专利名称：高速任意隔头绣电脑刺绣机控制系统的制作方法
技术领域：
本发明属于纺织服装领域，尤其是一种高速任意隔头绣电脑刺绣机控制系统。
背景技术：
多头刺绣机可以按照预先存储的花样在布匹、服饰等材料表面进行图案或文字的加工，随着社会与经济的发展，生活水平的日益提高，人们对服装的时尚性和个性化追求也逐渐提高，所以要求在同一件服饰上点缀多种形式的刺绣。目前常见的多头式刺绣机主要由人机接口操作箱、主控模块和机头控制板组成，人机接口操作箱是操作人员控制机器的接口，提供一些如软驱、U盘、键盘、LCD等输入输出设备接口，并使用RS232接口与主控模块相连，主控模块处理刺绣机机头的状态和控制信号，获取主轴位置信息、控制绣框的运动，并通过RS232接口从人机接口操作箱内获取花样信息，同时将系统工作中的实时信息传送给人机接口操作箱上的LCD显示，机头控制板接收到主控模块的指令后驱动刺绣机机头与主轴协调工作。传统的多头刺绣机中均采用手工锁头的方式来选择刺绣机头，不具备选择任意头刺绣的功能，而且在多种颜色刺绣时，每一种颜色不能任意选择要参与绣作的机头，由此使刺绣花样受到刺绣幅面的局限，不能用不同机头组合绣作花样，限制了各种不同花样组合图案的绣作，这样传统刺绣机的工作效率较低，绣作的花样图案简单、电脑绣花的使用范围和应用领域受到了限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种花样可任意机头组合刺绣，由此构成各种不同形式的组合图案的高速任意隔头绣电脑刺绣机控制系统。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的 一种高速任意隔头绣电脑刺绣机控制系统，由人机接口操作箱、主控模块和机头控制模块组成，所述的人机接口操作箱通过串口模块与主控模块连接，该主控模块与机头控制模块电连接，所述刺绣机的机头分别安装一机头控制模块，所有机头控制模块均与主控模块电连接。
而且，所述主控模块电连接的机头控制模块的数量为2～30。
而且，所述主控模块由主处理器模块、数据存储器模块、第一定时计数器模块、从处理器模块、第二定时计数器模块、主轴编码器接口模块、剪刀回位检测接口模块、M轴零位传感器接口模块、拉杆开关接口模块、边界开关接口模块、针位检测接口模块、钩刀回位检测接口模块、机头控制接口模块、毛巾绣换色模块、绣框XY步进电机驱动器接口模块、M轴和气动框接口模块、剪线/钩线/扣线及锯/金接口模块和主轴伺服或变频器接口模块组成； 各模块的连接关系是 主处理器模块的输入/输出接口分别连接从处理器模块、数据存储器模块、第一定时计数器模块和输入输出门阵列模块； 从处理器模块的输入/输出接口分别连接第二定时计数器模块和输入输出门阵列模块； 输入输出门阵列模块电连接主轴编码器接口模块、剪刀回位检测接口模块、M轴零位传感器接口模块、拉杆开关接口模块、边界开关接口模块、针位检测接口模块、钩刀回位检测接口模块、机头控制接口模块、毛巾绣换色模块、绣框XY步进电机驱动器接口模块、M轴和气动框接口模块、剪线/钩线/扣线及锯/金接口模块和主轴伺服/变频器接口模块，输入输出门阵列模块还通过串口模块连接人机接口操作箱。
而且，所述每个机头的机头控制模块通过机头控制接口模块电连接主控模块。
而且，所述的主处理器模块中预存储有选通任意机头控制模块的软件控制模块。
而且，所述的主处理器模块和从处理器模块使用的芯片是8032。
而且，所述的第一、第二定时计数器模块使用的芯片是8253。
而且，所述的数据存储器模块使用的芯片是628512。
而且，所述的输入输出门阵列使用的芯片是XC9572。
而且，所述的机头控制模块使用的芯片是PIC16F876。
本发明的优点和有益效果为 1、本控制系统中的主控模块电连接有一组机头控制模块，该主控模块内部预存储的选通任意机头控制模块的软件控制模块，该软件控制模块可以根据预先输入的指令协调不同的机头进行协同工作以实现任意机头的组合绣作，实现了一种花样可由任意机头组合刺绣，扩大了花样的整体绣作面积，提高了工作效率。
2、本控制系统中与主控模块电连接有2～30个机头控制模块，机头控制模块的数量可以根据实际工作情况自由设定，具有灵活性高的优点，而且机头的锁头由软件完成，其自动化水平高，极大的方便了操作人员的工作。
3、本控制系统主控模块中的主、从处理器均使用8032，并且每块8032均连接有非易失性SRAM芯片628512，配置该SRAM芯片后增大了存储空间，能存储更多的花样信息。
4、本控制系统中主、从处理器模块的输出的花样信息和控制信号以及外部输入的反馈信息通过输入输出门阵列模块进行缓冲，该输入输出门阵列模块由三片XC9572构成，该XC9572芯片为XILINX公司生产的高性能可编程逻辑器件，其可编程管脚间的脚对脚延时均为5纳秒，时钟速度可达到125兆赫，由该芯片构成的电路能快速的对其它模块的输入或输出数据进行缓冲，提高了系统的响应能力。
5、本控制系统每个机头的机头控制模块为多个，机头控制模块只需要控制独立的一个机头，与现有的一个机头控制模块同时控制多个机头相比较，其结构得到了简化，成本降低，而且易于维护，便于更换，当出现故障时，对整体的绣作影响不大。
6、本控制系统每个机头的机头控制模块中使用的芯片是嵌入式微处理器PIC16F876，该处理器的指令字节为14比特，片内带有128×8的EEPROM数据存储器，其程序存储器采用快闪存储器，该结构使数据的输入输出更快速，提高了机头控制模块的响应速度。
7、本控制系统的主控模块中在机头进行刺绣的同时累计刺绣针数，当累计针数达到设定加油针数时，主控制模块向机头控制模块发送加油命令，由机头控制模块自动打开气阀喷油，使高速运转的机头运动部件得到润滑，从而减少机头高速运转带来的磨损，保障机器能够长期安全可靠运行。
8、本发明结构简单、自动化程度高，主控模块读取人机接口操作箱内的花样数据并将实时信息输入至LCD显示，同时主控模块内部预存储有选通任意机头控制模块工作的软件控制模块，该软件控制模块可以根据预先输入的指令协调不同的机头进行协同工作以实现任意机头的组合绣作，在多种颜色绣作时，每一种颜色可以自动任意选择要参与绣作的机头，从而实现了一种花样可由任意机头组合刺绣，构成各种不同形式的组合图案，从整体上扩大了花样的整体绣作面积，得到很多不同组合的图案模式，使刺绣图案更加丰富多彩，而且由本控制系统控制的刺绣机的产品性能得到了提升，提高了产品的竞争力。
图1为本发明的电路方框图； 图2为主控模块的电路方框图； 图3、图4为主处理器模块、从处理器模块、数据存储器模块和第一/第二定时计数器模块的电路原理图； 图5为三片XC9572芯片组成的输入输出缓冲电路的原理图； 图6为串口模块、主轴编码器接口模块和电源输入接口模块的电路原理图； 图7为剪刀回位检测接口模块、M轴零位传感器接口模块、拉杆开关接口模块、边界开关接口模块、针位检测接口模块和钩刀回位检测接口模块的电路原理图； 图8为机头控制接口模块和毛巾绣换色模块的电路原理图； 图9为XY步进电机驱动器接口模块、M轴和气动框接口模块的电路原理图； 图10为剪线/钩线/扣线及锯/金接口模块和主轴伺服/变频器接口模块的电路原理图； 图11为机头控制模块的电路方框图； 图12为机头控制模块的电路原理图； 图13为主控模块预存储的选通任意机头的软件控制模块的工作流程图； 图14为主控模块自动加油程序的工作流程图。
具体实施例方式 下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种高速任意隔头绣电脑刺绣机控制系统，如图1所示，由人机接口操作箱、主控模块和机头控制模块组成，人机接口操作箱通过串口模块与主控模块连接，该主控模块与机头控制模块电连接，本发明的创新在于刺绣机中的每个机头均安装一机头控制模块，所有机头控制模块均与主控模块电连接。也即主控模块电连接一组机头控制模块，该机头控制模块可以根据实际工作情况设置2～30。
主控模块如图2所示，由主处理器模块、数据存储器模块、第一定时计数器模块、从处理器模块、第二定时计数器模块、主轴编码器接口模块、剪刀回位检测接口模块、M轴零位传感器接口模块、拉杆开关接口模块、边界开关接口模块、针位检测接口模块、钩刀回位检测接口模块、机头控制接口模块、毛巾绣换色模块、绣框XY步进电机驱动器接口模块、M轴和气动框接口模块、剪线/钩线/扣线及锯/金接口模块和主轴伺服或变频器接口模块组成，主处理器模块的输入/输出接口分别连接从处理器模块、数据存储器模块、第一定时计数器模块和输入输出门阵列模块；从处理器模块的输入/输出接口分别连接第二定时计数器模块和输入输出门阵列模块；输入输出门阵列模块电连接主轴编码器接口模块、剪刀回位检测接口模块、M轴零位传感器接口模块、拉杆开关接口模块、边界开关接口模块、针位检测接口模块、钩刀回位检测接口模块、机头控制接口模块、毛巾绣换色模块、绣框XY步进电机驱动器接口模块、M轴和气动框接口模块、剪线/钩线/扣线及锯/金接口模块和主轴伺服/变频器接口模块，输入输出门阵列模块还通过串口模块连接人机接口操作箱。
机头控制模块通过机头控制接口模块电连接主控模块。
在主处理器模块中预存储有选通任意机头控制模块的软件控制模块，该软件控制模块可以根据预先输入的指令协调不同的机头进行协同工作以实现任意机头的组合绣作，实现了一种花样可由任意机头组合刺绣，扩大了花样的整体绣作面积，提高了工作效率。
本发明中主处理器模块和从处理器模块见图3中上面的U7和U8，使用的芯片是8032。数据存储器模块见图3中间的U9和U10，使用的芯片是628512。第一、第二定时计数器模块见图4上面的U5和U6，使用的芯片是8253。输入输出门阵列模块中的输入输出缓冲电路见图5中的U1、U2和U3，使用的芯片是XC9572。
如图6所示，主控模块中的U1通过人机接口操作箱接口模块和由MAX232组成的串口模块连接人机接口操作箱，该人机接口操作箱接口模块的引脚定义如表1所示 XS9插座5045-10 表1人机接口操作箱接口模块的引脚定义 电源输入接口模块的引脚定义如表2 XS1插座5273-4。
表2电源输入接口模块的引脚定义 主轴编码器接口模块的引脚定义如表3 XS5插座5566-6。
表3主轴编码器接口模块的引脚定义 如图7所示，各接口模块的数据均通过反相器74HCl4和光电耦合器组成的电路进行转换。剪刀回位检测接口模块的引脚定义如表4 XS14插座5045-4 表4剪刀回位检测接口模块的引脚定义 M轴零位传感器接口模块的引脚定义如表5 XS4插座5045-3 表5M轴零位传感器接口模块的引脚定义 拉杆开关接口模块的引脚定义如表6 XS8插座5566-4。
表6拉杆开关接口模块的引脚定义 边界开关接口模块的引脚定义如表7 XS16插座5045-6 表7边界开关接口模块的引脚定义 针位检测接口模块的引脚定义如表8 XS7插座5045-7。
表8针位检测接口模块的引脚定义 钩刀回位检测接口模块的引脚定义如表9 XS13插座5045-4 表9钩刀回位检测接口模块的引脚定义 如图8所示，机头控制接口模块的引脚定义如表10 XS10插座5566-10 表10机头控制接口模块的引脚定义 毛巾绣换色模块的引脚定义如表11 XS3插座5045-5 表11毛巾绣换色模块的引脚定义 如图9所示，绣框XY步进电机驱动器接口模块的引脚定义如表12 XS6插座5566-12。
表12绣框XY步进电机驱动器接口模块的引脚定义 M轴和气动框接口模块的引脚定义如表13 XS15插座5045-12 表13M轴和气动框接口模块的引脚定义 如图10所示，剪线/钩线/扣线及锯/金接口模块的引脚定义如表14 XS11插座20P牛角 表14剪线/钩线/扣线及锯/金接口模块的引脚定义主轴伺服或变频器接口模块的引脚定义如表15 XS2插座5566-8 表15主轴伺服或变频器接口模块的引脚定义 在主控模块中还设置有一主轴接口设置开关SW2，其定义是 SW2-1电控类型选择. 02型电控设置为OFF 05型电控设置为ON SW2-2、3、4变频器选择 234 OFF OFF ON 伺服驱动器或滑差电机 ON ON OFF变频驱动器 主轴控制信号及逻辑关系是 1.HAND2由主单片机(U7)P1.3口产生，经过XC9572缓冲后生成SGATE，作为指令脉冲产生器(U6)的门控信号，同时作为其它主轴指令的允许信号。
2.当SW2-1设置为OFF时，S-ON由I/O写地址AH第0位产生。
当SW2-1设置为ON时，S-ON由主轴单片机SRUN产生。
S-ON伺服或变频器运转信号或A5板启动信号。
3.SEOUT速度指令脉冲或C4板励磁PWM信号。
4.SBOUTA5板停止指令或C4板刹车PWM信号。
当SW2-1设置为OFF时为C4板刹车PWM信号。
当SW2-1设置为ON时为A5板停止指令。
SRUN来自主轴单片机P2.5口。05型电控作为伺服ON信号。02型电控作为励磁允许信号。低电平有效。
SSTOP来自主轴单片机P2.6口。05型电控作为滑差刹车指令信号。02型电控作为刹车允许信号。
SPWM来自8253(U6)。当伺服或变频器或A5板时，作为指令脉冲。当用C4板时作为PWM. 如图11所示，机头控制模块左侧输入指令中的指令编码位1～4由主控模块中的针位检测接口模块XS7输入，左侧输入指令中的其它指令由机头控制接口模块XS10输入。
如图12所示，机头控制模块使用的芯片是PIC16F876，该芯片接收主控模块的信息并将反馈信息回馈至主控模块。
机头控制模块中的开关为三为位乒乓开关，上位自恢复，中位和下位可保持。
下位置锁头模式；复位面线断线记忆状态位，复位底线断线记忆状态位。
中位表示工作。
上位置位面线断线记忆状态位，红灯亮；清除锁头模式。
绿色、红色指示灯的定义如表16 表16绿色、红色指示灯的定义 主控模块预存储的选通任意机头的软件控制模块的工作流程图如图13所示 1.程序开始； 2.主控模块根据人机接口操作箱通过串口传输的花样信息自动选择需要参与绣作的机头，并向所有机头控制模块发出选通指令和花样信息等控制指令； 3.A01机头控制模块N(N为自然数)收到选通指令并进行判断？ (1)当收到脱机指令时，收到该脱机指令的机头执行脱机操作； (2)当收到工作指令时，收到该工作指令的机头根据主控模块传送的花样信息驱动针头与其它参与工作的机头系统绣作。
4.绣作是否完成？ (1)未完成绣作时，程序跳转至A01处继续执行； (2)完成绣作时，程序结束。
主控模块自动加油程序的工作流程图如图14所示 1.程序开始； 2.A02主控模块自动累加每个参与绣作的机头的机头控制模块反馈的当前刺绣针数的代数和，记录为XN(N为参与绣作的机头编号)； 3.A03XN是否为设定加油针数？ (1)未达到加油针数时，主控模块继续累加针数并跳转至A03处继续执行； (2)当达到加油针数时，主控模块向达到设定加油针数的机头的机头控制模块N发送加油指令，机头控制模块N自动打开气阀喷油，润滑机头运动部件。
4.主控模块将代表加过油机头的XN清零并跳转至A02处继续执行。
本发明的工作原理是 在刺绣机的每个机头上都有嵌入式单片微处理器作为核心的机头控制模块，机头控制模块中的处理器接收主控模块的各种控制指令，这些控制指令即含有该机头是否参与工作的指令，同时也含有其它刺绣动作的指令，比如检测面线、检测底线、锁头、复位指示灯、加油等等命令，机头控制功能更加灵活和快捷，主控模块根据刺绣色序设置时选择要参与刺绣的机头，在刺绣换色过程中向所有机头发送选通指令以决定该头是参与刺绣还是脱机，主控模块在刺绣的同时累计刺绣针数，当累计针数达到设定加油针数时，主控模块向机头控制模块发送加油命令，由机头控制模块自动打开气阀喷油，使高速运转的机头运动部件得到润滑，从而减少机头高速运转带来的磨损，保障机器能够长期安全可靠运行。
权利要求
1、一种高速任意隔头绣电脑刺绣机控制系统，由人机接口操作箱、主控模块和机头控制模块组成，所述的人机接口操作箱通过串口模块与主控模块连接，该主控模块与机头控制模块电连接，其特征在于所述刺绣机的机头分别安装一机头控制模块，所有机头控制模块均与主控模块电连接。
2、根据权利要求1所述的高速任意隔头绣电脑刺绣机控制系统，其特征在于所述主控模块电连接的机头控制模块的数量为2～30。
3、根据权利要求1或2所述的高速任意隔头绣电脑刺绣机控制系统，其特征在于所述主控模块由主处理器模块、数据存储器模块、第一定时计数器模块、从处理器模块、第二定时计数器模块、主轴编码器接口模块、剪刀回位检测接口模块、M轴零位传感器接口模块、拉杆开关接口模块、边界开关接口模块、针位检测接口模块、钩刀回位检测接口模块、机头控制接口模块、毛巾绣换色模块、绣框XY步进电机驱动器接口模块、M轴和气动框接口模块、剪线/钩线/扣线及锯/金接口模块和主轴伺服或变频器接口模块组成；
各模块的连接关系是
主处理器模块的输入/输出接口分别连接从处理器模块、数据存储器模块、第一定时计数器模块和输入输出门阵列模块；
从处理器模块的输入/输出接口分别连接第二定时计数器模块和输入输出门阵列模块；
输入输出门阵列模块电连接主轴编码器接口模块、剪刀回位检测接口模块、M轴零位传感器接口模块、拉杆开关接口模块、边界开关接口模块、针位检测接口模块、钩刀回位检测接口模块、机头控制接口模块、毛巾绣换色模块、绣框XY步进电机驱动器接口模块、M轴和气动框接口模块、剪线/钩线/扣线及锯/金接口模块和主轴伺服/变频器接口模块，输入输出门阵列模块还通过串口模块连接人机接口操作箱。
4、根据权利要求1或2所述的高速任意隔头绣电脑刺绣机控制系统，其特征在于所述每个机头的机头控制模块通过机头控制接口模块电连接主控模块。
5、根据权利要求3所述的高速任意隔头绣电脑刺绣机控制系统，其特征在于所述的主处理器模块中预存储有选通任意机头控制模块的软件控制模块。
6、根据权利要求3所述的高速任意隔头绣电脑刺绣机控制系统，其特征在于所述的主处理器模块和从处理器模块使用的芯片是8032。
7、根据权利要求3所述的高速任意隔头绣电脑刺绣机控制系统，其特征在于所述的第一、第二定时计数器模块使用的芯片是8253。
8、根据权利要求3所述的高速任意隔头绣电脑刺绣机控制系统，其特征在于所述的数据存储器模块使用的芯片是628512。
9、根据权利要求3所述的高速任意隔头绣电脑刺绣机控制系统，其特征在于所述的输入输出门阵列使用的芯片是XC9572。
10、根据权利要求4所述的高速任意隔头绣电脑刺绣机控制系统，其特征在于所述的机头控制模块使用的芯片是PIC16F876。
全文摘要
本发明涉及一种高速任意隔头绣电脑刺绣机控制系统，由人机接口操作箱、主控模块和机头控制模块组成，所述的人机接口操作箱通过串口模块与主控模块连接，该主控模块与机头控制模块电连接，其中所述刺绣机的机头分别安装一机头控制模块，所有机头控制模块均与主控模块电连接。本发明结构简单、自动化程度高，在多种颜色绣作时，每一种颜色可以自动任意选择要参与绣作的机头，从而实现了一种花样可由任意机头组合刺绣，构成各种不同形式的组合图案，从整体上扩大了花样的整体绣作面积，得到很多不同组合的图案模式，使刺绣图案更加丰富多彩，而且由本控制系统控制的刺绣机的产品性能得到了提升，提高了产品的竞争力。
文档编号D05C13/00GK101603253SQ20091006842
公开日2009年12月16日 申请日期2009年4月10日 优先权日2009年4月10日
发明者汪少卫 申请人:天津宝盈电脑机械有限公司