由于傳動(dòng)結(jié)構(gòu)零部件的機(jī)械磨損以及對(duì)花齒輪松動(dòng)、織物變形等一系列原因，圓網(wǎng)印花機(jī)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)發(fā)生錯(cuò)花或跑花現(xiàn)象，大大降低了圓網(wǎng)印花的精度和生產(chǎn)效率。無(wú)論是傳統(tǒng)的圓網(wǎng)機(jī)械式整體驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還是先進(jìn)的圓網(wǎng)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，都沒(méi)有對(duì)錯(cuò)花問(wèn)題進(jìn)行直接的實(shí)時(shí)檢測(cè)的好辦法。高速運(yùn)行時(shí)，若印花出現(xiàn)偏差，控制系統(tǒng)不能及時(shí)收到偏差反饋并及時(shí)做出調(diào)整，這是影響印花精度的根本原因。因此，對(duì)各種質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)、反饋并及時(shí)調(diào)整的全閉環(huán)控制，是提高印花精度和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。

　　錯(cuò)花檢測(cè)原理及系統(tǒng)組成

　　我們?cè)O(shè)計(jì)了一種新型錯(cuò)花在線監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。它主要由視覺(jué)系統(tǒng)、主控制器和觸摸屏三部分構(gòu)成，視覺(jué)系統(tǒng)主要包括LED光源、CCD攝像機(jī)、圖像采集卡、圖像處理單元及顯示器等。

　　系統(tǒng)采用彩色面陣CCD攝像機(jī)作為圖像傳感器，實(shí)時(shí)采集印花過(guò)程中的花位標(biāo)記圖像，經(jīng)圖像采集卡轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并由圖像處理單元進(jìn)行相關(guān)處理之后，確定出各個(gè)套色花位標(biāo)記之間的相對(duì)位置，實(shí)時(shí)獲取對(duì)花誤差，并傳送給主控制器；主控制器經(jīng)一定的計(jì)算分析后將誤差信號(hào)轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)并輸出給印花機(jī)控制系統(tǒng)，進(jìn)而調(diào)節(jié)各印花網(wǎng)筒和整緯器的運(yùn)行狀態(tài)或進(jìn)行報(bào)警處理；同時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)觸摸屏實(shí)現(xiàn)誤差、對(duì)花精度等數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示以及各項(xiàng)參數(shù)的修改等。

　　該檢測(cè)系統(tǒng)的主控制器有兩大功能：一是根據(jù)編碼器信息，觸發(fā)控制各個(gè)CCD攝像機(jī)進(jìn)行拍照，采集各花位標(biāo)記；二是與圖像處理單元、觸摸屏及印花機(jī)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行通信。控制器以STC89C52RC單片機(jī)為核心，該單片機(jī)是8位高性能MCU；具有8kFlash存儲(chǔ)器、512kRAM、2kE2PROM；高速、超低功耗、穩(wěn)定可靠；在系統(tǒng)可編程，便于程序的調(diào)試修改。根據(jù)系統(tǒng)要求，對(duì)引腳功能分配如下：P1口，用于CCD攝像機(jī)的觸發(fā)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(kāi)關(guān)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(jī)的通信接口，與四路模擬開(kāi)關(guān)CD4052連接，通過(guò)選通控制RS-232接口或者RS-485接口可分別實(shí)現(xiàn)與圖像處理單元和觸摸屏、PLC的通信。P3.4口用于接收旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖信號(hào)。

　　視覺(jué)觸發(fā)和通訊接口電路

　　為了能捕捉到每一個(gè)花位標(biāo)記，利用增量式旋轉(zhuǎn)編碼器對(duì)圓網(wǎng)運(yùn)行位置進(jìn)行檢測(cè)，然后發(fā)出觸發(fā)CCD攝像機(jī)態(tài)，進(jìn)行拍照的控制信號(hào)。

　　本設(shè)計(jì)選用了雙四路模擬開(kāi)關(guān)CD4052，選用歐姆龍E6B2-CWZIX旋轉(zhuǎn)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(hào)線，A+/A-，B+/B-，Z+/Z-三相。本設(shè)計(jì)中不需要判斷圓網(wǎng)運(yùn)行方向，故只取A相或B相信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)即可。為了保證計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性，系統(tǒng)采用了具有三態(tài)輸出的差分接收器MC3486，使編碼器脈沖信號(hào)變成TTL邏輯電平，再由P3．4端對(duì)脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。P3．4為STC89C52單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器0的外部信號(hào)輸入口，可以非常方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)編碼器脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到花位標(biāo)記位置時(shí)，由P1口發(fā)出相應(yīng)的觸發(fā)控制信號(hào)。因?yàn)檫x用的CCD攝像機(jī)需要12V高電平才可啟動(dòng)，因此采用了光耦TLP521進(jìn)行隔離和放大，P1控制端輸出低電平時(shí)觸發(fā)有效。

　　通信接口電路系統(tǒng)中，單片機(jī)與圖像處理單元、觸摸屏和印花機(jī)控制系統(tǒng)PLC三者間均需要進(jìn)行數(shù)據(jù)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(jī)僅有一個(gè)串行接口，為了實(shí)現(xiàn)與三者之間的通信，采用了基于多路模擬開(kāi)關(guān)選通控制的方法。而單片機(jī)的TTL信號(hào)電平與RS232、RS485電平的轉(zhuǎn)換分別通過(guò)MAX232、MAX485芯片完成。模擬開(kāi)關(guān)是一種三穩(wěn)態(tài)電路，它可以根據(jù)選通端的電平，決定輸入端與輸出端的狀態(tài)。當(dāng)選通端處在選通狀態(tài)時(shí)，輸出端的狀態(tài)取決于輸入端的狀態(tài)；當(dāng)選通端處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，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(shí)，單片機(jī)通過(guò)MAX232實(shí)現(xiàn)與圖像處理單元的通信；P2．0為低電平、P2．1為高電平時(shí)，單片機(jī)通過(guò)MAX485實(shí)現(xiàn)與圖像處理單元的通信；P2．0為高電平、P2．1為低電平時(shí)，單片機(jī)通過(guò)MAX485實(shí)現(xiàn)與圖像處理單元的通信。

　　將印花誤差在2毫米以內(nèi)

　　根據(jù)系統(tǒng)功能要求，軟件設(shè)計(jì)分為主程序、定時(shí)中斷服務(wù)程序和串口中斷服務(wù)程序。主程序主要完成I/O口、定時(shí)器、串口的初始化及中斷輸入口的設(shè)定、設(shè)置參數(shù)的更新、相機(jī)的觸發(fā)、接收控制、偏差信息的處理及網(wǎng)筒調(diào)節(jié)脈沖的輸出等。

　　定時(shí)中斷服務(wù)程序主要完成相機(jī)的觸發(fā)，觸發(fā)間隔時(shí)間需要根據(jù)相機(jī)鏡頭的視場(chǎng)、標(biāo)記的大小及印花速度確定，以保證捕捉到每一個(gè)印花標(biāo)記。同時(shí)，為了提高程序運(yùn)行效率，降低數(shù)據(jù)的處理量，減輕CPU的負(fù)擔(dān)，在程序中我們?cè)O(shè)定了兩個(gè)定時(shí)時(shí)間，即在接近標(biāo)記位置時(shí)提高觸發(fā)頻率，采用短定時(shí)，而在遠(yuǎn)離標(biāo)記位置時(shí)減少對(duì)相機(jī)的觸發(fā)，采用長(zhǎng)定時(shí)。串口中斷服務(wù)程序主要完成串口設(shè)備的識(shí)別、偏差信息的接收、調(diào)節(jié)脈沖的發(fā)送。

　　將基于STC89C52RC主控制器的錯(cuò)花監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在試驗(yàn)機(jī)模型上進(jìn)行測(cè)試，印花誤差在2毫米以內(nèi)，該精度滿足目前業(yè)內(nèi)印染要求。為了更好地發(fā)揮系統(tǒng)的性能，后續(xù)工作還應(yīng)該以下方面加強(qiáng)工作：第一，尋求協(xié)助單位將基于STC89C52RC的主控制器錯(cuò)花監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于試產(chǎn)線，檢測(cè)小批量試生產(chǎn)時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第二，進(jìn)一步調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，確保試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜋C(jī)上的對(duì)花精度，使誤差控制在1毫米以內(nèi)，滿足高檔印染的要求。第三，優(yōu)化系統(tǒng)，降低成本，增強(qiáng)移植性，滿足老機(jī)型改造。