CN106553193A - 一种智能纱架多机械手换纱*** - Google Patents
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Abstract
一种智能纱架多机械手换纱***，包括四部分：纱架、续纱机械手、中转机械手和绕纱机械手。采用集中管理、分散控制的模式，设计了基于CAN总线的多机械手分布式控制***。该***实现了阿克明斯特地毯织机的换纱自动化，节约了人工和时间成本，提高了地毯织造的效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械手，特别是一种智能纱架多机械手换纱***。
背景技术
中国地毯业起步于20世纪80年代中期，近年来中国房地产业、旅游业和酒店业发展迅速，地毯销量以每年20％的速度持续增长。 阿克明斯特地毯图案多样、花色丰富，比簇绒地毯更受客户欢迎，因此广泛用于会议场馆、高级酒店等地，市场需求量持续增长。但是传统阿克明斯特地毯织机织造效率偏低，这其中主要原因是织机换纱依靠人工，经统计，一幅4ｍ、宽10ｍ长的多花色地毯图案换纱需要两天时间，故而如何缩短换纱时间成为了提高地毯织造效的关键。
针对阿克明斯特地毯生产工艺以及市场需求，文中设计了一种新型换纱***，该换纱***将完全放弃传统的人工换纱方法，采用多机械手结构完成纱线的成卷、运送和接纱等动作，并采用基于智能体的分层控制思想构建了智能纱架多机械手分布式控制***，为使换纱时间更短，对***中的核心部分续纱机械手进行了路径规划。该***完全实现了换纱自动化，提高了阿克明斯特织机的织造效率。
发明内容
本发明提出了一种智能纱架多机械手换纱***，该***实现了阿克明斯特地毯织机的换纱自动化，节约了人工和时间成本，提高了地毯织造的效率。
本发明所采用的技术方案是：
所述智能纱架机械手换纱***用于地毯织造过程中后方纱架的工业自动化。***通过机械手对纱架上的纱线进行换纱续纱，代替人工劳动力。一方面，***计算机对订单图案进行分析，计算所需用纱量，控制绕纱部分绕取需要的纱线；另一方面，***通过对前方地毯织机的织造进行监控，获取用纱情况，计算机根据用纱情况，向续纱机械手发送指令，要求其到规定位置完成换纱续纱动作。***包括四部分：纱架、续纱机械手、中转机械手和绕纱机械手。
传统的含有纱管的纱筒不适用于***自动化续纱过程，所以纱架储纱方式采用线团。续纱机械手是***的核心部分，续纱机械手从传送带上接收装满纱团的中转箱，再把中转箱中的纱团运送到纱架规定位置进行接纱操作。中转机械手是绕纱机械手与续纱机械手的桥梁，它负责到不同的绕纱机械手前将纱团从绕纱机械手上取下并将其放入中转箱内，随后通过传送带将中转箱传送给续纱机械手；绕纱机械手作用为将大卷纱团上的纱线退卷，重新卷绕形成小卷纱团。由于纱架的储纱方式采用纱团，目前现有的络筒机不适合绕纱，所以使用绕纱机械手绕取纱线。
所述智能纱架多机械手控制***采用集中管理、分散控制的模式，设计了基于CAN总线的多机械手分布式控制***。按照控制***的结构和功能，该***划分为主控层、通信层、协调层、执行层4层。
所述智能纱架多机械手控制***的***软件应用LabVIEW开发，其软件具有强大的数据分析、数据处理、数据通讯及仪器控制等功能，可大幅度缩减软件开发时间，具有良好的程序可读性，有利于***的维护与调试。***软件主要包括数据库、动作文本、界面监控、串口发送接收线程、动作执行程序。软件设计采用了将动作时序与人机交互界面编程分离的方法。通过将动作时序编辑成为文本，对其解释，生成独立与界面的后台执行程序，使得时序与界面的编程得以分离，允许工程师通过动作文本对动作时序进行快速修改。
数据库主要存储纱架用纱情况、所需用纱和各执行部分当前状态等数据；动作文本为***时序的表示形式，工程可以通过创建文本编写动作文本，并通过界面读取编辑； 界面主要对***各种部分的状态进行显示、更新，同时界面也包含对***的操作，界面可以对动作文本进行读取编辑，界面将需要发送的指令送入指令发送队列，队列依次向串口发送指令；串口发送接收线程主要负责指令的串口发送和数据的串口接收，并对数据进行处理，将数据传送至相应的控件或变量中；动作执行程序控制着整个***的运作，动作执行程序由动作文本通过动作解释而得。
本发明的有益效果是：该***实现了阿克明斯特地毯织机的换纱自动化，节约了人工和时间成本，提高了地毯织造的效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的***空间布局图。
图2是本发明的绕纱机械手简图。
图3是本发明的***控制图。
图4是本发明的***软件设计方案。
图中：1.主控层模块；2、4.通讯层模块；3.协调层模块； 5.执行层模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1，智能纱架机械手换纱***用于地毯织造过程中后方纱架的工业自动化。***通过机械手对纱架上的纱线进行换纱续纱，代替人工劳动力。一方面，***计算机对订单图案进行分析，计算所需用纱量，控制绕纱部分绕取需要的纱线；另一方面，***通过对前方地毯织机的织造进行监控，获取用纱情况，计算机根据用纱情况，向续纱机械手发送指令，要求其到规定位置完成换纱续纱动作。***包括四部分：纱架、续纱机械手、中转机械手和绕纱机械手。
如图2，前方为阿克明斯特地毯织机。传统的含有纱管的纱筒不适用于***自动化续纱过程，所以纱架储纱方式采用线团。续纱机械手是***的核心部分，续纱机械手从传送带上接收装满纱团的中转箱，再把中转箱中的纱团运送到纱架规定位置进行接纱操作。中转机械手是绕纱机械手与续纱机械手的桥梁，它负责到不同的绕纱机械手前将纱团从绕纱机械手上取下并将其放入中转箱内，随后通过传送带将中转箱传送给续纱机械手；绕纱机械手作用为将大卷纱团上的纱线退卷，重新卷绕形成小卷纱团。由于纱架的储纱方式采用纱团，目前现有的络筒机不适合绕纱，所以使用绕纱机械手绕取纱线。
如图3，智能纱架多机械手控制***采用集中管理、分散控制的模式，设计了基于ＣＡＮ总线的多机械手分布式控制***。按照控制***的结构和功能，该***划分为主控层、通信层、协调层、执行层4层。
（1）主控层模块：主控层包括PC监控计算机和CAN智能接口卡组成，PC机由LabVIEW实现人机交互、任务规划和指令生成等功能。CAN接口卡和协调层中的控制器都是以ARM微控制器LPC11C14为核心的硬件***。CAN智能接口卡实现串口和CAN之间的双向数据转换，串口包括RS232和RS485，可通过按键自动切换到对应的功能。
（2）通讯层模块：通讯层分为两部分，一部分负责主控层和协调层之间CAN主干网的信息传输，另一部分负责协调层和执行层之间CAN的信息传输，两部分之间通过CAN总线进行通信。CAN总线和一般通讯总线相比，其通信具有较强的可靠性和灵活性。CAN总线上任意一个节点均可在任意时刻主动向网络上的其他节点发消息，而不分主从，并且其结构简单，只需2根线就可构成总线，总线上其节点数可达110个， 并可通过网桥/中继器来增加其节点数，增强通讯信号， 缩短布线距离，采用CAN总线给各机械手之间数据通信和控制信息的传递带来了极大方便。 总线报文上每帧信息都有CRC校验，数据出错率低，并能对错误来源进行定位，提供相应的错误处理功能。
(3)协调层模块：协调层由各机械手同步控制器构成，同步控制器主要负责接收上位机传送的任务信息， 规划并管理任务。基于以上特点，提出用智能体来实现协调层和执行层的功能，各个智能体之间是独立的，每个智能体由一个同步控制器、 若干个GALIL运动控制卡、电机驱动器和传感器组成。一方面，智能体通过PC机传送的任务信息，对执行层进行控制；另一方面，智能体接收执行层发送的反馈信息，对下一任务进行规划。智能体之间可相互传递信息，使整个***更加智能化。
(4)执行层模块：执行层由GALIL运动控制卡、电机驱动器、电机和传感器构成，主要负责机械手动作执行。本***采用的控制器是由GALIL公司生产的DMC⁃B140运动控制卡，一个GALIL运动控制卡可控制４个电机、8路光电隔离数字输入、4路数字输出，8路模拟输入用于传感器接口。
如图4，该***软件应用LabVIEW开发，其软件具有强大的数据分析、数据处理、数据通讯及仪器控制等功能，可大幅度缩减软件开发时间，具有良好的程序可读性，有利于***的维护与调试。***软件主要包括数据库、动作文本、界面监控、串口发送接收线程、动作执行程序。软件设计采用了将动作时序与人机交互界面编程分离的方法。通过将动作时序编辑成为文本，对其解释，生成独立与界面的后台执行程序，使得时序与界面的编程得以分离，允许工程师通过动作文本对动作时序进行快速修改。
数据库主要存储纱架用纱情况、所需用纱和各执行部分当前状态等数据；动作文本为***时序的表示形式，工程可以通过创建文本编写动作文本，并通过界面读取编辑； 界面主要对***各种部分的状态进行显示、更新，同时界面也包含对***的操作，界面可以对动作文本进行读取编辑，界面将需要发送的指令送入指令发送队列，队列依次向串口发送指令；串口发送接收线程主要负责指令的串口发送和数据的串口接收，并对数据进行处理，将数据传送至相应的控件或变量中；动作执行程序控制着整个***的运作，动作执行程序由动作文本通过动作解释而得。
Claims (6)
1.一种智能纱架多机械手换纱***，其特征是：所述智能纱架机械手换纱***包括四部分：纱架、续纱机械手、中转机械手和绕纱机械手。
2.根据权利要求1所述的一种智能纱架多机械手换纱***，其特征是：所述续纱机械手是***的核心部分，续纱机械手从传送带上接收装满纱团的中转箱，再把中转箱中的纱团运送到纱架规定位置进行接纱操作。
3.根据权利要求1所述的一种智能纱架多机械手换纱***，其特征是：所述智能纱架多机械手控制***采用集中管理、分散控制的模式，设计了基于ＣＡＮ总线的多机械手分布式控制***，按照控制***的结构和功能，该***划分为主控层、通信层、协调层、执行层4层。
4.根据权利要求1所述的一种智能纱架多机械手换纱***，其特征是：所述智能纱架多机械手控制***的***软件应用LabVIEW开发，其软件具有强大的数据分析、数据处理、数据通讯及仪器控制等功能，可大幅度缩减软件开发时间，具有良好的程序可读性，有利于***的维护与调试。
5.根据权利要求1所述的一种智能纱架多机械手换纱***，其特征是：所述***软件主要包括数据库、动作文本、界面监控、串口发送接收线程、动作执行程序。
6.根据权利要求1所述的一种智能纱架多机械手换纱***，其特征是：所述软件设计采用了将动作时序与人机交互界面编程分离的方法，通过将动作时序编辑成为文本，对其解释，生成独立与界面的后台执行程序，使得时序与界面的编程得以分离，允许工程师通过动作文本对动作时序进行快速修改。
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| CN106553193A true CN106553193A (zh) | 2017-04-05 |
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| CN201510631611.0A Pending CN106553193A (zh) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | 一种智能纱架多机械手换纱*** |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108396456A (zh) * | 2018-04-23 | 2018-08-14 | 石狮市宝翔针织机械有限公司 | 具备圆柱坐标机器人的针织圆纬机 |
| CN111268866A (zh) * | 2020-03-12 | 2020-06-12 | 淮安信息职业技术学院 | 一种基于物联网的喷水织机 |
| CN112566859A (zh) * | 2018-07-30 | 2021-03-26 | 肖氏工业集团公司 | 自动化粗纱架组件和***及其制作和使用方法 |
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