基于多通道针咀的多条绳子同步盘带绳绣控制方法与流程

本发明涉及米斛加工，尤其涉及基于多通道针咀的多条绳子同步盘带绳绣控制方法。

背景技术：

1、盘带绳绣作为一种历史悠久的传统刺绣工艺，以其独特的立体感、丰富的质感和精湛的手工技艺，在服装装饰、家纺用品及艺术品创作领域占据着重要地位。传统的盘带绳绣工艺主要依赖手工操作或半自动刺绣设备完成，其核心原理是将扁平的织带或绳状材料按照设计图案盘绕在基底织物上，并通过缝线将其固定，从而形成具有浮雕效果的装饰图案。随着现代纺织技术的发展，市场对盘带绳绣产品的复杂度、精细度以及生产效率提出了更高的要求。然而，现有的盘带绳绣方法及装置在实际应用中仍存在诸多技术瓶颈，难以满足日益增长的高质量、高效率生产需求。

2、目前主流的盘带绣设备或工艺大多基于单根绳带进行绣制。在需要多条绳子并行或交织形成复杂图案时，操作人员必须进行多次重复的穿线、定位和绣制过程，这种串行操作模式不仅耗时耗力，而且极大地限制了生产效率，难以适应大规模工业化生产的需求。当尝试通过现有装置进行多条绳子的同步绣制时，极易出现绳子之间相互缠绕、打结的现象。由于缺乏有效的分隔与导向机制，各绳带在进给、弯曲和固定过程中受力不均，导致图案变形、错位，严重影响了绣品的成品率和美观度。

3、现有的刺绣针咀通常设计简单，仅适用于单一类型的线材或窄幅织带。在面对多条不同材质、不同粗细的绳子同步穿引时，传统针咀往往无法提供足够的通道空间或有效的固定点，导致穿线困难，甚至在绣制过程中出现脱线、卡线等故障。而且由于缺乏精准的同步驱动和定位系统，现有技术在处理多绳协同运动时，难以保证各绳带在空间位置上的精确配合。这使得绣制出的图案边缘不整齐，纹理不清晰，尤其是在处理曲线、转角等复杂几何形状时，缺陷尤为明显。

4、现有的盘带绣工艺在更换图案设计或调整绳带布局时，通常需要重新调整设备参数或更换专用模具，调试周期长，灵活性差。这对于小批量、多品种的定制化生产模式构成了较大阻碍；

5、针对上述技术缺陷，现提出解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：通过多通道针咀与多轴协同控制，将传统单绳串行绣制升级为多条绳子一次性同步盘绣，大幅缩短加工周期，生产效率提升一倍以上，完美契合大规模工业化及柔性定制需求，结合多通道物理隔离与传感器实时阻力监控，动态修正送绳速率，从根本上避免了多绳并行时的交叉缠绕、打结与错位，同时配合独立张力控制，使各绳带受力均匀，图案边缘整齐、纹理清晰，且引入基于轨迹曲率的非线性速度差补偿算法，在处理曲线和锐角转角时，动态调整内外圈绳子的进给速度，彻底消除了内圈堆绳褶皱和外圈拉紧断线的缺陷，显著提高了高难度几何图案的成品率与精细度。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：基于多通道针咀的多条绳子同步盘带绳绣控制方法，包括以下：

3、s1、获取目标盘带绳绣图案的矢量路径数据及多绳配置参数，所述多绳配置参数包括绳子数量n、各绳子的直径以及物理材质弹性系数，根据矢量路径计算轨迹曲率，并沿轨迹法线方向生成包含n条并行绳子空间相对位置的协同运动轨迹；

4、s2、在绣制过程中，通过实时采集刺绣主轴转速与x-y移动平台的矢量运动速度，基于预设的张力控制模型，分别独立调整n个送绳机构的送绳速度，使各绳子在进入所述多通道针咀前保持恒定张力；

5、s3、根据轨迹切线方向变化，控制旋转摆轴带动所述多通道针咀同步旋转，使多通道针咀的出线排布方向始终与当前刺绣轨迹的法线方向保持预设夹角，同时根据当前轨迹曲率，对内外圈不同半径绳子的进给速度实施非线性速度差补偿；

6、s4、通过集成于多通道针咀内部的传感器实时检测各通道内绳子的滑动状态与阻力波动，当检测到阻力异常超出阈值时，触发动态修正送绳速率，防止多绳交织缠绕；

7、s5、刺绣主轴带动缝针按照协同运动轨迹依次穿过各绳子交叠或并排区域，将多条绳子同步固定于基底织物上。

8、进一步的，在s1中，所述协同运动轨迹的生成过程包括：

9、获取主轨迹c(s)和切线向量、法线向量，计算各通道绳子的偏置轨迹：

10、；

11、其中，为第i条绳子相对于主轨迹中心线的物理偏置距离，由多通道针咀的出口几何间距决定。

12、进一步的，在所述s3中，所述非线性速度差补偿计算方式如下：

13、预设当前轨迹曲率为k(s)，曲率半径为r(s)=1/k(s)，则第i条绳子的实时进给补偿系数表示为：

14、；

15、其中，为第i条绳子相对于主轨迹中心线的物理偏置距离；

16、靠近曲率中心一侧的绳子取负号并降低进给速度，远离曲率中心一侧的绳子取正号并提升进给速度。

17、进一步的，所述多通道针咀包括针咀主体、设置于所述针咀主体内部且互不干扰的n个独立引导通道，以及设于所述针咀主体底部的多孔防缠导向嘴；

18、所述独立引导通道内壁涂覆有超高分子量聚乙烯或类金刚石减摩涂层，且通道入口处设有锥形缓冲引导口。

19、进一步的，所述独立引导通道按照线性阵列、圆周阵列或多层矩阵阵列的方式排布于针咀主体内部；各通道出口之间的间距l满足：

20、

21、其中，为穿过对应通道的绳子直径。

22、进一步的，调整n个送绳机构的送绳速度的具体过程如下：

23、基于运动速度前馈、张力传感器闭环反馈以及材质弹性自适应修正构建动态张力控制模型，张力控制模型将刺绣设备的运动状态作为前馈输入，将各通道传感器的实测张力作为反馈输入，并将各绳子的物理材质弹性系数作为模型参数的自适应调节因子；

24、实时采集刺绣主轴编码器反馈的转速信号，以及x-y移动平台x轴和y轴驱动电机的实时运行速度，解算出当前x-y移动平台的矢量合成运动速度；

25、根据所述矢量合成运动速度，结合s3中计算出的各通道在当前轨迹曲率下的偏置系数，预判出各通道绳子在当前运动状态下所需的理想进给速率，并将理想进给速率作为对应通道送绳机构的基础送绳速度指令；

26、集设于各通道进绳口的微型张力传感器以毫秒级采样周期实时采集对应绳子的实际张力值，将实时采集到的实际张力值与预先设定的目标恒定张力值进行比对，计算出张力偏差量及偏差变化率：

27、当实际张力值高于目标恒定张力值时，判定对应绳子处于张力过紧状态，闭环调节器输出正向速度补偿量，以提高对应送绳机构的供给速率；

28、当实际张力值低于目标恒定张力值时，判定对应绳子处于张力松弛状态，闭环调节器输出负向速度补偿量，以降低对应送绳机构的供给速率；

29、根据s1中获取的各绳子物理材质弹性系数，对所述闭环调节器的调节增益进行自适应修正：

30、对于物理材质弹性系数大的绳子，提高闭环调节器的响应灵敏度增益，确保张力出现微小波动时能够迅速微调送绳速度，避免拉断线材；

31、对于物理材质弹性系数小的绳子，降低闭环调节器的响应灵敏度增益并加大积分平滑作用，平抑因绳子自身弹性恢复力引起的张力交替震荡；

32、将每个通道计算得到的基础送绳速度与自适应闭环速度补偿量进行叠加，合成得到该通道对应送绳机构的最终实时执行速度指令；

33、通过独立的控制通道，将n个最终实时执行速度指令同时且相互独立地发送至n个送绳机构的驱动电机，各驱动电机按照各自独立的指令速度驱动压绳轮旋转，动态调整对应通道绳子的供给速率。

34、进一步的，在所述s4中，若阻力异常持续超过安全设定时间，暂停刺绣运动并输出通道堵塞报警信号及对应的异常通道编号。

35、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

36、该基于多通道针咀的多条绳子同步盘带绳绣控制方法，通过多通道针咀与多轴协同控制，将传统单绳串行绣制升级为多条绳子一次性同步盘绣，大幅缩短加工周期，生产效率提升一倍以上，完美契合大规模工业化及柔性定制需求，结合多通道物理隔离与传感器实时阻力监控，动态修正送绳速率，从根本上避免了多绳并行时的交叉缠绕、打结与错位，同时配合独立张力控制，使各绳带受力均匀，图案边缘整齐、纹理清晰，且引入基于轨迹曲率的非线性速度差补偿算法，在处理曲线和锐角转角时，动态调整内外圈绳子的进给速度，彻底消除了内圈堆绳褶皱和外圈拉紧断线的缺陷，显著提高了高难度几何图案的成品率与精细度。