专利名称：刺绣机电脑控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉^:一种刺绣机电脑控制系统，属于工业自动化控制领域， 可以实现普通平绣、自动剪线、金片绣等功能。
技术背景随着计算机应用技术和智能控制理论的不断成熟和推广，电脑绣花机已 经成为刺绣工业的主流。电脑绣花机是一种高精度数字机电一体化设备，作 为其核心的计算机控制部分涉及到的机电控制、主要包括主轴伺服电机的控 制、移框步进电机的速度和位置控制、换色电机的速度控制等。计算机控制器根据程序设计花样控制机头电机运转和X、 Y步进电机的位移，由针迹构 成绣品图案。控制又是以计算为前提的，包括花样数据的坐标计算、曲线的 插补计算、伺服和步进电机S形加减速曲线计算等。这些计算比较耗时，在 有限的时间内计算和控制的协调成效的好坏成为影响绣品质量优劣的一大关 键因素。目前国内市场上流行的刺绣机电脑控制系统包括处于垄断地位的北 京兴大豪电控系统均以单片机为主控制器，随着被控对象的复杂化以及对控 制性能要求日益高度化，该类控制系统只能确保在低转速运转下有较高的绣 品质量，而在高转速情况下很难得到优秀的控制数据；另外在刺绣机性能不 断提高、功能不断加强的今天，功能扩展空间小也是该类控制系统的一大弊 病。另一方面国内主流剌绣机电控系统以软驱控制器(FDC)作为花样数据 的存取接口，且其以众多I/0线参与译码，外扩的SRAM最多也只能存放IOO 万针数据。 一个花样文件往往就包括几万到几十万针的数据，这也使系统存 储花样的数量受到一些限制。发明内容
本实用新型主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种刺绣 机电脑控制系统。
本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的 一种 刺绣机电脑控制系统，包括基于PC104接口的核心处理器部分和控制部分夂
所述核心处理器部分的CPU上设置DOC (Disk On Chip)作为花样储存单元， 所述核心处理器部分的CPU上设置花样数据外置接口，所述核心处理器部分 的CPU与控制部分的复杂可编程逻辑控制器CPLD之间通过PC104接口进行数 据通信；所述复杂可编程逻辑控制器CPLD上设置光电隔离接口电路，所述复 杂可编程逻辑控制器CPLD通过光电隔离接口电路分别与主轴控制板、位置编 码器、换色电源板、针位检测板、拉杆开关、限位开关、步进驱动器、剪线 控制板、金片转接板、断线检测板、断线译码板相连接。
作为优选，所述核心处理器部分的CPU上设置的花样数据外置接口是软 驱控制器(FDC)和USB接口。
本实用新型刺绣机电脑控制系统进一步提高刺绣机工作效率，优化绣品 质量和提升主板功能可扩展空间，具有以下技术特点1、硬件方面主要采用 了目前工业控制领域常用的基于PC104接口的核心处理器386SXCPU搭建技 术平台，该平台的CPU处理速度和存储容量满足近期产品大大有余，且具有 较大的功能扩充升级空间，比国内主导的80196系统在技术上要领先一步；2、 采用以色列M-SYSTEMS公司的DOC (Disk On Chip)作为花样存储单元， DOC容量为32M-1G之间可选择，如果采用1G的DOC所存储的花样可以达 到3.5亿针；3、釆用复杂可编程逻辑控制器CPLD作为外部I/O接口，芯片 集成度高，可以通过电脑编程来控制其内部逻辑，应用更加灵活，可靠；4、 采用软驱控制器FDC和USB接口两种途径作为花样数据存取接口，以满足系统兼容性和先进性的需求。
图1是本实用新型的一种系统结构示意图2是本实用新型中央处理器(CPU) PC104的电路结构原理图3是本实用新型复杂可编程逻辑控制器CPLD的电路结构原理图4是本实用新型电机驱动器MOTOR的电路结构原理图5是本实用新型外部I/O功能板INTERFACE的电路结构原理图6是本实用新型各个功能模块的接口连接结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体 的说明。
实施例参看图1，本实用新型包括基于PC104接口的核心处理器部分和 控制部分，所述核心处理器部分的CPU上设置DOC (Disk On Chip)作为花样 储存单元，所述核心处理器部分的CPU上设置软驱控制器(FDC)和USB接口 的花样数据外置接口，所述核心处理器部分的CPU与控制部分的复杂可编程 逻辑控制器CPLD之间通过PC104接口进行数据通信；所述复杂可编程逻辑控 制器CPLD上设置光电隔离接口电路，所述复杂可编程逻辑控制器CPLD通过 光电隔离接口电路分别与主轴控制板、位置编码器、换色电源板、针位检测 板、拉杆开关、限位开关、步进驱动器、剪线控制板、金片转接板、断线检 测板、断线译码板相连接。
基于PC104接口的核心处理器CPU是整个系统的核心处理器，与复杂可 编程逻辑控制器CPLD相连，负责响应CPLD发送的请求指令和返回处理结果。 参看图2，图纸左边的104PIN的JP1表示了处理器引出的各个连接标注，这 些标注分为I/O 口和DATA 口，这些信号通过74LS245驱动后抗干扰能力加强，传输距离得以延长。其中DATA 口的信号经过驱动后和系统的RAM相连， 与图2上的U6相对应，因为在刺绣过程中，有些坐标数据和针数数据必须实 时存储，而且读写频繁，绣框的坐标信息数据每天读写次数要达到上亿次， 传统用于存储的FLASH、 EEPROM等存储芯片都只有上百万次写次数的限 制，所以本实用新型选用的是DALLAS品牌的RAM加电池的带断电保护的 2K内存芯片，该器件可以实时存储数据而且读写次数不受限制，直接把该芯 片映射到内存地址中，成为CPU的数据交换和存储场所。图l右下角的部分 电路(U21、 JP13、 JP15)是CPU和液晶显示板、薄膜键盘按钮的连接电路， CPU发出的相关显示信号也要经过一级74LS245的驱动后通过数据线连接到 液晶显示板。
复杂可编程逻辑控制器CPLD除了和CPU保持交互通信外，还和众多的 外围功能电路板连接。它有众多的I/O接口，如图3所示，分别与主轴控制板、 位置编码器、换色电源板、针位检测板、拉杆开关、限位开关、步进驱动器、 剪线控制板、金片转接板、断线检测板、断线译码板相连接。因此CPLD是处 理所有i/o功能板的控制核心，它发送使能和控制信号到下属的功能板，使之 按照要求工作，并接受和处理这些功能板的反馈和中断信号。
图4和图5是是各个功能板和CPLD的接口分支电路，图4的左上角(U7、 JP3)、右上角(U9、 UIO、 JP4)、左下角(U8、 JP5)、右下角(U20、 JP12) 依次是主轴电机、步进电机、编码器、自动剪线板和CPLD的连接电路，之 间都有光电隔离接口电路相嵌，避免下属功能板异常情况对主板构成的影响 和损寄，同时用发光二极管示意这些接口的工作情况，更便于系统维护和修 理，其中编码器部分有一滤波芯片74LS14,编码器信号到通过CPLD实现自 动计数，自动清零等，实现主轴角度的获取，CPU通过这个编码器电路随时 读取电机旋转角度等信息，各个下属的功能板通过图4示意的相应接插口和CPLD相连，完成必要的通信功能。图5和图4类似，左上角JP6对应的是换 色输出的I/0接口电路，右上角U13、 U14和JP10构成了断线检测的接口电 路，这两部分电路需要通过驱动六个三极管来控制功能板接口的状态，左下 脚U15、 JP7构成换色输入接口电路，U16、 JP8构成拉杆开关接口电路，U17、 JP9构成限位开关接口电路，右下角则是上面这些接口电路和发光LED以及 一些滤波电阻的辅助连接电路。
最后图6示意了图2~图5四部分电路中各模块管脚的连接标注，它直观 明了的示意了CPU、 CPLD、 MOTOR和INTERFACE的信号往来关系，各个 模块有机合理的连接在一起构成了整个刺绣机电脑控制系统。
本实用新型的技术方案，其存储花样的个数可以达到900个;存储花样 的针数可以达到标准存储针数500万针，还可根据用户需求扩大到3.5亿针； 控制精度为最小控制针距为O.lmrn;针码范围为0.1mm-12.7mm;调速功能 是刺绣最高速度可预先设定，在刺绣过程中转速随针距变化而自动调节；断 线检测是在剌绣过程中发生断线，或者针线用完，机器自动停车并亮灯报警; 换色功能是在换色位置可进行手动换色，或按预先设置的换色顺序进行自动 换色；在绣作过程中，为了补绣方便该机型设置了各种丰富的空走、回退方 式，使补绣工作变得简单方便；可以实现剪线操作的手动控制和在刺绣结束 或在刺绣中换色时，自动完成剪线操作(没有剪线装置的机型除外)；可以实 现金片绣功能(仅限安装金片绣机型)。
最后，应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然， 本实用新型不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本实用新型的 技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属 于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种刺绣机电脑控制系统，包括基于PC104接口的核心处理器部分和控制部分，其特征在于所述核心处理器部分的CPU上设置DOC(Disk On Chip)作为花样储存单元，所述核心处理器部分的CPU上设置花样数据外置接口，所述核心处理器部分的CPU与控制部分的复杂可编程逻辑控制器CPLD之间通过PC104接口进行数据通信；所述复杂可编程逻辑控制器CPLD上设置光电隔离接口电路，所述复杂可编程逻辑控制器CPLD通过光电隔离接口电路分别与主轴控制板、位置编码器、换色电源板、针位检测板、拉杆开关、限位开关、步进驱动器、剪线控制板、金片转接板、断线检测板、断线译码板相连接。
2. 根据权利要求1所述的刺绣机电脑控制系统，其特征在于所述核心 处理器部分的CPU上设置的花样数据外置接口是软驱控制器(FDC)和USB接m。
专利摘要本实用新型公开了一种刺绣机电脑控制系统，实现普通平绣、自动剪线、金片绣等功能。本实用新型包括基于PC104接口的核心处理器部分和控制部分，核心处理器部分的CPU上设置DOC(Disk On Chip)作为花样储存单元，核心处理器部分的CPU上设置花样数据外置接口，核心处理器部分的CPU与控制部分的复杂可编程逻辑控制器CPLD之间通过PC104接口进行数据通信；复杂可编程逻辑控制器CPLD通过光电隔离接口电路分别与主轴控制板、位置编码器、换色电源板、针位检测板、拉杆开关、限位开关、步进驱动器、剪线控制板、金片转接板、断线检测板、断线译码板相连接。
文档编号G05B19/02GK201092615SQ20072011412
公开日2008年7月30日 申请日期2007年8月30日 优先权日2007年8月30日
发明者勇 蔡 申请人:浙江思普瑞自控设备有限公司