伺服器上的机头位置编码器反馈横机机头(3)位置信号给横机主控板。

4.根据权利要求1所述的一种横机自跑式纱嘴的控制系统，其特征在于，所述自动纱嘴控制模块的命令和运动控制单元通过CAN总线接收横机主控板运行控制指令并通过CAN总线反馈自跑式纱嘴(1)状态信号给横机主控板，且自动纱嘴控制模块的命令和运动控制单元与机头位置编码器通讯连接实时读取横机机头(3)位置信号。

5.根据权利要求1所述的一种横机自跑式纱嘴的控制系统的控制方法，包括以下步骤：

1)横机归零，自跑式纱嘴(1)移动到零位后，通过横机主控板读入零位位置参数，横机机头(3)跑到零位以后，通知自动纱嘴控制模块机头在零位，同步主伺服位置信息，机头选针器、度目电机、动作三角电磁铁回到初始位置，摇床回到零位，复位完成；

2)横机主控程序分析每行花型数据，计算出每行的起始位置，动作三角电磁铁、机头选针器和度目电机的工作位置，纱嘴的工作的起始位置，同步行程和停放位置，还有此行的回转位置；

3)每行开始时，横机开始向回转位置移动，同时把纱嘴的起始工作位置发给自跑式纱嘴(1)，自跑式纱嘴(1)以编织前准备方式移动到起始工作位置，自动切换为同步跟随模式，等待横机机头(3)就位，横机机头(3)到达动作三角电磁铁、机头选针器和度目电机的工作位置时，跟机头箱发送动作指令，完成机头选针器的选针、度目电机的的度目调整、动作三角电磁铁改变状态的命令；

4)当横机机头(3)到达编织区时，自跑式纱嘴(1)开始同步跟随动作，与横机机头(3)保持相对位置不变，从而使织针被机头选针器选中，动作三角推起爬上来后，刚好勾到自跑式纱嘴上的纱线，这里由于机头编码器直接接到自动纱嘴控制模块，自跑式纱嘴(1)只要计算自身编码器和主伺服编码器的相对位置差，结合两个动作的相对速度差，做出PI调节，位置调节的全部流程集中在自动纱嘴控制模块运行，去掉了同步过程中的通信过程，从而使调节更精确；

5)当横机机头(3)和自跑式纱嘴(1)移出编织区以后，同步结束，纱嘴停在停放位置，机头继续运行，到回转点反向运行，开始下一行。