張 琦， 羅 成， 曲超群， 魏 莉， 程 茜， 夏風(fēng)林

(江南大學(xué) 教育部針織技術(shù)工程研究中心， 江蘇 無(wú)錫 214122)

電子賈卡提花與電子橫移提花作為全數(shù)字化經(jīng)編機(jī)提花數(shù)控系統(tǒng)中關(guān)鍵的2種電子提花控制技術(shù)，前者通過(guò)對(duì)數(shù)千枚賈卡導(dǎo)紗針每枚針的獨(dú)立偏置動(dòng)作實(shí)施電子控制，在布面上形成厚、薄、網(wǎng)孔基本提花組織以及各組織彼此之間的繁復(fù)組合來(lái)完成經(jīng)編提花，是一種靈活的單針提花控制技術(shù)[1]，而后者通過(guò)對(duì)經(jīng)編導(dǎo)紗梳櫛的橫移墊紗采用伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，替代原有作為花紋載體的花板鏈塊與花盤(pán)凸輪，解除梳櫛橫移運(yùn)動(dòng)速度和橫移提花工藝受機(jī)械機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性與外形尺寸限制，進(jìn)而利用導(dǎo)紗梳櫛高速柔滑的橫移墊紗動(dòng)作變化與紗線(xiàn)的空穿排列組合，通過(guò)不同導(dǎo)紗梳櫛的紗線(xiàn)在布面上進(jìn)行錯(cuò)層交疊編織來(lái)實(shí)現(xiàn)經(jīng)編提花，是一種高效的單梳提花控制技術(shù)[2]。根據(jù)經(jīng)編機(jī)機(jī)型不同，2種經(jīng)編電子提花控制技術(shù)可彼此單獨(dú)使用以形成風(fēng)格迥異的經(jīng)編提花產(chǎn)品，也可相互配合同時(shí)使用，從而形成提花效應(yīng)與組織結(jié)構(gòu)愈加復(fù)雜而獨(dú)特的經(jīng)編織物。

作為一種電子提花控制技術(shù)，電子賈卡與電子橫移在提供靈活與高效的單針與單梳提花生產(chǎn)便利的同時(shí)，卻也引入了作為數(shù)字化電控系統(tǒng)本身自帶的天然缺陷，那就是數(shù)字化電控信號(hào)在系統(tǒng)斷電后控制狀態(tài)的消失與電氣傳動(dòng)關(guān)系的截止，尤其是對(duì)于生產(chǎn)無(wú)縫服裝與立體鞋材等復(fù)雜類(lèi)經(jīng)編提花產(chǎn)品的現(xiàn)代經(jīng)編電子提花控制系統(tǒng)，不僅集成了電子賈卡與電子橫移2種提花控制技術(shù)，而且系統(tǒng)中受控的提花元件數(shù)目與每編織橫列提花動(dòng)作次數(shù)都發(fā)生倍增，當(dāng)機(jī)器在運(yùn)行狀態(tài)下遭遇意外斷電后，若不能精確恢復(fù)各種提花控制功能的斷點(diǎn)控制信息，則系統(tǒng)上電后的重啟編織將面臨復(fù)雜而棘手的人工參與和難以避免的斷電疵布。

對(duì)經(jīng)編電子賈卡與電子橫移提花控制技術(shù)的研究，先后有德國(guó)Karl Mayer公司開(kāi)發(fā)的KAMCOS系統(tǒng)[3]、江南大學(xué)開(kāi)發(fā)的WKCAM經(jīng)編機(jī)集成控制系統(tǒng)[4]、福建三明學(xué)院開(kāi)發(fā)的混合異構(gòu)賈卡通信系統(tǒng)[5]等，但前述研究均未見(jiàn)有對(duì)該系統(tǒng)的斷電續(xù)織處理方法展開(kāi)討論與研究。為此，本文分析了經(jīng)編電子提花斷點(diǎn)特征，設(shè)計(jì)任意斷點(diǎn)數(shù)據(jù)可重載流程，引導(dǎo)數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)完成斷點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)恢復(fù)，系統(tǒng)性解決此類(lèi)電控系統(tǒng)的斷點(diǎn)續(xù)織難題，避免人工參與，給用戶(hù)安全高效的生產(chǎn)應(yīng)用體驗(yàn)。

1 控制斷點(diǎn)特征與難點(diǎn)分析

現(xiàn)代經(jīng)編電子提花控制系統(tǒng)斷點(diǎn)產(chǎn)生的直接原因是：采用電子式提花元件替代了原有的機(jī)械式花紋載體，用離散的數(shù)控伺服系統(tǒng)替代了原有連續(xù)的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，一旦系統(tǒng)電能斷失，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的提花偏置控制狀態(tài)會(huì)消失、原本持續(xù)存在的數(shù)字耦合電氣傳動(dòng)會(huì)截止，因此當(dāng)控制系統(tǒng)上電重啟后，必然面臨著各種提花控制功能在斷點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)恢復(fù)。但同時(shí)現(xiàn)代經(jīng)編電子提花控制系統(tǒng)獨(dú)特的系統(tǒng)任務(wù)架構(gòu)所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)預(yù)處理機(jī)制，卻為其斷點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)控制信息的恢復(fù)增加了額外的困難。

為了應(yīng)對(duì)復(fù)雜經(jīng)編提花織造系統(tǒng)內(nèi)控制對(duì)象數(shù)量的不斷增加(電子賈卡梳櫛從1把增至2把，再到3把)、和控制對(duì)象提花動(dòng)作次數(shù)的增多(賈卡提花針與電子橫移梳櫛在每個(gè)橫列內(nèi)的提花動(dòng)作次數(shù)從2次倍增到4次)，所帶來(lái)的提花控制數(shù)據(jù)量的劇增與提花動(dòng)作允許時(shí)間的縮短，為確保控制系統(tǒng)對(duì)大信息量提花數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理、以及高頻率賈卡偏置和橫移墊紗動(dòng)作的精準(zhǔn)控制，現(xiàn)代經(jīng)編電子提花控制系統(tǒng)都會(huì)采用如圖1所示的將數(shù)據(jù)處理與動(dòng)作控制相分離的系統(tǒng)任務(wù)架構(gòu)[6]。即控制系統(tǒng)的管理層會(huì)通過(guò)高速通信總線(xiàn)將賈卡提花工藝每橫列偏置數(shù)據(jù)、橫移提花工藝每橫列墊紗數(shù)碼與橫移動(dòng)作時(shí)間跨度結(jié)合后生成的電子凸輪運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)，在主軸啟動(dòng)前分別預(yù)加載至直接驅(qū)動(dòng)賈卡提花針的控制層，和直接控制橫移伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)的控制層的先進(jìn)先出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)FIFO內(nèi)；當(dāng)主軸開(kāi)始高速旋轉(zhuǎn)后，每次賈卡提花偏置信息的輸出由控制層跟蹤主軸角度位置直接觸發(fā)，每段橫移提花的墊紗運(yùn)動(dòng)由控制層跟蹤主軸角位置與角速度依特定的電子凸輪曲線(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)。在系統(tǒng)高速運(yùn)行時(shí)，管理層只負(fù)責(zé)監(jiān)視控制層實(shí)時(shí)控制數(shù)據(jù)的消耗狀態(tài)，并做好后續(xù)控制數(shù)據(jù)的補(bǔ)充與裝載，而將賈卡偏置與橫移墊紗的實(shí)時(shí)動(dòng)作控制分離給硬件實(shí)時(shí)性更好的控制底層。圖1示出現(xiàn)代提花控制系統(tǒng)任務(wù)架構(gòu)，F(xiàn)IFO0與FIFO1分別為2個(gè)先進(jìn)先出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。

圖1 現(xiàn)代提花控制系統(tǒng)任務(wù)架構(gòu)

工藝數(shù)據(jù)的處理與實(shí)時(shí)控制任務(wù)的分離，使得管理層可以利用底層控制的雙數(shù)據(jù)緩沖區(qū)進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)預(yù)裝載與實(shí)時(shí)補(bǔ)充，但這也就意味著，系統(tǒng)管理層中當(dāng)前正在處理的用于補(bǔ)充裝載的控制數(shù)據(jù)，在工藝數(shù)據(jù)文件中一定會(huì)超前于控制層中當(dāng)前正在或還未輸出的控制數(shù)據(jù)，也即數(shù)據(jù)管理層與動(dòng)作控制層當(dāng)前正在處理的控制數(shù)據(jù)對(duì)象對(duì)應(yīng)的并非同一個(gè)工藝動(dòng)作，二者對(duì)工藝動(dòng)作信息的處理是不同步的。正是管理層與控制層對(duì)控制數(shù)據(jù)的這種異步預(yù)處理機(jī)制，提高了系統(tǒng)高速運(yùn)行狀態(tài)下的整體實(shí)時(shí)性，但卻使得當(dāng)控制系統(tǒng)在機(jī)器處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下遭遇突然斷電時(shí)，已經(jīng)預(yù)裝載到控制層內(nèi)，位于控制現(xiàn)場(chǎng)的正在輸出以及正待輸出的控制數(shù)據(jù)會(huì)全部丟失并形成控制斷點(diǎn)，而在系統(tǒng)上電后，控制層因?yàn)樽陨頂?shù)據(jù)丟失無(wú)法恢復(fù)斷點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)，管理層卻因?yàn)槠涮幚淼目刂茢?shù)據(jù)對(duì)象已經(jīng)越過(guò)控制斷點(diǎn)，也不能直接采用當(dāng)前控制數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行斷點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)恢復(fù)，也就是說(shuō)，斷點(diǎn)處當(dāng)前編織控制信息已經(jīng)丟失，控制底層的編織工藝動(dòng)作無(wú)法快速接續(xù)。

斷點(diǎn)數(shù)據(jù)恢復(fù)的難點(diǎn)就在于：系統(tǒng)管理層在斷電瞬間只能記錄少量與工藝編織進(jìn)度相關(guān)的時(shí)序數(shù)據(jù)，而大量的電子賈卡提花偏置動(dòng)作數(shù)據(jù)與電子橫移提花凸輪實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)因生成并存在于現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行控制層，以及工藝數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)控制數(shù)據(jù)之間因預(yù)裝載處理而導(dǎo)致的異步關(guān)系，以及為確保系統(tǒng)整體高速控制性能而不會(huì)在工作狀況下占有總線(xiàn)通信資源進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)回饋的時(shí)序設(shè)計(jì)，都使得現(xiàn)代經(jīng)編電子提花控制系統(tǒng)難以像采用集中式控制架構(gòu)的系統(tǒng)那樣，在檢測(cè)到掉電瞬間通過(guò)備份所有設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的方式，完成上電后恢復(fù)系統(tǒng)斷點(diǎn)與設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。在此情況下，現(xiàn)代經(jīng)編電子提花控制系統(tǒng)斷點(diǎn)處控制數(shù)據(jù)的恢復(fù)，只能利用斷電前系統(tǒng)管理層存儲(chǔ)的有限的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)工藝信息，以及經(jīng)編機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)的某些物理信息，反向識(shí)別出斷電瞬間控制層正在執(zhí)行的編織動(dòng)作，進(jìn)而反向求取控制斷點(diǎn)前后的控制數(shù)據(jù)，以接續(xù)坯布的斷點(diǎn)續(xù)織。

2 主軸角度與動(dòng)作分區(qū)

2.1 主軸物理角度的利用

作為必須與復(fù)雜而精密的經(jīng)編成圈機(jī)構(gòu)精準(zhǔn)配合完成提花動(dòng)作的經(jīng)編提花控制系統(tǒng)，其每個(gè)提花動(dòng)作的實(shí)時(shí)控制都是按照每個(gè)編織橫列內(nèi)經(jīng)編機(jī)主軸轉(zhuǎn)過(guò)的圓周角度作為時(shí)序坐標(biāo)嚴(yán)格執(zhí)行。機(jī)器主軸既是整個(gè)編織機(jī)成圈機(jī)構(gòu)的物理主軸，也是控制系統(tǒng)內(nèi)所有提花電子元件必須嚴(yán)格跟隨的電氣主軸。既使在控制系統(tǒng)斷電后系統(tǒng)主軸的電氣信息消失，經(jīng)編機(jī)主軸轉(zhuǎn)過(guò)的物理角度與位置還會(huì)持續(xù)存在，所以，對(duì)經(jīng)編機(jī)主軸的基本編織周期，即1個(gè)橫列內(nèi)360°的旋轉(zhuǎn)角度，依據(jù)電子賈卡提花與電子橫移提花的動(dòng)作原理分別進(jìn)行動(dòng)作分區(qū)，再利用絕對(duì)值編碼器在系統(tǒng)斷電前后對(duì)主軸角度位置的物理性記錄，在系統(tǒng)斷電重啟后，即可根據(jù)主軸當(dāng)前角度位置在各提花動(dòng)作分區(qū)中的定位關(guān)系，反向識(shí)別出主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)的瞬間，控制系統(tǒng)在布面上當(dāng)前橫列位置正在執(zhí)行的提花編織動(dòng)作序號(hào)與類(lèi)別。因此，主軸的物理角度，是提花控制系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)續(xù)織的關(guān)鍵性物理現(xiàn)場(chǎng)信息。

2.2 賈卡提花動(dòng)作分區(qū)

由賈卡提花的提花原理可知，所有的賈卡提花針需要在主軸到達(dá)某個(gè)角度位置時(shí)快速完成左偏或右偏1針的偏置動(dòng)作，隨后穩(wěn)定保持在當(dāng)前的偏置狀態(tài)，以配合賈卡梳櫛的整體橫移動(dòng)作完成在不同縱行上的墊紗提花效應(yīng)，直至到達(dá)下一個(gè)觸發(fā)角度[7]。對(duì)于每個(gè)編織橫列內(nèi)存在4次提花偏置動(dòng)作的雙針床雙賈卡提花系統(tǒng)，其提花控制動(dòng)作時(shí)序分區(qū)如圖2所示。在沿著經(jīng)編機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)方向上每個(gè)編織橫列的旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)，依次存在4個(gè)觸發(fā)賈卡針執(zhí)行提花偏置動(dòng)作的角度θ1～θ4，每個(gè)觸發(fā)角度對(duì)應(yīng)賈卡針的動(dòng)作偏置時(shí)刻、每個(gè)角度區(qū)域?qū)?yīng)著賈卡針的狀態(tài)保持時(shí)段，每個(gè)偏置時(shí)刻與緊隨其后的保持時(shí)段構(gòu)成了一個(gè)動(dòng)作分區(qū)，對(duì)應(yīng)著特定的動(dòng)作序號(hào)。

圖2 電子賈卡4次偏置動(dòng)作時(shí)序分區(qū)圖

在采用數(shù)據(jù)異步預(yù)處理機(jī)制的現(xiàn)代經(jīng)編電子賈卡提花控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)管理層會(huì)在主軸啟動(dòng)前將2個(gè)完整賈卡橫列所對(duì)應(yīng)的8次控制數(shù)據(jù)分別依次預(yù)裝載進(jìn)如圖1中FIFO0與FIFO1所示的數(shù)據(jù)緩沖堆棧內(nèi)，在主軸開(kāi)始旋轉(zhuǎn)后，當(dāng)控制層輸出控制數(shù)據(jù)的指針在2個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)之間輪流跳轉(zhuǎn)時(shí)，管理層持續(xù)監(jiān)視這種數(shù)據(jù)耗空時(shí)的指針跳轉(zhuǎn)，并往耗空的那個(gè)FIFO中實(shí)時(shí)補(bǔ)充和裝載下一個(gè)橫列的賈卡控制數(shù)據(jù)，如此輪流，即可持續(xù)生產(chǎn)。

2.3 橫移提花動(dòng)作分區(qū)

由橫移提花的動(dòng)作原理可知，經(jīng)編導(dǎo)紗梳櫛進(jìn)行橫移墊紗運(yùn)動(dòng)的同時(shí)也在擺動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)紗針平面擺動(dòng)穿越織針平面時(shí)禁止橫移墊紗運(yùn)動(dòng)[8]，因此每橫列內(nèi)在每個(gè)針床上往/復(fù)2次擺動(dòng)的橫移墊紗提花動(dòng)作，將每個(gè)主軸旋轉(zhuǎn)周期劃分成允許針前橫移與針背橫移的2個(gè)運(yùn)動(dòng)橫移區(qū)間，和禁止橫移運(yùn)動(dòng)的2個(gè)擺動(dòng)過(guò)針區(qū)間，這4個(gè)動(dòng)作分區(qū)也決定了電子橫移編織動(dòng)作的類(lèi)別：禁止橫移還是允許橫移，是針前橫移還是針背橫移。

圖3示出電子橫移提花在單個(gè)針床上每個(gè)主軸旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)的提花控制動(dòng)作時(shí)序分區(qū)圖，但與電子賈卡提花動(dòng)作不同，為最大限度地降低梳櫛橫移的運(yùn)動(dòng)沖擊，充分利用單次橫移動(dòng)作允許的角度寬度和運(yùn)動(dòng)時(shí)間，每個(gè)電子橫移提花動(dòng)作都是在橫移允許區(qū)域的起始角度θ2與θ4開(kāi)始，在橫移允許區(qū)域的截止角度θ3與θ1結(jié)束，整個(gè)橫移墊紗動(dòng)作以持續(xù)運(yùn)動(dòng)的形式橫跨整個(gè)橫移區(qū)間的角度區(qū)域。

圖3 電子橫移2次墊紗動(dòng)作時(shí)序分區(qū)圖

與電子賈卡提花控制系統(tǒng)類(lèi)似，在采用數(shù)據(jù)異步預(yù)處理機(jī)制的現(xiàn)代經(jīng)編電子橫移提花控制系統(tǒng)中，管理層也會(huì)向控制層預(yù)先裝載部分橫移提花控制數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中持續(xù)補(bǔ)充后續(xù)運(yùn)動(dòng)控制數(shù)據(jù)，但由于一般的高速電子橫移提花主軸對(duì)控制數(shù)據(jù)的消耗速度遠(yuǎn)高于電子賈卡提花，而且電子橫移提花每橫列的控制數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)小于電子賈卡提花，因此預(yù)裝載到FIFO0與FIFO1中的是實(shí)現(xiàn)多個(gè)橫列橫移提花的控制數(shù)據(jù)，由于現(xiàn)代經(jīng)編電子橫移大都是在控制底層采用電子凸輪控制算法，因此控制數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式是每個(gè)橫移動(dòng)作所對(duì)應(yīng)的橫移墊紗數(shù)碼與主軸角度動(dòng)作分區(qū)寬度相結(jié)合生成的，作為電子凸輪曲線(xiàn)函數(shù)輸入?yún)?shù)的主/從軸位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)(Pm，Ps)。

3 斷點(diǎn)數(shù)據(jù)反求與流程

3.1 數(shù)據(jù)反求依據(jù)與內(nèi)容

依據(jù)當(dāng)前主軸角度位置在電子賈卡提花與電子橫移提花的動(dòng)作時(shí)序分區(qū)中的定位，可反向識(shí)別出掉電瞬間提花元件在當(dāng)前橫列中正在執(zhí)行的編織動(dòng)作序號(hào)與類(lèi)別，但是如果要明晰該賈卡動(dòng)作序號(hào)所對(duì)應(yīng)的偏置控制數(shù)據(jù)是左偏還是右偏，該橫移動(dòng)作類(lèi)別是允許橫移還是禁止橫移，若是允許橫移是針前橫移還是針背橫移，那么對(duì)應(yīng)的橫移墊紗數(shù)碼值具體又是多少，還需進(jìn)一步明確當(dāng)前橫列在整個(gè)工藝數(shù)據(jù)文件中的準(zhǔn)確位置。

在圖1所示的系統(tǒng)任務(wù)架構(gòu)中，管理層預(yù)裝載和后續(xù)實(shí)時(shí)補(bǔ)充裝載到控制底層的控制數(shù)據(jù)，必然是依據(jù)控制層讀取雙FIFO的指針跳轉(zhuǎn)信號(hào)，即某橫列賈卡控制數(shù)據(jù)輸出完畢時(shí)，或者某幾橫列橫移控制數(shù)據(jù)輸出完畢時(shí)產(chǎn)生的FIFO數(shù)據(jù)耗空，也即控制層當(dāng)前的編織橫列序號(hào)發(fā)生遞增，來(lái)觸發(fā)管理層從工藝數(shù)據(jù)文件中提取在當(dāng)前編織橫列序號(hào)的基礎(chǔ)上超前若干橫列的工藝數(shù)據(jù)來(lái)轉(zhuǎn)換為控制數(shù)據(jù)后裝載。由此可知，控制層當(dāng)前正在編織的工藝橫列在工藝文件中的橫列序號(hào)，是管理層提取工藝數(shù)據(jù)的關(guān)鍵引導(dǎo)信息，是管理層一定會(huì)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，且系統(tǒng)斷電重啟后依然可以得到的變量，故此變量可認(rèn)為是管理層存儲(chǔ)的唯一的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)工藝信息。

有了可以索引工藝數(shù)據(jù)文件中編織動(dòng)作數(shù)據(jù)信息的當(dāng)前編織橫列序號(hào)，以及可以表征當(dāng)前橫列內(nèi)提花編織動(dòng)作序號(hào)與類(lèi)型的主軸物理角度這2個(gè)關(guān)鍵信息依據(jù)，即可進(jìn)行斷點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)反求；因此，現(xiàn)代經(jīng)編電子提花系統(tǒng)斷點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)反求內(nèi)容，就是在系統(tǒng)斷電重啟后根據(jù)主軸當(dāng)前角度在不同角度分區(qū)中的位置，以及當(dāng)前編織橫列在工藝數(shù)據(jù)文件中的橫列序號(hào)，反求出控制系統(tǒng)在斷電瞬間正在執(zhí)行的提花動(dòng)作及其對(duì)應(yīng)的工藝數(shù)據(jù)，進(jìn)而反求其在斷點(diǎn)前已完成的賈卡針偏置狀態(tài)或橫移凸輪軌跡起始段信息，以及在斷點(diǎn)后需續(xù)接完成的預(yù)裝載提花信息或橫移凸輪軌跡剩余段數(shù)據(jù)，從而使得控制系統(tǒng)在斷電前后完成控制斷點(diǎn)處編織控制信息的銜接和坯布斷點(diǎn)處提花編織動(dòng)作的續(xù)接。

3.2 電子賈卡斷點(diǎn)數(shù)據(jù)反求

電子賈卡提花的控制斷點(diǎn)數(shù)據(jù)反求具體流程如圖4所示。在系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)會(huì)首先讀取經(jīng)編機(jī)主軸當(dāng)前角度值θ,通過(guò)其與系統(tǒng)斷電前存儲(chǔ)的主軸角度θ0進(jìn)行對(duì)比，以判斷機(jī)器主軸在控制系統(tǒng)斷電期間是否被外力轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)。如果發(fā)現(xiàn)主軸異動(dòng)，則表示主軸當(dāng)前的物理角度與布面上斷點(diǎn)處的編織動(dòng)作在時(shí)序分區(qū)圖上已經(jīng)錯(cuò)位，已不能再用于表征斷電前控制系統(tǒng)內(nèi)的編織動(dòng)作信息。既使按照后續(xù)的斷點(diǎn)反求控制算法也無(wú)法實(shí)現(xiàn)坯布上的斷點(diǎn)續(xù)織，故給出系統(tǒng)報(bào)警后退出；因此，所有使用電子提花控制系統(tǒng)的經(jīng)編機(jī)在斷電期間，禁止人為盤(pán)動(dòng)機(jī)器主軸。

圖4 電子賈卡提花斷點(diǎn)數(shù)據(jù)反求流程

在機(jī)器主軸無(wú)異動(dòng)前提下，根據(jù)其當(dāng)前值θ與4個(gè)偏置觸發(fā)角度θ1～θ4的相對(duì)位置關(guān)系，可反向判識(shí)出當(dāng)前賈卡提花針在1～4個(gè)動(dòng)作分區(qū)中的分區(qū)序號(hào)P的取值，由電子賈卡提花動(dòng)作原理與賈卡控制層雙FIFO數(shù)據(jù)讀取指針跳轉(zhuǎn)規(guī)律可知，當(dāng)分區(qū)序號(hào)P的取值為1～3時(shí)，表示斷點(diǎn)前賈卡提花針已經(jīng)完成的偏置動(dòng)作，即應(yīng)該恢復(fù)的偏置狀態(tài)控制數(shù)據(jù)data0，對(duì)應(yīng)為當(dāng)前第H橫列的第P次工藝偏置數(shù)據(jù)，但是如果P的取值為4，則表示賈卡控制系統(tǒng)在斷點(diǎn)瞬間將第4次偏置數(shù)據(jù)輸出后發(fā)生了指針跳轉(zhuǎn)即當(dāng)前橫列序號(hào)遞增，因此賈卡針當(dāng)前的偏置狀態(tài)應(yīng)該對(duì)應(yīng)當(dāng)前第H橫列的前一橫列，即第H-1橫列中的最后一次工藝偏置數(shù)據(jù)[9]。在判識(shí)并求出正確的工藝偏置數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的控制數(shù)據(jù)data0后，不予加載但直接輸出到賈卡針上，以恢復(fù)斷電前賈卡針已經(jīng)處于保持的偏置狀態(tài)。

在完成賈卡針偏置狀態(tài)的恢復(fù)后，下一步還要為經(jīng)編機(jī)主軸在斷點(diǎn)處啟動(dòng)后的順利續(xù)織做好數(shù)據(jù)預(yù)裝載準(zhǔn)備，即將當(dāng)前第H橫列對(duì)應(yīng)的4次偏置控制數(shù)據(jù)全部預(yù)裝載進(jìn)賈卡控制層的FIFO0，將第H+1橫列對(duì)應(yīng)的4次偏置控制數(shù)據(jù)全部預(yù)裝載進(jìn)FIFO1中，但在完成雙緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫(xiě)入后，一定要將系統(tǒng)讀取賈卡控制數(shù)據(jù)的指針定位，指向FIFO0內(nèi)當(dāng)前偏置動(dòng)作的下一個(gè)偏置動(dòng)作所對(duì)應(yīng)的分區(qū)序號(hào)和所對(duì)應(yīng)的那一次偏置控制數(shù)據(jù)。若當(dāng)前分區(qū)序號(hào)為4，則下一個(gè)偏置動(dòng)作分區(qū)序號(hào)P值為1。

3.3 電子橫移斷點(diǎn)數(shù)據(jù)反求

在基于電子凸輪運(yùn)動(dòng)控制算法的經(jīng)編電子橫移提花控制系統(tǒng)中，管理層預(yù)裝載到控制層數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的控制數(shù)據(jù)(Pm，Ps)，是提供給電子凸輪曲線(xiàn)函數(shù)作為輸入?yún)?shù)來(lái)規(guī)劃速度曲線(xiàn)的位移數(shù)據(jù)對(duì)。Pm表示經(jīng)編機(jī)主軸在某個(gè)動(dòng)作分區(qū)里角度寬度的脈沖量化值；而Ps則表示在此寬度的動(dòng)作分區(qū)內(nèi)，驅(qū)動(dòng)導(dǎo)紗梳櫛的伺服電動(dòng)機(jī)凸輪從軸要完成特定工藝墊紗數(shù)碼值的某次橫移提花動(dòng)作，必須完成的目標(biāo)角度位移脈沖量化值。電子橫移提花斷點(diǎn)數(shù)據(jù)反求的本質(zhì)，就是要在橫移提花運(yùn)動(dòng)的某一個(gè)凸輪曲線(xiàn)段上的斷點(diǎn)處，通過(guò)電子凸輪曲線(xiàn)函數(shù)反求出提花凸輪主/從軸在斷點(diǎn)前已經(jīng)完成的位移量(Pm0，Ps0)，以及在斷點(diǎn)后完成該曲線(xiàn)段還剩余的目標(biāo)位移量(Pm1，Ps1)，并完成二者的精確銜接[10]，示意圖如圖5所示。

注：T為時(shí)間軸； V為速度軸； θ為角度軸。

由圖5可知，控制斷點(diǎn)(Pm0，Ps0)處的數(shù)據(jù)反求應(yīng)包括如下步驟：第1步是確定斷點(diǎn)處的動(dòng)作分區(qū)與該分區(qū)內(nèi)橫移從軸的工藝墊紗數(shù)碼值，即根據(jù)上電后主軸的當(dāng)前角度來(lái)判識(shí)橫移從軸當(dāng)前提花運(yùn)動(dòng)的類(lèi)型與運(yùn)動(dòng)段數(shù)值。若類(lèi)型為位于擺動(dòng)過(guò)針區(qū)間內(nèi)的擺動(dòng)過(guò)針運(yùn)動(dòng)，則此凸輪曲線(xiàn)段上凸輪從軸的目標(biāo)位移量恒為0；若類(lèi)型為位于針前或者針背橫移區(qū)間內(nèi)的橫移墊紗運(yùn)動(dòng)，則根據(jù)當(dāng)前橫列序號(hào)反查工藝數(shù)據(jù)文件后可得當(dāng)前橫移區(qū)間內(nèi)不同的墊紗數(shù)碼脈沖量化值；在4個(gè)不同的動(dòng)作區(qū)間內(nèi)，主軸的目標(biāo)位移量均由對(duì)應(yīng)的4個(gè)角度寬度脈沖量化值決定。結(jié)合圖5與圖3可知，斷點(diǎn)(Pm0，Ps0)當(dāng)前位于針前橫移動(dòng)作區(qū)間，假設(shè)該區(qū)間內(nèi)針前橫移墊紗數(shù)碼值對(duì)應(yīng)的位移目標(biāo)值為L(zhǎng)，主軸角度寬度為W，主軸脈沖當(dāng)量為P，電子凸輪曲線(xiàn)函數(shù)表達(dá)式為f()，則

(1)

式中：W為針前橫移區(qū)間主軸角度寬度，(°)；θ2與θ3分別為針前橫移區(qū)間的起始角度與終止角度，(°)；Pm為針前橫移區(qū)間內(nèi)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)應(yīng)脈沖量，個(gè)；L為墊紗數(shù)碼對(duì)應(yīng)的脈沖量，個(gè)；Ps為從軸在針前橫移區(qū)間內(nèi)完成針前墊紗的對(duì)應(yīng)脈沖量，個(gè)；P為主軸旋轉(zhuǎn)1圈的脈沖當(dāng)量，個(gè)。

第2步的重點(diǎn)是求取斷點(diǎn)前電子凸輪從軸已經(jīng)完成的位移量，即利用機(jī)器主軸在當(dāng)前動(dòng)作分區(qū)的角度寬度內(nèi)已經(jīng)轉(zhuǎn)過(guò)的比例、電子凸輪曲線(xiàn)函數(shù)表達(dá)式f()，和在第1步中已經(jīng)求得的整個(gè)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)段上主/從軸間速度的比例曲線(xiàn)，即可反求出凸輪從軸在主軸角度θ處對(duì)應(yīng)的從軸位移量。根據(jù)式(1)，在斷點(diǎn)處式(2)同樣成立，結(jié)合式(1)求得的同一凸輪曲線(xiàn)段上的主/從軸間速度比例曲線(xiàn)，可通過(guò)式(2)完成斷點(diǎn)前電子凸輪主軸與從軸的位移反求計(jì)算。圖5中V-T坐標(biāo)系中的陰影部分面積，即提花凸輪從軸在斷點(diǎn)前走過(guò)的位移量Ps0值。W0為主軸在當(dāng)前動(dòng)作分區(qū)內(nèi)已經(jīng)轉(zhuǎn)過(guò)的角度寬度。

(2)

式中：θ為針前橫移區(qū)間內(nèi)任一點(diǎn)上的主軸角度，(°)；θ2為針前橫移區(qū)間的起始角度，(°)；Pm0為主軸已轉(zhuǎn)過(guò)的脈沖量，個(gè)；Ps0為從軸已轉(zhuǎn)過(guò)的脈沖量，個(gè)；L為墊紗數(shù)碼對(duì)應(yīng)的脈沖量，個(gè)。

第3步是計(jì)算主/從軸在斷點(diǎn)后完成當(dāng)前凸輪曲線(xiàn)段還需繼續(xù)完成的位移量(Pm1，Ps1)，是管理層開(kāi)始后續(xù)數(shù)據(jù)預(yù)裝載的第1對(duì)控制數(shù)據(jù)，具體計(jì)算如式(3)所示。

(3)

式中：θ3為針前橫移區(qū)間的終止角度，( °)；θ為針前橫移區(qū)間內(nèi)任一點(diǎn)上的主軸角度，( °)；Pm1為主軸在針前橫移區(qū)間還需轉(zhuǎn)過(guò)的脈沖量，個(gè)；Ps1為從軸在針前橫移區(qū)間還需轉(zhuǎn)過(guò)的脈沖量，個(gè)；L為墊紗數(shù)碼對(duì)應(yīng)的脈沖量，個(gè)。

完成了在斷點(diǎn)處(Pm0，Ps0)與(Pm1，Ps1)數(shù)據(jù)對(duì)的計(jì)算，就完成了凸輪曲線(xiàn)段在斷點(diǎn)前后的控制數(shù)據(jù)銜接，管理層在將曲線(xiàn)段剩余位移數(shù)據(jù)對(duì)(Pm1，Ps1)寫(xiě)入FIFO0后，即可按順序從工藝數(shù)據(jù)文件中直接提取后續(xù)工藝墊紗數(shù)碼值進(jìn)行完整凸輪曲線(xiàn)段位移數(shù)據(jù)對(duì)的轉(zhuǎn)換與預(yù)裝載；主軸在啟動(dòng)編織后，提花從軸會(huì)先走完斷點(diǎn)處剩余的凸輪曲線(xiàn)段，完成斷電瞬間未完的墊紗提花動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)內(nèi)斷點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)恢復(fù)與坯布上斷點(diǎn)處的提花續(xù)織。

4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

實(shí)驗(yàn)室1臺(tái)RDJ6/2型經(jīng)編機(jī)擁有8根采用伺服驅(qū)動(dòng)的電子橫移從軸，分別用來(lái)驅(qū)動(dòng)4把具備電子橫移提花功能的普通導(dǎo)紗梳櫛，與2把分別采用半機(jī)號(hào)配置的具備電子賈卡與電子橫移組合提花功能的賈卡導(dǎo)紗梳櫛，可用來(lái)生產(chǎn)經(jīng)編無(wú)縫服裝與雙面提花立體經(jīng)編鞋材等高檔產(chǎn)品，在該機(jī)使用的現(xiàn)代經(jīng)編提花集成控制系統(tǒng)中，采用了本文所述的斷點(diǎn)續(xù)織控制技術(shù)。在控制系統(tǒng)上電后的初始化程序段里，系統(tǒng)會(huì)依次對(duì)8根電子橫移伺服從軸，依據(jù)每把梳櫛各自的電子橫移動(dòng)作角度分區(qū)(雙針床電子橫移每把梳為8個(gè)角度分區(qū))采用橫移斷點(diǎn)反求算法分別依次進(jìn)行斷點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)恢復(fù)，對(duì)2把電子賈卡梳櫛分別依照各自賈卡提花動(dòng)作角度分區(qū)(雙針床均偏置的電子賈卡每把梳為4個(gè)角度分區(qū))，采用賈卡斷點(diǎn)反求算法分別依次進(jìn)行斷點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)恢復(fù)。

點(diǎn)動(dòng)RDJ6/2經(jīng)編機(jī)慢車(chē)運(yùn)行主軸至任意角度停車(chē)，控制系統(tǒng)斷電至電能耗盡后再上電重啟并點(diǎn)動(dòng)主軸再次運(yùn)行，檢測(cè)坯布布面斷點(diǎn)是否續(xù)織正常。經(jīng)多次任意角度斷電重啟測(cè)試，以及該機(jī)長(zhǎng)期的打樣生產(chǎn)運(yùn)行驗(yàn)證，該系統(tǒng)均能在主軸任意停車(chē)角度位置上斷電重啟，并準(zhǔn)確完成坯布斷點(diǎn)續(xù)織。

5 結(jié) 論

本文針對(duì)采用電子賈卡提花與電子橫移提花的現(xiàn)代經(jīng)編電子提花控制系統(tǒng)的斷點(diǎn)續(xù)織關(guān)鍵控制算法進(jìn)行了研究與分析，經(jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證后得出如下結(jié)論：

1)當(dāng)前編織橫列序號(hào)是斷點(diǎn)數(shù)據(jù)反求算法必需的工藝數(shù)據(jù)信息，需要管理層實(shí)時(shí)存儲(chǔ)；主軸當(dāng)前物理角度是斷點(diǎn)數(shù)據(jù)反求算法的時(shí)序定位基礎(chǔ)，要求主軸在控制系統(tǒng)斷電期間嚴(yán)禁被外力轉(zhuǎn)動(dòng)。

2)對(duì)經(jīng)編機(jī)主軸角度依據(jù)經(jīng)編提花動(dòng)作時(shí)序需求進(jìn)行動(dòng)作分區(qū)，再根據(jù)斷點(diǎn)處主軸物理角度反向判識(shí)出提花元件在斷點(diǎn)前已完成的動(dòng)作序號(hào)與類(lèi)型，最后計(jì)算出在斷點(diǎn)后續(xù)織當(dāng)前橫列提花動(dòng)作需持續(xù)執(zhí)行的控制數(shù)據(jù)的反求控制算法，準(zhǔn)確有效。

3)所述賈卡提花斷點(diǎn)續(xù)織數(shù)據(jù)反求算法同樣適用于每橫列偏置1次、2次與4次的電子賈卡提花系統(tǒng)；所述橫移提花斷點(diǎn)續(xù)織數(shù)據(jù)反求算法適用于每橫列橫移墊紗1次、2次與4次的電子橫移提花系統(tǒng)。