CN104820402A - 一种人造毛皮机提花控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人造毛皮机提花控制系统及其控制方法,包括人机交互单元、实时控制单元和机构执行单元；其中所述的人机交互单元与实时控制单元通过并行总线相连；所述的实时控制单元与机构执行单元相连，所述的机构执行单元包括步进电机、选针器、气阀和传感器信号检测器；其中所述的步进电机和选针器分别采用CAN总线与实时控制单元相连；所述的气阀和传感器信号检测器分别采用RS485总线与实时控制单元相连。本发明的系统能够缩短产品研发周期，提高毛皮生产质量，并保证系统生产的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种人造毛皮机提花控制系统及控制方法，属于针织机械数控技术领域。
背景技术
人造毛皮机主要应用于玩具、服装、装饰等方面,其控制主要由计算机花型准备系统和实时控制系统两部分组成。
然而，普通的人造毛皮机控制系统的性能较差，花型存储空间小，更换花型速度慢，编织速度较低，产品研发周期长，且毛皮编织质量不能满足市场需求。
发明内容
为了克服已有人造毛皮机控制系统更换花型速度慢，产品研发周期长，编织速度较低，导致毛皮编织的质量较差，本发明提供一种花型读取速度快，能够缩短产品研发周期，且提高毛皮生产质量，并保证系统生产的可靠性的一种人造毛皮机提花控制系统。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种人造毛皮机提花控制系统,包括人机交互单元、实时控制单元和机构执行单元；其中所述的人机交互单元与实时控制单元通过并行总线相连；所述的实时控制单元与机构执行单元相连，所述的机构执行单元包括步进电机、选针器、气阀和传感器信号检测器；其中所述的步进电机和选针器分别采用CAN总线与实时控制单元相连；所述的气阀和传感器信号检测器分别采用RS485总线与实时控制单元相连。
所述人机交互单元包括ARM Cortex-A8控制器，液晶显示屏、触摸屏、eMMC存储芯片、DDR存储、USB接口、以太网接口、并行总线接口以及花型解析器；所述的ARM Cortex-A8控制器分别通过线路与液晶显示屏、触摸屏、eMMC存储芯片、DDR存储、USB接口、以太网接口、并行总线接口及花型解析器相连；所述的ARM Cortex-A8控制器通过并行总线与实时控制单元相连。
所述实时控制单元包括现场可编程门阵列控制器、ARM控制器、Flash花型存储器、伺服驱动控制电路、编码器和零位传感器；所述的现场可编程门阵列控制器通过并行总线与ARM Cortex-A8控制器相连，所述的现场可编程门阵列控制器通过线路与ARM控制器相连，所述的ARM控制器分别通过线路与Flash花型存储器、伺服驱动控制电路、编码器和零位传感器相连；所述的ARM控制器通过线路与机构执行单元相连。
所述机构执行单元包括选针器、步进电机、气阀、传感器信号检测器；其中所述选针器通过CAN总线与ARM控制器相连；所述步进电机通过CAN总线与ARM控制器相连，所述步进电机与梳理头相连，所述的梳理头上设有断条检测装置；所述的气阀、传感器信号检测器分别通过RS485总线与ARM控制器相连。
所述选针器共有18路，并通过一路CAN总线与ARM控制器相连；所述步进电机有18个，由5个控制电路控制，其中前4个控制电路中每个电路有4个步进电机，第5个控制电路只有2个步进电机，并均配置控制器，并通过一路CAN总线与ARM控制器相连。
一种人造毛皮机提花控制方法，包括如下步骤：
1）将已存储入U盘内的客户需求数据通过人机交互单元内的USB接口导入花型文件，并通过ARM Cortex-A8控制器将花型文件存储到容量为32G的eＭＭＣ存储芯片内，然后按照需求通过ARM Cortex-A8控制器读取相应的花型文件，通过花型解析器将花型文件转化为对应编织动作信息和选针信息，所述的编织动作信息包括机械动作、步进电机速度及角度、是否对梳理头喂毛的工艺信息；所述的选针信息包括决定选针器是否出针勾取对应的毛条信息；上述这些信息通过现场可编程门阵列控制器进行数据交换，存储在实时控制单元上ARM控制器控制的Flash花型存储器中；
2）通过CAN总线通信，实现控制单元的ARM控制器将和步进电机有关的动作信息传输给步进电机，由18个步进电机带动18个梳理头进行相应的喂毛动作，同时在执行喂毛动作前，首先通过断条检测装置检测送入梳理头的毛条是否发生断裂，可以及时地向实时控制单元的ARM控制器发送报警并及时停机，保证毛皮浓密的一致性提高毛皮质量；
3）通过RS485总线通讯，实时控制单元的ARM控制器将气阀动作信息传递给气阀，执行相应的气阀动作；
4）通过CAN总线通讯，实时控制单元的ARM控制器将选针信息传递给选针器的18路选针器，勾取与其对应梳理头梳理后传送出来的毛条。
5）所述实时控制单元的ARM控制器还执行系统状态监控。当传感器信号检测器检测到断纱，漏针，断油等异常信号时，通过RS485总线送到实时控制单元的ARM控制器，ARM控制器进行停机报警处理。
本发明的有益效果是：本发明的人造毛皮机提花控制系统采用三层分布式架构，包括了人机交互单元、实时控制单元和机构执行单元，其实现了高速、精确的控制编织，提高了系统的生产效率。人机交互单元采用了一种基于eMMC的内嵌式存储方案，解决了控制系统内部存储空间不足的问题，其高达200MB/s的读取速度极大地提高控制系统的实时性，统一的标准接口使得生产厂商可以无需考虑芯片的换代和厂商的品牌，大大地加快了新产品的开发，缩短了研发周期。采用双口RAM技术的FPGA可以实现花型文件传输的同时读写，提高数据传输效率。采用RS485和CAN总线的方式连接各个执行器，使得毛皮机的布线得到简化，将各种传感器信号集合到一块电路板上使用总线方式与实时控制单元进行通讯，可以使实时控制单元更快地处理工艺动作信息，协调处理每一时刻的梳理头喂毛和选针器选针的控制数据，大大提高了本发明人造毛皮机控制系统的实时性、可靠性，编织出质量更高的毛皮产品。
附图说明
图1是本发明人造毛皮机提花控制系统的原理框图。（修改图中传感器报警信号检测改为传感器报警信号检测器；以太网改为以太网接口，然后增加标号20、21、22）。
具体实施方式
实施例1
本实施例的一种人造毛皮机提花控制系统,如图1所示，包括人机交互单元1、实时控制单元2和机构执行单元3，其中所述的人机交互单元1与实时控制单元2通过并行总线相连，进行数据交换；所述的实时控制单元2与机构执行单元3相连，所述的机构执行单元3包括步进电机6、选针器7、气阀5和传感器信号检测器4；其中所述的步进电机6和选针器7分别采用CAN总线与实时控制单元2相连，进行通讯，所述的气阀5和传感器信号检测器4分别采用RS485总线与实时控制单元2相连，进行通讯。
所述人机交互单元1包括ARM Cortex-A8控制器20，（ARM Cortex-A8控制器使用的芯片型号是AM3354，采用Linux系统），液晶显示屏13、触摸屏14、eMMC存储芯片15、DDR存储16、USB接口17、以太网接口18、并行总线接口以及花型解析器；所述的ARM Cortex-A8控制器20分别通过线路与液晶显示屏13、触摸屏14、eMMC存储芯片15、DDR存储16、USB接口17、以太网接口18、并行总线接口以及花型解析器相连；所述的ARM Cortex-A8控制器20通过并行总线与实时控制单元2相连。所述的人机交互单元1主要为操作者提供友好的人机交互界面，还用来显示人造毛皮机提花控制系统的状态信息，花型文件的存储和解析、系统控制参数的编辑、并行总线的通讯等。所述人机交互单元1通过以太网接口18对生产车间内的众多机器进行集散控制。
所述实时控制单元2采用多芯片控制的方法，包括现场可编程门阵列（FPGA）控制器12、ARM控制器21，（ARM控制器使用的芯片型号是STM32F205ZET6)、Flash花型存储器8、伺服驱动控制电路9、用于反馈电机运行状态的编码器10和零位传感器11；所述的现场可编程门阵列(FPGA)控制器12通过并行总线与ARM Cortex-A8控制器20相连，所述的现场可编程门阵列(FPGA)控制器12通过线路与ARM控制器21相连，所述的ARM控制器21通过线路与Flash花型存储器8、伺服驱动控制电路9、编码器10和零位传感器11相连；所述的ARM控制器21通过线路与机构执行单元3相连。利用现场可编程门阵列（FPGA）控制器12和ARM控制器21来处理并行总线传递下来的工艺信息，其中并行总线接口与现场可编程门阵列（FPGA）控制器12的存储器结合，以实现人机交互单元1和实时控制单元2的同步读写操作，即实现双口RAM技术。
所述机构执行单元3包括选针器7、步进电机6、气阀5、传感器信号检测器4；其中所述选针器7共有18路，并通过一路CAN总线与ARM控制器21相连，由实时控制器ARM控制器21进行选针动作控制；所述步进电机6有18个，由5个控制电路控制，其中前4个控制电路中每个电路有4个步进电机6，第5个控制电路只有2个步进电机6，并均配置控制器，并通过一路CAN总线与ARM控制器21相连，由实时控制器进行步进电机6控制，所述的每个步进电机6与一个梳理头22相连，从而带动梳理头22工作，每个梳理头22上均设有断条检测装置19；所述的气阀5、传感器信号检测器4分别通过RS485总线与ARM控制器21相连。通过安装在梳理头22导毛轮的光电检测电路是否持续发送脉冲来判断梳理头22是否发生断条故障并及时向实时控制单元2反馈，保证毛皮梳理的质量；所述传感器信号检测器4包括有断纱、断油、漏针等故障状态报警。所述人造毛皮机有18路梳理头22，提花前先要根据花型颜色数的多少将梳理头和选针器分组，每组梳理头和选针器的数量与所编织花型的颜色数相同，每组中一个梳理头负责一种颜色毛条的传送，相应的选针器则负责对该颜色毛条钩毛的控制。
本实施例的一种人造毛皮机提花控制方法，包括如下步骤：
1）将已存储入U盘内的客户需求数据通过人机交互单元1内的USB接口17导入花型文件，并通过ARM Cortex-A8控制器20将花型文件存储到容量为32G的eＭＭＣ存储芯片15内，然后按照需求通过ARM Cortex-A8控制器20读取相应的花型文件，通过花型解析器将花型文件转化为对应编织动作信息和选针信息，所述的编织动作信息包括机械动作、步进电机速度及角度、是否对梳理头喂毛的工艺信息；所述的选针信息包括决定选针器是否出针勾取对应的毛条信息；上述这些信息通过现场可编程门阵列控制器12进行数据交换，存储在实时控制单元2上ARM控制器21控制的Flash花型存储器8中；
2）通过CAN总线通信，实现控制单元2的ARM控制器21将和步进电机6有关的动作信息传输给步进电机6，由18个步进电机6带动18个梳理头22进行相应的喂毛动作，同时在执行喂毛动作前，首先通过断条检测装置22检测送入梳理头的毛条是否发生断裂，可以及时地向实时控制单元2的ARM控制器21发送报警并及时停机，保证毛皮浓密的一致性提高毛皮质量；
3）通过RS485总线通讯，实时控制单元2的ARM控制器21将气阀动作信息传递给气阀5，执行相应的气阀5动作；
4）通过CAN总线通讯，实时控制单元2的ARM控制器21将选针信息传递给选针器7的18路选针器，勾取与其对应梳理头22梳理后传送出来的毛条。
5）所述实时控制单元2的ARM控制器21还执行系统状态监控。当传感器报警信号检测器4检测到断纱，漏针，断油等异常信号时，通过RS485总线送到实时控制单元2的ARM控制器21，ARM控制器21进行停机报警处理。
本实施例的人造毛皮机提花控制系统采用三层分布式架构，包括了人机交互单元、实时控制单元和机构执行单元，其实现了高速、精确的控制编织，提高了系统的生产效率。人机交互单元采用了一种基于eMMC的内嵌式存储方案，解决了控制系统内部存储空间不足的问题，其高达200MB/s的读取速度极大地提高控制系统的实时性，统一的标准接口使得生产厂商可以无需考虑芯片的换代和厂商的品牌，大大地加快了新产品的开发，缩短了研发周期。采用双口RAM技术的FPGA可以实现花型文件传输的同时读写，提高数据传输效率。采用RS485和CAN总线的方式连接各个执行器，使得毛皮机的布线得到简化，将各种传感器信号集合到一块电路板上使用总线方式与实时控制单元进行通讯，可以使实时控制单元更快地处理工艺动作信息，协调处理每一时刻的梳理头喂毛和选针器选针的控制数据，大大提高了本实施例人造毛皮机控制系统的实时性、可靠性，编织出质量更高的毛皮产品。
Claims (6)
1.一种人造毛皮机提花控制系统,其特征在于：包括人机交互单元（1）、实时控制单元（2）和机构执行单元（3）；其中所述的人机交互单元（1）与实时控制单元（2）通过并行总线相连；所述的实时控制单元（2）与机构执行单元（3）相连，所述的机构执行单元（3）包括步进电机（6）、选针器（7）、气阀（5）和传感器信号检测器（4）；其中所述的步进电机（6）和选针器（7）分别采用CAN总线与实时控制单元（2）相连；所述的气阀（5）和传感器信号检测器（4）分别采用RS485总线与实时控制单元（2）相连。
2.如权利要求1所述的一种人造毛皮机提花控制系统,其特征在于：所述人机交互单元（1）包括ARM Cortex-A8控制器（20），液晶显示屏（13)、触摸屏(14)、eMMC存储芯片(15)、DDR存储(16)、USB接口(17)、以太网接口(18)、并行总线接口以及花型解析器；所述的ARM Cortex-A8控制器（20）分别通过线路与液晶显示屏(13)、触摸屏(14)、eMMC存储芯片(15)、DDR存储(16)、USB接口(17)、以太网接口(18)、并行总线接口以及花型解析器相连；所述的ARM Cortex-A8控制器（20）通过并行总线与实时控制单元（2）相连。
3. 如权利要求1所述的一种人造毛皮机提花控制系统,其特征在于：所述实时控制单元（2）包括现场可编程门阵列控制器（12）、ARM控制器（21）、Flash花型存储器（8）、伺服驱动控制电路（9）、编码器（10）和零位传感器（11）；所述的现场可编程门阵列控制器（12）通过并行总线与ARM Cortex-A8控制器（20）相连，所述的现场可编程门阵列控制器（12）通过线路与ARM控制器（21）相连，所述的ARM控制器（21）分别通过线路与Flash花型存储器(8）、伺服驱动控制电路（9）、编码器（10）和零位传感器（11）相连；所述的ARM控制器（21）通过线路与机构执行单元（3）相连。
4.如权利要求1所述的一种人造毛皮机提花控制系统,其特征在于：所述机构执行单元（3）包括选针器（7）、步进电机（6）、气阀（5）、传感器信号检测器（4）；其中所述选针器（7）通过CAN总线与ARM控制器（21）相连；所述步进电机（6）通过CAN总线与ARM控制器（21）相连，所述步进电机（6）与梳理头（22）相连，所述的梳理头（22）上设有断条检测装置（19）；所述的气阀（5）、传感器信号检测器（4）分别通过RS485总线与ARM控制器（21）相连。
5.如权利要求4所述的一种人造毛皮机提花控制系统,其特征在于：所述选针器（7）共有18路，并通过一路CAN总线与ARM控制器（21）相连；所述步进电机（6）有18个，由5个控制电路控制，其中前4个控制电路中每个电路有4个步进电机（6），第5个控制电路只有2个步进电机（6），并均配置控制器，并通过一路CAN总线与ARM控制器（21）相连。
6.一种人造毛皮机提花控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将已存储入U盘内的客户需求数据通过人机交互单元（1）内的USB接口（17）导入花型文件，并通过ARM Cortex-A8控制器（20）将花型文件存储到容量为32G的eＭＭＣ存储芯片（15）内，然后按照需求通过ARM Cortex-A8控制器（20）读取相应的花型文件，通过花型解析器将花型文件转化为对应编织动作信息和选针信息，所述的编织动作信息包括机械动作、步进电机速度及角度、是否对梳理头喂毛的工艺信息；所述的选针信息包括决定选针器是否出针勾取对应的毛条信息；上述这些信息通过现场可编程门阵列控制器（12）进行数据交换，存储在实时控制单元（2）上ARM控制器（21）控制的Flash花型存储器（8）中；
2）通过CAN总线通信，实现控制单元（2）的ARM控制器（21）将和步进电机（6）有关的动作信息传输给步进电机（6），由18个步进电机（6）带动18个梳理头（22）进行相应的喂毛动作，同时在执行喂毛动作前，首先通过断条检测装置（22）检测送入梳理头的毛条是否发生断裂，可以及时地向实时控制单元（2）的ARM控制器（21）发送报警并及时停机，保证毛皮浓密的一致性提高毛皮质量；
3）通过RS485总线通讯，实时控制单元（2）的ARM控制器（21）将气阀动作信息传递给气阀（5），执行相应的气阀（5）动作；
4）通过CAN总线通讯，实时控制单元（2）的ARM控制器（21）将选针信息传递给选针器（7）的18路选针器，勾取与其对应梳理头（22）梳理后传送出来的毛条；
5）所述实时控制单元（2）的ARM控制器（21）还执行系统状态监控； 当传感器信号检测器（4）检测到断纱，漏针，断油等异常信号时，通过RS485总线送到实时控制单元（2）的ARM控制器（21），ARM控制器（21）进行停机报警处理。
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