电脑自动调线大圆机选针控制系统的研究----硕士论文.doc

分类号 学校代码 学号 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 电脑电脑自自动调线动调线大大圆圆机机选针选针 控制系控制系统统的研究的研究 作者姓名：作者姓名： 指指导导教教师师： ： 学科学科门类门类： ： 专专 业业： ： 研究方向：研究方向： 完成日期：完成日期： wuhan university of science and engineering m. s. dissertation research on the needle selection control system of computerized auto striper circular knitting machine by hu song-mao directed by professor wu xiao-guang may 2007 独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。 除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 论文题目：电脑自动调线大圆机选针控制系统的研究 专业： 机械设计及理论 硕士生： 胡松茂 指导教师：吴晓光教授 摘要 我国电脑自动调线大圆机迄今为止尚属空白，国外以电脑提花大圆机为基础改造 为电脑自动调线大圆机，其本质是以电子选针器通过调线手指改变色彩纱线的顺序并 有规则的排列间距的彩色织物，因此，电脑提花大圆机与电脑自动调线大圆机编织的 织物成为时下流行的针织面料。 电脑自动调线大圆机控制系统的开发一方面要了解针织行业自身的特点，精通针 织工艺。另一方面要运用一些控制理论，如数字控制、电子驱动等有关知识，而且要 把两方面紧密地结合起来才能开发出较为成功的控制系统。因此，根据针织工艺的编 织过程以及相关的控制理论，开发电脑自动调线大圆机控制系统是本论文研究的主要 任务。 本论文首先对针织原理，传统的“二功位”选针、 “三功位”选针，多级式电子选 针原理、自动调线装置及其工作原理做了详细介绍。其中关于电子选针数据的准备， 根据现有的文件资料，在理解的基础上提出了自己的算法，并完成了算法的计算机实 现。硬件控制部分主要根据电子提花大圆机改造而成的，采用以 pc104 为主机，89c51 单片机为从机的主从两级控制。应用 485 串行通信总线实现控制，并将 flash 存储器 成功地应用于硬件控制器中。界面操作系统软件主要通过 evc 工具开发，操作方便。 关键词：电子选针; 自动调线; 控制系统; 针织工艺; 面向对象 研究类型：应用研究 subject: research on the needle selection control system of computerized auto striper circular knitting machine specialty: machine design and theories name: hu songmao instruction:professor wu xiaoguang abstract computerized auto striper circular knitting machine is still blank in our country.in the oversea computerized auto striper circular knitting machine is changed on the base of computer jacquard circle machine.its essence is adjusting the order of yarn by selector,and forms colored striped fabric of the rule arrangement ,therefore ,the fabric knitted by computer jacquard circle machine and computerized auto striper circular knitting machine becomes a fashioned textile fabrics. the development of computerized striper circular knitting machine needs to know about the mechanism of the knitting process and to be familiar with state-of-the-art of knitting industry. moreover, its also necessary to be able to put the control theory into practice by the use of numeric control, electronic driving, etc. successful control system could only be implemented by good integration of these two aspects. eventually, the main work of this paper is to develop a kind of computerized auto striper circular knitting machine by the knitting process and related control techniques. the knitting method, two work position and three work position electronic jacquard methods, multi-level piezoelectric needle selection mechanism, the automatic striper device were introduced in detail in this paper. on the base of current known datum, this paper introduced data preparation system and the realization of this data preparation method in computer. control hardware system is reformed on the base of electronic jacquard circular knitting machine. it adopts principal and subordinate structure, pc104 as the principal machine and 89c51 system as the sub machine. transmit data bus adopts standard rs-485 serial bus and the major data memory adopts flash memory. software interface system is developed by evc tools, it is very convenient to use buttons. key words：electron selector ; auto striped yarn ; control system; knitting process ; object-oriented technology thesis ：applied research 目录 i 目 录 1 绪论1 1.1 课题背景、来源、意义及任务1 1.1.1 课题背景1 1.1.2 课题来源2 1.1.3 课题目的及意义2 1.1.4 课题任务2 1.2 国内外发展现状2 1.3 本课题的研究意义4 2 选针和自动调线原理介绍6 2.1 电子选针基本原理6 2.1.1 大圆机三种编织位置的选针原理6 2.1.2 “二功位”选针原理7 2.1.3 “三功位”选针原理8 2.1.4 多级电子选针器的组成结构与选针原理8 2.2 自动调线原理9 2.2.1 自动调线装置的组成9 2.2.2 自动调线装置的工作原理10 2.2.3 自动调线过程12 3 电子选针的数据准备15 3.1 花纹数据的准备15 3.2 编织数据的准备16 3.3 选针数据的准备17 4 电子选针控制系统的设计20 4.1 硬件系统的总体结构设计20 4.1.1 系统总体控制流程结构图21 4.1.2 系统各部分功能介绍22 4.2 系统控制软件的总体功能设计23 4.2.1 主机控制框图及说明23 4.2.2 从机控制框图及说明25 4.3 数据存储的设计26 4.3.1 k9f1608 存储器的介绍26 目录 ii 4.3.2 k9f1608 存储器的硬件连接27 4.3.3 k9f1608 存储器的程序设计管理29 4.4 串口通信控制程序设计34 4.4.1 主机串口通讯程序设计34 4.4.2 从机串口通讯程序设计35 5 基于面向对象的系统界面操作软件的设计统的设计38 5.1 面向对象技术38 5.2 面向对象的建模39 5.3 系统界面开发环境介绍40 5.4 用户界面41 6 控制系统软件的测试与维护44 6.1 软件的测试44 6.1.1 软件测试的基本方法44 6.1.2 测试的实施过程45 6.2 软件的维护46 6.2.1 软件的维护要求46 6.2.2 代码分析47 7 总结48 致谢49 参考文献50 1 绪论 1 1 绪论 1.1 课题背景、来源、意义及任务 1.1.1 课题背景 随着国民经济的飞速发展，人们的生活水平正在逐步提高，从食品，到交通，从 通讯，到衣着，处处体现着人们不断增长的物质需求和文化需要。随着wto的加入，市 场对新颖的针织产品的需求量越来越大1。针织工业的生产和产品发展已趋于规模化、 时尚化、功能化、个性化、品牌化和快速化23，针织企业和产业集群规模越来越大， 产品品牌的发展也越来越得到了重视和发展，所有这些都对针织、编织生产所需的针 织机械提出了新的越来越高的要求。由于我国针织机械产品还不能完全适应我国针织 工业发展的需要，历年来针织机械进口量居高不下，在整个纺织机械进口中，占有较 大比重。因此，必须加快我国针织机械的发展，特别是加快我国电脑针织机械产品的 发展。据统计：发达国家针织面料占服装行业用料的50%以上，而我国尚不足20%；国 内现有50000台针织机械中符合生产中、高档面料的设备较少，每年仍需进口针织面料 40亿米；我国针织大圆机的市场需求约5000台，国产针织机械的市场占有不足20%。针 织机械的落后不仅影响了纺织行业产品结构的调整，制约了纺织面料质量的提高，也 限制了纺织品在国市场的竞争能力。 我国针织工业的技术装备经多年来技术改造，虽有不少进步，但总体针织设备与 国外先进水平相比，还比较落后，存在很大的差距。主要差距和存在问题是：总体技 术水平低，产品自主开发和创新能力薄弱，研制开发资金投入不足。目前国内的纺织 机械制造企业没有一家国家级技术开发中心，技术开发成本占销售额的比例不到1%。 新产品的技术来源主要是技术引进、合作生产或样机仿造，创新很少，与国外同类机 型在性能价格比上处于弱势。如机电一体化程度高的电脑针织提花大圆面积机等产品， 国内虽然进行了技术合作，但由于技术开发能力和研发资金不足，产品照国外图纸生 产，没有创新，主要关键零部件仍需进口，如花型硬件系统、花型软件系统、提花选 针器等目前仍以进口产品为主；企业技改力度不够，制造技术落后。传统的加工技术， 难以保证产品质量，如国内现有的电脑针织设备的选针器仍采用电磁铁技术，其内在 质量不稳定，产品制造精度差。这些因素严重影响了选针器的可靠性、稳定性和一致 性；国内基础工业薄弱，基础配套件跟不上，影响到电脑针织提花大圆机的产品质量 和机电一体化水平的提高。 近几年来我国在计算机控制技术和电子提花技术已在各类针织机械产品中普遍应 1 绪论 2 用，如电脑提花大圆机、横机、袜机和经编用整经机上都有采用，随着用户对多色横 条纹布6（自动间横条纹色彩布料）需求的大量增加，对原有的电脑针织提花大圆机 基础上改造成的自动调线机需求也越来越迫切。 1.1.2 课题来源 本课题来源于广东省佛山市禅城区产学研专项资金项目“野马”牌针织大圆机 的电子选针控制系统的技术改造 ，由武汉科技学院与广东省佛山市汇隆针织厂共同合 作进行。 1.1.3 课题目的及意义 针织大圆机作为目前市场上使用最多的针织机械之一，其发展已经完全走入了正 轨，取得的突出成绩主要表现是外观设计、电子技术的应用、产品的实用性上均得到 了用户企业的首肯。控制系统作为整个针织大圆机的核心部分，它的突破改进才是整 个机器发展的关键。目前国内发展虽然与国外先进技术有较大差距，但这也是国内针 织大圆机发展的总体方向。 本项目作为一个技术改造项目，如果整个系统的改造能够成功，将会弥补国内纺 织企业在高档电脑针织大圆机方面改造成为针织大圆机的电脑自动调线针织大圆机发 展的不足，缩小与国外的差距。从而扩大国内市场，提高我国针织大圆机在境外的市 场竞争力。 1.1.4 课题任务 （1）电脑自动调线大圆机电子选针控制系统的设计。该部分内容主要包括电子选 针控制数据算法和电子选针控制系统硬件部分的设计。 （2）系统操作控制界面的设计。该界面系统主要包括两部分：一是机器参数的修 改，二是文件系统的串行通信界面的设计。 1.2 国内外发展现状 现代针织技术是由早期的手工编织演变而来。针织机械最早起始于 1589 年，英国 威廉李从手工编织得到启示而发明第一台手摇针织机。随着工业化水平的不断加 】【23 强，针织机的机械结构也发生着显著的变化。针织作为纺织行业中的重点行业发展经 历了许多年的发展，取得了较大的成绩。如今我国针织工业的发展带动和促进了我国 针织机械工业的发展。目前，所有针织机械大类产品包括圆纬机、经编机、横机、袜 1 绪论 3 机及钩编机五大系列产品36，在我国均有生产，并形成了一定规模。这些针织机械的 发展参差不齐，其中大圆机发展较快，其他如横机、袜机相对较慢。 针织大圆机作为圆形纬编针织机系列中的一个重要机种，它的技术革新主要体现 在机器的功能多样、质量稳定、规格较全、用途较广、变换灵活、效率提高、操作简 便等方面。 在国内针织大圆机的发展比国外要晚，但随着近些年的大力发展，也取得了比较 显著的成绩。例如，国产大圆机的基本产品已比较齐全，有单面、双面大圆机、罗纹 机和人造毛皮机等系列。大圆机之所以能取得目前的成绩并得到广泛的使用，除了机 器本身机构的改进外，最关键的就是大圆机控制系统技术的提高。随着电子技术、计 算机技术和网络技术的飞速发展，已经有越来越多的针织机制造厂商采用电子与计算 机控制装置和技术，从而大大提高了针织物的结构与花型变换能力、坯布质量、机器 的生产效率与自动化程度。值得一提的是，福建泉州等地形成了大圆机制造的产业集 群“ 泉州地区年产大圆机超过10000台，出口1000台以上，其常规品种与国际先进水平 差距不大，性价比十分优越。同时也成功开发了电脑提花，移圈罗纹，电脑调线等先 进机型。目前，国产筒径34寸、机号22-28针的大圆机已广泛用于生产。尽管如此，但 与国外先进水平差距还是明显的。比如产品品种、规模及功能方面，以及机电一体化 水平方面的差距。 在国外，针织大圆机技术发展非常快速，其先进技术与发展动向综述如下： （1）路数：每英寸针筒直径的路数一般在1.52.4，目前“二功位”电子选针的 单面提花大圆机的每英寸针筒直径路数最高可达3.2(迈耶西)，即762mm筒径有96路， 这一参数的提高意味着生产效率的提高。 （2）简径：常用的针筒直径为762和864mm，近年来更大筒径，如965、1067mm的 机器也有一定的比例，可以生产更宽门幅和更大卷装的坯布。 （3）电子选针：虽然电子选针器的形式没有什么变化，仍旧分单级式和多级式两 类，有压电和电磁两种，但是在电子和机械方面不断地进行改进，以适应更高的机号 和更快的转速，并且已从仅对针筒针进行选择发展到同时对针筒针和针盘针进行选择， 三功位(成圈、集圈、不编织)选针技术被普遍采用，从而扩展了可以编织的花型与结 构。 （4）电子选沉降片：多年来电子选沉降片技术一直用于生产一面凹凸(浮雕)提花 毛圈织物，近年来这项技术有了发展。最先是迈耶西公司推出了提花两面毛圈圆纬机， 它采用了双沉降片技术：后沉降片可被电子选片器独立选择(与单针选针原理相似)， 能在织物前面(工艺反面)形成凹凸(浮雕)提花毛圈，毛圈高度可以设置和单独控制； 而前沉降片不被选择，在织物后面(工艺正面)可以根据需要形成满地毛圈或者没有毛 圈，产生均匀一致的外观。这类织物可制作睡衣、床罩、保暖夹克衫、休闲服、时装、 1 绪论 4 产业用纺织品等。 电脑自动调线大圆机是近年推出的一种新型大圆机，它是在针织大圆机的基础上 改造而成的。主要是为了满足市场上对于多颜色调线针织产品的需求，电子调线装置 已经从最初的四色发展到六色，若要进一步增加色纱数，就需要增加调线装置中的导 纱指数量，但是这将受到机器上的安装空间和导纱指变换所需时间等方面的限制。为 此，迈耶西公司推出了在一路上是五色调线，通过两路的组合可以产生十色调线效果 的针织技术。随着弹性纱线越来越广泛的应用，各公司也在不断改进调线技术与装置。 德乐公司研制的调线装置能应用于弹性纱线，对其进行可靠地夹持和剪切，同时也适 用于其他类型的纱线。迈耶西公司的十色调线技术还能使弹性纱线作为添纱编织。 目前，国内针织大圆机采用的控制技术主要是工控机和单片机的主从两级电子控 制系统。该系统由武汉科技学院在国内首创并成功地研制出“电脑针织提花大机控制 系统” ，填补了国内空白，其关键技术电子选针器采用压电陶瓷控制选针。国际上，当 前使用最多的是德国德乐公司和日本 wac 开发的系统。虽然国内成功的开发了圆机的 控制系统，但是有许多关键的零部件依然需要进口，并且价格相当的昂贵，例如日本 wac-aps5 系列“二功位” 、 “三功位”选针器等。因此，电脑针织提花大圆机的发展和 市场提供了极大的空间。 近几年，随着人类社会发展的进步，人们对新型针织布的需求也越来越多，其中 呈条纹状的布是需求量较大之一。为了满足这一需求，电脑自动调线大圆机应运而生。 它也是属于大圆机的一种，能够织出多种颜色的条纹状的布，并且条纹的宽度可以任 意的变化，很好的满足了人们对这种布的需求。电脑自动调线大圆机与以往使用的大 圆机（如提花大圆机）最大的不同是，它多了一个关键的零件，调线手指。调线手指 有3色，4色，5色和6色，它主要的作用是根据实际需要，调节不同的手指而使不同颜 色的纱线进行编织。除此之外，它使用的选针器也只有一个，而提花大圆机使用的选 针器有48，72等许多个。因此，电脑自动调线大圆机控制系统也采用的是主从两级控 制，它与针织提花大圆机最大的不同是只需对单个选针器实行控制。 1.3 本课题的研究意义 为了适应人们生活与工作环境的改善和穿着舒适性的要求，越来越多的面料采用 针织机来编织，因此针织机械的需求量也变得越来越大。作为目前市场上使用最多的 针织机械之一的针织大圆机，其需求量也大增。据位于瑞士苏黎世的国际纺织机械制 造商联盟(itmf)的年度纺织机械统计,针织大圆机的全球交货量总计9400台,减少了 7%。其中约69%运往亚洲,只有17%运往欧洲(包括土耳其) 。在约7100台单面针织机(减 少4% )中运往亚洲的(中国、印度和韩国) 占71% , 欧洲的占16%在接近2350台双面针 1 绪论 5 织机(减少15% )中, 61%销往亚洲(减少15% ) ,9%销往欧洲(土耳其、意大利)。从上面 的统计可以看出，针织大圆机在国内需求量很大的。随着生活水平的提高和对个性化 的追求，人们对图案和质量的需求日益增长，因此，基于针织大圆机改造而成的新型 电脑自动调线大圆机的需求量也稳步增长。 本课题对电脑自动调线大圆机电子调线系统进行了初步设计，为电子调线技术的 开发做一些基础性的设计工作。电子调线34系统包括花型准备系统和电子控制系统两 部分。可调用已经储存的若干种花纹数据，可以用手工方法输入自定义花纹数据，可 修改花纹数据。设计的控制系统可以将存贮在存储里的花纹数据（选针数据） ，根据针 筒同步信号的频率发送选针信号，选针信号经驱动电路放大后驱动选针元件，控制选 针。 2 选针和自动调线原理介绍 6 2 选针和自动调线原理介绍 针织是指利用织针将纱线编织成线圈并相互串套而形成针织物（面料、坯布）的 一种方法。它的基本工艺是成圈，基本单元是线圈。根据编织方法的不同，针织可分 为纬编和经编两大类。电脑自动调线大圆机属于纬编针织机。纬编是把纱线由纬向顺 序喂入大圆机的工作织针（参加编织的织针）上，然后通过成圈机构将纱线顺序地弯 曲成圈，并相互串套而形成的一种工艺。 2.1 电子选针基本原理 2.1.1 大圆机三种编织位置的选针原理28 针织大圆机的成圈是最基本的编织，集圈和浮线也是基本的编织。这三种编织方法 相互组合，可以改变针织物的外观和伸缩性。需要注意的是，如果只有集圈和浮线进 行编织，是无法形成织物的，也就是说不能形成线圈。所以编织时必须以成圈为主， 配合必要的集圈和浮线。 （1）成圈:如图 2.1 所示，当织针上升到最高位置时，旧线圈从针舌脱出后，织针 接受新纱线，织针吃到新纱线后编织成新线圈。在单面大圆机上只有成圈三角编织 的组织为纬平针组织，通常称为平针组织，形成的织物就是坯布。 图 2.1 成圈位置及其线圈结构图 （2）集圈:织针没有上升到最高位置，只上升到中间位置，旧线圈没有脱出针舌， 就喂入新纱线，针钩内同时有两根或两根以上的纱线，新线圈也没有形成，如图 2.2 所示。 2 选针和自动调线原理介绍 7 图 2.2 集圈位置及其线圈结构图 （3）浮线:旧线圈处于针钩内，织针保持状态而不做上升运动，只做横移，也不 向织针供给纱线，所以不形成新线圈，纱线处于织针的背面。织针在移到下一个喂纱 嘴时，状态不变，纱线浮在针背后，称之为浮线编织。浮线的端点必须在成圈或集圈 的位置停止处。如图 2.3 所示。 图 2.3 浮线位置及其线圈结构图 2.1.2 “二功位”选针原理 我们这里使用的单面大圆机的织针采用舌针，如图 2.4 所示。舌针参加工作与否， 是由选针机构和纺织三角来决定的。在“二功位”选针的圆机中，织针有两种可能的 走针轨迹。在完成“成圈”动作时，织针针踵被嵌入三角槽内，沿挺针三角斜面上升到 行程最大位置(如图 2.5 中的轨迹 c 所示)套在舌针上的旧线圈移到针舌之下(如图 2.4 中(a)1、3 针所示)。随着针筒的继续转动，织针在压针三角的作用下下降，钩入新的 纱线，形成布面上的一个新的花色点。在完成“浮线”动作时，织针刚进入三角槽内就 2 选针和自动调线原理介绍 8 被调线器推出三角槽外，故在原位置上作适当的上升动作(如图 2.5 中的轨迹 d 所示)， 所以不再成圈(如图 2.4 中(a)2 针所示)。 图 2.4 织针示意图 图 2.5 织针轨迹 2.1.3 “三功位”选针原理 上面是传统的“二功位”选针,即成圈（编织）和浮线（不编织)。所谓的“三功位” 选针，是指织针可以完成成圈（编织）、集圈、浮线三种动作。所谓的集圈，是针退 回到不完全退圈高度，既能钩取到新的纱线，但是旧的线圈也不脱落，也即同时勾住 新旧纱线，如图 2.6 中钩针 2 的动作。因此，“三功位”选针能够产生更多的图案变 化。在生产单面织物时,可利用编织集圈的方法使浮线固结在组织中,克服织物反面浮 线过长的缺点。当纱线颜色较多时,如果不采用集圈的方法,反面的浮线会很多。目前 国外高档电子选针器都是采用的“三功位”选针的方式。 图 2.6 示意图 2.1.4 多级电子选针器的组成结构与选针原理 电脑自动调线大圆机主要是通过选针器选中调线导纱器34，从而使每个成圈系统 的导纱器按照横条花纹的要求进入和退出工作。电脑自动调线大圆机中常见的是四色 或六色调线，即机器上每个成圈系统有四个或六个导纱器，故选针器也一般选择四级 或六级的多级式电子选针器。图2.7是四级式电子选针器的示意简图。它主要由四级上 下平行排列的选针刀片1，选针电器元件2以及控制电路板3组成。每一级选针刀片受与 2 选针和自动调线原理介绍 9 其相对应的同级电器元件控制，可作上下摆动，以实现选针与否。选针电器元件有压 电陶瓷和线圈电磁铁两种。前者具有工作频率较高，发热量与耗电少和体积小等优点， 因此使用较多。选针电器元件通过接口和电缆接收来自电脑控制器的选针脉冲信号。 1-选针刀片 2-选针电气元件 3-控制电路板 图2.7 选针器基本结构图 由于电子选针器可以安装在多种类型的针织机上，因此机器的编织与选针的形式 与配置可能不完全一样，但其选针原理还是相同的。即如果选针器中某一级电器元件 接收到选针编织的脉冲信号，它控制的同级选针刀向下摆动，从而控制纱线的选择。 另外选针电器元件（如压电陶瓷或电磁铁）的工作频率有限，当机器机号增加或者转 速增加时，单位时间要选的针也增加，采用多级式的好处在于它可以降低单个选针电 器元件的工作频率，或者说在有限的工作频率下，可以让机器工作于更高的转速来增 加生产效率。 2.2 自动调线原理 2.2.1 自动调线装置的组成 自动调线装置由选择器和调 线器组成，每一个成圈系统有一 个调线器，如图 2.8 所示是自动 调线装置2134示意图。选择器 由平齐三角 1，4 个电磁铁，选 择板 a，b，c，d,上升三角 10， 下降三角 11 等组成。 选择器随针筒一起回转。每个 2 选针和自动调线原理介绍 10 2.8 自动调线装置示意图 调线器都由 4 个导纱部件（与选择板 a，b，c，d 相应）组成。每套导纱器部件由导纱 器 2，杠杆 3 和摆杆 4 组成。即 a 导纱器部件由 a 导纱器，a 杠杆及 a 摆杆组成；b 导 纱器部件由 b 导纱器，b 杠杆及 b 摆杆组成；依此类推。摆杆上有 4 个选择齿位 6 和 4 个下降齿位 7，一个径向平齐踵 5，1 个上升踵 9 和一个下降踵 8。每个摆杆的 4 个选 择齿位上只有 1 个选择齿，4 个下降齿位上只有 3 个下降齿，即 a 摆杆上有选择齿 a 及 下降齿 b,c,d；b 摆杆上有选择齿 a,c,d；c 摆杆上有选择齿 c 及下降齿 a,c,d；d 摆杆 上有选择齿 d 及下降齿 a,b,c。每个摆杆都有 2 个高度位置：高位置和低位置。这两个 位置的高度相当于 3.5 个齿位距。摆杆在高位置时相应的导纱器处于工作位置。摆杆 在低位置相应的导纱器处于工作位置。摆杆在低位置时相应的导纱器处于不工作位置， 如图 2.9 所示。 图 2.9 摆杆与选择板 2.2.2 自动调线装置的工作原理 机器运转时，平齐三角、4 个电磁铁，4 个选择板，上升三角、下降三角等都随针 筒一起回转。选择器转至某一成圈系统处就对该处的调线器发生选择作用。径向平齐 踵在平齐三角的作用下使摆杆处于待选择位置（竖直）。只要选择板碰及摆杆上的齿 （选择齿或下降齿），该摆杆下部就被选择板推至远离中心而倾斜。没有被选择板碰 及的摆杆仍保持竖直。竖直的低位摆杆的上升踵被上升三角顶上，相应的导纱器就进 入工作位置。倾斜的低位摆杆不会被上升三角作用到，因而相应的导纱器仍保持在不 2 选针和自动调线原理介绍 11 工作位置。倾斜的高位摆杆的下降踵被下降三角压下，因而相应的导纱器推出工作位 置，进入不工作位置。竖直的高位摆杆不会被下降三角作用到，因而相应的导纱器仍 保持工作位置。每块选择板有 2 个位置：高位置和低位置。在这两个位置，选择板头 的高度差相当于 0.5 个齿位。被相应的电磁铁吸下的选择板处于低位置，没被相应的 电磁铁吸下的选择板由于弹力的作用而处于高位置。处于高位的选择板能碰及低位摆 杆的相应选择齿，例如处于高位的选择板 a 能碰及低位摆杆的相应选择齿 a（即碰及低 位的 a 摆杆），但不能碰及高位摆杆的任何选择齿和下降齿。处于低位的选择板 a 能 碰及高位摆杆的相应下降齿，例如处于低位的选择板 a 能碰及高位摆杆的下降齿 a（即 碰及高位的 b 摆杆，高位的 c 摆杆，高位的 d 摆杆），但不能碰及低位摆杆的任何选 择齿和下降齿。 针筒每转过一个成圈系统，控制器即发出一个选择信号。当选择器转至某成圈系 统时，如该成圈系统不需要调线，则 a，b，c，d 都不吸下相应的选择板，这样低位摆 杆不上升，高位摆杆不下降。当选择器转至某成圈系统时，如需要该成圈系统的导纱 器退出工作，别的导纱器从不工作位置进入工作位置，则该导纱器相应的电磁铁就要 吸下相应的选择板。如 2.10 中，某成圈系统的 a，c，d 摆杆在低位，b 摆杆在高位， 即表示成圈系统的 a，c，d 导纱器不工作和 b 导纱器工作。如不需要调线，则选择板 a,b,c,d 都不被吸下，见图 2.10（1）；如需要 d 导纱器进入工作而 b 导纱器退出工作， 则只要吸下选择板 d 即可，见图 2.10（2）；如需要 d 和 a 导纱器都进入工作而 b 导纱 器退出工作，则只要吸下选择板 d 和选择板 a 即可，见图 2.10（3）。从图 2.10（1） 可见，a 摆杆的 a 齿，c 摆杆的 c 齿和 d 摆杆的 d 齿分别被选择板 a，c，d 碰及，而 b 摆杆没被任何选择板碰及，所以 a 摆杆，c 摆杆和 d 摆杆保持在低位，b 摆杆保持在高 位。从图 2.10（2）中可见，a 摆杆的 a 齿和 c 摆杆的 c 齿分别被选择板 a 和 c 碰及， b 摆杆的 d 齿被选择板 d 碰及，而 d 摆杆没被任何选择板碰及，所以 a 摆杆和 c 摆杆保 持在低位，d 摆杆升至高位，b 摆杆降至低位。从图 2.10（3）中可见，c 摆杆的 c 齿 被选择板 c 碰及，b 摆杆的 a 齿和 d 齿被选择板 a 和 d 碰及，而 a 摆杆和 d 摆杆没被任 何选择板碰及，所以 c 摆杆保持在 持在低位，a 摆杆和 d 摆杆升至高依，而 b 摆杆降 至低位。由于上升三角在前，下降三角在后，所以摆杆的上升动作在前，下降动作在 后，这样保证了调线过程中进入工作的导纱器先进入，退出工作的导纱器后退出。 2 选针和自动调线原理介绍 12 图 2.10 选择板对摆杆的选择过程 2.2.3 自动调线过程 在大圆机上加装四色调线装置是为了编织四色彩横条针织物。彩色横条相间针织 物是制作 t 恤衫、运动衣的理想面料。在普通大圆机上，只要按一定的规律，在各个 成圈系统的导纱器穿入多种色纱，就可编织出彩横条织物。但由于普通大圆机各成圈 系统只有 1 个导纱器，一般只能穿 1 根色纱，成圈系统数量也有限，所以织物中 1 个 彩横条相间的循环单元的横列数也不可能很多。例如对于成圈系统数达 150 路的大圆 机来说，所能编织的彩横条循环单元最多不超过 150 横列。 如果每一成圈系统装有多个导纱器，每个导纱器穿 1 种色纱，编织每一横列时， 2 选针和自动调线原理介绍 13 各系统可根据花型要求选用其中某一导纱器，则可扩大彩横条循环单元的横列数。四 色调线（即每一系统有 4 个导纱指可供调换）装置正是根据这一原理而设计的。 早期的四色调线装置是采用机械控制。目前较先进的电脑控制调线装置已广泛应 用。后者具有花型变换快和方便，循环单元不受限制等优点。下面简单介绍电脑控制 四色调线装置的工作原理。 整个系统包括电脑控制器与调线控制装置两大部分。电脑控制器上装有键盘和显 示器，可以调用或更改电脑中存储的花型，也能输入新的花型。通过一个与针筒同步 回转的信号传送器将贮存在电脑控制器中的花型程序传送给有关的导纱指变换电磁铁， 进行调线。 每一调线装置有个可变换的导纱器。对每一导纱指的控制方式为：导纱指随同关 闭的夹线器和剪刀从基本位置被带到垫纱位置，又随同张开的夹线器和剪刀被带回基 本位置。导纱指、夹线器和剪刀是主要的工作机件。 图 2.11 所示为在普通大圆机上的调线过程。 （1）图（a）所示.导纱机件 2 与带有剪刀 4 和夹线器 5 的导纱指 3 处于基本位置。 纱线 a 穿过 2、3 和导纱器 1 垫入针钩。此时导纱机件 2 处于较高位置，夹线器 5 张开。 （2）图（b）所示.另一导纱指 7 带着夹线器 9、剪刀 8 和纱线 b 摆向针背。 （3）图（c）所示.带着夹线器 9、剪刀 8 和 b 纱的导纱指 7 与导纱机件 6 一起向 下运动，进入垫纱位置。b 纱进入约 6-10mm 宽的不插针区域，为垫纱做准备。 （4）图（d）所示.当新纱线 b 在调线位置被可靠地编织了两三针后，夹线器 9 和 剪刀 8 张开，放松纱端。在基本位置的导纱指 3 上的夹线器 5 和剪刀 4 关闭，握紧纱 线 a 并将其剪断。至此调线过程完成。 2 选针和自动调线原理介绍 14 图 2.11 调线过程 3 电子选针的数据准备 15 3 电子选针的数据准备 与传统机械式大圆机所用的滚筒式选针机构不同的是，电脑自动调线大圆机采用 的是受电信号控制、能上下摆动刀片的电子选针器。在改变花型时，只要改变电信号， 无需变动选针机构，因而花型变换速度快，提高了编织效率。电脑自动调线大圆机中 的电信号即是电子选针器的驱动信号，它由计算机的数据提供，开机前的数据准备工 作就叫做花型数据准备17。 3.1 花纹数据的准备 为了简明清楚地表明纬编织物的结构，大圆机上一般用意匠图矩型（把织物内线 圈组合的规律，用规定的符号画在小方格纸上表示的一种图形）来表示一个完全组织 的花纹循环，它是织物上的花纹在横向、纵向重复的最小单元。一般来讲，决定意匠 图的 3 个参数分别是花宽 w，花高 h 和色彩数 c。对电脑自动调线大圆机来说，花宽 w 即为针筒总针数。h 为一个最小循环组织的横列数，机械选针时，最大花高单色时不能 超过成圈系统数 s，c 个色彩时不能超过 s/c；而在电子选针时，它的最大花高不受机 器固有针数和路数的限制，但花型的大小会受到电脑内存的限制，花型超大可以造成 电脑运行时内存外溢，从而出现错误。色彩数 c 要受到针织大圆机的限定。在四色调 线大圆机上，一个花型中只能有四种颜色，六色调线大圆机上只能有六种颜色。 横条 纹产品是由两种或两种以上的色纱交替编织成各种色纱横条纹的一种织物，每一横列 都是由一个成圈系统组成，即横列数就形成一个完全花纹组织，这里我们可以用花纹 示意图更形象完整的表示出该编织花纹的数据。 如图3.1所示，其花型高度为h6，花纹颜色c3，花宽w为针筒总针数的一个花 型意匠图。在该意匠图上，我们分别用,和表示色彩1，色彩2和色彩3。 可用一组行向量来表示该意匠图。我们把该行向量组称为 d 向量组（design vectors）且 d=vectors_d(yi) (3.1) 其中各行向量d(yi)由w个数组成的有序数组，表示意匠图中的各行数据。即d(yi) =(aw,a2,a1) 而yi=h,h-1,1，aj =ck 且ck =1,2,c 3 电子选针的数据准备 16 图3.1 花纹意匠图 注意该行向量与一般行向量不同，它的元素序号是从右往左排而不是从左往右排， 向量组的序号也是从下往上排而不是从上往下排，这是为了与编织次序相一致的缘故。 对应于图 3.1 的示意图，我们有行向量组： （3.2） 33333 33333 33333 22222 22222 11111 1 2 3 4 5 6 d d d d d d d 通常示意图由计算机的绘图软件画出，然后根据形成原则自动算出d向量组。 3.2 编织数据的准备 从编织工艺上看，由于织物有c种色彩，每根色线要通过一路调线手指（如图3.2 所示）进入，这里面每一种色纱都相应地对应一个手指。 图3.2 调线手指实物图 因此我们可以把色纱与相应的手指编号，分别为c1,c2,c3,如果我们编织色纱 c1,c2,c3对应的高度分别为1,2,3，则编织情况如表3.1所示： 3 电子选针的数据准备 17 表表3.13.1 编织情况编织情况 1000 调线手指1 0100 调线手指2 0100 调线手指3 0010 调线手指4 0010 调线手指5 0010 调线手指6 表中数字“0”表示调线手指对应的手指不参与纱线的编织，数字“1”表示对应 调线手指参与纱线编织。 从数学上看，为了用编织数据准确地表示调线手指的编织情况，我们可以用一个 一维向量表示每一个调线手指的编织状况，然后根据色彩数c创建一个一维向量，使其 对d向量组中各向量进行扩充，最后达到编织数据所需要的编织矩正。具体的做法是， 首先定义r个一维扩充列向量e,它们的各元素中只有一个表示参与编织的手指值用1表 示，其余的各位置的元素均为0，即 t e0001 1 t e0010 2 t r e0100 根据该手指信息，我们可以用它代替编织矩阵d向量组里面的编织动作。这里假定 机器编织的最小循环数为w，机器调线手的个数为 n,则编织动作数据矩正的行数m=w/n,因 此整个编织动作数据的最小循环矩阵可用一个二维数组f来表示。 ),() 1 ,( ),( ), 1 () 1 , 1 ( nmfmf qpf nff f 式中：-编织循环中选针器在第q个调线手处的编织动作。 ),(qpf e 表示调线手指的编织动作。 ),(qpf r 此时已基本上完成了选针花纹数据向编织数据的转化。 3.3 选针数据的准备 自动调线机控制数据就是根据自动调线所需编织的花型基本信息控制选针器发出 相应的选针驱动信号，使之能够在计算机的控制下完成横条布的编织，下面举例说明。 3 电子选针的数据准备 18 （1）确定选针数据循环的最小机器运转圈数 r。因为织物花型是重复循环的，意匠 图较小时只需存储最少的控制信号就可使之循环驱动，而循环数据的多少取决于花型 循环的最小机器运转圈数。 设机器的调线手指的路数为 f=8，织物花型高度 h=6，色彩 c=3。此时织物的排列 平面图如图 3.3，从图中可以看出，此组参数下一个花高的数据即可循环。 (1、2、3、6均为花高) 图 3.3 织物排列平面图 也就是最小机器的运转圈数为r=lcm/f，（lcm为h与f的最小公倍数），这里 h=6，f=8，所以r=24/8=3，即机器转3圈就可以完成一个最小循环。 （2）确定在一个最小循环中每一个花型信息对应的手指。手指的作用就是选针器旋 转时根据编织花型的色彩号，确定选针刀片须触发的手指从而使织针钩入相对应的色 纱完成编织。这里c=3，h=6（c表示花色，h表示花高），假设c1=1， 表表3.23.2 机器手路数与所对应的花色机器手路数与所对应的花色 机器手路 数 12345678 花色 c1c2c2c3c3c3c1c2 花色 c2c3c3c3c1c2c2c3 花色 c3c3c1c2c2c3c3c3 c2=2，c3=3，在最小循环单元内，即24个花型基本信息对应的机器手分别为，如表3.2