一種針織橫機(jī)機(jī)頭上進(jìn)行度目控制的控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種針對針織橫機(jī)機(jī)頭上的度目電機(jī)進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)包括由CAN總線通信的橫機(jī)主控板、度目電機(jī)和度目三角，度目電機(jī)是步進(jìn)電機(jī)，其輸出端通過傳動機(jī)構(gòu)連接度目三角；還包括度目電機(jī)控制器和零位傳感器；所述度目電機(jī)控制器安裝在度目電機(jī)后端；所述度目電機(jī)控制器包括DC-DC變換電路、CAN總線收發(fā)器、感應(yīng)編碼器和度目電機(jī)驅(qū)動電路。該控制系統(tǒng)不僅結(jié)構(gòu)新穎，而且能夠閉環(huán)反饋，實時快速地控制度目三角的壓針位置，從而使針織橫機(jī)能夠根據(jù)需要實時變化編織密度。
【專利說明】一種針織橫機(jī)機(jī)頭上進(jìn)行度目控制的控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種針織橫機(jī)機(jī)頭上的控制系統(tǒng)，特別是涉及一種針對針織橫機(jī)機(jī)頭 上的度目電機(jī)進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 橫機(jī)即針織機(jī)，目前橫機(jī)進(jìn)行針織控制是靠機(jī)頭在針床上來回活動，并依靠機(jī)頭 上的三角結(jié)構(gòu)進(jìn)行推針完成針織操作。而在三角結(jié)構(gòu)，就有負(fù)責(zé)編織成圈密度的度目三角， 該度目三角都是依靠度目電機(jī)通過一傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的。目前橫機(jī)度目電機(jī)控制是由機(jī) 頭箱內(nèi)的小主板來負(fù)責(zé)，該小主板名為橫機(jī)機(jī)頭控制板，為了提高其通信速度，有一部分橫 機(jī)機(jī)頭開始采用CAN總線通信。目前，即使采用CAN總線通信，若一臺橫機(jī)上所有的控制都 采用橫機(jī)機(jī)頭控制板控制，并且缺乏專門對度目電機(jī)進(jìn)行度目可變控制的系統(tǒng)，同樣也會 造成了度目電機(jī)的響應(yīng)慢，不能實時變化等問題。除此之外，目前橫機(jī)度目電機(jī)的變化都是 在機(jī)頭超出編織區(qū)域外才動作，以滿足下一個成圈要求，不能夠在編織區(qū)域內(nèi)變化?？梢?， 現(xiàn)行的系統(tǒng)控制還無法實現(xiàn)可變度目的要求，其編織成圈密度值單一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的發(fā)明目在于提供一種針織橫機(jī)機(jī)頭上進(jìn)行度目控制的控制系統(tǒng)，該控制 系統(tǒng)不僅結(jié)構(gòu)新穎，而且能夠閉環(huán)反饋，實時快速地控制度目三角的壓針位置，從而使針織 橫機(jī)能夠根據(jù)需要實時變化編織密度。
[0004] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
[0005] -種針織橫機(jī)機(jī)頭上進(jìn)行度目控制的控制系統(tǒng)，包括由CAN總線通信的橫機(jī)主控 板、度目電機(jī)和度目三角，度目電機(jī)是步進(jìn)電機(jī)，其輸出端通過傳動機(jī)構(gòu)連接度目三角；還 包括度目電機(jī)控制器和零位傳感器；所述度目電機(jī)控制器安裝在度目電機(jī)后端；所述度目 電機(jī)控制器包括DC-DC變換電路、CAN總線收發(fā)器、感應(yīng)編碼器和度目電機(jī)驅(qū)動電路；所述 DC-DC變換電路分別連接所述CAN總線收發(fā)器、DSP控制器、感應(yīng)編碼器和度目電機(jī)驅(qū)動電 路，其用于給系統(tǒng)中各個控制部分提供低壓直流電源；所述CAN總線收發(fā)器，輸入端連接橫 機(jī)主控板，CAN總線收發(fā)器輸出端連接DSP控制器；所述感應(yīng)編碼器連接度目電機(jī)，用于檢 測度目電機(jī)每次的轉(zhuǎn)位行程，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并將數(shù)字信號輸入DSP控制器；所述零 位傳感器檢測所述度目三角的零位，并將所述零位信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入所述DSP控制 器；所述DSP控制器，將輸入的數(shù)字信號進(jìn)行運(yùn)算處理，輸出PWM信號；所述DSP控制器輸出 端連接所述度目電機(jī)驅(qū)動電路，所述度目電機(jī)驅(qū)動電路將所述PWM信號轉(zhuǎn)換并輸入至度目 電機(jī)，以驅(qū)動度目電機(jī)實時動作。
[0006] 作為優(yōu)選，所述感應(yīng)編碼器是磁感應(yīng)編碼器或光感應(yīng)編碼器。
[0007] 作為優(yōu)選，所述DC-DC變換電路上設(shè)有負(fù)載短路保護(hù)電路，以防止負(fù)載短路造成 度目電機(jī)控制器中的器件損壞。
[0008] 作為優(yōu)選，所述度目電機(jī)驅(qū)動電路包括電容模塊、用于連接DSP控制器輸出端的 通信接口模塊、驅(qū)動芯片、第一 Η橋電路和第二Η橋電路；多個所述電容模塊分別連接在驅(qū) 動芯片一側(cè)，通信接口模塊連接在所述驅(qū)動芯片輸入端，第一 Η橋電路和第二Η橋電路均 連接在所述驅(qū)動芯片輸出端；所述驅(qū)動芯片用于將PWM信號轉(zhuǎn)化成度目電機(jī)匹配的脈沖信 號，以驅(qū)動度目電機(jī)。
[0009] 進(jìn)一步的，所述電容模塊包括電容C1、電容C2、電容C3和電容C4 ;所述驅(qū)動芯片 為DRV8711型步進(jìn)前置驅(qū)動芯片；所述電容C1兩級均連接在驅(qū)動芯片兩個針腳上，為電荷 泵電路泵送電容；所述電容C2 -端連接24V高電平，用于高邊門極驅(qū)動電壓的濾波；所述 電容C3和電容C4的一端均接地，所述電容C3用于5V輸出電壓濾波，所述電容C4用于內(nèi) 部邏輯供電電壓濾波。
[0010] 采用了上述技術(shù)方案的控制系統(tǒng)，對度目進(jìn)行控制，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)實時可變的度 目控制，而且可以在編織區(qū)域內(nèi)實時動作，形成不同的密度值，提高織物的平滑度，增加織 物種類，還可防止卷邊。同時，還具有如下有益效果：
[0011] 一、該系統(tǒng)利用CAN總線通信，由橫機(jī)主控直接對度目電機(jī)進(jìn)行通信控制，大大提 高了控制的實時性。
[0012] 二、由于此控制系統(tǒng)中的零位傳感器對度目三角進(jìn)行零位檢測，并將信號送回至 DSP控制器，形成第一閉環(huán)；感應(yīng)編碼器連接度目電機(jī)，對度目電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)位行程的檢測， 并將信號送回至DSP控制器，形成第二閉環(huán)，第一、第二閉環(huán)共同構(gòu)成了度目三角的實時位 置和動作的閉環(huán)，所以橫機(jī)主控板可以得知其所有度目當(dāng)前位置所在，大大提高精確性和 穩(wěn)定性。
[0013] 三、DSP控制器本身算法快速，其正交編碼的硬件接口還可以快速準(zhǔn)確的反饋出步 進(jìn)電機(jī)實時位置，響應(yīng)速度快，其和感應(yīng)編碼器、度目電機(jī)驅(qū)動電路配合效果好，利于對度 目進(jìn)行實時可變及控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1 :本發(fā)明實施例中的結(jié)構(gòu)框架圖。
[0015] 圖2 :本發(fā)明實施例中度目電機(jī)控制器、度目電機(jī)以及度目三角的連接結(jié)構(gòu)示意 圖。
[0016] 圖3 :本發(fā)明實施例中度目電機(jī)控制器的結(jié)構(gòu)框圖。
[0017] 圖4 :本發(fā)明實施例中度目電機(jī)驅(qū)動電路的電路結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0019] 實施例：如圖1、圖2和圖3所示一種針織橫機(jī)機(jī)頭上進(jìn)行度目控制的控制系統(tǒng)， 該控制系統(tǒng)包括由CAN總線通信的橫機(jī)主控板、度目電機(jī)1、度目電機(jī)控制器2、度目三角3 和零位傳感器，度目電機(jī)1是步進(jìn)電機(jī)，其輸出端通過傳動機(jī)構(gòu)連接度目三角3,這里的傳 動機(jī)構(gòu)是現(xiàn)有技術(shù)，通常通過一端面設(shè)漸開線槽的凸輪實現(xiàn)傳動連接。
[0020] 橫機(jī)可變度目即是多段的度目成圈控制，在編織區(qū)域內(nèi)，其可實時動作，形成不同 的密度值，提高織物的平滑度，增加織物種類，還可防止卷邊。為了實現(xiàn)這一功能，必須要求 可變度目電機(jī)的控制系統(tǒng)的快速響應(yīng)，實時變化。本發(fā)明針對當(dāng)前橫機(jī)無法實現(xiàn)可變度目 功能的情況，不僅如圖1改善了系統(tǒng)架構(gòu)，而且從結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)控制兩方面來滿足可變度目 的功能需求。這對步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)提出了更高的要求，為滿足此要求，具體還設(shè)計了度 目電機(jī)快速響應(yīng)的位置閉環(huán)系統(tǒng)，具體結(jié)構(gòu)如下：
[0021] 如圖2所示，首先，在結(jié)構(gòu)上，上述度目電機(jī)控制器2安裝在度目電機(jī)1后端，此度 目電機(jī)控制器2包括磁編位置檢測，這樣一來，此結(jié)構(gòu)即滿足了磁編對位置的要求，又滿足 了度目電機(jī)控制器2單獨控制度目電機(jī)1的要求。
[0022] 其次，如圖3所示，上述度目電機(jī)控制器2包括DC-DC變換電路、CAN總線收發(fā)器、 磁感應(yīng)編碼器和度目電機(jī)驅(qū)動電路。而上述度目電機(jī)1 一般為直流24V，所以供電采用24V， 經(jīng)過DC-DC變換電路，DC-DC變換電路將外部電源變換成所需直流電，給系統(tǒng)中各個控制部 分提供低壓電源。另外此DC-DC電路設(shè)有負(fù)載短路保護(hù)電路，防止負(fù)載短路造成各個控制 部件的電路的損壞。結(jié)構(gòu)上，表現(xiàn)在DC-DC變換電路分別連接所述CAN總線收發(fā)器、DSP控 制器、磁感應(yīng)編碼器和度目電機(jī)驅(qū)動電路。上述CAN總線收發(fā)器與其他模塊組成CAN總線， 構(gòu)成與橫機(jī)主控板相通信的橋梁，此總線是雙全工，速度可達(dá)1Mbps，實時性高，多節(jié)點可同 時發(fā)起通信，有優(yōu)先級控制，不會發(fā)生堵塞。結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系上，CAN總線收發(fā)器的輸入端 連接橫機(jī)主控板，其輸出端連接DSP控制器，DSP控制器輸出端連接度目電機(jī)驅(qū)動電路，度 目電機(jī)驅(qū)動電路輸出端連接度目電機(jī)1，以驅(qū)動度目電機(jī)1實時活動。
[0023] 上述磁感應(yīng)編碼器連接度目電機(jī)1，磁感應(yīng)編碼器用于檢測度目電機(jī)1每次的轉(zhuǎn) 位行程，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并將數(shù)字信號輸入DSP控制器，形成第一個閉環(huán)回路。上述 零位傳感器在度目三角3上設(shè)有監(jiān)測點，其檢測度目三角3的零位，并將零位信號轉(zhuǎn)換成數(shù) 字信號輸入DSP控制器，形成第二個閉環(huán)回路。確定度目三角3的零位，再通過度目電機(jī)1 的轉(zhuǎn)位行程確定度目三角3的實時移位，即可完全確定度目三角3的位置和動作方式，在橫 機(jī)運(yùn)動的任何時候都能實時控制度目三角的壓針位置，由于此控制器增加了位置閉環(huán)，所 以橫機(jī)主控板可以得知其所有度目當(dāng)前位置所在，大大提高了橫機(jī)機(jī)頭控制的精確性和穩(wěn) 定性，從而為驅(qū)動度目電機(jī)1實現(xiàn)可變度目奠定了控制基礎(chǔ)。上述DSP控制器將CAN總線收 發(fā)器、磁感應(yīng)編碼器和零位傳感器輸入的數(shù)字型號運(yùn)算處理，輸出PWM信號，由于DSP控制 器輸出端連接度目電機(jī)驅(qū)動電路，而度目電機(jī)驅(qū)動電路的功能就是將PWM信號轉(zhuǎn)換成度目 電機(jī)所能接收的信號，并連接度目電機(jī)，以驅(qū)動度目電機(jī)1實時動作，度目三角的移動跟隨 度目電機(jī)1，實現(xiàn)針織過程度目可變。此度目電機(jī)控制器2的核心控制采用了 TI的DSP控 制器，由于該DSP控制器具有的哈弗結(jié)構(gòu)和乘法器，另外加上高級定時器的PWM輸出控制和 正交編碼接口，使其特別適合于電機(jī)控制領(lǐng)域，采用此系列的控制核心，可以完全滿足可變 度目控制系統(tǒng)的需求。在本發(fā)明中，通過DSP的核心控制包括以下有益效果：1、產(chǎn)生PWM輸 出來控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路；2、驅(qū)動電路的報警故障反饋也通過DSP的中斷快速反應(yīng)，達(dá) 到保護(hù)，報警等效果；3、各種通信機(jī)制的協(xié)議處理和控制指令的下發(fā)，也通過DSP控制器處 理；4、上述的零位傳感器也由DSP檢測；5、磁編對電機(jī)位置的實時檢測處理也有DSP完成； 6、電機(jī)控制的快速響應(yīng)的PID算法由DSP實時處理。圖4中所示，度目電機(jī)驅(qū)動電路由電 容模塊、用于連接DSP控制器輸出端的通信接口模塊、驅(qū)動芯片、第一 Η橋電路和第二Η橋 電路組成。電容模塊連接在驅(qū)動芯片一側(cè)，通信接口模塊連接在驅(qū)動芯片輸入端，第一 Η橋 電路和第二Η橋電路均連接在驅(qū)動芯片輸出端。
[0024] 由于度目電機(jī)一般為2相4線制步進(jìn)電機(jī)，所以驅(qū)動芯片不僅將PWM信號轉(zhuǎn)化成 度目電機(jī)1匹配的脈沖信號，還需要雙Η橋電路，通過第一 Η橋電路和第二Η橋電路以驅(qū)動 度目電機(jī)1的ΑΒ相。上述驅(qū)動芯片采用ΤΙ公司，型號為DRV8711型的步進(jìn)前置驅(qū)動芯片， 最高細(xì)分可以做到256細(xì)分，過溫、過流、短路等各種保護(hù)機(jī)制完善，通過spi通信可配置具 體工作方式，驅(qū)動接口有方向和脈沖信號給定，方便實時。
[0025] 為了更加具體地例舉本發(fā)明的度目電機(jī)驅(qū)動電路，上述電容模塊具體包括如圖4 所示的電容C1、電容C2、電容C3和電容C4四個電容；而四個電容都連接在DRV8711型步進(jìn) 前置驅(qū)動芯片一端。具體地，上述電容C1兩級均連接在驅(qū)動芯片兩個針腳上，為電荷泵電 路泵送電容，上述電容C2、電容C3和電容C4依次也是連接在該驅(qū)動芯片上，但電容C2 -端 還連接24V高電平，其用于高邊門極驅(qū)動電壓的濾波，電容C3和電容C4的一端都接地，上 述電容C3用于5V輸出電壓濾波，電容C4用于內(nèi)部邏輯供電電壓濾波。
[0026] 最后，為了更精確定位和構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，本實施例優(yōu)選采用磁感應(yīng)編碼器進(jìn)行磁 編位置檢測，由高速響應(yīng)的磁感應(yīng)集成芯片來完成。磁感應(yīng)編碼器的優(yōu)勢在有其不受粉塵 等耐環(huán)境性能好，結(jié)構(gòu)簡單，溫度范圍寬，特別適合于橫機(jī)的工作環(huán)境。對于響應(yīng)速度和分 辨率，由于橫機(jī)最高速度為1. 2m/s，度目最大行程在1圈左右，所以我們選擇的響應(yīng)速度 2us和分辨率500線的磁編碼器足以滿足要求。加上DSP控制器的正交編碼的硬件接口，可 以快速準(zhǔn)確的反饋出步進(jìn)電機(jī)實時位置，滿足可變度目功能要求。
[0027] 由于系統(tǒng)為CAN總線通信，此度目電機(jī)控制器可以有多個，并且多個同時工作。如 圖1所示，所以橫機(jī)上每個度目電機(jī)，如度目電機(jī)一、二、三等，即包括前床，后床，左右系統(tǒng) 的度目電機(jī)，都可安裝本發(fā)明的控制系統(tǒng)，即可真正實現(xiàn)橫機(jī)的可變度目功能。
[0028] 除本實施例以外，本發(fā)明的磁感應(yīng)編碼器還可以替換成其它感應(yīng)編碼器，如光感 應(yīng)編碼器以及本領(lǐng)域技術(shù)人員知道其他的感應(yīng)編碼器。值得注意的是，本發(fā)明所要保護(hù)的 并不限于上述實施例，通過相似精神原理的修飾、變換和等同替換，均應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明的保 護(hù)之列。
【權(quán)利要求】
1. 一種針織橫機(jī)機(jī)頭上進(jìn)行度目控制的控制系統(tǒng)，包括由CAN總線通信的橫機(jī)主控 板、度目電機(jī)（1)和度目三角（3)，度目電機(jī)（1)是步進(jìn)電機(jī)，其輸出端通過傳動機(jī)構(gòu)連接度 目三角（3);其特征在于：還包括度目電機(jī)控制器（2)和零位傳感器； 所述度目電機(jī)控制器（2)安裝在度目電機(jī)（2)后端； 所述度目電機(jī)控制器（2)包括DC-DC變換電路、CAN總線收發(fā)器、感應(yīng)編碼器和度目電 機(jī)驅(qū)動電路； 所述DC-DC變換電路分別連接所述CAN總線收發(fā)器、DSP控制器、感應(yīng)編碼器和度目電 機(jī)驅(qū)動電路，其用于給系統(tǒng)中各個控制部分提供低壓直流電源； 所述CAN總線收發(fā)器，輸入端連接橫機(jī)主控板，CAN總線收發(fā)器輸出端連接DSP控制 器； 所述感應(yīng)編碼器連接度目電機(jī)，用于檢測度目電機(jī)（1)每次的轉(zhuǎn)位行程，將其轉(zhuǎn)換成 數(shù)字信號，并將數(shù)字信號輸入DSP控制器； 所述零位傳感器檢測所述度目三角（3)的零位，并將所述零位信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸 入所述DSP控制器； 所述DSP控制器，將輸入的數(shù)字信號進(jìn)行運(yùn)算處理，輸出PWM信號；所述DSP控制器輸 出端連接所述度目電機(jī)驅(qū)動電路，所述度目電機(jī)驅(qū)動電路將所述PWM信號轉(zhuǎn)換并輸入至度 目電機(jī)（1)，以驅(qū)動度目電機(jī)⑴實時動作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針織橫機(jī)機(jī)頭上進(jìn)行度目控制的控制系統(tǒng)，其特征在 于：所述感應(yīng)編碼器是磁感應(yīng)編碼器或光感應(yīng)編碼器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種針織橫機(jī)機(jī)頭上進(jìn)行度目控制的控制系統(tǒng)，其特征 在于：所述DC-DC變換電路上設(shè)有負(fù)載短路保護(hù)電路，以防止負(fù)載短路造成度目電機(jī)控制 器（2)中的器件損壞。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種針織橫機(jī)機(jī)頭上進(jìn)行度目控制的控制系統(tǒng)，其特征 在于：所述度目電機(jī)驅(qū)動電路包括電容模塊、用于連接DSP控制器輸出端的通信接口模塊、 驅(qū)動芯片、第一 Η橋電路和第二Η橋電路；所述電容模塊連接在驅(qū)動芯片一側(cè)，通信接口模 塊連接在所述驅(qū)動芯片輸入端，第一 Η橋電路和第二Η橋電路均連接在所述驅(qū)動芯片輸出 端；所述驅(qū)動芯片用于將PWM信號轉(zhuǎn)化成度目電機(jī)⑴匹配的脈沖信號，再通過第一 Η橋電 路和第二Η橋電路驅(qū)動度目電機(jī)（1)的ΑΒ相。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種針織橫機(jī)機(jī)頭上進(jìn)行度目控制的控制系統(tǒng)，其特征在 于：所述電容模塊包括電容C1、電容C2、電容C3和電容C4 ;所述驅(qū)動芯片為DRV8711型步 進(jìn)前置驅(qū)動芯片；所述電容C1兩級均連接在驅(qū)動芯片兩個針腳上，電容C1為電荷泵電路泵 送電容；所述電容C2 -端連接24V高電平，用于高邊門極驅(qū)動電壓的濾波；所述電容C3和 電容C4的一端均接地，所述電容C3用于5V輸出電壓濾波，所述電容C4用于內(nèi)部邏輯供電 電壓濾波。
【文檔編號】D04B15/36GK104158450SQ201410389398
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】胡軍祥, 陳斌強(qiáng) 申請人:浙江恒強(qiáng)科技股份有限公司