CN105207551A - 一种毛皮机梳理头控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种毛皮机梳理头控制系统及控制方法,包括主控制层和执行层，所述的主控制层与执行层之间通过CAN总线相连；所述的执行层与梳理头步进电机相连；其中所述的执行层包括电源模块；所述的电源模块分别与通讯模块、梳理头电机控制模块和梳理头驱动模块相连；所述的梳理头电机控制模块通过电机控制信号与梳理头电机驱动模块相连；所述的断条检测模块和手动步进步退信号处理模块分别与梳理头电机控制模块相连；其中所述的毛皮机梳理头控制模块与通讯模块相连，所述的通讯模块通过CAN总线与主控制层上的CAN模块相连。本发明能够提供更多的梳理头路数，实时性更强，且简化了控制线路，提高了扩展性和可靠性，编织出图案颜色复杂的高质量毛皮。

Description

一种毛皮机梳理头控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种毛皮机梳理头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

毛皮机生产的毛皮主要用于玩具面料、服装面料、毛毯和家用装饰品。梳理头是毛皮机的关键机构，梳理头运转的好坏直接决定了毛皮的质量，所以对毛皮机梳理头的精确控制变得十分重要。

然而，普通的毛皮机梳理头步进电机路数较少，不能满足多种颜色毛条的喂入，使得图案颜色复杂的毛皮编织十分困难，而且传统的毛皮机梳理头控制系统多采用集中式控制方法，控制线路相对复杂，比较容易出现故障且不太容易应用于各种生产场合，使得系统的实时性、维护性和移植性都比较差。

发明内容

为了克服已有的毛皮机梳理头控制系统梳理头路数较少，多采用集中式控制方法，且控制路线相对复杂和易故障等问题，本发明提供一种梳理头路数更多，采用CAN总线进行分布式控制，实时性强且具有可靠性的一种毛皮机梳理头控制系统及控制方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种毛皮机梳理头控制系统,包括主控制层和执行层，所述的主控制层与执行层之间通过CAN总线相连；所述的主控制层包括实时主控芯片、与实时主控芯片相连的CAN模块；所述的执行层与梳理头步进电机相连；其中所述的执行层包括电源模块、通讯模块、梳理头电机控制模块、梳理头电机驱动模块、断条检测模块和手动步进步退信号处理模块；所述的电源模块分别与通讯模块、梳理头电机控制模块和梳理头驱动模块相连，为它们提供相对应的电源；所述的梳理头电机控制模块通过电机控制信号与梳理头电机驱动模块相连；所述的断条检测模块和手动步进步退信号处理模块分别与梳理头电机控制模块相连；其中所述的毛皮机梳理头控制模块与通讯模块相连，所述的通讯模块通过CAN总线与主控制层上的CAN模块相连，进行通讯。

所述电机控制信号包括电机使能信号、电机复位信号、电机脉冲信号、电机方向信号、电机全半电流状态信号。

所述的梳理头电机驱动模块主要实现对梳理头步进电机进行控制，包括驱动芯片、参考电压调整电路、驱动报警电路和细分选择电路；所述的参考电压调整电路、驱动报警电路和细分选择电路分别与梳理头电机驱动模块的驱动芯片相连；所述的梳理头电机控制模块通过电机控制信号与梳理头电机驱动模块的驱动芯片相连；所述的梳理头电机驱动模块的驱动芯片与梳理头步进电机相连。

所述的梳理头电机控制模块包括ARM控制器，所述的ARM控制器通过电机控制信号与梳理头电机驱动模块的驱动芯片相连。

所述的梳理头电机控制模块设置有5个，其中所述的1个梳理头电机控制模块分别与4个梳理头电机驱动模块相连，即可以驱动4个梳理头步进电机执行喂毛梳理动作。

一种毛皮机梳理头控制方法，包括如下步骤：

1）首先所述的主控制层中的实时主控芯片将获得的所需产品的喂毛数据通过CAN模块发送到执行层的通讯模块，在所述的梳理头电机控制模块中对接收来自通讯模块的CAN指令进行解析，主要包括电机转速测试指令和电机提花动作指令；所述的电机转速测试指令用于测试梳理头步进电机在各个速度范围内是否正常工作；在进行提花编织时，所述电机提花动作指令根据所发送的指令间隔进行提花调速；

2）然后所述的梳理头电机控制模块分别通过电机控制信号包括电机使能信号、电机复位信号、电机脉冲信号、电机方向信号、电机全半电流状态信号对4个梳理头电机驱动模块进行控制，由梳理头电机驱动模块的驱动芯片带动梳理头步进电机转动，执行相应的梳理头喂毛动作；

3）同时在所述的梳理头步进电机执行喂毛动作过程中，实时通过断条检测模块检测送入梳理头的毛条是否发生断裂，以及时地用CAN总线通过通讯模块向主控制层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；

4）在整机调试时，所述的手动步进步退信号处理模块接收电机正反方向信号，通过梳理头电机控制模块实现梳理头步进电机的单步步进步退功能。

本发明的有益效果是：本发明的毛皮机梳理头控制系统采用嵌入式模块化设计方法和工业现场总线通讯技术，实现了高速、精确的毛条梳理，提高了系统的生产效率和毛皮质量。梳理头控制系统采用CAN总线进行分布式控制，简化了系统结构和控制路线，将控制任务由主控制层分解到执行层，增强了系统实时性。同时可以便捷地增加和减少喂毛梳理头路数且不影响整个系统的工作，提高了系统的扩展能力和可靠性。梳理头电机驱动模块可以满足高达50V耐压和5A峰值的驱动电流，可以使得大功率驱动需求的梳理头步进电机在速度相当宽的范围内实现平稳调节依然可以获得良好转矩，能应用于不同的生产场合，并且在高速梳理毛条过程中实现高质量的毛皮编织。

附图说明

图1是本发明的毛皮机梳理头控制系统的示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所述，本实施例的一种毛皮机梳理头控制系统,包括主控制层1和执行层2，所述的主控制层1与执行层2之间通过CAN总线相连；所述的主控制层1包括实时主控芯片16（实时主控芯片采用的是意法半导体公司的STM32F205芯片）、与实时主控芯片16相连的CAN模块15；所述的执行层2与梳理头步进电机8相连；其中所述的执行层2包括电源模块3、通讯模块4、梳理头电机控制模块5、梳理头电机驱动模块9、断条检测模块6和手动步进步退信号处理模块7；所述的电源模块3分别与通讯模块4、梳理头电机控制模块5和梳理头驱动模块9相连，为它们提供相对应的电源；所述的梳理头电机控制模块5通过电机控制信号与梳理头电机驱动模块9相连；所述的断条检测模块6和手动步进步退信号处理模块7分别与梳理头电机控制模块5相连；在整个工作过程中，实时通过断条检测模块6对送入梳理头步进电机8的毛条是否发生断裂进行检测，如出现断条故障，向梳理头电机控制模块5发生信号报警，并及时停止梳理头步进电机8的转动；在整机调试时，手动步进步退信号处理模块7接收电机正反方向信号通过光耦输入梳理头电机控制模块5，然后执行梳理头步进电机8的单步步进步退功能。其中所述的毛皮机梳理头控制模块5与通讯模块4相连，所述的通讯模块4通过CAN总线与主控制层1上的CAN模块15相连，进行通讯。

所述电机控制信号包括电机使能信号、电机复位信号、电机脉冲信号、电机方向信号、电机全半电流状态信号。

所述的梳理头电机驱动模块9主要实现对梳理头步进电机8进行控制，包括驱动芯片14（驱动芯片采用东芝半导体公司的TB6600）、参考电压调整电路10、驱动报警电路11和细分选择电路12；所述的参考电压调整电路10、驱动报警电路11和细分选择电路12分别与驱动芯片14相连；所述的参考电压调整电路10通过调节滑动变阻器改变电阻来设定驱动芯片14的参考电压，从而产生满足梳理头步进电机8的大驱动电流，当驱动芯片14出现过流或过温状态时通过驱动报警电路11向梳理头电机控制模块5进行报警，细分选择电路12通过在驱动芯片14引脚上焊接对应电阻来选择电机脉冲的细分程度。所述的梳理头电机控制模块5通过电机控制信号与梳理头电机驱动模块9的驱动芯片14相连；所述的梳理头电机驱动模块9的驱动芯片14与梳理头步进电机8相连。

所述的梳理头电机控制模块5是整个毛皮机梳理头控制系统的核心，接收从主控制层1的CAN模块15传送给执行层2的通讯模块4的CAN指令，所述的梳理头电机控制模块5包括ARM控制器13（ARM控制器采用的是飞思卡尔半导体公司的MKE06Z64VLD4），所述的ARM控制器13通过电机控制信号与梳理头电机驱动模块9的驱动芯片14相连。所述的梳理头电机控制模块5的ARM控制器13对接收的CAN指令进行解析然后通过电机控制信号与梳理头电机驱动模块9的驱动芯片14相连，对梳理头电机驱动模块9进行控制。

所述的梳理头电机控制模块5设置有5个，其中所述的1个梳理头电机控制模块5分别与4个梳理头电机驱动模块9相连，即可以驱动4个梳理头步进电机8执行喂毛梳理动作。本实施例4个梳理头电机控制模块5均可以控制4个梳理头电机驱动模块9，第5个梳理头步进电机控制模块5仅控制2个梳理头电机驱动模块9，整个控制系统可以带动18路梳理头步进电机8动作。

一种毛皮机梳理头控制方法，包括如下步骤：

1）首先所述的主控制层1中的实时主控芯片16将获得的所需产品的喂毛数据通过CAN模块15发送到执行层2的通讯模块4，在所述的梳理头电机控制模块5中对接收来自通讯模块4的CAN指令进行解析，主要包括电机转速测试指令和电机提花动作指令；所述的电机转速测试指令用于测试梳理头步进电机8在各个速度范围内是否正常工作；在进行提花编织时，所述电机提花动作指令根据所发送的指令间隔进行提花调速；

2）然后所述的梳理头电机控制模块5分别通过电机控制信号包括电机使能信号、电机复位信号、电机脉冲信号、电机方向信号、电机全半电流状态信号对4个梳理头电机驱动模块9进行控制，由梳理头电机驱动模块9的驱动芯片14带动梳理头步进电机8转动，执行相应的梳理头喂毛动作；

3）同时在所述的梳理头步进电机8执行喂毛动作过程中，实时通过断条检测模块6检测送入梳理头的毛条是否发生断裂，以及时地用CAN总线通过通讯模块4向主控制层1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；

4）在整机调试时，所述的手动步进步退信号处理模块7接收电机正反方向信号，通过梳理头电机控制模块5上的ARM控制器13实现梳理头步进电机8的单步步进步退功能。

本实施例的毛皮机梳理头控制系统采用嵌入式模块化设计方法和工业现场总线通讯技术，实现了高速、精确的毛条梳理，提高了系统的生产效率和毛皮质量。梳理头控制系统采用CAN总线进行分布式控制，简化了系统结构和控制路线，将控制任务由主控制层分解到执行层，增强了系统实时性。同时可以便捷地增加和减少喂毛梳理头路数且不影响整个系统的工作，提高了系统的扩展能力和可靠性。梳理头电机驱动模块可以满足高达50V耐压和5A峰值的驱动电流，可以使得大功率驱动需求的梳理头步进电机在速度相当宽的范围内实现平稳调节依然可以获得良好转矩，能应用于不同的生产场合，并且在高速梳理毛条过程中实现高质量的毛皮编织。

Claims (6)

1.一种毛皮机梳理头控制系统,其特征在于：包括主控制层（1）和执行层（2），所述的主控制层（1）与执行层（2）之间通过CAN总线相连；所述的主控制层（1）包括实时主控芯片（16）、与实时主控芯片（16）相连的CAN模块（15）；所述的执行层（2）与梳理头步进电机（8）相连；其中所述的执行层（2）包括电源模块（3）、通讯模块（4）、梳理头电机控制模块（5）、梳理头电机驱动模块（9）、断条检测模块（6）和手动步进步退信号处理模块（7）；所述的电源模块（3）分别与通讯模块（4）、梳理头电机控制模块（5）和梳理头驱动模块（9）相连；所述的梳理头电机控制模块（5）通过电机控制信号与梳理头电机驱动模块（9）相连；所述的断条检测模块（6）和手动步进步退信号处理模块（7）分别与梳理头电机控制模块（5）相连；其中所述的毛皮机梳理头控制模块（5）与通讯模块（4）相连，所述的通讯模块（4）通过CAN总线与主控制层（1）上的CAN模块（15）相连。

2.如权利要求1所述的一种毛皮机梳理头控制系统,其特征在于：所述电机控制信号包括电机使能信号、电机复位信号、电机脉冲信号、电机方向信号、电机全半电流状态信号。

3.如权利要求1所述的一种毛皮机梳理头控制系统,其特征在于：所述的梳理头电机驱动模块（9）包括驱动芯片（14）、参考电压调整电路（10）、驱动报警电路（11）和细分选择电路（12）；所述的参考电压调整电路（10）、驱动报警电路（11）和细分选择电路（12）分别与梳理头电机驱动模块（9）的驱动芯片（14）相连；所述的梳理头电机控制模块（5）通过电机控制信号与梳理头电机驱动模块（9）的驱动芯片（14）相连；所述的梳理头电机驱动模块（9）的驱动芯片（14）与梳理头步进电机（8）相连。

4.如权利要求1所述的一种毛皮机梳理头控制系统,其特征在于：所述的梳理头电机控制模块（5）包括ARM控制器（13），所述的ARM控制器（13）通过电机控制信号与梳理头电机驱动模块（9）的驱动芯片（14）相连。

5.如权利要求1所述的一种毛皮机梳理头控制系统,其特征在于：所述的梳理头电机控制模块（5）设置有5个，其中所述的每个梳理头电机控制模块（5）分别与4个梳理头电机驱动模块（9）相连。

6.一种毛皮机梳理头控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）首先所述的主控制层（1）中的实时主控芯片（16）将获得的所需产品的喂毛数据通过CAN模块（15）发送到执行层（2）的通讯模块（4），在所述的梳理头电机控制模块（5）中对接收来自通讯模块（4）的CAN指令进行解析，主要包括电机转速测试指令和电机提花动作指令；所述的电机转速测试指令用于测试梳理头步进电机（8）在各个速度范围内是否正常工作；在进行提花编织时，所述电机提花动作指令根据所发送的指令间隔进行提花调速；

2）然后所述的梳理头电机控制模块（5）分别通过电机控制信号包括电机使能信号、电机复位信号、电机脉冲信号、电机方向信号、电机全半电流状态信号对4个梳理头电机驱动模块（9）进行控制，由梳理头电机驱动模块（9）的驱动芯片（14）带动梳理头步进电机（8）转动，执行相应的梳理头喂毛动作；

3）同时在所述的梳理头步进电机（8）执行喂毛动作过程中，实时通过断条检测模块（6）检测送入梳理头的毛条是否发生断裂，以及时地用CAN总线通过通讯模块（4）向主控制层（1）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；

4）在整机调试时，所述的手动步进步退信号处理模块（7）接收电机正反方向信号，通过梳理头电机控制模块（5）上的ARM控制器（13）实现梳理头步进电机（8）的单步步进步退功能。