基于运动控制器的数控服装裁剪机控制系统设计

论文摘要

数控服装裁剪机是服装CAM设备中的高端产品,在我国服装行业中占有举足轻重的作用,但目前我国服装企业使用的数控服装裁剪机几乎全部来自进口。国内在这方面的研究还处于起步阶段,拥有的经验基本是基于皮革切割和包装盒切割,他们与布料裁剪,特别是多层布料裁剪有本质的不同。为满足未来日益强劲的市场需求,扶持民族产业,研发具有我国自主知识产权的数控服装裁剪机非常有必要。基于此,本课题设计了一套由工业计算机控制的基于运动控制器的数控服装裁剪机控制系统。本论文主要从总体方案设计、系统软硬件设计、功能测试等几个方面详细介绍了基于运动控制器的数控服装裁剪机控制系统的设计过程。首先,对数控服装裁剪机总体方案进行了分析讨论。针对多层服装裁剪加工的特点,围绕市场调研提出的服装裁剪机数控系统的性能要求,制定了数控服装裁剪机控制系统的软、硬件总体方案,为控制系统软、硬件的详细开发奠定了基础。接着,结合服装裁剪机控制系统的功能要求,重点介绍了服装裁剪机控制系统的硬件设计。主要包括运动控制器和伺服系统的选型,并设计了运动控制系统;根据机头功能的需求,设计了气动系统,主要负责机头上部件的上下起落动作;根据直刀高频振动裁剪的特点,选用了合适的振动电机,并设计了控制电路;最后根据布料定位的需求,制定了真空吸附系统中真空的产生方案,并改进传统的吸附系统,设计了节省能耗的新真空吸附系统。然后,分析了服装裁剪机控制软件的功能需求,并对主要的功能模块开展了详细设计。包括文件管理、DXF接口、代码转换、绘图、运动控制、加工跟踪和自动磨刀模块等。同时详细介绍了服装裁剪机控制系统提高裁剪效率的两大关键技术,裁剪刀转向切割的算法研究和裁剪路径的优化。最后,搭建了实验平台进行试验,对设计的控制系统进行了验证。结果表明PC+运动控制器的数控系统适合作为服装裁剪机的控制系统,根据本文制定的方案设计的控制系统能够初步满足预期的性能要求,可以为后期整机的研制提供很好的参考,具有一定的理论意义和实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题概述
• 1.1.1 课题提出的背景
• 1.1.2 课题的目的及意义
• 1.2 国内外的研究现状和发展趋势
• 1.2.1 国外的研究现状
• 1.2.2 国内的研究现状
• 1.2.3 数控裁剪技术的发展趋势
• 1.3 本课题的主要研究内容和论文结构
• 1.3.1 本课题的主要研究内容
• 1.3.2 本论文的主要结构
• 第二章 数控服装裁剪机总体方案
• 2.1 系统设计要求
• 2.2 服装裁剪机传动机构方案
• 2.2.1 裁剪方案的选择
• 2.2.2 进给传动方式的选择
• 2.2.3 转刀控制的实现方案
• 2.2.4 机头起落与刀片振动控制的实现方案
• 2.2.5 磨刀控制的实现方案
• 2.3 控制系统总体方案
• 2.4 本章小结
• 第三章 数控服装裁剪机控制系统硬件设计
• 3.1 服装裁剪机控制系统硬件结构
• 3.2 运动控制系统
• 3.2.1 固高运动控制器
• 3.2.2 伺服控制系统
• 3.2.3 运动控制系统硬件设计
• 3.3 机头气动系统
• 3.3.1 气缸、电磁阀的选型
• 3.3.2 气动系统控制电路
• 3.4 刀片振动系统
• 3.4.1 振动电机的选型
• 3.4.2 振动系统电气设计
• 3.5 真空吸附系统
• 3.5.1 真空的产生方案
• 3.5.2 真空系统
• 3.6 机头转接板的设计
• 3.7 本章小结
• 第四章 数控服装裁剪机控制系统软件设计和算法研究
• 4.1 服装裁剪机控制系统软件需求分析
• 4.1.1 裁剪作业的工作流程
• 4.1.2 软件的功能要求
• 4.1.3 用户界面设计
• 4.2 软件开发平台及开发工具
• 4.3 软件相关功能模块的设计
• 4.3.1 文件管理模块
• 4.3.2 DXF 接口模块
• 4.3.3 代码转换模块
• 4.3.4 绘图模块
• 4.3.5 运动控制模块
• 4.3.6 加工跟踪模块
• 4.3.7 自动磨刀模块
• 4.4 提高裁剪效率的关键技术
• 4.4.1 裁剪刀转向切割的算法研究
• 4.4.2 裁剪路径的优化
• 4.5 本章小结
• 第五章 数控服装裁剪机控制系统测试与试验
• 5.1 服装裁剪机头硬件实现
• 5.2 运动控制系统的测试
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果