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织袜工艺中的CAD/CAM技术应用 |
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作者：吴奕立 颜钢锋 |
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前 言
CAD/CAM技术是现代计算机控制技术的一个发展方向，它充分利用计算机在设计和制造方面的巨大能力，大大提高了技术水平和生产能力，应用领域日益广泛。
织袜业是针织工业中一个重要的行业，传统提花袜机采用回旋式编织，编织机构和喂纱装置在机器上固定不动，针槽内插有袜针的圆形针床作回旋运动，提花滚筒作为选针机构实现机械提花，传统工艺生产的袜品花型单调、花色少、花型变换周期长，无法满足现代人们对袜品时装化、多样化的要求。把CAD／CAM技术应用于织袜业，改革落后的传统机械和技术，用电子提花代替机械花筒控制，是古老悠久的织袜业重焕生机的迫切需求。
1、系统总体结构
织袜工艺中CAD／CAM技术应用包括两部分——花型设计系统(CAD)和提花控制系统(CAM)。花型设计系统完成提花花型的输入、编辑并将花型信息转换成控制系统所需要的数据格式；提花控制系统根据花型信息控制提花袜机工作完成整个编织过程。其总体结构如图1所示：
图1 系统总体结构
花型设计系统中花型可由扫描仪自动输入，也可由设计人员直接面对屏幕通过数字化仪、鼠标、光笔或键盘手动输入或创作，具有丰富的图案设计和编辑能力及友好的用户界面。
花型信号是花型设计系统的输出、提花控制系统的输入，主要有两种方式实现信息的传输：间接方式和直接方式。间接方式采用磁盘、电子盘或EPROM作为信息载体；直接方式用通信线直接连接两个系统实现信息传输。
控制计算机根据花型信号产生控制信号，控制选针机构，进而控制袜机钩针动作，实现袜机织造过程。
2、花型设计系统(CAD)的构成及设计
2.1 花型设计系统的结构组成
花型设计系统完成提花花型的输入、编辑并将花型信息转换成控制系统所需要的格式，根据其功能可分成三个基本模块：
a)花型输入/输出模块；
b)辅助设计模块；
c)系统模块；
花型输入/输出模块实现原始花型、草图、样品的录入并输出花型控制信号；辅助设计模块提供图形的辅助设计功能，进行花型创作、修改、编辑；系统模块为整个系统提供系统支持，如内存管理、外围接口控制等。
花型设计系统的硬件组成如图2所示。
图2 花型设计系统硬件组成
2.2 系统主要功能
系统主要具备以下四方面的功能，现分述如下。
a)图像编辑功能：花型设计系统中的主要功能之一就是完成对花型的输入、编辑等图形处理功能，包括基本图形的绘制；区域填充；换色；自定义区域的重复拷贝、左右对称拷贝、上下对称拷贝、中心对称拷贝、缩放拷贝、旋转拷贝，拷贝功能中包含有透明色与保护色，可实现多种图象的组合；图象恢复；绘制中西文字体；图象的局部或整体放大、缩小等。
b)工艺处理功能：主要完成与织袜工艺有关的操作，包括组织覆盖、边界重复、接回头、图象尺寸的自动调节以适应不同规格、不同型号的袜机。
c)文件管理功能：提供对花型文件的输入、输出、查询等功能，包括文件建立、读文件、写文件，文件浏览、复制等操作。
d)数据转换：数据转换模块利用图象压缩技术，将编辑处理完毕的花型色代码数据文件压缩、格式化为花型信号，成为花型设计系统与提花控制系统的连接接口。数据转换过程如图3所示。
图3 花型数据转换流程
3、提花控制系统(CAM)的构成及设计
3.1 提花控制系统原理
提花控制系统接受通过数据媒体传送的花型数据信号，将其转换为花型控制信号，在同步信号作用下与针筒的旋转运动协调一致，控制每一枚袜针，编织出不同设计风格的花袜。当袜机工作在提花进程时，控制系统在收到针同步信号以后，根据花型信息及时调整各选针器的对应刀口状态，使即将到来的提花片能按花型要求被压入或不压入针槽，从而控制织针上升与否织出所需的花型。在这一过程中，选针控制部分的执行机构是选针器。选针器将控制信号转换成机械动作，它必须在织针到达编织口之前选好针，因此每个编织口对应一个选针器。
3.2 系统硬件结构
提花控制系统的硬件结构如图4所示。
图4 提花控制系统的硬件结构
3.3 系统软件设计
根据提花控制系统的实际应用需求，进行软件设计主要考虑以下问题：
a)合理设计花型信息的数据结构，使之具有封闭性和可操作性。
b)为了提高系统实时性，尽可能缩短、精简实时控制部分代码。
c)系统具有友好的用户界面，便于使用、操作。
d)动态显示运行信息，便于调试及监控。
e)要有较强的鲁棒性，具有容错能力和抗干扰能力。
从功能实现的角度可以看出，本系统软件可分为两部分：实时控制部分及用户交互和控制变量初始化过程。
实时控制部分是控制软件的核心，它根据读出的花型信号和受到的同步信号作相应计算，控制选针器作出正确动作，实时性要求很高；用户交互和控制变量初始化过程主要完成花型数据读数指针的初始定位和选针器刀口位置的初始化，没有实时性要求，但要求有较强的功能处理能力。控制软件的流程如图5所示。
图5 软件流程框图
4、结束语
作为织袜生产工艺中的实际应用系统，其可靠性和安全性是系统设计中最受关注的问题之一，尤其提花控制系统，在线控制袜机构针动作，通常是采用昼夜连续工作方式，一旦出现故障，袜机无法运转，就会造成直接的经济损失。在开发设计过程中，研究各种干扰的产生、传播机理，在硬件方面，采用了交流稳压、光-电隔离、滤波、屏蔽等技术消除干扰源或削弱干扰强度；在软件方面，采用软件冗余、系统自检、运行状态动态跟踪及系统恢复等措施，保证系统安全运行。
CAD／CAM技术已成功地应用于国内多种袜机系列，如上海第一针织机械厂的9608袜机、安徽第一针织机械厂的951系列、常熟袜机厂的891型、上海七纺机的Z537型袜机等，提高了国产袜机的自动化程度，促进了织袜业的设备改造和生产效率。
参考文献
1 戴淑清主编．纬编针织物设计与生产．北京：纺织工业出版社，1992．8～17，57～79，132～150
2 胡红主编．新型横机构造与编织．北京：纺织工业出版社，1993．15～247，270～309
3 Slom S H．CAD／CAM PRODUCERS UPBEAT FOR’92，KNITTING TIMES，Feb．，1992，61(2)：23～26
(end)
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(5/10/2004) |
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