嵌入式电脑横机控制系统研究

发布时间：2020-05-16 19:53

【摘要】：电脑横机是一种科技含量很高的典型机电一体化产品,它集机械、针织工艺、计算机技术、自动控制、电机控制等多种学科于一体,在针织衣衫的生产中应用广泛。近年来,随着人们对针织衣衫时尚化提出更高的要求,以及各种相关科学技术的不断发展,推动电脑横机向全自动化控制的方向发展。本课题重点研究电脑横机的控制系统,提出并实现了在国内先进的全自动嵌入式电脑横机控制系统的系统架构。本文的研究工作是在对电脑横机行业进行了全面调查研究的基础上开展的。首先详细分析了国内外电脑横机的研究现状,深刻剖析国产电脑横机与进口机的差距,阐明开展相关技术研究的重要意义与价值。接着论文介绍了电脑横机的工作原理,包括基本针织工艺及其实现、横机机械部分的构造及作用、机头花板系统中各种三角和压片的作用及其工作方式,最后在全面透彻地分析了系统需求的基础上,提出本文设计的嵌入式电脑横机控制系统的解决方案。本课题采用层次化的分级控制理念,分别设计了核心控制系统和底层执行级系统,这种架构的系统层次鲜明,与机械部分的联系更加紧密,大大提高了系统的工作效率,增强了系统运行的稳定性和可靠性,同时也极大的方便了系统的故障检测。论文设计了系统硬件平台,包括核心控制系统和机头控制系统。核心控制系统是基于S3C2440A设计的,包括存储系统、人机交互系统、编织控制系统。核心控制系统是从整体上控制横机的编织工作,主要负责解析花型数据文件,据此向机头控制系统等底层的执行级系统发送控制指令。同时接收横机上关键部件如机头、针床、引线装置等处的传感器检测到的反馈信号,通过检测到的信号判断横机的工作状态。机头控制系统是基于Cortex_M3设计的,根据核心控制系统发送过来的控制指令,控制机头里的电磁铁、步进电机运动,进而控制花板系统的三角、压片、选针器根据编织工艺运动。机头系统与核心控制系统之间的通信采用CAN总线实现,这样解决了传统控制系统中连线复杂和维护困难的弊端,不仅节约连线,而且提高了系统的可靠性。同时论文基于Linux操作系统,设计了系统的软件平台,开发实现了花型文件解析、编织控制和系统监控等功能。最后论文对电脑横机的机头拖动系统进行了优化设计,搭建了基于SVPWM的交流电机伺服控制系统,并构建了系统的仿真模型,得出较理想的仿真结果,为后续的研究打下了基础。
【图文】：

机型,横机

(e)CMS830S织可穿型横机(d)CMS822HP多针距型横机图1.1STOLL最新机型岛精公司的2010年最新产品MACHZSIG已成为引塔夏式编织机的新标准。这款机型可以配备40把纱嘴，大大提高了引塔夏编织的效率，并且配备了RZCARRIAGE快速急速回转机头，使编织效率最高达到1.4米/秒。这款机器还集成了岛精机的代表性技术，如数控纱环系统、沉降片系统等。近年来，岛精公司还推出了一种无机头的电脑横机。传统的横机的工作原理是通过机头在针床上往复运动，带动编织范围内的三角协调运动完成编织工作[9]。而无机头的横机是由线性电机拖动，直接完成编织任务。归纳起来无机头电脑横机有以下特点:l)引入虚拟机头的概念，虚拟机头把实际的走针轨迹定义成三角，可以任意组合，重要的是没有了传统横机中机头往复运动时带来的惯性，使得虚拟机头的编织更快速，效率更高。2)采用微型电机来控制织针和沉降片，并且每个线性电机的控制都是独立的。3)传统横机进行全成型编织时，常常需要为了配合移圈而空转。引入虚拟机头系统后就可以虚拟出更多的三角系统完成编织。这样就可以同时完成很多花型、钮扣眼、口袋等[’0]。

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头模块、针床模块、主副罗拉部分、机架、机头里的三角系统(也称为花板)、平行导轨(机头在其上运动)等〔’“]。这些机械装置对机械加工工艺和精度要求比较高的机械部件有机头和花板，他们也是横机中最核心的机械部件，对横机工作性能的影响也是最大的。图2.1展示了电脑横机的实物示意图，图2.2为本文所研究的横机的整体组成框图[’9]。引线装置机头机身甘甘更竺皿里里.资姆，竺，，砚决.r，洲月里巨巨产产产、叭气、、 }}}漏漏漏十床纱嘴嘴嘴漏漏漏藻涵畴畴畴 ‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘-J一卜丛~如，‘呻洲即，州，份~1宙盆‘‘‘‘一们们盛盛瀚尽共灰歹思
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP368.1

【参考文献】