CN105970464A - 一种电脑提花手套机控制装置及其花型准备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电脑提花手套机控制装置及其花型准备方法。本发明包括嵌入式工控主板、三相交流异步电动机驱动模块、键盘模块、按键阵列、主控制器模块、电磁铁驱动模块、霍尔式传感器、光电式接近传感器、电源模块。嵌入式工控主板上设置有CAN总线驱动模块、MAX232数据通讯模块、USB驱动模块和液晶驱动模块。CAN总线驱动模块与主控制器模块相连，MAX232数据通讯模块与键盘模块相连，USB驱动模块与U盘相连，液晶驱动模块与液晶显示器相连；主控制器模块与电磁铁驱动模块、三相交流异步电动机驱动模块、霍尔式传感器、光电式接近传感器、电源模块相连。本发明实现了纺织提花机的快速化和方便化。

Description

一种电脑提花手套机控制装置及其花型准备方法

技术领域

本发明属于纺织机械设备技术领域，尤其涉及一种电脑提花手套机控制装置及其花型准备方法。

背景技术

我国是纺织品生产和出口大国，特别是长三角地区和珠三角地区，是我国纺织工业最发达的2大区域，纺织工业的发展，带动了该2大地区的纺织机械产品的需求和发展。但是当今的纺织机械产品的自动化程度还相对落后，特别是提花机等高档织机，机械织机占有很高的比例。现有的机械提花机存在生产效率低，打样的周期长，工序多，需要耗费大量的纸纹板，花纹图案不能实时显示，图案修改较麻烦等缺点。为了解决上述问题，运用电脑智能控制系统，设计出电脑提花手套机来代替机械提花机。

发明内容

本发明的目的是针对现有机械式手套机及普通电脑手套机存在的问题，提供一种电脑提花手套机控制装置及其花型准备方法。

一种电脑提花手套机控制装置，基于CAN总线和分布式单片机控制结构，包括嵌入式工控主板、三相交流异步电动机驱动模块、键盘模块、按键阵列、主控制器模块、电磁铁驱动模块、霍尔式传感器、光电式接近传感器、电源模块组成。

嵌入式工控主板上设置有CAN总线驱动模块、MAX232数据通讯模块、USB驱动模块和液晶驱动模块。CAN总线驱动模块与主控制器模块相连，MAX232数据通讯模块与键盘模块相连，USB驱动模块与U盘相连，液晶驱动模块与液晶显示器相连；主控制器模块与电磁铁驱动模块、三相交流异步电动机驱动模块、霍尔式传感器、光电式接近传感器、电源模块相连。

所述的三相交流异步电动机控制模块内设有系统电源电压检测单元、电机控制单元、电机故障输出单元。电源电压检测单元和电机控制单元均通过光耦NEC2501芯片与台达变频器相连，台达变频器与三相交流异步电动机相连，台达变频器通过电机故障输出单元与主控制器模块相连。

如图3所示，所述的霍尔式传感器包括传感器探头、传感器信号调理单元、传感器固定支架部分和定位齿条机构。传感器探头包括左定位探头、零位探头、右定位探头，均通过螺栓固定在传感器支架上。传感器探头与传感器信号调理模块相连，传感器信号调理模块与主控制器模块相连。传感器探头安装于定位齿条机构的上方2mm处。左右方向的判断，定位判断及清零位探头；定位齿条机构包括传感器固定板、探头固定板、探头定位螺栓、定位齿条、传感器板固定螺栓、零位凸头，传感器固定板通过传感器板固定螺栓与探头固定板相连。左定位探头和右定位探头通过探头固定螺栓与探头固定板相连。当传感器固定板在定位齿条上向左或者是向右移动时，左定位探头和右定位探头分别向主控制器模块发送脉冲信号来表示当前传感器固定板所处在的位置。当传感器固定板向右运动到零位时，零位探头与零位凸头接近，此时零位探头向主控制器模块发出复位脉冲信号，用来表示当前机器处在复位状态。

所述的键盘模块包括STC89C51单片机、电源电路、晶振电路、MAX232芯片、CH451键盘芯片、DS18B20温度传感器芯片、蜂鸣器电路、按键阵列。STC89C51单片机与电源电路、晶振电路、MAX232数据通讯模块、CH451键盘芯片及DS18B20温度传感器芯片相连并控制。MAX232数据通讯模块与嵌入式工控主板上的MAX232数据通讯模块连接。CH451键盘芯片与按键阵列相连。

所述的主控制器模块包括增强型STC12C5A60S2单片机、CPLD复杂可编程逻辑器件、CAN总线驱动器、大容量存储器、晶振电路及高速光耦阵列。STC12C5A60S2单片机与CPLD复杂可编程逻辑器件、CAN总线驱动器、大容量存储器、晶振电路相连。CPLD复杂可编程逻辑器件通过高速光耦阵列与电磁铁驱动模块上的地址译码芯片74HC259相连，CAN总线驱动器与嵌入式工控主板上的CAN总线驱动器相连。

所述的电磁铁驱动模块由地址译码芯片74HC259、功率驱动芯片、输出接口模块。地址译码芯片74HC259与主控制器模块上的CPLD复杂可编程逻辑器件相连，功率驱动芯片通过输出接口模块与电磁铁相连。

本发明工作过程如下：

本发明首次通电工作时，操作员通过按键阵列输入相关工作参数，键盘模块将按键的信息发送给嵌入式工控主板，嵌入式工控主板通过LCD驱动模块将设置的参数和工作参数显示在8寸液晶屏上便于操作员查看整个系统的工作状况。嵌入式工控主板再将参数信息和操作指令通过CAN总线驱动器发送给主控制器模块。之后，主控制器模块对发来的指令信息进行执行动作。主控制器模块根据接受来的指令驱动电磁铁驱动模块，然后电磁铁驱动模块再驱动动作电磁铁组、选针电磁铁组以及凸轮箱电磁铁组。同时主控制器模块驱动电机驱动模块，然后电机驱动模块驱动三相交流异步电机和步进电机旋转，以此给给整个系统提供动力。在工作的过程中霍尔式传感器实时将当前机头所处在的位置信号传送给模拟信号调理模块，之后再传送给STC12C5A60S2单片机。光电式接近传感器检测当前机器工作状态，将工作状态信息传送给主控制器模块上的传感器信号调理单元，之后STC12C5A60S2单片机读取该信息来判断当前机器的工作状态。电源模块用来给主控制器模块供电。大容量存储器用来存储嵌入式工控主板发来的花型数据包。工作时，STC12C5A60S2单片机实时读取大容量存储器中的花型数据包，以此来决定当前机器工作的步骤。

基于嵌入式工控主板的花型准备方法：

嵌入式工控主板通过USB驱动模块读取U盘内存放的花型文件，分析花型文件的类型及大小。根据本地磁盘剩余空间的大小来决定是否存放该花型文件。其次对该花型文件进行分析，解析出花型信息，花型信息包括大小、编织行数、编织密度、提花信息、编织速度，并将花型信息规整为标准的花型数据包，以便发送给主控制器模块进行编织。同时操作人员能够在嵌入式工控主板对读取的花型文件直接进行修改和编辑。

编辑花型文件的过程：首先打开BMP花型文件，根据输入部位高度对现有图形进行调整。接着对编制速度、编织密度及氨纶线是否添加等进行修改。鼠标能够拖动图形移动，以便于观察图形的每个部位的详细信息。如果需要自动点虚线，则根据当前行像素信息计算虚线点位置，并将虚线点位置的像素值改为虚线值。最后保存图像为4位格式，便于后续的处理。主控制器模块通过CAN总线驱动器接收来自嵌入式工控主板的花型数据文件，并将其保存在大容量存储器中用来进行编织。

本发明有益效果如下：

1.本发明采用嵌入式工控主板结合分布式单片机控制结构，通信速度快、并可以处理复杂的花型文件。

2.为了准确测量当前机头的所处的位置并进行选针器的动作，将采集到的霍尔式传感器输出的电压信号经过传感器信号调理模块之后，得到标准的方波信号。根据单位时间内得到的方波个数来计算当前机头的运行速度。根据机头运行速度做出选针器动作的提前量，以保证提花信息的准确。该测量装置及检测方法具有良好的抗干扰能力，且成本低。

3.实现了USB花型输入方式，改进了以往通过软盘或EPROM的花型输入方式，花型数据输入更方便。同时将CAN总线应用于电脑提花手套机控制系统中，负责可视化数据处理系统的通讯，实时性强，可靠性高，连线简单。

4.为了实现对花型文件的解析处理，本发明采用基于WINCE5.0操作系统的嵌入式工控主板的硬件结构，并用EVC4.0编程语言编写上位机的监控软件，人机界面友好，控制流畅。EVC4.0软件有强大的图形处理能力，很好的对花型文件进行解析，并将花型数据和编织信息规整为标准的控制数据通过CAN总线驱动器发送给主控制器模块。该方法很好的解决了处理发行数据的复杂性及主控制器编织动作的实时性，保证整个系统运行的稳定性。

本发明提出了一种基于嵌入式工控主板结合增强型单片机STC12C5A60S2和CPLD复杂可编程逻辑器件的提花机控制系统，对该控制系统的软硬件分别进行设计。通过软件技术实现了从花型文件的输入、提取、存储、传输等一系列功能。本系统将计算机技术和传统的提花工艺结合起来，较好的解决了传统提花工艺中存在的问题。从而实现了纺织提花机的快速化和方便化。

附图说明

图1是本发明电脑提花手套机控制系统示意图；

图2是本发明主控制器模块结构图；

图3(a)和(b)是本发明霍尔式传感器定位装置示意图；

图4是本发明键盘模块；

图5花型输入识别方法；

图6花型文件分析方法；

图7花型文件编辑方法；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

如图1-3所示，一种电脑提花手套机控制装置，基于CAN总线和分布式单片机控制结构，包括嵌入式工控主板、三相交流异步电动机驱动模块、键盘模块、按键阵列、主控制器模块、电磁铁驱动模块、霍尔式传感器、光电式接近传感器、电源模块组成。

嵌入式工控主板上设置有CAN总线驱动模块、MAX232数据通讯模块、USB驱动模块和液晶驱动模块。CAN总线驱动模块与主控制器模块相连，以便于传输花型文件数据以及编织状态的实时数据，MAX232数据通讯模块与键盘模块相连，用来与键盘进行数据通讯；USB驱动模块与U盘相连，用来输入或输入滑行数据文件；液晶驱动模块与8寸液晶屏相连，以便显示编织过程的所有参数以及显示花型文件信息；主控制器模块与电磁铁驱动模块、三相交流异步电动机驱动模块、霍尔式传感器、光电式接近传感器、电源模块相连。

如图1和2所示，主控制器模块包括增强型STC12C5A60S2单片机、CPLD复杂可编程逻辑器件、CAN总线驱动器、大容量存储器、晶振电路及高速光耦阵列。STC12C5A60S2单片机与CPLD复杂可编程逻辑器件、CAN总线驱动器、大容量存储器、晶振电路相连。CPLD复杂可编程逻辑器件通过高速光耦阵列与电磁铁驱动模块上的地址译码芯片74HC259相连，CAN总线驱动器与嵌入式工控主板上的CAN总线驱动器相连。CPLD用来实时输出开关量数据以及接收输入的开关量数据，STC12C5A60S2单片机系统为控制系统的核心器件，编织的所有动作程序都存在该单片机系统中。CAN总线驱动器用来与嵌入式工控板进行数据通讯。晶振电路用来将霍尔传感器传递来的脉冲信号进行整形，以便于得到精确地机头位置。大容量存储器用来存储花型文件数据。

如图1所示，主控制器模块通过电磁铁驱动模块分别与动作电磁铁组、选针电磁铁组及凸轮箱电磁铁组相连，用来控制相关部件的动作。同时主控模块通过电机驱动模块分别与三相交流异步电动机和步进电机相连。同时主控模块与霍尔传感器、光电式接近传感器及电源模块相连。

所述的三相交流异步电动机控制模块内设有系统电源电压检测单元、电机控制单元、电机故障输出单元。电源电压检测单元和电机控制单元均通过光耦NEC2501芯片与台达变频器相连，台达变频器与三相交流异步电动机相连，台达变频器通过电机故障输出单元与主控制器模块相连。

如图3(a)和(b)所示，所述的霍尔式传感器包括传感器探头、传感器信号调理单元、传感器固定支架部分和定位齿条机构。传感器探头包括左定位探头(2)、零位探头(3)、右定位探头(4)，均通过螺栓固定在传感器支架上。传感器探头与传感器信号调理模块相连，传感器信号调理模块与主控制器模块相连。传感器探头安装于定位齿条机构的上方2mm处。左右方向的判断，定位判断及清零位探头；定位齿条机构包括传感器固定板(1)、探头固定板(5)、探头定位螺栓(6)、定位齿条(7)、传感器板固定螺栓(8)、零位凸头(9)，传感器固定板(1)通过传感器板固定螺栓(8)与探头固定板(5)相连。左定位探头(2)和右定位探头(4)通过探头固定螺栓(6)与探头固定板(5)相连。当传感器固定板(1)在定位齿条(7)上向左或者是向右移动时，左定位探头(2)和右定位探头(4)分别向主控制板模块发送脉冲信号来表示当前传感器固定板(1)所处在的位置。当传感器固定板(1)向右运动到零位时，零位探头(3)与零位凸头(9)接近，此时零位探头(3)向主控制器模块发出复位脉冲信号，用来表示当前机器处在复位状态。

如图4所示，键盘模块包括STC89C51单片机、电源电路、晶振电路、MAX232芯片、CH451键盘芯片、DS18B20温度传感器芯片、蜂鸣器电路、按键阵列。STC89C51单片机与电源电路、晶振电路、MAX232数据通讯模块、CH451键盘芯片及DS18B20温度传感器芯片相连并控制。MAX232数据通讯模块与嵌入式工控主板上的MAX232数据通讯模块连接，用来进行数据通信。CH451键盘芯片与按键阵列相连。当按下按键的时候，CH451芯片识别到该按键值便发送给STC89C51单片机，以便于按键的识别。

本发明工作过程如下：

本发明首次通电工作时，操作员通过按键阵列输入相关工作参数，键盘模块将按键的信息发送给嵌入式工控主板，嵌入式工控主板通过LCD驱动模块将设置的参数和工作参数显示在8寸液晶屏上便于操作员查看整个系统的工作状况。嵌入式工控主板再将参数信息和操作指令通过CAN总线驱动器发送给主控制器模块。之后，主控制器模块对发来的指令信息进行执行动作。主控制器模块根据接受来的指令驱动电磁铁驱动模块，然后电磁铁驱动模块再驱动动作电磁铁组、选针电磁铁组以及凸轮箱电磁铁组。同时主控制器模块驱动电机驱动模块，然后电机驱动模块驱动三相交流异步电机和步进电机旋转，以此给给整个系统提供动力。在工作的过程中霍尔式传感器实时将当前机头所处在的位置信号传送给模拟信号调理模块，之后再传送给STC12C5A60S2单片机。光电式接近传感器检测当前机器工作状态，将工作状态信息传送给主控制器模块上的传感器信号调理单元，之后STC12C5A60S2单片机读取该信息来判断当前机器的工作状态。电源模块用来给主控制器模块供电。大容量存储器用来存储嵌入式工控主板发来的花型数据包。工作时，STC12C5A60S2单片机实时读取大容量存储器中的花型数据包，以此来决定当前机器工作的步骤。

如图5所示，花型输入识别方法首先要获取U盘上的花型文件存放的文件夹，从中列出所有的花型文件，并计算该文件的大小并显示。当选择其中的一个花型文件时，显示出该花型文件的预览图。同时计算本机现有空间是否可以存放该文件，如果可以存放，则将该花型文件考入到本地磁盘。如果要删除本地花型文件，直接选中该文件后将光标移到“删除文件”按钮上后确定即可。

如图6所示，花型分析方法主要是针对从USB输入的花型文件，对其进行分析，计算手套的外形大小，手套各个像素点的颜色信息，位置信息，提花信息，为下位机正确编织提供数据。首先对花型文件进行简单的预处理，然后用图像处理的方法对该手套花型文件进行解析，计算。最终将手套的各种信息规整为规定格式的手套花型数据文件。

如图7所示，花型文件分析方法是对现有的花型文件进行适当的修改，包括提花信息、编织速度、编织密度、氨纶线及橡筋线添加等功能的修改，以达到满意的效果。首先打开BMP花型文件，根据输入部位高度对现有图形进行调整。接着对编制速度、编织密度及氨纶线是否添加等进行修改。鼠标可以拖动图形移动，以便于观察图形的每个部位的详细信息。如果需要自动点虚线，则系统根据当前行像素信息计算虚线点位置，并将虚线点位置的像素值改为虚线值。最后保存图像为4位格式，便于后续的处理。

Claims (5)

1.一种电脑提花手套机控制装置，基于CAN总线和分布式单片机控制结构，其特征在于包括嵌入式工控主板、三相交流异步电动机驱动模块、键盘模块、按键阵列、主控制器模块、电磁铁驱动模块、霍尔式传感器、光电式接近传感器和电源模块；

嵌入式工控主板上设置有CAN总线驱动模块、MAX232数据通讯模块、USB驱动模块和液晶驱动模块；CAN总线驱动模块与主控制器模块相连，MAX232数据通讯模块与键盘模块相连，USB驱动模块与U盘相连，液晶驱动模块与液晶显示器相连；主控制器模块与电磁铁驱动模块、三相交流异步电动机驱动模块、霍尔式传感器、光电式接近传感器、电源模块相连；

所述的三相交流异步电动机控制模块内设有系统电源电压检测单元、电机控制单元、电机故障输出单元；电源电压检测单元和电机控制单元均通过光耦NEC2501芯片与台达变频器相连，台达变频器与三相交流异步电动机相连，台达变频器通过电机故障输出单元与主控制器模块相连；

所述的霍尔式传感器包括传感器探头、传感器信号调理单元、传感器固定支架部分和定位齿条机构；传感器探头包括左定位探头、零位探头、右定位探头，均通过螺栓固定在传感器支架上；传感器探头与传感器信号调理模块相连，传感器信号调理模块与主控制器模块相连；传感器探头安装于定位齿条机构的上方2mm处；左右方向的判断，定位判断及清零位探头；

所述的键盘模块包括STC89C51单片机、电源电路、晶振电路、MAX232芯片、CH451键盘芯片、DS18B20温度传感器芯片、蜂鸣器电路、按键阵列；STC89C51单片机与电源电路、晶振电路、MAX232数据通讯模块、CH451键盘芯片及DS18B20温度传感器芯片相连并控制；MAX232数据通讯模块与嵌入式工控主板上的MAX232数据通讯模块连接；CH451键盘芯片与按键阵列相连；

所述的主控制器模块包括增强型STC12C5A60S2单片机、CPLD复杂可编程逻辑器件、CAN总线驱动器、大容量存储器、晶振电路及高速光耦阵列；STC12C5A60S2单片机与CPLD复杂可编程逻辑器件、CAN总线驱动器、大容量存储器、晶振电路相连；CPLD复杂可编程逻辑器件通过高速光耦阵列与电磁铁驱动模块上的地址译码芯片74HC259相连，CAN总线驱动器与嵌入式 工控主板上的CAN总线驱动器相连；

所述的电磁铁驱动模块由地址译码芯片74HC259、功率驱动芯片、输出接口模块；地址译码芯片74HC259与主控制器模块上的CPLD复杂可编程逻辑器件相连，功率驱动芯片通过输出接口模块与电磁铁相连。

2.根据权利要求1所述的一种电脑提花手套机控制装置，其特征在于定位齿条机构包括传感器固定板、探头固定板、探头定位螺栓、定位齿条、传感器板固定螺栓、零位凸头，传感器固定板通过传感器板固定螺栓与探头固定板相连；左定位探头和右定位探头通过探头固定螺栓与探头固定板相连；当传感器固定板在定位齿条上向左或者是向右移动时，左定位探头和右定位探头分别向主控制器模块发送脉冲信号来表示当前传感器固定板所处在的位置；当传感器固定板向右运动到零位时，零位探头与零位凸头接近，此时零位探头向主控制器模块发出复位脉冲信号，用来表示当前机器处在复位状态。

3.根据权利要求1所述的一种电脑提花手套机控制装置的花型准备方法，其特征在于嵌入式工控主板通过USB驱动模块读取U盘内存放的花型文件，分析花型文件的类型及大小；根据本地磁盘剩余空间的大小来决定是否存放该花型文件；其次对该花型文件进行分析，解析出花型信息，花型信息包括大小、编织行数、编织密度、提花信息、编织速度，并将花型信息规整为标准的花型数据包，以便发送给主控制器模块进行编织；同时操作人员能够在嵌入式工控主板对读取的花型文件直接进行修改和编辑。

4.根据权利要求3所述的一种电脑提花手套机控制装置的花型准备方法，其特征在于花型文件的编辑过程如下：首先打开BMP花型文件，根据输入部位高度对现有图形进行调整；接着对编制速度、编织密度及氨纶线是否添加等进行修改；鼠标能够拖动图形移动，以便于观察图形的每个部位的详细信息；如果需要自动点虚线，则根据当前行像素信息计算虚线点位置，并将虚线点位置的像素值改为虚线值；最后保存图像为4位格式，便于后续的处理；主控制器模块通过CAN总线驱动器接收来自嵌入式工控主板的花型数据文件，并将其保存在大容量存储器中用来进行编织。

5.根据权利要求3所述的一种电脑提花手套机控制装置的花型准备方法，其特征在于花型文件分析方法包括提花信息、编织速度、编织密度、氨纶线或橡筋线添加，从而达到满意的效果；首先打开BMP花型文件，根据输 入部位高度对现有图形进行调整；接着对编制速度、编织密度及氨纶线是否添加等进行修改；鼠标可以拖动图形移动，以便于观察图形的每个部位的详细信息；如果需要自动点虚线，则系统根据当前行像素信息计算虚线点位置，并将虚线点位置的像素值改为虚线值；最后保存图像为4位格式，便于后续的处理。