[实用新型]绣花机电脑控制设备

说明书

本实用新型是为多头多色绣花机提供的一种电脑控制装置（图13）。

当今世界上绣花机已由单头单色发展到多头多色，许多机头可以同时按图案自动刺绣，并能自动换色。中国目前尚不能出这种机器，以日本和西德几个有代表性的厂家（如日本田岛公司、西德ZSK公司等）的产品来看，高的已发展到24头和7色以上。其机械部分大致定型，一般是8～12头，每头上有4～6个不同色线的针头，可以自由更换（抬针、下针），结构和操作上大同小异。其电气控制设备部分变化较多。目前，一般都采用微电脑控制，但各自的功能和特征不同，设计的电子线路和软件系统五花八门。它们各有各的优缺点，必须结合用户的需要和条件进行分析，才能评价其先进性和实用性。日本和西德许多厂家的电脑控制设备，一般都将多种功能的线路和器件紧密组合在一起。这样，虽然结构紧凑一些，但不便修改、扩充和维修。一旦出现故障或需要修改，技术水平不高的操作和管理人员难以处理。

本实用新型是新设计的一套绣花机电脑控制设备（包括其专用软件计算机程序）。根据国内现有条件，强调立足国内，选用国内现有元器件；并考虑整机系统便于修改、易于功能扩充、维修方便等因素，采用模块化和总线式结构，这样更符合我国和某些国家的需要，有利于推广，使产品更有市场。

电脑控制装置包括操作键盘、主控制箱、电源箱、步进电机控制箱、换色控制箱、断线检测箱等（图13之〔4〕、〔14〕、〔13〕、〔12〕、〔5〕等）。整机系统（图1）有大小模板16种35块，用标准总线相联，总线选用国内外均大力推崇、流行甚广、适用于工业控制的STD总线标准。这种总线具有结构合理、总线定义明确、易于功能扩展、抗干扰能力强等优点。各功能板分别与总线连接起来形成系统。任何功能板一旦发生故障或需要修改，都可以自由拔下，单独处理。16种功能板计有：CPU中央控制单元板、滤波板、内存扩展板、KDC输入控制板、SRB输入板、SCB－1输出板、SCB－2输出板、X方向步进电机接口板、Y方向步进电机接口板、X方向步进电机驱动板、Y方向步进电机驱动板、针位置检测板、断线检测板、机头电磁铁驱动板、勾线扣线剪线电磁铁驱动板、换色电机板。

整机软件系统（图2）分布在主从两个计算机系统中，根据提出的功能要求安排各自的任务，确定通讯代码，包括命令、数据、错误信息等代码。其通讯采用并行的中断实时处理方式。这一套控制装置与其专用软件结合，可以实现绣花机的多种功能。如：（1）花样图案的存储功能，（2）花样图案的正常绣作功能，（3）花样图案的回退补绣功能，（4）跳跃、越框功能，（5）自动调速功能，（6）花样的旋转放大功能，（7）反复绣作功能，（8）断线检测功能，（9）自动换色功能，（10）高速空走功能，（11）低速空走功能，（12）自动剪线功能，（13）断电保护功能，（14）手动换色、手动移框功能，（15）自动返回起绣点功能，（16）花样的编辑功能，（17）显示功能。以上功能的实现，使一台多头多色绣花机运行自如，实现用户方面的要求。

需要专门提出的是目前社会上64K内存扩展板不具备体选功能，如想将内存扩展到64K之外是不可能的。这里在设计时增加了体选功能，32K为一体，可选择256个体。一片8位CPU可管理内存8千多K（图5）。因此，本机具有存储99种花样和32万针的能力。

还应特别提到的是硬件系统中一个技术关键是步进电机接口板驱动电路，要能够高效率地绣出高质量绣品，绣框要能够严格按照花样的变化，高速移动到位并保证精度到0.1mm。本机选用日本产AD－010－010精密步进电机来驱动绣框。有了精密的步进电机，还需要有自己的高质量的电机驱动电路。传统的驱动电路需要串联大功率限流电阻。这样电路功率损耗大的问题难以解决；而且这样的控制方式效果不好，不能保证刺绣的精度和效率。本设计采用了国际上先进的步进电机控制技术，两级供电，高电压起相电流跟随加速作用，低电压可以自动调节，使电流保持恒定，即每一相都有电流的闭环控制，从而除去了限流电阻，解决了传统控制方式难以解决的问题；同时，使电机的带负载起动频率有了很大的提高，稳定性有所增加（图10～12）。

下面对附图加以说明：

图1，绣花机电脑控制设备硬件框图；

图2，绣花机电脑控制设备软件框图；

图3，CPU中央控制单元板；

图4，KDC输入控制板；

图5，内存扩展板；

图6，SRD输入板；

图7，SCD－1输出板；

图8，SCD－2输出板；

图9，换色检测电路；