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工業(yè)繡花機又稱(chēng)電腦繡花機,是隨著(zhù)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(lái)的刺繡設備,它使傳統的手工繡花實(shí)現高速度、高效率,并且還滿(mǎn)足手工繡花無(wú)法達到的多層次、多功能、統一性和完美性的要求。
電腦繡花機的基本功能是通過(guò)控制各電機協(xié)同配合工作,在布料上按照花樣數據形成針跡完成刺繡過(guò)程。花樣文件可以通過(guò)軟盤(pán)、U盤(pán)等存儲介質(zhì)拷貝到控制系統內部的存儲器中,控制系統根據花樣的要求來(lái)控制電機及其檢測機構,使其協(xié)同工作,完成繡花功能。繡花機工作時(shí),主軸電機通過(guò)傳動(dòng)輪帶動(dòng)針桿上下運動(dòng),而X軸和Y軸的步進(jìn)電機帶動(dòng)著(zhù)繡框在X、Y軸方向運動(dòng),刺繡品隨繡框運動(dòng),從而刺繡出圖案。當需要換色時(shí),主控制器通過(guò)控制換色電機轉動(dòng),通過(guò)換色機構帶動(dòng)換色桿移動(dòng),將穿有其它顏色線(xiàn)的針換上,繼續刺繡。
電腦繡花機控制系統由主控電路和外部設備構成,DCDC電源模塊在繡花機控制系統中的應用框圖如下所示:
系統供電說(shuō)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(shí)通過(guò)LDO芯片轉換成3.3V、1.8V電壓給主板CPU供電。系統上電時(shí),顯示屏、編碼器、主軸電機、主軸驅動(dòng)板通過(guò)主板CPU的初始化后正常工作。當人按鍵操作顯示屏按鈕,顯示屏將信號反饋給主板CPU,CPU將接受的指令內部處理,然后將處理后的信號傳給主軸驅動(dòng)板,通過(guò)驅動(dòng)信號去控制電機的轉動(dòng)(方向、轉速),電機將轉軸信息傳給編碼器,編碼器將接受的反饋信號傳給電機,并且同時(shí)將信號傳給CPU、主軸電機控制板,實(shí)現控制、編碼、顯示等一系列閉環(huán)控制的過(guò)程。
繡花機在工作過(guò)程中涉及到多個(gè)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載設備影響,需要選擇隔離的供電電源。另一方面電機啟動(dòng)瞬間會(huì )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(xiàn)其他電路供電有影響。同時(shí)因電機內部是線(xiàn)圈,瞬間啟動(dòng)需要很大的啟動(dòng)電流,需要供電電源提供足夠的啟動(dòng)功率。
在刺繡過(guò)程中,電機負載是不斷變化的,因此電機轉速必須實(shí)行閉環(huán)控制,對電源功率要求不僅僅保證穩態(tài)性能,在瞬間負載動(dòng)態(tài)變化時(shí)也需要電源能穩定、可靠工作,DCDC電源模塊應當在大動(dòng)態(tài)的變化下都保證系統能穩定工作。供電時(shí)主板控制系統正常啟動(dòng)工作后,也是CPU內部進(jìn)行初始化的過(guò)程,這時(shí)初始化時(shí)間必須要保證其他系統已經(jīng)正常啟動(dòng),否則初始化時(shí)讀取的數據可能是電源未完全啟動(dòng)的非正常數據,從而使系統產(chǎn)生誤動(dòng)作。
控制繡花機動(dòng)作的相關(guān)信號都通過(guò)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(gè)控制系統各電路板之間都采用12V電壓來(lái)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(guò)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(xiàn)電壓36V,應選擇寬輸入電壓范圍18-75V,可與其他型號的電機同母線(xiàn)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(mǎn)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(guò)LDO進(jìn)行轉換,LDO輸入與輸出的低壓差可提高轉換效率。DCDC電源模塊的功率與負載(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(huì )達到40-50度,低溫下一般在-25度以上,但是在設備啟動(dòng)、溫度還沒(méi)上升時(shí)可能會(huì )更低。因此推薦選擇-40~85℃的工作溫度。
控制系統作為電腦繡花機工作的核心部件,需要配備穩定可靠的供電方案,以保證控制系統的正常運行。