1   概述
    電腦繡花機是隨著(zhù)計算機技術(shù)、電子技術(shù)、機械加工技術(shù)的發(fā)展應用而不斷發(fā)展起來(lái)的高自動(dòng)化刺繡設備。繡花機種類(lèi)包括平繡、金片繡、帶繡、繩繡、毛巾繡、帽繡、珠管繡等系列，繡花機廠(chǎng)是根據用戶(hù)需求生產(chǎn)各種機型的。我公司已成功研制出XHK-10平繡繡花機電控系統和XHK-20金片繡繡花機電控系統、XHK-201帽繡機電控系統，可分別配套平繡、金片繡、帽繡等系列繡花機。

2   主要組成與工作原理
    平繡繡花機電控系統主要由控制箱、操作盒、電機驅動(dòng)器、換針機構、繡線(xiàn)檢測機構、剪線(xiàn)機構等組成。 也可根據繡花機的不同類(lèi)型增加相應的電控控制機構，如金片繡繡花機電控系統在平繡繡花機的基礎上增加金片控制系統。
繡花機電控系統工作原理:
    首先人工用花樣打版軟件制作花樣文件，生成機器格式的花樣文件后，將花樣文件放入電控系統的存儲器中，在繡花機電腦程序的控制下將花樣文件內的坐標值轉換成繡框上與X、Y方向的位移量相當的電信號，再傳輸到X、Y、Z電機控制系統進(jìn)行電機升降速處理，電機驅動(dòng)器進(jìn)行功率的放大，X、Y步進(jìn)電機帶動(dòng)繡框完成X、Y方向的進(jìn)退運動(dòng)。同時(shí)主(Z)軸電機帶動(dòng)機針進(jìn)行上下運動(dòng)，使繡花機持續的工作。
    主軸電機通過(guò)機械同步齒輪帶動(dòng)，驅動(dòng)機頭傳動(dòng)系統旋轉，機頭的特定系統使引線(xiàn)系統和機針帶著(zhù)面線(xiàn)做上下運動(dòng)，穿刺繡面；和普通縫紉機的原理一樣鉤線(xiàn)系統中的旋梭旋轉使面線(xiàn)繞過(guò)帶有底線(xiàn)梭心的梭殼；挑線(xiàn)系統運動(dòng)，輸出面線(xiàn)并收緊線(xiàn)準備下一個(gè)針跡的面線(xiàn)線(xiàn)段。電腦繡花機和普通縫紉機不一樣的是繡框的運動(dòng)是由X、Y步進(jìn)電機通過(guò)同步齒輪帶動(dòng)的。將面料上的每個(gè)刺繡點(diǎn)送到機針的位置，機針上下運動(dòng)和繡框移動(dòng)的方向、偏移量以及繡框移動(dòng)的速度配合，使面線(xiàn)和底線(xiàn)相互鎖住，在面料上形成雙線(xiàn)鎖式針跡，當刺繡連續地進(jìn)行下去，即可完成花樣的電腦刺繡。
    電腦繡花機工作時(shí)，主軸電機通過(guò)傳動(dòng)輪帶動(dòng)針桿，針桿帶動(dòng)繡針上下運動(dòng)，而X、Y軸步進(jìn)電機帶動(dòng)繡框在X、Y軸方向運動(dòng)，繡品隨繡框運動(dòng)，從而刺繡出圖案。刺繡時(shí)主軸電機轉速在７５０轉／分鐘左右，主軸角度在某兩個(gè)角度之間時(shí)，即針離開(kāi)布料到插入布料之間的時(shí)隙，X、Y軸步進(jìn)電機才允許運動(dòng)。 當需要換針時(shí)，換針電機轉動(dòng)，通過(guò)傳動(dòng)機構帶動(dòng)針桿箱移動(dòng)，將穿有其它顏色線(xiàn)的針換上，繼續刺繡，直到完成整個(gè)花樣。

3   主要性能指標
    ⑴最高刺繡速度：不小于1200針/分(針距4mm時(shí))。
    ⑵基本數據格式：二進(jìn)制、三進(jìn)制。
    ⑶最大針跡距：二進(jìn)制不大于12.7mm,三進(jìn)制不大于12.1mm。
    ⑷針跡分辨率：0.1mm。
    ⑸支持的數據交換方式：U盤(pán)、網(wǎng)絡(luò )。
    ⑹內存存儲最大花樣數：400個(gè)。
    ⑺內存存儲容量：1600萬(wàn)針。
    ⑻顯示屏分辨率：320×240。
    ⑼電源電壓：220V±10%單相交流電, 頻率：(50±1)Hz。
    ⑽環(huán)境溫度：0℃～40℃，相對濕度：30%～85%(無(wú)凝露)。
    ⑾符合中華人民共和國國家標準GB5226.4—2005（2006-09-01實(shí)施）機械安全 機械電氣設備；第31部分：縫紉機、刺繡單元和刺繡系統的特殊安全和EMC要求。
    ⑿符合中華人民共和國輕工行業(yè)標準QB/T2151—2006（2007-05-01實(shí)施）工業(yè)用縫紉機--電腦控制繡花機。

4   創(chuàng )新與發(fā)展
    高效和繡品質(zhì)量的提高是電腦繡花機的發(fā)展趨勢，其核心目標就是提高單臺繡花機生產(chǎn)效率和完美繡品。
    科學(xué)的描述電腦繡花機的繡作效率應該有三個(gè)參數，既最高轉速、最低轉速、切換針長(cháng)，其中最高轉速和最低轉速決定了這臺機器的轉速范圍，而切換針長(cháng)則決定了降速的關(guān)鍵針長(cháng)，在當前繡作花樣針長(cháng)大于切換針長(cháng)值時(shí)的時(shí)候，電控將會(huì )降低機器轉速，以保證繡框有足夠的時(shí)間運動(dòng)到位。顯然要提高工作效率，除去提高最高轉速這個(gè)指標之外，還可以通過(guò)提高最低轉速和切換針長(cháng)來(lái)實(shí)現。
傳統繡框驅動(dòng)采用的是步進(jìn)電機驅動(dòng)，使用步進(jìn)電機驅動(dòng)繡框的電腦繡花機，最高轉速設定一般在750轉/分鐘，當針長(cháng)大于5mm時(shí)，由于步進(jìn)電機的性能限制，電控系統將會(huì )降低主軸速度，以保證繡框有足夠的時(shí)間運動(dòng)到位。
    相對于步進(jìn)電機系統，交流伺服電機具備有運行速度高、過(guò)載能力強、輸出轉矩大等特點(diǎn)，在機械結構無(wú)需大改的情況下，最高可以將切換針長(cháng)提高到8mm水平，而且最低轉速也可以從400轉/分鐘提高到700轉/分鐘，這樣的話(huà)，對于大部分花樣，機器將一直保持在最高轉速水平，由于只是繡框運動(dòng)速度加快，而主軸最高轉速沒(méi)有提高，并且得益于伺服系統平穩的運動(dòng)特點(diǎn)，機器的震動(dòng)、噪音和磨損也可以保持在可接受的范圍。
    基于機械和電控穩定性能考慮，繡花機可以實(shí)現最高轉速850轉，最低轉速500轉，切換針長(cháng)5.5的技術(shù)指標。相比于傳統步進(jìn)驅動(dòng)繡框的繡花機，可以實(shí)現生產(chǎn)效率的提升。
    繡花機繡框為電機、齒輪、支線(xiàn)導軌、同步帶組成的彈性系統，繡框傳動(dòng)鏈中的彈性元件和高阻尼使得運動(dòng)模型高階化和非線(xiàn)性，如何高速運轉下保證其控制的精度，對系統的運動(dòng)控制性能提出了極大的挑戰。在現有繡花機機械結構情況下，為提高繡品質(zhì)量，可以采用軟件方法補償。
    ① 回差補償法：
    回差補償為在電機反轉時(shí)增加脈沖發(fā)送個(gè)數來(lái)彌補機械間隙的方法。機械間隙的存在會(huì )導致往返針變窄，所有往返針跡都可以使用該方法調整繡作效果，如平包針變細、榻榻米針孔大、紋路不清晰、小字母偏細等?；夭钛a償為單端補償，既5mm補償0.1mm后，寬度為5.1mm。
    ② 平包針補償法：
    通過(guò)算法識別出平包針針?lè )ê?，在包針兩端同時(shí)增加補償的方法，該方法為雙端補償，既5mm補償+0.1mm后，寬度為5.2mm，且僅對平包針有效，補償范圍是-0.2mm～+0.3mm,當僅需改變包針效果時(shí)可以使用該方法。

5   結束語(yǔ)
    刺繡機械發(fā)展已有60年的歷史，國際產(chǎn)業(yè)的轉移給中國刺繡設備制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了機遇，中國已具備了一定的基礎條件，有國家政策扶持、有良好的社會(huì )經(jīng)濟環(huán)境、有廣闊的市場(chǎng)、有完善的工業(yè)配套體系、有敢于創(chuàng )新的一批企業(yè)和科技人員，發(fā)展的潛力是巨大的。中國已經(jīng)成為刺繡機械生產(chǎn)“大國”，并且正在向“強國”邁進(jìn)，我們堅信刺繡機械的未來(lái)是屬于中國的。