1   概述
    電腦繡花機是隨著計算機技術、電子技術、機械加工技術的發(fā)展應用而不斷發(fā)展起來的高自動化刺繡設備。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，繡花機廠是根據用戶需求生產各種機型的。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、電機驅動器、換針機構、繡線檢測機構、剪線機構等組成。 也可根據繡花機的不同類型增加相應的電控控制機構，如金片繡繡花機電控系統(tǒng)在平繡繡花機的基礎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的坐標值轉換成繡框上與X、Y方向的位移量相當的電信號，再傳輸到X、Y、Z電機控制系統(tǒng)進行電機升降速處理，電機驅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，驅動機頭傳動系統(tǒng)旋轉，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。刺繡時主軸電機轉速在７５０轉／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。 當需要換針時，換針電機轉動，通過傳動機構帶動針桿箱移動，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
    ⑴最高刺繡速度：不小于1200針/分(針距4mm時)。
    ⑵基本數據格式：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支持的數據交換方式：U盤、網絡。
    ⑹內存存儲最大花樣數：400個。
    ⑺內存存儲容量：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準GB5226.4—2005（2006-09-01實施）機械安全 機械電氣設備；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)標準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
    高效和繡品質量的提高是電腦繡花機的發(fā)展趨勢，其核心目標就是提高單臺繡花機生產效率和完美繡品。
    科學的描述電腦繡花機的繡作效率應該有三個參數，既最高轉速、最低轉速、切換針長，其中最高轉速和最低轉速決定了這臺機器的轉速范圍，而切換針長則決定了降速的關鍵針長，在當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，除去提高最高轉速這個指標之外，還可以通過提高最低轉速和切換針長來實現(xiàn)。
傳統(tǒng)繡框驅動采用的是步進電機驅動，使用步進電機驅動繡框的電腦繡花機，最高轉速設定一般在750轉/分鐘，當針長大于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、輸出轉矩大等特點，在機械結構無需大改的情況下，最高可以將切換針長提高到8mm水平，而且最低轉速也可以從400轉/分鐘提高到700轉/分鐘，這樣的話，對于大部分花樣，機器將一直保持在最高轉速水平，由于只是繡框運動速度加快，而主軸最高轉速沒有提高，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)最高轉速850轉，最低轉速500轉，切換針長5.5的技術指標。相比于傳統(tǒng)步進驅動繡框的繡花機，可以實現(xiàn)生產效率的提升。
    繡花機繡框為電機、齒輪、支線導軌、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)有繡花機機械結構情況下，為提高繡品質量，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時增加脈沖發(fā)送個數來彌補機械間隙的方法。機械間隙的存在會導致往返針變窄，所有往返針跡都可以使用該方法調整繡作效果，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的方法，該方法為雙端補償，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,當僅需改變包針效果時可以使用該方法。

5   結束語
    刺繡機械發(fā)展已有60年的歷史，國際產業(yè)的轉移給中國刺繡設備制造產業(yè)發(fā)展提供了機遇，中國已具備了一定的基礎條件，有國家政策扶持、有良好的社會經濟環(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。中國已經成為刺繡機械生產“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。