CN105463711B - 工业缝纫机用抬压脚电磁铁闭环控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于缝纫机技术领域，特指一种基于位置反馈的工业缝纫机用抬压脚电磁铁闭环控制装置及控制方法，包括有依次电连接的缝纫机控制器、抬压脚电磁铁驱动模块、抬压脚电磁铁装置及压脚位置检测装置，缝纫机控制器接收外界输入的抬压脚控制指令，压脚位置检测装置与缝纫机控制器电连接形成闭环结构，压脚位置检测装置检测压脚位置并将压脚位置信号发送至缝纫机控制器，由缝纫机控制器根据压脚位置信号发送指令控制抬压脚电磁铁驱动模块驱动抬压脚电磁铁装置的电磁铁的动作进而实现压脚动作；本发明智能控制，可使用多种位置检测装置，可选择方案多，容易实现，准确率高，不需要人为参与，简单方便，结构容易安装，适用于各种缝制机型。

Description

工业缝纫机用抬压脚电磁铁闭环控制装置及控制方法

技术领域：

本发明属于缝纫机技术领域，特指一种基于位置反馈的工业缝纫机用抬压脚电磁铁闭环控制装置及控制方法。

背景技术：

目前，随着电子技术的发展工业缝纫机也逐步走向智能化。现在市场上越来越多的缝纫机都采用电磁铁驱动压脚的方式实现自动抬压脚，然而因为抬压脚电磁铁的力度不容易控制，自动抬压脚这一功能并未得到广泛认可。

现有的抬压脚电磁铁驱动压脚的普遍控制原理是：先以100％占空比的PWM驱动抬压脚电磁铁一段时间(此时间可通过参数设定，假定为参数1)，用以驱动抬压脚抬起；然后通过一定占空比的PWM驱动抬压脚电磁铁用以保持抬压脚抬起状态(此占空比可通过参数设定，假定为参数2)。参数1用以使压脚抬起，参数2用以使抬起的压脚保持抬起状态。如果参数1或参数2过大，容易引起电磁铁烧坏；如果参数1或参数2过小，电磁铁无法抬起。参数1与参数2值的设定成为抬压脚电磁铁寿命与用户体验的关键参数。

但是，1、电磁铁使用一段时间后，由于老化等原因导致驱动力下降；2、不同抬压脚电磁铁间存在差异；3、缝纫机压脚力度可调节。由于以上原因很难为参数1与参数2设定一个恰当值来驱动抬压脚电磁铁，电磁铁无法抬起或烧坏，给用户带来了困惑与不便，同时也阻碍了自动抬压脚这一功能的推广。

发明内容：

本发明的目的是提供一种通过检测压脚位置，判断压脚是否抬起，从而更好地实现自动抬压脚这一功能的工业缝纫机用抬压脚电磁铁闭环控制装置及控制方法。

本发明是这样实现的：

本发明的一个目的是提供一种工业缝纫机用抬压脚电磁铁闭环控制装置，包括有依次电连接的缝纫机控制器、抬压脚电磁铁驱动模块、抬压脚电磁铁装置及压脚位置检测装置，所述缝纫机控制器接收外界输入的抬压脚控制指令，所述压脚位置检测装置与缝纫机控制器电连接形成闭环结构，压脚位置检测装置检测压脚位置并将压脚位置信号发送至缝纫机控制器，由缝纫机控制器根据压脚位置信号发送指令控制抬压脚电磁铁驱动模块驱动抬压脚电磁铁装置的电磁铁的动作进而实现抬压脚或放压脚。

在上述技术方案中，所述压脚位置检测装置是红外对管检测装置，包括设置在机头上的红外发射管及红外接收管，压脚反射红外发射管发射的红外信号被红外接收管接收，由红外接收管把接收到的红外信号反馈给缝纫机控制器，由缝纫机控制器计算红外接收管反馈信号的时间长短，得到压脚的当前位置。

在上述技术方案中，所述压脚位置检测装置包括有滑动变阻器，滑动变阻器的滑片与压脚连接，压脚的动作带动滑片移动产生电阻值的变化进而由缝纫机控制器根据电阻值判断压脚的位置，所述电阻值与压脚位置呈线性关系。

在上述技术方案中，所述压脚位置检测装置是基于电磁强度变化的装置，包括有设置在机头上的磁钢，在连接压脚与电磁铁铁芯的传动机构上设置有霍尔传感器，传动机构在压脚抬起或放下时会有距离的变化，进而使磁钢与霍尔传感器之间的距离发生变化，霍尔传感器检测的霍尔信号的强度发生变化，并由缝纫机控制器判断当前压脚的位置；

或在机头上设置有霍尔传感器，在压脚上设置有磁钢，压脚所在的不同位置使霍尔传感器检测的霍尔信号的强度发生变化，并由缝纫机控制器判断当前压脚的位置。

在上述技术方案中，所述压脚位置检测装置是基于编码器信号变化的检测装置，包括有编码器，编码器设置在连接压脚与电磁铁铁芯的传动机构上，压脚动作时，编码器检测到脉冲计数，缝纫机控制器依据脉冲数判断压脚当前的位置。

在上述技术方案中，所述压脚位置检测装置是超声波检测装置，包括有安装在机头上的超声波检测装置，压脚动作时，缝纫机控制器通过返回时间判断检测压脚的位置。

在上述技术方案中，所述压脚位置检测装置是张力检测装置，在机头与压脚机构之间设置有张力检测装置，压脚动作时张力检测装置的张力发生变化，缝纫机控制器通过张力变化判断压脚的位置。

在上述技术方案中，所述抬压脚电磁铁驱动模块包含在缝纫机控制器中。

本发明的另一个目的是提供一种工业缝纫机用抬压脚电磁铁闭环控制装置的控制方法，包括如下步骤：

1)缝纫机控制器接收压脚抬起指令；

2)缝纫机控制器控制抬压脚电磁铁驱动模块以100％占空比驱动抬压脚电磁铁装置的电磁铁；

3)当压脚位置检测装置检测到压脚抬起时，缝纫机控制器控制抬压脚电磁铁驱动模块以参数2设定占空比驱动抬压脚电磁铁装置的电磁铁动作；

如果超过抬压脚电磁铁装置的电磁铁保护时间，压脚仍未抬起，关闭抬压脚电磁铁驱动模块输出，同时报抬压脚错误；

4)当压脚位置检测装置检测到压脚仍旧抬起时，当缝纫机控制器接收到压脚放下指令时，逐渐减小占空比至0并关闭抬压脚电磁铁驱动模块输出，也可直接关闭抬压脚电磁铁驱动模块输出；

否则由缝纫机控制器控制抬压脚电磁铁驱动模块以100％占空比驱动抬压脚电磁铁，同时增加参数2的值。

在上述技术方案中，所述参数2是用以使抬起的压脚保持抬起状态的参数。

本发明相比现有技术突出的优点是：

1、本发明智能控制，可使用多种位置检测装置，可选择方案多，容易实现，准确率高，不需要人为参与，简单方便，结构容易安装，适用于各种缝制机型。

2、本发明通过位置检测装置检测压脚位置，从而实现抬压脚电磁铁的闭环控制，延长了电磁铁的使用寿命；避免了由于参数设定不合理或由于老化等原因导致电磁铁驱动力下降带来的压脚无法抬起的故障；同时增加了抬压脚功能的报错功能；不但方便了用户使用，而且提高了工作效率。

3、本发明通过压脚位置检测装置使缝纫机具有自动检测压脚位置的功能，实现抬压脚的闭环控制。

附图说明：

图1是本发明的结构示意简图。

具体实施方式：

下面以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1：

一种工业缝纫机用抬压脚电磁铁闭环控制装置，包括有依次电连接的缝纫机控制器1、抬压脚电磁铁驱动模块2、抬压脚电磁铁装置3及压脚位置检测装置4，所述缝纫机控制器1接收外界输入的抬压脚控制指令，如调速器、传感器等，所述压脚位置检测装置4与缝纫机控制器1电连接形成闭环结构，压脚位置检测装置4检测压脚位置并将压脚位置信号发送至缝纫机控制器1，由缝纫机控制器1根据压脚位置信号发送指令控制抬压脚电磁铁驱动模块2驱动抬压脚电磁铁装置3的电磁铁的动作进而实现抬压脚或放压脚。

本发明的压脚位置检测装置4可通过多种位置检测传感器实现，如：红外装置、霍尔传感器、接触开关、压力传感器等。压脚位置检测装置4安装位置也可依据传感器类型及缝纫机机型选择，可安装在机头位置检测压脚位置，也可安装在电磁铁附近检测电磁铁动作或检测传动机构位置变化实现抬压脚这一过程的检测。

下面例举几种：

一是，基于红外原理的检测方式，具体结构是：

所述压脚位置检测装置4是红外对管检测装置，包括设置在靠近压脚的机头上的红外发射管及红外接收管，压脚反射红外发射管发射的红外信号被红外接收管接收，由红外接收管把接收到的红外信号反馈给缝纫机控制器1，由缝纫机控制器1计算红外接收管反馈信号的时间长短，得到压脚的当前位置。

工作原理：

1)当需要检测压脚的位置时，通过控制红外发射管发射红外信号，遇到压脚反射红外信号被红外接收管接收，红外接收管把接收到的红外信号反馈给缝纫机控制器1。

2)缝纫机控制器1通过程序算法计算红外接收管反馈信号的时间长短，从而得到压脚的当前位置。

二是，基于滑动变阻器阻值变化的检测，具体结构是：

所述压脚位置检测装置4包括滑动变阻器，滑动变阻器的滑片与压脚连接，压脚的动作带动滑片移动产生电阻值的变化进而由缝纫机控制器1根据电阻值判断压脚的位置，所述电阻值与压脚位置呈线性关系。滑动变阻器可以通过支架等与机头连接。

三是，基于电磁强度变化的检测，具体结构是：

所述压脚位置检测装置4包括有设置在机头上的磁钢，在连接压脚与电磁铁铁芯的传动机构上设置有霍尔传感器，具体设置的位置根据实际情况选择。传动机构在压脚抬起或放下时会有距离的变化，进而使磁钢与霍尔传感器之间的距离发生变化，霍尔传感器检测的霍尔信号的强度发生变化，并由缝纫机控制器1判断当前压脚的位置；

或在机头上设置有霍尔传感器，在压脚上设置有磁钢，压脚所在的不同位置使霍尔传感器检测的霍尔信号的强度发生变化，并由缝纫机控制器1判断当前压脚的位置，磁钢与霍尔传感器的位置也可以进行互换。

四是，基于编码器信号变化的检测，具体结构是：

所述压脚位置检测装置4包括有编码器，编码器设置在连接压脚与电磁铁铁芯的传动机构上，具体设置的位置根据实际情况选择。压脚动作时，编码器检测到脉冲计数，缝纫机控制器依据脉冲数判断压脚当前的位置。

五是，基于超声波原理的检测，具体结构是：

所述压脚位置检测装置4是超声波检测装置，包括有安装在机头上的超声波检测装置，压脚动作时，缝纫机控制器1通过返回时间判断检测压脚的位置。

六是，基于张力变化的检测，具体结构是：

所述压脚位置检测装置4是在机头与压脚机构之间设置有张力检测装置，压脚动作时张力检测装置的张力发生变化，缝纫机控制器1通过张力变化判断压脚的位置。

本发明的抬压脚电磁铁驱动模块2可以包含在缝纫机控制器1中，也可以单独出来，根据实际情况进行设计。

本发明工业缝纫机用抬压脚电磁铁闭环控制装置的控制方法，包括如下步骤：

1)缝纫机控制器1接收压脚抬起指令，该指令由调速器或传感器等发出；

2)缝纫机控制器1控制抬压脚电磁铁驱动模块2以100％占空比驱动抬压脚电磁铁装置3的电磁铁；

3)当压脚位置检测装置4检测到压脚抬起时，缝纫机控制器1控制抬压脚电磁铁驱动模块2以参数2设定占空比驱动抬压脚电磁铁装置3的电磁铁动作，其中，参数2是用以使抬起的压脚保持抬起状态的参数；

如果超过抬压脚电磁铁保护时间，压脚仍未抬起，关闭抬压脚电磁铁驱动模块2输出，同时报抬压脚错误；

4)当压脚位置检测装置4检测到压脚仍旧抬起时，当缝纫机控制器1接收到抬压脚放下指令时，逐渐减小占空比至0并关闭抬压脚电磁铁驱动模块2输出，也可直接关闭抬压脚电磁铁驱动模块2输出；否则由缝纫机控制器1控制抬压脚电磁铁驱动模块2以100％占空比驱动抬压脚电磁铁装置3的电磁铁，同时增加参数2的值。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例之一，并非以此限制本发明的实施范围，故：凡依本发明的形状、结构、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.工业缝纫机用抬压脚电磁铁闭环控制装置，其特征在于：包括有依次电连接的缝纫机控制器、抬压脚电磁铁驱动模块、抬压脚电磁铁装置及压脚位置检测装置，所述缝纫机控制器接收外界输入的抬压脚控制指令，所述压脚位置检测装置与缝纫机控制器电连接形成闭环结构，压脚位置检测装置检测压脚位置并将压脚位置信号发送至缝纫机控制器，由缝纫机控制器根据压脚位置信号发送指令控制抬压脚电磁铁驱动模块驱动抬压脚电磁铁装置的电磁铁的动作进而实现抬压脚或放压脚；缝纫机控制器接收压脚抬起指令后，缝纫机控制器控制抬压脚电磁铁驱动模块以100％占空比驱动抬压脚电磁铁装置的电磁铁；当压脚位置检测装置检测到压脚抬起时，缝纫机控制器控制抬压脚电磁铁驱动模块以参数2设定占空比驱动抬压脚电磁铁装置的电磁铁动作；当缝纫机控制器接收到压脚放下指令，压脚位置检测装置检测到压脚仍旧抬起时，逐渐减小占空比至0并关闭抬压脚电磁铁驱动模块输出，也可直接关闭抬压脚电磁铁驱动模块输出；否则由缝纫机控制器控制抬压脚电磁铁驱动模块以100％占空比驱动抬压脚电磁铁，同时增加参数2的值。

2.根据权利要求1所述的工业缝纫机用抬压脚电磁铁闭环控制装置，其特征在于：所述压脚位置检测装置是红外对管检测装置，包括设置在机头上的红外发射管及红外接收管，压脚反射红外发射管发射的红外信号被红外接收管接收，由红外接收管把接收到的红外信号反馈给缝纫机控制器，由缝纫机控制器计算红外接收管反馈信号的时间长短，得到压脚的当前位置。

3.根据权利要求1所述的工业缝纫机用抬压脚电磁铁闭环控制装置，其特征在于：所述压脚位置检测装置包括有滑动变阻器，滑动变阻器的滑片与压脚连接，压脚的动作带动滑片移动产生电阻值的变化进而由缝纫机控制器根据电阻值判断压脚的位置，所述电阻值与压脚位置呈线性关系。

4.根据权利要求1所述的工业缝纫机用抬压脚电磁铁闭环控制装置，其特征在于：所述压脚位置检测装置是基于电磁强度变化的装置，包括有设置在机头上的磁钢，在连接压脚与电磁铁铁芯的传动机构上设置有霍尔传感器，传动机构在压脚抬起或放下时会有距离的变化，进而使磁钢与霍尔传感器之间的距离发生变化，霍尔传感器检测的霍尔信号的强度发生变化，并由缝纫机控制器判断当前压脚的位置；

或在机头上设置有霍尔传感器，在压脚上设置有磁钢，压脚所在的不同位置使霍尔传感器检测的霍尔信号的强度发生变化，并由缝纫机控制器判断当前压脚的位置。

5.根据权利要求1所述的工业缝纫机用抬压脚电磁铁闭环控制装置，其特征在于：所述压脚位置检测装置是基于编码器信号变化的检测装置，包括有编码器，编码器设置在连接压脚与电磁铁铁芯的传动机构上，压脚动作时，编码器检测到脉冲计数，缝纫机控制器依据脉冲数判断压脚当前的位置。

6.根据权利要求1所述的工业缝纫机用抬压脚电磁铁闭环控制装置，其特征在于：所述压脚位置检测装置是超声波检测装置，包括有安装在机头上的超声波检测装置，压脚动作时，缝纫机控制器通过返回时间判断检测压脚的位置。

7.根据权利要求1所述的工业缝纫机用抬压脚电磁铁闭环控制装置，其特征在于：所述压脚位置检测装置是张力检测装置，在机头与压脚机构之间设置有张力检测装置，压脚动作时张力检测装置的张力发生变化，缝纫机控制器通过张力变化判断压脚的位置。

8.根据权利要求1所述的工业缝纫机用抬压脚电磁铁闭环控制装置，其特征在于：所述抬压脚电磁铁驱动模块包含在缝纫机控制器中。

9.工业缝纫机用抬压脚电磁铁闭环控制装置的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)缝纫机控制器接收压脚抬起指令；

2)缝纫机控制器控制抬压脚电磁铁驱动模块以100％占空比驱动抬压脚电磁铁装置的电磁铁；

3)当压脚位置检测装置检测到压脚抬起时，缝纫机控制器控制抬压脚电磁铁驱动模块以参数2设定占空比驱动抬压脚电磁铁装置的电磁铁动作；

如果超过抬压脚电磁铁装置的电磁铁保护时间，压脚仍未抬起，关闭抬压脚电磁铁驱动模块输出，同时报抬压脚错误；

4)当压脚位置检测装置检测到压脚仍旧抬起时，当缝纫机控制器接收到压脚放下指令时，逐渐减小占空比至0并关闭抬压脚电磁铁驱动模块输出，也可直接关闭抬压脚电磁铁驱动模块输出；

否则由缝纫机控制器控制抬压脚电磁铁驱动模块以100％占空比驱动抬压脚电磁铁，同时增加参数2的值。

10.根据权利要求9所述的工业缝纫机用抬压脚电磁铁闭环控制装置的控制方法，其特征在于：所述参数2是用以使抬起的压脚保持抬起状态的参数。