1   概述
    電腦繡花機(jī)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用而不斷發(fā)展起來(lái)的高自動(dòng)化刺繡設(shè)備。繡花機(jī)種類包括平繡、金片繡、帶繡、繩繡、毛巾繡、帽繡、珠管繡等系列，繡花機(jī)廠是根據(jù)用戶需求生產(chǎn)各種機(jī)型的。我公司已成功研制出XHK-10平繡繡花機(jī)電控系統(tǒng)和XHK-20金片繡繡花機(jī)電控系統(tǒng)、XHK-201帽繡機(jī)電控系統(tǒng)，可分別配套平繡、金片繡、帽繡等系列繡花機(jī)。

2   主要組成與工作原理
    平繡繡花機(jī)電控系統(tǒng)主要由控制箱、操作盒、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、換針機(jī)構(gòu)、繡線檢測(cè)機(jī)構(gòu)、剪線機(jī)構(gòu)等組成。 也可根據(jù)繡花機(jī)的不同類型增加相應(yīng)的電控控制機(jī)構(gòu)，如金片繡繡花機(jī)電控系統(tǒng)在平繡繡花機(jī)的基礎(chǔ)上增加金片控制系統(tǒng)。
繡花機(jī)電控系統(tǒng)工作原理:
    首先人工用花樣打版軟件制作花樣文件，生成機(jī)器格式的花樣文件后，將花樣文件放入電控系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中，在繡花機(jī)電腦程序的控制下將花樣文件內(nèi)的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換成繡框上與X、Y方向的位移量相當(dāng)?shù)碾娦盘?hào)，再傳輸?shù)絏、Y、Z電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行電機(jī)升降速處理，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行功率的放大，X、Y步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)繡框完成X、Y方向的進(jìn)退運(yùn)動(dòng)。同時(shí)主(Z)軸電機(jī)帶動(dòng)機(jī)針進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，使繡花機(jī)持續(xù)的工作。
    主軸電機(jī)通過(guò)機(jī)械同步齒輪帶動(dòng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)頭傳動(dòng)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)，機(jī)頭的特定系統(tǒng)使引線系統(tǒng)和機(jī)針帶著面線做上下運(yùn)動(dòng)，穿刺繡面；和普通縫紉機(jī)的原理一樣鉤線系統(tǒng)中的旋梭旋轉(zhuǎn)使面線繞過(guò)帶有底線梭心的梭殼；挑線系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)，輸出面線并收緊線準(zhǔn)備下一個(gè)針跡的面線線段。電腦繡花機(jī)和普通縫紉機(jī)不一樣的是繡框的運(yùn)動(dòng)是由X、Y步進(jìn)電機(jī)通過(guò)同步齒輪帶動(dòng)的。將面料上的每個(gè)刺繡點(diǎn)送到機(jī)針的位置，機(jī)針上下運(yùn)動(dòng)和繡框移動(dòng)的方向、偏移量以及繡框移動(dòng)的速度配合，使面線和底線相互鎖住，在面料上形成雙線鎖式針跡，當(dāng)刺繡連續(xù)地進(jìn)行下去，即可完成花樣的電腦刺繡。
    電腦繡花機(jī)工作時(shí)，主軸電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)輪帶動(dòng)針桿，針桿帶動(dòng)繡針上下運(yùn)動(dòng)，而X、Y軸步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)繡框在X、Y軸方向運(yùn)動(dòng)，繡品隨繡框運(yùn)動(dòng)，從而刺繡出圖案。刺繡時(shí)主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速在７５０轉(zhuǎn)／分鐘左右，主軸角度在某兩個(gè)角度之間時(shí)，即針離開(kāi)布料到插入布料之間的時(shí)隙，X、Y軸步進(jìn)電機(jī)才允許運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)需要換針時(shí)，換針電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)針桿箱移動(dòng)，將穿有其它顏色線的針換上，繼續(xù)刺繡，直到完成整個(gè)花樣。

3   主要性能指標(biāo)
    ⑴最高刺繡速度：不小于1200針/分(針距4mm時(shí))。
    ⑵基本數(shù)據(jù)格式：二進(jìn)制、三進(jìn)制。
    ⑶最大針跡距：二進(jìn)制不大于12.7mm,三進(jìn)制不大于12.1mm。
    ⑷針跡分辨率：0.1mm。
    ⑸支持的數(shù)據(jù)交換方式：U盤(pán)、網(wǎng)絡(luò)。
    ⑹內(nèi)存存儲(chǔ)最大花樣數(shù)：400個(gè)。
    ⑺內(nèi)存存儲(chǔ)容量：1600萬(wàn)針。
    ⑻顯示屏分辨率：320×240。
    ⑼電源電壓：220V±10%單相交流電, 頻率：(50±1)Hz。
    ⑽環(huán)境溫度：0℃～40℃，相對(duì)濕度：30%～85%(無(wú)凝露)。
    ⑾符合中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5226.4—2005（2006-09-01實(shí)施）機(jī)械安全 機(jī)械電氣設(shè)備；第31部分：縫紉機(jī)、刺繡單元和刺繡系統(tǒng)的特殊安全和EMC要求。
    ⑿符合中華人民共和國(guó)輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T2151—2006（2007-05-01實(shí)施）工業(yè)用縫紉機(jī)--電腦控制繡花機(jī)。

4   創(chuàng)新與發(fā)展
    高效和繡品質(zhì)量的提高是電腦繡花機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，其核心目標(biāo)就是提高單臺(tái)繡花機(jī)生產(chǎn)效率和完美繡品。
    科學(xué)的描述電腦繡花機(jī)的繡作效率應(yīng)該有三個(gè)參數(shù)，既最高轉(zhuǎn)速、最低轉(zhuǎn)速、切換針長(zhǎng)，其中最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了這臺(tái)機(jī)器的轉(zhuǎn)速范圍，而切換針長(zhǎng)則決定了降速的關(guān)鍵針長(zhǎng)，在當(dāng)前繡作花樣針長(zhǎng)大于切換針長(zhǎng)值時(shí)的時(shí)候，電控將會(huì)降低機(jī)器轉(zhuǎn)速，以保證繡框有足夠的時(shí)間運(yùn)動(dòng)到位。顯然要提高工作效率，除去提高最高轉(zhuǎn)速這個(gè)指標(biāo)之外，還可以通過(guò)提高最低轉(zhuǎn)速和切換針長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
傳統(tǒng)繡框驅(qū)動(dòng)采用的是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)繡框的電腦繡花機(jī)，最高轉(zhuǎn)速設(shè)定一般在750轉(zhuǎn)/分鐘，當(dāng)針長(zhǎng)大于5mm時(shí)，由于步進(jìn)電機(jī)的性能限制，電控系統(tǒng)將會(huì)降低主軸速度，以保證繡框有足夠的時(shí)間運(yùn)動(dòng)到位。
    相對(duì)于步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)，交流伺服電機(jī)具備有運(yùn)行速度高、過(guò)載能力強(qiáng)、輸出轉(zhuǎn)矩大等特點(diǎn)，在機(jī)械結(jié)構(gòu)無(wú)需大改的情況下，最高可以將切換針長(zhǎng)提高到8mm水平，而且最低轉(zhuǎn)速也可以從400轉(zhuǎn)/分鐘提高到700轉(zhuǎn)/分鐘，這樣的話，對(duì)于大部分花樣，機(jī)器將一直保持在最高轉(zhuǎn)速水平，由于只是繡框運(yùn)動(dòng)速度加快，而主軸最高轉(zhuǎn)速?zèng)]有提高，并且得益于伺服系統(tǒng)平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，機(jī)器的震動(dòng)、噪音和磨損也可以保持在可接受的范圍。
    基于機(jī)械和電控穩(wěn)定性能考慮，繡花機(jī)可以實(shí)現(xiàn)最高轉(zhuǎn)速850轉(zhuǎn)，最低轉(zhuǎn)速500轉(zhuǎn)，切換針長(zhǎng)5.5的技術(shù)指標(biāo)。相比于傳統(tǒng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)繡框的繡花機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提升。
    繡花機(jī)繡框?yàn)殡姍C(jī)、齒輪、支線導(dǎo)軌、同步帶組成的彈性系統(tǒng)，繡框傳動(dòng)鏈中的彈性元件和高阻尼使得運(yùn)動(dòng)模型高階化和非線性，如何高速運(yùn)轉(zhuǎn)下保證其控制的精度，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制性能提出了極大的挑戰(zhàn)。在現(xiàn)有繡花機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)情況下，為提高繡品質(zhì)量，可以采用軟件方法補(bǔ)償。
    ① 回差補(bǔ)償法：
    回差補(bǔ)償為在電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)增加脈沖發(fā)送個(gè)數(shù)來(lái)彌補(bǔ)機(jī)械間隙的方法。機(jī)械間隙的存在會(huì)導(dǎo)致往返針變窄，所有往返針跡都可以使用該方法調(diào)整繡作效果，如平包針變細(xì)、榻榻米針孔大、紋路不清晰、小字母偏細(xì)等?；夭钛a(bǔ)償為單端補(bǔ)償，既5mm補(bǔ)償0.1mm后，寬度為5.1mm。
    ② 平包針補(bǔ)償法：
    通過(guò)算法識(shí)別出平包針針?lè)ê?，在包針兩端同時(shí)增加補(bǔ)償?shù)姆椒?，該方法為雙端補(bǔ)償，既5mm補(bǔ)償+0.1mm后，寬度為5.2mm，且僅對(duì)平包針有效，補(bǔ)償范圍是-0.2mm～+0.3mm,當(dāng)僅需改變包針效果時(shí)可以使用該方法。

5   結(jié)束語(yǔ)
    刺繡機(jī)械發(fā)展已有60年的歷史，國(guó)際產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移給中國(guó)刺繡設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了機(jī)遇，中國(guó)已具備了一定的基礎(chǔ)條件，有國(guó)家政策扶持、有良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境、有廣闊的市場(chǎng)、有完善的工業(yè)配套體系、有敢于創(chuàng)新的一批企業(yè)和科技人員，發(fā)展的潛力是巨大的。中國(guó)已經(jīng)成為刺繡機(jī)械生產(chǎn)“大國(guó)”，并且正在向“強(qiáng)國(guó)”邁進(jìn)，我們堅(jiān)信刺繡機(jī)械的未來(lái)是屬于中國(guó)的。