CN110373838A - 一种刺绣机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种刺绣机，该刺绣机包括电机、磁性装置、换色组件以及第一电路板，电机的延伸轴的一端与磁性装置连接，延伸轴的另一端与换色组件连接，电机用于驱动磁性装置和换色组件，第一电路板设置在电机的后盖上，第一电路板用于检测磁性装置的旋转角度，以对换色组件中的色针进行定位和色针号检测。通过上述方式，本申请能够实现准确定位和色针号检测，提高工作效率。

Description

一种刺绣机

技术领域

本申请涉及刺绣设备技术领域，具体涉及一种刺绣机。

背景技术

电脑刺绣机是一种机电一体化程度很高的缝制设备，其用于在服饰或布料上绣花，刺绣花样由打版系统输入，花版数据通过磁碟或者介质传送到刺绣机控制系统，电脑根据花版数据通过绣花框的运动和机头刺绣运动配合实现对绣制表面进行花纹及图案的绣制。

电脑刺绣机通常允许有1-15个色针供选择使用，一般包含有换色驱动和色针号检测功能，目前换色驱动和色针号检测通常包括两种方式；第一种：交流电机正反转驱动，由霍尔针位板进行色针号检测与定位；第二种：步进电机带动丝杠驱动，由直线霍尔针位板进行色针号的检测，最终定位由电机的基准零位确定。

本申请的发明人在长期研发中发现，现有技术存在的技术问题包括：第一种方案中交流电机与霍尔针位板的控制精度较差，换色的速度也不快，影响系统工作效率，受机械构造的约束，色针数只能在9针以内；第二种方案中步进电机带动丝杠的直线驱动，结构与安装比较复杂，上电时机构无法确认色针的精确位置值，受PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)长度的限制，不宜实现太多的针数，由于结构原因，驱动、检测与定位分开设置，成本比较高。

发明内容

本申请主要解决的问题是提供一种刺绣机，能够准确定位和色针号检测，提高工作效率。

为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是：提供一种刺绣机，该刺绣机包括：电机、磁性装置、换色组件以及第一电路板，电机的延伸轴的一端与磁性装置连接，延伸轴的另一端与换色组件连接，电机用于驱动磁性装置和换色组件，第一电路板设置在电机的后盖上，第一电路板用于检测磁性装置的旋转角度，以对换色组件中的色针进行定位和色针号检测。

通过上述方案，本申请的有益效果是：在电机的延伸轴的一端设置磁性装置，电机带动磁性装置转动，第一电路板可对磁性装置的旋转角度进行检测；利用集成于电机后部的第一电路板实现对电机高效闭环驱动的同时，也对色针号的选择和定位进行了一体化的控制，使电脑刺绣机的换色驱动和色针号检测定位更加准确，且工作效率提高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本申请提供的刺绣机一实施例的结构示意图；

图2是本申请提供的刺绣机一实施例中第一磁性装置和第二磁性装置的旋转角度示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参阅图1，图1是本申请提供的刺绣机一实施例的结构示意图，该刺绣机包括：电机10、磁性装置20、换色组件30以及第一电路板40。

电机10用于驱动磁性装置20和换色组件30，电机10为具有双向延伸轴的电机，电机10的延伸轴(图中未示出)的一端与磁性装置20连接，延伸轴的另一端与换色组件30连接；电机10可以为步进电机。

磁性装置20为具有磁性的装置，具体地，其可以为磁铁，其可以依靠磁力吸合并紧贴延伸轴的一端；换色组件30包括色针(图中未示出)，其用于实现换色和色针的左右移动。

第一电路板40设置在电机10的后盖上，第一电路板40用于检测磁性装置20的旋转角度，以对换色组件30中的色针进行定位和色针号检测；第一电路板40可以检测到磁性装置20的初始角度以及运动过程中的旋转角度。

电机10在工作时，带动延伸轴转动，由于磁性装置20和换色组件30分别设置在延伸轴的两端，磁性装置20和换色组件30跟随延伸轴运动；第一电路板40可以测量磁性装置20的旋转角度，根据延伸轴每转动一圈换色组件30移动的距离和磁性装置20的旋转角度，可实现对色针的定位；例如，磁性装置20的初始角度为5°，延伸轴每转动一圈换色组件30移动的距离为5mm，相邻的两个刺绣位置的距离为15mm，则第一电路板40在检测到当前磁性装置20的角度为1085°时，就可得到色针的位置，在该位置进行刺绣，实现定位。

继续参阅图1，刺绣机还包括丝杠40和移动块50，换色组件30包括换色拉杆301，丝杠40与延伸轴的另一端连接，移动块50分别与换色拉杆301和丝杠40连接，丝杠40通过移动块50带动换色拉杆301移动；具体地，丝杠40通过旋转带动移动块50以平移方式沿丝杠40的中心轴线左右移动，带动换色拉杆301向上一针或下一针移动并定位。

磁性装置20包括第一磁性装置201和第二磁性装置202，第一磁性装置201与延伸轴的一端连接，第一磁性装置201用于电机10的闭环控制和色针定位；刺绣机还包括与第一磁性装置201联动的齿轮组203，齿轮组203为减速齿轮组，以得到不同的转速，通过调整齿轮的数量以及每个齿轮上齿的数量可以调节减速比；第二磁性装置202设置在齿轮组203中最后一个齿轮的末端，第二磁性装置202用于当前色针号的在线检测。

第一电路板40用于检测第一磁性装置201和第二磁性装置202的旋转角度，并根据旋转角度以及预设丝杠节距计算出初始上电和运行过程中色针的位置以及色针号。第一磁性装置201的转速与第二磁性装置202的转速的比值为色针的数量的整数倍；第二磁性装置202转动的角度与色针号对应。

第一电路板40上设置有第一检测芯片401和第二检测芯片402，第一检测芯片401和第二检测芯片402的位置分别与第一磁性装置201和第二磁性装置202的位置对应，以分别检测第一磁性装置201和第二磁性装置202的旋转角度；第二检测芯片402在获取到第二磁性装置202的旋转角度后，根据第二磁性装置202转动的角度与色针号之间的对应关系，得到色针号；第一检测芯片401和第二检测芯片402为磁旋转编码器。

为了检测第一磁性装置201和磁铁第二磁性装置202的旋转角度，在电机10背部后盖上可以加入一块电路印刷板，即第一电路板40，在第一电路板40对应于第一磁性装置201和磁铁第二磁性装置202的位置上分别安装有对磁铁敏感的第一检测芯片401和第二检测芯片402；第一检测芯片401和第二检测芯片402为霍尔原理非接触式测量轴角的检测芯片，其用于精确测量第一磁性装置201和磁铁第二磁性装置202在整个360°范围内的角度。

在一具体的实施例中，丝杠40每转动一圈换色拉杆301移动的距离为一个节距，节距为5mm，相邻的两个刺绣位置的距离为15mm，丝杠40转三圈时换色拉杆301移动到上一个针位或下一个针位；第一磁性装置201的转速与第二磁性装置202的转速比值为96，第二磁性装置202转一圈时第一磁性装置201转96圈；色针的数量为32，即可实现32种颜色的刺绣；电机10每转动一圈，第一磁性装置201转动360°，第二磁性装置202转动的角度为3.75°，第二磁性装置202每转动一圈，对应一个颜色的色针；电机10从原点位置转3圈回到原点，第一磁性装置201也跟随转动3圈，第二磁性装置202转一圈可以记录32个针位，首尾可空半个针位；而且与第二磁性装置202对应的磁旋转编码器可以实时读当前第二磁性装置202在一圈中的绝对位置，因而可获取第一针的位置，其他颜色的色针所在的位置可根据转向排序得出。

通过对第一磁性装置201和第二磁性装置202的旋转度数进行检测，便可以在初始上电及运行中计算出色针的绝对位置，以预设丝杠节距为相隔色针距离的三分之一为例，有图2所示的角度对应关系；如果磁旋转编码器的检测精度为1°，则色针的定位精度为：1/(3*360)<0.1％。

为了方便控制，刺绣机还包括与电机10连接的控制器(图中未示出)，控制器用于产生换色指令；电机10在接收到换色指令后，驱动第二磁性装置202转动与换色指令对应的角度，以实现换色。

该控制器可以为CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，第一电路板40根据预设丝杠节距、第一磁性装置201的旋转角度以及第二磁性装置202的旋转角度可以获得当前在使用第几号色针；电机10在接收到控制器发送的换色指令后，使得第二磁性装置202转动相应的圈数，实现换色；例如，色针的颜色有4种，分别是红色、绿色、蓝色以及黑色，当前正在使用绿色的色针进行刺绣，此时接收到控制器发送的换色指令，该换色指令用于指示将色针的颜色换成黑色，即将第二号色针换成第四号色针，电机10驱动第二磁性装置202转动180°，从而实现色针号的转换。

第一检测芯片401还用于通过检测第一磁性装置201的旋转角度来获取电机10的加速度和/或速度，并将加速度和/或速度反馈至控制器；控制器判断接收到的加速度和/或速度是否与预设速度范围匹配，若控制器判断接收到的加速度和/或速度与预设速度范围不匹配，则产生控制指令调节电机10的加速度和/或速度。

第一磁性装置201与第一检测芯片401同时作为电机10的防失步闭环控制反馈，通过监测电机10的延伸轴的角度变化，对电机10的运行加速度和/或速度进行调节，保证电机10的平稳运行。

在一具体的实施例中，电机10的速度调节可以由电机10控制电流的频率来实现，电流频率越快，电机10转动得越快，电流频率可通过电流环PID(Proportion ProportionDifferential，比例积分微分)电路(图中未示出)来调节。CPU运用PID方法来动态调节运行速度，若运行速度大于预设速度，则施加负的加速度，使电机10的速度降到预设速度；若运行速度小于预设速度，则施加正的加速度，使电机10的速度升高到预设速度，从而达到稳定控制的目的。

闭环控制可包括电流环、速度环以及位置环的三环控制，磁旋转编码器能够检测第一磁性装置201和第二磁性装置202的旋转角度，从而获得色针的位置，并反馈给控制器，控制器可控制电机10转动；磁旋转编码器能够通过测量磁性装置20的转速来获取电机10的加速度或速度，并反馈给控制器，控制器根据反馈的数据来判定是否对电机10的速度进行调整，动态调整电机10的参数，从而实现闭环调整。

继续参阅图1，刺绣机还包括控制盒60，控制盒60设置于电机10上方，控制盒60包括第二电路板(图中未示出)；第二电路板用于在上电时读取色针的初始位置，可通过接收第一电路板40发送的色针的初始位置来实现；第二电路板可具有数码显示功能，第二电路板和第一电路板40垂直设置。

第二电路板与第一电路板40组成的电路可用于实现：上电读出色针精确位置、步进电机10的高效闭环驱动以及运行时色针号的选择和定位等，使电脑刺绣机的换色驱动和色针号检测实现了一体化，整体更趋紧凑、合理，且性能高。

现有技术中如果电机和针位检测做成一体化，减速比较大，设计15针时减速比为255：1，设计32针时减速比为544：1，使得齿轮组包含的齿轮数量增加，结构所占用的空间大，且凸轮杆和异步电机无法做到精确的位置控制和速度控制。而本申请采用了驱控一体化的结构，提高了系统的性价比，机械安装和用户使用更方便了；在性能上也克服了现有技术的一些缺陷，如色针数可以更多，上电时可以确认色针的精确位置值，突破了一些机械设计的限制等，定位速度快、噪音小，定位准确。

以上仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种刺绣机，其特征在于，包括：电机、磁性装置、换色组件以及第一电路板，所述电机的延伸轴的一端与所述磁性装置连接，所述延伸轴的另一端与所述换色组件连接，所述电机用于驱动所述磁性装置和所述换色组件，所述第一电路板设置在所述电机的后盖上，所述第一电路板用于检测所述磁性装置的旋转角度，以对所述换色组件中的色针进行定位和色针号检测。

2.根据权利要求1所述的刺绣机，其特征在于，

所述刺绣机还包括丝杠和移动块，所述换色组件包括换色拉杆，所述丝杠与所述延伸轴的另一端连接，所述移动块分别与所述换色拉杆和所述丝杠连接，所述丝杠通过所述移动块带动所述换色拉杆移动。

3.根据权利要求2所述的刺绣机，其特征在于，

所述磁性装置包括第一磁性装置和第二磁性装置，所述第一磁性装置与所述延伸轴的一端连接；所述刺绣机还包括与所述第一磁性装置联动的齿轮组，所述第二磁性装置设置在所述齿轮组中最后一个齿轮的末端。

4.根据权利要求3所述的刺绣机，其特征在于，

所述第一磁性装置的转速与所述第二磁性装置的转速的比值为所述色针的数量的整数倍；所述第二磁性装置转动的角度与所述色针号对应。

5.根据权利要求4所述的刺绣机，其特征在于，

所述第一电路板用于检测所述第一磁性装置和所述第二磁性装置的旋转角度，并根据所述旋转角度以及预设丝杠节距计算出所述色针的位置以及所述色针号。

6.根据权利要求5所述的刺绣机，其特征在于，

所述第一电路板上设置有第一检测芯片和第二检测芯片，所述第一检测芯片和所述第二检测芯片的位置分别与所述第一磁性装置和所述第二磁性装置的位置对应，以分别检测所述第一磁性装置和所述第二磁性装置的旋转角度；所述第二检测芯片在获取到所述第二磁性装置的旋转角度后，根据所述第二磁性装置转动的角度与所述色针号之间的对应关系，得到所述色针号。

7.根据权利要求6所述的刺绣机，其特征在于，

所述刺绣机还包括与所述电机连接的控制器，所述控制器用于产生换色指令，所述电机在接收到所述换色指令后，驱动所述第二磁性装置转动与所述换色指令对应的角度，以实现换色。

8.根据权利要求7所述的刺绣机，其特征在于，

所述第一检测芯片还用于通过检测所述第一磁性装置的旋转角度来获取所述电机的加速度和/或速度，并将所述加速度和/或速度反馈至所述控制器，所述控制器判断接收到的所述加速度和/或速度是否与预设速度范围匹配，若否，则产生控制指令调节所述电机的加速度和/或速度。

9.根据权利要求6所述的刺绣机，其特征在于，

所述磁性装置为磁铁，所述第一检测芯片和所述第二检测芯片为磁旋转编码器，所述电机为步进电机。

10.根据权利要求1所述的刺绣机，其特征在于，

所述刺绣机还包括控制盒，所述控制盒设置于所述电机上方，所述控制盒包括第二电路板，所述第二电路板用于在上电时读取所述色针的初始位置。