一种智能缝合机的控制系统及方法与流程

本发明涉及纺织机械设备领域，特别是涉及一种智能缝合机的控制系统及方法。

背景技术：

缝合机用于对布匹进行缝合，现有技术中的缝合机为以机械结构为传动结构的圆盘式缝合机，如采用特定设置的凸轮等机构来实现多个缝合部件之间的配合运动，以完成布匹的缝合。可见，传统技术中，为实现布匹的缝合，需要设计特定的凸轮等机械结构，这使得一套机械结构的适用范围窄，而且机械结构的设计以及加工均比较复杂。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种智能缝合机的控制系统及方法，不仅应用范围较广，可适应不同厚薄型面料的缝合，而且，与传统的采用特定机械机构控制相比，具有结构简单的优势。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种智能缝合机的控制系统，所述系统包括：

开关传感器，所述开关传感器包括主电机开关传感器和进料电机开关传感器，所述主电机开关传感器用于监测主电机的开关状态，所述进料电机开关传感器用于监测进料电机的开关状态；

触摸屏，操作者向所述触摸屏输入控制信息，所述控制信息包括针形信息、主电机速度、进料电机速度、进料机构比例信号，所述进料机构比例信号用于调整进料过程中的进料误差；

霍尔传感器，所述霍尔传感器用于检测主针的位置；

跳线架，所述跳线架用于在缝合机出现跳线时，产生跳线信号；

ARM处理器，所述ARM处理器用于采集所述触摸屏上输入的控制信息以及所述开关传感器、霍尔传感器和跳线架输出的信号，并根据采集到的信号对所述缝合机进行控制；

所述主电机开关传感器的输出端、进料电机开关传感器的输出端、触摸屏的输出端、霍尔传感器的输出端和跳线架的输出端分别与所述ARM处理器输入端相连接，所述ARM处理器的输出端与所述主电机、进料电机、进料机构的输入端相连接，所述主电机为控制所述主针运动的电机，所述主针用于对布匹进行缝合。

可选的，所述ARM处理器的输出端还与所述缝合机的上卷布电机、下卷布电机、上拉布电机、下拉布电机的输入端相连接，所述上卷布电机和下卷布电机用于拉动所述布匹向前运动，与所述主针运动相配合，完成所述布匹的缝合，所述上拉布电机和下拉布电机用于将所述布匹送至所述主针的缝合部位。

可选的，所述主电机、进料电机、上卷布电机、下卷布电机、上拉布电机、下拉布电机均为步进电机。

可选的，所述ARM处理器控制所述主电机以所述触摸屏输入的主电机速度进行运转，所述ARM处理器控制所述进料电机以所述触摸屏输入的进料电机速度进行运转。

可选的，所述ARM处理器按照触摸屏输入的针形信号，控制所述上卷布电机、所述下卷布电机与所述主电机配合运转。

可选的，所述ARM处理器按照触摸屏输入的针形信号，控制所述上拉布电机、所述下拉布电机与进料电机配合运转。

可选的，所述控制系统还包括警报指示灯，所述警报指示灯具有红、黄、绿三种颜色，分别用于指示所述缝合机的正常工作状态、停机状态和错误报警状态。

可选的，所述ARM处理器在采集到跳线信号时，控制所有电机停机，并将所述主电机转动至预定位置。

本发明还提供了一种智能缝合机的控制方法，所述方法包括：

实时获取缝合机的状态信号，所述状态信号包括主电机开关信号、进料电机开关信号、主针位置检测信号、断线检测信号和触摸屏输入信号，所述主电机用于驱动所述缝合机主针运动，所述主针用于缝合布匹，所述进料电机用于驱动进料机构运动；

根据所述触摸屏输入信号确定主针针形、主电机速度、进料电机速度；

判断主电机开关信号是否为开；

如果是，则驱动所述主电机以所述主电机速度运转；

判断进料电机开关信号是否为开；

如果是，则驱动所述进料电机以所述进料电机速度运转；

判断所述断线检测信号是否表示断线；

如果是，则驱动主电机转动到预定位置，并停止所有电机。

如果否，则驱动所述上卷布电机、下卷布电机、上拉布电机和下拉布电机运转。

本发明还提供了一种智能缝合机的控制系统，所述系统包括：

缝合机状态信号获取单元，用于实时获取缝合机的状态信号，所述状态信号包括主电机开关信号、进料电机开关信号、主针位置检测信号、断线检测信号和触摸屏输入信号，所述主电机用于驱动所述缝合机主针运动，所述主针用于缝合布匹，所述进料电机用于驱动进料机构运动；

控制信号确定单元，用于根据所述触摸屏输入信号确定主针针形、主电机速度、进料电机速度；

主电机开关信号判断单元，用于判断主电机开关信号是否为开；

主电机运转驱动单元，用于当主电机开关信号为开时，驱动所述主电机以所述主电机速度运转；

进料电机开关信号判断单元，用于判断进料电机开关信号是否为开；

进料电机运转驱动单元，用于当进料电机开关信号为开时，驱动所述进料电机以所述进料电机速度运转；

断线检测信号判断单元，用于判断所述断线检测信号是否表示断线；

电机停止单元，用于当所述断线检测信号表示断线时，驱动主电机转动到预定位置，并停止所有电机。

电机运转驱动单元，用于当所述断线检测信号表示未断线时，驱动所述上卷布电机、下卷布电机、上拉布电机和下拉布电机运转。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明采用多个电机协同工作作为动力源，驱动缝合机主针、进料机构和移动针板的配合运动，采用电机驱动技术取代传统的机械传动机构，相比于以往的以机械传动结构的圆盘式缝合机，具有简洁的优势，而且，适用范围较广，可适应不同厚薄型面料的缝合，缝合的速度、质量和效率也得到了大大的提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例智能缝合机控制系统布置左视图；

图2为本发明实施例智能缝合机控制系统布置右视图；

图3为本发明实施例智能缝合机的控制方法流程示意图；

图4为本发明实施例智能缝合机的控制系统图。

具体实施方式

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。

本发明的目的是提供一种智能缝合机的控制系统及方法，不仅应用范围较广，可适应不同厚薄型面料的缝合，而且，与传统的采用特定机械机构控制相比，具有结构简单的优势。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例智能缝合机控制系统布置左视图，图2为本发明实施例智能缝合机控制系统布置右视图，如图1、2所示，本发明提供的智能缝合机控制系统包括开关传感器、触摸屏102、霍尔传感器110、跳线架和ARM处理器106。

所述开关传感器包括主电机开关传感器和进料电机开关传感器，所述主电机开关传感器用于监测主电机201的开关状态，所述进料电机1开关传感器用于监测进料电机106的开关状态；

操作者向所述触摸屏102输入控制信息，所述控制信息包括针形信息、主电机速度、进料电机速度、进料机构比例信号，所述进料机构比例信号用于调整进料过程中的进料误差；

所述霍尔传感器112用于检测主针的位置；

所述跳线架用于在缝合机出现跳线时，产生跳线信号；

所述ARM处理器107用于采集所述触摸屏102上输入的控制信息以及所述开关传感器、霍尔传感器112和跳线架输出的信号，并根据采集到的信号对所述缝合机进行控制；

所述主电机开关传感器的输出端、进料电机开关传感器的输出端、触摸屏102的输出端、霍尔传感器112的输出端和跳线架的输出端分别与所述ARM处理器107输入端相连接，所述ARM处理器107的输出端与所述主电机201、进料电机106、进料机构106的输入端相连接，所述主电机201为控制所述主针运动的电机，所述主针用于对布匹进行缝合。

所述ARM处理器107的输出端还与所述缝合机的上卷布电机103、下卷布电机104、上拉布电机111、下拉布电机110的输入端相连接，所述上卷布电机103和下卷布电机104用于拉动所述布匹向前运动，与所述主针运动相配合，完成所述布匹的缝合，所述上拉布电机111和下拉布电机110用于将所述布匹送至所述主针的缝合部位。

所述主电机201、进料电机106、上卷布电机103、下卷布电机104、上拉布电机111、下拉布电机110均为步进电机。

所述ARM处理器107控制所述主电机201以所述触摸屏102输入的主电机速度进行运转，所述ARM处理器107控制所述进料电机106以所述触摸屏102输入的进料电机速度进行运转。

所述ARM处理器107按照触摸屏102输入的针形信号，控制所述上卷布电机103、所述下卷布电机104与所述主电机201配合运转。

所述ARM处理器107按照触摸屏102输入的针形信号，控制所述上拉布电机111、所述下拉布电机110与进料电机106配合运转。

所述控制系统还包括警报指示灯101，所述警报指示灯101具有红、黄、绿三种颜色，分别用于指示所述缝合机的正常工作状态、停机状态和错误报警状态。

所述ARM处理器107在采集到跳线信号时，控制所有电机停机，并将所述主电机201转动至预定位置。

本发明提供的智能缝合机控制系统采用多个电机协同工作作为动力源，驱动缝合机主针、进料机构和移动针板的配合运动，采用电机驱动技术取代传统的机械传动机构，相比于以往的以机械传动结构的圆盘式缝合机，具有简洁的优势，而且，适用范围较广，可适应不同厚薄型面料的缝合，缝合的速度、质量和效率也得到了大大的提升。

作为一个实施例，本发明提供的智能缝合机控制系统包括ARM处理器107、触摸屏102、输入信号单元、输出执行器件以及电源单元，所述输入信号单元与所述ARM处理器107的输入端口相连，所述输出执行器件与所述ARM处理器107的输出端口相连，所述触摸屏102与所述ARM处理器107进行信息交互，所述电源单元为该控制系统和所述的执行器件供电。

所述输入信号单元包括：主电机开关信号、进料电机开关信号、主针位置检测信号、断线检测信号、触摸屏输入信号，所述主电机开关信号、进料电机开关信号、主针位置检测信号、断线检测信号和触摸屏输入信号分别与所述ARM处理器的输入端口相连。

所述主电机开关信号由主电机的脚踏开关108产生；所述进料电机开关信号由进料电机脚踏开关109产生；所述主针位置检测信号由安装于缝合机主针曲柄上的霍尔传感器112产生；所述断线检测信号由安装于缝合机送线机构上的跳线架产生；所述触摸屏输入信号由输入触摸屏102的各控制参数产生；所述触摸屏输入信号包括针形信号、主电机速度信号、进料电机速度信号和进料机构比例信号。

所述输出执行器件包括：主电机201、进料电机106、上下卷布电机、上下拉布电机、警报指示灯101和触摸屏102输出单元，所述主电机201、进料电机106、上下卷布电机、上下拉布电机、警报指示灯101和触摸屏102输出接口与所述ARM处理器107的输出端口相连。

所述主电机201安装缝合机机身内部，用于驱动缝合机主针上下运动；所述进料电机106安装于所述缝合机机身侧面，与主针的上下运动配合，并按照触摸屏102输入的针形信号，用于驱动所述进料机构的运动；所述上卷布电机103与所述下卷布电机104对应一起，与主针的上下运动配合，并按照触摸屏102输入的针形信号，用于驱动缝合布匹前进；所述上拉布电机111与所述下拉布电机110对应一起，进料电机106配合，并按照触摸屏102输入的针形信号对应，用于引导移动式针板送料装置前进。

所述警报指示灯101安装于所述缝合机机身上，包括红、黄、绿三种颜色，用于指示智能缝合机的正常工作状态、停机状态和错误报警状态；所述触摸屏102输出接口，与ARM处理器107进行交互，用于指示智能缝合机的内部运行状态、显示各类控制信号和处理报警信号。

所述电源单元包括：配电箱、主电源、主电源开关、控制系统电源开关和照明设备开关，所述配电箱和主电源与所述ARM处理器107的控制系统相连，所述主电源开关，控制主电源的通断，所述控制系统电源开关控制ARM处理器107的供电与断电，所述照明设备开关控制机柜内部照明设备。

所述主电源的输出电压具有5V、24V和48V等三个等级，其中5V输出电压别为控制系统供电，24V电压为进料、卷布和拉布电机供电，48电压为主电机供电。

本发明还提供了一种如上所述的智能缝合机控制系统的控制方法，包括如下步骤：主电源开关打开后，控制系统、各步进电机和触摸显示屏通电，ARM处理器107接受来自触摸屏102、主电机脚踏开关108、进料电机脚踏开关109和跳线架的信号，检验缝合机的工作状态，并通过报警指示灯进行正确的灯光颜色显示；所述控制系统通过自检后，根据输入信号和缝合要求，调节针形距离，选择合理的主电机运行速度，由控制系统通过霍尔传感器112和各脚踏开关传感器向ARM处理器107输入信号，反映缝合机主机的工作状况；然后ARM处理器107控制主电机201、进料电机106、卷布电机和拉布电机的启停。

如所述缝合机要求单独进料，则通过触摸屏人机交互界面中的进料按钮，单独启动进料电机驱动进料机构带动所述移动针板，运动到合适位置，便于进入工作区域；若所述缝合机要求缝合布匹，则通过直接踩下主电机脚踏108开关，实现主电机201、进料电机106、卷布电机和拉布电机等四组电机与霍尔传感器112联合协同运动，完成布匹缝合工作。

若缝合机在运行过程中，出现断线现象，则跳线架检测信号，将会自动停止所有电机，并使得主电机201转动至预定位置，以便于重新穿线。

与现有技术相比，本发明提供的智能缝合机控制系统及控制方法能够在现有的智能缝合机的机械和电气结构基础上，对智能缝合机进行稳定、有效和可靠的控制；而且，利用ARM处理器作为核心控制器，具有高稳定性、强抗干扰能力，且易于后期功能的扩展。

作为本发明的一个实施例，智能缝合机的控制系统及控制方法包括软件系统、硬件系统和结构系统。其中结构系统如附图1所示，硬件系统主要包括各类电机、霍尔传感器112、脚踏开关、跳线架、触摸屏102、编码器105以及主控制器(ARM控制器)。其中缝合机主针由主电机驱动运作，卷布电机和拉布电机则根据触摸屏102输入的针形信号配合主针的运动，而进料电机106单独运行，也就是说本缝合机构是单独进料的。

防止了当缝合机出现故障时材料的浪费。本缝合机构在刚开机时会进行自检，并通过指示灯反应自检的状态，当自检不合格时指示灯亮红色，这时缝合机是无法工作的，调试完成以后自检指示灯亮绿色，缝合机才能正常工作。本机构设计的跳线架也是比较合理的，当缝合机工作过程中出现断线或者需要换线时，跳线架将自动使各电机断电，并使得主电机转动至预定位置，以便于重新穿线，从而降低了生产的成本浪费。

本机针对针织布料的脱散性、拉伸性和卷边性特点，设计了一种移动式针板，操作人员可以利用机器正常缝合的空隙，将针织布片挂在排针上，待上一片缝合好后，将挂好布的移动式针板放入轨道，启动缝合功能。由于本机移动针板的作用，所以能够胜任不同厚薄的针织布片的缝合。

本机为单线链式线迹(线迹为101类型)，属于100级线迹，缝合质量好，效率高。由于本机采用了移动式针板和针板输送装置精确输送针板的前进速度，该输送速度与主机上的一对旋转齿轮线速度相同，保证所设置的针距的精确度，并且通过电子调节缝针针脚距离，调节针距范围可设定为每英寸4针、6针、8针、10针、12针、14针、16针等。所以在缝合时，线迹直线性好，自身串套后线圈平整，弹性接近布片。

本机采用数字显示屏进行人机对话，操作简单、方便。主要对话功能有：设定缝制速度、缝制针距、缝制模式及安全报警等。主机等机械部分的结构设计采用了密封及永久润滑技术，二年之内不需要加油，是一款较为环保的绿色缝合机械产品。

本智能控制系统设有开机复位和自检功能，其主要时序为：开机后机器自动进行检测，检测合格亮绿灯，各电机开始工作；检测不合格亮红灯，此时各电机不工作，然后各电机机头进行翻转复位，即各主轴电机归零，回到起始位置，各电机找零遵循重复找零原则，即无论电机的起始位置在零位的任一方位，其最终停止位都是从传感器的无效区到有效区然后才停止，这样可以保证各电机零位的一致性，待检测指示灯亮起绿色，各电机才开始工作。

本缝合机构提供的控制方法的主要步骤为：主电源开关打开后，控制系统、各步进电机和触摸屏102通电，ARM处理器107接受来自触摸屏102、主电机脚踏开关108、进料电机脚踏开关109和跳线架的信号，检验缝合机的工作状态，并通过报警指示灯101进行正确的灯光颜色显示；所述控制系统通过自检后，根据输入信号和缝合要求，调节针形距离，选择合理的主电机运行速度，由控制系统通过霍尔传感器112和各脚踏开关传感器向ARM处理器107输入信号，反映缝合机主机的工作状况；然后ARM处理器107控制主电机201、进料电机106、卷布电机和拉布电机的启停。

本发明能够在现有的智能缝合机的机械和电气结构基础上，对智能缝合机进行稳定、有效和可靠的控制；而且，利用ARM处理器作为核心控制器，具有高稳定性、强抗干扰能力，且易于后期功能的扩展。

本发明还提供了一种智能缝合机的控制方法及系统，图3为本发明实施例智能缝合机的控制方法流程示意图，如图3所示，所述方法包括以下步骤：

步骤301：实时获取缝合机的状态信号，所述状态信号包括主电机开关信号、进料电机开关信号、主针位置检测信号、断线检测信号和触摸屏输入信号，所述主电机用于驱动所述缝合机主针运动，所述主针用于缝合布匹，所述进料电机用于驱动进料机构运动；

步骤302：根据所述触摸屏输入信号确定主针针形、主电机速度、进料电机速度；

步骤303：判断主电机开关信号是否为开；

步骤304：如果主电机开关信号为开，则驱动所述主电机以所述主电机速度运转；

步骤305：判断进料电机开关信号是否为开；

步骤306：如果进料电机开关信号为开，则驱动所述进料电机以所述进料电机速度运转；

步骤307：判断所述断线检测信号是否表示断线；

步骤308：如果断线检测信号表示断线，则驱动主电机转动到预定位置，并停止所有电机。

步骤309：如果断线检测信号表示未断线，则驱动所述上卷布电机、下卷布电机、上拉布电机和下拉布电机运转。

图4为本发明实施例智能缝合机的控制系统图，如图4所示，智能缝合机的控制系统包括：

缝合机状态信号获取单元401，用于实时获取缝合机的状态信号，所述状态信号包括主电机开关信号、进料电机开关信号、主针位置检测信号、断线检测信号和触摸屏输入信号，所述主电机用于驱动所述缝合机主针运动，所述主针用于缝合布匹，所述进料电机用于驱动进料机构运动；

控制信号确定单元402，用于根据所述触摸屏输入信号确定主针针形、主电机速度、进料电机速度；

主电机开关信号判断单元403，用于判断主电机开关信号是否为开；

主电机运转驱动单元404，用于当主电机开关信号为开时，驱动所述主电机以所述主电机速度运转；

进料电机开关信号判断单元405，用于判断进料电机开关信号是否为开；

进料电机运转驱动单元406，用于当进料电机开关信号为开时，驱动所述进料电机以所述进料电机速度运转；

断线检测信号判断单元407，用于判断所述断线检测信号是否表示断线；

电机停止单元408，用于当所述断线检测信号表示断线时，驱动主电机转动到预定位置，并停止所有电机。

电机运转驱动单元409，用于当所述断线检测信号表示未断线时，驱动所述上卷布电机、下卷布电机、上拉布电机和下拉布电机运转。

本发明提供的智能缝合机的控制方法及系统采用多个电机协同工作作为动力源，驱动缝合机主针、进料机构和移动针板的配合运动，采用电机驱动技术取代传统的机械传动机构，相比于以往的以机械传动结构的圆盘式缝合机，具有简洁的优势，而且，适用范围较广，可适应不同厚薄型面料的缝合，缝合的速度、质量和效率也得到了大大的提升。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。