[发明专利]一种工业缝纫机精确定位系统及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种缝纫机定位系统及其工作方法。

背景技术

传统的工业平缝机定位方法一般采用位置闭环的调节系统。缝纫机停针采用反接制动的方式，电流大，反力大，易出现抖动、停车不准的情况，另由于平缝机在停车定位时负载突变较大，普遍存在停车精度不高，以及存在反转、抖动、稳定性差等现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种工业缝纫机精确定位系统及其工作方法，以达到准确快速定位的目的。为此，本发明采取以下技术方案。

一种工业缝纫机精确定位系统，包括控制器、伺服电机、踏板指令器、上停针位监测器、功率电路，所述的伺服电机上设有用于测速的光电编码器，所述的踏板指令器、上停针位监测器、光电编码器与控制器相连，所述的控制器通过功率电路与伺服电机相连，所述的功率电路包括六个开关管组成的桥堆电路，其中三个开关管组成上桥臂，另三个开关管组成下桥臂，桥臂的输入端与直流电源直接相连，桥臂的三路输出端与伺服电机的三相A、B、C相连，六个开关管的控制端分别与控制器输出的六路PWM控制信号直接相连，其特征在于：所述的控制器包括：

反拖快速刹车模块，用于当踏板指令器发出的信号有效时，且伺服电机在高速运转过程中时，经功率电路给伺服电机一个逐渐增大的反拖力矩；

速度调节模块，用于根据光电编码器获得的伺服电机转速，调节PWM占空比，使电机速度按设定转速稳定运行；

前馈力矩模块，用于当控制器接受到缝纫机处于上停针位信息时，且伺服电机速度在设定范围内，通过功率电路给伺服电机一个前向拖动的前馈力矩；

三相短接可控停车模块：用于当缝纫机位于停针点附近时，经输出模块，关断上桥臂的三个开关管，开通下桥臂的三个开关管，使三相下桥直通，伺服电机的三相A、B、C短路，给伺服电机一个平稳制动力矩。反拖快速刹车模块使伺服电机快速降速，并由速度调节模块将速度稳定在一范围内，缝纫机开始处于剪线点附近，负载突变最大，前馈力矩模块提前给一个前向拖动力矩，克服剪线时的负载突变；当缝纫机机头位于停针点附近时，由三相短接可控停车模块将三相短路进行制动，避免反拖制动所造成的停针不准和停针抖动问题。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。

所述的控制器还包括位置补偿模块，用于在停车时，缝纫机机头未达到或超过目标点时，输出六路为互补耦合式的PWM信号驱动六个开关管，输出正向或反向拖动力矩，使伺服电机正向或反向运转，带动缝纫机机头到停针位附近。。

一种工业缝纫机精确定位系统的工作方法，它包括以下步骤：

a、在伺服电机高速运转过程中，当踏板信号提供的停车信号有效时，控制器输出六路PWM控制信号分别给功率电路的六个开关管，采用反拖制动的方式降低伺服电机的转速，控制器通过光电编码器采集伺服电机转速，根据测得的转速值，通过输出PWM占空比值从0逐渐增加到一定值，控制六路开关管，给伺服电机一个逐渐增大的反拖力矩；

b、控制器经过光电编码器不断对伺服电机的转速采样，根据转速不断调整PWM的占空比，使伺服电机速度稳定在设定的范围；

c、当电机获得上停针位监测器信号时，控制器从收到停针位信号开始到剪线结束的过程中，通过给伺服电机一个较大的前向拖动的前馈力矩，实现对于缝纫机负载突变的抑制；

d、当缝纫机机头位于停针点附近，采用三相短路进行制动，控制器输出六路PWM驱动六个开关管，关断上桥臂的三个开关管，开通下桥臂的三个开关管，使三相下桥直通，伺服电机的三相A、B、C短路，给伺服电机一个平稳制动力矩；

e、当缝纫机机头未达到或超过目标点时，输出六路为互补耦合式的PWM信号驱动六个开关管（Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6），输出正向或反向拖动力矩，使伺服电机（PMSM）正向或反向运转，带动缝纫机机头到停针位附近。

伺服电机转速分段调节采用PI调节，控制器将转速分为多段，计算出PWM的占空比，PI调速公式为：                                               ；其中M(K) :控制器输出信号，Kp为控制系统比例增益，Ki为控制系统积分增益，e(K)为当前误差，e(K-1)为上一次的误差，在不同速度段对应相应的Kp和Ki。