《一種鑲鑽機的控制系統及控制方法》是天津寶盈電腦機械有限公司於2011年6月30日申請的專利，該專利的申請號為2011101827357，公布號為CN102851894A，授權公布日為2013年1月2日，發明人是宗國新。
《一種鑲鑽機的控制系統及控制方法》公開了一種鑲鑽機的控制系統，包括顯示與控制單元，X、Y相電機驅動及信號傳遞單元、鑲鑽機動作控制單元和超音波產生控制單元，同時還公開了該鑲鑽機控制系統的控制方法。該發明的控制系統及鑲鑽機控制方法，利用預定的時間間隔控制擺動汽缸和筆式氣缸動作，對於氣缸則藉助電磁閥和限位裝置結構，避免感測器的過多使用，整機成本下降，穩定性提高，且節省了等待時間，將擺動過程和升降過程相疊加，提高了鑲鑽效率，增加了吹氣清除功能，簡單控制即可清除被吸入吸嘴內部的雜物，清潔迅速操作簡單，提高了機器性能。同時增加吸珠故障報警功能，其可有效避免長時間吸嘴不成造成的機器效率低下，及時報警提示操作者，避免長時間的空等。
2016年12月7日，《一種鑲鑽機的控制系統及控制方法》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種鑲鑽機的控制系統及控制方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種鑲鑽機的控制系統及控制方法
- 公布號：CN102851894A
- 授權日：2013年1月2日
- 申請號：2011101827357
- 申請日：2011年6月30日
- 申請人：天津寶盈電腦機械有限公司
- 地址：天津市寶坻區經濟開發區寶中道6號
- 發明人：宗國新
- Int.Cl.：D05C7/08(2006.01)I；D05C13/00(2006.01)I
- 代理機構：天津才智專利商標代理有限公司
- 代理人：王顕
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
超音波鑲鑽機是利用超音波主機輸出超聲壓電信號，經壓電換能器將超聲壓電信號轉換成機械能，再推動加工件在貼上表面高速磨擦，工件磨擦產生的熱量迅速熔化其接觸面的膠料，使其合二為一，從而達到貼上的目的。因貼上配件與粘接面直接熔合，故貼上結構十分牢固，不易脫開。
中國專利200910228174.2公開了一種電腦繡花機的自動鑲鑽機，包括繡花機機架、鑲鑽機機頭、送布機構，鑲鑽機機頭前端在送布機構上安裝有水平的繡框支臂，該繡框支臂內安裝有繡框，其中在機架內安裝有電控箱及外置式驅動器，該電控箱通過外置式驅動器控制安裝在機架上的Y向電機及X向電機，Y向電機及X向電機均分別安裝驅動一直線導軌，該直線導軌前端安裝繡框支臂。
2011年6月前的鑲鑽機動作主要包括吸珠氣缸動作，擺動氣缸動作，筆式氣缸動作，轉盤轉動。具體動作執行為：當按下啟動按鈕後，首先電控箱內的主機板會根據操作箱所選擇的色序來發信號給驅動板使得切換到當前鑽盤，然後主機板會通過驅動板發鑲鑽信號給鑲鑽控制板，表明開始正式工作，鑲鑽控制板發信號給真空電磁閥和鑽盤電機，電機帶動鑽石旋轉的同時吸嘴開始工作，一旦吸到鑽石，真空壓力計中的壓力會升高（因為吸嘴被鑽石堵住了），壓力計會反饋給控制板一個信號，控制板就會控制鑽盤電機停止轉動，並發信號給擺動電磁閥，擺動電磁閥工作帶動筆式氣缸到與水平面垂直的位置後，其中筆式氣缸的動作需要零位感測器來判斷，零位感測器的作用是檢測筆式氣缸的位置，筆式氣缸的位置是靠擺動氣缸控制的，當真空吸嘴吸到鑽時，擺動氣缸會帶動筆式氣缸連同吸嘴擺動到與水平方向成九十度的位置，當零位感測器檢測到筆式氣缸時，就說明零位氣缸已經到達了正確位置，這時，感測器會給鑲鑽機控制板發信號，控制板就會控制升降電磁閥工作，來控制筆式氣缸下降直至與布料接觸，同時真空電磁閥停止工作，電磁振盪器開始工作，鑽被真空吸嘴壓在布面上約一秒鐘時間後鑽被鑲在了布面上，在鑲下一顆鑽之前主機板會發信號給X、Y電機驅動器，使得繡框按照打版時的針跡向下一顆鑽的位置移動一下為下一次的動作做準備。然後筆式氣缸復位，繼而擺動氣缸使真空吸嘴重新擺動至儲珠盤並再次控制儲珠盤轉動並進行真空吸珠，整個過程需要兩側感測組件對位置的判斷，且一個鑲鑽的過程被分解為數個停頓的依次動作，導致鑲鑽效率較低，且依賴感測組件對位置判斷，容易發生誤判，導致鑲鑽錯誤或者莫名錯誤產生。同時吸嘴在工作中經常將碎鑽吸入，需要停機清理，影響鑲鑽進程，降低鑲鑽效率。
發明內容
專利目的
《一種鑲鑽機的控制系統及控制方法》的目的在於提供一種能不依賴感測組件對位置判斷，能在完成吸珠後自動按時間間隔進行鑲鑽控制且能氣動清除吸嘴異物的一種控制系統和控制方法。
技術方案
一種鑲鑽機的控制系統，包括顯示與控制單元，X、Y相電機驅動及信號傳遞單元、鑲鑽機動作控制單元和超音波產生控制單元，其中所述的顯示與控制單元可以進行花樣輸入、顯示，參數設定，其與所述的X、Y相電機驅動及信號傳遞單元相可控連線，X、Y相電機驅動及信號傳遞單元可以控制繡框的前後左右移動，同時X、Y相電機驅動及信號傳遞單元也將鑲鑽動作完成信息反饋給顯示和控制單元，所述的鑲鑽機動作控制單元與X、Y相電機驅動及信號傳遞單元相可控連線且具有控制鑲鑽機氣缸動作執行的功能，同時鑲鑽機動作控制單元可控制超音波產生控制單元啟動或者停止超音波的產生。
其中，所述的鑲鑽機動作單元可控制氣缸動作包括：筆式氣缸動作、換色氣缸動作、擺動氣缸動作、吸嘴吹氣清理動作、吸氣氣缸動作。
一種鑲鑽機控制系統的控制方法，包括以下步驟：
1）鑲鑽機開啟並啟動定珠；
2）吸嘴抽真空進行吸珠同時鑽盤電機帶動鑽石旋轉，
3）吸嘴吸到鑽石，控制板控制擺動氣缸動作並計時，
4）經過預定時間t1後控制板控制筆式氣缸下降；
5）經過預定時間t3後鑲鑽動作控制單元控制超音波產生單元啟動進行鑲鑽；
6）停止超音波繼和吸氣後，經過預定時間的冷卻，鑲鑽機動作控制單元控制筆式氣缸將吸嘴向上升起並計時，同時控制繡框移位；
7）經過預定時間t4後鑲鑽機動作控制單元控制擺動氣缸回到吸珠的工作位置，然後進行步驟2直至鑲鑽全部完成。
其還包括換色步驟，利用汽缸的自動換色，可以實現鑲鑽機的不間斷動作，提高繡品質量，加快鑲鑽整體速度，提高產品競爭力。
所述的預定時間t1使得吸嘴不會與儲珠盤發生干涉且在筆式氣缸將鑽送至布料時，擺動氣缸已經使得吸嘴擺動到了與水平面垂直的角度，預定時間t3使得筆式氣缸剛好將鑽垂直送至布料上，預定時間t4使得吸嘴在回擺過程中不與儲珠盤發生干涉，該時間的設定視不同的鑲鑽機規格和擺動汽缸、筆式氣缸行程而略有不同，在具體使用中需要針對不同機型進行調試，在出廠的產品中一般是預置設定。
在步驟3後經過預定時間t2後控制鑽盤電機停止，所述的預定時間t2使得儲珠盤剛好轉過一個儲珠槽的間距，將儲珠盤停止在下一個吸珠位，即可有效降低下次吸珠的等待時間，提高鑲鑽效率。
優選地，其還包括吹氣清除步驟：顯示與控制單元按手動輸入的控制信號發出吹氣清除信號並傳遞給X、Y相電機驅動及信號傳遞單元，X、Y相電機驅動及信號傳遞單元把信號傳遞給鑲鑽機動作控制單元，鑲鑽機動作控制單元則控制擺動氣缸動是吸嘴脫離儲珠盤，鑲鑽機動作控制單元控制吸嘴與高壓氣泵相連通，在確認異物排出後，控制顯示與控制單元發出停止吹氣清除信號給X、Y相電機驅動及信號傳遞單元，X、Y相電機驅動及信號傳遞單元繼而把信號傳遞給鑲鑽機動作控制單元，鑲鑽機動作控制單元則停止吸嘴與高壓氣泵連線並控制擺動氣缸回到吸珠位置。
優選地，鑲鑽機動作控制單元控制擺動氣缸動擺動經過預定時間後，鑲鑽機動作控制單元控制吸嘴與高壓氣泵相連通。
優選地，其還包括吸珠故障報警步驟：在鑲鑽機動作控制單元啟動吸珠後會計時，若預定時間後吸嘴仍未能成功吸珠，則鑲鑽機動作控制單元停止吸珠動作並將信息反饋給X、Y相電機驅動及信號傳遞單元，X、Y相電機驅動及信號傳遞單元停止發出定珠信號，並進而停止信息傳遞至顯示與控制單元，由其進行對操作人員的錯誤提示或報警，優選地，所述的預定時間為8-12秒。
改善效果
《一種鑲鑽機的控制系統及控制方法》的鑲鑽機控制方法，利用預定的時間間隔控制擺動汽缸和筆式氣缸動作，對於氣缸則藉助電磁閥和限位裝置結構，避免感測器的過多使用，整機成本下降，穩定性提高，且節省了等待時間，將擺動過程和升降過程相疊加，提高了鑲鑽效率，同時增加了吹氣清除功能，簡單控制即可清除被吸入吸嘴內部的雜物，清潔迅速操作簡單，提高了機器性能。同時增加吸珠故障報警功能，其可有效避免長時間吸嘴不成造成的機器效率低下，及時報警提示操作者，避免長時間的空等。
附圖說明
圖1為《一種鑲鑽機的控制系統及控制方法》控制系統結構示意圖；
圖2為該發明的控制方法流程圖。
技術領域
《一種鑲鑽機的控制系統及控制方法》屬於繡花機、紡織行業，特別涉及在電腦鑲鑽機的控制系統及控制方法。
權利要求
1.一種鑲鑽機的控制系統，其特徵在於：包括顯示與控制單元，X、Y相電機驅動及信號傳遞單元、鑲鑽機動作控制單元和超音波產生控制單元，其中所述的顯示與控制單元可以進行花樣輸入、顯示，參數設定，其與所述的X、Y相電機驅動及信號傳遞單元相可控連線，X、Y相電機驅動及信號傳遞單元可以控制繡框的前後左右移動，同時X、Y相電機驅動及信號傳遞單元也將鑲鑽動作完成信息反饋給顯示和控制單元，所述的鑲鑽機動作控制單元與X、Y相電機驅動及信號傳遞單元相可控連線且具有控制鑲鑽機氣缸動作執行的功能，同時鑲鑽機動作控制單元可控制超音波產生控制單元啟動或者停止超音波的產生。
2.如權利要求1所述的鑲鑽機的控制系統，其特徵在於：所述的鑲鑽機動作單元可控制氣缸動作包括：筆式氣缸動作、換色氣缸動作、擺動氣缸動作、吸嘴吹起清理動作、吸氣氣缸動作。
3.一種如權利要求1所述的鑲鑽機控制系統的控制方法，其特徵在於：包括以下步驟：
1）鑲鑽機開啟並啟動定珠；
2）吸嘴抽真空進行吸珠同時鑽盤電機帶動鑽石旋轉，
3）吸嘴吸到鑽石，控制板控制擺動氣缸動作並計時，
4）經過預定時間t1後控制板控制筆式氣缸下降；
5）經過預定時間t3後鑲鑽動作控制單元控制超音波產生單元啟動進行鑲鑽；
6）停止超音波繼和吸氣後，經過預定時間的冷卻，控制板控制筆式氣缸將吸嘴向上升起並計時，同時控制繡框移位；
7）經過預定時間t4後控制板控制擺動氣缸回到吸珠的工作位置，然後進行步驟2直至鑲鑽全部完成。
4.如權利要求3所述的鑲鑽機的控制方法，其特徵在於：其還包括換色步驟。
5.如權利要求3所述的控制方法，其特徵在於：所述的預定時間t1使得吸嘴不會與儲珠盤發生干涉且在筆式氣缸將鑽送至布料時，擺動氣缸已經使得吸嘴擺動到了與水平面垂直的角度，預定時間t3使得筆式氣缸剛好將鑽垂直送至布料上，預定時間t4使得吸嘴在回擺過程中不與儲珠盤發生干涉。
6.如權利要求3-5任一項所述的控制方法，其特徵在於：在步驟3後經過預定時間t2後控制鑽盤電機停止，所述的預定時間t2使得儲珠盤剛好轉過一個儲珠槽的間距。
7.如權利要求3-5任一項所述的控制方法，其特徵在於：其還包括吹氣清除步驟：顯示與控制單元按手動輸入的控制信號發出吹氣清除信號並傳遞給X、Y相電機驅動及信號傳遞單元，X、Y相電機驅動及信號傳遞單元把信號傳遞給鑲鑽機動作控制單元，鑲鑽機動作控制單元則控制擺動氣缸動是吸嘴脫離儲珠盤，鑲鑽機動作控制單元控制吸嘴與高壓氣泵相連通，在確認異物排出後，控制顯示與控制單元發出停止吹氣清除信號給X、Y相電機驅動及信號傳遞單元，X、Y相電機驅動及信號傳遞單元繼而把信號傳遞給鑲鑽機動作控制單元，鑲鑽機動作控制單元則停止吸嘴與高壓氣泵連線並控制擺動氣缸回到吸珠位置。
8.如權利要求7所述的控制方法，其特徵在於：鑲鑽機動作控制單元控制擺動氣缸動擺動經過預定時間後，鑲鑽機動作控制單元控制吸嘴與高壓氣泵相連通。
9.如權利要求3-5任一項所述的控制方法，其特徵在於：其還包括吸珠故障報警步驟：在鑲鑽機動作控制單元啟動吸珠後會計時，若預定時間後吸嘴仍未能成功吸珠，則鑲鑽機動作控制單元停止吸珠動作並將信息反饋給X、Y相電機驅動及信號傳遞單元，X、Y相電機驅動及信號傳遞單元停止發出定珠信號，並進而停止信息傳遞至顯示與控制單元，由其進行對操作人員的錯誤提示或報警。
10.如權利要求9所述的控制方法，其特徵在於：所述的預定時間為8-12秒。
實施方式
如圖1所示，《一種鑲鑽機的控制系統及控制方法》鑲鑽機的控制系統包括顯示與控制單元1，X、Y相電機驅動及信號傳遞單元2、鑲鑽機動作控制單元3和超音波產生控制單元4，其中所述的顯示與控制單元1可以進行花樣輸入、顯示，參數設定等操作，其與所述的X、Y相電機驅動及信號傳遞單元2相可控連線，即所述的顯示與控制單元1可以將輸入的花樣、參數等信息傳遞給X、Y相電機驅動及信號傳遞單元2以供其控制繡框的前後左右移動，同時X、Y相電機驅動及信號傳遞單元2也將鑲鑽動作完成信息反饋給顯示和控制單元1，以獲取下一個鑲鑽動作位置和顏色等信息。所述的鑲鑽機動作控制單元3具有控制鑲鑽機動作執行的功能，其可控制包括筆式氣缸動作、換色氣缸動作、擺動氣缸動作、吸嘴吹氣動作、吸氣氣缸動作；超音波產生控制單元4具有產生超音波的功能，其能產生超音波以完成鑲鑽動作。
所述控制過程為：在顯示與控制單元1上設定各參數後將數據傳遞至X、Y相電機驅動及信號傳遞單元2，X、Y相電機驅動及信號傳遞單元2啟動鑲鑽動作信號，並把信號傳遞給鑲鑽機動作控制單元3，鑲鑽機動作控制單元3接收到此信號並執行鑲鑽相應動作在將鑽定位到布料上之後啟動超音波產生控制單元4，其產生超音波進行超聲鑲鑽，鑲鑽機動作控制單元3執行完成輸出完成信號並把執行完成信號反饋給X、Y相電機驅動及信號傳遞單元2，X、Y相電機驅動及信號傳遞單元2接收到此信號完成並把完成信號傳遞給顯示與控制單元1，顯示與控制單元1讀取並顯示顯示一針花樣並傳遞給，同時X、Y相電機驅動及信號傳遞單元2以進行移框操作並發下一釘珠信號給鑲鑽機動作控制單元3，如此反覆直到花樣繡完。
其中，在顯示和控制單元中可以進行自動和手動兩種定珠模式的選擇，手動定珠和自動定珠控制過程基本相同，只是自動定珠在一次定珠完成後其會自動讀取下一定珠信息，而手動定珠則是一次定珠完成後等待下一定珠信息。
下面將以自動定珠過程為例進行詳細描述。
圖2所示為《一種鑲鑽機的控制系統及控制方法》的鑲鑽方法流程圖，該發明的鑲鑽動作包括吸珠氣缸動作，擺動氣缸動作，筆式氣缸動作，轉盤轉動，當按下啟動按鈕後，首先根據顯示與控制單元的設定，由X、Y相電機驅動及信號傳遞單元2控制鑲鑽機動作控制單元3來發信號使得切換到當前儲珠盤，然後X、Y相電機驅動及信號傳遞單元2傳送啟動信號，表明開始正式工作（步驟10、20），鑲鑽控制板發信號給真空電磁閥和鑽盤電機，電機帶動鑽石旋轉的同時吸嘴開始工作，一旦吸到鑽石，真空壓力計中的壓力會升高（因為吸嘴被鑽石堵住了），壓力計會反饋給控制板一個信號，鑲鑽機動作控制單元3控制擺動電磁閥使擺動氣缸動作並計時（步驟30、40、50），經過時間t1後鑲鑽機動作控制單元3發信號給升降電磁閥，來控制筆式氣缸下降（步驟60），當經過時間t2後其控制控制鑽盤電機停止轉動（步驟300），其中，t1的設定則滿足兩個條件，首先筆式氣缸的升降動作使得吸嘴在擺動的同時有個向下的動作，應該避免吸嘴與儲珠盤邊緣可能發生的干涉，二則要使得在筆式氣缸到達最大行程即與布料接觸時，擺動氣缸已經使得吸嘴擺動到了與水平面垂直的角度，通過調節擺動氣缸和筆式氣缸的行程即可實現上述之目的，而t2的時間設定使得儲珠盤剛好轉過一個儲珠槽的距離，即使得儲珠盤轉到緊鄰被吸走的鑽的下一個儲柱槽，使該儲珠槽位於真空吸嘴工作位置處，當下次吸嘴在擺動氣缸動作下回到吸珠動作時，其恰好就在真空吸嘴下方。在控制筆式氣缸下降的同時，其開始重新計時，經過時間t3後鑲鑽機動作控制單元3控制超音波產生單元4工作，電磁振盪器開始工作，鑽被真空吸嘴壓在布面上並啟動超音波加熱預定時間，然後控制超音波停止加熱真空吸嘴停止吸氣以使鑽鑲在了布面上，然後進行冷卻（步驟70、80、90），經過預定時間的冷卻後控制筆式氣缸上升並計時（步驟100），同時發出鑲鑽完成信號給X、Y相電機驅動及信號傳遞單元2，X、Y相電機驅動及信號傳遞單元2將完成信息反饋給顯示與控制單元1並讀取下一鑲鑽信息，X、Y相電機驅動及信號傳遞單元2控制繡框向下一顆鑽的位置移動一下為下一次的動作做準備。筆式氣缸向上升起經過時間t4後X、Y相電機驅動及信號傳遞單元2控制擺動氣缸回到吸珠的工作位置（步驟110）以進行下一個吸珠動作，吸嘴被抽成真空的同時儲珠盤開始轉動，以進行下一個鑲鑽循環。
在吸珠過程中，為避免真空吸嘴吸珠時吸珠不成功而持續等待造成生產工序收到影響，在吸珠過程中還有一個吸珠等待時間的判斷，即，在鑲鑽機動作控制單元3啟動吸珠後會計時，若超過10秒吸嘴仍未能成功吸珠，則鑲鑽機動作控制單元3停止吸珠動作並將信息反饋給X、Y相電機驅動及信號傳遞單元2，X、Y相電機驅動及信號傳遞單元2停止發出定珠信號，並進而停止信息傳遞至顯示與控制單元1，由其進行對操作人員的錯誤提示或報警（步驟200）。
進一步地，《一種鑲鑽機的控制系統及控制方法》的鑲鑽機還包括吹氣清除步驟，以避免在吸氣時吸入碎鑽等雜物引起堵塞，顯示與控制單元1按程式或者手動輸入的控制信號發出吹氣清除信號並傳遞給X、Y相電機驅動及信號傳遞單元2，X、Y相電機驅動及信號傳遞單元2把信號傳遞給鑲鑽機動作控制單元3，鑲鑽機動作控制單元3則控制擺動氣缸動作使其脫離儲珠盤位置以避免吹氣時將儲珠盤上的鑽吹亂，擺動汽缸擺動到預定位置或者預定時間後，鑲鑽機動作控制單元3控制吸嘴與高壓氣泵相連通，高壓氣體自吸嘴中噴出以將吸入其中的雜物或碎鑽排出。當顯示與控制單元1發出停止吹氣清除信號給X、Y相電機驅動及信號傳遞單元2，X、Y相電機驅動及信號傳遞單元2繼而把信號傳遞給鑲鑽機動作控制單元3，鑲鑽機動作控制單元3則停止吸嘴與高壓氣泵連線並控制擺動氣缸回到吸珠位置。
榮譽表彰
2016年12月7日，《一種鑲鑽機的控制系統及控制方法》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
