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电脑横机织物密度调节机构的优化设计及控制方法研究

作　者: 李宁
导　师: 吴晓光
学　校: 武汉纺织大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 双系统电脑横机密度调节度目电机复合机构设计实验研究
分类号: TS183.92
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

电脑横机是一种自动化与智能化程度较高的机电产品，集机械设计、针织工艺及计算机硬软件为一体。密度调节机构是电脑横机编织的关键装置，通过该密度调节机构可以改变织物密度，编制出较复杂的嵌花组织。目前国内外，双系统电脑横机中密度调节机构的驱动方式采用八个步进电机完成密度调节，其缺点是结构复杂、数据执行处理及转换速度慢，影响生产效率且维护不方便。本课题中提出一种新型密度调节装置，该装置以棘轮、凸轮及滑块等组成复合机构实现密度调节，并减少步进电机驱动个数（四个步进电机），实现了目前双系统织物密度调节控制。本课题研究重点突出在以下几个方面：（1）针对现有双系统电脑横机密度调节机构，提出了以机械原理、机械设计为设计新型密度调节装置的背景，通过机构学的运动原理，设计了一种以棘轮、凸轮及滑块复合机构的新型织物密度调节装置，该复合机构通过验证和计算，仅需四个步进电机驱动，实现了快速精确的密度调节功能。（2）通过该复合机构，提出了机械方案设计，包括机构可靠性设计，机构设计，执行部件运动设计和密度调节时各项功能设计。（3）通过该复合机构研究，提出了密度调节控制系统硬软件设计。其中包括，采用DSP与CAN总线方案，硬件模块包含：度目位置检测、度目电机控制与CAN通讯等设计方法。（4）控制系统的软件设计。主要涉及到了度目信号ADC采样程序设计，驱动电机的控制程序设计与CAN通讯程序设计。结合以上新型密度调节机构，开展了控制系统实验研究，以本实验室CS2-525电脑横机为调试机，通过实验验证证明了，该课题的研究结果满足双系统电脑横机的基本功能及技术要求。本课题的研究，为国内外电脑横机的密度调节机构提供了新型的设计思路，为取代目前多系统电脑横机密度调节装置提供了实用化的产品奠定了较好基础。也为针织机械核心部件的创新研究提供了参考。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
1 绪论  10-15
  1.1 引言  10
  1.2 国内外电脑横机的发展现状  10-12
    1.2.1 国内电脑横机的发展现状  11
    1.2.2 国外电脑横机的发展现状  11-12
  1.3 国内外织物密度调节工艺的研究现状  12-13
  1.4 课题背景及研究的意义  13
    1.4.1 课题的来源  13
    1.4.2 课题的研究意义  13
  1.5 本课题研究的内容及论文组织结构  13-14
  1.6 本章小结  14-15
2 电脑横机密度调节的总体方案设计  15-27
  2.1 电脑横机的基本结构  15-17
  2.2 电脑横机编织的工作原理  17-20
  2.3 电脑横机密度调节的工作原理与结构  20-22
    2.3.1 密度调节的工作原理  20-21
    2.3.2 密度调节的结构  21-22
    2.3.3 新型密度调节装置  22
  2.4 系统总体方案设计  22-26
    2.4.1 机械设计方案的确定  22-23
    2.4.2 硬件设计方案的确定  23-25
    2.4.3 软件设计方案的确定  25-26
  2.5 本章小结  26-27
3 机械系统设计  27-40
  3.1 新型密度调节装置传动部分  28-32
  3.2 新型密度调节装置间歇运动部分  32-33
    3.2.1 棘轮机构的工作原理  32
    3.2.2 棘轮机构的设计  32-33
  3.3 新型密度调节装置工作部分  33-36
  3.4 新型密度调节装置动力部分  36-37
  3.5 新型密度调节装置其他零件设计  37-38
  3.6 新型密度调节装置的模拟仿真运动  38-39
  3.7 本章小结  39-40
4 系统硬件设计  40-50
  4.1 度目信号检测模块  40-41
    4.1.1 TMS320LF2407模数转换原理  40
    4.1.2 TMS320LF2407模数转换器的接口电路  40-41
  4.2 电机驱动电路模块  41-43
    4.2.1 脉冲信号输出  41
    4.2.2 方向信号输出  41-42
    4.2.3 位置反馈、速度反馈模块  42-43
  4.3 DSP与单片机的通信  43-44
  4.4 DSP与上位机的通信模块  44-47
    4.4.1 PCA82C250芯片  44
    4.4.2 通信接口电路  44-45
    4.4.3 CAN适配器介绍  45-47
  4.5 人机界面模块  47-48
    4.5.1 液晶显示电路  47
    4.5.2 键盘输入电路  47-48
  4.6 稳压电源模块  48-49
  4.7 本章小结  49-50
5 系统软件设计  50-66
  5.1 系统软件功能  50
  5.2 软件总体设计  50-52
  5.3 度目信号采集控制程序设计  52-53
    5.3.1 度目信号采集控制中断程序设计  52
    5.3.2 度目信号闭环控制系统  52-53
  5.4 步进电机控制程序设计  53-55
    5.4.1 步进电机位置控制  53-54
    5.4.2 步进电机加减速控制  54
    5.4.3 脉宽调制PWM程序设计  54-55
  5.5 PID调节器  55-58
  5.6 CAN通信程序设计  58-65
    5.6.1 CAN通信协议  58-59
    5.6.2 CAN模块初始化流程  59-60
    5.6.3 CAN控制程序模块  60-65
    5.6.4 CAN适配器收发测试  65
  5.7 本章小结  65-66
6 系统调试与实验  66-70
  6.1 控制器硬件调试  66-67
  6.2 系统实验  67-69
    6.2.1 步进电机的选用  67
    6.2.2 驱动器的选用  67-68
    6.2.3 实验结果  68-69
  6.3 本章小结  69-70
7 总结与展望  70-71
  7.1 总结  70
  7.2 展望  70-71
致谢  71-72
参考文献  72-75
附录Ⅰ 本人在攻读硕士学位期间所发表的论文  75

电脑横机织物密度调节机构的优化设计及控制方法研究

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