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圆头锁眼机控制系统设计与实现

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王正武+祝本明+刘必标

摘要：针对系统结构复杂，电器器件多，控制复杂，通过对圆头锁眼机的功能特征、系统结构、人机操作界面等问题的深入分析，开发了圆头锁眼机智能化控制系统。该控制系统综合应用ARM，DSP，FPGA等嵌入式技术，实现了对圆头锁眼机的高速、高精度运动控制。经现场应用结果表明，各项指标完全满足设计要求，得到了很好的实际应用。

关键词：ARM；DSP；FPGA；圆头锁眼机控制系统

中图分类号：TN911.7?34；TP29文献标识码：A文章编号：1004?373X（2014）13?0122?04

Designingandrealizationofcontrolsystemforeyeletbuttonholesewingmachine

WANGZheng?wu，ZHUBen?ming，LIUBi?biao

（N0.58ResearchInstituteofChinaOrdnanceIndustries，Mianyang621000，China）

Abstract：Accordingtocomplexityofsystemstructure，toomanyelectricaldevicesneededtocontrol，thispaperanintelligentcontrolsystemfortheeyeletbuttonholesewingmachinewasdesignedbyanalyzingthefunctioncharacteristics，systemstructure，man?machineinterfaceofthemachine.Thehigh?speedandhigh?precisionmotioncontroloftheeyeletbuttonholesewingmachinewasrealizedbymeansofintegratedapplicationofARM，DSP，FPGAandotherembeddedtechnologies.Applicationresultsshowthatalltheindexesofthecontrolsystemmeetthedesignrequirements.Itworkswellinthepracticalapplication.

Keywords：ARM；DSP；FPGA；controlsystemofeyeletbuttonholesewingmachine

0引言

圆头锁眼机，又名凤眼机，是夹克和西服等服装加工中的关键设备之一，被誉为缝纫机之王。它以复杂的组合运动匹配以复杂的机械组合而著称，其制造技术工艺相对复杂，工艺要求精密而细致。圆头锁眼机依靠机械控制各种动作，其内部机构交错重叠，操作比较复杂。

目前国内市场上常见的圆头锁眼机厂家主要有：德国杜克普、美国利是、日本重机等国外品牌产品，国内圆头锁眼机产品大多数为机械型，自动化程度和产品附加值不高，产品的核心技术——控制系统主要从国外购买，处处受制于人，竞争力不强。

近年来，随着电子技术和处理技术的发展，将嵌入式技术应用于圆头锁眼机控制系统，大大提高了缝制设备的自动化、智能化水平。

1系统总体设计

1.1工作原理

圆头锁眼机控制系统包含运动控制器、电机驱动器、人机界面等部分，圆头锁眼机如图1所示。

图1圆头锁眼机

圆头锁眼机通过人机操作界面选择扣眼类型，设置参数，然后发送指令给运动控制器处理。运动控制器将接收的指令分析处理后，将指令进一步分解给主轴驱动器、步进驱动器、电磁阀、气阀等，并接收机械运动的电气输入量。

主轴驱动器驱动，步进驱动器驱动步进电机。主轴电机带动机针上下运动，主轴电机转一圈，机针上下一次，实现刺布缝纫；X轴、Y轴电机带动送料框左右、前后移动，进行定位；C轴电机带动机械旋转，实现弧线操作；通过主轴电机编码器的反馈信号确定允许送料区间，在允许送料区间X轴、Y轴电机才能运动，以此实现刺布与送料的同步；于此同时，零位开关将机械位置实时反馈给运动控制器。

1.2系统总体结构

控制系统为开放式、模块化的软硬件结构，其核心是基于ARM、DSP、FPGA硬件架构和以WINCE为软件平台。DSP芯片作为控制处理器，主要完成各种运动控制算法；FPGA完成各种运动控制接口、系统开关量以及系统内部各种逻辑控制；ARM芯片通过RS232协调、调度FPGA和DSP工作，共同构