圓網印花機監測系統減少錯花

　　由于傳動結構零部件的機械磨損以及對花齒輪松動、織物變形等一系列原因，圓網印花機生產中經常會發生錯花或跑花現象，大大降低了圓網印花的精度和生產效率。無論是傳統的圓網機械式整體驅動系統還是先進的圓網獨立驅動系統，都沒有對錯花問題進行直接的實時檢測的好辦法。高速運行時，若印花出現偏差，控制系統不能及時收到偏差反饋并及時做出調整，這是影響印花精度的根本原因。因此，對各種質量問題進行實時的檢測、反饋并及時調整的全閉環控制，是提高印花精度和生產效率的關鍵。

　　錯花檢測原理及系統組成

　　我們設計了一種新型錯花在線監測控制系統。它主要由視覺系統、主控制器和觸摸屏三部分構成，視覺系統主要包括LED光源、CCD攝像機、圖像采集卡、圖像處理單元及顯示器等。

　　系統采用彩色面陣CCD攝像機作為圖像傳感器，實時采集印花過程中的花位標記圖像，經圖像采集卡轉換為數字信號并由圖像處理單元進行相關處理之后，確定出各個套色花位標記之間的相對位置，實時獲取對花誤差，并傳送給主控制器；主控制器經一定的計算分析后將誤差信號轉化為控制信號并輸出給印花機控制系統，進而調節各印花網筒和整緯器的運行狀態或進行報警處理；同時，系統通過觸摸屏實現誤差、對花精度等數據的動態顯示以及各項參數的修改等。

　　該檢測系統的主控制器有兩大功能：一是根據編碼器信息，觸發控制各個CCD攝像機進行拍照，采集各花位標記；二是與圖像處理單元、觸摸屏及印花機PLC控制系統進行通信?？刂破饕許TC89C52RC單片機為核心，該單片機是8位高性能MCU；具有8kFlash存儲器、512kRAM、2kE2PROM；高速、超低功耗、穩定可靠；在系統可編程，便于程序的調試修改。根據系統要求，對引腳功能分配如下：P1口，用于CCD攝像機的觸發控制，低電平有效；P2口，用于通信接口的控制，P2.0、P2.1用于4路模擬開關通道的選擇，P2.2、P2.3為兩路RS-485通信的使能控制端。P3.0（RXD）、P3.1（TXD）為單片機的通信接口，與四路模擬開關CD4052連接，通過選通控制RS-232接口或者RS-485接口可分別實現與圖像處理單元和觸摸屏、PLC的通信。P3.4口用于接收旋轉編碼器脈沖信號。

　　視覺觸發和通訊接口電路

　　為了能捕捉到每一個花位標記，利用增量式旋轉編碼器對圓網運行位置進行檢測，然后發出觸發CCD攝像機態，進行拍照的控制信號。

　　本設計選用了雙四路模擬開關CD4052，選用歐姆龍E6B2-CWZIX旋轉式編碼器，該編碼器為5V供電，分辨率為1000P/R，方波輸出，輸出6根信號線，A+/A-，B+/B-，Z+/Z-三相。本設計中不需要判斷圓網運行方向，故只取A相或B相信號進行檢測即可。為了保證計數的準確性，系統采用了具有三態輸出的差分接收器MC3486，使編碼器脈沖信號變成TTL邏輯電平，再由P3．4端對脈沖個數進行計數。P3．4為STC89C52單片機的定時計數器0的外部信號輸入口，可以非常方便的實現對編碼器脈沖信號的計數。當計數達到花位標記位置時，由P1口發出相應的觸發控制信號。因為選用的CCD攝像機需要12V高電平才可啟動，因此采用了光耦TLP521進行隔離和放大，P1控制端輸出低電平時觸發有效。

　　通信接口電路系統中，單片機與圖像處理單元、觸摸屏和印花機控制系統PLC三者間均需要進行數據傳輸，其中，與圖像處理單元之間采用RS232通信，與PLC和觸摸屏之間均采用RS485通信。STC89C52RC單片機僅有一個串行接口，為了實現與三者之間的通信，采用了基于多路模擬開關選通控制的方法。而單片機的TTL信號電平與RS232、RS485電平的轉換分別通過MAX232、MAX485芯片完成。模擬開關是一種三穩態電路，它可以根據選通端的電平，決定輸入端與輸出端的狀態。當選通端處在選通狀態時，輸出端的狀態取決于輸入端的狀態；當選通端處于截止狀態時，則不管輸人端電平如何，輸出端都呈高阻狀，P2．0、P2．1均為低電平時，單片機通過MAX232實現與圖像處理單元的通信；P2．0為低電平、P2．1為高電平時，單片機通過MAX485實現與圖像處理單元的通信；P2．0為高電平、P2．1為低電平時，單片機通過MAX485實現與圖像處理單元的通信。

　　將印花誤差在2毫米以內

　　根據系統功能要求，軟件設計分為主程序、定時中斷服務程序和串口中斷服務程序。主程序主要完成I/O口、定時器、串口的初始化及中斷輸入口的設定、設置參數的更新、相機的觸發、接收控制、偏差信息的處理及網筒調節脈沖的輸出等。

　　定時中斷服務程序主要完成相機的觸發，觸發間隔時間需要根據相機鏡頭的視場、標記的大小及印花速度確定，以保證捕捉到每一個印花標記。同時，為了提高程序運行效率，降低數據的處理量，減輕CPU的負擔，在程序中我們設定了兩個定時時間，即在接近標記位置時提高觸發頻率，采用短定時，而在遠離標記位置時減少對相機的觸發，采用長定時。串口中斷服務程序主要完成串口設備的識別、偏差信息的接收、調節脈沖的發送。

　　將基于STC89C52RC主控制器的錯花監測系統在試驗機模型上進行測試，印花誤差在2毫米以內，該精度滿足目前業內印染要求。為了更好地發揮系統的性能，后續工作還應該以下方面加強工作：第一，尋求協助單位將基于STC89C52RC的主控制器錯花監測系統應用于試產線，檢測小批量試生產時整個系統的穩定性。第二，進一步調整系統參數，確保試驗模型機上的對花精度，使誤差控制在1毫米以內，滿足高檔印染的要求。第三，優化系統，降低成本，增強移植性，滿足老機型改造。