[发明专利]电脑花样缝纫机运动控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及数控领域中的运动控制方法，尤其是电脑花样缝纫机的运动控制方法。

背景技术

花样缝纫机是箱包、鞋帽等生产过程中不可缺少的重要缝制设备。电脑花样缝纫机采用的运动控制方法直接影响电脑花样缝纫机的性能指标。

公开号为CN1794561A的中国专利文献，公开了一种名称为《电子花样机电机运动控制方法》发明专利申请技术，该申请公开了一种电子花样缝纫机电机运动控制方法。该方法虽然实现了主轴电机的连续运行，但是在缝制每一针时主轴电机的速度都要进行变化，这样的控制方式难以实现高速平稳运行，缝制过程中的速度变化会导致机器运行时抖动。其中提及的在步距小于0.3mm时的最大缝制速度可以达到3000针/分的技术指标没有实用价值。

其它相关领域的技术，2000年6月出版的中国科技杂志《武汉科技学院学报》第12卷发表的名称为《富怡牌电脑绣花机工作原理》（作者赵延雯，吴世林、方晓初）的文章介绍了一种半互斥位置监测协同运动控制方法。该方法是控制系统在主轴伺服电机匀速运转的同时，检测主轴伺服电机的角度来控制X轴和Y轴送料运动。在控制过程中由于运算和控制没有分开，致使控制系统在缝制过程中两者不能同步进行而是顺序进行，减缓了系统的控制速度，使得缝制速度只能达到800针/分。这个指标对于绣花机来说已经足够，但是对于高速缝制设备花样缝纫机来说，这个速度就不能满足需求。

发明内容

为了解决电脑花样缝纫机缝制速度低、高速运行不平稳的问题。本发明提供了一种电脑花样缝纫机运动控制方法。

本发明的电脑花样缝纫机运动控制方法，依次包括下列内容：

花样缝纫机的控制系统在主轴伺服电机匀速运转的同时，通过检测主轴伺服电机的角度来控制X轴和Y轴送料运动过程；将主轴伺服电机停在送料开始角度位置和送料终止角度位置的编码器反馈输入到FPGA定义的相应的I/O地址中；在缝制过程中，主轴伺服电机以一定的速度匀速旋转，当缝纫机针随着主轴电机旋转到送料开始角度位置，此时当前主轴电机编码器返回值与FPGA相应I/O地址的送料开始角度一致，即表明当前位置可以开始驱动X/Y轴步进电机运行送料；FPGA控制步进电机进行升速，达到X/Y轴步进电机的运行速度V_x和V_y；V_x和V_y由FPGA根据主轴电机旋转速度和 X/Y方向移动的针距进行调节（针距范围0.1mm～12.7mm）；在机针从送料开始角度运行到送料终止角度的过程中，X/Y轴步进电机要完成规定的针距的移动；在机针运行到送料终止角度的时候，FPGA控制步进电机进行减速，直到速度为0，机针扎下，完成一针缝纫。以此类推完成后面每一针的缝制。

控制系统中的用于对花样数据的运算工业控制计算机对控制系统中的存储器中的花样文件进行读取编译，根据用户设置的运行速度控制主轴伺服电机进行匀速运转的速度；并将每针的X轴和Y轴方向的送料增量△x和△y缝纫数据送入运动控制卡中的的FPGA的队列中，等待执行单元的执行。

运动控制卡上的FPGA在控制X/Y轴步进电机的速度的同时还对步进电机的升降速度进行控制；由FPGA产生步进电机不同速度运行时所需的时钟频率，实现步进电机的变速度控制。

所述的控制方法还包括：X轴和Y轴方向的送料增量△x和△y缝纫数据通过运动控制卡上的FPGA芯片实现缓冲，所形成的数据队列由硬件按顺序执行。

本发明的方法，是基于一种电脑花样缝纫机控制系统的平台上实现的。该控制系统包括电脑控制单元、伺服驱动单元、人机界面单元、系统供电单元、系统软件。电脑控制单元由工业控制计算机（IPC）、运动控制卡和输出接口卡组成。

工业控制计算机（IPC）通过标准的PC104总线接口与运动控制卡相连。工业控制计算机（IPC）数据运算处理功能强大，主要负责对花样数据的运算，将每一针数据分割为X方向和Y方向增量，通过标准的PC104总线接口送到运动控制卡上的FPGA的队列中。