專利名稱：一種全自動電腦橫機(jī)的可變密度控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及全自動電腦橫機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種全自動電腦橫機(jī)的可變密度控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
度目控制在全自動電腦橫編織機(jī)控制系統(tǒng)中是一項(xiàng)重要的控制，以3針機(jī)系列全自動電腦橫編織機(jī)為例，其有4個(gè)度目控制電機(jī)，傳統(tǒng)的度目控制是用步進(jìn)電機(jī)控制，步進(jìn)電機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)連接密度三角，傳動機(jī)構(gòu)為:步進(jìn)電機(jī)的輸出軸固定設(shè)置一個(gè)齒輪，齒輪與齒排嚙合，齒排通過軸承連接密度三角，通常每行內(nèi)的編織度目是相同的，在一行編織內(nèi)無法改變密度。在同樣的傳動結(jié)構(gòu)中，步進(jìn)電機(jī)由于轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)動力矩小，而且容易失步，精度差，所以在運(yùn)動中調(diào)節(jié)密度，用步進(jìn)電機(jī)不能實(shí)現(xiàn)在一編織行內(nèi)的編織度目可變。目前國外也有可變度目的方案，但成本高，而且也不能實(shí)現(xiàn)在相鄰針之間調(diào)節(jié)密度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種節(jié)省空間，精度高，可以實(shí)現(xiàn)在一行編織內(nèi)改變密度的全自動電腦橫機(jī)的 可變密度控制系統(tǒng)及方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種全自動電腦橫機(jī)的可變密度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:人機(jī)交互，用于顯示電機(jī)狀態(tài)信息和報(bào)警信息；上層通訊模塊，用于發(fā)送控制命令及參數(shù)設(shè)置，與整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；處理模塊，用于接收控制命令，根據(jù)配置參數(shù)數(shù)據(jù)和電機(jī)編碼器反饋輸出PWM信號;接口模塊，用于將PWM信號轉(zhuǎn)換成UVW三相信號給無刷直流電機(jī)；多個(gè)無刷直流電機(jī)，通過傳動機(jī)構(gòu)連接密度三角，接收并執(zhí)行驅(qū)動命令以改變織物行程軌跡與密度。作為優(yōu)選，所述的處理模塊包括Flash、放大電路、DSP處理器與FPGA5DSP處理器，是處理模塊的處理中心，用于上層的通訊、反饋電壓的檢測、與FPAG的通訊、數(shù)據(jù)的存儲及電機(jī)編碼器信號的輸入；FPGA,用于人機(jī)交互的通訊、PWM信號的輸出；Flash,是處理模塊的存儲中心，參數(shù)的數(shù)據(jù)都保存在Flash里；放大電路，是用于放大接口模塊反饋回來的電壓并把放大的電壓輸入到DSP處理器中。作為優(yōu)選，所述的接口模塊，包括多個(gè)與無刷直流電機(jī)相連的SPM模塊，每個(gè)SPM模塊對應(yīng)一個(gè)無刷直流電機(jī)，SPM模塊用以將PWM信號轉(zhuǎn)變?yōu)閁VW三相信號以供無刷直流電機(jī)執(zhí)行。作為優(yōu)選，無刷直流電機(jī)的扭矩大于0.5N.M，轉(zhuǎn)速大于3000轉(zhuǎn)/分鐘。無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速快，可實(shí)現(xiàn)相鄰兩針之間的瞬息變化。
一種全自動電腦橫機(jī)的可變密度控制方法，包括如下步驟:首先獲知密度三角將要到達(dá)的位置，通過上層通訊模塊把處理數(shù)據(jù)設(shè)置完成，計(jì)算并設(shè)定密度三角位置的變化值及與其對應(yīng)的無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)動圈數(shù)、編碼變化值，然后將命令傳輸給處理模塊，處理模塊根據(jù)上層通訊模塊發(fā)過來的命令以及接口模塊的電壓反饋、電機(jī)編碼器信號反饋，輸出PWM信號，接著處理模塊把PWM信號傳給接口模塊，接口模塊把PWM信號轉(zhuǎn)換成UVW三相信號，UVW三相信號來控制無刷直流電機(jī)使其旋轉(zhuǎn)對應(yīng)的圈數(shù)，無刷直流電機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)使密度三角移動，無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)動的同時(shí)電機(jī)編碼器不斷的反饋編碼信號到處理模塊，當(dāng)處理模塊收到的編碼信號變化值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，停止發(fā)送PWM信號，鎖定電機(jī)，從而改變了密度三角的位置，達(dá)到改變織物密度的目的。采用了上述技術(shù)方案的本發(fā)明的原理及具有的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明是通過處理模塊和接口模塊來驅(qū)動各路高速無刷直流電機(jī)，各路高速無刷直流電機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)來改變?nèi)娔X橫編織機(jī)的密度三角的位置，從而改變織物的密度。以往的密度控制系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)一行內(nèi)的編織度目可變，采用本發(fā)明的可變密度控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)每編織行一針內(nèi)改變密度，從而可以做到復(fù)雜的密度控制。本發(fā)明還具有的優(yōu)點(diǎn)是:節(jié)省空間，精度高、不會造成失步，速度快，在機(jī)頭運(yùn)行時(shí)通過無刷直流電機(jī)來改變密度三角位置，能夠?qū)崿F(xiàn)相鄰的兩針之間的突然變化。


圖1為實(shí)施例中本發(fā)明可變密度控制系統(tǒng)的框架圖；圖2為實(shí)施例中本發(fā)明可變密度控制系統(tǒng)中處理模塊的工作示意圖；圖3為傳動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為無刷直流電機(jī)運(yùn)動的速度-時(shí)間關(guān)系圖?！?br> 具體實(shí)施例方式本發(fā)明的具體實(shí)施方式
如下:實(shí)施例:一種全自動電腦橫機(jī)的可變密度控制系統(tǒng)，如圖1所示，包括:人機(jī)交互，是用于顯示電機(jī)狀態(tài)信息和報(bào)警信息；上層通訊模塊，用于生成電機(jī)控制命令，設(shè)置配置參數(shù)，獲取電機(jī)位置及狀態(tài)信息；處理模塊，用于接收電機(jī)控制命令及配置參數(shù)，反饋電機(jī)位置和狀態(tài)信息，根據(jù)電機(jī)控制命令產(chǎn)生PWM(pulse width modulation)信號,來驅(qū)動無刷直流電機(jī),通過IO 口與人機(jī)交互通訊；PWM信號即為無刷直流電機(jī)的驅(qū)動信號。接口模塊，包括4個(gè)SPM模塊，每個(gè)SPM模塊對應(yīng)一個(gè)無刷直流電機(jī)，用于將處理模塊產(chǎn)生的PWM信號轉(zhuǎn)換為UVW三相信號給無刷直流電機(jī)；SPM模塊為把PWM信號轉(zhuǎn)換成UVff三相信號的模塊。4個(gè)無刷直流電機(jī)，在圖1中分別用Moter表示，用于驅(qū)動齒排進(jìn)而帶動密度三角移動，從而改變紗線軌道。下面對組成可變密度控制系統(tǒng)的各部件作下詳細(xì)介紹:人機(jī)交互，是用于顯示電機(jī)狀態(tài)信息主要是電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速，報(bào)警信息有過熱保護(hù)，短路保護(hù)，過壓保護(hù)；過熱保護(hù)，由于過載或其他惡劣的條件使裝置內(nèi)部溫度過高，裝置將自動停止輸出，無刷直流電機(jī)停止運(yùn)行；短路保護(hù)，由于接線或其他原因?qū)е码姍C(jī)繞組突然短路，驅(qū)動器檢測進(jìn)入短路保護(hù)狀態(tài)，切斷所有輸出；過壓保護(hù)，由于快速直動、電網(wǎng)電壓波動等原因?qū)е碌尿?qū)動器內(nèi)部出現(xiàn)過壓裝置進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，自動停止輸出；轉(zhuǎn)速顯示，測量無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，單位為轉(zhuǎn)/分。上層通訊模塊，通過485或CAN通訊與處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，這里的數(shù)據(jù)交互主要是指速度環(huán)增益、速度環(huán)積分時(shí)間參數(shù)、位置環(huán)增益、電機(jī)齒輪比等參數(shù)。處理模塊，如圖2所示，上層通訊模塊交互的數(shù)據(jù)保存到Flash中，接口模塊的電壓反饋通過放大電路連到DSP處理器中，4路電機(jī)編碼信號通過電平轉(zhuǎn)換連到DSP處理器中，DSP處理器通過總線與FPGA通訊，F(xiàn)PGA為現(xiàn)場可編程門陣列，F(xiàn)PGA來驅(qū)動人機(jī)交互，DSP處理器把數(shù)據(jù)傳給FPGA，F(xiàn)PGA產(chǎn)生并輸出PWM信號。接口模塊，接收處理模塊發(fā)送過來的PWM信號，將其轉(zhuǎn)換成UVW三相驅(qū)動信號來驅(qū)動4路高速無刷直流電機(jī)。無刷直流電機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)連接密度三角，如圖3所示，無刷直流電機(jī)I的輸出軸2上固定連接有一齒輪3，齒輪3與齒排4嚙合，使齒輪3轉(zhuǎn)動時(shí)可以帶動齒排4 一起運(yùn)動，齒排4通過軸承連接密度三角5上下運(yùn)動，從而改變織物行程軌跡，最后達(dá)到改變織物密度的目的。此傳動機(jī)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)，在此不作贅述。只是在以往同樣的傳動結(jié)構(gòu)中，步進(jìn)電機(jī)由于轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)動力矩小，而且容易失步，精度差，所以在運(yùn)動中調(diào)節(jié)密度，用步進(jìn)電機(jī)不能實(shí)現(xiàn)在一編織行內(nèi)的編織度目可變。下面對本發(fā)明的具體應(yīng)用作如下舉例:全自動電腦橫編織機(jī)的可變密度控制系統(tǒng)在三針機(jī)上可以實(shí)現(xiàn)每針改變密度，雙系統(tǒng)3針機(jī)，有4只可高速旋轉(zhuǎn)的無刷直流電機(jī)，通過這4只無刷直流電機(jī)改變織物密度，即通過無刷直流電 機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動齒排，齒排的運(yùn)動帶動了密度三角的運(yùn)動，密度三角往上運(yùn)動，紗線的行程變短，從而使織物的密度變小，密度三角往下運(yùn)動，紗線的行程變長，從而使織物的密度變大。首先獲取密度三角將要到達(dá)的位置，通過上層通訊模塊把處理數(shù)據(jù)設(shè)置完成，計(jì)算并設(shè)定密度三角位置的變化值及與其對應(yīng)的無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)動圈數(shù)、編碼變化值，然后將命令傳輸給處理模塊，處理模塊根據(jù)上層通訊模塊發(fā)過來的命令以及接口模塊的電壓反饋、電機(jī)編碼器信號反饋，輸出PWM信號，接著處理模塊把PWM信號傳給接口模塊，接口模塊把PWM信號轉(zhuǎn)換成UVW三相信號，UVW三相信號來控制無刷直流電機(jī)使其旋轉(zhuǎn)對應(yīng)的圈數(shù)，無刷直流電機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)使密度三角移動，無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)動的同時(shí)電機(jī)編碼器不斷的反饋編碼信號到處理模塊，當(dāng)處理模塊收到的編碼信號變化值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，停止發(fā)送PWM信號，鎖定電機(jī)，從而改變了密度三角的位置，達(dá)到改變織物密度的目的。以3針機(jī)60英寸機(jī)型為列，已知針床總長度L為60英寸，每英寸針的數(shù)量N為3枚，編織機(jī)最高速度Vl為1.2米/秒，密度三角的總行程d是600步，上一針的密度三角的位置dl為200步，無刷直流電機(jī)運(yùn)動的速度-時(shí)間關(guān)系圖如圖4所示，無刷直流電機(jī)平均轉(zhuǎn)速V2為2000轉(zhuǎn)/分鐘，下一針的密度三角位置d2是320步，電機(jī)正方向旋轉(zhuǎn)一圈，編碼信號增加的脈沖Nd為1000個(gè)，無刷直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈，密度三角從O走到600步的位置。機(jī)頭從上一針運(yùn)行到下一針，密度三角要從200步的位置運(yùn)行到320步的位置。
針與針的距離Dn=L/N=25.4/3=8.4mm ;在全自動電腦橫編織機(jī)最高速度1.2米/秒情況下，機(jī)頭運(yùn)行從上一針到下一針這段距離即運(yùn)行Dn所需要的時(shí)間Tn=Dn/Vl ； BPΤη=8.4χ1(Γ3/1.2=0.007 秒。上層通訊模塊通過485或CAN通知密度三角要走到320步的位置，處理模塊接收到這個(gè)命令后，發(fā)出PWM信號給接口模塊，接口模塊把PWM信號轉(zhuǎn)換成UVW三相信號來驅(qū)動無刷直流電機(jī)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而使編碼信號發(fā)生變化?，F(xiàn)在密度三角從200走到320，無刷直流電機(jī)要轉(zhuǎn)動的圈數(shù)Q= (d2_dl) /d ；即Q= (320-200) /600=0.2。編碼變化值 B=Q X Nd=0.2 X 1000=200。當(dāng)處理模塊收到電機(jī)編碼器返回到200個(gè)脈沖后，就停止發(fā)PWM信號，電機(jī)保持在鎖定狀態(tài)，密度三角的位置 從200步變到了 320步的位置，從而使織物密度變大。
權(quán)利要求
1.一種全自動電腦橫機(jī)的可變密度控制系統(tǒng)，其特征是該系統(tǒng)包括: 人機(jī)交互，用于顯示電機(jī)狀態(tài)信息和報(bào)警信息； 上層通訊模塊，用于發(fā)送控制命令及參數(shù)設(shè)置，與整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互； 處理模塊，用于接收控制命令，根據(jù)配置參數(shù)數(shù)據(jù)和電機(jī)編碼器反饋輸出PWM信號； 接口模塊，用于將PWM信號轉(zhuǎn)換成UVW三相信號給無刷直流電機(jī)； 多個(gè)無刷直流電機(jī)，通過傳動機(jī)構(gòu)連接密度三角，接收并執(zhí)行驅(qū)動命令以改變織物行程軌跡與密度。
2.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的一種全自動電腦橫機(jī)的可變密度控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的處理模塊包括Flash、放大電路、DSP處理器與FPGA ；DSP處理器，是處理模塊的處理中心，用于上層的通訊、反饋電壓的檢測、與FPAG的通訊、數(shù)據(jù)的存儲及電機(jī)編碼器信號的輸入；FPGA，用于人機(jī)交互的通訊、PWM信號的輸出；Flash，是處理模塊的存儲中心，參數(shù)的數(shù)據(jù)都保存在Flash里；放大電路，是用于放大接口模塊反饋回來的電壓并把放大的電壓輸入到DSP處理器中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全自動電腦橫機(jī)的可變密度控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的接口模塊，包括多個(gè)與無刷直流電機(jī)相連的SPM模塊，每個(gè)SPM模塊對應(yīng)一個(gè)無刷直流電機(jī)，SPM模塊用以將PWM信號轉(zhuǎn)變?yōu)閁VW三相信號以供無刷直流電機(jī)執(zhí)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全自動電腦橫機(jī)的可變密度控制系統(tǒng)，其特征在于:無刷直流電機(jī)的扭矩大于0.5N.M，轉(zhuǎn)速大于3000轉(zhuǎn)/分鐘。
5.一種全自動電腦橫機(jī)的可變密度控制方法，其特征在于:首先獲知密度三角將要到達(dá)的位置，通過上層通訊模塊把處理數(shù)據(jù)設(shè)置完成，計(jì)算并設(shè)定密度三角位置的變化值及與其對應(yīng)的無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)動圈數(shù)、編碼變化值，然后將命令傳輸給處理模塊，處理模塊根據(jù)上層通訊模塊發(fā)過來的命令以及接口模塊的電壓反饋、電機(jī)編碼器信號反饋，輸出PWM信號，接著處理模塊把PWM信號傳給接口模塊，接口模塊把PWM信號轉(zhuǎn)換成UVW三相信號，UVff三相信號來控制無刷直流電機(jī)使其旋轉(zhuǎn)對應(yīng)的圈數(shù)，無刷直流電機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)使密度三角移動，無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)動的同時(shí)電機(jī)編碼器不斷的反饋編碼信號到處理模塊，當(dāng)處理模塊收到的編碼信號變化值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，停止發(fā)送PWM信號，鎖定電機(jī)，從而改變了密度三角的位置，達(dá)到改變織物密度的目的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全自動電腦橫機(jī)的可變密度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括人機(jī)交互，上層通訊模塊，處理模塊，接口模塊及多個(gè)無刷直流電機(jī)，無刷直流電機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)連接密度三角。首先獲知密度三角將要到達(dá)的位置，通過上層通訊模塊把處理數(shù)據(jù)設(shè)置完成，計(jì)算并設(shè)定密度三角位置的變化值及與其對應(yīng)的無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)動圈數(shù)、編碼變化值，然后將命令傳輸給處理模塊，處理模塊輸出PWM信號再通過接口模塊轉(zhuǎn)換成UVW三相信號，UVW三相信號控制無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)動，無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)動的同時(shí)電機(jī)編碼器不斷的反饋編碼信號到處理模塊，當(dāng)處理模塊收到的編碼信號變化值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，停止發(fā)送PWM信號，鎖定電機(jī)，從而改變了密度三角的位置，達(dá)到改變織物密度的目的。
文檔編號D04B15/36GK103243471SQ20131019874
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月23日
發(fā)明者張曉英 申請人:杭州鼎炬科技有限公司