一种刺绣机换色方法及系统与流程

本发明涉及刺绣机，特别指一种刺绣机换色方法及系统。

背景技术：

1、刺绣机又称为电脑绣花机，是当代最先进的刺绣机械，它能使传统的手工绣花得到高速度、高效率的实现，并且还能实现手工绣花无法达到的“多层次、多功能、统一性和完美性”的要求，是一种体现多种高新科技的机电产品，随着电脑刺绣取代手工刺绣，电脑绣花机也将成为刺绣行业的主要机种。

2、为了保障刺绣产品的美观性，一般都需要设置多种颜色来表现不同的事物，因此需要使用到多种颜色的刺绣线；刺绣机在运行过程中，需要对设于换色杆上的刺绣针进行位置调整，以让穿引不同颜色刺绣线的刺绣针在需要的时候处于工作位，即进行换色操作。

3、针对刺绣机的换色，传统上通过电机驱动传动机构联动换色杆进行位移，通过磁编码器检测换色杆的位移距离，即检测传动机构的转动圈数并换算为位移距离，然而，传统的方法存在如下缺点：

4、1、磁编码器检测过程中难免会产生误差，随着误差的累积会导致刺绣针逐渐偏移预设的工作位；2、由于刺绣机装配过程中难免产生装配误差，传统上在刺绣机每次上电时需要人工进行换色杆的初始定位操作，费时费力，进而影响刺绣机的换色效率；3、刺绣机在突然断电时，磁编码器将丢失运行数据，导致电力恢复时无法接续之前工作，进而影响刺绣机换色的可靠性。

5、因此，如何提供一种刺绣机换色方法及系统，实现提升刺绣机换色的准确度、效率以及可靠性，并提高刺绣产品的品质，成为一个亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题，在于提供一种刺绣机换色方法及系统，实现提升刺绣机换色的准确度、效率以及可靠性，并提高刺绣产品的品质。

2、第一方面，本发明提供了一种刺绣机换色方法，包括如下步骤：

3、步骤s1、在刺绣机的换色装置中以90°为间隔设置四个用于检测电机旋转角度的磁开关；

4、步骤s2、基于磁开关设置电机的初始位置，对换色装置中的换色杆移动一个行程，磁编码器感应的旋转角度进行标定；

5、步骤s3、刺绣机上电后，基于所述初始位置执行复位操作，基于输入的刺绣作业文件驱动电机进行运转，以联动换色杆进行位移，让对应的刺绣针处于工作位；

6、步骤s4、在电机运转过程中，单片机通过磁开关实时检测换色杆的第一移动距离，通过磁编码器实时检测换色杆的第二移动距离，计算所述第一移动距离与第二移动距离的距离误差；

7、步骤s5、单片机基于所述距离误差，通过查询刺绣针的绝对针位位置与磁编码器感应的旋转角度的对应关系表，对所述第二移动距离进行校准补偿；

8、步骤s6、电源切换电路监测到外部电源模块掉电时，同步切换到锂电池进行应急供电；

9、步骤s7、单片机将所述刺绣作业文件以及磁编码器感应的旋转多圈角度存储到eeprom存储器，当外部电源模块恢复供电时，从eeprom存储器中读取所述刺绣作业文件以及旋转多圈角度进行接续工作；

10、步骤s8、单片机对锂电池进行健康监测。

11、进一步的，所述步骤s1还包括：对电机旋转90°时换色杆的位移距离进行标定，作为标定距离；

12、所述步骤s2中，所述基于磁开关设置电机的初始位置具体为：

13、基于其中一个磁开关设置电机的初始位置，或者基于相邻的两个磁开关设置电机的初始位置。

14、进一步的，所述步骤s3具体为：

15、刺绣机上电后，单片机基于所述初始位置控制电机自动执行复位操作，获取通过人机交互界面或者通信模块输入的，至少携带刺绣轨迹、刺绣点位、刺绣点位对应的刺绣针编号和刺绣线颜色的刺绣作业文件，基于所述刺绣作业文件驱动电机进行运转，以联动换色杆进行位移，让对应的刺绣针处于工作位。

16、进一步的，所述步骤s4具体为：

17、在电机运转过程中，单片机通过四个磁开关分别检测换色杆对应的第一移动距离，基于移动所述第一移动距离所花费的移动时间，通过磁编码器对电机在所述移动时间内的旋转角度进行实时检测，将所述旋转角度换算成换色杆的第二移动距离，计算所述第一移动距离与第二移动距离的距离误差。

18、进一步的，所述步骤s6具体为：

19、电源切换电路通过电压传感器监测到外部电源模块掉电时，通过ats同步切换到锂电池进行应急供电；

20、所述步骤s8具体为：

21、单片机通过预训练的健康状态估计模型对锂电池进行健康监测，生成锂电池健康监测报告，当所述锂电池健康监测报告为存在健康风险时，通过显示屏显示所述锂电池健康监测报告，将所述锂电池健康监测报告通过通信模块实时推送给预先关联的管理终端；

22、所述健康状态估计模型基于依次连接的向量转换单元、注意力单元、采样单元以及线性投射单元构建；

23、所述注意力单元包括三个transformer层；

24、所述向量转换单元用于将充放电数据转换为特征向量；

25、所述采样单元用于对注意力单元的输出进行平均采样和最大值采样；

26、所述线性投射单元用于对采样单元的输出进行线性计算，进而得到所述健康状态估计模型的预测值。

27、第二方面，本发明提供了一种刺绣机换色系统，包括如下模块：

28、磁开关设置模块，用于在刺绣机的换色装置中以90°为间隔设置四个用于检测电机旋转角度的磁开关；

29、初始状态标定模块，用于基于磁开关设置电机的初始位置，对换色装置中的换色杆移动一个行程，磁编码器感应的旋转角度进行标定；

30、换色模块，用于刺绣机上电后，基于所述初始位置执行复位操作，基于输入的刺绣作业文件驱动电机进行运转，以联动换色杆进行位移，让对应的刺绣针处于工作位；

31、距离误差计算模块，用于在电机运转过程中，单片机通过磁开关实时检测换色杆的第一移动距离，通过磁编码器实时检测换色杆的第二移动距离，计算所述第一移动距离与第二移动距离的距离误差；

32、距离误差应用模块，用于单片机基于所述距离误差，通过查询刺绣针的绝对针位位置与磁编码器感应的旋转角度的对应关系表，对所述第二移动距离进行校准补偿；

33、应急供电模块，用于电源切换电路监测到外部电源模块掉电时，同步切换到锂电池进行应急供电；

34、工作接续模块，用于单片机将所述刺绣作业文件以及磁编码器感应的旋转多圈角度存储到eeprom存储器，当外部电源模块恢复供电时，从eeprom存储器中读取所述刺绣作业文件以及旋转多圈角度进行接续工作；

35、锂电池健康监测模块，用于单片机对锂电池进行健康监测。

36、进一步的，所述磁开关设置模块还用于：对电机旋转90°时换色杆的位移距离进行标定，作为标定距离；

37、所述初始状态标定模块中，所述基于磁开关设置电机的初始位置具体为：

38、基于其中一个磁开关设置电机的初始位置，或者基于相邻的两个磁开关设置电机的初始位置。

39、进一步的，所述换色模块具体用于：

40、刺绣机上电后，单片机基于所述初始位置控制电机自动执行复位操作，获取通过人机交互界面或者通信模块输入的，至少携带刺绣轨迹、刺绣点位、刺绣点位对应的刺绣针编号和刺绣线颜色的刺绣作业文件，基于所述刺绣作业文件驱动电机进行运转，以联动换色杆进行位移，让对应的刺绣针处于工作位。

41、进一步的，所述距离误差计算模块具体用于：

42、在电机运转过程中，单片机通过四个磁开关分别检测换色杆对应的第一移动距离，基于移动所述第一移动距离所花费的移动时间，通过磁编码器对电机在所述移动时间内的旋转角度进行实时检测，将所述旋转角度换算成换色杆的第二移动距离，计算所述第一移动距离与第二移动距离的距离误差。

43、进一步的，所述应急供电模块具体用于：

44、电源切换电路通过电压传感器监测到外部电源模块掉电时，通过ats同步切换到锂电池进行应急供电；

45、所述锂电池健康监测模块具体用于：

46、单片机通过预训练的健康状态估计模型对锂电池进行健康监测，生成锂电池健康监测报告，当所述锂电池健康监测报告为存在健康风险时，通过显示屏显示所述锂电池健康监测报告，将所述锂电池健康监测报告通过通信模块实时推送给预先关联的管理终端；

47、所述健康状态估计模型基于依次连接的向量转换单元、注意力单元、采样单元以及线性投射单元构建；

48、所述注意力单元包括三个transformer层；

49、所述向量转换单元用于将充放电数据转换为特征向量；

50、所述采样单元用于对注意力单元的输出进行平均采样和最大值采样；

51、所述线性投射单元用于对采样单元的输出进行线性计算，进而得到所述健康状态估计模型的预测值。

52、本发明的优点在于：

53、1、通过在刺绣机的换色装置中以90°为间隔设置四个用于检测电机旋转角度的磁开关，基于磁开关设置电机的初始位置，对换色装置中的换色杆移动一个行程，磁编码器感应的旋转角度进行标定；刺绣机上电后，基于初始位置执行复位操作，基于输入的刺绣作业文件驱动电机进行运转，以联动换色杆进行位移，让对应的刺绣针处于工作位；在电机运转过程中，单片机通过磁开关实时检测换色杆的第一移动距离，通过磁编码器实时检测换色杆的第二移动距离，计算第一移动距离与第二移动距离的距离误差，基于距离误差查询刺绣针的绝对针位位置与磁编码器感应的旋转角度的对应关系表，对第二移动距离进行校准补偿；当电源切换电路监测到外部电源模块掉电时，同步切换到锂电池进行应急供电，单片机将刺绣作业文件以及旋转多圈角度存储到eeprom存储器，当外部电源模块恢复供电时，从eeprom存储器中读取刺绣作业文件以及旋转多圈角度进行接续工作，且单片机对锂电池进行健康监测；即基于等间距设置的四个磁开关，以电机旋转90°为周期，不断的对磁编码器检测的第二移动距离进行校准补偿，避免产生累积误差；通过在刺绣机上电后，单片机基于初始位置控制电机自动执行复位操作，无需像传统上由人工进行操作；通过设置电源切换电路和锂电池，当电源切换电路监测到外部电源模块掉电时切换到锂电池进行应急供电，而单片机将刺绣作业文件以及旋转多圈角度存储到eeprom存储器，当外部电源模块恢复供电时，单片机可从eeprom存储器中读取刺绣作业文件以及旋转多圈角度进行接续工作，避免相关数据因为掉电而丢失，最终极大的提升了刺绣机换色的准确度、效率以及可靠性，并极大的提高了刺绣产品的品质。

54、2、通过对电机旋转90°时换色杆的位移距离进行标定，对换色装置中的换色杆移动一个行程，磁编码器感应的旋转角度进行标定，而四个磁开关等间距设置，即相互间隔90°，可将磁开关和磁编码器的感应数据均转换为换色杆的位移距离，进而进行移动距离的校准补偿，有效提升刺绣机换色的准确度。

55、3、通过刺绣机上电后，单片机基于初始位置控制电机自动执行复位操作，无需工人进行复位操作，即刺绣机上电之后自动复位后便可立即投入工作，有效提升刺绣机换色的效率。

56、4、通过在电机运转过程中，单片机通过四个磁开关分别检测换色杆对应的第一移动距离，基于移动第一移动距离所花费的移动时间，通过磁编码器对电机在移动时间内的旋转角度进行实时检测，将旋转角度换算成换色杆的第二移动距离，计算第一移动距离与第二移动距离的距离误差，以电机旋转90°为周期，不断基于距离误差对第二移动距离进行校准补偿；即电机每旋转90°，均计算一次第一移动距离和第二移动距离以进行距离的校准补偿，避免产生累积误差，有效提升刺绣机换色的准确度。

57、5、通过电压传感器监测到外部电源模块掉电时，电源切换电路通过ats同步切换到锂电池进行应急供电，保证锂电池能无缝衔接，避免单片机来不及保存相关数据而导致数据丢失，影响后续的刺绣工作，进而极大的提升了刺绣机换色的可靠性。

58、6、通过预训练的健康状态估计模型对锂电池进行健康监测并生成锂电池健康监测报告，当锂电池健康监测报告为存在健康风险时，通过显示屏显示锂电池健康监测报告，将锂电池健康监测报告实时推送给管理终端，即对锂电池的健康状态进行实时监测，避免锂电池在发生突发的掉电事件时无法供电，避免单片机来不及保存相关数据而导致数据丢失，影响后续的刺绣工作，进而极大的提升了刺绣机换色的可靠性。