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一轻科技进步奖获奖项目简介

    jd/jf多金片电脑刺绣机控制系统属于电脑刺绣机领域，适用于单头、多头及超多头（86头）电脑刺绣机。它是在平绣的基础上通过增加一些机械装置和相应的驱动部分来达到绣做金片绣的功能。
    金片绣又称亮片绣，珠片绣。是近年来国际市场流行的一种绣作方式。金片绣以其金属质感和多角度光线反射的特点赢得了广大客户的喜爱。随着国内外服饰时尚潮流的变化，金片绣绣品的需求不断增加，特别是对多金片及各种颜色组合而成的绣品的需求更显强烈。但当前国内外盛行的依然是单金片，这显然不能满足日益强烈的市场需求，因此大豪公司及时的研制出了新型jd/jf多金片系列电控产品，填补了市场空缺，并随着开发的深入和技术的成熟，已经形成了一整套稳定的多金片产品，能够配合各类机型和金片装置进行金片绣绣品生产。
    目前国内市场上的金片绣的发展快于国际市场：国际市场仍以单金片为主；而国内市场则开始盛行多金片。再者国内用户对于多金片的需求也与日俱增，因此我们的主要研究内容就是如何把3mm、5mm、7mm、9mm乃至20mm等组合而成的多金片、大金片通过与各种各样的金片绣装置的配合都能很好的绣做，达到用户的要求。这就对我们的金片绣电脑控制系统的灵活性和稳定性提出了非常高的要求。因此我们充分发挥大豪人的主观能动性、打破传统的思维模式，率先在国内开发多金片电脑控制系统，且大胆的在本项目中采用了更加灵活且软硬件可裁剪的控制方式来满足用户的需求。
    本项目的完成标志着金片绣已经从单金片进入了多金片的时代，它不仅促进了整个电脑刺绣机行业的发展，而且也带动了一大批相关产业的升级。同时，也使国产刺绣机在金片控制方面首次超越了国外刺绣机，已经达到国际领先水平，巩固了公司在电脑刺绣机电控设计领域的地位和市场份额。该项目凭借着完美的刺绣效果得到了广大用户的认可及好评，这种多金片控制系统不仅降低了金片绣电脑刺绣机的生产成本，而且也极大的提高了金片绣绣品的生产效率，为广大的用户创造了良好的经济效益。

    md系列刺绣机用步进电机驱动器是一系列针对刺绣机控制系统开发的运动控制的驱动类产品。针对电脑刺绣机控制系统，md系列产品在整套电控系统中完成由上位机指令到执行机构的实现，广泛应用于刺绣机绣框驱动控制（包括三相电机和两相电机），机头电机驱动控制，特种刺绣机中的摆杆电机和压脚电机驱动控制。传统的步进电机驱动器一般采用传统的整\半步控制，并且一般采用电阻进行电流采样，这样的驱动器运行震动大、噪音大，运行精度底，在应用中，达不到电脑刺绣机控制系统对执行机构驱动器的震动小、噪音低、精度高的要求。同时传统驱动器的输入接口也与电脑刺绣机的输出接口耦合度低。针对以上情况，我公司立项研发专门针对电脑刺绣机控制系统的专用步进电机驱动器md产品。
    md系列电机驱动器产品主要使用步进电机细分控制技术，采用高精度数字信号处理作为系统设计核心，通过电流传感器对电机电流进行采样并反馈给核心处理器，通过基于电机控制模型的算法调节，达到电流的闭环控制，并且实现对步进电机位置的精准控制。另外为了克服步进电机噪声大的缺点，使用正弦波电流技术和细分技术，使电机的旋转一周可以达到16000微步，大大减小电机运行时的震动。此外还有高可靠性的硬件设计，md产品抗干扰设计通过gb526.4-2005emc抗扰度试验。md产品如此多项的优秀指标，完全满足电脑刺绣控制系统对与执行机构运行控制的要求，同时其输入接口也专门针对电脑刺绣控制系统，提高了系统的整体性。方便了客户的安装、调试，降低客户的使用成本。
    本产品广泛应用于电脑刺绣机电控系统，应用于becs-2x9机型、129s电脑控制系统、becs-322/328系列刺绣机电脑控制系统、becs-316/366系列刺绣机电脑控制系统、becs-cx8系列刺绣机电脑控制系统。本产品系列已经大量量产，根据市场需求， 由最初的单一产品演变为现在的多种同系列的子产品，创造出巨大经济效益。

    集散式特种缝纫机电控系统是配套高端缝制设备的电气装备系统，可对分布式的缝制单元、执行机构、输入设备和传感器部件进行集中控制，并在功能上可进行裁剪和配置，系统主要用来装备套结、花样和锁眼等复杂多轴和多节点的特种工业缝纫机。
    该电控系统在整机结构上采用紧凑型设计理念，较大功耗节点扩展采用串行总线松耦合结构，较小功耗节点扩展采用背板式并行紧耦合结构，箱式散热结构使机箱功率密度高，符合特种缝制设备功率变化率大和高频振动的工况特征，系统按照iec60204-1机械电气安全和iec60204-31工业缝纫机国际标准设计，通过欧盟ce认证。硬件上系统采用集中式电源管理，满足宽电压输入范围和主轴伺服、多路步进、电磁铁和气动元件等执行机构的不同电压等级和电流驱动能力要求，并采用抗干扰较好的电压转换技术，同时满足踏板、传感器和hmi等弱电系统的电源分布。
    系统hmi采用真彩全触摸屏技术，采用多级图标式操作方式，支持多种花样格式兼容以及花样的设计、编辑、修改、模式切换、报警和自检等功能，可集中对各轴和子节点进行检测和控制。人机设计上采用嵌入式内核，利用扩展的有限状态机技术不仅支持串行的缝纫操作，也可支持并行的缝前和缝中任务处理，满足高效特种缝制设备的应用需求。
    主控部分系统采用单cpu解决了负责运动解析、指令规划和主轴电机的高效绿色驱动，使得系统安全和可靠性大大提升，对特种缝制设备的框架、压脚、拨线、剪线、抓线、夹线和传感器等机构分散为io节点通过同步总线进行处理，保证时序的可靠性。
    主轴驱动采用无传感器的电流控制方法，采用交流伺服电机的非线性模型估计了电机的动态和稳态参数，创造性的采用预测控制技术可使电流的控制能力与带闭环控制的电流环具备同样的带宽和控制分辨率。步进驱动采用高细分的平滑正弦驱动技术，保证高速进给的低噪声和低振动控制。该电控系统面对国内整机厂商的制造工艺和装配的离散性，控制系统采取高的通频带和开放功能参数体系，满足不同用户的缝制工艺和机械离散度，使整机可靠性和稳定性在市场上表现良好。本项目的实施，在市场上得到用户的好评，已和数十家整机厂形成合作关系，国外高端缝制设备在国内市场的垄断行为，取得了较好的经济效益。

    电脑刺绣机外围系统控制平台项目归属于工业自动化和机电一体化领域，用于实现电脑刺绣机的机头控制，研究内容包括刺绣机外围系统与主控系统的串行通讯、智能断检、机头多电机联动控制和软硬件平台化建设。
    电脑刺绣机外围部分已发展成为包含断线检测、金片、盘带、电机锁头（跳跃）、电机勾线、面线夹持、简易盘带、简易毛巾和组合刺绣等多项功能组合的复杂系统，如何提高断检灵敏度，如何满足柔性制造的需要，既能灵活组合又要做到低成本设计，一直是困扰刺绣机外围电控系统发展的难题，另外刺绣机头数从最初的1-2个机头发展到最多86头，对刺绣机外围产品的功率设计和可靠性也提出了更为严格的要求。根据外围产品特点和发展需要开发的外围控制平台，建立了电脑刺绣机机头控制专用运动控制网络，可有效解决上述困难和问题。
    本项目具有灵活移植、灵活扩展、高性价比、高可靠性和长生命周期的特点，技术创新点如下：
    1、将用于汽车电子控制的can总线技术应用于刺绣机外围串行通讯，既保证了通讯的可靠性，又满足了运动控制和产品灵活扩展的需要；
    2、结合模式识别理论，在刺绣机底线检测上取得突破，能够根据被刺绣物特点和刺绣花样，准确判断底线是否断线；
    3、层次化模块化软硬件设计，满足平台设计灵活移植和柔性制造的需要。
    4、在线升级，可根据用户需求现场配置程序，简化机头控制板的升级和维修。
    本项目的完成提高了国内刺绣机电控设备柔性制造水平，缩小了国产电脑刺绣机电控与国外电控的差距，部分功能已达到国际领先水平，进一步巩固了公司在电脑绣花机电控设计上的领先地位和市场份额，相关技术和设计思想已推广应用到针织、缝纫等其他电控设计，随着相关产品的推广和销售，在引领国产绣花机的技术升级和结构调整的同时，将为公司带来可观的利润回报。

    129s家用马头机电脑控制系统有别于公司主要涉及的工业刺绣机电脑控制系统领域，它主要配套单头家用马头刺绣机。该机开发的难点要高于工业刺绣机。主要表现在功能需求多、娱乐趣味性强、高安全性、高可靠性、高集成度、高功率密度、可维护性强。这些特点对我们硬件的开发提出了更高的要求。针对这些特点项目组在硬件设计时进行了大量的实验及研究。提高了系统的集成度、安全性、可靠性、并且在合理的安装工艺配合下，很好的解决了硬件的安装问题。软件设计方面在征求了大量的用户意见后，本着更贴近用户的原则进行设计。具有功能强、娱乐性强、易操作等特点。在功能方面我们已经远超过了国外相同机型的水平。而且一些新的功能在公司的工业刺绣机控制系统上也是不具备的。比如刺绣机联网功能方面。除了进行运行状态监控，加工文件传送功能外，更是提供了模拟器控制接口，用户可以通过个人pc机完成对局域网内每台刺绣机的动作控制。颇具趣味性和实用性。目前129s家用马头机电脑控制系统已经给国内10多家机械厂家配套。整机主要以出口为主。产品已经远销美国、欧洲、拉美、中东、东南亚市场。受到了用户的好评，而且销往的国家及地区数量和销量还再呈不断上升趋势。

一轻优秀人才获奖者