一种柱面缝缝纫机数控系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种柱面缝缝纫机数控系统，适用工业缝纫机中，所述工业缝纫机上设有与机针相连的机械传动系统，所述柱面缝缝纫机数控系统包括电脑控制单元和伺服驱动单元，所述电脑控制单元中包括分别与运动控制卡相连的工业控制计算机和输入输出接口卡，所述运动控制卡与所述伺服驱动单元相连，所述伺服驱动单元与所述工业缝纫机的机械传动系统相连。本发明的技术方案只需将缝制图案编程输入数控系统，通过数控控制器即可自动完成该图案的缝制，大大降低了人力成本，生产效率也大幅度提高，同时使缝制加工的一致性得到充分保证。
【专利说明】一种柱面缝缝纫机数控系统
【技术领域】
[0001]本发明属于缝纫机械制造领域，涉及一种工业缝纫机的控制，具体涉及一种有柱面缝纫要求的柱面缝缝纫机数控系统。
【背景技术】
[0002]随着人们生活水平的不断提高，对所购买商品的品质、外观，以及缝线复杂度、美观度的要求也越来越高，这就要求缝制工人具有较高的技术水平，而柱面帽舌复杂的线条和高质量的线迹人工是很难完成，且生产效率低同时达不到产品品质要求。
[0003]因此，在工业化缝制加工行业，主要是柱面帽舌缝制作业，或者是有柱面缝纫要求的制鞋业及装饰品行业，自动化的柱面缝纫是本领域的技术人员致力解决的技术问题。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供了一种柱面缝缝纫机数控系统。
[0005]为达到上述目的，具体技术方案如下:
[0006]一种柱面缝缝纫机数控系统，适用工业缝纫机，所述工业缝纫机上设有与机针相连的机械传动系统，柱面缝缝纫机数控系统包括电脑控制单元和伺服驱动单元，所述电脑控制单元中包括分别与运动控制卡相连的工业控制计算机和输入输出接口卡，所述运动控制卡与所述伺服驱动单元相连，所述伺服驱动单元与所述工业缝纫机的机械传动系统相连。
[0007]优选的，还包括人机界面单元，所述人机界面单元与所述工业控制计算机相连。
[0008]优选的，还包括系统供电单元，所述系统供电单元分别与所述电脑控制单元、伺服驱动单元和人机界面单元相连。
[0009]优选的，所述人机界面单元中包括与显示器相连的触摸屏。
[0010]优选的，所述工业控制计算机通过模拟接口与所述触摸屏相连。
[0011]优选的，所述伺服驱动单元包括交流伺服电机和闭环步进电机。
[0012]优选的，所述伺服驱动单元中包括主轴电机和闭环步进驱动单元，所述闭环驱动单元中包括C轴电机、Y轴电机和B轴电机。
[0013]优选的，所述主轴电机为交流伺服电机，所述主轴电机控制所述工业缝纫机的机针的上下运动。
[0014]优选的，所述C轴电机、Y轴电机和B轴电机均为闭环步进电机，所述C轴电机控制所述机针的旋转运动，所述Y轴电机控制所述机针的前后运动，所述B轴电机控制所述机针的剪刀运动。
[0015]优选的，还包括与工业控制计算机相连的检测所述机针位置的位置传感器。
[0016]相对于现有技术，本发明的技术方案只需将缝制图案编程输入数控系统，通过数控控制器即可自动完成该图案的缝制，大大降低了人力成本，生产效率也大幅度提高，同时使缝制加工的一致性得到充分保证。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0018]图1是本发明实施例的结构示意图；
[0019]图2是本发明实施例的操作的流程示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0022]以下将结合附图对本发明的实施例做具体阐释。
[0023]如图1中所示的本发明的实施例的一种柱面缝缝纫机数控系统，适用工业缝纫机。工业缝纫机上设有与机针相连的机械传动系统。
[0024]柱面缝缝纟刃机数控系统包括电脑控制单元和伺服驱动单元。电脑控制单元中包括分别与运动控制卡2相连的工业控制计算机(ARM) 1和输入输出接口卡3。运动控制卡与伺服驱动单元相连，伺服驱动单元与工业缝纫机的机械传动系统相连。
[0025]本发明实施例的柱面缝缝纫机数控系统采用模块单元化的结构，各单元内部相对独立，自成体系，集成化程度高，结构简单，可以根据柱面缝缝纫机主机的不同，灵活配置相应部件构成系统。
[0026]如图1中所示，在本发明的实施例中，优选还包括人机界面单元，人机界面单元中包括与显示器4相连的触摸屏。人机界面单元与工业控制计算机1相连。还包括系统供电单元，系统供电单元分别与电脑控制单元、伺服驱动单元和人机界面单元相连。
[0027]伺服驱动单元包括交流伺服电机和闭环步进电机，包括主轴电机5和闭环步进驱动单元6,闭环驱动单元6中包括C轴电机7、Y轴电机8和B轴电机9。
[0028]在本发明的实施例中，优选柱面缝缝纫机数控系统控制的对象为柱面缝纫工业缝纫机，本发明实施例与柱面缝纫工业缝纫机结合在一起就成为先进的电脑控制柱面缝纫工业缝纫机。
[0029]如图1中所示，在本发明的实施例中，人机界面单元是人机交互的平台，它由带触摸屏功能的彩色液晶显示器4构成。彩色液晶显示器4所需的工作电源直接由系统供电单元提供。彩色液晶显示器4通过标准的TTL控制线与电脑控制单元的工业控制计算机(ARM) 1相连，通过ARM控制彩色液晶显示器4的图形、字符显示。触摸屏产生的触摸位置信号通过模拟口传送给ARM，ARM对此进行接收并做出相应的处理。系统软件在液晶显示屏上规划出全部的人机交互画面，由操作者点击触摸屏来完成人机对话。
[0030]另如图1中所示，在本发明的实施例中，电脑控制单元是本系统最核心的部分，主要由工业控制计算机(ARM) 1、运动控制卡2和输入/输出接口卡3构成。它负责系统软件的运行，实现屏幕显示、文件管理、4轴(主轴、C轴、Y轴、B轴)运动控制、16路带光电隔离的开关量信号输入、16路带光电隔离的开关量信号输出。
[0031]工业控制计算机(ARM) 1上的256MB Flash存储器用于存放系统软件，以及系统运行过程中生成的各种数据文件；ARM的模拟接口与触摸屏相连，用于接收触摸屏发送来的触摸位置信号；ARM的TTL接口与彩色液晶显示器4相连，控制彩色液晶显示器4的图形和字符显示；ARM的USB接口与外部设备交换数据之用；ARM标准的RS-232接口与运动控制卡2相连。
[0032]其中，工业控制计算机(ARM)l的模拟接口与触摸屏相连；ARM通过TTL线与彩色液晶显示器4相连；ARM的USB接口作为与外部设备交换数据之用；ARM具有标准的RS-232 (插座)，通过该接口与运动控制卡2相连。
[0033]运动控制卡2通过RS-232接口(插针)与ARM相连；对主轴、C轴、Y轴、B轴的运动控制分别由3个接插件与主轴电机5、闭环步进驱动单元6相连。闭环步进驱动单元6通过各自的输出插座连接到C轴电机7、Y轴电机8、B轴电机9 ； 16路带光电隔离开关量输入信号、16路带光电隔离开关量输出信号通过2个接插件与机头接口卡相连。
[0034]运动控制卡2的主要作用是完成4轴(主轴、C轴、Y轴、B轴)的运动控制、16路带光电隔离的开关量信号输入、16路带光电隔离的开关量信号输出功能。运动控制卡2采用现场可编程门阵列(FPGA)，芯片型号Actel A3p400。柱面缝缝纫机数控系统所需的所有控制信号、输入信号、输出信号均由该芯片进行处理。
[0035]如图1中所示，在本发明的实施例中，伺服驱动单元由交流伺服驱动器和闭环步进驱动单元6，以及与它们相连的电机组成，是整个系统的执行单元。主轴、C轴、Y轴、B轴驱动器的控制信号来自电脑控制单元的运动控制卡2，。制信号经驱动器放大处理后直接驱动各自的电机。主轴、C轴、Y轴、B轴电机的旋转轴与工业缝纫机的机械传动系统相连，电机的旋转运动通过机械传动系统带动工业缝纫机的主轴、C轴、Y轴、B轴完成各自的运动。
[0036]主轴电机5优选采用750W交流伺服电机，它可为带来高针速和大力矩。主轴电机5的旋转轴与柱面缝纫工业缝纫机主轴机械传动系统相连。主轴电机5的旋转运动带动柱面缝纫工业缝纫机机针上下运动，主轴电机5旋转1圈，柱面缝纫工业缝纫机机针上下运动1次。主轴电机5旋转运动的同时将转角检测信号反馈至控制箱构成闭环系统。对于柱面缝纫工业缝纫机机针定位，控制系统通过主轴电机反馈的转角检测信号来确定。
[0037]C轴电机7优选采用60mm闭环步进电机，C轴电机7的旋转轴与柱面缝纫工业缝纫机c轴机械传动系统相连；C轴电机7的旋转运动带动柱面缝纫工业缝纫机柱面旋转运动；在C轴机械上安装1个位置传感器，该传感器的输出信号进入系统控制单元，作为C轴的机械原点位置指示。
[0038]Y轴电机8优选采用86mm闭环步进电机，Y轴电机8的旋转轴与柱面缝纫工业缝纫机Y轴机械传动系统相连；γ轴电机8的旋转运动带动柱面缝纫工业缝纫机Υ轴前后运动；Υ轴运动范围的中间点位置各安装1个接近开关，该接近开关的输出信号进入系统控制单元，作为Υ轴的机械原点位置指示。
[0039]Β轴电机9优选采用60mm闭环步进电机，B轴电机9的旋转轴与柱面缝纫工业缝纫机B轴机械传动系统相连；B轴电机9的旋转运动带动工业缝纫机剪刀运动；在B轴机械上安装1个位置传感器，该传感器的输出信号进入系统控制单元，作为B轴的机械原点位置指示。
[0040]此外，在本发明的实施例中，系统供电单元中外部交流220V电源连接到开关电源、交流伺服驱动器。开关电源集成在运动控制卡2和闭环步进驱动单元6中。
[0041]如图2中所示，在本发明的实施例中，系统工作流程如下:
[0042]工业缝纫机电脑控制系统加电后首先进行初始化，系统软件初始化完成后，则开始装配数据和模块，即读取存储于工业控制计算机(ARM)上的数据和配置文件，以此来配置运动控制卡以及与之相连的各种设备。等待配置结束后，进行系统完整性测试，验证各设备状态，如有错误，则发出警告；如未发现错误，则软件启动完毕，进入工作状态。
[0043]软件进入工作状态后，通过总控调度模块调度整个系统的运行。依据用户的操作，读取来自触摸屏的信号，并选择相应的功能模块进行对应的操作。运动控制卡根据软件指令对交流伺服电机、步进电机和工业缝纫机上的相关点实施控制，并对工业缝纫机的各种状态进行在线监测。
[0044]用户设计缝制图案则调用示教编程模块，软件内部对用户设计的缝制图案自动计算与分割，并生成缝制数据，以文件形式保存在系统的存储器中。用户可对缝制图案文件进行复制、删除，也可对缝制数据进行修改、组合。
[0045]用户设计好缝制图案后，需自动缝制加工，则调用自动运行模块；用户调试、检修缝纫机，则调用手动操作模块；用户设置或修改参数，则调用参数设置模块；用户检测系统硬件及外部电气元件，则调用接口测试模块。系统运行期间如发生错误，则在液晶屏上显示报警信息。
[0046]系统持续运行直至关机，正常关机前将保存当前设置，并将数据和配置文件写入系统的内置存储器。
[0047]以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
【权利要求】
1.一种柱面缝缝纫机数控系统，适用工业缝纫机，所述工业缝纫机上设有与机针相连的机械传动系统，其特征在于，所述柱面缝缝纫机数控系统包括电脑控制单元和伺服驱动单元，所述电脑控制单元中包括分别与运动控制卡相连的工业控制计算机和输入输出接口卡，所述运动控制卡与所述伺服驱动单元相连，所述伺服驱动单元与所述工业缝纫机的机械传动系统相连。
2.如权利要求1所述的柱面缝缝纫机数控系统，其特征在于，还包括人机界面单元，所述人机界面单元与所述工业控制计算机相连。
3.如权利要求2所述的柱面缝缝纫机数控系统，其特征在于，还包括系统供电单元，所述系统供电单元分别与所述电脑控制单元、伺服驱动单元和人机界面单元相连。
4.如权利要求3所述的柱面缝缝纫机数控系统，其特征在于，所述人机界面单元中包括与显示器相连的触摸屏。
5.如权利要求4所述的柱面缝缝纫机数控系统，其特征在于，所述工业控制计算机通过模拟接口与所述触摸屏相连。
6.如权利要求5所述的柱面缝缝纫机数控系统，其特征在于，所述伺服驱动单元包括交流伺服电机和闭环步进电机。
7.如权利要求6所述的柱面缝缝纫机数控系统，其特征在于，所述伺服驱动单元中包括主轴电机和闭环步进驱动单元，所述闭环驱动单元中包括C轴电机、Y轴电机和B轴电机。
8.如权利要求6所述的柱面缝缝纫机数控系统，其特征在于，所述主轴电机为交流伺服电机，所述主轴电机控制所述工业缝纫机的机针的上下运动。
9.如权利要求8中所述的柱面缝缝纫机数控系统，其特征在于，所述C轴电机、Y轴电机和B轴电机均为闭环步进电机，所述C轴电机控制所述机针的旋转运动，所述Y轴电机控制所述机针的前后运动，所述B轴电机控制所述机针的剪刀运动。
10.如权利要求9中所述的柱面缝缝纫机数控系统，其特征在于，还包括与工业控制计算机相连的检测所述机针位置的位置传感器。
【文档编号】D05B19/02GK104452117SQ201410623809
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月6日 优先权日:2014年11月6日
【发明者】廖富全, 赵逸鸣 申请人:上海鲍麦克斯电子科技有限公司