[0001] 本发明涉及纺织技术领域，尤其涉及一种横机电磁阵列驱动结构中力‑位移测量装置及其控制方法，主要适用于提高横机电磁阵列驱动结构设计的准确性。

[0002] 在纺织机械领域中，提花大圆机是在织物上进行提花，从而编织各样的花型及图案。现有的织针电脑提花圆纬机的电子选针装置主要是电磁式和压电式，均是利用三角凸轮、提花片、挺针片等机械零部件实现选针，由于织针靠与三角凸轮的接触来实现上下编织运动，因此，编织机构存在三角凸轮对织针造成冲击摩擦和侧向力。随着织针机转速的不断提高，对织针和三角凸轮的性能要求更高，当织针与三角凸轮本身的强度、耐磨性等达到了极限程度时，就限制了转速的进一步提高。为了提高传动效率和克服传动摩擦，设计一种新型的横机电磁驱动方式，根据通电线圈产生的电磁场与永磁织针的磁场相互作用，对永磁织针产生电磁驱动力，从而使得织针完成编织动作。为了提高设计效率和织针横机的编织要求，需要通过织针位置检测和电磁驱动力测量，从而分析横机电磁驱动结构设计的准确性。

[0034] 以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0035] 参见图1至图15，一种横机电磁阵列驱动结构中力‑位移测量装置，包括运动座3、永磁织针4、测克计5与位移传感器6，所述运动座3与步进电机滑块相连接，步进电机滑块与步进电机7相连接，步进电机7安装在挂板2上，挂板2安装在型材架1的横梁上，所述运动座3与直线导轨滑块相连接，直线导轨滑块安装在直线导轨8上，直线导轨8竖直安装在挂板2上，所述运动座3上沿水平方向均匀插装有多个织针导筒9，织针导筒9中插装有永磁织针4，织针导筒9的正下方设置有电磁线圈10，所述电磁线圈10安装在线圈安装座11上，线圈安装座11安装在伺服电机模组12的滑块上，伺服电机模组12水平安装在挂板2上，所述运动座3上安装有测克计安装座13，测克计安装座13上沿水平方向均匀安装有多个测克计5，测克计5的测头与永磁织针4的头部相接触，所述位移传感器6位于永磁织针4的正上方，位移传感器6安装在位移传感器安装座14上，位移传感器安装座14安装在型材架1的上梁上。

[0036] 所述运动座3包括垂直连接的一号横板31与一号竖板32，所述一号横板31上沿水平方向均匀开设有多个织针导筒安装孔311，一号横板31上开设有测克计安装座安装孔312，所述一号竖板32分别与步进电机滑块、直线导轨滑块相连接，一号竖板32与一号横板
31之间连接有支撑块33。

[0037] 所述织针导筒9包括筒体91、端盖92与底板93，所述筒体91插装在运动座3上，筒体91的一端与底板93相连接，筒体91的另一端插装在端盖92内，端盖92的底面与运动座3的顶面相贴合，所述永磁织针4包括织针41、织针固定座42与永磁体43，所述织针41的一端与测克计5的测头相接触，织针41的另一端穿过端盖92后与织针固定座42的顶面相连接，织针固定座42的底面与永磁体43相连接。

[0038] 所述端盖92上开设有导向孔921，所述织针41穿过导向孔921后与测克计5的测头相接触，所述端盖92上开设有入射孔922，所述位移传感器6的激光经入射孔922后对准织针固定座42的顶面。

[0039] 所述入射孔922为半圆形结构。

[0040] 所述电磁线圈10套装在线圈骨架15上，所述线圈骨架15为空心铝管，线圈骨架15插装在线圈安装座11上。

[0041] 所述线圈安装座11包括安装板111及其上垂直连接的多个安装柱112，所述安装板111与伺服电机模组12的滑块相连接，所述安装柱112的中部开设有骨架安装孔113，所述线圈骨架15插装在骨架安装孔113中。

[0042] 所述测克计安装座13包括垂直连接的二号横板131与二号竖板132，所述二号横板131与运动座3相连接，二号横板131与二号竖板132之间垂直连接有多块挡板133，多块挡板
133相互平行且沿水平方向均匀布置，所述二号竖板132上位于相邻两块挡板133之间的部位开设有开口槽134，所述测克计5安装在由二号竖板132及相邻两块挡板133构成的测克计安装槽内，测克计5的测头穿过开口槽134后与永磁织针4相接触。

[0043] 一种横机电磁阵列驱动结构中力‑位移测量装置的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：S1、通过位移传感器6和测克计5静态标定永磁织针4在Z轴方向上的位移量和永磁织针4上升过程中所受的电磁驱动力，并将初态数据保存在上位机中；
S2、根据工艺设定三功位编织工艺电流；
S3、分别给各电磁线圈10通入驱动永磁织针4到起始位置点的驱动电流；
S4、通过位移传感器6检测的永磁织针4位置数据来判断各永磁织针4是否都达到初始设定高度；若永磁织针4达到初始设定高度，则上位机控制电流驱动器，分别给各永磁织针4加载三功位驱动电流；若永磁织针4未达到初始设定高度，则通过位移传感器6传输到上位机的数据控制电流驱动器进行调整；
S5、通过位移传感器6检测的永磁织针4位置数据来判断各永磁织针4是否都达到设定的工艺高度；若永磁织针4未达到设定的工艺高度，则通过位移传感器6传输到上位机的数据控制电流驱动器进行调整；
S6、每根永磁织针4都完成了对应的工艺要求与工艺高度，则上位机输出回原点信号，电流驱动器给各电磁线圈10加载对应电流，使永磁织针4都回到原点，然后循环步骤S1到步骤S5。

[0044] 本发明的原理说明如下：测克计通过间隙配合安装在测克计安装槽中；织针导筒通过与导筒安装孔过盈配合固定，筒体通过过盈配合与端盖相固定，底板通过树脂胶与筒体底部相固定；织针通过树脂胶固定在织针固定座上，永磁体通过树脂胶固定在织针固定座的底面；导向孔在永磁织针运动过程中，对永磁织针运动方向初略控制；入射孔主要是为了在永磁织针运动过程中，方便位移传感器的激光对准织针固定座的顶面，对织针位移进行测量；电磁线圈主要由
0.2mm的漆包线密绕组成；线圈骨架与骨架安装孔过盈配合安装。

[0045] 本设计首先静态标定永磁织针在Z轴方向上的位移量和永磁织针上升过程中所受的电磁驱动力，并将初态数据保存在上位机中，再利用RS232串口通信线，传输上位机中永磁织针的位移量和电磁驱动力，通过STM32对输入数据进行处理，改变PWM波的占空比，控制全桥电路的电流输出，并对输出电流进行采样，实现内部闭环控制，将全桥驱动电路输出电流加载到电磁线圈，从而驱动永磁织针，实现悬浮控制。本设计结构简单、操作方便、测量方法可行、测量精度高，同时多根永磁织针同时控制，提高了横机织针驱动效率。

[0046] 附图14所示为单针的编制轨迹，通过初始标定电磁线圈驱动电流与永磁织针的位移量关系，从而控制永磁织针在驱动过程中的实际位置；根据初始标定电流(集圈电流、浮线电流、成圈电流)，分别控制电磁线圈，使其驱动永磁织针完成附图15所示的编制工艺(1号针集圈‑2号针浮线‑3号针成圈‑4号针集圈‑5号针浮线‑6号针成圈)。通过实验绘制电流与永磁织针高度之间的关系曲线，定义一个最小电流值对应的永磁织针高度为永磁织针的初始标定高度，随后的控制以这个高度为控制原点，所定义最小电流值即为初始标定电流。

[0047] 实施例1：参见图1至图15，一种横机电磁阵列驱动结构中力‑位移测量装置，包括运动座3、永磁织针4、测克计5与位移传感器6，所述运动座3与步进电机滑块相连接，步进电机滑块与步进电机7相连接，步进电机7安装在挂板2上，挂板2安装在型材架1的横梁上，所述运动座3与直线导轨滑块相连接，直线导轨滑块安装在直线导轨8上，直线导轨8竖直安装在挂板2上，所述运动座3上沿水平方向均匀插装有多个织针导筒9，织针导筒9中插装有永磁织针4，织针导筒9的正下方设置有电磁线圈10，所述电磁线圈10安装在线圈安装座11上，线圈安装座11安装在伺服电机模组12的滑块上，伺服电机模组12水平安装在挂板2上，所述运动座3上安装有测克计安装座13，测克计安装座13上沿水平方向均匀安装有多个测克计5，测克计
5的测头与永磁织针4的头部相接触，所述位移传感器6位于永磁织针4的正上方，位移传感器6安装在位移传感器安装座14上，位移传感器安装座14安装在型材架1的上梁上。

[0048] 按上述方案，一种横机电磁阵列驱动结构中力‑位移测量装置的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：S1、通过位移传感器6和测克计5静态标定永磁织针4在Z轴方向上的位移量和永磁织针4上升过程中所受的电磁驱动力，并将初态数据保存在上位机中；
S2、根据工艺设定三功位编织工艺电流；
S3、分别给各电磁线圈10通入驱动永磁织针4到起始位置点的驱动电流；
S4、通过位移传感器6检测的永磁织针4位置数据来判断各永磁织针4是否都达到初始设定高度；若永磁织针4达到初始设定高度，则上位机控制电流驱动器，分别给各永磁织针4加载三功位驱动电流；若永磁织针4未达到初始设定高度，则通过位移传感器6传输到上位机的数据控制电流驱动器进行调整；
S5、通过位移传感器6检测的永磁织针4位置数据来判断各永磁织针4是否都达到设定的工艺高度；若永磁织针4未达到设定的工艺高度，则通过位移传感器6传输到上位机的数据控制电流驱动器进行调整；
S6、每根永磁织针4都完成了对应的工艺要求与工艺高度，则上位机输出回原点信号，电流驱动器给各电磁线圈10加载对应电流，使永磁织针4都回到原点，然后循环步骤S1到步骤S5。

[0049] 实施例2：基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述运动座3包括垂直连接的一号横板31与一号竖板32，所述一号横板31上沿水平方向均匀开设有多个织针导筒安装孔311，一号横板31上开设有测克计安装座安装孔
312，所述一号竖板32分别与步进电机滑块、直线导轨滑块相连接，一号竖板32与一号横板
31之间连接有支撑块33。

[0050] 实施例3：基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述织针导筒9包括筒体91、端盖92与底板93，所述筒体91插装在运动座3上，筒体
91的一端与底板93相连接，筒体91的另一端插装在端盖92内，端盖92的底面与运动座3的顶面相贴合，所述永磁织针4包括织针41、织针固定座42与永磁体43，所述织针41的一端与测克计5的测头相接触，织针41的另一端穿过端盖92后与织针固定座42的顶面相连接，织针固定座42的底面与永磁体43相连接；所述端盖92上开设有导向孔921，所述织针41穿过导向孔
921后与测克计5的测头相接触，所述端盖92上开设有入射孔922，所述位移传感器6的激光经入射孔922后对准织针固定座42的顶面；所述入射孔922为半圆形结构。

[0051] 实施例4：基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述电磁线圈10套装在线圈骨架15上，所述线圈骨架15为空心铝管，线圈骨架15插装在线圈安装座11上；所述线圈安装座11包括安装板111及其上垂直连接的多个安装柱
112，所述安装板111与伺服电机模组12的滑块相连接，所述安装柱112的中部开设有骨架安装孔113，所述线圈骨架15插装在骨架安装孔113中。

[0052] 实施例5：基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述测克计安装座13包括垂直连接的二号横板131与二号竖板132，所述二号横板
131与运动座3相连接，二号横板131与二号竖板132之间垂直连接有多块挡板133，多块挡板
133相互平行且沿水平方向均匀布置，所述二号竖板132上位于相邻两块挡板133之间的部位开设有开口槽134，所述测克计5安装在由二号竖板132及相邻两块挡板133构成的测克计安装槽内，测克计5的测头穿过开口槽134后与永磁织针4相接触。