圓網(wǎng)印花機監(jiān)測系統(tǒng)減少錯花

　　由于傳動結(jié)構(gòu)零部件的機械磨損以及對花齒輪松動、織物變形等一系列原因，圓網(wǎng)印花機生產(chǎn)中經(jīng)常會發(fā)生錯花或跑花現(xiàn)象，大大降低了圓網(wǎng)印花的精度和生產(chǎn)效率。
　　
　　無論是傳統(tǒng)的圓網(wǎng)機械式整體驅(qū)動系統(tǒng)還是*的圓網(wǎng)獨立驅(qū)動系統(tǒng)，都沒有對錯花問題進(jìn)行直接的實時檢測的好辦法。高速運行時，若印花出現(xiàn)偏差，控制系統(tǒng)不能及時收到偏差反饋并及時做出調(diào)整，這是影響印花精度的根本原因。因此，對各種質(zhì)量問題進(jìn)行實時的檢測、反饋并及時調(diào)整的全閉環(huán)控制，是提高印花精度和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。
　　
　　錯花檢測原理及系統(tǒng)組成
　　
　　我們設(shè)計了一種新型錯花在線監(jiān)測控制系統(tǒng)。它主要由視覺系統(tǒng)、主控制器和觸摸屏三部分構(gòu)成，視覺系統(tǒng)主要包括LED光源、CCD攝像機、圖像采集卡、圖像處理單元及顯示器等。
　　
　　系統(tǒng)采用彩色面陣CCD攝像機作為圖像傳感器，實時采集印花過程中的花位標(biāo)記圖像，經(jīng)圖像采集卡轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并由圖像處理單元進(jìn)行相關(guān)處理之后，確定出各個套色花位標(biāo)記之間的相對位置，實時獲取對花誤差，并傳送給主控制器；主控制器經(jīng)一定的計算分析后將誤差信號轉(zhuǎn)化為控制信號并輸出給印花機控制系統(tǒng)，進(jìn)而調(diào)節(jié)各印花網(wǎng)筒和整緯器的運行狀態(tài)或進(jìn)行報警處理；同時，系統(tǒng)通過觸摸屏實現(xiàn)誤差、對花精度等數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示以及各項參數(shù)的修改等。
　　
　　該檢測系統(tǒng)的主控制器有兩大功能：一是根據(jù)編碼器信息，觸發(fā)控制各個CCD攝像機進(jìn)行拍照，采集各花位標(biāo)記；二是與圖像處理單元、觸摸屏及印花機PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行通信。控制器以STC89C52RC單片機為核心，該單片機是8位高性能MCU；具有8kFlash存儲器、512kRAM、2kE2PROM；高速、超低功耗、穩(wěn)定可靠；在系統(tǒng)可編程，便于程序的調(diào)試修改。根據(jù)系統(tǒng)要求，對引腳功能分配如下：P1口，用于CCD攝像機的觸發(fā)控制，低電平有效；P2口，用于通信接口的控制，P2.0、P2.1用于4路模擬開關(guān)通道的選擇，P2.2、P2.3為兩路RS-485通信的使能控制端。P3.0（RXD）、P3.1（TXD）為單片機的通信接口，與四路模擬開關(guān)CD4052連接，通過選通控制RS-232接口或者RS-485接口可分別實現(xiàn)與圖像處理單元和觸摸屏、PLC的通信。P3.4口用于接收旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖信號。
　　
　　視覺觸發(fā)和通訊接口電路
　　
　　為了能捕捉到每一個花位標(biāo)記，利用增量式旋轉(zhuǎn)編碼器對圓網(wǎng)運行位置進(jìn)行檢測，然后發(fā)出觸發(fā)CCD攝像機態(tài)，進(jìn)行拍照的控制信號。
　　
　　本設(shè)計選用了雙四路模擬開關(guān)CD4052，選用歐姆龍E6B2-CWZIX旋轉(zhuǎn)式編碼器，該編碼器為5V供電，分辨率為1000P/R，方波輸出，輸出6根信號線，A/A-，B/B-，Z/Z-三相。本設(shè)計中不需要判斷圓網(wǎng)運行方向，故只取A相或B相信號進(jìn)行檢測即可。為了保證計數(shù)的準(zhǔn)確性，系統(tǒng)采用了具有三態(tài)輸出的差分接收器MC3486，使編碼器脈沖信號變成TTL邏輯電平，再由P3．4端對脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)。P3．4為STC89C52單片機的定時計數(shù)器0的外部信號輸入口，可以非常方便的實現(xiàn)對編碼器脈沖信號的計數(shù)。當(dāng)計數(shù)達(dá)到花位標(biāo)記位置時，由P1口發(fā)出相應(yīng)的觸發(fā)控制信號。因為選用的CCD攝像機需要12V高電平才可啟動，因此采用了光耦TLP521進(jìn)行隔離和放大，P1控制端輸出低電平時觸發(fā)有效。
　　
　　通信接口電路系統(tǒng)中，單片機與圖像處理單元、觸摸屏和印花機控制系統(tǒng)PLC三者間均需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，其中，與圖像處理單元之間采用RS232通信，與PLC和觸摸屏之間均采用RS485通信。STC89C52RC單片機僅有一個串行接口，為了實現(xiàn)與三者之間的通信，采用了基于多路模擬開關(guān)選通控制的方法。而單片機的TTL信號電平與RS232、RS485電平的轉(zhuǎn)換分別通過MAX232、MAX485芯片完成。模擬開關(guān)是一種三穩(wěn)態(tài)電路，它可以根據(jù)選通端的電平，決定輸入端與輸出端的狀態(tài)。當(dāng)選通端處在選通狀態(tài)時，輸出端的狀態(tài)取決于輸入端的狀態(tài)；當(dāng)選通端處于截止?fàn)顟B(tài)時，則不管輸人端電平如何，輸出端都呈高阻狀，P2．0、P2．1均為低電平時，單片機通過MAX232實現(xiàn)與圖像處理單元的通信；P2．0為低電平、P2．1為高電平時，單片機通過MAX485實現(xiàn)與圖像處理單元的通信；P2．0為高電平、P2．1為低電平時，單片機通過MAX485實現(xiàn)與圖像處理單元的通信。
　　
　　將印花誤差在2毫米以內(nèi)
　　
　　根據(jù)系統(tǒng)功能要求，軟件設(shè)計分為主程序、定時中斷服務(wù)程序和串口中斷服務(wù)程序。主程序主要完成I/O口、定時器、串口的初始化及中斷輸入口的設(shè)定、設(shè)置參數(shù)的更新、相機的觸發(fā)、接收控制、偏差信息的處理及網(wǎng)筒調(diào)節(jié)脈沖的輸出等。
　　
　　定時中斷服務(wù)程序主要完成相機的觸發(fā)，觸發(fā)間隔時間需要根據(jù)相機鏡頭的視場、標(biāo)記的大小及印花速度確定，以保證捕捉到每一個印花標(biāo)記。同時，為了提高程序運行效率，降低數(shù)據(jù)的處理量，減輕CPU的負(fù)擔(dān)，在程序中我們設(shè)定了兩個定時時間，即在接近標(biāo)記位置時提高觸發(fā)頻率，采用短定時，而在遠(yuǎn)離標(biāo)記位置時減少對相機的觸發(fā)，采用長定時。串口中斷服務(wù)程序主要完成串口設(shè)備的識別、偏差信息的接收、調(diào)節(jié)脈沖的發(fā)送。
　　
　　將基于STC89C52RC主控制器的錯花監(jiān)測系統(tǒng)在試驗機模型上進(jìn)行測試，印花誤差在2毫米以內(nèi)，該精度滿足目前業(yè)內(nèi)印染要求。為了更好地發(fā)揮系統(tǒng)的性能，后續(xù)工作還應(yīng)該以下方面加強工作：*，尋求協(xié)助單位將基于STC89C52RC的主控制器錯花監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用于試產(chǎn)線，檢測小批量試生產(chǎn)時整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第二，進(jìn)一步調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，確保試驗?zāi)Ｐ蜋C上的對花精度，使誤差控制在1毫米以內(nèi)，滿足印染的要求。第三，優(yōu)化系統(tǒng)，降低成本，增強移植性，滿足老機型改造。