[發明專利]一種工業縫紉機精確定位系統及其工作方法

有效

• 申請號: 201310505540.0
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103572514A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 姜澤;嚴偉燦;廉晨龍;俞蘭英
• 申請（專利權）人: 臥龍電氣集團股份有限公司
• 主分類號: D05B55/14
• 分類號: D05B55/14;D05B69/28
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 戴曉翔

技術領域

本發明涉及一種縫紉機定位系統及其工作方法。

背景技術

傳統的工業平縫機定位方法一般采用位置閉環的調節系統。縫紉機停針采用反接制動的方式，電流大，反力大，易出現抖動、停車不準的情況，另由于平縫機在停車定位時負載突變較大，普遍存在停車精度不高，以及存在反轉、抖動、穩定性差等現象。

發明內容

本發明要解決的技術問題和提出的技術任務是對現有技術方案進行完善與改進，提供一種工業縫紉機精確定位系統及其工作方法，以達到準確快速定位的目的。為此，本發明采取以下技術方案。

一種工業縫紉機精確定位系統，包括控制器、伺服電機、踏板指令器、上停針位監測器、功率電路，所述的伺服電機上設有用于測速的光電編碼器，所述的踏板指令器、上停針位監測器、光電編碼器與控制器相連，所述的控制器通過功率電路與伺服電機相連，所述的功率電路包括六個開關管組成的橋堆電路，其中三個開關管組成上橋臂，另三個開關管組成下橋臂，橋臂的輸入端與直流電源直接相連，橋臂的三路輸出端與伺服電機的三相A、B、C相連，六個開關管的控制端分別與控制器輸出的六路PWM控制信號直接相連，其特征在于：所述的控制器包括：

反拖快速剎車模塊，用于當踏板指令器發出的信號有效時，且伺服電機在高速運轉過程中時，經功率電路給伺服電機一個逐漸增大的反拖力矩；

速度調節模塊，用于根據光電編碼器獲得的伺服電機轉速，調節PWM占空比，使電機速度按設定轉速穩定運行；

前饋力矩模塊，用于當控制器接受到縫紉機處于上停針位信息時，且伺服電機速度在設定范圍內，通過功率電路給伺服電機一個前向拖動的前饋力矩；

三相短接可控停車模塊：用于當縫紉機位于停針點附近時，經輸出模塊，關斷上橋臂的三個開關管，開通下橋臂的三個開關管，使三相下橋直通，伺服電機的三相A、B、C短路，給伺服電機一個平穩制動力矩。反拖快速剎車模塊使伺服電機快速降速，并由速度調節模塊將速度穩定在一范圍內，縫紉機開始處于剪線點附近，負載突變最大，前饋力矩模塊提前給一個前向拖動力矩，克服剪線時的負載突變；當縫紉機機頭位于停針點附近時，由三相短接可控停車模塊將三相短路進行制動，避免反拖制動所造成的停針不準和停針抖動問題。

作為對上述技術方案的進一步完善和補充，本發明還包括以下附加技術特征。

所述的控制器還包括位置補償模塊，用于在停車時，縫紉機機頭未達到或超過目標點時，輸出六路為互補耦合式的PWM信號驅動六個開關管，輸出正向或反向拖動力矩，使伺服電機正向或反向運轉，帶動縫紉機機頭到停針位附近。。

一種工業縫紉機精確定位系統的工作方法，它包括以下步驟：

a、在伺服電機高速運轉過程中，當踏板信號提供的停車信號有效時，控制器輸出六路PWM控制信號分別給功率電路的六個開關管，采用反拖制動的方式降低伺服電機的轉速，控制器通過光電編碼器采集伺服電機轉速，根據測得的轉速值，通過輸出PWM占空比值從0逐漸增加到一定值，控制六路開關管，給伺服電機一個逐漸增大的反拖力矩；

b、控制器經過光電編碼器不斷對伺服電機的轉速采樣，根據轉速不斷調整PWM的占空比，使伺服電機速度穩定在設定的范圍；

c、當電機獲得上停針位監測器信號時，控制器從收到停針位信號開始到剪線結束的過程中，通過給伺服電機一個較大的前向拖動的前饋力矩，實現對于縫紉機負載突變的抑制；

d、當縫紉機機頭位于停針點附近，采用三相短路進行制動，控制器輸出六路PWM驅動六個開關管，關斷上橋臂的三個開關管，開通下橋臂的三個開關管，使三相下橋直通，伺服電機的三相A、B、C短路，給伺服電機一個平穩制動力矩；

e、當縫紉機機頭未達到或超過目標點時，輸出六路為互補耦合式的PWM信號驅動六個開關管（Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6），輸出正向或反向拖動力矩，使伺服電機（PMSM）正向或反向運轉，帶動縫紉機機頭到停針位附近。

伺服電機轉速分段調節采用PI調節，控制器將轉速分為多段，計算出PWM的占空比，PI調速公式為：???????????????????????????????????????????????；其中M(K)?:控制器輸出信號，Kp為控制系統比例增益，Ki為控制系統積分增益，e(K)為當前誤差，e(K-1)為上一次的誤差，在不同速度段對應相應的Kp和Ki。