全自动数控平缝机控制系统的研究

摘要

随着我国加入WTO以及世界缝制机械制造产业的转移，缝制机械产业在中国得到迅速发展，我国已成为以工业平缝机为代表的缝制设备制造大国。然而我国还没有掌握全自动平缝机产品开发的关键技术，为使中国成为缝制设备制造强国以及提升制衣行业自动化水平研发全自动数控平缝机具有重大的经济效益和深远的社会意义。在充分理解数控系统的结构和功能的基础上，本文提出了基于PMAC运动控制器的开放式数控结构全自动数控平缝机运动控制系统设计方案。
　　 本文首先对新式全自动数控平缝机的机械运动特性与工作原理做了详尽分析，为实现平缝机缝制工艺流程与性能指标，提出了全自动数控平缝机联机在线缝制与脱机独立缝制两种工作方式。然后对数控系统的组成与结构、伺服控制系统的典型结构与特点进行了分析，并结合新式数控平缝机工作原理提出了以PC+PMAC开放式数控结构为核心、以交流永磁电动机及驱动器为伺服系统的运动控制系统设计方案。并依照设计方案完成了PMAC控制器、伺服系统的改进工作、系统反馈装置的选型，PMAC运动控制器和伺服系统的连接。按照平缝机工作要求完成了外围电路的设计，包括电机限位、条码扫描、自动剪线、打标电磁铁的驱动等。为满足数控平缝机的基本功能与要求本文设计了全自动数控平缝机控制软件系统，其包括PC上位机软件与PMAC下位机程序。其中上位机软件是基于Visual C++技术开发并应用于Windows2000/xp平台的可视化软件系统，其由三套独立软件组成:数控平缝机功能调试软件、DXF图形格式转换软件、数控平缝机自动缝制软件。上位机主要完成DXF图形格式转换、自动缝制的在线管理、人机交换功能、状态变量的数据实时监控功能、各轴电机调试、手轮脉冲跟随功能开放等功能。PMAC下位机底层程序，包括PLC程序和运动控制PRO程序两个部分。PMAC运动控制卡利用DSP56303 CPU完成运动控制计算、PID补偿、输入输出管理以及PLC程序管理等功能。最后本文对全自动数控平缝机性能进行了测试，包括数控平缝机电机同步性能测试、各轴联动测试、以及自动缝制实验。经过完整的全自动数控平缝机系统性能测试以及自动缝制测试，实验证明全自动平缝机的各项技术指标满足设计要求。结果表明平缝机全自动缝制过程可无需人工干预，完成自动模板识别、自动缝制、自动倒缝、自动剪线等操作。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 国内外数控平缝机研究综述

1．2．1 国外缝纫行业技术水平研究状况

1．2．2 国内缝纫行业技术水平研究状况

1．2．3 全自动平缝机控制系统的研究动态

1．3 课题主要研究内容

1．3．1 前期研究说明

1．3．2 课题研究内容

第2章 全自动数控平缝机工作原理分析

2．1 全自动数控平缝机运动方式分析

2．2 平缝机缝制工作流程与性能指标

2．3 全自动数控平缝机工作方式分析

2．4 全自动数控平缝机控制方案分析

2．5 平缝机控制系统整体设计方案

第3章 全自动数控平缝机控制系统的硬件组成

3．1 平缝机控制系统控制器及PC机

3．1．1 PC机的选择

3．1．2 控制器的组建

3．2 全自动数控平缝机各轴伺服系统

3．2．1 运动系统伺服控制方案分析

3．2．2 各轴伺服控制方案的确定

3．2．3 伺服系统电动机及驱动器

3．3．4 伺服系统反馈装置

3．3 PMAC运动控制卡

3．3．1 PMAC卡简介

3．3．2 PMAC功能

第4章 体方案设计控制系统的硬件设计及调试

4．1 伺服系统的连接

4．2 外围电路的设计

4．2．1 限位检测电路的设计

4．2．2 条码扫描器

4．2．3 自动剪线与自动打标装置

4．2．4 手轮调试功能

4．3 系统控制面板的设计

4．4 系统电机同步的优化

4．5 系统PID参数的优化

第5章 控制系统的软件设计

5．1 系统软件结构

5．2 系统下位机程序设计

5．2．1 基于PMAC下位机的软件组成

5．2．2 PMAC卡的初始化设置

5．2．3 控制面板的程序设计

5．2．4 系统回零程序

5．2．5 系统暂停时主轴回零功能实现

5．2．6 步进式间隙运动功能的实现

5．2．7 手轮功能的实现

5．2．8 自动缝制功能的实现

5．3 系统上位机软件设计

5．3．1 上位机各功能软件的设计

5．3．2 上下位机通讯功能的实现

5．3．3 基本调试功能的实现

5．3．4 DXF格式文件数据的读取

5．3．5 针距数据的处理

5．3．6 数控代码的生成

第6章 全自动数控平缝机性能测试

6．1 数控平缝机电机同步性能测试

6．2 各轴电机联动测试

6．2．1 主轴联动测试

6．2．2 平缝机运动平台整体联动

6．3 自动缝制测试

6．3．1 缝制模板与模板定位

6．3．2 自动缝制实验

6．3．3 缝制效果的测试

第7章 总结与展望

参考文献

致谢

附录1：下位机程序代码

附录2：DXF参数转换协议

攻读硕士学位期间发表和录用的学术论文