CN104593951A - 锁边机械手滚边运动的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锁边机械手滚边运动的控制方法，包括以下步骤：确定工件锁边图形所需的缝纫轨迹P；根据Ｐ上的点Pi序列所对应的Zi计算出滚边运动时各电机的坐标位移量，P1到P0的弧长为针距t，则ΔPi=t，可算出序列ΔZi（ΔXi，ΔYi，ΔWi）,即为各电机在滚边运动时每针的位移量；将起始针坐标值Z0（X0，Y0，W0），及随后的ΔZi（ΔXi，ΔYi，ΔWi）序列编制为数据文件，发送并存贮于微处理器；所述微处理器控制X轴电机，Y轴电机，R轴电机以上述坐标值及位移量驱动。把复杂的三维滚边运动用独特创新建立的XYZ坐标表示出来，并且可以获得在锁边滚边运动过程中机械手三个电机的控制参量。

Description

锁边机械手滚边运动的控制方法

技术领域

本发明涉及纺织机械领域中的服装服饰加工机械领域，具体而言，涉及一种锁边机械手滚边运动的控制方法。

背景技术

服装服饰加工中经常要用到锁边工序。有些产品锁边加工是中间工序，例如服装加工中的衣片锁边，不会影响最终产品的外观及质量；有些产品锁边加工是最后一道工序，锁边线迹是产品外观的重要组成部分，例如服饰中的臂章，锁边好坏直接关系产品外观及质量。

臂章制作多由丝织图案面料、底布、衬料等多层纺织材料缝合而成。最后一道工序是用高速锁边机沿着臂章的边缘缝合一圈，既完成多层材料的缝合，也形成臂章外缘美观结实的边。臂章形状多为沿中轴线左右对称的盾牌形，最后这道锁边工序非常重要，目前多由有经验的操作工手工操作锁边机缝制。锁边缝迹稍有缺陷，即因外观不合格而使产品报废。即使是很有经验的工人，因为是手工操作，产品仍有一致性不好的问题，如果担心报废而降低速度，又影响工效。

由此想到用机械手代替人手操作，掌控工件在锁边过程中按规定图形移动，则可保证质量、提高工效。

但是分析锁边机的缝迹，并不是普通二维机械手能够完成的。现有技术可以制作电脑花样机、电脑绣花机等，这些机械可以制作非常复杂的图案。但是分析这些机械的缝迹，只是平面二维移动，每一个针位相当于一个点，下一个针位又是一个点，只要正确运动工件到这些连续点的平面坐标，这些点的连线就是正确的缝迹。在整个缝制过程中，工件只在平面直角坐标系作平移运动，没有旋转运动。锁边的缝制过程则不同。以最简单的圆形锁边为例，缝迹是一个封闭的圆，锁边缝迹是有宽度的，实际是一个扇形面，并不是简单的点到点的线。要得到良好的圆形工件的锁边缝迹，工件的圆心不动，即不需要任何平移，但是工件必须绕圆心旋转。我们称这种运动为“滚边运动”。例如一条直线沿曲线“滚边”，在运动过程中始终保持与曲线相切；或反之，即直线不动而曲线在直线上“滚边”，锁边机缝迹就是这样的“滚边”。“滚边”的要点是直线在锁边机机针点与曲线相切。因此我们知道，要设计一个用于锁边机的机械手，应该有复杂的三维复合运动，除了有类似花样机那样在平面直角坐标系的XY平移外，还要有使工件旋转的R运动。

要控制这三个电机，使得机械手能把持工件作复杂的滚边运动，必须先要有作图表示，并且能够简明直观，化繁为简，把复杂的三维运动用简单的方法表示出来，最好与三个电机的控制参量关联。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种锁边机械手滚边运动的控制方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种锁边机械手滚边运动的控制方法，包括以下步骤：

步骤1）确定工件锁边图形所需的缝纫轨迹P，缝纫轨迹P上的点Pi则有坐标值Zi（Xi,Yi,Wi）,i=0、1、2、…、n；

步骤2）根据Pi序列所对应的Z0（X0，Y0，W0），Z1（X1，Y1，W1），Z2（X2，Y2，W2），… ，Zn（Xn，Yn，Wn），计算出滚边运动时各电机的坐标位移量，P1到P0的弧长为针距t，同样P2到P1也为t，可表示为ΔPi =P1-P0=P2-P1=Pi-P(i-1)= t，则对应的表示有ΔZi（ΔXi，ΔYi，ΔWi），其中ΔXi=Xi-X(i-1),ΔYi=Yi-Y(i-1),ΔWi=Wi-W(i-1),即为各电机在滚边运动时每针的位移量；

步骤3）将起始针坐标值Z0（X0，Y0，W0），及随后的ΔZi（ΔXi，ΔYi，ΔWi）序列编制为数据文件，发送并存贮于微处理器；

步骤4）所述微处理器控制X轴电机，Y轴电机，R轴电机以上述坐标值及位移量驱动；

其中，平面直角坐标系XOY，O为原点，一个以Z为极点的极坐标系叠加在XOY上，并可在XOY上移动，由此建立平面三维坐标系XYZ，其中X、Y与XOY中的定义相同，Z为极坐标的极点，极轴为X方向，W为极角，逆时针方向为正；锁边图形A为封闭曲线或不封闭曲线，其锁边轨迹为P，在图形A内定义一条中轴线MN，定义中轴线MN上的一点M为图形中心点，把图形A移入XYZ并使M与Z重合，则总可以找到坐标Z（X，Y，W）使得图形A的曲线上的一点P与原点O重合，且满足Y为曲线的切线。

进一步的，所述步骤4）微处理器在控制X轴电机，Y轴电机，R轴电机时，包含与锁边机同步的速度控制。

进一步的，所述的与锁边机同步的速度控制包括，在满足ΔXi、ΔYi、ΔWi三者中最大位移量所需时间的情况下，锁边机取较高速度；若锁边机当前速度不能满足ΔXi、ΔYi、ΔWi三者中最大位移量所需时间，则控制锁边机减速以满足要求。

本发明的有益效果是:

把复杂的三维滚边运动用独特创新建立的XYZ坐标表示出来，并且可以获得在锁边滚边运动过程中机械手三个电机的控制参量。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为滚边图形示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

参照图1所示，一种锁边机械手滚边运动的控制方法，包括以下步骤：

步骤1）确定工件锁边图形所需的缝纫轨迹P，缝纫轨迹P上的点Pi则有坐标值Zi（Xi,Yi,Wi）,i=0、1、2、…、n；

步骤2）根据Pi序列所对应的Z0（X0，Y0，W0），Z1（X1，Y1，W1），Z2（X2，Y2，W2），… ，Zn（Xn，Yn，Wn），计算出滚边运动时各电机的坐标位移量，P1到P0的弧长为针距t，同样P2到P1也为t，可表示为ΔPi =P1-P0=P2-P1=Pi-P(i-1)= t，则对应的表示有ΔZi（ΔXi，ΔYi，ΔWi），其中ΔXi=Xi-X(i-1),ΔYi=Yi-Y(i-1),ΔWi=Wi-W(i-1),即为各电机在滚边运动时每针的位移量；

步骤3）将起始针坐标值Z0（X0，Y0，W0），及随后的ΔZi（ΔXi，ΔYi，ΔWi）序列编制为数据文件，发送并存贮于微处理器；

步骤4）所述微处理器控制X轴电机，Y轴电机，R轴电机以上述坐标值及位移量驱动。

图中，极坐标Z在平面直角坐标系XOY中，Z为极点，极轴为X方向，W为极角，逆时针方向为正。锁边图形A为一封闭曲线，点P、B、N为曲线上的点，直线MN为图形A的中轴线，定义M为图形A的中心点。在XOY平面中移动图形A使得M与Z重合，P与O重合，且Y轴为曲线的切线。曲线总可以表示为弧线的组合，设弧PB为图形A的一段曲线，R为弧PB的圆心，则R必在X轴上。图形A的中轴线MN交X轴于J，交Y轴于K，ZH垂直于X轴，则有：Z的X坐标值为OH，Z的Y坐标值为ZH，Z的W坐标值为∠OKZ=∠JZH。因此，满足锁边要求的P点有确定的Z（X，Y，W）值。

如果Pi是弧PB上任意一点，则总可以作图：过Pi作弧PB的切线，过Pi作弧PB的法线，则切线即为Y，法线即为X，此时中轴线MN与Y的交角即为W，而中心点M在此XY的投影即为XY值，因此对于任意点Pi，总有对应的Zi（Xi，Yi，Wi）。

从P0点出发，依次P1、P2、… 、Pn，当P0、P1、P2、… 、Pn在图形A的曲线上顺序排列，即构成锁边所需缝迹Ｐ，所对应的Z0（X0，Y0，W0），Z1（X1，Y1，W1），Z2（X2，Y2，W2），… ，Zn（Xn，Yn，Wn）即为锁边机械手所需的滚边运动的三维坐标；设P1到P0的弧长为针距t，同样P2到P1也为t，可表示为ΔPi = t，则对应的表示有ΔZi（ΔXi，ΔYi，ΔWi）为滚边运动时三维坐标的变化量；

ΔXi，ΔYi，ΔWi 即对应锁边机械手在缝纫过程中三个电机各自的位移量。

分析作图过程可以发现，使M与Z重合，只是一种表示方法，事实上并没有惟一的M，任意指定M总可以得到一组重新定义的数据。在工程实践中，这个发现有实际意义。一些狭长的工件，例如衣片、裤片，通常M点只能选在中部，这样在锁边进行到离M点较远的端点时，会有比较大的电机位移量，这对于高速缝纫是很不利的。解决办法就是设置二个M点，分别靠近二端。这样就不会有很大的电机位移量。当然由此产生的数据衔接及工程实现，需要另外的技术方案解决。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种锁边机械手滚边运动的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）确定工件锁边图形所需的缝纫轨迹P，缝纫轨迹P上的点Pi则有坐标值Zi（Xi,Yi,Wi）,i=0、1、2、…、n；

步骤2）根据Pi序列所对应的Z0（X0，Y0，W0），Z1（X1，Y1，W1），Z2（X2，Y2，W2），… ，Zn（Xn，Yn，Wn），计算出滚边运动时各电机的坐标位移量，P1到P0的弧长为针距t，同样P2到P1也为t，可表示为ΔPi =P1-P0=P2-P1=Pi-P(i-1)= t，则对应的表示有ΔZi（ΔXi，ΔYi，ΔWi），其中ΔXi=Xi-X(i-1),ΔYi=Yi-Y(i-1),ΔWi=Wi-W(i-1),即为各电机在滚边运动时每针的位移量；

步骤3）将起始针坐标值Z0（X0，Y0，W0），及随后的ΔZi（ΔXi，ΔYi，ΔWi）序列编制为数据文件，发送并存贮于微处理器；

步骤4）所述微处理器控制X轴电机，Y轴电机，R轴电机以上述坐标值及位移量驱动；

其中，平面直角坐标系XOY，O为原点，一个以Z为极点的极坐标系叠加在XOY上，并可在XOY上移动，由此建立平面三维坐标系XYZ，其中X、Y与XOY中的定义相同，Z为极坐标的极点，极轴为X方向，W为极角，逆时针方向为正；锁边图形A为封闭曲线或不封闭曲线，其锁边轨迹为P，在图形A内定义一条中轴线MN，定义中轴线MN上的一点M为图形中心点，把图形A移入XYZ并使M与Z重合，则总可以找到坐标Z（X，Y，W）使得图形A的曲线上的一点P与原点O重合，且满足Y为曲线的切线。

2.根据权利要求1所述的一种锁边机械手滚边运动的控制方法，其特征在于：所述步骤4）微处理器在控制X轴电机，Y轴电机，R轴电机时，包含与锁边机同步的速度控制。

3.根据权利要求2所述的一种锁边机械手滚边运动的控制方法，其特征在于：所述的与锁边机同步的速度控制包括，在满足ΔXi、ΔYi、ΔWi三者中最大位移量所需时间的情况下，锁边机取较高速度；若锁边机当前速度不能满足ΔXi、ΔYi、ΔWi三者中最大位移量所需时间，则控制锁边机减速以满足要求。