一种多梳栉经编机电子横移电气控制装置

摘要

本发明涉及一种多梳栉经编机电子横移电气控制装置，该装置包括电子横移控制盒(-A2～-An)、CAN总线转接器(-A0)和脉冲转换板(-A1)，所述电子横移控制盒(-A2～-An)数量为n个，n的大小由所控制的经编机梳栉数量确定，每个电子横移控制盒都能够和前、后2个控制盒构成级连，每台电子横移控制盒可同时控制4台伺服电机带动梳栉做横移运动，CAN总线转接器(-A0)通过CAN口连接所有的电子横移控制盒(-A2～-An)，通过CAN总线传输和存贮花型数据代码到电子横移控制盒(-A2～-An)并进行相关的控制和数据读取，脉冲转换板(-A1)将转换后的主轴编码器信号送入第一个电子横移控制盒(-A2)，并通过-A2的级连将主轴编码器信号送入其余的电子横移控制盒(-A3～-An)。

权利要求

1.一种多梳栉经编机电子横移电气控制装置，该装置包括电子横移控制盒(-A2～-An)、CAN总线转接器(-A0)和脉冲转换板(-A1)，其特征在于：所述电子横移控制盒(-A2～-An)数量为n个，n的大小由所控制的经编机梳栉数量确定，每个电子横移控制盒都能够和前、后2个控制盒构成级连，每台电子横移控制盒可同时控制4台伺服电机带动梳栉做横移运动，CAN总线转接器(-A0)通过CAN口连接所有的电子横移控制盒(-A2～-An)，通过CAN总线传输和存贮花型数据代码到电子横移控制盒(-A2～-An)并进行相关的控制和数据读取，脉冲转换板(-A1)将转换后的主轴编码器信号送入第一个电子横移控制盒(-A2)，并通过-A2的级连将主轴编码器信号送入其余的电子横移控制盒(-A3～-An)。

2.根据权利要求1所述的一种多梳栉经编机电子横移电气控制装置，其特征在于：所述电子横移控制盒(-A2～-An)内部包括主控制板(-B20)、信号驱动板1(-B21)、信号驱动板2(-B22)和底部连接板(-B23)；所述的主控制板(-B20)由编码器脉冲采样电路(-C4)、MCU控制电路(-C5)、4轴运动控制电路(-C6)和限位和紧停电路(-C3)完成控制功能，由CAN总线通讯电路(-C7)完成通讯功能，还设计有电源电路(-C1)、显示电路(-C2)和存贮电路(-C8)，实现对梳栉横移电机的控制；所述信号驱动板1(-B21)、信号驱动板2(-B22)，分别将横移电机的编码器反馈信号通过双端转单端电路(-D1)驱动放大后送入主控制板(-B20)，并将主控制板(-B20)的控制信号经单端转双端电路(-D3)转换后送入伺服放大器控制横移电机运行；所述底部连接板(-B23)通过连接座(-E1～-E4)固定连接主控制板(-B20)、信号驱动板1(-B21)和信号驱动板2(-B22)，并通过转换电路(-E5)将主轴编码器信号转换后送入主控制板。

3.根据权利要求1所述的一种多梳栉经编机电子横移电气控制装置，其特征在于：所述CAN总线转接器(-A0)内部通过CAN总线接口电路(-F2)将RS232信号、USB信号和RS485转化为CAN信号，并中继放大每个控制盒的CAN信号；通过CAN总线控制电路(-F3)完成CAN协议的解析，并通过CAN信号驱动放大电路(-F4)后输出CAN信号；通过电源电路(-F1)提供工作电源；所述脉冲转换板(-A1)通过单端转双端电路(-G2)对主轴编码器信号转换并进行放大和抗干扰处理后，送入电子横移控制盒内；通过电源电路(-G1)提供工作电源。

4.根据权利要求1所述的一种多梳栉经编机电子横移电气控制装置，其特征在于：按预先设定好的花型数据代码，每台控制盒同时控制至少1台伺服电机带动梳栉做相应轨迹的横移运动，每台控制盒都能够和前、后2个控制盒构成级连，控制盒的数量的多少由经编机梳栉数量的多少决定，每增加一个控制盒，所控制经编机梳栉数量就以4的倍数递增。根据不同场合需求，控制盒数量可灵活方便的进行增减。

说明书

一种多梳栉经编机电子横移电气控制装置

技术领域

[0001] 本发明属于纺织工业技术领域，涉及一种用于多梳栉经编机电子横移电气控制装置，特别适用于控制多梳栉以上经编机使用。技术背景

[0002] 在中世纪至十八世纪时期，花边织物是相当珍贵的商品，作为饰品，佩带花边是贵族身份的一种体现。那时候，花边是由手工将纱线互相缠绕串套成网眼织物并在其上进行剌绣花纹。

[0003] 花边生产的第一次革命是由手工编织转变成机器生产，十九世纪前后，陆续出现了六角网眼花边机、刺绣花边机及梭结花边机。目前在世界好多地方仍然采用，但它的极低的生产率远远不能满足社会的需求。

[0004] 1956年创制了第一台用于花边生产的12梳栉拉舍尔经编机，可以说是花边生产方式的第二次革命。多梳栉拉舍尔花边机主要用于编织花边和各类提花服装网眼。最常使用的地组织是六角网眼组织，该地组织较格子网眼组织柔软性好，但稳定性较差；同时，六角网眼组织有利于对编织条带织物进行后整理时的分离工作。为了编织复杂的花纹结构，形成富有层次的精美花纹对多梳栉花边机使用的梳栉数量要求越来越高，同时，对其多梳栉的横移运动的控制也越来越复杂。

[0005] 传统的多梳栉经编机多为链条式结构，由于其为机械主轴传动结构，没有引入电气传动控制，造成以下缺点：织花速度慢、效率低、柔性差、凸轮寿命短、纺织速度受凸轮的限制等，并且链条机构复杂，每更换一种花型，需要花费较多时间，且每一花型对应一种链块，这样更换花型时间长、成本高，对批量小、需要频繁更换花型的生产造成很大的困难。另外，由于机构的复杂性，致使复杂地、富有层次感的花型无法在链块机上进行生产，只能生产花型较简单的布料，不能满足现代社会对织物越来越高的要求。

[0006] 随着电子技术和伺服技术的迅猛发展，目前用伺服电机代替原来机械式横移机构已在纺织中渐渐得到应用。电子式横移最大的特点是花形循环不受限制，在经编机上进行花形变换十分方便，只要在计算机上插入带有花型数据库软盘就可以改变梳栉的横移规律，在不需要改变穿纱的情况下几分钟即可编出所需的花型。使经编机在产量、效率、花型多样性、产品质量上都有很好的优势，因此，这种编织技术将成为未来编织布匹的主流。

[0007] 近年来，国际经编机技术水平发展很快，目前国际上较流行的是32、42和56梳栉的经编机，78梳栉的经编机也开始逐渐应用。我国的经编业经过几十年的发展，不断的结构调整，对经编机的控制也步入了电气控制。特别是近几年新兴地区经编企业起点高、产品结构合理、规模效益明显，对多梳栉经编机的控制要求也越来越高。高校和科研单位也投入了较多的科研力量，产学研的结合使我国的经编产业得到了迅速发展。

[0008] 随着国内生活水平的不断提高，人们对日常生活中用到的编织物的要求也越来越高。采用更高数量梳栉的经编机，编织丰富多彩、坚实精美的编织物，已成为许多编织厂商追求的目标。但是，目前国内的经编机还不能完全解决对复杂花纹、多层次织物的技术要求，因而，我国每年还是要从国外进口先进的多梳栉经编机产品，以满足这方面的需求。本发明正是涉及一种用于多梳栉经编机的电子横移电气控制装置，特别适用于控制83梳栉以上经编机组合使用。该装置可以自由拆卸、灵活配置，对于提高国内经编机编织技术以及高质量布匹生产规模化具有重要的意义。

发明内容

[0009] 本发明的目的是为多梳栉经编机(特别是83梳栉以上)电子横移装置电气控制系统提供一种新的解决方案。

[0010] 实现本发明的技术方案是：一种多梳栉经编机电子横移电气控制装置，该装置包括电子横移控制盒(-A2～-An)、CAN总线转接器(-A0)和脉冲转换板(-A1)，所述电子横移控制盒(-A2～-An)数量为n个，n的大小由所控制的经编机梳栉数量确定，每个电子横移控制盒都能够和前、后2个控制盒构成级连，每台电子横移控制盒可同时控制4台伺服电机带动梳栉做横移运动，CAN总线转接器(-A0)通过CAN口连接所有的电子横移控制盒(-A2～-An)，通过CAN总线传输和存贮花型数据代码到电子横移控制盒(-A2～-An)并进行相关的控制和数据读取，脉冲转换板(-A1)将转换后的主轴编码器信号送入第一个电子横移控制盒(-A2)，并通过-A2的级连将主轴编码器信号送入其余的电子横移控制盒(-A3～-An)。

[0011] 上述一种多梳栉经编机电子横移电气控制装置的电子横移控制盒(-A2～-An)内部包括主控制板(-B20)、信号驱动板1(-B21)、信号驱动板2(-B22)和底部连接板(-B23)；所述的主控制板(-B20)由编码器脉冲采样电路(-C4)、MCU控制电路(-C5)、4轴运动控制电路(-C6)和限位和紧停电路(-C3)完成控制功能，由CAN总线通讯电路(-C7)完成通讯功能，还设计有电源电路(-C1)、显示电路(-C2)和存贮电路(-C8)，实现对梳栉横移电机的控制；所述信号驱动板1(-B21)、信号驱动板2(-B22)，分别将横移电机的编码器反馈信号通过双端转单端电路(-D1)驱动放大后送入主控制板(-B20)，并将主控制板(-B20)的控制信号经单端转双端电路(-D3)转换后送入伺服放大器控制横移电机运行；所述底部连接板(-B23)通过连接座(-E1～E4)固定连接主控制板(-B20)、信号驱动板1(-B21)和信号驱动板2(-B22)，并通过转换电路(-E5)将主轴编码器信号转换后送入主控制板。

[0012] 上述一种多梳栉经编机电子横移电气控制装置的CAN总线转接器(-A0)内部通过CAN总线接口电路(-F2)将RS232信号、USB信号和RS485转化为CAN信号，并中继放大每个控制盒的CAN信号；通过CAN总线控制电路(-F3)完成CAN协议的解析，并通过CAN信号驱动放大电路(-F4)后输出CAN信号；通过电源电路(-F1)提供工作电源；所述脉冲转换板(-A1)通过单端转双端电路(-G2)对主轴编码器信号转换并进行放大和抗干扰处理后，送入电子横移控制盒内；通过电源电路(-G1)提供工作电源。

[0013] 上述一种多梳栉经编机电子横移电气控制装置的按预先设定好的花型数据代码，每台控制盒同时控制至少1台伺服电机带动梳栉做相应轨迹的横移运动，每台控制盒都能够和前、后2个控制盒构成级连，控制盒的数量的多少由经编机梳栉数量的多少决定，每增加一个控制盒，所控制经编机梳栉数量就以4的倍数递增。根据不同场合需求，控制盒数量可灵活方便的进行增减。

[0014] 本发明的技术方案公开了一种用于多梳栉经编机电子横移电气控制技术，该技术的发明，使多梳栉数字化经编机的电气控制变得容易，解决了以往由于梳栉的增加而使控制方案变得复杂的难题。该发明公开的装置使用模块化设计，根据梳栉数量的多少，控制盒可自由组合，只需通过软件配置，无需再增加其他额外硬件设备，使多梳栉的电子横移控制变得简单、方便，节约了成本，增加了系统可靠性。该发明的出现，为编织丰富多彩的、复杂的、多层次的布匹提供了一条行之有效的途径，提高了人们生活质量，推进了高层次纺织工业的发展。附图说明：

[0015] 图1.多梳栉电子横移电气控制装置系统设计方案图

[0016] 图2.电子横移控制盒设计方案图

[0017] 图3.主控制板设计方案图

[0018] 图4.信号驱动板1(2)设计方案图

[0019] 图5.底部连接板设计方案图

[0020] 图6.CAN转接器设计方案图

[0021] 图7.脉冲转换板设计方案图

[0022] -A0 CAN总线转接器 -A1脉冲转换板

[0023] -A2～-An 1～n-1个电子横移控制盒

[0024] -X01～-X03，-X11～-X13，-X21～-X24，-X31～-X34，…，-Xn1～-Xn4接线端子

[0025] -Xj21～-Xj24 D型接线端子

[0026] -B20主控制板 -B21信号驱动板1

[0027] -B22信号驱动板2 -B23底部连接板

[0028] -C1电源电路 -C2设定和显示电路

[0029] -C3限位和紧急输入电路 -C4编码器脉冲采样电路[0030] -C5MCU主控制器 -C64轴运动控制电路

[0031] -C7CAN总线通讯电路 -C8数据存贮电路

[0032] -D1双端转单端反馈脉冲输入驱动电路

[0033] -D2 LED状态显示电路

[0034] -D3单端转双端输出驱动电路

[0035] -E1底部接线端子 -E2主控制板连接座

[0036] -E3信号驱动板1连接座 -E4信号驱动板2连接座[0037] -E5编码器信号转换电路

[0038] -F1电源电路 -F2CAN总线接口电路

[0039] -F3CAN总线接口电路 -F4CAN总线驱动电路

[0040] -G1电源电路

[0041] -G2单端转双端主轴编码驱动电路

具体实施方式

[0042] 本发明设计成一种适用于多梳栉经编机电子横移的电气控制，该装置作为经编机电气控制总系统中电子横移电气控制子系统部分，主要用于控制多台伺服电机驱动多梳栉做相应的横移运动。经编机电气控制总系统(以下简称总系统)用于电子送经电气子系统、电子横移电气子系统和电子贾卡电气子系统的控制。所述装置设计有CAN总线和总系统进行通信，用于参数配置和数据读取，设计有编码器信号采集口，用于计算布匹位置，并依据预先设计好的花型数据库，解析出伺服电机的运动轨迹，带动梳栉做相应的横移运行，编织出所需花型的布匹。

[0043] 所述装置由若干个控制盒子单元(数量根据梳栉多少配置)、1个CAN总线转接器子单元和1个脉冲转换器子单元组成。总系统通过CAN总线转接器和每个控制盒的CAN总线接口相连，主系统通过CAN总线分别配置、访问和控制每一个控制盒。主轴编码器信号经过脉冲转换器转换后分配个每一个控制盒。控制盒在收到主系统的控制信号后，根据主轴位置计算出布匹当前位置，并读取预先存贮的花型数据代码，解析出伺服电机的运动轨迹，带动梳栉做相应的横移运行，编织出所需花型的布匹。对组成所述装置的3个子单元分别介绍如下：

[0044] 控制盒子单元技术方案：

[0045] 控制盒内部由4块线路板组成，分别为主控制器板、信号驱动板1、信号驱动板2和底部连接板。

[0046] 主控制板采用先进的微处理器，完成整个系统的运动控制、花型数据解析和存贮、主轴位置分析、CAN总线通信。运动控制电路采用先进的内核处理器，能同时实现4轴运动控制，并具有支线、圆弧、位元3种模式的连续插补和位置闭环控制。MCU根据主轴位置和花型数据代码，计算出伺服电机的运动轨迹，并输出相应的脉冲对其进行控制。通信电路采用CAN总线方式，为降低外部信号的干扰，设计成光电隔离电路。

[0047] 信号驱动板1，主要对主控板的脉冲信号进行转换和放大，并提供和伺服放大器相接的硬件接口。设计的输入驱动电路，把伺服电机的差分反馈脉冲输入信号转换为单端的信号放大后送入控制盒主控制板。设计的输出驱动电路，把主控制板单端脉冲输出信号转换为差分信号放大后送给伺服放大器。设计的接口电路，使用25针D型接头，用屏蔽电缆跟伺服放大器的相连。该块线路板上设计有2个25针D型接头，各自完成2轴的伺服电机控制。

[0048] 信号驱动板2技术方案同信号驱动板1，完成另外2轴伺服电机的控制，这里不再叙述。2块信号驱动板总共完成4轴横移伺服电机的控制。

[0049] 底部连接板通过双排插座对主控制板、信号驱动板1和信号驱动板2进行连接，对脉冲转换器送入的主轴信号进行分离转换后通过端子输出，用于下一个控制盒的级连。底部连接板具有安装固定的功能。

[0050] CAN总线转接器技术方案：

[0051] CAN总线转接器设计成1块线路板，设计的RS232转换电路，用于把上位计算机RS232信号转化为CAN信号；设计的USB转换电路，用于把上位计算机USB信号转化为CAN信号；设计的RS485转换电路，用于把主系统的信号转化为CAN信号；设计的CAN中继电路，用于把每个控制盒的CAN信号相连，并起到中继放大的作用。上位计算机或移动设备通过CAN总线来烧写花型数据到控制盒存贮器内，主系统可通过CAN总线配置参数和读取数据。

[0052] 脉冲转换器技术方案：

[0053] 脉冲转换器设计成1块线路板，为增强抗干扰能力和增加传输距离，设计有单端和差分信号的转换电路，把主轴输入的单路单端脉冲信号转换为差分脉冲信号后，经过信号放大后，送入控制盒，构成控制盒级连的输入信号，控制盒依此脉冲信号来计算主轴位置。

[0054] 下面结合附图对本发明的技术方案、工作原理作进一步解释说明

[0055] 从图1看出，装置由-A0所示的CAN总线转接器，-A1所示的脉冲转换板和-A2～-An所示的n-1个控制盒组成，n的大小由经编机梳栉数量决定。-X01端子连接主系统RS485信号，并将其转化为CAN信号。-X03端子连接上位计算机RS232信号或者USB信号，并将其转化为CAN信号。-X04端子连接为系统供电的直流电源，-X02端子连接到第一个控制盒的CAN口。上位计算机或移动设备通过CAN总线来烧写花型数据到控制盒存贮器内，主系统可通过CAN总线配置参数和读取数据。在-A1中，-X13的1、2端子连接输入工作电源，-X13的3、4、5端子连接输入主轴编码器信号，并分别将单端的A相、B相和Z相信号转换为差分信号A+相、A-相、B+相、B-相、C+相、C-相后通过-X11端子输出到控制盒。-A2～-An为n-1个控制盒，第一个控制盒的-X21端子连接来自CAN总线转接器的CAN信号，其余控制盒的同类端子分别和上一级控制盒的CAN总线相连接，第k-1个控制盒的-X(k-1)2端子和下一级控制盒的-Xk1端子的CAN信号相连。第一个控制盒的-X23端子接受由脉冲转换板输出的编码器信号，其余控制盒的同类端子分别和上一级控制盒的编码器信号相连，第k-1个控制盒的-X(k-1)4端子和下一级控制盒线的-Xk3端子的编码器信号相连。从第k个控制盒的-Xk1端子的1，2输入工作电源。

[0056] 图2是以-A2控制盒为例内部设计方案图，其余控制盒与-A2相同。控制盒内部由-B20(主控制板)、-B21(信号驱动板1)、-B22(信号驱动板2)和-B23(底部连接板)构成，其中-X23和-X24端子设计在底部连接板上，用于控制盒间编码器信号的级连，-X21和-X22端子设计在主控制板上，用于控制盒间CAN总线的级连。在-B21和-B22上分别设计2个D型接头，分别连接2台伺服电机驱动器。由此可看出：每台控制盒可同时控制4台伺服电机，带动4个梳栉按预先设定好的花型做横移运动，控制盒也可单独控制其中的任一组梳栉做横移运动，每个控制盒都能够和下一个控制盒构成级连，每增加一个控制盒，所控制梳栉数量就以4的倍数递增。控制盒n的大小由经编机梳栉数量来计算。例如：83横移梳栉经编机需配置21个控制盒，即21×4＝84，最后一个控制盒可配置成3轴输出。

[0057] 图3所示为控制盒内部主控制板的设计方案图，主要由-C4所示的编码器脉冲采样电路、-C5所示的MCU控制电路和-C6所示的4轴运动控制电路组成，实现对梳栉横移伺服电机的控制，还设计有-C1所示的电源电路、-C2所示的设定和显示电路，-C3所示的限位和紧停电路，主要用于保护和制动伺服电机，-C8所示的存贮电路，主要用于存贮花型数据和其他相关的配置参数。-C7所示用于控制盒之间、控制盒和主系统之间的CAN总线通信。

[0058] 图4所示为为控制盒内部信号驱动板1(2)设计方案图，信号驱动板1和信号驱动板2具有相同的功能，为便于安装，将四轴信号设计成2块线路板，完成信号的转换及放大。其中，-D1将4台伺服电机编码器反馈的X，Y，Z，U轴的差分信号(每轴有A+、A-、B+、B-、Z+、Z-信号)转换为单端的4路信号后送入主控制板，-D3将来自主控制板的4路X，Y，Z，U轴的单端控制信号(每轴分正向CW信号和反向CCW信号)转换为双端的4路差分信号后送入伺服放大器，用于控制横移伺服电机。-D2通过LED灯指示伺服电机的运行状态。

[0059] 图5所示为控制盒内部底部连接板设计方案图，-E2所示为主控制板连接座，-E3和-E4分别所示信号驱动板1、2连接座，这3个连接座用于连接和固定以上3块线路板。-E1用于控制盒内部电源和底线的转接。-E5将来自信号转接板的主轴编码器信号再转换后送入主控制板。

[0060] 图6所示为CAN总线转接器内部设计方案图，其中，-F2所示的接口电路设计有以下3方面功能：第一用于把上位计算机RS232信号或者USB信号转化为CAN信号；第二，把来自主系统的RS485号转化为CAN信号；第三用于每个控制盒的CAN信号相连，并起到中继放大的作用。-F3为CAN总线控制电路，用于完成CAN协议的解析，并通过-F4将CAN信号驱动放大后送入-A2控制盒CAN口。-F1提供转接器的工作电源。上位计算机或移动设备通过CAN总线来烧写花型数据到控制盒存贮器内，主系统可通过CAN总线配置参数和读取数据。

[0061] 图7所示为脉冲转换板内部设计方案图，其中，-G2将来自主轴电机的编码器A相、B相、Z相的单端信号进行放大和抗干扰处理后，分别转换为双端的差分信号A+、A-、B+、B-、Z+、Z-，送入控制盒内，用于经编机的位置控制。-G1为转换板提供工作电源。

[0062] 显然，本领域的技术人员可以对本发明的电气控制装置，进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。