基于虛擬儀器的服裝裁剪機(jī)數(shù)控系統(tǒng)

　　服裝裁剪機(jī)的關(guān)鍵部件是裁剪機(jī)頭，它有三個(gè)自由度需要控制，即X軸位置、Y軸位置和圍繞Z軸的轉(zhuǎn)角C。出于成本考慮，本系統(tǒng)通過(guò)插在PC機(jī)ISA標(biāo)準(zhǔn)總線插槽上的MINAS型PMAC卡控制X軸和Y軸位置，帶動(dòng)裁剪刀頭在X-Y平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，X、Y軸分別由400W交流伺服電機(jī)經(jīng)行星齒輪減速機(jī)減速來(lái)驅(qū)動(dòng)。工作時(shí)刀頭根據(jù)X-Y平面內(nèi)的軌跡不斷調(diào)整旋轉(zhuǎn)角度C，使刀頭前進(jìn)方向和曲線的切線方向一致。同時(shí)由位置電傳感器采集刀面受力情況，經(jīng)電壓比較電路處理后輸出為數(shù)字信號(hào)f0、f1、f2，根據(jù)這三個(gè)值的組合狀況對(duì)刀頭偏轉(zhuǎn)角度進(jìn)行補(bǔ)償，使刀片兩面受力平衡，刀面保持豎直方向上下動(dòng)作，使裁剪的衣片上下大小形狀一致，以保證裁剪精度。通用I/O卡通過(guò)PCI總線插在PC機(jī)的插槽上，它通過(guò)輸出控制信號(hào)CP、CW、EN來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)刀頭的旋轉(zhuǎn)。J5口為通用數(shù)字輸入和輸出口，它提供8個(gè)普通用途的數(shù)字輸入和8個(gè)普通用途的數(shù)字輸出。這些輸入和輸出通常通過(guò)定義M變量由軟件進(jìn)行讀取。在M變量的定義中，變量M1到M8分別用于讀取輸出1～8，M11～M18分別用于讀取輸入1～8。刀頭上下振動(dòng)切割布料的動(dòng)作由永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)經(jīng)同步齒輪帶傳遞，將偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榈额^的上下動(dòng)作實(shí)現(xiàn)。變量M1用于控制該電機(jī)的起停。M2輸出數(shù)字信號(hào)控制刀頭提刀與下刀，M3、M4變量輸出分別執(zhí)行磨刀和壓腳功能。M11、M12、M13用于接收來(lái)自刀頭的檢測(cè)數(shù)字信號(hào)f0、f1、f2。M14用于檢測(cè)刀頭的旋轉(zhuǎn)零位，每次程序運(yùn)行前，都要先完成刀頭位置的初始化，使刀頭準(zhǔn)確回到初始零位，即旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)點(diǎn)。
2 軟件開發(fā)
　　PMAC卡的開發(fā)軟件包括PCOMM32和PCOMM16，前者是Windows下的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)函數(shù)，可使用VB、VC、LabVIEW等軟件開發(fā)。PCOMM16的功能和PCOMM32相同，只是前者為16位的DOS開發(fā)環(huán)境。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可以提供一般通用操作系統(tǒng)無(wú)法保證的實(shí)時(shí)性。但對(duì)開發(fā)人員來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的特殊性帶來(lái)了較大的開發(fā)難度。實(shí)時(shí)性是指系統(tǒng)能夠在有限的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行要求的功能，并對(duì)外部的異步事件做出反應(yīng)的能力，它是一個(gè)相對(duì)概念。結(jié)合本系統(tǒng)的具體要求，可以考慮應(yīng)用基于Windows系統(tǒng)的軟件，通過(guò)程序結(jié)構(gòu)優(yōu)化及對(duì)各任務(wù)的合理調(diào)度，開發(fā)滿足實(shí)時(shí)性要求的控制系統(tǒng)。
　　LabVIEW是NI公司開發(fā)的軟件，主要面向計(jì)算機(jī)測(cè)控領(lǐng)域的虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)，它是應(yīng)用于Windows平臺(tái)的圖形化快速編程語(yǔ)言，被譽(yù)為工程師和科學(xué)家的語(yǔ)言[2]。LabVIEW的運(yùn)行機(jī)制是一種帶有圖形控制流結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流模式，程序框架從宏觀上講是一種多任務(wù)并行的運(yùn)行機(jī)制。LabVIEW具有強(qiáng)大的外部接口能力，可以實(shí)現(xiàn)LabVIEW與外部的應(yīng)用軟件，如C語(yǔ)言、Windows API等編程語(yǔ)言之間的通信。在LabVIEW中可用的外部接口包括：DDE、CIN、DLL等。合理使用這些接口，充分利用其他軟件的功能，可以編寫出功能更加強(qiáng)大的LabVIEW應(yīng)用軟件。基于LabVIEW的以上特點(diǎn)，以及其獨(dú)特的多任務(wù)并行機(jī)制，本系統(tǒng)采用該平臺(tái)開發(fā)數(shù)控裁剪系統(tǒng)。
　　整個(gè)系統(tǒng)軟件按照模塊化的編程思想分為6個(gè)模塊，如圖2所示。