数字化簇绒地毯织机提花控制技术研究

论文摘要

随着经济的发展,我国的簇绒地毯需求量快速增长,但市场上多数地毯花型简单、色彩单调,提花效果差。这些低技术含量、低品质的地毯不仅不能达到人们的需求目标,而且也会制约地毯产业的持续发展,所以提高产品品质势在必行。地毯品质是与地毯织造装备水平紧密相关的,而作为装备核心部分的提花系统更是对地毯品质起到了决定性的作用。如何使提花系统能够高效精确控制喂纱量、快速准确处理花型图；如何完善提花系统功能使之更适应现代化的大规模工业生产等等这些问题都是生产多圈高浮雕式高档簇绒地毯必须要解决的问题,本课题即是为了解决这些问题而展开的。本课题在自主研发的数字化地毯簇绒织机基础上,参考了其他相关技术和方案,设计及改进了提花系统的两个主要功能部分花型处理系统和提花控制系统,建立了运行监测系统,并完成了实地调试。具体研究内容如下。(1)系统总体设计在明确簇绒地毯装备提花系统的工作原理基础上,结合簇绒地毯生产工艺,提出了提花系统的总体架构方案,改进并搭建了利用CAN总线作为系统网络的步进电机型电子罗拉群控提花系统。(2)花型处理系统开发设计开发了主要作用为花型图像处理的花型处理系统。系统功能为把效果图像转变成包含实际控制信息的工艺图,其中涉及的关键技术为改进后的色彩量化方法。该法采用加权色差作为色彩处理标准,并依据此标准对图像所有颜色进行动态归并或拆分,从而实现系统自动将色彩种类繁多的设计图表达成特定色彩数目的工艺图,并最大程度地保留原图像风格这一设计目标。(3)提花控制技术改进该部分在原有装备基础上引入了新技术来提高提花控制精度。技术一：在理论分析数字化地毯簇绒装备对CAN总线通讯技术的技术要求后,重新定义CAN总线通讯协议,引入动态优先权判定机制来提高总线通讯实时性,。技术二：在理论分析步进电机动特性问题基础上,采用优化控制方法来改善电机动特性。此外,根据改进思路,单独搭建实验系统予以测试,并将改进后技术运用到数字化地毯簇绒织机上予以实地测试效果。(4)运行监测系统设计根据数字化地毯簇绒织机提花系统的功能要求,构建了在线运行监测系统的设计架构。该系统旨在对整机的运行态进行实时监控,同时也能自行完成对装备的故障监测与处理。通过对本课题的研究与实验,可以得到主要结论如下。(1)色彩量化改进改进后的颜色量化方法通过调整颜色频度和色差在量化过程中的考量比重能够起到一定的优化作用,所得到的图像处理结果可以实现关键细节无遗漏,图像层次感也得以保留这一目标。(2)网络通讯时延改进动态优先级改进算法的确能够降低网络通讯延时。该技术运用于数字化簇绒地毯织机后,改进后算法能够有效降低圈高误差。(3)电机动特性改善优化步进电机的升频曲线能够改善电机的动响应特性。该技术运用于数字化簇绒地毯织机后,步进电机响应时间的缩短减小了圈高误差,转动速度振荡的减小也同样降低了圈高误差。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 簇绒提花技术研究现状
• 1.2.1 簇绒提花技术
• 1.2.2 花型处理系统
• 1.2.3 CAN总线通讯技术
• 1.2.4 步进电机控制技术
• 1.3 课题研究意义
• 1.4 研究内容
• 第二章 数字化地毯簇绒织机提花系统
• 2.1 传统簇绒提花系统简介
• 2.2 提花系统设计方案
• 2.2.1 地毯簇绒及提花工作原理
• 2.2.2 提花系统的整体方案
• 2.3 本章小结
• 第三章 花型处理系统
• 3.1 图像处理基础
• 3.2 主要颜色量化方法及评价标准
• 3.3 改进的量化算法
• 3.3.1 思路
• 3.3.2 量化过程中的重要准则
• 3.3.3 程序流程
• 3.4 改进算法效果验证
• 3.5 本章小结
• 第四章 提花控制系统
• 4.1 DCS系统简介及系统技术目标
• 4.2 CAN总线通讯技术的改进
• 4.2.1 CAN总线简介
• 4.2.2 CAN总线网络模型及存在问题
• 4.2.3 算法改进原理、改进效果及软件实现流程
• 4.2.4 实验验证
• 4.2.5 CAN总线通讯时延与提花控制
• 4.3 电机控制技术的改进
• 4.3.1 电机动特性简介
• 4.3.2 步进电机加减速控制优化
• 4.3.3 实验验证
• 4.3.4 步进电机动响应特性与提花控制
• 4.4 本章小结
• 第五章 运行监测系统
• 5.1 步进电机群数据在线处理
• 5.2 系统故障检测
• 5.2.1 提花系统故障种类及总体诊断流程
• 5.2.2 系统故障分类诊断及处理
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 今后展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文