[发明专利]一种高速工业缝纫机伺服控制装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及高速工业缝纫机伺服控制领域，尤其涉及一种高速工业缝纫机伺服控制装置及控制方法。

背景技术

工业缝纫机适于缝纫工厂或其他工业部门中大量生产用的缝制工件的缝纫机。服装、鞋帽、等需要用缝纫机的工厂都是用工业缝纫机。

高速工业缝纫机采用直流无刷电机作为伺服电机，它既具有直流电机优良的调速性能，又具有交流电机结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点；采用三个安装在电机内呈120°分布的霍尔位置传感器决定电子换向器导通次序，控制缝纫机的运转，另外为了检测电机转速需要安装光电编码器来检测电机转速。

现有的高速工业缝纫机伺服控制系统采用直流无刷电机作为伺服电机，缝纫机的运转和检测电机转速功能分开，从而造成针位的错误，出现瑕疵产品，而且随着速度的上升，失步的概率越高，对于高要求的加工产品，这是不允许的；而进口产品和合资企业生产的高速工业缝纫机，控制上既有速度控制又有位置控制，其控制策略一般采用空间矢量调制进行电机控制，其运算量大，必须使用DSP作为其主控芯片才能实现高速运算，从而造成成本过高。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种在原有高速工业缝纫机的基础上进行改进，从而将缝纫机的运转和检测电机转速功能进行整合的技术方案：

一种高速工业缝纫机伺服控制装置，主体为高速工业缝纫机，采用三相直流无刷电机作为伺服电机，三相直流无刷电机的电机主轴上设置一个360线光电编码盘和一个霍尔传感器，在电机机头中的两个上下针位固定设置控制器。

作为优选，360线光电编码盘为带有中心安装孔的薄片圆盘，圆盘表面带有断续的同心圆槽，电机主轴穿过360线光电编码盘上的中心安装孔，将360线光电编码固定在电机主轴上任意位置，通过导线与控制器导通。

作为优选，霍尔传感器距离电机主轴2～6cm，与360线光电编码盘上缝隙对应，偏差角度≤0.45°，霍尔传感器通过导线与控制器导通。

作为优选，控制器采用MCU微控制单元。

高速工业缝纫机伺服控制装置的控制方法包括以下步骤：

(1)缝纫机开始运转时，根据360线光电编码盘检测到的旋转计数信号，可确定缝纫机速度；

(2)根据360线光电编码盘信号和一只霍尔传感器的开关信号可决定直流无刷伺服电机的换相时刻；

(3)通过电机主轴上霍尔传感器确定电机的第一个换相时刻，根据360线光电编码盘的信号可确定三相直流无刷伺服电机的另外两个换相时刻；

(4)再次读到霍尔传感器信号时，如果读到360线光电编码盘信号数在360，表示三相直流无刷伺服电正常运转，如果超过这个范围，表示电机运转有问题，故障报警；

作为优选，步骤(4)中360线光电编码盘信号数在360±2范围内，用于调整信号检测误差。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明在原有高速工业缝纫机的基础上进行改进，从而将缝纫机的运转和检测伺服电机转速功能进行整合，有效降低生产成本。

(2)采用MCU微控制单元作为控制器，取代以往采用DSP作为主控芯片的做法，降低了硬件成本，使设备具有更高的性价比和可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的原理框图；

图3为本发明的伺服电机控制流程图；

图4为本发明360线光电编码盘检测流程图。

具体实施方式

为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

如图1，图2所示，高速工业缝纫机伺服控制装置主体为高速工业缝纫机，采用直流无刷电机作为伺服电机4，在电机主轴1上安装一个360线光电编码盘2和一只霍尔传感器3来共同完成电机换相、缝纫机速度检测及剪线时刻确定。缝纫机开始运转时，MCU微控制单元5根据360线光电编码盘2检测到的旋转计数信号，可确定缝纫机速度，根据360线光电编码盘信号2和一只霍尔传感器3的开关信号可决定直流无刷伺服电机4的换相时刻。

伺服电机4内绕组呈120°分布，是固定的，当MCU微控制单元5检测到霍尔传感器3开关信号后，就可决定伺服电机4的一相的换相，缝纫机旋转一周，360线光电编码盘2输出360个脉冲信号，结合360线光电编码盘2检测到的旋转计数信号，MCU微控制单元5便可决定伺服电机4的另外两相的换相时刻，从而将缝纫机的运转和检测伺服电机4转速功能进行整合，有效降低生产成本。