[發(fā)明專利]一種高速工業(yè)縫紉機(jī)伺服控制裝置及控制方法

在審

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• 申請日: 2015-04-29
• 公開（公告）號: CN104762759A
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙溫才;李州木
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢加權(quán)科技有限公司
• 主分類號: D05B19/02
• 分類號: D05B19/02
• 代理公司: 深圳市順天達(dá)專利商標(biāo)代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高速工業(yè)縫紉機(jī)伺服控制領(lǐng)域，尤其涉及一種高速工業(yè)縫紉機(jī)伺服控制裝置及控制方法。

背景技術(shù)

工業(yè)縫紉機(jī)適于縫紉工廠或其他工業(yè)部門中大量生產(chǎn)用的縫制工件的縫紉機(jī)。服裝、鞋帽、等需要用縫紉機(jī)的工廠都是用工業(yè)縫紉機(jī)。

高速工業(yè)縫紉機(jī)采用直流無刷電機(jī)作為伺服電機(jī)，它既具有直流電機(jī)優(yōu)良的調(diào)速性能，又具有交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)；采用三個安裝在電機(jī)內(nèi)呈120°分布的霍爾位置傳感器決定電子換向器導(dǎo)通次序，控制縫紉機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，另外為了檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速需要安裝光電編碼器來檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速。

現(xiàn)有的高速工業(yè)縫紉機(jī)伺服控制系統(tǒng)采用直流無刷電機(jī)作為伺服電機(jī)，縫紉機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速功能分開，從而造成針位的錯誤，出現(xiàn)瑕疵產(chǎn)品，而且隨著速度的上升，失步的概率越高，對于高要求的加工產(chǎn)品，這是不允許的；而進(jìn)口產(chǎn)品和合資企業(yè)生產(chǎn)的高速工業(yè)縫紉機(jī)，控制上既有速度控制又有位置控制，其控制策略一般采用空間矢量調(diào)制進(jìn)行電機(jī)控制，其運(yùn)算量大，必須使用DSP作為其主控芯片才能實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)算，從而造成成本過高。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種在原有高速工業(yè)縫紉機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，從而將縫紉機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速功能進(jìn)行整合的技術(shù)方案：

一種高速工業(yè)縫紉機(jī)伺服控制裝置，主體為高速工業(yè)縫紉機(jī)，采用三相直流無刷電機(jī)作為伺服電機(jī)，三相直流無刷電機(jī)的電機(jī)主軸上設(shè)置一個360線光電編碼盤和一個霍爾傳感器，在電機(jī)機(jī)頭中的兩個上下針位固定設(shè)置控制器。

作為優(yōu)選，360線光電編碼盤為帶有中心安裝孔的薄片圓盤，圓盤表面帶有斷續(xù)的同心圓槽，電機(jī)主軸穿過360線光電編碼盤上的中心安裝孔，將360線光電編碼固定在電機(jī)主軸上任意位置，通過導(dǎo)線與控制器導(dǎo)通。

作為優(yōu)選，霍爾傳感器距離電機(jī)主軸2～6cm，與360線光電編碼盤上縫隙對應(yīng)，偏差角度≤0.45°，霍爾傳感器通過導(dǎo)線與控制器導(dǎo)通。

作為優(yōu)選，控制器采用MCU微控制單元。

高速工業(yè)縫紉機(jī)伺服控制裝置的控制方法包括以下步驟：

(1)縫紉機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)時，根據(jù)360線光電編碼盤檢測到的旋轉(zhuǎn)計數(shù)信號，可確定縫紉機(jī)速度；

(2)根據(jù)360線光電編碼盤信號和一只霍爾傳感器的開關(guān)信號可決定直流無刷伺服電機(jī)的換相時刻；

(3)通過電機(jī)主軸上霍爾傳感器確定電機(jī)的第一個換相時刻，根據(jù)360線光電編碼盤的信號可確定三相直流無刷伺服電機(jī)的另外兩個換相時刻；

(4)再次讀到霍爾傳感器信號時，如果讀到360線光電編碼盤信號數(shù)在360，表示三相直流無刷伺服電正常運(yùn)轉(zhuǎn)，如果超過這個范圍，表示電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)有問題，故障報警；

作為優(yōu)選，步驟(4)中360線光電編碼盤信號數(shù)在360±2范圍內(nèi)，用于調(diào)整信號檢測誤差。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明在原有高速工業(yè)縫紉機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，從而將縫紉機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和檢測伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速功能進(jìn)行整合，有效降低生產(chǎn)成本。

(2)采用MCU微控制單元作為控制器，取代以往采用DSP作為主控芯片的做法，降低了硬件成本，使設(shè)備具有更高的性價比和可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的原理框圖；

圖3為本發(fā)明的伺服電機(jī)控制流程圖；

圖4為本發(fā)明360線光電編碼盤檢測流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的發(fā)明目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

如圖1，圖2所示，高速工業(yè)縫紉機(jī)伺服控制裝置主體為高速工業(yè)縫紉機(jī)，采用直流無刷電機(jī)作為伺服電機(jī)4，在電機(jī)主軸1上安裝一個360線光電編碼盤2和一只霍爾傳感器3來共同完成電機(jī)換相、縫紉機(jī)速度檢測及剪線時刻確定。縫紉機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)時，MCU微控制單元5根據(jù)360線光電編碼盤2檢測到的旋轉(zhuǎn)計數(shù)信號，可確定縫紉機(jī)速度，根據(jù)360線光電編碼盤信號2和一只霍爾傳感器3的開關(guān)信號可決定直流無刷伺服電機(jī)4的換相時刻。

伺服電機(jī)4內(nèi)繞組呈120°分布，是固定的，當(dāng)MCU微控制單元5檢測到霍爾傳感器3開關(guān)信號后，就可決定伺服電機(jī)4的一相的換相，縫紉機(jī)旋轉(zhuǎn)一周，360線光電編碼盤2輸出360個脈沖信號，結(jié)合360線光電編碼盤2檢測到的旋轉(zhuǎn)計數(shù)信號，MCU微控制單元5便可決定伺服電機(jī)4的另外兩相的換相時刻，從而將縫紉機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和檢測伺服電機(jī)4轉(zhuǎn)速功能進(jìn)行整合，有效降低生產(chǎn)成本。