專(zhuān)利名稱(chēng)：電子花樣機(jī)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子花樣機(jī)控制方法，特別是電子花樣機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制方法。
背景技術(shù)：
電子花樣機(jī)是典型的采用三軸聯(lián)動(dòng)方式的高速工業(yè)縫制裝備，其三維電機(jī)協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制方法主要有兩種，即全互斥插補(bǔ)協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制方法和半互斥位置監(jiān)測(cè)協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制方法。
全互斥插補(bǔ)協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制方法。文獻(xiàn)“數(shù)控高速高精度運(yùn)動(dòng)控制方法研究，湯志斌、唐小琦、李斌，《設(shè)計(jì)與研究》2003年第3期”介紹了一種采用多軸插補(bǔ)來(lái)控制多軸機(jī)構(gòu)協(xié)同運(yùn)動(dòng)的控制方法，這種方法最明顯的優(yōu)點(diǎn)是縫制針跡均勻；但存在的缺點(diǎn)是主軸在縫制過(guò)程中重復(fù)啟停，對(duì)機(jī)械沖擊力大、噪音大，縫制平均速度只能達(dá)600針/分。
文獻(xiàn)“富怡牌電腦繡花機(jī)工作原理，趙延雯、吳世林、方曉初，《武漢科技學(xué)院學(xué)報(bào)》2000.612卷第6期”介紹了一種半互斥位置監(jiān)測(cè)協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制方法。該控制方法是主軸Z伺服電機(jī)在縫制過(guò)程中勻速運(yùn)動(dòng)，控制系統(tǒng)時(shí)刻監(jiān)視主軸Z伺服電機(jī)的角度來(lái)控制帶動(dòng)壓布框的X軸步進(jìn)電機(jī)和Y軸步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，其優(yōu)點(diǎn)是避免了主軸Z伺服電機(jī)在縫制過(guò)程中重復(fù)啟停，對(duì)機(jī)械沖擊力小、噪音小，缺點(diǎn)是主軸Z伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度受限于X軸、Y軸步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，縫制平均速度也只能到達(dá)800針/分，而且會(huì)出現(xiàn)縫制針跡不均勻現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)縫制速度低的不足，本發(fā)明提供一種電子花樣機(jī)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制方法。在與現(xiàn)有技術(shù)同等硬件條件下，縫制速度提高了2倍多，并且可保證針跡均勻。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的方法主要包括下述步驟1)各軸回零點(diǎn)后，主軸Z伺服電機(jī)以初始速度從零點(diǎn)位置1開(kāi)始運(yùn)動(dòng)；2)當(dāng)控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到主軸Z伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)到B位置2時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)本次X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)所移動(dòng)的最大步距自動(dòng)調(diào)節(jié)主軸Z伺服電機(jī)從B位置2→零點(diǎn)位置1的運(yùn)動(dòng)速度，步距范圍為0.1mm～12.7mm；3)當(dāng)控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)主軸Z伺服電機(jī)到達(dá)零點(diǎn)位置1時(shí)，改變主軸Z伺服電機(jī)的速度，速度的切換時(shí)間不超過(guò)1ms；4)重復(fù)步驟2、步驟3動(dòng)作直到縫完最后一針。
本發(fā)明的有益效果是由于本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)了無(wú)停止的速度切換，使主軸Z伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)不受限于X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，將縫制的平均速度從現(xiàn)有技術(shù)的600～800針/分提高至2000針/分，在步距小于0.3mm時(shí)的最大縫制速度可以達(dá)到3000針/分。另外，該方法還具有“速度-針距”的自適應(yīng)性特點(diǎn)，保證了縫制花樣針跡的均勻。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是本發(fā)明電子花樣機(jī)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制方法三維電機(jī)協(xié)同運(yùn)動(dòng)過(guò)程示意2是本發(fā)明電子花樣機(jī)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制方法流程3是本發(fā)明電子花樣機(jī)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制方法縫制一條曲線時(shí)三個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)軌跡圖中，1-零點(diǎn)位置；2-B位置；3-布料；Dmax代表一針縫制數(shù)據(jù)中X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)所移動(dòng)的最大步距。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1～3，初始參數(shù)如表1所示，設(shè)計(jì)中將主軸Z伺服電機(jī)的一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期分為兩個(gè)階段第一階段中X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)、Z軸伺服電機(jī)同時(shí)運(yùn)動(dòng)，但主軸Z伺服電機(jī)速度受X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)限制；另一階段中主軸Z伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)不受X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)限制。另，這兩個(gè)階段切換時(shí)不用中斷主軸Z伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)，且切換時(shí)間不超過(guò)1ms，可大大提高縫制速度。將主軸Z伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)分為針在布料3之下，即零點(diǎn)位置1→B位置2和針在布料3之上，即B位置2→零點(diǎn)位置1?？刂品椒枋鋈缦?、起始時(shí)各軸回零點(diǎn)后，主軸Z伺服電機(jī)以初始速度從零點(diǎn)位置1開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。
2、當(dāng)控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到主軸Z伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)到B位置2時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)本次X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)所移動(dòng)的最大步距自動(dòng)調(diào)節(jié)主軸Z伺服電機(jī)從B位置2→零點(diǎn)位置1運(yùn)動(dòng)速度，步距范圍為0.1mm～12.7mm。這個(gè)速度有兩個(gè)特點(diǎn)，它既要能保證針頭運(yùn)動(dòng)到零點(diǎn)位置1時(shí)X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)運(yùn)動(dòng)結(jié)束，同時(shí)也要使從B位置2→零點(diǎn)位置1速度盡可能快。該段運(yùn)動(dòng)時(shí)間記為T(mén)21。
3、當(dāng)控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)主軸Z伺服電機(jī)到達(dá)零點(diǎn)位置1時(shí)，改變主軸Z伺服電機(jī)的速度，從零點(diǎn)位置1→B位置2這一段速度是根據(jù)用戶(hù)選擇的縫制速度來(lái)決定的。假設(shè)用戶(hù)設(shè)定速度對(duì)應(yīng)縫制一針時(shí)間為T(mén)，從零點(diǎn)位置1→B位置2的距離為D12，那么，從零點(diǎn)位置1→B位置2的運(yùn)動(dòng)速度V12＝D12/(T-T21)，速度的切換不超過(guò)1ms，該段主軸Z伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)不受限于X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸的運(yùn)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。
4、重復(fù)步驟2、步驟3動(dòng)作直到縫完最后一針。
從圖3可以看出，主軸Z伺服電機(jī)從零點(diǎn)位置1以較高的速度V12運(yùn)動(dòng)，在零點(diǎn)位置1→B位置2階段，X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)保持不動(dòng)，主軸Z伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)D12距離后到達(dá)B位置2。這一階段主軸Z伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度不受X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)限制。
在B位置2處控制系統(tǒng)計(jì)算X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)的最大步距，Dmax＝max{DX，DY}，根據(jù)Dmax從表2中選擇適當(dāng)?shù)乃俣萔21改變主軸Z伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)，速度改變過(guò)程中主軸Z伺服電機(jī)不會(huì)將速度減到0，且切換時(shí)間小于1ms，相對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)所需時(shí)間而言可以忽略不計(jì)。
主軸Z伺服電機(jī)在B位置2處以V21開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的同時(shí)X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)也開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)主軸Z伺服電機(jī)以V21運(yùn)動(dòng)到零點(diǎn)位置1時(shí)，X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)已運(yùn)動(dòng)結(jié)束，可以保證針跡均勻。
回到零點(diǎn)位置1后恢復(fù)速度V12重復(fù)以上動(dòng)作直到結(jié)束。
表1初始參數(shù)

運(yùn)動(dòng)過(guò)程中V21的分檔選擇表2根據(jù)步距調(diào)整V21

本方法在實(shí)際應(yīng)用中有以下兩個(gè)特點(diǎn)1、動(dòng)態(tài)速度調(diào)整可保證縫制動(dòng)作的正確性縫制過(guò)程中，為了保證X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)二維平面運(yùn)動(dòng)的正確性，控制系統(tǒng)可根據(jù)X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)距離(即針距)的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)主軸Z伺服電機(jī)速度，從而保證在主軸Z伺服電機(jī)從B位置2→零點(diǎn)位置1運(yùn)動(dòng)區(qū)間內(nèi)X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)能夠完成該針的運(yùn)動(dòng)。
2、無(wú)間斷速度切換可提高縫制的速度如前所述，主軸Z伺服電機(jī)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的兩個(gè)不同階段間切換時(shí)不需先轉(zhuǎn)入靜止?fàn)顟B(tài)，而是直接由當(dāng)前速度動(dòng)態(tài)加速或減速至目標(biāo)速度，因此縮短了加減速時(shí)間，提高了速度。
根據(jù)不同花樣縫制，測(cè)得用時(shí)如表3。
表3縫制不同花樣使用的時(shí)間

權(quán)利要求
一種電子花樣機(jī)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制方法，包括下述步驟1)各軸回零點(diǎn)后，主軸Z伺服電機(jī)以初始速度從零點(diǎn)位置(1)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)；
2)當(dāng)控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到主軸Z伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)到B位置(2)時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)本次X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)所移動(dòng)的最大步距自動(dòng)調(diào)節(jié)主軸Z伺服電機(jī)從B位置(2)→零點(diǎn)位置(1)運(yùn)動(dòng)速度，步距范圍為0.1mm～12.7mm；
3)當(dāng)控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)主軸Z伺服電機(jī)到達(dá)零點(diǎn)位置(1)時(shí)，改變主軸Z伺服電機(jī)的速度，速度的切換時(shí)間不超過(guò)1ms；
4)重復(fù)步驟2、步驟3動(dòng)作直到縫完最后一針。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電子花樣機(jī)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制方法，用于電子花樣機(jī)多軸電機(jī)系統(tǒng)的協(xié)同控制。該方法包括下述步驟1)各軸回零點(diǎn)后，主軸Z伺服電機(jī)以初始速度從零點(diǎn)位置(1)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)；2)當(dāng)控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到主軸Z伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)到B位置(2)時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)本次X軸步進(jìn)電機(jī)、Y軸步進(jìn)電機(jī)所移動(dòng)的最大步距自動(dòng)調(diào)節(jié)主軸Z伺服電機(jī)從B位置(2)→零點(diǎn)位置(1)運(yùn)動(dòng)速度，步距范圍為0.1mm～12.7mm；3)當(dāng)控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)主軸Z伺服電機(jī)到達(dá)零點(diǎn)位置(1)時(shí)，改變主軸Z伺服電機(jī)的速度，速度的切換時(shí)間不超過(guò)1ms；4)重復(fù)步驟2、步驟3動(dòng)作直到縫完最后一針。由于本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)了無(wú)停止的速度切換，使縫制的平均速度從現(xiàn)有技術(shù)的600～800針/分提高至2000針/分。
文檔編號(hào)H02P6/14GK1794561SQ20051009638
公開(kāi)日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2005年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月21日
發(fā)明者張凱龍, 周興社, 王博偉, 梁克, 楊志義, 李建軍 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)