专利名称：转杯纺纱机全自动接头控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于纺织领域，特别是一种转杯纺纱机，尤其是一种转杯纺 纱机全自动接头控制装置。
背景技术：
目前，转杯纺纱机接头控制系统有半自动和全自动两种方式，国内以半 自动接头纺纱机为主，现有半自动转杯纺接头的电控系统主要为电磁阀控制， 具有控制精度不高，纱线接头质量差、效率低等缺点；而国外现有的全自动 接头控制系统具有控制精度高，接头质量好等特点，其接头控制系统在设计 原理上较多都是采用软、硬件模块化结构，然后通过CAN通讯介质进行连接。 其不足是由于控制系统为模块化结构设计，导致其系统整体结构复杂，功耗 大，过度依赖通讯控制，抗电磁干扰性能与稳定性能不高。
实用新型内容
针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种性能稳定，可大 幅度提高纱线接头成功率，控制精度高，功耗低，并且抗干扰性强的一种纺 纱机全自动接头控制装置。
为实现上述目的，本实用新型提供一种转杯纺纱机全自动接头控制装置， 包括主控计算机与DSP控制器，所述DSP控制器通过传输介质与所述主控计 算机相连接，所述DSP控制器通过所述传输介质分别与人机交互界面、伺服 接头装置、转杯转速控制装置、行走定位装置及机械手控制装置相连接，所 述人机交互界面还与所述伺服接头装置相连接。
所述传输介质包括RS485模块、CAN总线、I/O信号与高速I/O信号， 所述RS485模块由RS485通讯模块或RS485接口模块构成，所述CAN模块 由CAN通讯模块或CAN总线模块构成。所述人机交互界面通过所述CAN模块与所述DSP控制器及所述伺服接 头装置连接。
所述DSP控制器由分别与电源模块相连接的DSP微处理芯片、RS485模 块、CAN模块、至少一个CPLD模块、1/0模块及高速I/0模块构成。
所述伺服接头装置由与至少三个微型伺服电机相连接的伺服驱动器构成。
所述转杯转速装置由信号采集板、传感器、电磁螺旋管、功率驱动模块、 气缸杠杆与弹簧调节机构组成，所述信号采集板与所述传感器相连接，所述 电磁螺旋管设置于所述气缸杠杆的上侧并与所述功率驱动模块相连接，所述 弹簧调节机构设置于所述电磁螺旋管的上端。
所述行走定位装置由变频器与交流异步电机构成，所述变频器通过线路 与所述交流异步电机相连接。
所述机械手控制装置由气缸、电磁阀岛与传感器构成。
所述三个微型伺服电机包括喂棉伺服电机、引纱伺服电机与巻绕伺服电机。
所述交流异步电机上还安装有抱闸装置。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点
本实用新型提供的一种转杯纺纱机全自动接头控制装置，由分别通过传
输介质与DSP控制器相连接的人机交互界面、伺服接头装置、转杯转速控制
装置、行走定位装置及机械手控制装置构成，人机交互界面还与伺服接头装
置相连接，该传输介质包括RS485模块、CAN模块、I/O信号与高速I/O信 号。本实用新型控制方法简单，可实现纱线接头操作的全程自动化控制，克 服现有半自动接头纺纱机控制精度低，接头质量差、效率低的不足；补偿了 现有全自动接头控制系统功耗大，抗干扰与稳定性低等缺点。另外，本实用 新型将硬件系统与软件系统分别进行一体化设计与模块化设计，既简化了控 制系统的结构，又提高了其稳定性，同时软件还将算法设计进行模块化处理， 提高了系统维护性和系统升级的方便性。
图1为本实用新型结构框图； 图2为本实用新型DSP控制器结构框图； 图3为本实用新型伺服接头装置结构框图； 图4为本实用新型转杯转速控制装置结构框图。 主要元件符号说明如下 1人机交互界面 3伺服接头装置 5行走定位装置 7主控计算机 9喂棉伺服电机 11巻绕伺服电机 13传感器 15功率驱动模块 17弹簧调节机构
具体实施方式
为了更清楚的表述本实用新型 描述。
图1为本实用新型提供的转杯纺纱机全自动接头控制装置的结构框图。 本实用新型提供一种转杯纺纱机全自动接头控制装置，包括主控计算机7、 DSP控制器2、人机交互界面l、伺服接头装置3、转杯转速控制装置4、行 走定位装置5及机械手控制装置6。其中，DSP控制器2通过RS485模块与 主控计算机7相连接，该RS485模块可由RS485通讯模块或RS485接口模块 构成；DSP控制器2通过I/O信号分别与行走定位装置5及机械手控制装置6 相连接；DSP控制器2通过高速I/O信号分别与伺服接头装置3及转杯转速 控制装置4相连接，人机交互界面1通过CAN模块与DSP控制器2及伺服
2 DSP控制器 4转杯转速控制装置 6机械手控制装置 8伺服驱动器 10引纱伺服电机 12信号采集板 14电磁螺旋管 16气缸杠杆
，
以下结合附图对本实用新型作进一步的接头装置3连接，该CAN模块由CAN通讯模块或CAN总线模块构成。行走 定位装置5由变频器与交流异步电机构成，变频器通过线路与交流异步电机 相连接，交流异步电机上还安装有抱闸装置。机械手控制装置6由气缸、电 磁阀岛与传感器构成，该传感器较佳的实施例为磁性传感器。
图2为本实用新型DSP控制器结构框图。DSP控制器由分别与电源模块 2-7相连接的DSP微处理芯片2-1、 RS485模块2-2与CAN模块2-3、 CPLD 模块2-4、I/0模块2-5及高速I/O模块2-6构成。该RS485模块2-2可由RS485 通讯模块或RS485接口模块构成。该CAN模块由CAN通讯模块或CAN总 线模块构成。CPLD模块2-4较佳的数量为两个。DSP微处理芯片分别与高速 I/O模块、RS485模块、CAN模块与CPLD模块相连接，高速I/O模块、RS485 模块、CAN模块与CPLD模块分别与DSP微处理芯片实现双方向的数据传输。 CPLD模块还与I/O模块相连接，并且与I/O模块实现双方向的数据传输。DSP 微处理芯片2-1通过RS485模块2-2与主控计算机7实现通讯，从而传输纺纱 锭位号与工艺信息；DSP微处理芯片2-1通过CAN总线传输接头工艺参数； DSP微处理芯片2-1通过I/O信号控制行走定位装置5，检测机械手上的传感 器控制机械手动作时序；通过高速I/0模块2-6采集转杯速度，经PID算法控 制转杯转速，根据转杯转速控制伺服接头装置的同步匹配动作，实现成功纱 线接头。
图3为本实用新型伺服接头装置3结构框图，伺服接头装置3由三个分 别与伺服驱动器8相连接的微型伺服电机构成，三个微型伺服电机包括喂棉 伺服电机9、引纱伺服电机10与巻绕伺服电机11。该伺服驱动器8分别采集 三个伺服电机上的反馈编码信号，从而驱动三个微型伺服电机运转，三个微 型伺服电机直接驱动引纱机构，实现引纱的精密控制。通过人机交互界面1 设置引纱工艺的参数曲线、引纱转速与电机同步匹配时间参数等工艺参数， 通过CAN通讯模块或CAN总线模块传输到伺服接头装置3和DSP控制器2， DSP控制器2采集转杯转速，经过转杯转速调控算法输出转速控制信号，调 节转杯转速达到工艺需求速度，DSP控制器2输出电机同步匹配控制信号， 伺服驱动器8执行人机交互界面1传递的工艺参数曲线，将调制电流输出给伺服电机，随伺服电机运转的编码器又将脉冲信号反馈给伺服驱动器8;从而 实现精确数字化接头。该伺服接头装置3不仅功耗与电磁辐射低，而且伺服 马达直接驱动接头装置，减少了传动误差，提高了控制精度和响应速度；引 纱工艺在人机交互界面1上进行设置，通过CAN通讯模块或CAN总线模块 传输，经过监控软件验证伺服马达执行情况，提供了纺纱工艺开发平台。克 服了现有全自动转杯纺数字接头装置功耗大，电磁干扰严重，控制精度和响 应速度不高，技术长期被国外垄断等不足。
图4为本实用新型转杯转速控制装置4的结构框图，转杯转速控制装置4 由信号采集板12、传感器13、电磁螺旋管14、功率驱动模块15、气缸杠杆 16与弹簧调节机构17组成，信号采集板12与传感器13相连接，电磁螺旋管 14设置于气缸杠杆16的上侧并且与功率驱动模块15相连接，弹簧调节机构 17设置于电磁螺旋管14的上端。该弹簧调节机构17由弹簧与螺丝构成，螺 丝固定于弹簧的上侧。
该转杯转速控制装置4的工作原理为将杠杆原理与弹簧调节机构相结 合，再结合转杯转速控制装置4的系统响应，采用PWM占空比控制方式。
DSP控制器2采集通过信号采集板12转化的转杯转速信号，经过转速控 制算法输出PWM控制信号，再经过功率驱动模块15驱动电磁螺旋管14调节 纺纱器的刹闸杆以达到对转杯转速的控制。电磁螺旋管14通过线路与功率驱 动模块15电气连接，经过PWM功率输出调节控制其升降调和力，通过气缸 杠杆16控制纺纱器的刹闸杆升降，PWM控制算法根据采集到的转速，调节 PWM脉冲信号的占空比，从而调节电磁螺旋管14内的电流，实现电磁力调 节，经过气缸杠杆16抬升实现转速调节功能。弹簧增加了抬升力，还增强了 系统的响应时间，升力的调节通过螺丝调节。向下拧紧螺丝，增加系统响应 时间；相反，向上放松螺丝，则降低系统响应时间。传感器13感应转速磁信 号，通过信号采集板12转化为电信号。DSP控制器2采集转速信号，经过转 速控制算法，输出PWM控制信号，经过功率驱动模块15抬升气缸杠杆16 从而控制纺纱器的刹闸杆，达到转杯转速控制。由于机构系统响应差异，所 以在电磁螺旋管14的上侧添加了弹簧以增加了抬升力增强系统响应速度，抬升力的调节便通过螺丝调节。
综上所述，本实用新型控制方法简单，可实现纱线接头操作的全程自动 化控制，克服现有半自动接头纺纱机控制精度低，接头质量差、效率低的不 足；补偿了现有全自动接头控制系统功耗大，抗干扰与稳定性不高等缺点。 另外，本实用新型还将硬件系统与软件系统分别进行一体化设计与模块化设 计，既简化了控制系统结构，又提高了稳定性，同时软件还将算法设计进行 模块化处理，提高了系统维护性和系统升级的方便性。
以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型并非 局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护 范围。
权利要求1、一种转杯纺纱机全自动接头控制装置，包括主控计算机与DSP控制器，所述DSP控制器通过传输介质与所述主控计算机相连接，其特征在于，所述DSP控制器通过所述传输介质分别与人机交互界面、伺服接头装置、转杯转速控制装置、行走定位装置及机械手控制装置相连接，所述人机交互界面还与所述伺服接头装置相连接。
2、 如权利要求l所述的一种转杯纺纱机全自动接头控制装置，其特征在 于，所述传输介质包括RS485模块、CAN模块、I/O信号与高速I/O信号， 所述RS485模块由RS485通讯模块或RS485接口模块构成，所述CAN模块 由CAN通讯模块或CAN总线模块构成。
3、 如权利要求l所述的一种转杯纺纱机全自动接头控制装置，其特征在 于，所述人机交互界面通过所述CAN模块与所述DSP控制器及所述伺服接 头装置连接。
4、 如权利要求l所述的一种转杯纺纱机全自动接头控制装置，其特征在 于，所述DSP控制器由分别与电源模块相连接的DSP微处理芯片、RS485通 讯模块、CAN模块、至少一个CPLD模块、1/0模块及高速I/0模块构成。
5、 如权利要求l所述的一种转杯纺纱机全自动接头控制装置，其特征在 于，所述伺服接头装置由与至少三个微型伺服电机相连接的伺服驱动器构成。
6、 如权利要求l所述的一种转杯纺纱机全自动接头控制装置，其特征在 于，所述转杯转速装置由信号采集板、传感器、电磁螺旋管、功率驱动模块、 气缸杠杆与弹簧调节机构组成，所述信号采集板与所述传感器相连接，所述 电磁螺旋管设置于所述气缸杠杆的上侧并与所述功率驱动模块相连接，所述 弹簧调节机构设置于所述电磁螺旋管的上端。
7、 如权利要求l所述的一种转杯纺纱机全自动接头控制装置，其特征在 于，所述行走定位装置由变频器与交流异步电机构成，所述变频器通过线路 与所述交流异步电机相连接。
8、 如权利要求l所述的一种转杯纺纱机全自动接头控制装置，其特征在 于，所述机械手控制装置由气缸、电磁阀岛与传感器构成。
9、 如权利要求5所述的一种转杯纺纱机全自动接头控制装置，其特征在 于，所述三个微型伺服电机包括喂棉伺服电机、引纱伺服电机与巻绕伺服电 机。
10、 如权利要求7所述的一种转杯纺纱机全自动接头控制装置，其特征 在于，所述交流异步电机上还安装有抱闸装置。
专利摘要本实用新型涉及一种转杯纺纱机全自动接头控制装置，由分别通过传输介质与DSP控制器相连接的人机交互界面、伺服接头装置、转杯转速控制装置、行走定位装置及机械手控制装置构成，人机交互界面还与伺服接头装置相连接，该传输介质包括RS485模块、CAN模块、I/O信号与高速I/O信号。本实用新型可实现纱线接头操作的全程自动化控制，克服现有半自动接头纺纱机控制精度低，接头质量差、效率低的不足；补偿了现有全自动接头控制系统功耗大，抗干扰与稳定性低等缺点。另外，本实用新型将硬件系统与软件系统分别进行一体化设计与模块化设计，既简化了控制系统结构，又提高了稳定性。
文档编号G05B19/418GK201390825SQ20092010721
公开日2010年1月27日 申请日期2009年4月17日 优先权日2009年4月17日
发明者张佳佳, 李卫国, 蔺建旺, 谢友亮, 兵 陈, 高丽萍 申请人:北京经纬纺机新技术有限公司