專利名稱：一種直驅工業縫紉機高速運動控制方法
技術領域：
本發明涉及一種縫紉機的控制方法，具體涉及一種直驅工業縫紉機高速運動控制方法。
背景技術：
電子打結機、電子花樣機等特種縫紉機是目前服裝、箱包、鞋帽等生產過程中必不可少的加工設備。目前，特種縫紉機采用的控制方法是在主軸伺服電機轉動的同時，檢測主軸電機的編碼器信號，然后，根據主軸電機的角度控制X軸和Y軸的運動送料。由于送料角度固定不變，致使特種縫紉機的主軸在高速運動時，縫制厚料會使花型縮小或為了保證花型縫制質量而縫制速度無法提高等問題，影響生產效率。

發明內容
為解決現有控制方法在縫制厚料會使花型縮小，以及在縫制效率底下的技術問題，本發明提供一種直驅工業縫紉機高速運動控制方法。。本發明的技術方案如下一種直驅工業縫紉機高速運動控制方法，該控制方法包括以下步驟1)將縫紉機各軸轉至初始零位；2)手動轉動主軸，使針桿針尖A運動到與布接觸的臨界位置Ctl ；3)繼續通過手動轉動主軸，使針桿繼續向下，針尖A達到E位置完成穿縫后向上運動；4)再次通過手動轉動主軸，使針桿繼續向上運動針尖A從送布起始位置Btl向上回到初始零位位置；并使主軸編碼器的轉盤基準線從終止線4. 1回到垂直位置與零位線重合，所經過角度為aBQ ；5)用實測方法測量控制系統延遲時間ts，對步驟4得到的靜態送布起始角度CIbci 進行修正； 6)通過控制系統確保第一針不送布；7)針桿繼續向下運動，針尖A穿過布層到達E位置，完成第二針縫紉后，向上運動到發送布起動信號Bl位置，控制系統給送布電機X和Y發出送布指令；8)針桿繼續向上運動，針尖A由B1位置運動到Btl位置，送布電機X和Y才完成起動，此時編碼器基準線運動到4. 1位置，并開始送布；9)重復步驟7和步驟8的程序為一個循環，最后一循環只在走完第7步驟后，就完成了縫紉步數。作為上述技術方案的進一步改進，所述步驟1)中針桿針尖A處在零初始位置，相對應的縫紉機主軸編碼器的轉盤基準線處于垂直位置，并且轉盤基準線與垂直零位線重合；所述針尖A與針板之間的距離為15mm。作為上述技術方案的進一步改進，所述步驟2~)中Ctl為送布終止位置，相對應的主軸編碼器的轉盤基準線，從垂直零位線轉出，轉過送布終止角為，所述Cira*銳角。作為上述技術方案的進一步改進，所述步驟幻中針尖A到達送布起始位置Btl，也是送布停止位置Ctl處，在連續工作狀態送布起始位置Btl為送布開始點；相對應的主軸編碼器的轉盤基準線從4. 2位置，逆時針轉過Cigz角到達4.1位置。Cigz為鈍角作為上述技術方案的進一步改進，所述步驟4)中主軸編碼器的轉盤基準線從終止線4. 1回到垂直位置與零位線重合，經過角度為α B(1，基準線4隨主軸轉動一個循環圈； 所述 α bo = 360° -aco-agz。作為上述技術方案的進一步改進，所述步驟幻中對靜態送布起始角a B(l修正為動態起始角aB1;所述動態起始角aB1= %0+ 、；所述延時時間t延由雙通道示波器測得的系統進行控制。作為上述技術方案的進一步改進，所述步驟6)還包括以下步驟a)在E位置完成第一針縫紉后，針尖A向上到達B1位置發出送布起動信號，b)在到達送布起始位置Btl時才開始送布，c)當針尖A向上回到初始零位時反向，并向下到達C1位置發出停止送布信號，此時編碼器轉盤基準線到達4. 2’位置，使得轉盤基準線零位與控制系統修正后的發送停止信號的位置線4. 2’并形成的夾角為α α ； α α為銳角；d)當針尖運動到送布停止點Ctl時送布停止，相應地轉盤基準線運動到4. 2位置， 然后針尖A向下繼續第二針縫紉。作為上述技術方案的進一步改進，所述步驟7)中，相對應地當控制系統檢測到轉盤基準線由Cl位置運動到Bl對應的送布起始位置線4.1’，所形成的夾角為agz;該α gz 為鈍角。作為上述技術方案的進一步改進，所述步驟8)還包括以下步驟當針尖A繼續運動到初始零位時，反向向下運動到C1位置，對應的編碼器轉盤基準線運動到4. 2’位置，此時控制系統向送布電機X和Y發送停止信號，針尖繼續向下運動到Ctl位置，送布電機X和Y 剛好停止；所述發送停止信號位置4. 2’與發送布起始信號位置線4. 1’所形成的夾角為α
起止；所述α起止=α Bi+ α Ci = α BO+ α⑶。作為上述技術方案的進一步改進，所述步驟9)中，在完成步驟8后，針尖A由送布起始位置Btl運動到初始零位時，控制系統控制電機停止運動；轉盤基準線，只轉過α B1停止運動，控制系統同時停止主軸X、Y電機運動后，讓縫紉機保持零位初始狀態。實施本發明具有以下有益效果本發明通過動態調整縫紉機X軸和Y軸的送布時間，提高縫紉速度和縫制效果，該控制方法具體是采用動態修訂送布起始角度的算法，無論主軸運動速度如何變化，均能最大范圍保證送布電機運動所需時間，解決了高速縫紉或縫制厚料時花型縮小的問題，并在保證縫紉質量的前提下進一步提高了縫紉效率。


圖1是本發明中直驅工業縫紉機針桿相對于布料的運動過程示意圖；圖2是本發明中主軸電機運動過程中主軸編碼器的角度變化示意圖3是本發明中t延測量方法1示意圖；圖4是本發明中t延測量方法2示意圖。附圖標記說明圖 1 中，1-針桿；5-布；A-針尖；Bi控制系統對送布電機X和Y發出送布起動信號時針尖的位置；Bo送布電機X和Y開始送布時針尖的位置；Ci控制系統對送布電機X和Y發出送布停止信號時針尖的位置；e。是送布電機X和Y停止送布時針尖的位置。圖 2 中，2-垂直零位置；3-主軸編碼器；4-轉盤基準線；4. 1’(Bi)控制系統對送布電機X和Y發出送布起動信號時編碼器基準線4的位置；4. 1 (Bo)送布電機X和Y開始送布時編碼器基準線4的位置；4. 2’(Ci)控制系統對送布電機X和Y發出送布停止信號時編碼器基準線4的位置；4. 2 (e。)是送布電機X和Y停止送布時編碼器基準線4的位置；a ,。送布送布電機開始送布位置到零位線的主軸編碼器轉角；a 送布電機發送布起動信號位置到零位線主軸編碼器的轉角；a。。零位線到送布停止位置主軸編碼器的轉角；a。1零位線到發送布停止信號位置主軸編碼器的轉角；a 起止=a B1+ a C1 = a a ⑶；a講送布終止位置到送布起始位置主軸編碼器的轉角。圖 3 中，ti-縫細機主軸轉動時刻的時間；t^-編碼器基準線從零位轉動一周360°回到零位的時間；t3-編碼器基準線從再次轉動360°第二次回到零位的時間；tco-編碼器基準線4反時針第一次轉到a e。(4. 2位置)的時間；tB。-編碼器基準線4反時針第一次轉到a B。(4. 1位置)的時間；tcoi-編碼器基準線4反時針第二次轉到a。。1 (4. 2位置)的時間；tB。i-編碼器基準線4反時針第二次轉到aB。iG. 1位置)的時間。圖 4 中，ti-縫細機主軸轉動時刻的時間；t^-編碼器基準線從零位轉動一周360°回到零位的時間；t3-編碼器基準線從再次轉動360°第二次回到零位的時間；tco-編碼器基準線4反時針第一次轉到a e。(4. 2位置)的時間；tB。-編碼器基準線4反時針第一次轉到a B。(4. 1位置)的時間；tcoi-編碼器基準線4反時針第二次轉到a e。(4. 2位置)的時間；tB。i-編碼器基準線4反時針第二次轉到a B。(4. 1位置)的時間；t送-在tBo時間系統向送布電機發出送布起動信號的時間；t送=tBo ；til-接到起動信號以后送布電機編碼器實際起動時刻所測到的時間；
tf亭-在tcl時間系統向送布電機發出送布停止信號的時間；tf亭=tC01 ；tffl-接到停止信號以后，送布電機編碼器實際停止時刻所測得的時間；tBC-發起動信號到發停止信號的時間，即編碼器轉動α 角度的時間；tBa_送布電機實際送布的時間。
具體實施例方式參見圖1-圖4所示，本發明提供的直驅工業縫紉機高速運動控制方法，通過動態調整縫紉機X軸和Y軸的送布時間，提高縫紉速度和縫制效果，主要是在不送布條件下，以手動方式確定針桿上下運動縫紉過程與主軸上下運動和編碼器的角度關系，該控制方法按通過以下步驟實現，步驟1、將縫紉機各軸轉至初始零位；針桿1針尖A處在初始零位位置，針尖A與針板之間的距離為15mm。此時縫紉機主軸編碼器3的轉盤基準線4處于垂直位置，轉盤基準線4與垂直零位線重合。步驟2、手動轉動主軸，使針桿1針尖A運動到快與布接觸的臨界位置Ctl，C0是送布終止位置；主軸編碼器3的轉盤基準線4，從垂直零位線轉出，轉過送布終止角α co,即到達4. 2位置。Ciai為銳角。步驟3、手動繼續轉動主軸，使針桿1繼續向下，針尖A達到E位置完成穿縫后，向上運動，在針尖A到達送布起始位置Btl，也是送布停止位置Ctl處，在連續工作狀態送布起始位置Btl是送布開始點。主軸編碼器3的轉盤基準線4從4.2位置，逆時針轉過α gz角到達 4. 1位置，α gz為鈍角。即送布起始位置Btl，這一過程布是不動的。步驟4、手動繼續轉動主軸，使針桿1繼續向上運動針尖A從送布起始位置Btl向上回到初始零位位置；主軸編碼器3的轉盤基準線4從終止線4. 1回到垂直位置與零位線重合，經過角度為α BQ ；基準線4隨主軸轉動了一(循環)圈，α BQ也可以用下式求得α B0 = 360° - α ⑶-α gz步驟5、用實測方法測量控制系統延遲時間ts，對步驟4得到的靜態送布起始角度 α B0進行修正，根據下式得到動態送布起始角度α B1 (見圖2)，aB1 = aB0+cot延式中，CIbci為靜態送布起始角度，〖@為系統控制延時時間，ω為主軸編碼器的角速度；對靜態送布起始角α Β0修正為動態起始角a B1，a B1角的起點(即發起動信號點) 由Btl位置修正到B1位置(對應的編碼器基準位置由4. 1位置提前到4. 1’位置)。同理， 動態送布終止角acl= a C(|- ts (見圖2)。acl角的終點(即發終止信號點)由C。位置修正到C1位置(對應的編碼器基準位置由4. 2位置提前到4. 2’位置)。ts =信號采集傳輸時間+CPU算法運算時間+控制信號傳輸時間+驅動電機電流建立時間+電機克服慣量響應時間+機械傳動延遲時間；B1是控制系統對送布電機X和Y發出送布起動信號時針尖的位置，此時對應的編碼器轉盤位置為4. 1’ ；B0是送布電機X和Y開始送布時針尖的位置，此時對應的編碼器轉盤位置為4. 1 是控制系統對送布電機X和Y發出停止信號時針尖的位置，此時對應的編碼器轉盤位置為4. 2’ ；C0是送布電機X和Y停止送布時針尖的位置，此時對應的編碼器轉盤位置為4. 2 ；其中ts有以下兩種測量方法測量方法一，若主軸和送布系統一致采用此方法可行。控制系統、操作系統回到零位，編碼器3轉盤基準線4轉到垂直零位線位置，針桿針尖A回到距針板15mm。控制系統時標在發出縫紉信號此時時間t = 0，參見圖3?？p紉機主軸轉動時刻時標時間為t1;編碼器3基準線4從零位開始反時針轉動到 4. 2位置(轉過α co)時間tra轉到4. 1位置(轉過α co+ α gz)時間tB(1，再繼續轉動回到零位置時間、(即編碼器轉過一周360°回到零位，在這周時間內完成一次縫紉。)若按一個循環計算，延遲時間近似認為遲=tl = t2-(t2-tl)編碼器基準線4第二次反時針轉到4. 2位置(轉過α J時間trai轉到4. 1位置 (轉過時間tB(ll，再繼續轉動第二次回到零位置時間t3。按兩個循環計算，延遲時間比較準確值:t延遲=t3-2 (t3-t2)。測量方法二，用雙通道示波器同時測檢主軸編碼器3的角度信號和X向送布電機編碼器角度信號和時間信號，在主軸編碼器上，根據手動測得(參見圖4) α ^= aB0+aC0, 角度和自動運行時對應的轉動的送布時間t 送布=(tC0i_t2) + (t2-tB0) = (tC01-tB0) = tBC在同一時標下，同時測出在tB(l時刻發出送布信號ti到實際X向送布電機編碼器開始送布信號ti和在下一針送布終止位置Ctl處測得應送布停止的時間信號tral，同時發出χ向送布電機停止信號χ向送布電機編碼器實際停止信號，取(tm-ti)和α ffl-tff)的最大值或平均值為延遲時間ts。布的厚度不同，即Btl(B1)位置不同，送布起始角aB(l(aB1)不同，和送布的終止位置Ctl(C1)不同，送布終止角α⑶(Cici)不同而已。步驟6、控制系統保證了第一針不送布，在E位置完成第一針縫紉后，針尖A向上到達B1位置發出送布起動信號，在到達送布起始位置Btl時才開始送布，當針尖A向上回到初始零位，反向，向下到達C1位置發出停止送布信號，編碼器轉盤基準線4到達4. 2’位置，使得轉盤基準線零位與控制系統修正后的發送停止信號的位置線4. 2’所形成的夾角為a C1, α α為銳角；當針尖運動到送布停止點CcX即針尖A與縫布塊接觸的臨界位置)，送布停止。此時轉盤基準線4運動到4. 2位置。針尖A向下繼續第二針縫紉；步驟7、針桿1繼續向下運動，針尖A穿過布層到達E位置，完成第二針縫紉后，向上運動到發送布起動信號(對應4. 1’)B1位置，控制系統給送布電機X和Y發出送布指令。 此時控制系統檢測到轉盤基準線4由Cl位置(對應4. 2’)運動到Bl對應的送布起始位置線4. 1’所形成的夾角為a gz, a gz為鈍角；步驟8、針桿1繼續運動向上，針尖A由B1位置運動到Btl位置，送布電機X和Y才完成起動，此時編碼器基準線運動到4. 1位置，開始送布。針尖A繼續運動到初始零位時，反向向下運動到C1位置，對應的編碼器轉盤基準線4運動到4. 2’位置，此時控制系統向送布電機X和Y發送停止信號，針尖繼續向下運動到Ctl位置，送布電機X和Y剛好停止。發送停止信號位置4.2’與發送布起始信號位置線4. 1’所形成的夾角為α起止=am+acl =
Q + α
BO u^ C0°步驟9、重復步驟7和步驟8的程序為一個循環，最后一循環只在走完第7步驟后， 就完成了縫紉步數；在最后一個第8步驟，針尖A由送布起始位置Btl運動到初始零位時，控制系統控制電機停止運動；轉盤基準線4，只轉過α B1停止運動，控制系統同時停止主軸X、 Y電機運動后，讓縫紉機保持零位初始狀態。本發明通過動態調整縫紉機X軸和Y軸的送布時間，提高縫紉速度和縫制效果，該控制方法具體是采用動態修訂送布起始角度的算法，無論主軸運動速度如何變化，均能最大范圍保證送布電機運動所需時間，解決了高速縫紉或縫制厚料時花型縮小的問題，并在保證縫紉質量的前提下進一步提高了縫紉效率。以上實施方式僅是對發明進行說明，然而本發明并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明思想范圍之外的各種改進也視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種直驅工業縫紉機高速運動控制方法，該控制方法包括以下步驟1)將縫紉機各軸轉至初始零位；2)手動轉動主軸，使針桿針尖A運動到與布接觸的臨界位置Ctl；3)繼續通過手動轉動主軸，使針桿繼續向下，針尖A達到E位置完成穿縫后向上運動；4)再次通過手動轉動主軸，使針桿繼續向上運動針尖A從送布起始位置Btl向上回到初始零位位置；并使主軸編碼器的轉盤基準線從終止線4. 1回到垂直位置與零位線重合，所經過角度為aBQ ；5)用實測方法測量控制系統延遲時間ts，對步驟4得到的靜態送布起始角度CIbci進行修正；6)通過控制系統確保第一針不送布；7)針桿繼續向下運動，針尖A穿過布層到達E位置，完成第二針縫紉后，向上運動到發送布起動信號Bl位置，控制系統給送布電機X和Y發出送布指令；8)針桿繼續向上運動，針尖A由B1位置運動到Btl位置，送布電機X和Y才完成起動， 此時編碼器基準線運動到4. 1位置，并開始送布；9)重復步驟7和步驟8的程序為一個循環，最后一循環只在走完第7步驟后，就完成了縫紉步數。
2.根據權利要求1所述的直驅工業縫紉機高速運動控制方法，其特征在于所述步驟1)中針桿針尖A處在零初始位置，相對應的縫紉機主軸編碼器的轉盤基準線處于垂直位置，并且轉盤基準線與垂直零位線重合；所述針尖A與針板之間的距離為15mm。
3.根據權利要求2所述的直驅工業縫紉機高速運動控制方法，其特征在于所述步驟2)中Ctl為送布終止位置，相對應的主軸編碼器的轉盤基準線，從垂直零位線轉出，轉過送布終止角為，所述Cira*銳角。
4.根據權利要求3所述的直驅工業縫紉機高速運動控制方法，其特征在于所述步驟3)中針尖A到達送布起始位置Btl，也是送布停止位置Ctl處，在連續工作狀態送布起始位置 B0為送布開始點；相對應的主軸編碼器的轉盤基準線從4. 2位置，逆時針轉過α gz角到達 4.1位置，其中agz為鈍角。
5.根據權利要求4所述的直驅工業縫紉機高速運動控制方法，其特征在于所述步驟4)中主軸編碼器的轉盤基準線從終止線4.1回到垂直位置與零位線重合，經過角度為CIbq， 基準線4隨主軸轉動一個循環圈；所述a B(l = 360° -a co- a gz。
6.根據權利要求5所述的直驅工業縫紉機高速運動控制方法，其特征在于 所述步驟幻中對靜態送布起始角a B(|修正為動態起始角CIb1 ；所述動態起始角CIb1 =所述延時時間tg由雙通道示波器測得的系統進行控制。
7.根據權利要求6所述的直驅工業縫紉機高速運動控制方法，其特征在于 所述步驟6)還包括以下步驟a)在E位置完成第一針縫紉后，針尖A向上到達B1位置發出送布起動信號，b)在到達送布起始位置Btl時才開始送布，c)當針尖A向上回到初始零位時反向，并向下到達C1位置發出停止送布信號，此時編碼器轉盤基準線到達4. 2’位置，使得轉盤基準線零位與控制系統修正后的發送停止信號的位置線4. 2’并形成的夾角為α α ； α α為銳角；d)當針尖運動到送布停止點Ctl時送布停止，相應地轉盤基準線運動到4. 2位置，然后針尖A向下繼續第二針縫紉。
8.根據權利要求7所述的直驅工業縫紉機高速運動控制方法，其特征在于所述步驟7)中，相對應地當控制系統檢測到轉盤基準線由Cl位置運動到Bl對應的送布起始位置線4. 1’，所形成的夾角為cigz;該Cigz為鈍角。
9.根據權利要求8所述的直驅工業縫紉機高速運動控制方法，其特征在于所述步驟 8)還包括以下步驟當針尖A繼續運動到初始零位時，反向向下運動到C1位置，對應的編碼器轉盤基準線運動到4. 2’位置，此時控制系統向送布電機X和Y發送停止信號，針尖繼續向下運動到C。位置，送布電機X和Y剛好停止；所述發送停止信號位置4. 2’與發送布起始信號位置線4. 1’ 所形成的夾角為α起止；所述α起止=α Βι+ α ci = α Βο+α co。
10.根據權利要求9所述的直驅工業縫紉機高速運動控制方法，其特征在于所述步驟9)中，在完成步驟8后，針尖A由送布起始位置Btl運動到初始零位時，控制系統控制電機停止運動；轉盤基準線，只轉過α B1停止運動，控制系統同時停止主軸X、Y電機運動后，讓縫紉機保持零位初始狀態。
全文摘要
本發明提供的直驅工業縫紉機高速運動控制方法，在不送布條件下，以手動方式確定針桿上下運動縫紉過程與主軸上下運動和編碼器的角度關系，具體是通過動態調整縫紉機X軸和Y軸的送布時間，提高了縫紉速度和縫制效果。本發明為解決了現有控制方法在縫制厚料會使花型縮小，以及在縫制效率底下的技術問題，并在保證縫紉質量的前提下進一步提高了縫紉效率。
文檔編號D05B27/00GK102321955SQ20111020583
公開日2012年1月18日 申請日期2011年7月21日 優先權日2011年7月21日
發明者楊明 申請人:陜西新瑞陽科技有限公司