多色全循环地毯提花方法及应用该方法的簇绒装置与流程

本发明涉及一种多色全循环地毯提花方法及应用该方法进行地毯簇绒的机器装置，属于制造多种颜色全循环提花地毯簇绒产品的技术领域。

背景技术：

提花是增加簇绒地毯品质的一个主要手段，目前主要的方法是通过控制每一根簇绒针的纱线的送纱量，使不同颜色的纱线形成不同高度的绒头，从而使毯面有凹凸的提花图案效果。但是低绒头仍具有一定的绒高，高绒头只能局部遮挡低绒头，当图案复杂、颜色变化大的情况下，提花效果不理想，提花图案的颜色边界不清晰。对于全花色的平圈地毯来说，仅仅通过绒头高低遮挡的办法根本无法生产高品质的地毯。

还有一种类似于阿克明斯特地毯的选色控制，通过在穿有不同颜色纱线的簇绒针之间选择其中一根与图案颜色合适的簇绒针轮流工作，使毯面具有提花图案效果。但结构相对复杂、生产效率较低。

为此，对采用局部遮挡的提花方法进行改进，提出一种提花方法、提花控制方法及相关的实现装置，可实现地毯图案的每一行每一个像素点都可以通过植高圈绒头的方式有效反应在地毯上，并实现纱线送纱量高精度控制和补偿，可使提花图案边界清晰、提花效果更加理想，实现整个地毯幅面全循环多种颜色提花。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种多色全循环地毯提花方法及应用该方法簇绒的装置。

实现本发明目的的技术方案是：一种多色全循环地毯提花方法，所述多色全循环提花方法按下列步骤进行：其中，为方便说明，A行B列的矩阵的用“AxB”来描述。

第一步，将地毯图案输入到计算机中进行图像处理，得到LxC的地毯图案像素点矩阵，矩阵中的每一元素为各像素点的颜色灰度值，其中L为像素点矩阵的行数，C为列数，每一行像素点的灰度值种类不超过N；

第二步，将M根纱线可以按用户指定顺序排列成一组，然后将该组排列依次复制C/M次，得到一行纱线排列顺序数组；从针排一侧向另一侧方向，对应于纱线排列顺序数组的纱线内容，在针排的每一根簇绒针上穿一根纱线；

第三步，确定针排横动的一个周期为N，形成横动控制数据数组Shift[N]，令X＝Shift[i]，i＝0～N-1；针排每横移一次，设纱线排列顺序数组中的元素在当前顺序的基础上向左(X为负时)或者向右(X为正时)循环次，得到一个新的纱线排列顺序数组，将该新的一维数组作为矩阵的一行，经过针排横动的一个周期后，得到N个新的纱线排列顺序的一维数组，于是形成一个新的NxC纱线排列顺序矩阵；

第四步，从第一行开始直到最后一行，将LxC的地毯图案像素点矩阵的每一行的元素和NxC纱线排列顺序矩阵中的所有行逐行逐个元素进行对应比较，数值相等则记为“1”，数值不相等则记为“0”，于是得到NxL行C列的提花控制矩阵，记为NLxC的矩阵；

第五步，将NLxC提花控制矩阵输入给提花控制系统，控制喂纱单元的闭环伺服电机，读取每一行的矩阵元素，读到“1”则控制喂纱形成高绒头，读到“0”则控制喂纱形成低绒头或者不喂纱；同时将横动控制数据数组Shift[N]中对应的单元数值X输入给提花控制系统，控制针排横移装置使针排作横向移动。

一种簇绒装置，具有机架，通过紧固件固定于机架下端左侧的用于引导纱线从喂纱装置到喂纱铝辊装置再到簇绒机构的导纱板，置于机架正下方的用于将纱线植入底布形成绒头的簇绒机构，实现按针密设置连续输送底布和收卷地毯的进给装置，用于推动针排的所有簇绒针按照横动控制数据数组作横向移动的针排横移装置，置于机架一侧的用于实现多色全循环提花方法、按提花控制矩阵控制各喂纱单元进行高圈送纱、低圈送纱或者不送纱的提花控制系统。

上述技术方案所述喂纱装置包括安装架、至少一个电机安装板和至少一组喂纱单元；所述安装架通过紧固件固定安装在机架的左侧，安装架上固定有至少一个电机安装板；每个电机安装板上安装至少一组喂纱单元。

上述技术方案所述喂纱单元包括闭环伺服电机、主动导纱轮、被动导纱轮、弹簧座、被动导纱轮座和弹簧；所述弹簧座和闭环伺服电机通过串连在一起的法兰上下固定在所述电机安装板上；所述主动导纱轮固定连接在闭环伺服电机的输出轴上；所述被动导纱轮平行于主动导纱轮转动套接安装在被动导纱轮座上且圆周面与主动导纱轮的圆周面接触；所述弹簧座的上表面开有台阶式凹槽，被动导纱轮座放置在弹簧座的凹槽内并可沿槽向双向滑动，所述被动导纱轮座的端部下表面开有凹槽；所述弹簧处于压缩状态放置在被动导纱轮座和弹簧座的凹槽相对放置形成的空间内。

上述技术方案所述针排横移装置包括直线电机、推杆固定座、横动推杆、电机固定板、第一滑块第二滑块、第一导杆组、第二导杆组、导杆组支座和针排推杆支座；所述第一导杆组支座内置直线轴承并固定安装在机架上，第一导杆组支座和第一导杆组组成第一导杆滑块机构；所述针排推杆支座内置直线轴承，针排推杆支座和第二导杆组组成第二导杆滑块机构；所述直线电机的定子座通过固定安装板固定安装在机架上；所述推杆固定座通过“L”形连接件和紧固件固定连接在直线电机的动子座上；所述横动推杆的一端通过紧固件固定在推杆固定座上，另一端通过紧固件固定在第一滑块上，所述第一滑块和第二滑块的上部固定连接在第一导杆组上，第一滑块和第二滑块的下部固定连接在第二导杆组上；所述第二导杆组的下端部固定有针排；所述针排在直线电机动子的作用下，通过第一导杆滑块机构和第二导杆滑块机构作相对于机架的左右往复移动。

上述技术方案所述提花控制系统包括工控机，CAN总线，FPGA主控制板，FPGA节点控制板，运动控制卡和显示器；所述工控机将NLxC提花控制矩阵的信息下发到FPGA主控制板，由FPGA主控制板通过CAN总线再将提花控制矩阵的信息分组顺序分发给8个FPGA节点控制板，每一个节点控制板控制200个闭环伺服电机；当FPGA主控制板接收到换行指令后，命令所有节点控制板根据当前行的提花控制信息分别驱动各自的主动导纱轮进行喂纱运动；同时，所述的工控机通过运动控制卡根据横动控制数据数值Shift[N]中对应的单元数值控制直线电机的运动，从而驱动针排作相应的横向移动。

采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：

(1)提出一种多色全循环簇绒地毯提花方法，通过矩阵算法可实现图案的每一行的每一个像素点的纱线都可以高绒圈的方式有效地反映到地毯上，做到全花色提花，图案边界清晰，极大的增强了提花效果，提高了地毯品质。

(2)采用闭环伺服电机伺服控制技术，可以喂纱控制精度更高，喂纱更加精确.

(3)采用直线电机伺服控制技术，可实现大惯量针排的快速移动，适应不同的横动控制数据，并有利于提高簇绒装置的工作转速，提高生产效率。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明的具体实施例中以四色提花为例的针排横移的步骤图；

图2是本发明的装置的结构组成示意图；

图3是本发明的喂纱装置的结构和喂纱单元的局部示意图；

图4是本发明的针排横移装置的结构示意图；

图5是本发明的提花控制系统框架的示意图。

具体实施方式

(实施例1)

本发明提供了一种多色全循环地毯簇绒的提花方法，按下列步骤进行。为表达方便，本实施例中以生产四色全循环簇绒地毯为例，即N＝4，对四种纱线的颜色用字母a,b,c,d来表示。

第一步，将地毯图案输入到计算机中进行图像处理，得到LxC的地毯图案像素点矩阵。矩阵中的每一元素为各像素点的颜色灰度值，且为颜色a,b,c,d中的其中一种；

例如，地毯图案像素点矩阵为

第二步，将M(例如：取M＝4)根不同颜色的纱线可以按用户指定顺序排列成一组，如：a b c d顺序。然后将该组排列依次复制C/4次，得到一行纱线排列顺序数组Line[C]＝{a,b,c,d,a,b,c,d,……,a,b,c,d}。从针排一侧向另一侧方向，对应于纱线排列顺序，针排上的每一根簇绒针上穿一根纱线。

第三步，给定针排按照如图1所示的规律进行横动，则形成横动控制数据数组Shift[4]＝{2,1,-2,-1}，令X＝Shift[i]，i＝0～3，假设针排向左移动为负号，则针排向右移动为正号。针排每移动一次，纱线排列顺序数组Line[C]中的元素在当前顺序的基础上向左(X为负时)或者向右(X为正时)循环次，得到一个新的纱线排列顺序数组LineNew[C]，将该新的一维数组作为矩阵的一行，经过针排横动的一个周期，得到4个新的纱线排列顺序的一维数组，于是形成一个新的4xC纱线排列顺序矩阵如下：

第四步，以第一步给出的地毯图案像素点矩阵为例，从第一行开始直到最后一行，将LxC的地毯图案像素点矩阵的每一行的元素和与第三步中给出的4xC的纱线排列顺序矩阵中的所有行逐行逐个元素进行对应比较，灰度值数值相等则记为“1”，灰度值数值不相等则记为“0”，得到4L行C列的提花控制矩阵Pattern^4LxC。

第五步，将提花控制矩阵Pattern^4LxC输入给提花控制系统，控制喂纱单元的闭环伺服电机，读取每一行的矩阵元素，读到“1”则控制喂纱形成高绒头，读到“0”则控制喂纱形成低绒头或者不喂纱。同时将横动控制数据数组Shift[4]的对应的单元数值X输入给提花控制系统，控制针排横移装置使针排作横向移动。

(实施例2)

一种簇绒装置，具有机架1，通过紧固件固定于机架1下端左侧的用于引导纱线9从喂纱装置2到喂纱铝辊装置4再到簇绒机构3的导纱板5，置于机架1正下方的用于将纱线9植入底布63形成绒头的簇绒机构3，实现按针密设置连续输送底布63和收卷地毯64的进给装置6，用于推动针排31的所有簇绒针按照横动控制数据数组作横向移动的针排横移装置7，置于机架1一侧的用于实现多色全循环提花方法、按提花控制矩阵控制各喂纱单元22进行高圈送纱、低圈送纱或者不送纱的提花控制系统8。

喂纱装置2包括安装架23、至少一个电机安装板21和至少一组喂纱单元22；安装架23通过紧固件固定安装在机架1的左侧，安装架23上固定有至少一个电机安装板21；每个电机安装板21上安装至少一组喂纱单元22。

喂纱单元22包括闭环伺服电机221、主动导纱轮222、被动导纱轮223、弹簧座224、被动导纱轮座225和弹簧226；弹簧座224和闭环伺服电机221通过串连在一起的法兰上下固定在电机安装板21上；主动导纱轮222固定连接在闭环伺服电机221的输出轴上；被动导纱轮223平行于主动导纱轮222转动套接安装在被动导纱轮座225上且圆周面与主动导纱轮222的圆周面接触；弹簧座224的上表面开有台阶式凹槽，被动导纱轮座225放置在弹簧座224的凹槽内并可沿槽向双向滑动，被动导纱轮座225的端部下表面开有凹槽；弹簧226处于压缩状态放置在被动导纱轮座225和弹簧座224的凹槽相对放置形成的空间内。

针排横移装置7包括直线电机71、推杆固定座72、横动推杆73、电机固定板74、第一滑块75第二滑块75'、第一导杆组76、第二导杆组76'、导杆组支座77和针排推杆支座78；第一导杆组支座77内置直线轴承并固定安装在机架1上，第一导杆组支座77和第一导杆组76组成第一导杆滑块机构；针排推杆支座78内置直线轴承，针排推杆支座78和第二导杆组76'组成第二导杆滑块机构；直线电机71的定子座712通过固定安装板74固定安装在机架1上；推杆固定座72通过“L”形连接件和紧固件固定连接在直线电机71的动子座711上；横动推杆73的一端通过紧固件固定在推杆固定座72上，另一端通过紧固件固定在第一滑块75上，第一滑块75和第二滑块75'的上部固定连接在第一导杆组76上，第一滑块75和第二滑块75'的下部固定连接在第二导杆组76'上；第二导杆组76'的下端部固定有针排31；针排31在直线电机动子711的作用下，通过第一导杆滑块机构和第二导杆滑块机构作相对于机架1的左右往复移动。

提花控制系统8包括工控机81，CAN总线82，FPGA主控制板83，FPGA节点控制板84，运动控制卡85和显示器86；工控机81将NLxC提花控制矩阵的信息下发到FPGA主控制板83，由FPGA主控制板83通过CAN总线82再将提花控制矩阵的信息分组顺序分发给8个FPGA节点控制板84，每一个节点控制板84控制200个闭环伺服电机221；当FPGA主控制板83接收到换行指令后，命令所有节点控制84板根据当前行的提花控制信息分别驱动各自的主动导纱轮222进行喂纱运动；同时，工控机81通过运动控制卡85根据横动控制数据数值Shift[N]中对应的单元数值控制直线电机71的运动，从而驱动针排31作相应的横向移动。

以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。