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工業(yè)繡花機又稱電腦繡花機,是隨著電子技術(shù)和機電一體化技術(shù)的發(fā)展而逐漸發(fā)展起來的刺繡設(shè)備,它使傳統(tǒng)的手工繡花實現(xiàn)高速度、高效率,并且還滿足手工繡花無法達(dá)到的多層次、多功能、統(tǒng)一性和完美性的要求。
電腦繡花機的基本功能是通過控制各電機協(xié)同配合工作,在布料上按照花樣數(shù)據(jù)形成針跡完成刺繡過程?;游募梢酝ㄟ^軟盤、U盤等存儲介質(zhì)拷貝到控制系統(tǒng)內(nèi)部的存儲器中,控制系統(tǒng)根據(jù)花樣的要求來控制電機及其檢測機構(gòu),使其協(xié)同工作,完成繡花功能。繡花機工作時,主軸電機通過傳動輪帶動針桿上下運動,而X軸和Y軸的步進(jìn)電機帶動著繡框在X、Y軸方向運動,刺繡品隨繡框運動,從而刺繡出圖案。當(dāng)需要換色時,主控制器通過控制換色電機轉(zhuǎn)動,通過換色機構(gòu)帶動換色桿移動,將穿有其它顏色線的針換上,繼續(xù)刺繡。
電腦繡花機控制系統(tǒng)由主控電路和外部設(shè)備構(gòu)成,DCDC電源模塊在繡花機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用框圖如下所示:
系統(tǒng)供電說明:ACDC電源輸出36V電壓,分別給DCDC模塊電源、主軸電機、XY步進(jìn)電機和電壓轉(zhuǎn)換芯片供電,DCDC電源模塊輸出5V給顯示屏、主軸電機中的編碼器供電,同時通過LDO芯片轉(zhuǎn)換成3.3V、1.8V電壓給主板CPU供電。系統(tǒng)上電時,顯示屏、編碼器、主軸電機、主軸驅(qū)動板通過主板CPU的初始化后正常工作。當(dāng)人按鍵操作顯示屏按鈕,顯示屏將信號反饋給主板CPU,CPU將接受的指令內(nèi)部處理,然后將處理后的信號傳給主軸驅(qū)動板,通過驅(qū)動信號去控制電機的轉(zhuǎn)動(方向、轉(zhuǎn)速),電機將轉(zhuǎn)軸信息傳給編碼器,編碼器將接受的反饋信號傳給電機,并且同時將信號傳給CPU、主軸電機控制板,實現(xiàn)控制、編碼、顯示等一系列閉環(huán)控制的過程。
繡花機在工作過程中涉及到多個電機的控制以及供電,一方面為了防止電源模塊電壓受到其他負(fù)載設(shè)備影響,需要選擇隔離的供電電源。另一方面電機啟動瞬間會產(chǎn)生很高的電壓尖峰,需要在電機前端加大電容抑制尖峰電壓,防止對同母線其他電路供電有影響。同時因電機內(nèi)部是線圈,瞬間啟動需要很大的啟動電流,需要供電電源提供足夠的啟動功率。
在刺繡過程中,電機負(fù)載是不斷變化的,因此電機轉(zhuǎn)速必須實行閉環(huán)控制,對電源功率要求不僅僅保證穩(wěn)態(tài)性能,在瞬間負(fù)載動態(tài)變化時也需要電源能穩(wěn)定、可靠工作,DCDC電源模塊應(yīng)當(dāng)在大動態(tài)的變化下都保證系統(tǒng)能穩(wěn)定工作。供電時主板控制系統(tǒng)正常啟動工作后,也是CPU內(nèi)部進(jìn)行初始化的過程,這時初始化時間必須要保證其他系統(tǒng)已經(jīng)正常啟動,否則初始化時讀取的數(shù)據(jù)可能是電源未完全啟動的非正常數(shù)據(jù),從而使系統(tǒng)產(chǎn)生誤動作。
控制繡花機動作的相關(guān)信號都通過主板CPU的端口進(jìn)行傳輸,為了加強控制的抗干擾能力,整個控制系統(tǒng)各電路板之間都采用12V電壓來傳輸通信信號,所有的主控板上輸出控制信號或輸入到主控板上信號都通過光耦進(jìn)行光電隔離。為了保證主控板和其他電路的可靠隔離,DCDC模塊電源供電一般要有1500VDC的隔離電壓。電機和模塊同一母線電壓36V,應(yīng)選擇寬輸入電壓范圍18-75V,可與其他型號的電機同母線電壓供電(如36V、48V等電壓),只要ACDC電源模塊輸出電壓和功率滿足要求即可。
顯示屏和主軸電機中的編碼器都是5V供電,而主板CPU的供電電壓是3.3V、1.8V,選擇5V輸出電壓經(jīng)過LDO進(jìn)行轉(zhuǎn)換,LDO輸入與輸出的低壓差可提高轉(zhuǎn)換效率。DCDC電源模塊的功率與負(fù)載(顯示屏、編碼器、主板CPU)有關(guān),相同封裝體積下我們可供選擇電源功率范圍在10W~20W之間。 繡花機的工作環(huán)境溫度一般是常溫,最高溫度可能會達(dá)到40-50度,低溫下一般在-25度以上,但是在設(shè)備啟動、溫度還沒上升時可能會更低。因此推薦選擇-40~85℃的工作溫度。
控制系統(tǒng)作為電腦繡花機工作的核心部件,需要配備穩(wěn)定可靠的供電方案,以保證控制系統(tǒng)的正常運行。