電子套結機花樣及其運動控制研究
郗曉田，莊桂玉，游林儒，李敏
（華南理工大學自動化科學與工程學院，廣州510640）
摘要：分析并設計了電子套結機的縫制花樣格式，即花樣存儲格式和花樣縫制幀的格式，介紹了花樣縫制時的用戶坐標到機械坐標的轉換過程。在結合主軸伺服電機和步進電機的特性的基礎上，提出了采用dsp和uc/os -ⅱ為控制平臺的花樣縫制控制系統的控制方法。研究成果已在新型電子套結機系統得到應用和驗證，實際應用證明了該控制系統的精確性、可靠性和實用性。
關鍵詞：電子套結機；花樣格式；dsp；uc/os -ⅱ；伺服電機；步進電機
中圖分類號：tm383.6, tp273 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848( 2010) 02-0091-04
0引 言
現代智能縫制設備是廣泛采用了縫制花樣作為數據源，基于嵌入式系統等信息技術的新型縫制設備，可以滿足更為高效、高質量的縫制需求。該類設備具有以數據驅動，多軸協同、光機電一體化、用戶干預少以及精密、個性化縫制的特點。其中，縫制花樣設計是實現精密縫制的重要基礎性工作之一。電子套結機是一種特殊縫制設備，其花樣數據不同于電子花樣機花樣文件需包含針跡坐標、位移等矢量信息和剪線、跳針、換色等多種的縫制控制信息，而是比較簡單的數據信息，因此電子套結機花樣格式通常不采用國際上較為主流的dsb、dst、dsz等花樣格式，而是根據實際需求自行設計花樣格式，如重機公司的高速套結機。
本文在分析了電子套結機的機械結構和電氣泵統控制的基礎上，設計了套結機的花樣縫制幀的存儲格式，花樣縫制時用戶坐標轉換為電子套結機的機械坐標的方法。從提高縫制過程性能的角度出發，介紹采用永磁同步伺服電機作為主軸驅動，步進電機作為x、y方向驅動，利用數字信號處理器dsp和uc/os一ⅱ為控制平臺的花樣縫制工作原理。
l 花樣格式的設計
一般情況，在根據用戶要求的條件下，電子套結機縫制過程中通常需要處理兩種不同的花樣數據，即固定花樣和用戶定制花樣。固定花樣由針數、長寬等屬性以及多個縫制幀構成。用戶定制花樣是用戶在固定花樣的基礎上進行縮放、組合等自定義的花樣特征信息操作后生成的。基于用戶定制花樣都是在固定花樣的簡單變化后形成的，可以以固定花樣為基礎來設計電子套結機的花樣格式。通過對電子套結機的各種花樣的分析，固定花樣格式可以由花樣頭和花樣體組成。
花樣頭所包含的信息有：(1)花樣序號；(2)花樣縫制幀的個數（每個花樣的針數）；(3)壓腳型號信息；(4)花樣的長度；(5)花樣的寬度；(6)縫制速度；(7)保留字。
花樣體存放每個花樣的所有縫制點的坐標信息，坐標信息組成了花樣的落針針跡。
另外，用戶定制花樣格式體包含信息有：(1)固定花樣序號；(2)橫向縮放倍率；(3)縱向縮放倍率；(4)壓腳型號信息；(5)保留字。
縫制花樣可以通過讀取花樣地址得到，建立固定花樣的目錄來存放固定花樣地址，固定花樣包括了固化在存儲器中花樣和用戶自定義原始花樣。用戶定制花樣可以對應任何一個固定花樣和固定花樣的組合，通過用戶定制花樣格式體定義對應的固定花樣序號。這樣用戶定制花樣就可以直接通過序號讀取對應的固定花樣或花樣組合的序號，再在固定花樣目錄中讀取到固定花樣地址。用戶定制花樣在第一次使用后便把定制花樣縫制幀存儲下來，以供下次調用同樣的用戶定制花樣使用。花樣結構如圖1所示。
2花樣用戶坐標與機械坐標的轉換
電子套結機縫制花樣的針跡由花樣縫制幀描述。縫制幀由平面直角坐標系規定了一個個縫制點的坐標信息，這是縫制花樣的縫制點的最韌坐標，也是面向用戶的坐標，稱之為縫制點的用戶坐標。用戶坐標是固化在存儲器中的原始坐標。然而，電子套結機在x、y平面上的送布過程是由兩個步進電機帶動電子套結機的送布機構產生縱、橫向位移來實現的，其位移坐標存儲的是步進電機旋轉角度坐標，為極坐標特征。這樣就無法直接以用戶坐標作為當前縫制點；移動到下一個縫制點；+l的最終縫制幀。因此需要一個用戶坐標與送布機構的機械坐標的一個轉化過程。
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