步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器在電腦刺繡機(jī)上獲得了廣泛的運(yùn)用。電腦刺繡機(jī)是80年代國外紡織機(jī)械中的最新產(chǎn)品。它運(yùn)用微機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)刺繡整個(gè)過程的自動(dòng)化，大大提高了刺繡產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
電腦刺繡機(jī)是機(jī)電一體化的產(chǎn)品，主要由刺繡機(jī)身、電源系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)、刺繡框、刺繡頭以及信號傳感器等部分組成，其刺繡動(dòng)作過程為，由磁盤或紙帶機(jī)將花樣信號送入計(jì)算機(jī)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后送入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和主軸控制系統(tǒng)，最后由動(dòng)力系統(tǒng)帶動(dòng)刺繡框、刺繡頭協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，刺繡開始。
在刺繡過程中，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)繡框運(yùn)行是最重要的環(huán)節(jié)，它直接影響到繡品的質(zhì)量、刺繡效率和噪聲大小。
電腦刺繡機(jī)是使用微機(jī)對步進(jìn)電機(jī)的速度進(jìn)行控制，控制的實(shí)質(zhì)就是控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí)的運(yùn)行曲線，首要的是進(jìn)給脈沖時(shí)刻的計(jì)算，是一種軟件控制方法。通常的設(shè)計(jì)方法是使步進(jìn)電機(jī)按加速、勻速、減速的曲線運(yùn)行，離線計(jì)算出定時(shí)時(shí)間，把它們寫入內(nèi)存中，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)速度控制軟件化。這種方法的缺點(diǎn)是計(jì)算機(jī)只能按照事先給定的速度曲線對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，無法按照刺繡工況的變化隨時(shí)修改速度曲線的參數(shù)，使步進(jìn)電機(jī)在合理的狀態(tài)下運(yùn)行。本文介紹一種適合在電腦刺繡機(jī)上使用的步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行曲線及其計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)了定時(shí)參數(shù)的在線計(jì)算。
2實(shí)現(xiàn)的曲線及其參數(shù)的計(jì)算
2．1實(shí)現(xiàn)的曲線(見附圖)
考察如下的正弦函數(shù)：
式中π=3．1415926，t為步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行時(shí)間。實(shí)現(xiàn)這種函數(shù)曲線的優(yōu)點(diǎn)為：
a．由于曲線平滑，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載運(yùn)行平穩(wěn)、柔和、噪聲小。
b．滿足步進(jìn)電機(jī)慢起動(dòng)、慢停止的特性。
c．有明確的數(shù)學(xué)表達(dá)式，易于在線計(jì)算和實(shí)現(xiàn)。
d．對于不同的刺繡工況，可通過改變參數(shù)a和t實(shí)現(xiàn)。
2．2計(jì)算
假設(shè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí)的某工況為，在t時(shí)間內(nèi)需要步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行n步，電機(jī)的最高運(yùn)行頻率為fm，起始頻率和終了頻率都為零。運(yùn)行曲線為式(1)的f(t)，把t分為n份，即△t1，△t2，……，△tn，t=△t1+△t2+……+△tn。令：
t1=△t1
t2=△t1+△t2
tn=t=△t1+△t2+……+△tn
如附圖所示，令f(t)在t軸上半部所圍成的面積為n，f(t)與△t1, △t2,……△tn所圍成的面積都為1，即：
參數(shù)a的確定
a為步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際最高運(yùn)行頻率，按式(2)可求出a的值。
必須保證a應(yīng)小于給定的電機(jī)最高運(yùn)行頻率，否則會(huì)引起嚴(yán)重后果。
2.2.2 參數(shù)t(i=1,2,……，n)的確定
按式（3）可得：
由于t0=0,按式（5）可遞推出t1,t2,……，tn-1的值。
△ t1=t1
△ t2=t2-t1
.
.
.
△ tn=t-tn-1
2.2.3進(jìn)給脈頻率fi(i=1,2,……，n)的計(jì)算
fi=1/△ti (i=1,2,……，n) (6)
不難證明，fi為函數(shù)f(t)=asin(π/t ·t) （ｔｉ－１≤ｔ≤ｔｉ）上的一點(diǎn)。
3應(yīng)用舉例
在某電腦刺繡機(jī)產(chǎn)品上，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)
繡框水平前后左右移動(dòng)，脈沖當(dāng)量為0 .lmm，刺繡某針跡長度為4ram(相應(yīng)的脈沖數(shù)量為n=40)，給定的時(shí)間為30ms，步進(jìn)電機(jī)的起蛄和終了頻率都為零，計(jì)算各進(jìn)給脈沖的時(shí)間和相應(yīng)的運(yùn)行頻率。
4結(jié)語
實(shí)現(xiàn)曲線是步進(jìn)電機(jī)平均建度的連線，在某一進(jìn)給脈沖間隔內(nèi)，它又是理想的正弦曲線某一時(shí)刻的速度，實(shí)現(xiàn)的精度是曲邊梯形和單位矩形面積之差的絕對值。這種方法實(shí)班的關(guān)鍵在于所使用的計(jì)算機(jī)要有三角函數(shù)的處理能力，且有較高的運(yùn)算速度，否則難以勝任高速刺繡。