CN110578209B - 缝纫过程中布边控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种缝纫过程中布边控制方法，其通过布料检测传感器反馈的信号值是否有明显偏差，以此来判断是否为绒毛或缺口，其判断简便且判断精准，使缝纫过程中布边控制方法的控制算法易于实现；另外该控制方法整体上更加平滑，减少逻辑判断，可靠性更高，并且由于存在平均值回归，布边调节机构速度变化平滑的同时，布边调节机构的振动更小，缝纫的线迹也更加美观。

Description

缝纫过程中布边控制方法

技术领域

本发明涉及缝纫技术领域，特别是涉及一种缝纫过程中布边控制方法。

背景技术

缝纫机在缝制过程中，为了将上下重叠的两片被缝制物(布料)的缝边保持一致而缝合在一起，一般在针板上表面设有使布料在与送布方向交叉的方向上移动的上布控制装置和下布控制装置。

而具有以上功能的缝纫机，为了避免缺口和绒毛对缝制效果的影响，采用了以下几种方法实现布边控制：

如日本特开平6-121887号公报公开了：该装置将采用光纤的布端检测点排列在与送布方向垂直的方向上，基于所检测的布端位置的变化和预先设定的模糊规则对布料上的缺口和绒毛的有无进行检测。该方法需要预先设定模糊规则，因此控制系统的设计也相对复杂，另外由于使用光纤组，导致装置的整体成本较高。

如申请号201110005846.0所述的缝纫机，其具有送布牙、端部调节机构和控制单元，该端部调节机构具有检测被缝制物有无的布传感器。在从检测到无布状态或有布状态开始该状态所持续的时间或送布距离超过规定阔值之前，不进行使被缝制物的端部移动的控制，因而当缺口和绒毛的检测比与阔值相对应的被缝制物的送布方向的长度小时，不进行使被缝制物的端部移动的动作。在该方法中，实现的算法较复杂，可靠性较差，控制单元通过一系列的结算和判断，控制端部机构正转、反转和停止。判断更加复杂的同时，也会提高误判的可能性，另外，由于指令的不连续，导致端部调节机构动作成间歇动作，会造成较严重的抖动。

因此，需要一种布边控制方法，其可精确判断缺口或绒毛以的方法，且控制系统和控制算法简单，易于实现。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种缝纫过程中布边控制方法，用于解决现有技术中布边绒毛或缺口难以精确判断的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种缝纫过程中布边控制方法，其在缝制过程中，控制单元执行布边控制方法，包括：控制单元实时接收并存储由布料检测传感器反馈来表征布边距的信号值，计算出当前信号值与其临近的前N次信号值的平均值，计算当前信号值与所述平均值的偏差值，判断偏差值是否在预设的阈值范围内，若是则执行步骤1)，若否则执行步骤2)；步骤1)：控制单元控制布边调节机构运动，且继续执行布边控制方法；步骤2)：控制单元控制布边调节机构停止动作，同时根据当前送布速度和预设的绒毛或者缺口的识别距离得出一个延迟时间t，控制单元在延迟一个延迟时间t后，重新读取布料检测传感器反馈的信号值，记为延迟信号值并且计算所述延迟信号值与所述前N次信号值的平均值，记为新平均值并且再次计算所述延迟信号值与所述新平均值的新偏差值，判断新偏差值是否在所述预设的阈值范围内，若否，则判断为当前处为绒毛或缺口，控制单元重新使布边调节机构运动以及继续执行布边控制方法；若是，则判断当前处不是绒毛或缺口而是已到布料端部，结束缝制。

优选的，所述步骤1)中所述控制单元控制布边调节机构运动的具体方法为：所述控制单元计算获得布边调节机构中驱动装置的运行速度，控制单元输出控制命令至所述驱动装置中使驱动装置按所述运行速度来进行布边调节。

优选的，所述运行速度的具体计算方法为：控制单元计算布边调节速度参考值的大小和方向，将送布速度系数乘以布边调节速度参考值，得到布边调节机构中驱动装置的运行速度。

优选的，所述布边调节速度参考值与所述平均值的绝对值大小有关，当平均值的绝对值较大时，控制单元输出的布边调节速度参考值会较大；当平均值的绝对值较小时，控制单元输出的布边调节速度参考值会较小。

优选的，所述延迟时间t的计算方法为：所述控制器获取缝纫机的当前主轴转速和缝纫机所设定的针距，以此计算得出所述当前送布速度，所述预设的绒毛或者缺口的识别距离除以所述当前送布速度即得出所述延迟时间。

优选的，所述控制单元通过移动平均算法来计算得出所述平均值。

优选的，所述步骤2)中，当判断为当前处为绒毛或缺口时，所述控制单元过滤所述缝纫经过绒毛或缺口位置时布料检测传感器返回的信号值，再继续执行布边控制方法。

如上所述，本发明的缝纫过程中布边控制方法，具有以下有益效果：其通过布料检测传感器反馈的信号值是否有明显偏差，以此来判断是否为绒毛或缺口，其判断简便且判断精准，使缝纫过程中布边控制方法的控制算法易于实现；另外该控制方法整体上更加平滑，减少逻辑判断，可靠性更高，并且由于存在平均值回归，布边调节机构速度变化平滑的同时，布边调节机构的振动更小，缝纫的线迹也更加美观。

附图说明

图1显示为本发明的缝纫过程中布边控制方法的流程示意图。

图2显示为本发明的布边形状曲线、与布料检测传感器反馈的信号值曲线间的关系图。

图3显示为本发明可采用的缝纫机一实施例图。

图4显示为本发明可采用的控制系统一实施图。

元件标号说明

1 缝纫机

2 上对布轮

3 上层布料

4 分隔板

5 下层布料

6 下推动装置

6-1 下推动电磁铁

7 主动轮

8、10 皮带

9 下对布轮

11 上驱动电机

12 机针

13 上推动装置

14 下驱动电机

13-1 上推动电磁铁

100 控制单元

200 上侧布料检测传感器

300 下侧布料检测传感器

400 操作面板

500 针距刻度盘

600 主轴电机编码器

700 显示面板

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明提供一种缝纫过程中布边控制方法，在缝制过程中，控制单元执行布边控制方法，包括：如图1所示，控制单元实时接收并存储由布料检测传感器反馈来表征布边距的信号值，并且计算出当前信号值与其临近的前N次信号值的平均值，计算当前信号值与所述平均值的偏差值，判断偏差值是否在预设的阈值范围内，若是则执行步骤1)，若否则执行步骤2)；

步骤1)：控制单元控制布边调节机构运动，且继续执行布边控制方法；

步骤2)：控制单元控制布边调节机构停止动作，同时根据当前送布速度和预设的绒毛或者缺口的识别距离得出一个延迟时间t，控制单元在延迟一个延迟时间t后，重新读取布料检测传感器反馈的信号值，记为延迟信号值并且计算所述延迟信号值和与所述前N次信号值的平均值，记为新平均值并且再次计算所述延迟信号值与所述新平均值的新偏差值，判断新偏差值是否在所述预设的阈值范围内，若否，则判断为当前处为绒毛或缺口，控制单元重新使布边调节机构运动以及继续执行布边控制方法；若是，则判断当前处不是绒毛或缺口而是已到布料端部，结束缝制。

本发明通过布料检测传感器反馈的信号值是否有明显偏差，以此来判断是否为绒毛或缺口，其判断简便且判断精准，使缝纫过程中布边控制方法的控制算法易于实现；另外该控制方法整体上更加平滑，减少逻辑判断，可靠性更高，并且由于存在平均值回归，布边调节机构速度变化平滑的同时，布边调节机构的振动更小，缝纫的线迹也更加美观。

本实施例中可采用布料检测传感器来实时检测缝制过程中上层布料和下层布料的布边位置，并将布边位置转换成传感器信号反馈给控制单元，控制单元再将传感器信号转换成布料检测传感器返回值(即为表征布边距的信号值)，并存储在存储单元中。控制单元通过移动平均算法计算出最近N次的布料检测传感器返回值的平均值，本实施例中即通过移动平均算法来计算当前信号值与其临近的前N次信号值的平均值，即平均值A_t：

其中，F_t为t时刻时布料检测传感器反馈的信号值。

实施例一

本实施例中，步骤1)中所述控制单元控制布边调节机构运动的具体方法为：控制单元根据缝纫机所预先设定的主轴转速和针距值，实时计算送布速度系数，并且，根据当前信号值与前述平均值大小，来计算布边调节速度参考值的大小和方向，将布边调节速度参考值乘以送布速度系数，得到布边调节机构中驱动装置的运行速度，控制单元输出控制命令至所述驱动装置中使驱动装置按所述运行速度来进行布边调节；若该驱动装置为电动机，则驱动装置的运行速度即为电动机的运行转速。

本实施例中驱动装置的运行速度的具体计算过程为：控制单元读取主轴电机编码器信号并转换成主轴电机转速n，和缝纫机所设定的针距d,计算出实际的送布速度v。在控制单元的存储单元内预存有送布速度与送布速度系数的对应表，如下表1：

送布速度	送布速度系数
		0	0
…	…
		100mm/s	1.0
…	…
		150mm/s	1.5
…	…

根据送布速度v，以及送布速度与送布速度系数的对应表即可得出送布速度系数。例如当设定主轴转速为2000rpm，针距为3mm时，根据以下公式：[送布速度]＝[主轴转速]x[针距]/[60sec]，计算出此时的送布速度为100mmpsec，那么根据上述表1，控制单元可得到与100mmpsec相应的送布速度系数为1.0。该送布速度系数可表征为缝纫机送布机构对布料的送布快慢对布边调节机构中驱动布边机构(本实施例采用上、下对步轮作为驱动布边机构)的旋转速度的影响，驱动布边机构的旋转速度直接决定了布边调节速度，更进一步地，该送布速度系数直接影响了驱动旋转构件的驱动装置的动作速度的影响，若该驱动装置为电动机，则为对电动机转速的影响。

另外，在上述表1中，当计算所得的送布速度为150mmpsec时，对应得送布速度系数为1.5。对应的送布速度与对应的送布速度系数仅展示了一部分，实际的送布速度系数表有更加细致的部分，可以根据不同的送布速度提取存储在存储单元中的对应表。上述表1仅是一个实施例中的对应表，送布速度与送布速度系数两者并非完全固定的关系，其可以根据需要灵活设置，不应该解释为对本发明技术的限制。

本实施例中布边调节速度参考值的具体获取过程为：控制单元将根据移动平均算法计算所得平均值(该平均值即为上述当前信号值与其临近的前N次信号值的平均值)，与当前时间的布料检测传感器的返回值(即当前信号值)进行比较后，可得两者的偏差值；根据该偏差值的绝对值大小，控制单元所输出的布边调节速度参考值大小亦会有所不同。当该绝对值较大时，控制单元输出的布边调节速度参考值亦会较大，可以认为当布边与预期的布边位置相差较大时，控制单元会提高布边调节机构的动作速度。布边调节速度参考值的正负则根据布料检测传感器当前返回值与前N次的布料检测传感器的返回值的平均值的偏差值正负进行判断，例如当布边靠外，此时所述偏差值为正，那么控制单元输出的布边调节速度参考值为负，即布边调节机构进行反向调节。于是，实际的布边调节机构中的旋转构件的动作速度可以根据下式算出：

[动作速度]＝[送布速度系数]x[布边调节速度参考值]

根据不同的驱动装置的选用，可以将该动作速度转换为实际的驱动装置的速度，如，若使用的驱动装置为电动机，则转换为电动机的运行转速。

实施例二

上述步骤2)中绒毛或缺口的具体判断过程为：

布料检测传感器实时检测布料，当布料的布边某些位置具有绒毛或者缺口时，布料检测传感器对该处检测的返回值(即当前信号值)会明显偏大或者偏小，记当前信号值为F_m，若不采取相应的措施，那么即使布料此时处于正确的位置，也会被向一个方向进行调整。此时，将根据上述移动平均算法计算所得的平均值，与当前信号值进行比较后，若偏差值超过控制单元中预设的阈值范围，则判别为此处可能具有绒毛或者缺口，此时，控制单元输出相关信号，布边调节机构停止动作。控制单元读取预先设定的绒毛或缺口范围识别距离l，并读取当前的主轴电机编码器信号并转换成主轴电机转速n，和缝纫机所设定的针距d，计算当前送布速度，送布速度可以根据下式计算。

[送布速度]＝[主轴转速]x[针距]/[60sec]

控制单元在延迟一个延迟时间t后，重新读取布料检测传感器反馈的信号值，即在延迟时间段内控制单元不读取布料检测传感器反馈的信号值。延迟时间t可以根据下式计算：

[延迟时间]＝[识别距离]/[送布速度]。

控制单元重新读取布料检测传感器反馈的信号值后，并记为延迟信号值F_m+1，计算该延迟信号值与之前的前N次信号值的平均值，记为新平均值，判断该新平均值是否属于正常的偏离范围内，即新偏差值是否在所述预设的阈值范围内。

若在预设的阈值范围之内，则判断此处为绒毛或者缺口，按照最近一次正常偏差的布料检测传感器反馈的信号值(即延迟信号值F_m+1)为依据进行调节，控制单元重新输出信号使布边调节机构动作，以及继续执行布边控制方法。并且，在控制单元计算相关的移动平均值时，过滤绒毛位置处的布料检测传感器返回的信号值(即上述当前信号值F_m)，即不纳入计算范围。

若新偏差值不在阈值范围之内，则判断此处不是绒毛或者缺口，而是到达布料端部，结束缝制。

具体地，针对如图2所示的布边形状、与布料检测传感器反馈的信号值间的关系曲线，下面具体描述绒毛或缺口的判断过程。其中曲线C代表送布过程中布料检测传感器反馈信号值的变化曲线，在直线L1与直线L3之间的布料检测传感器反馈信号值属于在正常的阈值范围内；线B为布边形状线条。

在图2中的t₁时刻，缝制到绒毛处，此时布料检测传感器反馈的信号值上升，即当前信号值变大，并且该过程中当前信号值超过了直线L1表示的阈值范围，导致所计算的偏差值被判断为不在预设的阈值范围内，则控制单元判定为异常，自动延迟一定的延迟时间，并且使布边调节机构暂停动作。随后在t₂时刻再次读取布料检测传感器反馈的信号值，此时送布已经通过了绒毛区域，布料检测传感器反馈的信号值在阈值范围内，即新偏差值在预设的阈值范围内，因此控制单元判定为遇到了绒毛或缺口，更进一步，可以根据偏差值得正负符号，判定为遇到的是绒毛还是缺口。

同理，在图2中的t₃时刻，缝制到缺口处，此时布料检测传感器反馈的信号值下降，并且该过程中，布料检测传感器反馈的信号值超过了L3表示的阈值范围，导致所计算的偏差值不在预设的阈值范围内，被控制单元判定为异常，因此自动延迟一定的延迟时间，并且使布边调节机构暂停动作。随后在t₄时刻再次读取布料检测传感器反馈的信号值，此时送布已经通过了缺口区域，布料检测传感器反馈的信号值在L1-L3表示的阈值范围内，因此判定为遇到了绒毛或缺口，更进一步，可以根据偏差值得正负符号，判定为遇到的是绒毛还是缺口。

在图2中的t₅时刻，布料检测传感器反馈的信号值超过了L3代表的阈值范围，导致所计算的偏差值被控制单元判定为异常，因此自动延迟一定的延迟时间，并且布边调节机构暂停动作。随后在t₆时刻再次读取布料检测传感器反馈的信号值，该布料检测传感器反馈的信号值仍然处于正常的阈值范围之外，因此判定为到了布端，布边调节机构停止动作。

上述缝纫过程中布边控制方法可采用的缝纫机一实施例为：如图3所示，该缝纫机1除包括缝纫机主轴、机针12、与缝纫机主轴相连的机针驱动机构等需要实现缝纫的基本构件外，还包括上述布边调节机构，其可为：在送料装置的前方，安装有上、下对步轮2、9，上对布轮2和下对布轮9之间设置有分隔板4。上对布轮2和下对布轮9分别由驱动装置驱动其转动，驱动装置包括与上、下对布轮连接的皮带10、8，以及皮带10、8另一端连接有安装在上、下驱动电机11、14上的主动轮7。上对布轮2、下对布轮9分别连接着上推动装置13、下推动装置6，上推动装置13、下推动装置6分别由上推动电磁铁13-1、下推动电磁铁6-1驱动，在缝纫需要对布时，上、下推动装置13、6分别推动上、下对布轮2、9将上层布料3、下层布料5压在分隔板4的上下两侧。上、下驱动电机11、14根据需要驱动上、下对布轮2、9正、反向转动，上、下对布轮2、9带着上、下层布料3、5沿着垂直送料方向移动，保证上、下层布料的布边在合适的位置进行缝纫。在送料装置和对布装置之间还设置有布料检测传感器，其分为上、下两部分，分别用于识别上、下层布料3、5的布边位置，布料检测传感器实时检测布边位置并且反馈信号值到控制单元。

上述缝纫过程中布边控制方法采用的控制系统一实施例为：如图4所示，其包括控制单元100、检测布边位置的布料检测传感器、作为布边调节机构中驱动装置用的驱动电机、获取主轴转速的主轴电机编码器600，以及获取针距的针距刻度盘500，显示面板700和操作面板400，上述控制单元100内设有控制器、只读存储器和快闪存储器。上述布料检测传感器包括上侧布料检测传感器200和下侧布料检测传感器300。本实施例中驱动电机包括上驱动电机11和下驱动电机14。

综上所述，本发明的缝纫过程中布边控制方法，其通过布料检测传感器反馈的信号值是否有明显偏差，以此来判断是否为绒毛或缺口，其判断简便且判断精准，使缝纫过程中布边控制方法的控制算法易于实现；另外该控制方法整体上更加平滑，减少逻辑判断，可靠性更高，并且由于存在平均值回归，布边调节机构速度变化平滑的同时，布边调节机构的振动更小，缝纫的线迹也更加美观。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种缝纫过程中布边控制方法，其特征在于，在缝制过程中，控制单元执行布边控制方法，包括：控制单元实时接收并存储由布料检测传感器反馈来表征布边距的信号值，计算出当前信号值与其临近的前N次信号值的平均值，计算当前信号值与所述平均值的偏差值，判断偏差值是否在预设的阈值范围内，若是则执行步骤1)，若否则执行步骤2)；

步骤1)：控制单元控制布边调节机构运动，且继续执行布边控制方法；

步骤2)：控制单元控制布边调节机构停止动作，同时根据当前送布速度和预设的绒毛或者缺口的识别距离得出一个延迟时间t，控制单元在延迟一个延迟时间t后，重新读取布料检测传感器反馈的信号值，记为延迟信号值并且计算所述延迟信号值与所述前N次信号值的平均值，记为新平均值并且再次计算所述延迟信号值与所述新平均值的新偏差值，判断新偏差值是否在所述预设的阈值范围内，若否，则判断为当前处为绒毛或缺口，控制单元重新使布边调节机构运动以及继续执行布边控制方法；若是，则判断当前处不是绒毛或缺口而是已到布料端部，结束缝制。

2.根据权利要求1所述的缝纫过程中布边控制方法，其特征在于：所述步骤1)中所述控制单元控制布边调节机构运动的具体方法为：所述控制单元计算获得布边调节机构中驱动装置的运行速度，控制单元输出控制命令至所述驱动装置中使驱动装置按所述运行速度来进行布边调节。

3.根据权利要求2所述的缝纫过程中布边控制方法，其特征在于：所述运行速度的具体计算方法为：控制单元计算布边调节速度参考值的大小和方向，将送布速度系数乘以布边调节速度参考值，得到布边调节机构中驱动装置的运行速度。

4.根据权利要求3所述的缝纫过程中布边控制方法，其特征在于：所述布边调节速度参考值与所述平均值的绝对值大小有关，当平均值的绝对值较大时，控制单元输出的布边调节速度参考值会较大；当平均值的绝对值较小时，控制单元输出的布边调节速度参考值会较小。

5.根据权利要求1所述的缝纫过程中布边控制方法，其特征在于：所述延迟时间t的计算方法为：所述控制单元获取缝纫机的当前主轴转速和缝纫机所设定的针距，以此计算得出所述当前送布速度，所述预设的绒毛或者缺口的识别距离除以所述当前送布速度即得出所述延迟时间。

6.根据权利要求1所述的缝纫过程中布边控制方法，其特征在于：所述控制单元通过移动平均算法来计算得出所述平均值。

7.根据权利要求1所述的缝纫过程中布边控制方法，其特征在于：所述步骤2)中，当判断为当前处为绒毛或缺口时，所述控制单元过滤所述缝纫经过绒毛或缺口位置时布料检测传感器返回的信号值，再继续执行布边距控制方法。

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