CN113062060A - 一种刺绣机断电保护方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种刺绣机断电保护方法及系统，属于电脑刺绣机技术领域。本发明的方法如下步骤：断电时，若主轴处于远离零位的转动趋势中，则停止对主轴驱动机构供电，令主轴沿断电时的方向以惯性继续转动至停止；主轴停止时，若主轴处于远离零位的转动趋势中，则令主轴反转，并对主轴驱动机构供电，直至主轴回到零位；若主轴处于接近零位的转动趋势中，则对主轴驱动机构供电，令主轴继续沿断电时的方向转动至零位；断电时，若主轴处于接近零位的转动趋势中，则继续对主轴驱动机构供电，令主轴沿断电时的方向继续转动，直至回到零位。本发明能够有效确保刺绣机的主轴在断电时回到停车位，提高重启的效率，并且无需增加额外的元器件成本，经济效益高。

Description

一种刺绣机断电保护方法及系统

技术领域

本发明涉及电脑刺绣机技术领域，尤其涉及一种刺绣机断电保护方法及系统。

背景技术

目前市面上的刺绣机在电网掉电时，一般不进行特殊处理，机器处于自然掉电停机状态，这时候主轴的停车位置具有不确定性。目前由于刺绣机的机械设计原因，再次上电的机器主轴若不在零位上时，设备将无法进行操作，需要回到停车位。如果强制操作机器，则可能损坏机器，这时需要人工转动主轴到零位才能进行下一步操作，这样大大降低了工作效率。对于频繁掉电的地区，比如非洲等一些落后国家或地区，会增加操作工的工作量，操作工若在不知情的情况下也可能未进行手动对位而误操作了机器导致机器损坏。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种刺绣机断电保护方法及系统，其能够有效确保刺绣机的主轴在断电时回到停车位，提高重启的效率，并且无需增加额外的元器件成本，经济效益高。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种刺绣机断电保护方法，包括如下步骤：

断电时，若主轴处于远离零位的转动趋势中，则停止对主轴驱动机构供电，令主轴沿断电时的方向以惯性继续转动至停止；主轴停止时，若主轴处于远离零位的转动趋势中，则令主轴反转，并对主轴驱动机构供电，直至主轴回到零位；若主轴处于接近零位的转动趋势中，则对主轴驱动机构供电，令主轴继续沿断电时的方向转动至零位；

断电时，若主轴处于接近零位的转动趋势中，则继续对主轴驱动机构供电，令主轴沿断电时的方向继续转动，直至回到零位。

本发明的原理：我们知道，刺绣机的主轴用于带动针杆和压脚动作，主轴自零位出发转动一圈的过程中，针杆恰好完成自完全收缩状态伸出并收回的动作，即完成一次刺绣动作；主轴沿一个方向（即以下所述的正转方向）持续转动，带动针杆重复完成刺绣动作。其中，针杆上套设有针杆弹簧，起到缓冲及复位作用，主轴自零位出发转动至距零位最远点的过程中，针杆自完全收缩状态伸出至最大伸出状态，同时针杆弹簧由自然状态被逐渐压缩至最大压缩状态（在本机构中）；相应的，主轴自距零位最远点转动至零位的过程中，针杆自完全伸出状态收回至完全收缩状态，同时针杆弹簧由最大压缩状态被逐渐释放至自然状态；主轴处于零位或者说停车位即对应于针杆完全收回的状态；而压脚上的压脚弹簧已经逐渐被取消，若有，则压脚弹簧的动作原理与针杆弹簧相同。

断电时，若主轴正处于远离零位的转动趋势中，即针杆处于伸出趋势中，针杆弹簧处于压缩趋势中，此时我们停止对主轴驱动机构供电（断电瞬间电路中残留的电能及电容中的电能），并由于主轴较大的惯性，若立刻令其反转，势必需要损耗较多的能量，电路中残留的电能及电容中的电能将不足以支撑主轴回到零位；所以，先令主轴在惯性作用下沿断电时的方向（正转）继续转动至停止，该过程中：

一、主轴可能转动至距离零位更远的位置，即尚未经过距零位最远点，其停止时刻依旧处于远离零位的转动趋势中；相应的，针杆进一步伸出但未达到完全伸出状态，即针杆也还处于伸出趋势中，而针杆弹簧和压脚弹簧（若有）进一步被压缩，也即针杆及主轴等连动组件的部分动能在该过程中转化成了弹簧的弹性势能。此时，若继续令主轴正转直至零位，则势必要通过消耗电能来先令主轴转动至距零位的最远点后再回到零位，即针杆需要继续伸出至完全伸出状态后再收回，也即需要继续压缩弹簧至最大压缩状态再释放，虽然弹簧能够将一部分电能转化为弹性势能进行储存，但是弹簧的伸缩以及连动组件之间的摩擦势必会造成能量的较大损耗，易造成后续主轴转动至零位所需能量的不足。所以，此时我们令主轴反转，以减少主轴回到零位所需的行程，即减少能量的损耗，然后利用电路中残留的电能及电容中的电能对驱动电机供电，结合弹簧的弹性势能和电路中及电容中的电能驱动主轴反转至零位。

二、主轴可能已经经过了距离零位的最远点，停止时刻已经处于接近零位的转动趋势中；相应的，针杆已经经过完全伸出状态，而已经处于收回趋势中，针杆弹簧也已经经过最大压缩状态而处于释放趋势中。此时，当然无需再令主轴向远离零位的方向反转，而直接利用电路中残留的电能及电容中的电能对驱动电机供电，结合弹簧的弹性势能和电路中及电容中的电能驱动主轴正转至零位。还要说明的是，当主轴停止时正好处于距零位最远点，其转动趋势也为接近零位，同时其在正转方向上和反转方向上距零位的距离相等，当然也就没必要令主轴反转。

另外，上述情况均需要令主轴先在惯性作用下自然转动至停止，势必需要消耗一定时间，而随着时间的流逝，电路中及电容中的电能势必也会存在一定的流失。但是，由于该过程中，我们未对主轴的驱动电机主动供电，而主轴还在转动，所以主轴的转动会带动驱动电机转动而向电路中产生一部分电能，以弥补这段时间内电路中电能的流失。

断电时，若主轴正处于接近零位的转动趋势中，即针杆已经处于收回趋势中，则可以同时利用此时主轴的惯性、弹簧的势能以及电路中及电容中的电能驱动主轴继续转动至零位。其中，弹簧在特殊情况下不具有弹性势能，比如弹簧已经处于自然状态下，而针杆尚未完全收回，主轴尚未回到零位的情况下，不过该种情况下主轴距零位的距离已经非常近了，可能仅靠惯性即可到达零位。另外，当断电时主轴距离零位很近，且主轴处于接近零位的转动趋势中，仅凭惯性主轴就会转过零位时，此时我们需要利用电路中及电容中的电能进行主动刹车，以避免主轴经过零位并远离零位，当然，刹车也是主轴驱动机构的一部分。

还要说明的是，本方法仅通过合理有效地利用断电时电路中及电容中残留的电能，并配合弹簧的弹性势能来实现主轴的复位，无需对刺绣机原有电路进行改造，包括电路中原有的电容规格，即无需通过增大电容的容量来确保断电时的供电。所以，采用本方法不会增加额外的元器件成本，效益极高。

作为本发明优选，若主轴停止时处于远离零位的转动趋势中，则计算主轴停止位置在反转方向上距零位的角度，并令主轴反转该角度；若主轴停止时或断电时处于接近零位的转动趋势中，则计算主轴停止位置或断电时刻在正转方向上距零位的角度，并令主轴正转该角度。以确保主轴精准回到零位，而计算角度的具体方法为现有技术，在此不做赘述。

作为本发明优选，所述方法包括：断电时，关闭与主轴复位无关的电路，为主轴驱动电路中的电容储能，即仅开启相关主轴状态或位置的监测电路，以避免电路中及电容中残留电能的浪费，从而确保主轴复位所需的电能。

作为本发明优选，所述方法还包括：断电时，发出断电警报，以及时通知工作人员，确保后续维修工作的及时性，降低生产损失。

作为本发明优选，所述方法还包括：实时监测设备供电情况，判断设备是否断电，以在第一时间获取断电信号，并及时进入断电保护流程，确保主轴能够稳定回到零位。

本发明还提供一种刺绣机断电保护系统，包括：

主轴监测模块，用于监测断电时主轴的转动趋势；

主轴控制模块，断电时，若主轴处于远离零位的转动趋势中，则停止对主轴驱动机构供电，令主轴沿断电时的方向以惯性继续转动至停止；主轴停止时，若主轴处于远离零位的转动趋势中，则令主轴反转，并对主轴驱动机构供电，直至主轴回到零位；若主轴处于接近零位的转动趋势中，则对主轴驱动机构供电，令主轴继续沿断电时的方向转动至零位；

断电时，若主轴处于接近零位的转动趋势中，则继续对主轴驱动机构供电，令主轴沿断电时的方向继续转动，直至回到零位。

作为本发明优选，包括：

角度计算模块，若主轴停止时处于远离零位的转动趋势中，则计算主轴停止位置在反转方向上距零位的角度；若主轴停止时或断电时处于接近零位的转动趋势中，则计算主轴停止位置或断电时刻在正转方向上距零位的角度；

所述主轴控制模块根据所述角度计算模块的计算结果，令主轴沿计算方向转动所得角度。

作为本发明优选，包括：

电路控制模块，用于在断电时，关闭与主轴复位无关的电路，为主轴驱动电路中的电容储能。

作为本发明优选，还包括：

报警模块，用于在断电时发出警报。

作为本发明优选，还包括：

断电监测模块，用于实时监测设备供电情况，判断设备是否断电。

本发明的优点是：

1、能够有效确保刺绣机的主轴在断电时回到停车位，提高重启的效率；

2、简化断电后重启刺绣机的操作，避免工作人员的误操作导致设备损坏；

3、无需增加额外的元器件，也无需对原有电路进行调整，包括电路中的电容等元器件的规格，实施成本极低，经济效益高。

附图说明

图1为本发明一种刺绣机断电保护方法的流程图；

图2为本发明一种刺绣机断电保护系统的功能模块图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，一种刺绣机断电保护方法，包括如下步骤：

步骤1，实时监测设备供电情况，判断设备是否断电，若是，则同时进行步骤2、3和4；若否，继续监测设备供电情况；

步骤2，关闭与主轴复位无关的电路，为主轴驱动电路中的电容储能，即仅开启相关主轴状态或位置的监测电路，以避免电路中及电容中残留电能的浪费，从而确保主轴复位所需的电能；

步骤3，发出断电警报，以及时通知工作人员，确保后续维修工作的及时性，降低生产损失；

步骤4，判断主轴的转动趋势，若主轴处于远离零位的转动趋势中，则进行步骤5；若主轴处于接近零位的转动趋势中，则进行步骤6；其中，现有的电脑刺绣机本身就具有对主轴转动方向的监测功能，只需调用该功能的数据即可获取主轴的转动趋势。

步骤5，停止对主轴驱动机构供电，令主轴沿断电时的方向以惯性继续转动至停止；主轴停止时，若主轴处于远离零位的转动趋势中，则进行步骤5.1；若主轴处于接近零位的转动趋势中，则进行步骤5.2；其中，对于主轴停止时刻或状态的监测，可以通过电脑刺绣机本身就具有的对主轴转速的监测功能实现，即当监测到主轴转速为零时，即可判定主轴转动停止。

步骤5.1，计算主轴停止位置在反转方向上距零位的角度，利用电路中及电容中的电能对主轴驱动机构供电，并令主轴反转该角度，以回到零位；其中，角度的具体计算方法为现有技术，在此不做赘述；

步骤5.2，计算主轴停止位置在正转方向上距零位的角度，利用电路中及电容中的电能对主轴驱动机构供电，并令主轴正转该角度，以回到零位；

步骤6，计算主轴断电时刻在正转方向上距零位的角度，利用电路中及电容中的电能对主轴驱动机构供电或刹车，以令主轴正转该角度，回到零位。

本发明的原理：我们知道，刺绣机的主轴用于带动针杆和压脚动作，主轴自零位出发转动一圈的过程中，针杆恰好完成自完全收缩状态伸出并收回的动作，即完成一次刺绣动作；主轴沿一个方向（即以下所述的正转方向）持续转动，带动针杆重复完成刺绣动作。其中，针杆上套设有针杆弹簧，起到缓冲及复位作用，主轴自零位出发转动至距零位最远点的过程中，针杆自完全收缩状态伸出至最大伸出状态，同时针杆弹簧由自然状态被逐渐压缩至最大压缩状态（在本机构中）；相应的，主轴自距零位最远点转动至零位的过程中，针杆自完全伸出状态收回至完全收缩状态，同时针杆弹簧由最大压缩状态被逐渐释放至自然状态；主轴处于零位或者说停车位即对应于针杆完全收回的状态；而压脚上的压脚弹簧已经逐渐被取消，若有，则压脚弹簧的动作原理与针杆弹簧相同。

断电时，立刻发出断电警报，并关闭与主轴复位无关的电路，同时，判断主轴的转动趋势：

若主轴正处于远离零位的转动趋势中，即针杆处于伸出趋势中，针杆弹簧处于压缩趋势中，此时我们停止对主轴驱动机构供电（断电瞬间电路中残留的电能及电容中的电能），并由于主轴较大的惯性，若立刻令其反转，势必需要损耗较多的能量，电路中残留的电能及电容中的电能将不足以支撑主轴回到零位；所以，先令主轴在惯性作用下沿断电时的方向（正转）继续转动至停止，该过程中：

一、主轴可能转动至距离零位更远的位置，即尚未经过距零位最远点，其停止时刻依旧处于远离零位的转动趋势中；相应的，针杆进一步伸出但未达到完全伸出状态，即针杆也还处于伸出趋势中，而针杆弹簧和压脚弹簧（若有）进一步被压缩，也即针杆及主轴等连动组件的部分动能在该过程中转化成了弹簧的弹性势能。此时，若继续令主轴正转直至零位，则势必要通过消耗电能来先令主轴转动至距零位的最远点后再回到零位，即针杆需要继续伸出至完全伸出状态后再收回，也即需要继续压缩弹簧至最大压缩状态再释放，虽然弹簧能够将一部分电能转化为弹性势能进行储存，但是弹簧的伸缩以及连动组件之间的摩擦势必会造成能量的较大损耗，易造成后续主轴转动至零位所需能量的不足。所以，此时我们令主轴反转，以减少主轴回到零位所需的行程，即减少能量的损耗，然后利用电路中残留的电能及电容中的电能对驱动电机供电，结合弹簧的弹性势能和电路中及电容中的电能驱动主轴反转至零位。

二、主轴可能已经经过了距离零位的最远点，停止时刻已经处于接近零位的转动趋势中；相应的，针杆已经经过完全伸出状态，而已经处于收回趋势中，针杆弹簧也已经经过最大压缩状态而处于释放趋势中。此时，当然无需再令主轴向远离零位的方向反转，而直接利用电路中残留的电能及电容中的电能对驱动电机供电，结合弹簧的弹性势能和电路中及电容中的电能驱动主轴正转至零位。还要说明的是，当主轴停止时正好处于距零位最远点，其转动趋势也为接近零位，同时其在正转方向上和反转方向上距零位的距离相等，当然也就没必要令主轴反转。

另外，上述情况均需要令主轴先在惯性作用下自然转动至停止，势必需要消耗一定时间，而随着时间的流逝，电路中及电容中的电能势必也会存在一定的流失。但是，由于该过程中，我们未对主轴的驱动电机主动供电，而主轴还在转动，所以主轴的转动会带动驱动电机转动而向电路中产生一部分电能，以弥补这段时间内电路中电能的流失。

断电时，若主轴正处于接近零位的转动趋势中，即针杆已经处于收回趋势中，则可以同时利用此时主轴的惯性、弹簧的势能以及电路中及电容中的电能驱动主轴继续转动至零位。其中，弹簧在特殊情况下不具有弹性势能，比如弹簧已经处于自然状态下，而针杆尚未完全收回，主轴尚未回到零位的情况下，不过该种情况下主轴距零位的距离已经非常近了，可能仅靠惯性即可到达零位。另外，当断电时主轴距离零位很近，且主轴处于接近零位的转动趋势中，仅凭惯性主轴就会转过零位时，此时我们需要利用电路中及电容中的电能进行主动刹车，以避免主轴经过零位并远离零位，当然，刹车也是主轴驱动机构的一部分。

还要说明的是，本方法仅通过合理有效地利用断电时电路中及电容中残留的电能，并配合弹簧的弹性势能来实现主轴的复位，无需对刺绣机原有电路进行改造，包括电路中原有的电容规格，即无需通过增大电容的容量来确保断电时的供电。所以，采用本方法不会增加额外的元器件成本，效益极高。

另外，如图2所示，本发明还提供一种刺绣机断电保护系统，包括：

断电监测模块，用于实时监测设备供电情况，判断设备是否断电；

报警模块，用于在断电时发出警报；

电路控制模块，用于在断电时，关闭与主轴复位无关的电路，为主轴驱动电路中的电容储能；

主轴监测模块，用于监测断电时主轴的转动趋势；

主轴控制模块，断电时，若主轴处于远离零位的转动趋势中，则停止对主轴驱动机构供电，令主轴沿断电时的方向以惯性继续转动至停止；主轴停止时，若主轴处于远离零位的转动趋势中，则令主轴反转，并对主轴驱动机构供电，直至主轴回到零位；若主轴处于接近零位的转动趋势中，则对主轴驱动机构供电，令主轴继续沿断电时的方向转动至零位；

断电时，若主轴处于接近零位的转动趋势中，则继续对主轴驱动机构供电，令主轴沿断电时的方向继续转动，直至回到零位。

角度计算模块，若主轴停止时处于远离零位的转动趋势中，则计算主轴停止位置在反转方向上距零位的角度；若主轴停止时或断电时处于接近零位的转动趋势中，则计算主轴停止位置或断电时刻在正转方向上距零位的角度；

所述主轴控制模块根据所述角度计算模块的计算结果，令主轴沿计算方向转动所得角度。

上述系统的工作原理与方法相同，不再赘述。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，该具体实施方式是基于本发明整体构思下的一种实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种刺绣机断电保护方法，其特征在于，包括如下步骤：

断电时，若主轴处于远离零位的转动趋势中，则停止对主轴驱动机构供电，令主轴沿断电时的方向以惯性继续转动至停止；主轴停止时，若主轴处于远离零位的转动趋势中，则令主轴反转，并对主轴驱动机构供电，直至主轴回到零位；若主轴处于接近零位的转动趋势中，则对主轴驱动机构供电，令主轴继续沿断电时的方向转动至零位；

断电时，若主轴处于接近零位的转动趋势中，则继续对主轴驱动机构供电，令主轴沿断电时的方向继续转动，直至回到零位。

2.根据权利要求1所述的一种刺绣机断电保护方法，其特征在于，若主轴停止时处于远离零位的转动趋势中，则计算主轴停止位置在反转方向上距零位的角度，并令主轴反转该角度；若主轴停止时或断电时处于接近零位的转动趋势中，则计算主轴停止位置或断电时刻在正转方向上距零位的角度，并令主轴正转该角度。

3.根据权利要求1所述的一种刺绣机断电保护方法，其特征在于，所述方法包括：断电时，关闭与主轴复位无关的电路，为主轴驱动电路中的电容储能。

4.根据权利要求1所述的一种刺绣机断电保护方法，其特征在于，所述方法还包括：断电时，发出断电警报。

5.根据权利要求1所述的一种刺绣机断电保护方法，其特征在于，所述方法还包括：实时监测设备供电情况，判断设备是否断电。

6.一种刺绣机断电保护系统，其特征在于，包括：

主轴监测模块，用于监测断电时主轴的转动趋势；

主轴控制模块，断电时，若主轴处于远离零位的转动趋势中，则停止对主轴驱动机构供电，令主轴沿断电时的方向以惯性继续转动至停止；主轴停止时，若主轴处于远离零位的转动趋势中，则令主轴反转，并对主轴驱动机构供电，直至主轴回到零位；若主轴处于接近零位的转动趋势中，则对主轴驱动机构供电，令主轴继续沿断电时的方向转动至零位；

断电时，若主轴处于接近零位的转动趋势中，则继续对主轴驱动机构供电，令主轴沿断电时的方向继续转动，直至回到零位。

7.根据权利要求6所述的一种刺绣机断电保护系统，其特征在于，包括：

角度计算模块，若主轴停止时处于远离零位的转动趋势中，则计算主轴停止位置在反转方向上距零位的角度；若主轴停止时或断电时处于接近零位的转动趋势中，则计算主轴停止位置或断电时刻在正转方向上距零位的角度；

所述主轴控制模块根据所述角度计算模块的计算结果，令主轴沿计算方向转动所得角度。

8.根据权利要求6所述的一种刺绣机断电保护系统，其特征在于，包括：

电路控制模块，用于在断电时，关闭与主轴复位无关的电路，为主轴驱动电路中的电容储能。

9.根据权利要求6所述的一种刺绣机断电保护系统，其特征在于，还包括：

报警模块，用于在断电时发出警报。

10.根据权利要求6所述的一种刺绣机断电保护系统，其特征在于，还包括：

断电监测模块，用于实时监测设备供电情况，判断设备是否断电。

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