1   概述
    電腦繡花機是隨著計算機技術(shù)、電子技術(shù)、機械加工技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用而不斷發(fā)展起來的高自動化刺繡設(shè)備。繡花機種類包括平繡、金片繡、帶繡、繩繡、毛巾繡、帽繡、珠管繡等系列，繡花機廠是根據(jù)用戶需求生產(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(tǒng)和XHK-20金片繡繡花機電控系統(tǒng)、XHK-201帽繡機電控系統(tǒng)，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(tǒng)主要由控制箱、操作盒、電機驅(qū)動器、換針機構(gòu)、繡線檢測機構(gòu)、剪線機構(gòu)等組成。 也可根據(jù)繡花機的不同類型增加相應(yīng)的電控控制機構(gòu)，如金片繡繡花機電控系統(tǒng)在平繡繡花機的基礎(chǔ)上增加金片控制系統(tǒng)。
繡花機電控系統(tǒng)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(tǒng)的存儲器中，在繡花機電腦程序的控制下將花樣文件內(nèi)的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換成繡框上與X、Y方向的位移量相當(dāng)?shù)碾娦盘?，再傳輸?shù)絏、Y、Z電機控制系統(tǒng)進行電機升降速處理，電機驅(qū)動器進行功率的放大，X、Y步進電機帶動繡框完成X、Y方向的進退運動。同時主(Z)軸電機帶動機針進行上下運動，使繡花機持續(xù)的工作。
    主軸電機通過機械同步齒輪帶動，驅(qū)動機頭傳動系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)，機頭的特定系統(tǒng)使引線系統(tǒng)和機針帶著面線做上下運動，穿刺繡面；和普通縫紉機的原理一樣鉤線系統(tǒng)中的旋梭旋轉(zhuǎn)使面線繞過帶有底線梭心的梭殼；挑線系統(tǒng)運動，輸出面線并收緊線準(zhǔn)備下一個針跡的面線線段。電腦繡花機和普通縫紉機不一樣的是繡框的運動是由X、Y步進電機通過同步齒輪帶動的。將面料上的每個刺繡點送到機針的位置，機針上下運動和繡框移動的方向、偏移量以及繡框移動的速度配合，使面線和底線相互鎖住，在面料上形成雙線鎖式針跡，當(dāng)刺繡連續(xù)地進行下去，即可完成花樣的電腦刺繡。
    電腦繡花機工作時，主軸電機通過傳動輪帶動針桿，針桿帶動繡針上下運動，而X、Y軸步進電機帶動繡框在X、Y軸方向運動，繡品隨繡框運動，從而刺繡出圖案。刺繡時主軸電機轉(zhuǎn)速在７５０轉(zhuǎn)／分鐘左右，主軸角度在某兩個角度之間時，即針離開布料到插入布料之間的時隙，X、Y軸步進電機才允許運動。 當(dāng)需要換針時，換針電機轉(zhuǎn)動，通過傳動機構(gòu)帶動針桿箱移動，將穿有其它顏色線的針換上，繼續(xù)刺繡，直到完成整個花樣。

3   主要性能指標(biāo)
    ⑴最高刺繡速度：不小于1200針/分(針距4mm時)。
    ⑵基本數(shù)據(jù)格式：二進制、三進制。
    ⑶最大針跡距：二進制不大于12.7mm,三進制不大于12.1mm。
    ⑷針跡分辨率：0.1mm。
    ⑸支持的數(shù)據(jù)交換方式：U盤、網(wǎng)絡(luò)。
    ⑹內(nèi)存存儲最大花樣數(shù)：400個。
    ⑺內(nèi)存存儲容量：1600萬針。
    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%(無凝露)。
    ⑾符合中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB5226.4—2005（2006-09-01實施）機械安全 機械電氣設(shè)備；第31部分：縫紉機、刺繡單元和刺繡系統(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)QB/T2151—2006（2007-05-01實施）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(biāo)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(yīng)該有三個參數(shù)，既最高轉(zhuǎn)速、最低轉(zhuǎn)速、切換針長，其中最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速決定了這臺機器的轉(zhuǎn)速范圍，而切換針長則決定了降速的關(guān)鍵針長，在當(dāng)前繡作花樣針長大于切換針長值時的時候，電控將會降低機器轉(zhuǎn)速，以保證繡框有足夠的時間運動到位。顯然要提高工作效率，除去提高最高轉(zhuǎn)速這個指標(biāo)之外，還可以通過提高最低轉(zhuǎn)速和切換針長來實現(xiàn)。
傳統(tǒng)繡框驅(qū)動采用的是步進電機驅(qū)動，使用步進電機驅(qū)動繡框的電腦繡花機，最高轉(zhuǎn)速設(shè)定一般在750轉(zhuǎn)/分鐘，當(dāng)針長大于5mm時，由于步進電機的性能限制，電控系統(tǒng)將會降低主軸速度，以保證繡框有足夠的時間運動到位。
    相對于步進電機系統(tǒng)，交流伺服電機具備有運行速度高、過載能力強、輸出轉(zhuǎn)矩大等特點，在機械結(jié)構(gòu)無需大改的情況下，最高可以將切換針長提高到8mm水平，而且最低轉(zhuǎn)速也可以從400轉(zhuǎn)/分鐘提高到700轉(zhuǎn)/分鐘，這樣的話，對于大部分花樣，機器將一直保持在最高轉(zhuǎn)速水平，由于只是繡框運動速度加快，而主軸最高轉(zhuǎn)速沒有提高，并且得益于伺服系統(tǒng)平穩(wěn)的運動特點，機器的震動、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(wěn)定性能考慮，繡花機可以實現(xiàn)最高轉(zhuǎn)速850轉(zhuǎn)，最低轉(zhuǎn)速500轉(zhuǎn)，切換針長5.5的技術(shù)指標(biāo)。相比于傳統(tǒng)步進驅(qū)動繡框的繡花機，可以實現(xiàn)生產(chǎn)效率的提升。
    繡花機繡框為電機、齒輪、支線導(dǎo)軌、同步帶組成的彈性系統(tǒng)，繡框傳動鏈中的彈性元件和高阻尼使得運動模型高階化和非線性，如何高速運轉(zhuǎn)下保證其控制的精度，對系統(tǒng)的運動控制性能提出了極大的挑戰(zhàn)。在現(xiàn)有繡花機機械結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)時增加脈沖發(fā)送個數(shù)來彌補機械間隙的方法。機械間隙的存在會導(dǎo)致往返針變窄，所有往返針跡都可以使用該方法調(diào)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：
    通過算法識別出平包針針法后，在包針兩端同時增加補償?shù)姆椒ǎ摲椒殡p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(dāng)僅需改變包針效果時可以使用該方法。

5   結(jié)束語
    刺繡機械發(fā)展已有60年的歷史，國際產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移給中國刺繡設(shè)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(chǔ)條件，有國家政策扶持、有良好的社會經(jīng)濟環(huán)境、有廣闊的市場、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，我們堅信刺繡機械的未來是屬于中國的。