專利名稱：一種縫紉機(jī)伺服系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種伺服系統(tǒng)，尤其是一種應(yīng)用于縫紉機(jī)的伺服系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自從縫紉機(jī)問世以來，人們對其作了不斷的提高和改進(jìn)，在操作的便利性和提高縫紉效率方面作了不少的工作。早期的改進(jìn)是將驅(qū)動機(jī)構(gòu)由手搖改為腳踹，后來又創(chuàng)制了電動式縫紉機(jī)，為縫制工業(yè)的規(guī)?；a(chǎn)奠定了良好基礎(chǔ)。
機(jī)電一體化縫紉機(jī)是大勢所趨，現(xiàn)在高速平縫機(jī)在縫紉機(jī)行業(yè)也得到了廣泛應(yīng)用。平縫機(jī)伺服系統(tǒng)按伺服電機(jī)的種類可分為5種，即摩擦片式、渦流式、混合步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)和交流電機(jī)。
摩擦片式電子定位針電動機(jī)伺服系統(tǒng)起步快，但速度和針位控制精度差，且摩擦片的磨損會影響定位可靠性，需經(jīng)常保養(yǎng)和維修。
渦流式電子定位針電動機(jī)伺服系統(tǒng)雖然定位精度較高，但起步慢，噪聲和振動大。
混合式步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)雖具有控制方便的優(yōu)點(diǎn)，但起動頻率、運(yùn)行頻率達(dá)不到高速平縫機(jī)的要求，定位精度仍不理想。
直流有刷電動機(jī)伺服系統(tǒng)運(yùn)行效率高，無勵磁損耗，調(diào)速性能好，運(yùn)行可靠，但是，直流有刷電機(jī)均采用機(jī)械方式換向，在電刷和換向器之間存在機(jī)械摩擦，由此帶來了噪聲、火花、無線電干擾及壽命短等缺點(diǎn)。
交流電機(jī)伺服系統(tǒng)，即現(xiàn)在仍然使用的一種，是采用電磁離合器電機(jī)伺服系統(tǒng)，調(diào)速范圍廣、速度調(diào)節(jié)平滑、起動轉(zhuǎn)矩大。但是，由于普通離合電機(jī)是交流異步電機(jī)，輸出功率只有輸入功率的70％左右；通過摩擦離合器傳遞扭矩到縫紉機(jī)，效率又只有70％左右。所以，真正用于縫紉機(jī)的電能利用率只有50％左右。另外普通離合電機(jī)開電源即會運(yùn)轉(zhuǎn)，存在空載用電，即當(dāng)腳不踩、縫紉機(jī)不工作時，也要耗電。因此，普通的電磁離合器電機(jī)伺服系統(tǒng)具有壽命短、效率低、體積大、噪音大的缺點(diǎn)。
同時，國內(nèi)現(xiàn)有的電磁離合器交流電機(jī)伺服系統(tǒng)，所用芯片為8031、8051系列，信號為8位，傳輸速度低。驅(qū)動電路用分立元件組成，電器線路復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)壽命短、效率低、體積大、噪音大、控制芯片傳輸速度低、電器線路復(fù)雜等缺點(diǎn)，本發(fā)明采用了一種新的伺服系統(tǒng)，能夠有效提高控制芯片傳輸速度、節(jié)約能源、增高效率、延長壽命、減小體積、降低噪音。
該系統(tǒng)包括整流濾波電路、驅(qū)動器、電機(jī)、縫紉機(jī)頭、傳感器、人機(jī)界面、控制器、開關(guān)電路和電磁閥，其中所述的電機(jī)采用了三相直流無刷電機(jī)，電網(wǎng)通過整流濾波電路和驅(qū)動器連接電機(jī)；電機(jī)連接縫紉機(jī)頭；電機(jī)通過傳感器連接控制器，縫紉機(jī)頭通過傳感器連接控制器；控制器輸出連接驅(qū)動器，控制器輸出通過開關(guān)電路和電磁閥連接縫紉機(jī)頭?？刂破鞯妮斎胄畔⒂扇藱C(jī)界面取得。
電網(wǎng)通過整流濾波電路將電能輸送到驅(qū)動器，當(dāng)控制器接收到設(shè)定的輸入信息時，發(fā)出指令信號到驅(qū)動器，驅(qū)動器產(chǎn)生信號波控制電機(jī)速度，與電機(jī)相連的傳感器檢測出電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速，又反饋到控制器，與人機(jī)界面上輸入的設(shè)定速度信息比較得到誤差，再根據(jù)相應(yīng)的輸入指令，在相應(yīng)程序的控制下完成啟動、調(diào)速、停車等。與機(jī)頭相連的傳感器檢測出機(jī)頭的上針位、下針位信號，也反饋到控制器，由相應(yīng)程序配合指令信號控制電磁閥的驅(qū)動，完成剪線、掃線、換向等。
本發(fā)明的控制程序包括人機(jī)接口掃描子程序、狀態(tài)顯示子程序、模式子程序、運(yùn)動狀態(tài)模塊、調(diào)速模塊和制動模塊，系統(tǒng)開始工作時，在經(jīng)過初始化后檢查有無由人機(jī)接口模塊輸入的啟動信號，若有，則進(jìn)入相應(yīng)的模式子程序運(yùn)行，并在經(jīng)過運(yùn)動狀態(tài)模塊判定、調(diào)速模塊調(diào)速后由制動模塊制動；若無，則再經(jīng)人機(jī)接口掃描子程序判定后經(jīng)狀態(tài)顯示子程序并結(jié)束。其中1、運(yùn)行模態(tài)模塊實現(xiàn)用戶根據(jù)工藝要求選定若干個基本工作模式中的任何一個，并進(jìn)入相應(yīng)的模式工作。
2、調(diào)速模塊包括電機(jī)的換相模塊，速度PI控制器，電流PI控制器。
3、制動模塊軟件制動和反接制動相互結(jié)合，實現(xiàn)系統(tǒng)的快速制動。
作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，所述的三相直流無刷電機(jī)采用了三相全控橋兩兩導(dǎo)通結(jié)構(gòu)。
作為本發(fā)明的另一個優(yōu)選方案，所述的驅(qū)動器的脈寬調(diào)制電路產(chǎn)生的是六路PWM波形。
作為本發(fā)明的第三個優(yōu)選方案，所述的驅(qū)動器采用了專用智能模塊ASIPMps11015。
作為本發(fā)明的第四個優(yōu)選方案，所述的控制器采用了單片機(jī)80C196MC。
本發(fā)明所述的電機(jī)電能利用率高達(dá)90％以上，與電磁離合器電機(jī)相比省電達(dá)60-90％，無普通電機(jī)的空載耗電，節(jié)省能源；無更換摩擦片的麻煩；噪音極低，該電機(jī)速度較快，可大大提高工作效率，并且啟動快、制動靈、調(diào)速穩(wěn)定，適宜服裝，鞋業(yè)，箱包，皮具等各種工業(yè)縫紉機(jī)配套使用。
該系統(tǒng)采用Intel公司推出的最新一代單片機(jī)80C196MC，是真正的16位微控制器。它特別適合于電動機(jī)和反相器等高速控制領(lǐng)域，性能好，功能全，保證了各項性能指標(biāo)符合要求，具備自動縫紉、自動停車、自動加固縫、自動剪線、自動掃線、自動縫紉，自動補(bǔ)針，功能顯示等智能控制功能，其采用了功耗低的CHMOS電路，具有省電的優(yōu)點(diǎn)。
四

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)2是本發(fā)明所述的控制程序流程3是本發(fā)明所述的人機(jī)接口掃描子程序流程4是本發(fā)明所述的狀態(tài)顯示子程序流程5是本發(fā)明所述的調(diào)速模塊子程序流程6是本發(fā)明所述的運(yùn)行模塊子程序流程7是本發(fā)明所述的系統(tǒng)制動子程序流程8是本發(fā)明所述的無刷直流電機(jī)原理9是本發(fā)明所述的無刷直流電機(jī)全橋控制電路10是本發(fā)明所述的速度曲線11是本發(fā)明所述的自由縫子程序流程12是本發(fā)明所述的固定針數(shù)加固縫子程序流程13是本發(fā)明所述的連續(xù)加固縫子程度流程14是本發(fā)明所述的矩形縫子程序流程圖五具體實施方式
圖1所示的本發(fā)明，包括整流濾波電路、驅(qū)動器、電機(jī)、縫紉機(jī)頭、傳感器、人機(jī)界面、控制器、開關(guān)電路和電磁閥。其中電網(wǎng)通過整流濾波電路和驅(qū)動器連接電機(jī)；電機(jī)連接縫紉機(jī)頭；電機(jī)通過傳感器連接控制器，縫紉機(jī)頭通過傳感器連接控制器；控制器輸出連接驅(qū)動器，控制器輸出通過開關(guān)電路和電磁閥連接縫紉機(jī)頭?？刂破髋c人機(jī)界面相連接取得輸入信息。工作時電網(wǎng)通過整流濾波電路將電能輸送到驅(qū)動器，當(dāng)控制器接收到設(shè)定的輸入信息時，發(fā)出指令信號到驅(qū)動器，驅(qū)動器產(chǎn)生信號波控制電機(jī)速度，與電機(jī)相連的傳感器檢測出電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速，又返饋到控制器，與人機(jī)界面上輸入的設(shè)定速度比較得到誤差，再根據(jù)相應(yīng)的輸入指令，在相應(yīng)程序的控制下完成啟動、停車、調(diào)速等。與機(jī)頭相連的傳感器檢測出機(jī)頭的上針位、下針位信號，也返饋到控制器，由相應(yīng)程序配合指令信號控制電磁閥的驅(qū)動，完成剪線、掃線、換向等。
圖2所示的控制程序流程圖，包括開始指令、系統(tǒng)初始化、有無起動信號判斷、進(jìn)入鍵盤掃描程序、狀態(tài)顯示、進(jìn)入模式子程序、運(yùn)行狀態(tài)、調(diào)速、制動、結(jié)束。系統(tǒng)開始工作后，首先進(jìn)行初始化，然后判斷有無起動信號。若無起動信號，系統(tǒng)進(jìn)入鍵盤掃描程序，判斷鍵盤有信號，系統(tǒng)返回到有無起動信號，重新判斷；判斷鍵盤無信號，進(jìn)行狀態(tài)顯示后結(jié)束。若有起動信號，系統(tǒng)進(jìn)入模式子程序工作狀態(tài)，經(jīng)運(yùn)行狀態(tài)、調(diào)速、制動三個工作過程，最后結(jié)束。
圖3所示的人機(jī)接口掃描子程序流程圖，包括開始指令、是否有鍵閉合判斷、調(diào)用延時12ms、鍵閉合否判斷、判斷閉合鍵號、進(jìn)入各鍵子程序。系統(tǒng)開始工作后，判斷是否有鍵閉合，若無鍵閉合，返回到是否有鍵閉合判斷模塊，重新判斷；若有鍵閉合，調(diào)用延時子程序延時12ms，再一次判斷是否有鍵閉合，若無鍵閉合，返回到第一個是否有鍵閉合判斷模塊，重新判斷。若鍵閉合，再判斷閉合鍵號，然后進(jìn)入各鍵子程序。
圖4所示的狀態(tài)顯示子程序流程圖，包括開始指令、設(shè)置等于1(SET＝1)判定、進(jìn)入功能設(shè)置模塊、修改參數(shù)、顯示結(jié)果、光標(biāo)在起點(diǎn)、模式選擇、顯示、修改參數(shù)、結(jié)束。系統(tǒng)開始工作后，判斷設(shè)置是否等于1，若設(shè)置等于1，進(jìn)入功能設(shè)置模塊，去進(jìn)行修改參數(shù)、顯示結(jié)果，最后結(jié)束。若設(shè)置不等于1，判斷光標(biāo)是否在起點(diǎn)，若光標(biāo)在起點(diǎn)，進(jìn)行模式選擇、顯示，最后結(jié)束。若光標(biāo)不在起點(diǎn)，進(jìn)行修改參數(shù)、顯示，最后結(jié)束。
圖5所示的調(diào)速模塊子程序流程圖，包括關(guān)中斷、檢測測速信號并計算實際轉(zhuǎn)速、給定轉(zhuǎn)速是否大于實際轉(zhuǎn)速、占控比控制量自增、延時、計算誤差、進(jìn)行PID運(yùn)算產(chǎn)生占控比控制量、占控比控制量是否超過上限、設(shè)定占控比控制量等于上限、設(shè)定軟件定時器控制字、占控比控制量是否低于下限、設(shè)定占控比控制量等于下限、開中斷。系統(tǒng)關(guān)中斷之后，首先檢測測速信號并計算實際轉(zhuǎn)速，接著判斷給定轉(zhuǎn)速是否大于實際轉(zhuǎn)速？如果給定轉(zhuǎn)速不大于實際轉(zhuǎn)速，進(jìn)行占控比控制量自增、延時，然后返回到給定轉(zhuǎn)速是否大于實際轉(zhuǎn)速的入口，再次判斷給定轉(zhuǎn)速是否大于實際轉(zhuǎn)速，如果給定轉(zhuǎn)速大于實際轉(zhuǎn)速，首先計算誤差，接著進(jìn)行PID運(yùn)算產(chǎn)生占控比控制量，然后判斷占控比控制量是否超過上限，若是就設(shè)定占控比控制量等于上限，在設(shè)定軟件定時器控制字之后，開中斷；若不是就判斷占控比控制量是否低于下限，若是低于下限就設(shè)定占控比控制量等于下限，最后開中斷；若不是低于下限，則直接開中斷。
圖6所示的運(yùn)行模塊子程序流程圖，包括釋所有的電磁閥、判斷當(dāng)前模式、進(jìn)入模式1、進(jìn)入模式2、進(jìn)入模式3、進(jìn)入模式4、清PWM控制、關(guān)中斷、延時一段時間、結(jié)束。當(dāng)系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)入釋放所有的電磁閥后，立即判斷當(dāng)前模式，根據(jù)需要可分別進(jìn)入模式1、模式2、模式3、模式4中的一個，接著清除脈沖寬度調(diào)制的控制信號，然后關(guān)中斷，再延時一段時間后結(jié)束。
圖7所示的系統(tǒng)制動子程序流程圖，包括開始指令、設(shè)實際速度n和假定速度n’、n＜n’、軟件制動、反接制動、結(jié)束。系統(tǒng)開始工作后，當(dāng)系統(tǒng)檢測到停車信號時，首先使電機(jī)實際轉(zhuǎn)速n從高速或低速達(dá)到一定的假定停車速度值n′，進(jìn)行n＜n’的判斷。若n＜n’不成立，則先進(jìn)行軟件制動，直到n＜n’成立；若n＜n’成立，切換到反接制動。最后結(jié)束。
其中在非PWM調(diào)制期間，導(dǎo)通該無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)下橋臂的功率管子，形成能耗回路，但是由于反電動勢的影響，電流反向，由力矩公式T=-2Ewic]]>得電磁力矩反向，與速度方向相反，電磁力矩變成制動力矩，可以使電機(jī)進(jìn)入制動狀態(tài)。
工作時，系統(tǒng)檢測到準(zhǔn)確位置信號，持續(xù)導(dǎo)通其對應(yīng)下橋臂的功率管子，形成持續(xù)的制動力矩，電機(jī)就會很快制動下來。由于我們采用軟件來導(dǎo)通功率管子，所以稱這種方法為軟件制動。
在電氣制動中，反接制動的效果最為明顯，它把電機(jī)兩端的電源極性對調(diào)一下，這時使電樞電壓與電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度方向相反，電機(jī)工作在第二象限，產(chǎn)生較大的制動力矩，因為這時磁場和轉(zhuǎn)向不便，故反電動勢方向不變。
即U＝-U，E＝E；所以電壓反接制動時的電壓平衡方程-U=E+Ia*(Ra+Rb)+L*dIadt]]>或-U≥E+Ia*(Ra+Rb)整理后，得電樞電流Ia≤-U+ERa+Rb=-2URa+Rb]]>此時電樞電流反向，由式Tm＝CmId得，電磁轉(zhuǎn)距也反向，此時電磁轉(zhuǎn)距與轉(zhuǎn)速的方向相反，故變?yōu)橹苿愚D(zhuǎn)距。由上面的公式可得，這個時刻電機(jī)電樞兩端的電壓增大二倍，這是反接制動的優(yōu)點(diǎn)，能夠產(chǎn)生雙倍的制動力矩，所以電機(jī)能在較短的時間內(nèi)停下來。
按照上述原理，要想電機(jī)實現(xiàn)反接制動，根據(jù)三相電機(jī)的位置信號，導(dǎo)通與電動時相反的功率管子，實現(xiàn)電機(jī)電源的反向。例如圖9，電動時導(dǎo)通s1，s2兩個管子，在制動時，我們可以導(dǎo)通s5，s6，就可以使電機(jī)電樞電壓反向，形成反接制動。
通過對系統(tǒng)制動方法的研究，提出了軟件制動和反接制動相互結(jié)合的方法。當(dāng)系統(tǒng)檢測到停車信號時，先進(jìn)行軟件制動，使電機(jī)從高速降到一定的速度(假定值)時，切換到反接制動。
圖8所示的本發(fā)明的直流無刷電機(jī)，包括電動機(jī)本體、位置傳感器和功率變換電路三部分，功率變換電路包括功率開關(guān)和電子換向電路。
普通直流電動機(jī)的電樞通過電刷和換向器與直流電源相連，電樞本身的電流是交變的，而無刷直流電機(jī)保持著直流電機(jī)的優(yōu)良控制特性，在工作原理上和直流電機(jī)類似，但它的電樞繞組放在定子上，轉(zhuǎn)子上沒有繞組，采用稀土永磁體形成主磁場。無刷直流電機(jī)用磁極位置檢測電路和電力電子開關(guān)逆變器代替有刷電機(jī)的電刷和換向器，即用電子換相代替機(jī)械換向。由位置傳感器提供電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置信號，在控制器中經(jīng)過邏輯推理產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)信號，使逆變器按照一定的順序?qū)?，將直流電源逐次加在電機(jī)的各相繞組上，產(chǎn)生三相電流和交變磁場，與主轉(zhuǎn)子磁極的旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。
一般的永磁式直流電動機(jī)的定子由永磁鋼組成，其主要的作用是在電動機(jī)氣隙中產(chǎn)生磁場。其電樞繞組通電后產(chǎn)生反應(yīng)磁場。由于電刷的換向作用，使得這兩個磁場的方向在直流電動機(jī)運(yùn)行的過程中始終保持相互垂直，從而產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)距而驅(qū)動電動機(jī)不停地運(yùn)轉(zhuǎn)。直流無刷電機(jī)為了實現(xiàn)無電刷換向，首先要求把一般直流電機(jī)的電樞繞組放在定子上，把永磁磁鋼放在轉(zhuǎn)子上，這與傳統(tǒng)直流永磁電動機(jī)的結(jié)構(gòu)剛好相反。但僅這樣做還是不行的，因為用一般直流電源給定子上各繞組供電，只能產(chǎn)生固定磁場，它不能與運(yùn)動中轉(zhuǎn)子磁鋼所產(chǎn)生的永磁磁場相互作用以產(chǎn)生單一方向的轉(zhuǎn)距來驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。所以直流無刷電機(jī)除了有定子和轉(zhuǎn)子組成電動機(jī)的本體以外，還要有位置傳感器、控制電路以及功率邏輯開關(guān)電路共同構(gòu)成的換向裝置，使得直流無刷電機(jī)在運(yùn)行過程中定子繞組所產(chǎn)生的磁場和轉(zhuǎn)動中的轉(zhuǎn)子磁鋼所產(chǎn)生的永磁磁場，在空間始終保持在(90°)左右的電角度。
圖9所示的是無刷直流電機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)，采用了三相全控橋兩兩導(dǎo)通結(jié)構(gòu)。所謂兩兩導(dǎo)通方式是指每一瞬間有兩個功率導(dǎo)通管導(dǎo)通，每個1/6周期(60°電角度)換相一次，每次換向一個功率管每一個功率管導(dǎo)通120°電角度。各功率管的導(dǎo)通順序是V1V6，V6V3，V3V2，V2V5，，V5V4，V4V1、…。當(dāng)功率管V1V6導(dǎo)通時，電流從V1管流入A相繞組，再從C相繞組流出，經(jīng)V6管回到電源。如果認(rèn)定流入繞組的電流所參生的轉(zhuǎn)矩為正，那麼從繞組流出所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為負(fù)。當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)過60°后，有V1V6通電換成V3V6通電。這時，電流從V3流入B相繞組再從C相繞組流出，經(jīng)V6管回到電源。而后每次換相一個功率管，合成轉(zhuǎn)矩矢量方向就隨著轉(zhuǎn)過60°電角度，但大小始終保持√3Ta不變。
所以，同樣一臺直流無刷電動機(jī)，每組繞組通過與三相半控電路同樣的電流時，采用三相星形聯(lián)結(jié)全控電路，在兩兩換相的情況下，其合成轉(zhuǎn)矩增加了√3倍。
圖10所示為本發(fā)明的梯形控制曲線。一般電機(jī)的速度曲線有3類梯形、三角形和雙曲線。雙曲線速度控制曲線是最理想的，最節(jié)省能量的，在兩端位置可提供平滑的加速和減速。但是，實施計算曲線將大大增加CPU的開銷。三角形的計算比雙曲線簡單的多，但在三角形的頂部，過渡的很不平滑。梯形曲線是上兩種曲線的折中，本系統(tǒng)選用梯形控制曲線。
在圖10中，啟動、加速階段我們可以進(jìn)行開環(huán)控制，使電機(jī)進(jìn)行軟啟動，以恒定的加速度進(jìn)行加速，到達(dá)預(yù)定值時，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)調(diào)速階段，再用積分分離PI控制算法進(jìn)行穩(wěn)態(tài)調(diào)速。
由于此種方法結(jié)合了無刷電機(jī)的調(diào)速特性，又發(fā)揮了軟件比較容易修改的特點(diǎn)，大大減少了電機(jī)能量的消耗及噪聲，又保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確度。
圖11所示的自由縫子程序流程圖，包括進(jìn)入模式1指令、是否有前加固判定、計算前加固正縫的針數(shù)并執(zhí)行、吸合反縫閥、計算前加固反縫的針數(shù)并執(zhí)行、釋放反縫閥、進(jìn)入自由縫模式、腳踏板是否松開判定、關(guān)中斷并退出自由縫、腳踏板是否向前踩判定、向后踩并有剪線標(biāo)志、補(bǔ)針、執(zhí)行補(bǔ)針子程序、剪線挑線、結(jié)束。工作時，系統(tǒng)進(jìn)入模式1，即自由縫模式，啟動時先判斷，若有前加固，則先運(yùn)行A針，緊接者反向運(yùn)行B針，然后自由縫，只要腳踏板踩下，就一直運(yùn)行，沒有固定針數(shù)限制，當(dāng)腳踏板回到原位時，則停止縫紉。這時若腳踏板向前繼續(xù)踩下，則重復(fù)剛才描述的動作；若腳踏板向后踩，判斷向后踩后有無剪線標(biāo)志，若有剪線標(biāo)志，執(zhí)行補(bǔ)針子程序，可以補(bǔ)針；若無剪線標(biāo)志，剪線鍵有效，完成剪線挑線動作，最后結(jié)束。
圖12所示的固定針數(shù)加固縫子程序流程圖，包括進(jìn)入模式2指令、是否有前加固判定、計算前加固正縫的針數(shù)并執(zhí)行、吸合反縫閥、計算前加固反縫的針數(shù)并執(zhí)行、釋放反縫閥、進(jìn)入針數(shù)固定加固縫模式、腳踏板是否松開判定、關(guān)中斷并退出自由縫、腳踏板是否向前踩判定、向后踩并有剪線標(biāo)志、補(bǔ)針、執(zhí)行補(bǔ)針子程序、剪線挑線、結(jié)束。工作時，系統(tǒng)進(jìn)入模式2，即針數(shù)固定加固縫模式，啟動時先判斷，若有前加固，則先運(yùn)行A針，緊接者反向運(yùn)行B針，然后自由縫，只要腳踏板踩下，就一直運(yùn)行，有固定針數(shù)限制，當(dāng)腳踏板回到原位時，縫紉繼續(xù)，直到完成設(shè)定針數(shù)，才停止縫紉。這時若腳踏板向前繼續(xù)踩下，則重復(fù)剛才描述的動作；若腳踏板向后踩，判斷向后踩后有無剪線標(biāo)志，若有剪線標(biāo)志，執(zhí)行補(bǔ)針子程序，可以補(bǔ)針；若無剪線標(biāo)志，剪線鍵有效，完成剪線挑線動作，最后結(jié)束。
圖13所示的連續(xù)加固縫子程度流程圖，包括進(jìn)入模式3指令、是否有前加固判定、計算前加固正縫的針數(shù)并執(zhí)行、吸合反縫閥、計算前加固反縫的針數(shù)并執(zhí)行、釋放反縫閥、進(jìn)入連續(xù)加固縫模式、腳踏板是否松開判定、關(guān)中斷并退出自由縫、腳踏板是否向前踩判定、向后踩并有剪線標(biāo)志、補(bǔ)針、執(zhí)行補(bǔ)針子程序、剪線挑線、結(jié)束。工作時，系統(tǒng)進(jìn)入模式3，即連續(xù)加固縫模式，啟動時先判斷，若有前加固，則先運(yùn)行A針，緊接者反向運(yùn)行B針，然后自由縫，只要腳踏板踩下，就一直運(yùn)行，有固定針數(shù)限制，當(dāng)腳踏板回到原位時，縫紉繼續(xù)，直到完成設(shè)定針數(shù)，才停止縫紉。這時若腳踏板向前繼續(xù)踩下，則重復(fù)剛才描述的動作；若腳踏板向后踩，判斷向后踩后有無剪線標(biāo)志，若有剪線標(biāo)志，執(zhí)行補(bǔ)針子程序，可以補(bǔ)針；若無剪線標(biāo)志，剪線鍵有效，完成剪線挑線動作，最后結(jié)束。
圖14所示的矩形縫子程序流程圖，包括進(jìn)入模式4指令、是否有前加固判定、計算前加固正縫的針數(shù)并執(zhí)行、吸合反縫閥、計算前加固反縫的針數(shù)并執(zhí)行、釋放反縫閥、進(jìn)入矩形縫模式、腳踏板是否松開判定、關(guān)中斷并退出自由縫、腳踏板是否向前踩判定、向后踩并有剪線標(biāo)志、補(bǔ)針、執(zhí)行補(bǔ)針子程序、剪線挑線、結(jié)束。工作時，系統(tǒng)進(jìn)入模式，即矩形縫模式，啟動時先判斷，若有前加固，則先運(yùn)行A針，緊接者反向運(yùn)行B針，然后自由縫，只要腳踏板踩下，就一直運(yùn)行，有固定針數(shù)限制，當(dāng)腳踏板回到原位時，縫紉繼續(xù)，直到完成設(shè)定針數(shù)，才停止縫紉。由于矩形有四條邊，因此需要腳踏板向前踩下四次。在矩形縫的過程中，可以在任何一邊中止，停止縫紉。這時若腳踏板向前繼續(xù)踩下，則重復(fù)剛才描述的動作；若腳踏板向后踩，判斷向后踩后有無剪線標(biāo)志，若有剪線標(biāo)志，執(zhí)行補(bǔ)針子程序，可以補(bǔ)針；若無剪線標(biāo)志，剪線鍵有效，完成剪線挑線動作，最后結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種縫紉機(jī)伺服系統(tǒng)，包括整流濾波電路、驅(qū)動器、電機(jī)、縫紉機(jī)頭、傳感器、人機(jī)界面、控制器、開關(guān)電路和電磁閥，其特征在于所述的電機(jī)采用了三相直流無刷電機(jī)，電網(wǎng)通過整流濾波電路和驅(qū)動器連接電機(jī)；電機(jī)連接縫紉機(jī)頭；電機(jī)通過傳感器連接控制器，縫紉機(jī)頭通過傳感器連接控制器；控制器輸出連接驅(qū)動器，控制器輸出通過開關(guān)電路和電磁閥連接縫紉機(jī)頭；控制器與人機(jī)界面相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種縫紉機(jī)伺服系統(tǒng)，其特征在于所述的三相直流無刷電機(jī)采用了三相全控橋兩兩導(dǎo)通結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種縫紉機(jī)伺服系統(tǒng)，其特征在于所述的驅(qū)動器的脈寬調(diào)制電路產(chǎn)生的是六路PWM波形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種縫紉機(jī)伺服系統(tǒng)，其特征在于所述的驅(qū)動器采用了專用智能模塊ASIPM ps11015。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種縫紉機(jī)伺服系統(tǒng)，其特征在于所述的控制器采用了單片機(jī)80C196MC。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種縫紉機(jī)伺服系統(tǒng)，其特征在于本發(fā)明的控制程序包括人機(jī)接口掃描子程序、狀態(tài)顯示子程序、模式子程序、運(yùn)動狀態(tài)模塊、調(diào)速模塊和制動模塊，系統(tǒng)開始工作時，在經(jīng)過初始化后檢查有無由人機(jī)接口模塊輸入的啟動信號，若有，則進(jìn)入相應(yīng)的模式子程序運(yùn)行，并在經(jīng)過運(yùn)動狀態(tài)模塊判定、調(diào)速模塊調(diào)速后由制動模塊制動；若無，則再經(jīng)人機(jī)接口掃描子程序判定后經(jīng)狀態(tài)顯示子程序并結(jié)束。其中(1)運(yùn)行模態(tài)模塊實現(xiàn)用戶根據(jù)工藝要求選定若干個基本工作模式中的任何一個，并進(jìn)入相應(yīng)的模式工作。(2)調(diào)速模塊包括電機(jī)的換相模塊，速度PI控制器，電流PI控制器。(3)制動模塊通過軟件制動和反接制動相互結(jié)合，實現(xiàn)系統(tǒng)的快速制動。
全文摘要
一種縫紉機(jī)伺服系統(tǒng)，為了克服現(xiàn)有技術(shù)壽命短、效率低、芯片速度低等缺點(diǎn)，本發(fā)明采用了三相直流無刷電機(jī)，電網(wǎng)通過整流濾波電路和驅(qū)動器連接電機(jī)；電機(jī)連接縫紉機(jī)頭；電機(jī)通過傳感器連接控制器，縫紉機(jī)頭通過傳感器連接控制器；控制器輸出連接驅(qū)動器，控制器輸出通過開關(guān)電路和電磁閥連接縫紉機(jī)頭；控制器的輸入信息由人機(jī)界面取得。本發(fā)明電能利用率高，節(jié)省能源。
文檔編號D05B69/12GK1702222SQ200510042848
公開日2005年11月30日 申請日期2005年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月24日
發(fā)明者唐永哲 申請人:西北工業(yè)大學(xué)