基于PC的小型地毯簇绒机数控系统研究及主机开发

论文摘要

近年来,我国地毯业市场开始蓬勃发展,地毯毯面花色多种多样,毯面尺寸更是大小各异,尤其是中小幅面尺寸地毯的生产给地毯织造技术的灵活性提出了更高的要求,传统地毯织造技术已很难满足市场对地毯的需求。将数控技术应用在地毯织造领域,能加快地毯生产效率,保证质量促进地毯织造业的发展,是地毯织造装备发展的必然趋势。由于中小型地毯幅面尺寸没有统一的规格且花色也比较多样化,因此需要有专门的具有较大柔性,工作方式比较灵活的小型数控簇绒设备来完成这一类地毯的编织。本文针对小型地毯簇绒机的工作要求,研究开发了一套小型地毯簇绒机的主机结构和配套的数控系统,适合中小幅面尺寸地毯的织造。首先,论文对当前数控地毯簇绒机的国内外研究现状进行了综述,分析了当前地毯业市场需求,指出传统地毯数控织造技术在织造中小幅面地毯时在柔性方面的不足,提出了小型数控地毯簇绒机在织造中小幅面地毯时的优越性,进而阐明了设计小型数控地毯簇绒机的必要性。接着,论文提出了适合于小型地毯簇绒机的龙门式三坐标轴主机结构,其中X轴方向的运动由步进电动机驱动滚珠丝杠完成;Y轴方向的运动（底基布的前向运动）是由步进电机带动刺筒旋转,刺筒再带动底基布运动完成的;Z轴方向的运动是由步进电机驱动偏心轮转动,再由偏心轮通过连杆带动滑块完成的有确定行程的往返运动。除了簇绒机主机结构的设计外,本文也设计了该簇绒机中的所需的其他关键机构,比较详细的介绍了簇绒针和送线、换线机构。在此基础上详细介绍了小型地毯簇绒机的工作原理,突出介绍了不同于传统簇绒机的气动成圈机理;叙述了小型地毯簇绒机的工作过程,包括走针方式、割线、换线,针头换向的等,尤其详述了换线功能的实现原理以及单针头走针的工作方式。之后,论文分析了小型地毯簇绒机机电控制要求,提出了以“PC+运动控制卡+数字I/O卡”的模式作为小型地毯簇绒机数控系统硬件平台的搭建方案,两块板卡插在PC机的PCI插槽中通过PCI总线与PC机相连。其中,PC机为上位机处理非实时任务,任务包括两块板卡的初始化、板卡与PC机的通信工作以及控制程序的编制和调试。“运动控制卡+数字I/O卡”为下位机用来处理实时任务,其中运动控制卡通过细分驱动器驱动步进电机,通过编程能控制三个坐标轴的步进运动及其插补过程,小型数控地毯簇绒机的三个坐标方向的运动全部靠运动控制卡控制。数字I/O卡--PCI-1762卡通过继电器输出的方式控制各电磁阀等动作,确保了簇绒过程辅助运动的实现。最后,论文对小型地毯簇绒机数控系统软件设计过程中的几个关键问题进行了研究。在地毯图形的数字化原理方面,用不同的颜色表示不同的绒高,由于地毯本身由三种颜色的绒毛组成,所以地毯的绒高和颜色需要用两层不同的颜色图层表示,然后将表示绒高信息的图层颜色和表示绒毛颜色信息的图层颜色相叠加,生成用于地毯加工的BMP图形文件,通过对BMP图形文件的处理生成地毯加工数据文件。在控制软件方面开发了主机控制系统和图像编辑系统的操作界面,根据地毯加工文件调用DMC1000运动控制卡函数和PCI1762数字采集卡函数,应用VB6.0程序设计语言编制了系统加工程序,并对系统进行了初步调试,能够满足动作要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外地毯簇绒技术的发展现状
• 1.2.1 国外地毯簇绒技术的发展
• 1.2.2 国内地毯簇绒技术的发展
• 1.3 开放式数控技术发展现状
• 1.4 课题研究的目的和意义
• 1.5 课题研究的主要内容
• 1.6 本章小结
• 第二章 小型数控地毯簇绒机主机结构和其他关键组成部件结构设计
• 2.1 引言
• 2.2 小型数控地毯簇绒机X、Y、Z 轴的结构设计
• 2.2.1 X 轴方向的运动实现
• 2.2.2 Y 轴方向的运动实现
• 2.2.3 Z 轴方向的运动机构设计
• 2.3 簇绒针的设计
• 2.4 小型数控地毯簇绒机簇绒针针头换向机构的设计
• 2.5 小型数控地毯簇绒机送纱，换纱机构的设计
• 2.6 小型数控地毯簇绒机割纱机构的设计
• 2.7 本章小结
• 第三章 小型地毯簇绒机的工作原理
• 3.1 引言
• 3.2 簇绒地毯毯面绒头的基本结构和传统簇绒原理
• 3.3 圈绒地毯的主要工艺指标
• 3.4 小型地毯簇绒机的工作原理
• 3.4.1 小型地毯簇绒机的工作过程介绍
• 3.4.2 小型地毯簇绒机成圈原理介绍
• 3.4.3 小型地毯簇绒机换线功能的实现原理
• 3.4.4 小型地毯簇绒机绒高调节功能的实现原理
• 3.5 本章小结
• 第四章 小型地毯簇绒机数控系统硬件开发
• 4.1 引言
• 4.2 小型地毯簇绒机数控系统硬件方案的选择
• 4.2.1 几种开放式数控系统硬件结构方案介绍
• 4.2.2 小型数控地毯簇绒机硬件方案的选择
• 4.3 小型地毯簇绒机数控系统硬件总体结构设计
• 4.3.1 小型地毯簇绒机数控系统硬件结构框架
• 4.3.2 小型数控地毯簇绒机中的PCI 总线的应用
• 4.4 小型地毯簇绒机运动控制系统硬件设计
• 4.4.1 小型地毯簇绒机运动控制系统硬件选择与连接
• 4.4.2 DMC1000 运动控制卡
• 4.4.3 小型数控地毯簇绒机中步进电动机驱动器
• 4.4.4 小型数控地毯簇绒机中步进电动机和电源的选择
• 4.5 小型地毯簇绒机辅助动作的实现
• 4.5.1 小型地毯簇绒机辅助控制系统硬件结构设计
• 4.5.2 小型数控地毯簇绒机中PCI-1762 数字I/O 卡的应用
• 4.6 本章小结
• 第五章 小型地毯簇绒机数控系统软件的开发
• 5.1 引言
• 5.2 小型地毯簇绒机图像处理系统的数字化处理
• 5.2.1 图形知识
• 5.2.2 小型数控地毯簇绒机图形文件处理
• 5.2.3 小型数控地毯簇绒机数控加工文件的生成
• 5.3 小型地毯簇绒机数控系统软件操作界面的设计
• 5.3.1 编程语言的选择
• 5.3.2 地毯簇绒机控制系统人机界面的设计
• 5.4 小型数控地毯簇绒机控制程序编制和调试运行
• 5.4.1 加工过程控制流程图
• 5.4.2 编程过程及其相关代码
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文