Ⅰ型工业绣花机控制器的性能改进与代码优化

论文摘要

基于ARM和uC/OS-II的I型工业绣花机控制器初步研制成功,在硬件系统已经完成的前提下,必须确保控制系统软件的流程清晰,代码作用明确,才能保证系统运行稳定,易于升级维护。然而,在I型工业绣花机控制器软件开发过程中,随着对绣花机功能需求了解的深入,原工作思路被频繁修改,无序增加代码导致软件结构混乱,系统运行稳定性、代码可读性和可维护性大大降低。本文针对以上问题,在全面掌握绣花机工作原理基础上,通过分析控制器硬件工作时序和软件视图,对绣花机软件流程和各种控制策略进行了改善或重新设计,提出了一套较为清晰、有效的软件设计思路。控制系统的软件视图是指从软件开发人员的角度观察到的控制器模型。通过对绣花机功能和控制系统硬件电路工作原理的分析,本文提出了工业绣花机控制器主要功能的软件视图,并根据该软件视图进行有效的软件设计。在保留原先控制系统软件流程宏观设计思路的前提下,对运动控制任务的软件架构进行了调整,对运动控制作业进行了重新规划。完善了主轴电机和步进电机的驱动策略。对拉杆中止移框处理和错误处理策略都进行了改良。在运动控制任务软件架构和各种控制策略已经定型的基础上,进行了运动控制任务软件的详细设计。针对原先软件设计中刺绣与空走分离的缺陷,对前进和回退流程进行了重新设计。随后,为适应新的软件流程,对取针、换色和跳针算法都进行了分析和重新设计。为满足不同材质布料的刺绣需求,本文在分析平包针特性和平包针补偿原理的基础上,提出了一种简单有效的平包针补偿方法。最后,对研究和开发中的一些问题进行了总结归纳,并对I型工业绣花机控制器下一步研究和开发的方向进行了展望。本文提出的绣花机软件架构和代码设计思路已经在I型工业绣花机上实现,经生产部门实地生产运作证明,本文提出的软件架构和代码设计提高了系统运行稳定性,有效降低了断线率,提高了绣作效率,电机运行平稳,为I型工业绣花机的市场化创造了良好条件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 工业绣花机的现状
• 1.2.2 一些新技术在工业绣花机中的应用
• 1.3 本课题的主要任务
• 第二章 工业绣花机控制器的软件视图
• 2.1 工业绣花机的功能分析
• 2.1.1 工业绣花机的主要功能
• 2.1.2 工业绣花机的工作流程
• 2.2 工业绣花机主要功能的软件视图
• 2.2.1 主轴电机视图
• 2.2.2 移框步进电机视图
• 2.2.3 拉杆和限位视图
• 2.2.4 断线检测视图
• 2.2.5 换色视图
• 2.2.6 机头电磁铁视图
• 第三章 工业绣花机运动控制系统软件架构设计
• 3.1 运动控制任务总体结构
• 3.1.1 uC/OS-II 任务调度原理
• 3.1.2 运动控制任务结构设计
• 3.2 运动控制系统功能设计
• NormRun（ ）'>3.2.1 “机器运行”函数Machine_NormRun（ ）
• NotRun（ ）'>3.2.2 “机器不运行”函数Machine_NotRun（ ）
• 3.3 主轴电机驱动策略
• 3.3.1 主轴电机关键角度分析
• 3.3.2 主轴电机与步进电机的协同
• 3.3.3 主轴升降速
• 3.3.4 主轴停车
• 3.4 移框步进电机驱动策略
• 3.4.1 移框曲线设计
• 3.4.2 移框升降速
• 3.5 拉杆中止移框处理策略
• 3.6 异常处理策略
• 第四章 工业绣花机运动控制系统软件设计
• 4.1 SYT 格式分析
• 4.2 绣中函数流程设计
• 4.2.1 刺绣作业过程分析
• 4.2.2 绣中函数流程设计
• 4.3 取针算法
• 4.3.1 取针算法的难点
• 4.3.2 取针算法
• 4.3.3 针长溢出的折段处理
• 4.4 换色算法
• 4.4.1 换色指针在前进和回退中的增减分析
• 4.4.2 换色算法
• 4.5 跳针算法
• 4.5.1 跳针分析
• 4.5.2 非跳跃转越框
• 4.5.3 跳跃转越框
• 4.5.4 从跳针起动
• 第五章 平包针补偿
• 5.1 平包针的识别
• 5.2 平包针补偿原理
• 5.2.1 普通平包针补偿原理
• 5.2.2 “方向一致”问题分析与解决
• 5.3 平包针补偿方法
• 5.3.1 平包针搜寻和平包针段链表建立
• 5.3.2 平包针补偿（以Y 为例）
• 第六章 总结及展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文