0引言隨著近年縫制工業(yè)的發(fā)展,高速工業(yè)平縫機(jī)以其自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)單以及能大幅度提高縫制效率,逐步取代傳統(tǒng)的機(jī)械式縫紉機(jī)。目前我國(guó)對(duì)工業(yè)縫紉機(jī)的需求巨大。高速工業(yè)平縫機(jī)的主要技術(shù)難點(diǎn)在于快速精確的停針控制,由于縫制工藝的特殊性,一般要求在300～8000r/min速度范圍內(nèi),控制在3圈內(nèi)停針,并且停針精度在±5mm內(nèi)。這樣對(duì)停針控制算法有較高的要求,因此對(duì)提供給控制算法的速度參數(shù)精度要求較高,本設(shè)計(jì)要求速度測(cè)量誤
0 引 言
隨著近年縫制工業(yè)的發(fā)展,高速工業(yè)平縫機(jī)以其自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)單以及能大幅度提高縫制效率,逐步取代傳統(tǒng)的機(jī)械式縫紉機(jī)。目前我國(guó)對(duì)工業(yè)縫紉機(jī)的需求巨大。高速工業(yè)平縫機(jī)的主要技術(shù)難點(diǎn)在于快速精確的停針控制,由于縫制工藝的特殊性,一般要求在
300～8 000 r/
min速度范圍內(nèi),控制在3圈內(nèi)停針,并且停針精度在±5 mm內(nèi)。這樣對(duì)停針控制算法有較高的要求,因此對(duì)提供給控制算法的速度參數(shù)精度要求較高,本設(shè)計(jì)要求速度測(cè)量誤差不大于O.5％。
1 無刷
直流電機(jī)的速度測(cè)量
速度測(cè)量的方法有很多種,如霍爾轉(zhuǎn)速
傳感器、測(cè)速發(fā)電機(jī)、
光電式轉(zhuǎn)速傳感器、感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器和旋轉(zhuǎn)
變壓器式轉(zhuǎn)速傳感器等。在工業(yè)平縫機(jī)中,用的比較多的是增量式光電
編碼器,它不但可以檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,而且還可以測(cè)定電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向,增量式光電編碼器的工作原理是：在刻度盤上均勻分布著一定數(shù)量的光電孔,當(dāng)光透過光電孔的時(shí),光敏傳感器產(chǎn)生邏輯“1”信號(hào);當(dāng)
發(fā)光二極管被遮住時(shí),光敏傳感器產(chǎn)生邏輯“0”信號(hào)。如此,兩個(gè)光敏傳感器會(huì)產(chǎn)生A,B兩路相位相差90°的正交信號(hào)。
通過檢測(cè)光電編碼器輸出的脈沖,可以計(jì)算出平縫機(jī)的速度。通過選擇不同的光電編碼器,電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周可以產(chǎn)生不同的不同個(gè)數(shù)的脈沖信號(hào)。這里假設(shè)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的脈沖數(shù)為N。,轉(zhuǎn)速的算法可以采用兩種算法。
1.1 脈沖計(jì)數(shù)法
在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)位置脈沖信號(hào)計(jì)數(shù),以獲得單位時(shí)間的轉(zhuǎn)角來計(jì)算速度。若時(shí)間間隔為采樣時(shí)間Ts,測(cè)量的脈沖數(shù)為M,則被測(cè)的速度由：
計(jì)算得到。采樣周期Ts由控制系統(tǒng)的性能決定,則轉(zhuǎn)速n與單位時(shí)間內(nèi)脈沖數(shù)成正比。
脈沖計(jì)數(shù)方法對(duì)轉(zhuǎn)速的測(cè)量可以通過如下的軟件流程完成,M由兩次采樣的差值獲得,即t＝
ksT,時(shí)刻的M值為：
式中：θ(k)為t=
kTs時(shí)采用的位置信號(hào),具體的實(shí)現(xiàn)后文會(huì)有講述。
1．2 脈沖周期法
測(cè)量位置信號(hào)一個(gè)周期的時(shí)間,以獲得固定角度的時(shí)間來計(jì)算速度。其中時(shí)間的測(cè)量可以通過微處理器的時(shí)鐘計(jì)數(shù)來獲得。若微處理器的時(shí)鐘頻率為fo,一個(gè)位置脈沖信號(hào)周期內(nèi)計(jì)數(shù)的時(shí)鐘數(shù)為m,則被測(cè)試的速度可由：
計(jì)算得到。當(dāng)微處理器的時(shí)鐘f0和脈沖數(shù)N0確定后,轉(zhuǎn)速n與脈沖周期內(nèi)時(shí)鐘數(shù)m成反比。
脈沖周期測(cè)量方法,可以用光電編碼器的信號(hào)A或者B對(duì)微處理器的
定時(shí)器產(chǎn)生外部中斷來測(cè)量脈沖的寬度,再由式(2)計(jì)算獲得轉(zhuǎn)速。
1．3 兩種測(cè)量方法的實(shí)現(xiàn)
在高速工業(yè)平縫機(jī)的硬件設(shè)計(jì)中,選用了基于ARM7內(nèi)核的
LPC2138作為主控制器,利用LPC2138的外部捕獲功能,通過軟件編程,比較容易實(shí)現(xiàn)光電編碼器的脈沖信號(hào)捕獲來計(jì)算速度。LPC2138可以通過軟件配置其時(shí)鐘頻率,本設(shè)計(jì)中采用了
12MHz的時(shí)鐘頻率。
