轉杯紡紗機全自動接頭控制方法及裝置的製作方法

2023-04-23 06:21:06 1

專利名稱：轉杯紡紗機全自動接頭控制方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於紡織領域，特別是一種轉杯紡紗機，尤其是一種轉杯紡紗機 全自動接頭控制方法及裝置。
背景技術：
目前，轉杯紡紗機接頭控制系統有半自動和全自動兩種方式，國內以半 自動接頭紡紗機為主，現有半自動接頭紡紗機的電控系統主要為電磁閥控制， 具有控制精度不高，紗線接頭質量差等缺點；而國外現有的全自動接頭控制 系統具有控制精度高，接頭質量好等特點，其接頭控制系統在設計原理上較 多都是採用軟、硬體模塊化結構，然後通過CAN通訊介質進行連接，其不足 是由於控制系統為模塊化結構設計，導致其系統整體結構複雜、功耗大、過 度依賴通訊控制，抗電磁幹擾性能與穩定性能不高。

發明內容
本發明提供一種控制方法簡單，可實現紗線接頭操作的全程自動化控制 的一種紡紗機全自動接頭控制方法。
本發明的另一目的是提供一種可大幅度提高紗線接頭成功率，控制精度 高，性能穩定，功耗低，並且抗幹擾能力強的一種紡紗機全自動接頭控制裝 置。
為實現上述目的，本發明提供一種轉杯紡紗機全自動接頭控制方法，包 括以下步驟-
步驟IOI、參數設定通過人機互動界面對控制參數進行設定，並分別將 控制參數傳輸到DSP控制器與伺服接頭裝置；
步驟201、取得錠位號信息:DSP控制器通過傳輸介質與主控計算機連接， 並取得接頭紡紗錠位號信息；步驟301、行走定位DSP控制器通過傳輸信號控制行走定位裝置到達紡
紗錠；
步驟401、機械手伸縮DSP控制器通過檢測傳感器位置由傳輸信號控制 機械手伸縮；
步驟501、控制轉杯轉速DSP控制器採集轉杯的轉速，並控制轉杯轉速 達到設定的工藝接頭轉速；
步驟601、接頭控制DSP控制器根據轉速信息控制伺服接頭裝置匹配運 行並完成接頭操作；
步驟701、機械手復位DSP控制器控制機械手將紗線移交至主機後控制 機械手恢復初始位置。
在步驟101中，所述人機互動界面通過CAN模塊依次與所述DSP控制 器及所述伺服接頭裝置相連接，所述CAN模塊由CAN通訊模塊或CAN總線 模塊構成。
在步驟201中，所述傳輸介質為RS485模塊，所述RS485模塊由RS485 通訊模塊或RS485接口模塊構成。
在步驟301與步驟401中，所述傳輸信號為I/O信號，所述DSP控制器 與所述行走定位裝置及所述機械手控制裝置之間通過所述I/O信號進行數據 傳輸。
在步驟501中，將採集到的轉杯轉速經過PID算法輸出PWM控制轉杯 轉速。
在步驟501與步驟601中，所述DSP控制器與所述轉杯轉速控制裝置及 所述伺服接頭裝置之間通過高速I/O信號進行數據傳輸。
本發明還提供一種轉杯紡紗機全自動接頭控制裝置，包括主控計算機與 DSP控制器，所述DSP控制器通過傳輸介質與所述主控計算機相連接，所述 DSP控制器通過所述傳輸介質分別與人機互動界面、伺服接頭裝置、轉杯轉 速控制裝置、行走定位裝置及機械手控制裝置相連接，所述人機互動界面還 與所述伺服接頭裝置相連接。
所述傳輸介質包括RS485模塊、CAN模塊、I/O信號與高速I/O信號，所述RS485模塊由RS485通訊模塊或RS485接口模塊構成，所述CAN模塊 由CAN通訊模塊或CAN總線模塊構成。
所述人機互動界面通過所述CAN模塊與所述DSP控制器及所述伺服接 頭裝置連接。
所述DSP控制器由分別與電源模塊相連接的DSP微處理晶片、RS485模 塊、CAN模塊、至少一個CPLD模塊、1/0模塊及高速I/0模塊構成。
所述伺服接頭裝置由與至少三個微型伺服電機相連接的伺服驅動器構 成，所述三個微型伺服電機包括餵棉伺服電機、引紗伺服電機與巻繞伺服電 機。
所述轉杯轉速控制裝置由信號採集板、傳感器、電磁螺旋管、功率驅動 模塊、氣缸槓桿與彈簧調節機構組成，所述信號採集板與所述傳感器相連接， 所述電磁螺旋管設置於所述氣缸槓桿的上側並與所述功率驅動模塊相連接， 所述彈簧調節機構設置於所述電磁螺旋管的上端。
所述行走定位裝置由變頻器與交流異步電機構成，所述變頻器通過線路 與所述交流異步電機相連接，所述交流異步電機上還安裝有抱閘裝置。
所述機械手控制裝置由氣缸、電磁閥島與傳感器構成。
與現有技術相比，本發明具有以下優點-
本發明提供一種轉杯紡紗機全自動接頭控制方法，依次包括參數設定、 取得錠位號信息、行走定位、機械手伸縮、控制轉杯轉速、接頭控制與機械 手復位七個步驟；實現上述控制方法的裝置由分別通過傳輸介質與DSP控制 器相連接的人機互動界面、伺服接頭裝置、轉杯轉速控制裝置、行走定位裝 置及機械手控制裝置構成，人機互動界面還與伺服接頭裝置相連接，該傳輸 介質包括RS485模塊、CAN模塊、I/O信號與高速I/O信號。本發明控制方 法簡單，可實現紗線接頭操作的全程自動化控制，克服現有半自動接頭紡紗 機控制精度低，接頭質量差的不足；補償了現有全自動接頭控制系統功耗大， 抗幹擾性能與穩定性能不高等缺點。另外，本發明還將硬體系統與軟體系統 分別進行一體化設計與模塊化設計，既簡化了控制系統結構，又提高了穩定 性，同時軟體還將算法設計進行模塊化處理，提高了系統維護性和系統升級的方便性。


圖l為本發明提供的轉杯紡紗機全自動接頭控制方法的流程圖2為本發明提供的轉杯紡紗機全自動接頭控制裝置的結構框圖3為本發明DSP控制器結構框圖4為本發明伺服接頭裝置結構框圖5為本發明轉杯轉速控制裝置結構框圖。
主要元件符號說明如下
1人機互動界面 3伺服接頭裝置 5行走定位裝置 7主控計算機
9餵棉伺服電機
11巻繞伺服電機
13傳感器
15功率驅動模塊
17彈簧調節機構
2 DSP控制器 4轉杯轉速控制裝置 6機械手控制裝置 8伺服驅動器 10引紗伺服電機 12信號採集板 14電磁螺旋管 16氣缸槓桿
具體實施例方式
本發明提供一種轉杯紡紗機全自動接頭控制方法，包括以下步驟
步驟IOI、參數設定通過人機互動界面對控制參數進行設定，並分別將 控制參數傳輸到DSP控制器與伺服接頭裝置；
步驟201、取得錠位號信息:DSP控制器通過傳輸介質與主控計算機連接， 並取得接頭紡紗錠位號信息；
步驟301、行走定位DSP控制器通過傳輸信號控制行走定位裝置到達紡 紗錠；
步驟4(H、機械手伸縮DSP控制器通過檢測傳感器位置由傳輸信號控制機械手伸縮；
步驟501、控制轉杯轉速DSP控制器採集轉杯的轉速，並控制轉杯轉速 達到設定的工藝接頭轉速；
步驟601、接頭控制DSP控制器根據轉速信息控制伺服接頭裝置匹配運 行並完成接頭操作；
步驟701、機械手復位DSP控制器控制機械手將紗線移交至主機後控制 機械手恢復初始位置。
在步驟101中，人機^S界面通過CAN模塊依次與DSP控制器及伺服 接頭裝置相連接，CAN模塊由CAN通訊模塊或CAN總線模塊構成。
在步驟201中，傳輸介質為RS485模塊，RS485模塊由RS485通訊模塊 或RS485接口模塊構成。
在步驟301與步驟401中，傳輸信號為I/O信號，DSP控制器與行走定 位裝置及機械手控制裝置之間通過I/O信號進行數據傳輸。
在步驟501中，將採集到的轉杯轉速經過PID算法輸出PWM控制轉杯 轉速。
在步驟501與步驟601中，DSP控制器與轉杯轉速控制裝置及伺服接頭 裝置之間通過高速I/O信號進行數據傳輸。 實施例
圖1為本發明控制方法流程圖。在步驟101中，在人機互動界面上設置 設定工藝的參數，然後通過CAN通訊模塊或CAN總線模塊分別傳送到DSP 控制器與伺服接頭裝置，從而實現工藝參數設置與保存。
在步驟201中，DSP控制器通過RS485通訊模塊或RS485接口模塊與主 控計算機相連接，並向主控計算機發送請求得到紡紗接頭錠位號的信息，主 控計算機在收到請求後將接頭紡紗錠位號信息發送至DSP控制器，使DSP控 制器獲得所需要的接頭紡紗錠位號信息。其中，錠位號信息主要由定位紡紗 錠號、紡紗錠接頭動作、接頭動作為斷頭引紗、空管生頭、滿桶落紗等信息 構成。
在步驟301中，DSP控制器在接收到接頭紡紗錠位號後，通過I/0信號控制行走定位裝置內部的變頻器與電機抱閘機構，通過排序算法準確到達紡 紗錠，實現準確高效的定位。
在步驟401中，行走裝置定位完成後，DSP控制器通過I/O信號控制機 械手裝置中的氣缸閥道從而實現機械手的動作。DSP控制器首先對氣缸上傳 感器的位置進行檢測，然後再通過I/0信號控制機械手伸縮到位，並為紡紗接 頭做好準備，實現引導紗線、轉杯清潔與紗線放置到位的功能。
在步驟501中，當機械手伸出到位後，DSP控制器通過高速I/O信號對 轉杯轉速控制裝置的轉速進行採集，然後經閾值PID算法運算並與紡紗工藝 相結合，通過PWM脈衝信號進行輸出從而控制轉杯轉速，使轉杯的轉速能夠 達到預先設定的接頭轉速。
在步驟601中，DSP控制器通過高速I/O信號根據工藝時序控制伺服接 頭裝置中的三個伺服電機運行，從而完成自動接頭操作，實現紗線的接頭成 功。
在步驟701中，紗線接頭成功後，DSP控制器通過I/O信號控制機械手 將紗線移交至主機後，又通過I/O信號控制機械手恢復初始位置。
重複步驟101至步驟601中的操作，從而實現轉杯紡紗機的全自動接頭 控制。
圖2為本發明提供的轉杯紡紗機全自動接頭控制裝置的結構框圖。本發 明提供一種轉杯紡紗機全自動接頭控制裝置，包括主控計算機7、 DSP控制器 2、人機互動界面l、伺服接頭裝置3、轉杯轉速控制裝置4、行走定位裝置5 及機械手控制裝置6。其中，DSP控制器2通過RS485模塊與主控計算機7 相連接，該RS485模塊可由RS485通訊模塊或RS485接口模塊構成；DSP控 制器2通過I/O信號分別與行走定位裝置5及機械手控制裝置6相連接，DSP 控制器2通過高速I/O信號分別與伺服接頭裝置3及轉杯轉速控制裝置4相連 接，人機互動界面1通過CAN總線模塊或CAN通訊模塊與DSP控制器2及 伺服接頭裝置3連接。行走定位裝置5由變頻器與交流異步電機構成，變頻 器通過線路與交流異步電機相連接，交流異步電機上還安裝有抱閘裝置。機 械手控制裝置6由氣缸、電磁閥島與傳感器構成，該傳感器較佳的實施例為磁性傳感器。
圖3為本發明DSP控制器結構框圖。DSP控制器由分別與電源模塊2-7 相連接的DSP微處理晶片2-1、 RS485模塊2-2與CAN模塊2-3、 CPLD模塊 2-4、 I/O模塊2-5及高速I/O模塊2-6構成。該RS485模塊2-2可由RS485通 訊模塊或RS485接口模塊構成。該CAN模塊由CAN通訊模塊或CAN總線 模塊構成。該CPLD模塊2-4較佳的數量為兩個。DSP微處理晶片分別與高 速I/O模塊、RS485模塊、CAN模塊與CPLD模塊相連接，高速I/O模塊、 RS485模塊、CAN模塊與CPLD模塊分別與DSP微處理晶片實現雙方向的數 據傳輸。CPLD模塊還與I/O模塊相連接，並且與I/0模塊實現雙方向的數據 傳輸。DSP微處理晶片2-1通過RS485模塊2-2與主控計算機7實現通訊及 信息傳輸，從而傳輸紡紗錠位號與工藝信息；DSP微處理晶片2-1通過CAN 總線傳輸接頭工藝參數；DSP微處理晶片2-1通過I/O信號控制行走定位裝置 5，檢測機械手上的傳感器控制機械手動作時序；通過高速I/O模塊2-6採集 轉杯速度，經PID算法控制轉杯轉速，根據轉杯轉速控制伺服接頭裝置的同 步匹配動作，實現成功紗線接頭。
圖4為本發明伺服接頭裝置3結構框圖，伺服接頭裝置3由三個分別與 伺服驅動器8相連接的微型伺服電機構成，三個微型伺服電機包括餵棉伺服 電機9、引紗伺服電機10與巻繞伺服電機11。該伺服驅動器8分別採集三個 伺服電機上的反饋編碼信號，從而驅動三個微型伺服電機運轉，三個微型伺 服電機直接驅動引紗機構，實現引紗的精密控制。通過人機互動界面1設置 引紗工藝的參數曲線、引紗轉速與電機同步匹配時間參數等工藝參數，通過 CAN通訊模塊或CAN總線模塊傳輸到伺服接頭裝置3和DSP控制器2，DSP 控制器2採集轉杯轉速，經過轉杯轉速調控算法輸出轉速控制信號，調節轉 杯轉速達到工藝需求速度，DSP控制器2輸出電機同步匹配控制信號，伺服 驅動器8執行人機互動界面1傳遞的工藝參數曲線，將調製電流輸出給伺服 電機，隨伺服電機運轉的編碼器又將脈衝信號反饋給伺服驅動器8;從而實現 精確數位化接頭。該伺服接頭裝置3不僅功耗與電磁輻射低，而且伺服馬達 直接驅動接頭裝置，減少了傳動誤差，提高了控制精度和響應速度；引紗工藝在人機互動界面1上進行設置，通過CAN通訊模塊或CAN總線模塊傳輸， 經過監控軟體驗證伺服馬達執行情況，提供了紡紗工藝開發平臺。克服了現 有全自動轉杯紡數字接頭裝置功耗大，電磁幹擾嚴重，控制精度和響應速度 不高，技術長期被國外壟斷等不足。
圖5為本發明轉杯轉速控制裝置4的結構框圖，轉杯轉速控制裝置4由 信號採集板12、傳感器13、電磁螺旋管14、功率驅動模塊15、氣缸槓桿16 與彈簧調節機構17組成，信號採集板12與傳感器13相連接，電磁螺旋管14 設置於氣缸槓桿16的上側並且與功率驅動模塊15相連接，彈簧調節機構17 設置於電磁螺旋管14的上端。該彈簧調節機構17由彈簧與螺絲構成，螺絲 固定於彈簧的上側。
該轉杯轉速控制裝置4的工作原理為將槓桿原理與彈簧調節機構相結 合，再結合轉杯轉速控制裝置4的系統響應，採用PWM佔空比控制方式。
DSP控制器2採集通過信號採集板12轉化的轉杯轉速信號，經過轉速控 制算法輸出PWM控制信號，再經過功率驅動模塊15驅動電磁螺旋管14調節 紡紗器的剎閘杆以達到對轉杯轉速的控制。電磁螺旋管14通過線路與功率驅 動模塊15電氣連接，經過PWM功率輸出調節控制其升降調和力，通過氣缸 槓桿16控制紡紗器的剎閘杆升降，PWM控制算法根據採集到的轉速，調節 PWM脈衝信號的佔空比，從而調節電磁螺旋管14內的電流，實現電磁力調 節，經過氣缸槓桿16抬升實現轉速調節功能。彈簧增加了抬升力，還增強了 系統的響應時間，升力的調節通過螺絲調節。向下擰緊螺絲，增加系統響應 時間；相反，向上放鬆螺絲，則降低系統響應時間。傳感器13感應轉速磁信 號，通過信號採集板12轉化為電信號。DSP控制器2採集轉速信號，經過轉 速控制算法，輸出PWM控制信號，經過功率驅動模塊15抬升氣缸槓桿16 從而控制紡紗器的剎閘杆，達到轉杯轉速控制。由於機構系統響應差異，所 以在電磁螺旋管14的上側添加了彈簧以增加了抬升力增強系統響應速度，抬 升力的調節便通過螺絲調節。
綜上所述，本發明控制方法簡單，功耗低，可實現紗線接頭操作的全程 自動化控制，克服現有半自動接頭紡紗機控制精度低，接頭質量差的不足；補償了現有全自動接頭控制系統功耗大，抗幹擾性與穩定性不高等缺點。另 外，本發明還將硬體系統與軟體系統分別進行一體化設計與模塊化設計，既 簡化了控制系統結構，又提高了穩定性，同時軟體還將算法設計進行模塊化 處理，提高了系統維護性和系統升級的方便性。
惟以上者，僅為本發明的較佳實施例而已，舉凡熟悉此項技藝的專業人 士.在了解本發明的技術手段之後，自然能依據實際的需要，在本發明的教 導下加以變化。因此凡依本發明申請專利範圍所作的同等變化與修飾，曾應 仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
權利要求
1、一種轉杯紡紗機全自動接頭控制方法，其特徵在於，包括以下步驟步驟101、參數設定通過人機互動界面對控制參數進行設定，並分別將控制參數傳輸到DSP控制器與伺服接頭裝置；步驟201、取得錠位號信息DSP控制器通過傳輸介質與主控計算機連接，並取得接頭紡紗錠位號信息；步驟301、行走定位DSP控制器通過傳輸信號控制行走定位裝置到達紡紗錠；步驟401、機械手伸縮DSP控制器通過檢測傳感器位置由傳輸信號控制機械手伸縮；步驟501、控制轉杯轉速DSP控制器採集轉杯的轉速，並控制轉杯轉速達到設定的工藝接頭轉速；步驟601、接頭控制DSP控制器根據轉速信息控制伺服接頭裝置匹配運行並完成接頭操作；步驟701、機械手復位DSP控制器控制機械手將紗線移交至主機後控制機械手恢復初始位置。
2、 如權利要求l所述的一種轉杯紡紗機全自動接頭控制方法，其特徵在 於，在步驟101中，所述人機互動界面通過CAN模塊依次與所述DSP控制 器及所述伺服接頭裝置相連接，所述CAN模塊由CAN通訊模塊或CAN總線 模塊構成。
3、 如權利要求l所述的一種轉杯紡紗機全自動接頭控制方法，其特徵在 於，在步驟201中，所述傳輸介質為RS485模塊，所述RS485模塊由RS485 通訊模塊或RS485接口模塊構成。
4、 如權利要求l所述的一種轉杯紡紗機全自動接頭控制方法，其特徵在 於，在步驟301與步驟401中，所述傳輸信號為I/0信號，所述DSP控制器 與所述行走定位裝置及所述機械手控制裝置之間通過所述I/O信號進行數據 傳輸。 —
5、 如權利要求l所述的一種轉杯紡紗機全自動接頭控制方法，其特徵在於，在步驟501中，將採集到的轉杯轉速經過PID算法輸出PWM控制轉杯 轉速。
6、 如權利要求l所述的一種轉杯紡紗機全自動接頭控制方法，其特徵在 於，在步驟501與步驟601中，所述DSP控制器與所述轉杯轉速控制裝置及 所述伺服接頭裝置之間通過高速I/O信號進行數據傳輸。
7、 一種轉杯紡紗機全自動接頭控制裝置，包括主控計算機與DSP控制器， 所述DSP控制器通過傳輸介質與所述主控計算機相連接，其特徵在於，所述 DSP控制器通過所述傳輸介質分別與人機互動界面、伺服接頭裝置、轉杯轉 速控制裝置、行走定位裝置及機械手控制裝置相連接，所述人機互動界面還 與所述伺服接頭裝置相連接。
8、 如權利要求7所述的一種轉杯紡紗機全自動接頭控制裝置，其特徵在 於，所述傳輸介質包括RS485模塊、CAN模塊、I/O信號與高速I/O信號， 所述RS485模塊由RS485通訊模塊或RS485接口模塊構成，所述CAN模塊 由CAN通訊模塊或CAN總線模塊構成。
9、 如權利要求7所述的一種轉杯紡紗機全自動接頭控制裝置，其特徵在 於，所述人機互動界面通過所述CAN模塊與所述DSP控制器及所述伺服接 頭裝置連接。
10、 如權利要求7所述的一種轉杯紡紗機全自動接頭控制裝置，其特徵 在於，所述DSP控制器由分別與電源模塊相連接的DSP微處理晶片、RS485 模塊、CAN模塊、至少一個CPLD模塊、1/0模塊及高速I/0模塊構成。
11、 如權利要求7所述的一種轉杯紡紗機全自動接頭控制裝置，其特徵 在於，所述伺服接頭裝置由與至少三個微型伺服電機相連接的伺服驅動器構 成，所述三個微型伺服電機包括餵棉伺服電機、引紗伺服電機與巻繞伺服電 機。
12、 如權利要求7所述的一種轉杯紡紗機全自動接頭控制裝置，其特徵 在於，所述轉杯轉速控制裝置由信號釆集板、傳感器、電磁螺旋管、功率驅 動模塊、氣缸槓桿與彈簧調節機構組成，所述信號採集板與所述傳感器相連 接，所述電磁螺旋管設置於所述氣缸槓桿的上側並與所述功率驅動模塊相連接，所述彈簧調節機構設置於所述電磁螺旋管的上端。
13、 如權利要求7所述的一種轉杯紡紗機全自動接頭控制裝置，其特徵 在於，所述行走定位裝置由變頻器與交流異步電機構成，所述變頻器通過線 路與所述交流異步電機相連接，所述交流異步電機上還安裝有抱閘裝置。
14、 如權利要求7所述的一種轉杯紡紗機全自動接頭控制裝置，其特徵在於，所述機械手控制裝置由氣缸、電磁閥島與傳感器構成。
全文摘要
本發明涉及一種轉杯紡紗機全自動接頭控制方法，依次包括參數設定、取得錠位號信息、行走定位、機械手伸縮、控制轉杯轉速、接頭控制與機械手復位七個步驟；實現上述控制方法的裝置由分別通過傳輸介質與DSP控制器相連接的人機互動界面、伺服接頭裝置、轉杯轉速控制裝置、行走定位裝置及機械手控制裝置構成，人機互動界面還與伺服接頭裝置相連接，該傳輸介質包括RS485模塊、CAN模塊、IO信號與高速I/O信號。本發明控制方法簡單，可實現紗線接頭操作的全程自動化控制，克服現有半自動接頭紡紗機控制精度低，接頭質量差、效率低的不足；補償了現有全自動接頭控制系統功耗大，抗幹擾性與穩定性不高等缺點。
文檔編號D01H4/00GK101565866SQ20091008243
公開日2009年10月28日 申請日期2009年4月17日 優先權日2009年4月17日
發明者張佳佳, 李衛國, 偉 江, 藺建旺, 謝友亮 申請人:北京經緯紡機新技術有限公司