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基于Crotex-M4的多总线架构提花袜机控制系统研发

黄栋明  
【摘要】:近年来,我国袜类产品需求呈个性化、多样化、高档化发展趋势,这对袜品生产设备的功能和性能提出了更高要求,使得全自动提花袜机成为袜品的主流生产设备。提花袜机控制系统作为全自动提花袜机的核心部件,其性能直接决定着袜品的质量和生产效率。目前,高端提花袜机控制技术主要被意大利、韩国、德国等国的企业所垄断,国内袜机控制系统与国外先进技术相比在实时性、扩展性和稳定性方面还存在较大差距。本文所研究的基于Cortex-M4高性能处理器的提花袜机控制系统,采用分层式模块化结构,并将控制功能集成于单一芯片内实现,在实时性、扩展性和稳定性方面得到显著提升,同时有效降低了生产成本,具有良好的工程应用前景。 本文首先根据单针筒提花圆袜机的机械结构和编织工艺,分析总结袜机提花控制需求,提出了一种基于Cortex-M4高性能处理器的袜机控制系统层次化结构设计方案,并分别从人机交互层、实时控制层和驱动执行层三方面对控制系统的具体设计方法和过程进行了详细阐述。 其中,人机交互层部分重点阐述了触摸采集的原理与算法、基于片外SDRAM的高速缓存技术、文件读写传输模块、LVDS传输技术与基于图形界面库emWin的人机界面设计;实时控制层部分着重阐述了以CAN、RS485和并行总线为主的多总线分布式控制技术应用以及花型解析中选针数据的转化与提取方法;驱动执行层部分提出了各执行机构的驱动电路模块设计方案,并论述了相应的控制方法和优化算法。 最后,通过对以上各控制层的功能及性能进行测试分析,验证了本设计系统的实时性和可靠性满足系统控制要求。 调试结果表明,本文研究的提花袜机控制系统实时控制性能高,系统架构具有较好的可扩展性,整体运行稳定可靠,可以满足高档袜品生产设备的控制需求,提高生产效率,具有较好的市场经济效益。


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