|
МЕНЮ САЙТА
ДРУЗЬЯ САЙТА
Архив записей
Статистика
_____ |
Вышивальная машина.Самодельная компьютерная вышивальная машина. Виды:       Схемы:       Скачать программу:  Принцип работы Компьютерной вышивальной машины. Идея этого решения такова: Берётся дешевый б/у IBM PC компьютер типа P-1 и любая швейная машинка, через параллельный порт (разъем LPT IBM PC для подключения принтера), через устройство управления из 8 транзисторных ключей подключаются два шаговых двигателя (далее ШД), управляющих устройством перемещения пялец вышивальной машины по координатам X и Y, (далее УПП, называют также – координатным устройством). Компьютер ре-шает все проблемы и обеспечивает скорость вышивки более 1000 стежков в минуту при наличии приводов достаточной мощности, что превосходит по скорости все существующие бытовые компьютерные вышивальные машины. Приставка к компьютеру компактная и дешевая. Двигатель швейной машины также имеет тиристорный ключ для управления, в наиболее простом варианте это реверсивный (с раздельной обмоткой возбуждения) двигатель постоянного тока. На двигатель поступает напряжение прямой полярности импульсами регулируемой длительности при совершении оборота вала машины. Как только вал швейной машины закончит очередной оборот, когда ШД закончат перемещение пялец, ПК произведет расчет текущих координат, выдаст новую команду на управление главным приводом. Это может быть: либо просто снятие напряжения (будет естественное замедление), либо форсированное замедление вплоть до полной остановки – напряжение на обмотку возбуждения электродвигателя подается в противоположной полярности, либо импульсное напряжение 2-х типов. Если длина стежка меньше 2 мм (игла в поднятом состоянии находится примерно 1/2 часть оборота вала машины), и ШД успевают переместить пяльцы - достигается максимальная скорость вышивания! Далее ПК снова выдает новую команду на вращение вала машины, подается напряжение питания на электродвигатель привода и т. д., пока не закончится вышивание фрагмента вышивки текущего цвета. Динамика работы приводов на ШД учитывается программным способом. . Если компьютер управляет ШД, то сначала задается для него стартовая скорость, затем с каждым шагом она увеличивается до реально возможной, далее идет вращение с некоторой постоянной скоростью. А когда привод с ШД надо остановить, идет торможение (быстрое снижение скорости ШД до минимальной и остановки). В принципе алгоритм достаточно прост, есть схема ускорения и схема торможения, интервал каждого шага двигателя рассчитывается в зависимости от общего перемещения, где выделяется время на разгон, движение с максимальной скоростью и торможение, с учетом массы привода и ткани. Суть программного управления: В IBM PC есть микросхема таймера, к которой есть доступ в DOS и Windows 98 (в Windows XP по более сложным правилам и для этого требуется более мощный компьютер, поэтому работа в режиме вышивания в нем не предусмотрена). В таймере три счетчика, два из которых можно реально использовать, и с помощью них можно задать длительность каждого шага для двух ШД. Т.е. программа, имея расчетные данные для каждого из возможных случаев, учитывающих реальные динамические характеристики приводов, просчитывает каждый последующий шаг, задает длительность импульса (для обоих ШД) на каждый последующий шаг разгона, движения и торможения! Отпадают всякие контроллеры и проблема их связи с ПК! Мной всё это было опробовано ещё в 1988 году на компьютере собственного изготовления «Мурман». Далее через параллельный порт выдается управление на ключи ШД. Ключи управляются прямо из порта 378h, движение создается сдвигом бита в регистре порта влево или вправо (но это делается программно в ПК - просто вывод нового байта), для увеличения крутящего момента ШД импульс сначала подается на следующую обмотку, а затем снимается с предыдущей. Количество сдвигов строго пропорционально (в частном случае равно) длине стежка из фай-ла Дизайна - фала вышивки в формате машины. Компьютер в этот момент полностью в распоряжении вышивальной машины. В былое время ПК стоил > $1000, применять IBM PC было бы нерационально, сейчас для этих целей ПК можно купить и за $50, достаточно Пентиум-1, 150 Mhz, HDD 2-3 Gb, ОЗУ 16 Mb. Монитор 14’’ 600х800. Когда игла, проколов ткань, движется «внутри» машины, и нить огибает челнок, процессору более чем достаточно времени на выполнение всех предварительных расчетов для параметров ШД и Главного Привода (ГП) для следующего стежка, расчета вспомогательных данных для строки Статус Бара, вывода на экран монитора изменяющегося Дизайна и обслужить Операционную Систему. Базовые соотношения между силой и ускорением при разгоне ШД: F(V) – Fc= M*A ; A = (F(V) – Fc)) /M = F(V)/M - Fc/M; (1) F (V)– сила разгона, c учётом изменения крутящего момента ШД при изменении скорости вращения; Fc – сила сопротивления (трения), при торможении со знаком минус! Aсp – среднее ускорение. Это ускорение получается экспериментально и уточняется при тестировании. Ap – среднее ускорение разгона; Aт – среднее ускорение торможения; Ap = Aсp*(1 –Кс); Aт = Aсp*(1 –Кс); (2) Базовые соотношения между скоростью и путем, (размерностью и обозначением пути для наглядности будет число шагов N). Для средних значений или для отдельных шагов справедливо считать движение на стадии разгона или торможения равноускоренным: V = A*T; T = V/A; (3) Nр = Vм * Tр / 2; Nт = Vм * T / 2; (4) Nд = Vм * Tд; - без ускорения (5) N = (A*T^2)/2; T = SQR((2*N)/A) (6) T1 = SQR((2*N)/A1); T2 = SQR((2*N)/A2); Tn = SQR((2*N)/An) dTn = Tn-Tn-1 – длительность очередного шага; Vn = 1/ dTn  Рис. 1 Начнем разгон: Дано: Vм, Aср, Kс, N. Имеем аппроксимированную зависимость значений A(V) или A(N) или таблицу в диапазоне от V = 0 до Vм (или от N = 0 до Nм ), она при этом может быть значительно нелинейной, можно учесть то, что первый шаг разгона может иметь трение покоя, и можно использовать тот факт что первых несколько шагов двигателя могут быть при одинаковых мо-ментах ШД, т.е. незначительно зависят от скорости и т.д. - предварительная проверка Tр = Vм/Aср*(1-Kс); Nр = Vм * Tр/2; должно быть Np<= N/2 - ведем просчет шагов (заполняются графы 3 и 4 таблицы) пока 1/dTn < Vм! Получаем Nр. Аналогично для торможения - Nт. - Nд = N – Np – Nт - Д равномерного участка длительность импульса ШД будет: dTд = Nд/Vм Вот и все. Можно по экспериментальным данным создать несколько таблиц для различных Kс, различных приводов, разных пялец и разных размеров ткани. Тогда отпадает операция извлечения корня и не нужен арифметический сопроцессор в IBM. Данные из графы 4 будут использованы для установки по счетчикам таймера длительности импульсов ШД при разгоне (торможении), при торможении в обратном порядке от Tn до T0. Таблица разгона ШД (пример): Номер шага A(N ) Tn= SQR((2*N)/(A1-Kс); dTn = Tn-Tn-1 (1) (2) (3) (4) 0 A(0) T0 dT0 1 A(1) T1 dT1 2 A(2) T2 dT2 …. …. …. …. N-1 A(n-1) Tn-1 dTn-1 N A(n) Tn dTn N+1 A(n+1) Tn+1 dTn+1 …. …. …. …. Исходя из этих соотношений построено управление ШД. Все рабочие закономерности вырабатываются при настройке, в результате подбора скоростей один раз и сохраняются в MyStitch.ini файле для последующей работы, они уникальны и оптимальны для данных приводов. Для достижения равномерности вращения вала машины применено программное регулирование, но другим способом. Скорость задается расчетным путем исходя уже из рассчитанной длины стежка, по времени необходимого на перемещение пялец по наиболее медленной координате, с учетом времени разгона, движения и торможения ШД. При вращении вала машины выделяются четыре, примерно одинаковых фазы движения, на каждой фазе осуществляется управление, это может быть разгон, движение или торможение Главного Привода. Все необходимые для управления параметры просчитываются предварительно, за один-два стежка, до текущего. Достигнута работа привода без остановки в верхнем положении иглы и во всем диапазоне скоростей вышивания, равномерный разгон и замедление при изменении длины стежка от 12,5 мм до минимального - при скорости ограничения (эта скорость задается при настройке). Практически скорость, в наиболее сложных Дизайнах меняется в 6-7 раз! При резком возрастании (замедлении) расчетной скорости – в реальности она будет меняться ступенчато и достигнет нуж-ной величины только через несколько стежков, это обеспечивает стабильность работы машины и исключает перегрузку двигателя ГП. Программа использует датчики позиционирования и контроля, для установки и измерения скорости вала машины в процессе работы и для коррекции скорости привода в текущем рабочем обороте вала машины. Привод во время разгона или торможения "раскачивается", и его скорость, колеблясь, может превысить расчетную, тогда программа "осаждает" привод, понижая его скорость, еще до того момента, как игла поднимется. Еще одна "тонкая" коррекция - в верхнем положении иглы, если до завершения перемещения ШД по более медлен-ной координате, по какой-либо причине, в данном стежке остается больше половины шагов стежка по медленной ко-ординате, то импульсом напряжения на двигатель привода снижается его скорость. Программа MyStitch.exe - простая графическая оболочка в среде Windows 98 или Windows XP, для Windows XP (пока для реальной работы не адаптирована) потребуется более дорогой ПК. Программа может быть интуитивно по-нятна всем пользователям, имевшим дело хоть с одной из программ для создания вышивок на ПК. Программу MyStitch можно применять для любых швейных машин и с любыми устройствами перемещения пялец, независимо от их характеристик. В частности, привод вала для промышленных швейных машин может быть и типа «Limi Stop Z» фирмы «Мицубиси» с дополнениями и изменениями в схеме управления (значительном упрощении) и в самом файле, это вер-сия 2.3 программы. Программа MyStith.exe написана на Макроассемблере в среде Windows 98, она успевает выполнить все эти функции, обеспечивая достаточный сервис. Единственная процедура, вывод в «Статус Бар», выполняется в режиме разделения времени, за один стежок выводится только один параметр из 6-ти. Для изготовления вышивальной машины необходимо: - швейная машинка (бытовая или промышленная); - компьютер P-1(150 Mhz, RAM - 16 Mb, HDD – 2Gb), монитор 14” 600x800, клавиатура, мышь; - УПП – можно сделать самому, купить от вышивального комплекса НП-4м, фирмы НПО «Нева-Прогресс» (www.neva-progress.ru), промышленного вышивального автомата CEM-3523M фирмы "Классик Вышивальные Системы" в Санкт-Петербурге (www.embroidery.ru) или вышивального автомата «Лика» фирмы ООО "СисТех", г. Красноармейск, М.О. (www.systech.nm.ru); - 1-й ШД – легкая координата – у меня это Х (Двигатель 42SHM-32K8S от принтера CPF-136, 37 ом, от принтера CPF-136) – до 1200 ст/сек, 2 ШД – тяжелая (Двигатель ДШГ 5618А1-07 3,5 в, 0,95 а, от принтера СМ-6337), двигатель постоянного тока (0,3 – 0,5 Квт), у меня от пылесоса «Буран»; - кабель LPT для принтера; - собрать простую электрическую схему с блоком питания. Скачать программу:
|
