服装裁剪机的关键部件是裁剪机头,它有三个自由度需要控制,即X轴位置、Y轴位置和围绕Z轴的转角C。出于成本考虑,本系统通过插在PC机ISA标准总线插槽上的MINAS型PMAC卡控制X轴和Y轴位置,带动裁剪刀头在X-Y平面内运动,X、Y轴分别由400W交流伺服电机经行星齿轮减速机减速来驱动。工作时刀头根据X-Y平面内的轨迹不断调整旋转角度C,使刀头前进方向和曲线的切线方向一致。同时由位置电传感器采集刀面受力情况,经电压比较电路处理后输出为数字信号f0、f1、f2,根据这三个值的组合状况对刀头偏转角度进行补偿,使刀片两面受力平衡,刀面保持竖直方向上下动作,使裁剪的衣片上下大小形状一致,以保证裁剪精度。通用I/O卡通过PCI总线插在PC机的插槽上,它通过输出控制信号CP、CW、EN来控制步进电机,实现刀头的旋转。J5口为通用数字输入和输出口,它提供8个普通用途的数字输入和8个普通用途的数字输出。这些输入和输出通常通过定义M变量由软件进行读取。在M变量的定义中,变量M1到M8分别用于读取输出1~8,M11~M18分别用于读取输入1~8。刀头上下振动切割布料的动作由永磁无刷直流电动机经同步齿轮带传递,将偏心轮转动转变为刀头的上下动作实现。变量M1用于控制该电机的起停。M2输出数字信号控制刀头提刀与下刀,M3、M4变量输出分别执行磨刀和压脚功能。M11、M12、M13用于接收来自刀头的检测数字信号f0、f1、f2。M14用于检测刀头的旋转零位,每次程序运行前,都要先完成刀头位置的初始化,使刀头准确回到初始零位,即旋转运动的基准点。
2 软件开发
PMAC卡的开发软件包括PCOMM32和PCOMM16,前者是Windows下的动态链接库函数,可使用VB、VC、LabVIEW等软件开发。PCOMM16的功能和PCOMM32相同,只是前者为16位的DOS开发环境。实时操作系统可以提供一般通用操作系统无法保证的实时性。但对开发人员来说,系统的特殊性带来了较大的开发难度。实时性是指系统能够在有限的时间内执行要求的功能,并对外部的异步事件做出反应的能力,它是一个相对概念。结合本系统的具体要求,可以考虑应用基于Windows系统的软件,通过程序结构优化及对各任务的合理调度,开发满足实时性要求的控制系统。
LabVIEW是NI公司开发的软件,主要面向计算机测控领域的虚拟仪器软件开发平台,它是应用于Windows平台的图形化快速编程语言,被誉为工程师和科学家的语言[2]。LabVIEW的运行机制是一种带有图形控制流结构的数据流模式,程序框架从宏观上讲是一种多任务并行的运行机制。LabVIEW具有强大的外部接口能力,可以实现LabVIEW与外部的应用软件,如C语言、Windows API等编程语言之间的通信。在LabVIEW中可用的外部接口包括:DDE、CIN、DLL等。合理使用这些接口,充分利用其他软件的功能,可以编写出功能更加强大的LabVIEW应用软件。基于LabVIEW的以上特点,以及其独特的多任务并行机制,本系统采用该平台开发数控裁剪系统。
整个系统软件按照模块化的编程思想分为6个模块,如图2所示。