CN1523157A - 刺绣框位置控制装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供刺绣框位置控制装置及其方法，通过检测刺绣框的位移，通过反馈检测出的位移误差来控制所述刺绣框的位置，从而高精度地控制刺绣框的位置。本发明的刺绣框位置控制装置包括：刺绣框，用于固定织物；X轴驱动单元，使刺绣框沿X轴方向移动；Y轴驱动单元，使刺绣框沿Y轴方向移动；以及驱动控制单元，分别输出X轴和Y轴驱动控制信号，以便通过刺绣框的位移指令信号来控制X轴及Y轴驱动单元。另外还包括检测单元，检测向刺绣框的X轴和Y轴的位移，输出与检测的位移对应的电信号；驱动控制单元根据从检测单元输出的电信号来分别产生用于控制X轴及Y轴驱动单元的X轴和Y轴驱动控制信号。

Description

刺绣框位置控制装置及其方法

技术领域

本发明涉及刺绣机，特别涉及通过检测刺绣框的位移，对检测出的位移误差进行反馈而控制所述刺绣框的位置，从而可以高精度地控制刺绣框位置的刺绣框位置控制装置及其方法。

背景技术

一般来说，刺绣机通过在针棒的上下运动之间使固定织物的刺绣框沿X轴和Y轴方向水平移动，将期望的图案或花纹刺绣在织物上。

因此，上述刺绣框的移动正确性和稳速性与刺绣质量密切相关。

作为使所述刺绣框沿X轴和Y轴移动的动力源，大多使用位置确定力好、控制容易的步进电机，也使用伺服电机。

图1是一般的刺绣机中的现有的刺绣框位置控制装置的结构图，它包括：控制单元10，如果从外部输入刺绣机沿着X轴和Y轴方向仅发生预定位移的位移指令信号，则分别输出与所述输入的沿着X轴和Y轴方向的Y轴驱动单元的位移指令信号对应的X轴及Y轴的驱动控制信号；X轴驱动单元20，配有X轴电机(未图示)作为使刺绣框40沿X轴方向移动的驱动源，通过从所述控制单元10输入的X轴驱动控制信号来驱动所述X轴电机，通过所述驱动的X轴电机使刺绣框40沿X轴方向移动规定的位移；以及Y轴驱动单元30，配有Y轴电机(未图示)，作为使刺绣框40沿Y轴方向移动的驱动源，通过从所述控制单元10输入的驱动控制信号来驱动Y轴电机，通过所述驱动的Y轴电机使刺绣框40沿Y轴方向移动规定的位移。

这里，X轴及Y轴驱动单元20、30内分别配置的X轴和Y轴电机通过同步皮带将动力传送到各联锁装置(驱动同步皮带、从动同步皮带、轴等)，但在这样的动力传送过程中，通过所述联锁装置产生误差，因该累积的误差而不能高精度地控制所述刺绣框40的位置，存在使刺绣的质量下降的问题。

尽管提出通过线性电机(linear motor)来传送动力的方式来取代同步皮带，以解决这样的问题，但必须配置多个线性电机，必须另外配置用于控制所述多个线性电机的驱动器(driver)，所以存在制造成本上升的问题。

因此，所述多个线性电机需要同时同方向地驱动刺绣框40，所以存在必须使多个线性电机的工作同步这样的在技术上有困难的问题。

发明内容

因此，本发明是用于解决上述问题而提出的发明，其目的在于提供一种刺绣框位置控制装置及其方法，通过配有用于检测刺绣框位移的位移传感器，反馈由驱动刺绣框的联锁装置产生的位置误差，可以始终在正确的位置上进行刺绣。

用于实现上述目的的本发明的刺绣框位置控制装置用于刺绣机中，该刺绣机包括：用于固定织物的刺绣框；X轴驱动单元，使所述刺绣框沿X轴方向移动；Y轴驱动单元，使所述刺绣框沿Y轴方向移动；以及驱动控制单元，分别输出X轴和Y轴驱动控制信号，以便通过刺绣框的位移指令信号来控制所述X轴及Y轴驱动单元。其特征在于：包括检测单元，检测所述刺绣框沿着X轴和Y轴的位移，输出与所述检测的位移对应的电信号；所述驱动控制单元根据从所述检测单元输出的电信号来分别产生用于控制所述X轴及Y轴驱动单元的X轴和Y轴驱动控制信号。

在上述结构中，其特征还在于，所述驱动控制单元包括：位置检测单元，根据从所述检测单元输出的电信号来检测刺绣框的位移；速度检测单元，根据从所述检测单元检测出的位移来检测刺绣框的移动速度；以及电流检测单元，检测从所述X轴和Y轴驱动单元输出的电机驱动电流信号。所述驱动控制单元使用所述检测出的刺绣框的位移、移动速度和电机驱动电流信号，产生所述X轴和Y轴驱动控制信号。

此外，其特征还在于，所述位置检测单元还包括对从所述检测单元输出的电信号的脉冲教进行计数的计数单元；根据所述计数的脉冲数，所述位置检测单元检测所述刺绣框沿着X轴和Y轴方向的位移，所述速度检测单元检测刺绣框的移动速度。

再有，其特征还在于，所述驱动控制单元还包括：第一运算单元，根据从所述位置检测单元输出的位移和所述刺绣框的位移指令信号来计算位置误差；位置控制单元，根据所述第一运算单元算出的位置误差来输出速度控制信号；第二运算单元，根据从所述位置控制单元输出的速度控制信号和所述速度检测单元检测出的刺绣框的移动速度来计算速度误差；速度控制单元，根据所述第二运算单元算出的速度误差来输出电流控制信号；第三运算单元，根据从所述速度控制单元输出的电流控制信号和所述电流检测单元检测出的电流信号来计算驱动电流误差；以及电流控制单元，根据所述第三运算单元算出的驱动电流误差来输出驱动控制信号。

此外，其特征还在于，将所述检测单元分别安装在所述刺绣框的X轴和Y轴的规定位置上。

再有，其特征还在于，所述检测单元是位移传感器。

此外，其特征还在于，所述位移传感器通过线性标尺(linear s cale)方式来输出所述检测的位移所对应的电信号。

为了实现上述目的，本发明还提供一种刺绣框位置控制方法，通过分别从X轴和Y轴驱动单元输出的X轴及Y轴驱动控制信号使刺绣框的位置沿X轴和Y轴方向移动，其特征在于，该方法包括：位移检测步骤，在使所述刺绣框沿X轴和Y轴移动后，分别检测与位移对应的电信号；以及驱动控制信号产生步骤，根据所述检测出的电信号来分别产生所述X轴和Y轴驱动控制信号。

在上述结构中，其特征还在于，所述驱动控制信号产生步骤还包括：位置检测步骤，根据所述检测出的电信号来检测刺绣框的位移；速度检测步骤，根据所述检测出的位移来检测刺绣框的移动速度；以及电流检测步骤，检测从所述X轴和Y轴驱动单元输出的电机驱动电流信号；使用所述检测出的刺绣框的位移、移动速度和电机驱动电流信号，产生所述X轴和Y轴驱动控制信号。

此外，其特征还在于，所述位置检测步骤还包括对所述输出的电信号的脉冲数进行计数的计数步骤；根据所述计数的脉冲数来检测所述刺绣框沿着X轴和Y轴方向的位移和移动速度。

再有，其特征还在于，所述驱动控制信号产生步骤还包括：第一运算步骤，根据所述检测出的位移和用于使刺绣框移动的从外部输入的位移指令信号来计算位置误差；位置控制步骤，根据从所述第一运算步骤算出的位置误差来输出速度控制信号；第二运算步骤，根据从所述位置控制步骤输出的速度控制信号和从所述速度检测步骤检测出的刺绣框的移动速度来计算速度误差；速度控制步骤，根据从所述第二运算步骤算出的速度误差来输出电流控制信号；第三运算步骤，根据从所述速度控制步骤输出的电流控制信号和从所述电流检测步骤检测出的电流信号来计算驱动电流误差；以及电流控制步骤，根据从所述第三运算步骤算出的驱动电流误差来输出驱动控制信号。

此外，其特征还在于，所述位置检测步骤利用线性标尺方式来进行。

附图说明

图1是一般刺绣机中的现有刺绣框位置控制装置的结构图。

图2是本发明的刺绣框位置控制装置的结构图。

图3是图2的详细方框图。

图4是本发明的刺绣框位置控制方法的流程图。

图5是说明X轴和Y轴方向的位移检测单元的刺绣框的位移检测动作的图。

具体实施方式

以下，根据附图详细说明本发明的优选实施例。

图2是本发明的刺绣框位置控制装置的结构图，它包括：刺绣框400，它可将织物固定住；X轴驱动单元200，配有X轴伺服电机(未图示)，作为用于使刺绣框400沿X轴方向移动的驱动源，使所述刺绣框400沿X轴方向移动；Y轴驱动单元300，配有Y轴伺服电机(未图示)，作为用于使刺绣框400沿Y轴方向移动的驱动源，使所述刺绣框400沿Y轴方向移动；X轴方向的位移检测单元500，输出与刺绣框400沿着X轴方向运动的位移对应的电信号；Y轴方向的位移检测单元600，输出与刺绣框400沿着Y轴方向的位移所对应的电信号；以及控制单元100，将从所述X轴方向的位移检测单元500和Y轴方向的位移检测单元600分别输出的电信号与从外部输入的刺绣框的位移指令信号进行比较，根据其结果来控制刺绣框400的位置。

如图3所示，所述控制单元包括：位移计数单元106，对从X轴和Y轴方向的位移检测单元500、600输出的电信号的脉冲数进行计数；位置检测单元104，检测与所述位移计数单元106计数的脉冲数对应的刺绣框400的位移；速度检测单元105，检测与所述位移计数单元106计数的脉冲数对应的刺绣框400的移动速度；第一运算装置107a，对所述位置检测单元104检测出的位移和刺绣框的位移指令信号进行运算，并计算位置误差；位置控制单元101，根据所述第一运算装置107a算出的位置误差来输出速度控制信号；第二运算装置107b，对从所述位置控制单元101输出的速度控制信号和所述速度检测单元105检测出的移动速度进行运算，并计算速度误差；速度控制单元102，根据所述第二运算装置107b算出的速度误差来输出电流控制信号；电流检测单元103，检测从所述X轴和Y轴驱动单元200、300输出的与电机驱动电流成正比的电流信号；第三运算装置107c，对所述电流检测单元103检测出的电流信号和所述速度控制单元102检测出的电流控制信号进行运算，并计算驱动电流的误差；以及电流控制单元108，根据所述第三运算装置107c计算出的驱动电流误差，将驱动控制信号再次施加到所述X轴和Y轴驱动单元200、300上。

以下，参照图4的流程图详细说明上述结构的本发明的刺绣框位置控制装置的工作。

首先，假设从外部将刺绣框沿着X轴方向移动10mm和沿着Y轴方向移动20mm的位移指令信号输入到控制单元100(S401)。

于是，所述控制单元100将与所述输入的刺绣框的位移指令信号对应的驱动控制信号施加在X轴和Y轴驱动单元200、300上(S402)。

通过所述施加的驱动控制信号，X轴和Y轴驱动单元200、300内配备的X轴和Y轴伺服电机通过同步皮带将动力传送到X轴和Y轴驱动单元200、300内配备的各联锁装置(驱动同步皮带、从动同步皮带、轴等)，由此刺绣框400沿X轴和Y轴方向移动，X轴和Y轴方向的位移检测单元500、600检测所述刺绣框400的位移。

在本发明的实施例中，作为所述X轴和Y轴方向的位移检测单元500、600，优选使用位移传感器，更好是使用通过线性标尺方式工作的位移传感器。以下，参照图5，更详细地说明线性标尺方式的刺绣框位移的检测方法。

如图5所示，在刺绣框的X轴方向和Y轴方向上设置用于测定刺绣框位移的传感器500、600和标尺510、610。在X轴方向上，将标尺510安装在刺绣框400的框架401上，将X轴方向的位移检测单元500在与刺绣框分离的状态下固定在刺绣机上。因此，如果所述刺绣框400沿X轴方向移动，则在X轴方向的位移检测单元500被固定的状态下，所述标尺510与刺绣框400一起沿X轴方向移动。另一方面，在Y轴方向上，将Y轴方向的位移检测单元600安装在刺绣框400的框架402上，将标尺610在与刺绣框400分离的状态下固定。因此，如果所述刺绣框400沿Y轴方向移动，则在标尺610被固定的状态下，所述Y轴方向的位移检测单元600与刺绣框400一起沿Y轴方向移动。

与上述结构不同，可以将标尺510、610分别安装在刺绣框400的X轴和Y轴框架401、402上。在这种情况下，如果使所述刺绣框400沿X轴和Y轴方向移动，则使所述标尺510、610与刺绣框400一起沿X轴和Y轴方向移动那样来动作。此外，也可以将X轴和Y轴方向的位移检测单元500、600分别安装在刺绣框400的框架401、402上。在这种情况下，如果使所述刺绣框400沿着X轴和Y轴方向移动，那么所述X轴和Y轴方向的位移检测单元500、600当然就与刺绣框400一起沿X轴和Y轴方向移动。

不论是在刺绣框400的框架401、402上分别安装X轴和Y轴方向的位移检测单元500、600还是分别安装标尺510、610，所述X轴和Y轴方向的位移检测单元500、600的位移的检测动作可以以同样的方式完成。以下，参照图5，以所述Y轴方向的位移检测单元600的情况为例，详细地说明位移的检测动作。

在刺绣框400的Y轴框架402上安装的Y轴方向的位移检测单元600的内部配有线圈601，在标尺610的内部设置有一列轴承611。

因此，通过从Y轴驱动单元300传送的动力，如果所述Y轴方向的位移检测单元600沿所述标尺610在Y轴方向上被引导，则控制单元100将电源施加在所述Y轴方向的位移检测单元600上。由此，在线圈601中流过固定大小的电流，在所述线圈601中产生磁场。在该状态下，沿标尺610继续在Y轴方向上引导，在Y轴方向的位移检测单元600的线圈601内依次通过多个轴承611。所述控制单元100从所述Y轴方向的位移检测单元600输入所述刺绣框400沿着Y轴方向移动前和移动后的与所述线圈601中流过的电流的相位差对应的脉冲方式的电压值(S403)。

根据同样的原理，如果从所述X轴方向的位移检测单元500输入脉冲形式的电压值，则所述控制单元100将从所述X轴和Y轴方向的位移检测单元500、600分别输入的电压值施加在控制单元100内的位移计数单元106上，所述位移计数单元106对所述施加的电压值的脉冲数分别进行计数(S404)。

为了根据所计数的脉冲数对刺绣框400的位置进行补偿，使所述控制单元100内配有的构成单元按照PID(Proportioning-Integral-Derivation：比例-积分-微分)控制原理来工作。这里，所述PID控制原理是公知技术，所以省略详细的说明。

上述那样计数的脉冲数被分别输入到位置检测单元104和速度检测单元105，位置检测单元104继续检测所述刺绣框400的沿着X轴和Y轴方向的位移(S405)。所述第一运算装置107a对所述检测出的位移和S401步骤中输入的刺绣框的位移指令信号进行运算，并计算位置误差，所述速度检测单元105检测与所述计数的脉冲数对应的刺绣框400的移动速度(S406)。

接着，位置控制单元101根据所述算出的位置误差来输出速度控制信号，在第二运算装置107b对从所述位置控制单元101输出的速度控制信号和所述速度检测单元105检测出的移动速度进行运算、并算出速度误差后，速度控制单元102根据所述第二运算装置107b算出的速度误差来输出电流控制信号。

另一方面，在电流检测单元103检测从X轴和Y轴驱动单元200、300输出的X轴和Y轴伺服电机的驱动电流信号(S407)后，第三运算装置107c对所述电流检测单元103检测出的电流信号和所述速度控制单元102检测出的电流控制信号进行运算，并算出驱动电流误差。电流控制单元108根据所述第三运算装置107c算出的驱动电流误差，将驱动控制信号输出到X轴和Y轴驱动单元200、300(S408)。X轴和Y轴驱动单元200、300使刺绣框400分别沿X轴和Y轴方向移动，对刺绣框400的位置进行位移误差补偿及控制。

本发明不限于上述实施例，也可以将X轴和Y轴方向的位移检测单元500、600安装在X轴和Y轴驱动源中。除此以外，本领域技术人员还可以进行多种变形及变更，显然，对配备有X轴和Y轴的缝纫机也可以同样地实施。这包含在本发明的权利要求的精神和范围内。

本发明通过检测单元(位移传感器)来检测刺绣框400沿着X轴和Y轴方向的位移，并控制刺绣框400的位置，在动力传送时，具有使各联锁装置产生的位移误差最小的效果。

此外，本发明与使用线性电机作为动力传送部件的现有技术相比，具有可以大大节省制造成本的效果。

再有，本发明通过检测刺绣框400沿着X轴和Y轴方向的位移，与X轴和Y轴驱动源(在本实施例中，相当于X轴和Y轴的伺服电机)的种类无关，可以补偿由该驱动源产生的位移误差，具有可以对刺绣框400的位置进行更高精度的控制和提高刺绣质量的效果。

Claims (12)

1.一种刺绣框位置控制装置，用于在刺绣机中控制刺绣框位置，所述刺绣机包括：用于将织物固定的刺绣框；X轴驱动单元，使所述刺绣框沿X轴方向移动；Y轴驱动单元，使所述刺绣框沿Y轴方向移动；以及驱动控制单元，分别输出X轴和Y轴驱动控制信号，以便通过刺绣框的位移指令信号来控制所述X轴及Y轴驱动单元，其特征在于，

还包括检测单元，检测所述刺绣框沿着X轴和Y轴方向的位移，输出与所述检测的位移对应的电信号，并且

所述驱动控制单元根据从所述检测单元输出的电信号，分别产生用于控制所述X轴及Y轴驱动单元的X轴和Y轴驱动控制信号。

2.如权利要求1所述的刺绣框位置控制装置，其特征在于，所述驱动控制单元包括：

位置检测单元，根据从所述检测单元输出的电信号来检测所述刺绣框的位移；

速度检测单元，根据从所述检测单元检测出的位移来检测刺绣框的移动速度；以及

电流检测单元，检测从所述X轴和Y轴驱动单元输出的电机驱动电流信号；

所述驱动控制单元使用所述检测出的刺绣框的位移、移动速度和电机驱动电流信号，产生所述X轴和Y轴驱动控制信号。

3.如权利要求2所述的刺绣框位置控制装置，其特征在于，所述位置检测单元还包括对从所述检测单元输出的电信号的脉冲数进行计数的计数单元，

根据所述计数的脉冲数，所述位置检测单元检测所述刺绣框的沿着X轴和Y轴方向的位移，所述速度检测单元检测刺绣框的移动速度。

4.如权利要求2所述的刺绣框位置控制装置，其特征在于，所述驱动控制单元还包括：

第一运算单元，根据从所述位置检测单元输出的位移和所述刺绣框的位移指令信号来计算位置误差；

位置控制单元，根据所述第一运算单元算出的位置误差来输出速度控制信号；

第二运算单元，根据从所述位置控制单元输出的速度控制信号和所述速度检测单元检测出的刺绣框的移动速度来计算速度误差；

速度控制单元，根据所述第二运算单元算出的速度误差来输出电流控制信号；

第三运算单元，根据从所述速度控制单元输出的电流控制信号和所述电流检测单元检测出的电流信号来计算驱动电流误差；以及

电流控制单元，根据所述第三运算单元算出的驱动电流误差来输出驱动控制信号。

5.如权利要求1至4任何一项所述的刺绣框位置控制装置，其特征在于，所述检测单元分别安装在所述刺绣框的X轴和Y轴的规定位置上。

6.如权利要求1所述的刺绣框位置控制装置，其特征在于，所述检测单元是位移传感器。

7.如权利要求6所述的刺绣框位置控制装置，其特征在于，所述位移传感器通过线性标尺的方式来输出所述检测的位移所对应的电信号。

8.一种刺绣框位置控制方法，通过分别从X轴和Y轴驱动单元输出的X轴及Y轴驱动控制信号使刺绣框的位置沿X轴和Y轴方向移动，其特征在于，该方法包括：

位移检测步骤，在使所述刺绣框沿X轴和Y轴移动后，分别检测与位移对应的电信号；以及

驱动控制信号产生步骤，根据所述检测出的电信号来分别产生所述X轴和Y轴驱动控制信号。

9.如权利要求8所述的刺绣框位置控制方法，其特征在于，所述驱动控制信号产生步骤还包括：

位置检测步骤，根据所述检测的电信号来检测刺绣框的位移；

速度检测步骤，根据所述检测的位移来检测刺绣框的移动速度；和

电流检测步骤，检测从所述X轴和Y轴驱动单元输出的电机驱动电流信号；

使用所述检测出的刺绣框的位移、移动速度和电机驱动电流信号，产生所述X轴和Y轴驱动控制信号。

10.如权利要求9所述的刺绣框位置控制方法，其特征在于，所述位置检测步骤还包括对所述输出的电信号的脉冲数进行计数的计数步骤，并根据所述计数的脉冲数来检测所述刺绣框沿着X轴和Y轴方向的位移和移动速度。

11.如权利要求9所述的刺绣框位置控制方法，其特征在于，所述驱动控制信号产生步骤还包括：

第一运算步骤，根据所述检测出的位移和用于使刺绣框移动的从外部输入的位移指令信号来计算位置误差；

位置控制步骤，根据所述第一运算步骤算出的位置误差来输出速度控制信号；

第二运算步骤，根据所述位置控制步骤输出的速度控制信号和所述速度检测步骤检测出的刺绣框的移动速度来计算速度误差；

速度控制步骤，根据所述第二运算步骤算出的速度误差来输出电流控制信号；

第三运算步骤，根据从所述速度控制步骤输出的电流控制信号和从所述电流检测步骤检测出的电流信号来计算驱动电流误差；以及

电流控制步骤，根据从所述第三运算步骤算出的驱动电流误差来输出驱动控制信号。

12.如权利要求9所述的刺绣框位置控制方法，其特征在于，所述位置检测步骤通过线性标尺方式来进行。

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