Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển số cho máy dệt jacquard
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.4 MB, 99 trang )
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Học viên : Lê Thể Truyền
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ
LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN SỐ CHO MÁY DỆT JACQUARD
GVHD : TS . PHẠM NGỌC TUẤN
HVTH
: KS . LÊ THỂ TRUYỀN
NĂM HỌC 2004
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Học viên : Lê Thể Truyền
LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn Thầy PHẠM NGỌC TUẤN đã tận tình hướng
dẫn, giúp đỡ để em có thể hoàn thành luận văn này. Thầy đã dành cho em sự giúp
đỡ hết sức nhiệt tình trong suốt thời gian thực hiện luận văn.
Em cũng xin cảm ơn các thầy cô là Chủ tịch, Phản biện và y viên hội đồng
đã dành thời gian để đọc, nhận xét và cho ý kiến đóng góp để luận văn được hoàn
thiện.
Cuối cùng, em xin cảm ơn các Thầy Cô trong Khoa Cơ Khí, Trường Đại học
Bách Khoa đã trang bị cho chúng em những kiến thức hết sức q báu và cần thiết
để tiếp bước con đường nghiên cứu khoa học.
Chân thành cảm ơn các Thầy Cô
Học viên
LÊ THỂ TRUYỀN
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
4
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Học viên : Lê Thể Truyền
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trong những năm qua, ngành dệt may Việt Nam đã có những bước tiến dài
trên con đường hội nhập với thế giới. Sản phẩm dệt may Việt Nam đã và đang từng
bước thâm nhập một các vững chắc vào các thị trường khác nhau trên thế giới như:
MỸ, EU, NHẬT BẢN, CANADA…
Thật đáng mừng khi điều đó đã tạo ra nhiều công ăn việc làm cho xã hội, góp
phần không nhỏ trong công cuộc xây dựng một nước Việt Nam giàu mạnh.
Tuy vậy, thiết bị và công nghệ lạc hậu đã phần nào cản trở bước tiến của
ngành dệt may trong những năm qua.
Hiện nay, ngành dệt vẫn còn sử dụng loại máy dệt Jacquard cơ khí dùng bìa
đục lỗ (ước lượng khoảng chừng 5000 đến 6000 máy). Việc sử dụng máy dệt này
cho năng suất rất thấp, vấn đề thay đổi mẫu mã cũng rất khó khăn nên giảm tính
linh hoạt trong sản xuất. Các doanh nghiệp đều biết điều đó nhưng đầu tư cho máy
dệt Jacquard thế hệ mới là rất tốn kém.
Với mục đích góp phần hiện đại hóa ngành dệt, luận văn này nghiên cứu giải
pháp điện tử hóa các máy dệt Jacquard cơ khí nói trên. Phần truyền động cơ khí của
máy vẫn giữ nguyên, bổ sung đầu dệt được thiết kế mới, đầu dệt này được điều
khiển bằng phần mềm xuất từ máy tính thông qua một mạch vi xử lý. Bằng cách đó,
với chi phí thấp các máy dệt Jacquar cơ khí nói trên sẽ được cải tiến và tăng năng
suất làm việc.
Để thực hiện được điều này thì luận văn cần phải giải quyết các vấn đề sau :
1. Thiết kế bộ phận cơ khí để gắn thêm vào. Bộ phận này gồm 1200 ti, dự
kiến dùng solenoid làm cơ cấu chấp hành. Như vậy cần phải chế tạo 1200 solenoid.
2. Thiết kế bộ điều khiển số để điều khiển hoạt động của các solenoid nói
trên. Bộ phận này gồm 2 phần:
a. Phần cứng : mạch số
b. Phần mềm : viết bằng ngôn ngữ Visual basic và hợp ngữ.
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
5
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Học viên : Lê Thể Truyeàn
ABSTRACT
In the past years, the Vietnamese textile and garment industry has made
remarkable advances in integration with the world’s development. Our textile and
garment products step by step penetrate steadily the different markets over the
world such as USA, EU, Japan, and Canada, etc.
Fortunately, this fact has created more jobs for people as well as contributed
significantly to building a prosperous Vietnam.
The backward equipment and technology, however, somewhat obstruct the
progress of our textile and garment industry in the past years.
Currently, mechanical Jacquard power-looms with punched cards are still
used in our textile industry (with an estimated quantity of 5000 to 6000 machines in
use). This results in the low productivity and the difficulties in model innovation, and
eventually the passivity in production. Most enterprises are aware of this but the
investment in modern Jacquard power-looms requires great expense.
This thesis mainly aims at studying on processing data electronically of these
mechanical Jacquard power-looms as a contribution to textile and garment industrial
modernization. The mechanical transmission part of power-looms is remaining, the
new designed punched card controlled device, which is controlled by software from
a computer by a microprocessing circuit, is supplemented. Therefore, these
mechanical Jacquard power-looms can be improved and their productivities increase
with lower spending.
To obtain the above objectives, the following problems have to be solved in
this thesis:
1. Design the supplemented mechanical part. It consists of 1200 pins which
use the solenoids as executive device. Thus, it is necessary to produce 1200
solenoids.
2. Design the digital controller to control the operations of solenoids. This
device includes two parts:
a. Hardware
: Numerical control circuit.
b. Software
: Written by Visual basic and assembly language.
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
6
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Học viên : Lê Thể Truyền
MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Tóm tắt luận văn thạc sỹ
Chương 1: Tổng quan
1.1.Ngành dệt của Việt Nam và nhu cầu hiện đại hóa .......................................... 07
1.2. Giới thiệu về công nghệ dệt Jacquard ............................................................. 08
1.3. Các giải pháp về dệt Jacquard .......................................................................... 09
1.3.1.Công nghệ dệt Jacquard tại các nước phát triển ......................................... 11
1.3.2.Công nghệ dệt Jacquard tại Việt Nam hiện nay ............................................ 15
1.4. Nhu cầu phát triển............................................................................................. 18
1.5. Mục tiêu của đề tài ............................................................................................ 19
Chương 2: Giới thiệu hệ thống điều khiển số
2.1. Cấu trúc của hệ thống điều khiển số................................................................ 21
2.2. Bộ phần mềm CAD/CAM.................................................................................. 21
2.3. Phần mềm điều khiển........................................................................................ 22
2.4. Bộ điều khiển trung tâm.................................................................................... 23
2.5. Bộ khuyếch đại công suất ................................................................................. 24
2.6. Bộ tác động ........................................................................................................ 24
2.7. Nguyên lý hoạt động của máy dệt Jacquard cơ khí.......................................... 24
Chương 3: Thiết kế bộ tác động
3.1. Giải pháp thay thế bìa đục lỗ ............................................................................ 27
3.2. Kết cấu của bộ tác động .................................................................................... 28
Chương 4: Thiết kế bộ điều khiển số cho máy dệt Jacquard cơ khí
4.1. Nhiệm vụ của bộ điều khiển số......................................................................... 38
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
2
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Học viên : Lê Thể Truyền
4.2. Phương án truyền dữ liệu .................................................................................. 39
4.3. Thiết kế mạch điều khiển số ............................................................................ 44
4.4. Thiết ke ámạch công suất .................................................................................. 50
4.5. Phần mềm điều khiển........................................................................................ 51
4.5.1. Giải thuật chương trình điều khiển ............................................................... 51
4.5.2. Giao diện chương trình điều khiển ................................................................ 52
Chương 5: Chế tạo mô hình thử nghiệm
5.1. Giới thiệu............................................................................................................ 54
5.2. Bo mạch điều khiển ........................................................................................... 54
5.3. Hình ảnh của mô hình thử nghiệm ................................................................. 57
5.3..1. Mạch điều khiển và công suất ...................................................................... 57
5.3.2. Bộ tác động .................................................................................................... 58
5.3.3. Mô hình thử nghiệm và hoạt động ................................................................ 59
Kết luận ..................................................................................................................... 61
Tài liệu tham khảo ................................................................................................... 63
Tóm tắt lý lịch trích ngang....................................................................................... 64
Phụ lục
Phụ lục1. Code chương trình điều khiển ................................................................. 65
phụ lục 2. Máy dệt Jacquard cơ khí dùng bìa đục lỗ .............................................. 82
Phụ lục 3. Solenoid................................................................................................... 87
Phụ lục 4. Giao diện nối tiếp.................................................................................... 94
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
3
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Học viên : Lê Thể Truyền
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. NGÀNH DỆT CỦA VIỆT NAM VÀ NHU CẦU HIỆN ĐẠI HÓA.
Dệt may là ngành công nghiệp quan trọng tại các nước đang phát triển, trong
đó có Việt Nam.
Ở Việt Nam trong thời gian qua, giá trị xuất khẩu hàng dệt may tăng khoảng
20-25%/ năm, chiếm 13-14% tổng kim ngạch xuất khẩu cả nước và tạo việc làm cho
1,6 triệu lao động. Sản phẩm dệt may Việt Nam thâm nhập vào nhiều thị trường
Quốc tế, kể cả những thị trường khó tính nhất như Nhật Bản, EU và Canada.
Theo mục tiêu chiến lược tăng tốc phát triển ngành dệt may Việt Nam đã
được Thủ Tướng phê duyệt thì ngành này cần đầu tư 35.000 tỉ đồng đến năm 2005
và thêm 30.000 tỉ đồng đến năm 2010.
Theo chương trình mục tiêu phát triển ngành dệt may TP.HCM thì cần đầu tư
18.000 tỉ đồng đến năm 2005 và 15.000 tỉ đồng đến năm 2010.
Năm 2003 kim ngạch xuất khẩu của ngành dệt may vào khoảng 3,6 tỉ USD,
đứng hàng thứ hai sau ngành dầu khí và dự kiến sẽ là 5 tỉ USD trong năm 2005, 10 tỉ
USD vào năm 2010.
Tuy đã là một trong những ngành xuất khẩu chủ yếu của đất nước nhưng nếu
so với các nước khác trong khu vực thì ngành dệt may nước ta vẫn còn nhỏ bé về
nhiều mặt, còn nếu so với trình độ công nghệ của thế giới thì ngành dệt may nước ta
cũng đã lạc hậu hơn 20 năm.
Từ 1-1-2005 hạn ngạch của việc xuất khẩu dệt may sẽ được bãi bỏ trên toàn
thế giới, cạnh tranh sẽ vô cùng khốc liệt. Con số 53 quốc gia và vùng lãnh thổ sản
xuất hàng dệt may (2002) sẽ chỉ còn lại 26 (2005). Đó là những thông tin đưa ra từ
hội thảo ”Tìm kiếm nguồn nguyên liệu cho ngành dệt may Việt Nam” do Hiệp hội
Dệt may Việt Nam và Trung tâm Thương mại quốc tế (ITC) thuộc WTO phối hợp tổ
chức 7/12/2004. Vì vậy ngành dệt may Việt Nam sẽ phải gặp nhiều thách thức, đặc
biệt là ngành dệt. Hiện nay ngành dệt Việt Nam đang gặp khó khăn về nhiều mặt:
- Trình độ công nghệ quá thấp, năng lực sản xuất, chủng loại mẫu mã hàng
hóa nghèo nàn, năng suất lao động thấp dẫn đến giá thành sản phẩm cao.
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Học viên : Lê Thể Truyền
- Thiết bị công nghệ ngành dệt hiện nay chỉ mới đổi mới được 45%, trình độ
tự động hóa ở mức trung bình, lạc hậu hơn so với các nước trong khu vực khoảng 15
năm.
- Sản phẩm của ngành dệt chưa đáp ứng được tốc độ tăng trưởng của ngành
may cả về số lượng lẫn chất lượng. Năm 2003 ngành may của Việt Nam phải nhập
hơn 500 triệu mét vải.
Điều đó dẫn tới giá cả hàng dệt may Việt Nam cao hơn các sản phẩm cùng
loại của ASEAN khoảng 10-15%, cao hơn hàng Trung Quốc 20%. Khi EU bỏ chế độ
quota cho Trung Quốc, sản lượng mặt hàng Jacket của Việt Nam xuất vào thị trường
này giảm ngay 60% - 70%. Có thể coi đây là minh chứng hùng hồn nhất nhắc nhở
các doanh nghiệp Việt Nam phải tăng sức cạnh tranh trước sức ép cạnh tranh trực
tiếp.
Như vậy, để tăng sức cạnh tranh của hàng dệt may thì giải pháp cần thiết là
hiện đại hoá công nghệ và thiết bị dệt. Cho đến nay hầu hết các máy móc của
ngành dệt đều nhập từ nước ngoài. Trong tình hình này việc đầu tư, đổi mới công
nghệ và thiết bị trong tương lai có lẽ cũng sẽ chủ yếu nhập từ nước ngoài nếu không
có những nỗ lực thiết kế và chế tạo thiết bị dệt trong nước.
Luận văn này giới hạn trong lónh vực dệt Jacquard.
1.2. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ DỆT JACQUARD.
Tên của máy dệt Jacquard có nguồn gốc từ
người phát minh ra nó là Joseph Marie Jacquard.
Jacquard sinh ngày 7 tháng 7 năm 1752 ở Lyon,
nước Pháp. Đương thời, ông chế tạo nó để dùng dệt
các vải có hoa văn. Chính vì thế mà tên của ông đã
được đặt cho máy dệt vải hoa văn - máy dệt
Jacquard - như một sự xác nhận ông là người đã
phát minh và trong tự điển tiếng Anh ngày nay,
Jacquard còn có nghóa là vải có hoa văn .
Hình 1.1: Joseph Marie
Jacquard
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
8
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Học viên : Lê Thể Truyền
Jacquard là công nghệ dệt các sản phẩm có hoa văn phức tạp bằng cách phối
hợp các kiểu dệt khác nhau. Đây là công nghệ dệt với qui trình tạo mẫu và điều
khiển dệt phức tạp, mặt vải tạo từ các rappo lớn (mỗi chiều trên dưới 1000 sợi dệt),
mỗi điểm nối dọc/ngang mang tính tự do phụ thuộc vào hoa văn kiểu dệt. Đây là
mặt hàng dệt cao cấp ngày càng có nhu cầu lớn trên thị trường trong nước và quốc
tế. Mẫu dệt được carô hóa, sau đó chuyển thành các bìa đục lỗ rồi mắt xích bìa trên
máy dệt Jacquard để điều khiển từng sợi. Có nhiều loại sản phẩm Jacquard: 1 lớp, 2
lớp… nhưng nguyên lý điều khiển nói chung không khác biệt lớn.
Hình 1.2 giới thiệu về mẫu vải hoa văn dệt bằng công nghệ Jacquard:
Hình 1.2 : Vải dệt bằng công nghệ dệt Jacquard
1.3. CÁC GIẢI PHÁP VỀ DỆT JACQUARD.
Cho đến nay máy dệt Jacquard đã trải qua ba thế hệ:
- Thế hệ thứ nhất: hình thành và phát triển máy dệt Jacquard cơ khí (còn gọi
là máy dệt Jacquard thế hệ thứ nhất).
- Thế hệ thứ hai: máy dệt Jacquard cơ khí được hiện đại hóa bằng cách đưa
vào ứng dụng hệ thống CAD/CAM và điều khiển số liên kết với đầu Jacquard cơ
khí (còn gọi là máy dệt Jacquard thế hệ thứ hai)
- Thế hệ thứ ba: phát triển các máy dệt Jacquard điện tử (còn gọi là máy dệt
Jacquard thế hệ thứ ba).
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
9
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Học viên : Lê Thể Truyền
Hình 1.3 giới thiệu công nghệ dệt tương ứng với các thế hệ máy Jacquard:
Vẽ bằng tay
Mẫu hoa văn
Thiết kế bìa
(thủ công)
Thiết kế trên máy tính
Máy Scan
Máy đọc bìa đục
lỗ
Máy tính
HỆ THỐNG
CAD/CAM
Máy đục bìa
(điều khiển bằng tay)
Máy in
Mạng máy tính
Bìa được xâu
thành chuỗi
Đóa mềm
Máy đục bìa
(tự động)
Máy tính
Máy dệt Jacquard cơ khí
(Thế hệ thứ nhất)
Máy dệt Jacquard cơ khí được hiện đại hóa
(Thế hệ thứ hai)
Máy dệt Jacquard điện tử
(Thế hệ thứ ba)
Hình 1.3 Công nghệ dệt tương ứng với các thế hệ máy Jacquard.
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
10
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Học viên : Lê Thể Truyền
1.3.1.CÔNG NGHỆ DỆT JACQUARD TẠI CÁC NƯỚC PHÁT TRIỂN.
Hiện nay trên thế giới, tại các nước càng phát triển thì các máy dệt Jacquard
thế hệ thứ hai, thứ ba càng được sử dụng nhiều, đồng thời số lượng các máy dệt
Jacquard thế hệ thứ nhất giảm dần.
Máy dệt Jacquard thế hệ thứ hai:
Đây là máy dệt Jacquard cơ khí thế hệ thứ nhất được hiện đại hóa bằng cách
lắp thêm hệ thống điều khiển số. Hệ thống này gồm máy tính điều khiển, bộ điều
khiển trung tâm, bộ khuếch đại công suất, bộ tác động liên kết với đầu Jacquard cơ
khí để điều khiển trực tiếp các móc thực hiện quá trình dệt mà không cần đầu đọc
bìa và các bìa đục lỗ.
Những ưu điểm của việc hiện đại hóa này so với máy dệt Jacquard thế hệ thứ
nhất như sau:
+ Nhờ liên kết với hệ thống CAD/CAM nên rút ngắn thời gian thiết kế, mở
rộng năng lực thiết kế, nhờ vậy có thể thiết kế các hoa văn hết sức phức tạp.
+ Không còn bị lỗi thiết kế nhờ chức năng kiểm lỗi tự động của phần mềm
CAD/CAM.
+ Thay đổi mẫu mã thiết kế nhanh chóng.
+ Bất kỳ thiết kế mẫu hoa văn nào cũng có thể dệt được.
+ Loại bỏ hẳn thời gian và chi phí thiết kế bìa, đục lỗ bìa, chi phí mua bìa.
+ Giảm đáng kể thời gian từ lúc có ý tưởng thiết kế hoặc nhận đơn hàng đến
lúc giao hàng.
+ Tăng tính linh hoạt của các thiết bị và tăng hiệu suất sử dụng thiết bị nhờ
điều độ sản xuất tốt hơn.
+ Rất thuận lợi khi sản xuất sản phẩm với số lượng nhỏ.
+ Tăng năng suất, giảm chi phí sản xuất, đáp ứng tốt hơn nhu cầu của khách
hàng, nâng cao năng lực cạnh tranh và hiệu quả kinh tế lâu dài của doanh
nghiệp dệt.
Một số nhà cung cấp hệ thống điều khiển số để hiện đại hóa máy dệt
Jacquard cơ khí hiện nay là: SUNG DO (Hàn Quốc), TAKEMURA (Nhật).
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
11
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Học viên : Lê Thể Truyền
Công nghệ dệt với máy Jacquard thế hệ thứ 3:
Với sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật vi xử lý, các loại đầu máy dệt
Jacquard điện tử lần lượt ra đời cho phép giảm nhẹ công đoạn thiết kế mặt hàng
cũng như chuẩn bị bìa đục lỗ rất tốn kém theo công nghệ truyền thống.
Đầu máy dệt Jacquard điện tử cho phép điều khiển trực tiếp hoạt động của
các móc dệt tương ứng với hoa văn cần dệt mà không dùng bìa đục lỗ. Đầu máy dệt
Jacquard điện tử này đã tỏ ra có nhiều ưu thế trong sản xuất các loại mặt hàng cao
cấp, thay đổi kiểu dệt nhanh chóng như dệt nhãn hiệu, chân dung…
Dệt Jacquard bằng đầu Jacquard điện tử được thực hiện theo các bước sau:
- Bước 1: Đóa mềm chứa File hoa văn mẫu vải cần dệt được đưa vào máy
tính.
- Bước 2: Sau đó nhờ các phần mềm JADCAD, JDESIGN … dữ liệu mẫu hoa
văn này sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu số điều khiển.
- Bước 3: Thông qua mạch điều khiển số, tín hiệu điều khiển trên được truyền
đến đầu dệt JACQUARD gắn trên máy dệt.
- Bước 4: Sự chuyển động của các ty trên đầu máy dệt sẽ tạo thành hình dạng
của hoa văn cần tạo.
Phần trình bày sau đây là qui trình dệt vải Jacquard của một số hãng dệt trên
thế giới bằng phần mềm thiết kế ArahPaint (CAD) và phần mềm dệt ArahWeav
(CAM).
Ta sẽ bắt đầu với một mẫu hoa văn đã được scan. Mẫu hoa văn này có thể
lưu dưới một dạng (format) bất kỳ, nhưng tốt nhất là nên lưu nó dưới dạng JPEG
(hình 1.4).
Sau đó file ảnh này được load vào phần mềm CAD (ví dụ ArahPaint). Bằng
phần mềm này ta có thể:
- Thiết kế lại theo ý tưởng của mình.
- Chỉnh sửa trên mẫu ảnh này để có được mẫu hoa văn mong muốn.
- Định lại kích thước, màu và tạo lưới.
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
12
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Học viên : Lê Thể Truyền
Hình 1.4 : Mẫu hoa văn cần dệt được nạp vào phần mềm
Sau khi hoàn tất phần thiết kế mẫu vải, file được chuyển sang phần mềm
CAM để tạo ra file dệt.
Sau đó file dệt này được chuyển vào máy tính để điều khiển đầu dệt
Jacquard. Tất nhiên file dệt này phải có định dạng phù hợp với đầu Jacquard mà ta
đang sử dụng. Khi đó các kim dệt sẽ hoạt động phụ thuộc vào các dữ liệu của file
dệt. Vải sẽ được dệt theo đúng kiểu mà ta đã thiết kế trên máy tính (hình 1.4). Tuy
nhiên, giá thành của loại máy dệt này khá cao và đối với một số các doanh nghiệp
vừa và nhỏ của Việt Nam thì vấn đề đầu tư máy dệt loại này hầu như vượt khỏi tầm
với.
Các nhà cung cấp máy dệt Jacquard điện tử hàng đầu trên thế giới hiện nay:
DORNIER, ICTB (Pháp); TAJIMA, TSUDAKOMA, TOYODA, YOSHIDA (Nhật);
PICANOL (Bỉ); HI-TEX, VAMATEX, SOMET (Ý); SULZUERRUTI, ELTEX
(Thụy Só); BONAS, STAUBLI, DORNIER, AVL LOOM (Anh); GROSSE(Đức);
KTM (Hàn Quốc).
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
13
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Hình 1.5 :
Học viên : Lê Thể Truyền
Mẫu vải nhận được sau khi dệt.
Một số đầu máy dệt Jacquard của các hãng trên thế giới được giới thiệu ở các
hình sau:
Hình 1.6: Máy dệt Jacquard điện tử của hãng Bonas (Anh).
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
14
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Học viên : Lê Thể Truyền
1.3.2.CÔNG NGHỆ DỆT JACQUARD TẠI VIỆT NAM HIỆN NAY.
Tại Việt Nam số lượng các máy dệt Jacquard thế hệ thứ ba được sử dụng chỉ
vào khoảng vài chục tại một số ít công ty so với trên dưới 10.000 máy dệt Jacquard
thế hệ thứ nhất hiện đang phổ biến, còn máy dệt Jacquard thế hệ thứ hai thì hầu như
không đáng kể.
Dệt Jacquard tương ứng với máy dệt Jacquard thế hệ thứ nhất:
Qui trình thiết kế mẫu hoa văn trong qui trình này được bắt đầu với việc vẽ
và thiết kế hoa văn trên giấy “point paper”, nó giống như một sự mã hóa các mẫu
hoa văn. Các giấy “point paper” là một dạng giấy lưới đặc biệt với các lưới có kích
cỡ khác nhau, miêu tả các sợi ngang và sợi dọc của công việc dệt. Người thiết kế
trên “point paper” phải vẽ từng điểm ảnh của mẫu hoa văn. Một số lượng màu giới
hạn đã dùng cho công việc thiết kế phức tạp đòi hỏi phải mất nhiều ngày để hoàn
thành.
Sau khi việc thiết kế trên “point paper“ đã được hoàn thành, nó được đưa vào
xưởng đục lỗ bìa. Một người chuyên trách sẽ kiểm tra từng hàng, từng điểm trên
giấy và sau đó chuyển nó vào máy đục bìa cơ điện. Việc vận hành máy đục bìa thì
khá khó khăn và không được phạm sai lầm. Do vậy việc cho ra đời một mẫu hoa
văn từ lúc bắt đầu vẽ trên giấy cho đến khi đưa vào máy đục bìa thường mất khoảng
một tuần.
Ngày nay trong xu thế ngành dệt phải đương đầu với sự cạnh tranh toàn cầu
và những thách thức như: tăng năng suất, giảm giá thành, mẫu mã ngày càng nhiều
và thay đổi nhanh chóng, hoa văn ngày càng phức tạp hơn, số lượng sản phẩm cho
mỗi đơn hàng ngày càng giảm, thời gian từ lúc đặt hàng đến lúc giao hàng ngày
càng ngắn, thị hiếu khách hàng thay đổi không ngừng, máy dệt Jacquard cơ khí đã
và đang không đáp ứng được yêu cầu của nhà sản xuất, các công ty dệt. Trong
nhiều trường hợp thực tế nếu hoa văn đòi hỏi cần một bộ khoảng 6000 - 7000 bìa
(gấp 4 - 5 lần thông thường) hoặc số lïng đặt hàng chỉ vài trăm mét (để sản xuất
cà vạt chẳng hạn), thời gian giao hàng chỉ trong vài ngày hay một tuần, v.v... thì các
doanh nghiệp Việt nam phải nói lời từ chối.
Để phần nào giảm bớt sự khó khăn trong công việc tạo bìa đục lỗ, máy đục
bìa tự động ra đời (hình 1.7).
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
15
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Học viên : Lê Thể Truyền
Qui trình sản xuất vải hoa văn bằng máy dệt Jacquard cơ khí dùng bìa đục lỗ
(bìa được sản xuất từ hệ thống đục lỗ tự động), như sau:
Mẫu hoa văn cần dệt được quét từ hình ảnh thực hoặc được thiết kế bởi một
phần mềm CAD (PhotoShop, 3D Max Studio...), sau đó được số hóa bởi phần mềm
JACAD để tạo thành dữ liệu điều khiển cho công đoạn đục lỗ bìa.
Dữ liệu điều khiển này được nạp cho máy tính, thông qua phần mềm điều
khiển máy tính sẽ xuất dữ liệu, điều khiển hoạt động của các chày đục lỗ bìa của
máy đục lỗ bìa. Như vậy bìa được đục lỗ để tương ứng với hoa văn cần dệt. Đây là
một bước phát triển mới trong công nghệ dệt vải Jacquard của Việt Nam so với việc
đục lỗ bìa thủ công như trước đây.
Hình 1.7 : Máy đục bìa CNC loại 12 lỗ
Với thế hệ máy này thì năng suất đã phần nào được cải thiện, bởi vì đã không
còn công đoạn tạo bìa đục lỗ bằng tay rất khó nhọc và tốn kém. Thay vào đó, bìa đã
được sản xuất tự động.
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
16
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Học viên : Lê Thể Truyền
Hình 1.8 : Qui trình dệt Jacquard dùng bìa đục lỗ tự động
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Học viên : Lê Thể Truyền
1.4. NHU CẦU PHÁT TRIỂN.
Tuy nhiên một nhu cầu mới lại nảy sinh trong các doanh nghiệp dệt. Hầu hết
các mẫu sản phẩm hiện nay ở Việt Nam chỉ dùng khoảng 1.000-1.500 bìa. Nhưng
nếu mẫu sản phẩm phức tạp, có chiều dài lớn (chẳng hạn hoa văn cho áo dài) cần
đến khoảng 10.000 bìa, hoặc có loại sản phẩm chỉ cần dệt 100 - 200 mét (để may cà
vạt chẳng hạn) thì rất khó mà giải quyết được với phương án hiện tại.
Hình 1.9 : Bộ bìa bông đang lắp trên máy dệt.
Bởi vì, nếu mẫu hoa văn phức tạp thì số lượng bìa đục lỗ tăng lên, khi đó vấn
đề mặt bằng trở nên khó giải quyết, hơn nữa thời gian tạo ra sản phẩm sẽ lâu hơn
rất nhiều.
Vì vậy, một nhu cầu cấp thiết là phải đổi mới và nâng cấp thiết bị theo hướng
không sử dụng bìa đục lỗ bằng cách ứng dụng công nghệ CAD/CAM và điều khiển
số cho máy dệt Jacquard cơ khí.
Quá trình hiện đại hóa ngành dệt Jacquard có thể tiến hành bằng cách thực
hiện ngay việc chế tạo các đầu Jacquard điện tử như giải pháp mà các nước phát
triển đang hướng tới.
Tuy nhiên, hiện nay Việt nam có khoảng 5000 – 6000 máy dệt Jacquard cơ
khí đang hoạt động ở các doanh nghiệp. Sẽ rất lãng phí nếu như không sử dụng
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Học viên : Lê Thể Truyền
chúng hoặc sử dụng không hiệu quả. Một giải pháp “cải tiến máy dệt với chi phí
thấp” đưa ra ở đây là CNC hóa các máy dệt Jacquard cơ khí loại này. Như vậy, có
thể hình dung quá trình hiện đại hóa ngành dệt sẽ thực hiện theo lộ trình như sau:
Mức 1 : CNC hóa các máy dệt cơ khí hiện đang sử dụng tại Thành Phố Hồ Chí
Minh.
Mức 2 : Thiết kế và chế tạo các đầu Jacquard điện tử.
Trước mắt có thể thực hiện trước bước 1.
Hình 1.10 : Hệ thống điều khiển số cho máy dệt Jacquard cơ khí.
1.5. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI.
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu hệ thống điều khiển số cho máy dệt máy
dệt Jacquard cơ khí.Nói một cách khác là cải tiến, nâng cấp máy dệt Jacquard thế
hệ thứ nhất lên thế hệ thứ hai.
Thực hiện được điều đó thì sẽ loại bỏ việc dùng bìa đục lỗ trong công nghệ
dệt Jacquard vốn làm giảm năng suất cũng như rất khó khăn khi cần thay đổi mẫu
mã sản phẩm.
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
19
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Học viên : Lê Thể Truyền
Sơ đồ khối của máy dệt mới này được biểu diễn như hình 1.11:
MÁY TÍNH ĐIỀU
KHIỂN
PHẦN MỀM
ĐIỀU KHIỂN
BỘ ĐIỀU
KHIỂN TRUNG
TÂM
CÁC FILE
DỮ LIỆU SỐ
Hệ thống điều
khiển số
BỘ PHẦN MỀM
CAD/CAM, MÁY
QUÉT
VÀ MÁY TÍNH
BỘKHUẾCH
ĐẠI CÔNG
SUẤT
BỘ
TÁC ĐỘNG
MÁY DỆT
JACQUARD
CƠ KHÍ
Hình 1.11: Sơ đồ khối của máy Jacquard cơ khí cải tiến (Thế hệ 2)
Luận văn cần phải giải quyết các vấn đề sau:
1-
Thiết kế cấu trúc của hệ thống điều khiển số.
2-
Thiết kế bộ tác động.
3-
Thiết kế bộ điều khiển trung tâm.
4-
Thiết kế bộ khuếch đại công suất.
5-
Xây dựng phần mềm điều khiển.
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
20
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Học viên : Lê Thể Truyền
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ
2.1. CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ:
Sơ đồ khối của hệ thống máy dệt Jacquard cơ khí được hiện đại hóa được thể
hiện trên hình 1.11. Hệ thống này bao gồm các thành phần:
- Bộ phần mềm CAD/CAM.
- Máy tính điều khiển.
- Phần mềm điều khiển.
- Bộ điều khiển trung tâm.
- Bộ khuếch đại công suất.
- Bộ tác động.
- Máy dệt Jacquard cơ khí .
File dữ liệu của mẫu hoa văn có được từ những nguồn khác nhau như: bản
thiết kế được thực hiện trên máy tính bằng các phần mềm đồ họa, hình quét bằng
máy quét mẫu hoa văn của vải hay bản vẽ trên giấy. Sau đó file dữ liệu này được
đưa vào máy tính và nhờ phần mềm CAD/CAM xử lý file dữ liệu mẫu hoa văn
thành file dữ liệu số rồi thông qua mạng truyền thông hoặc đóa mềm chuyển đến
máy tính điều khiển. Tại đây phần mềm điều khiển xử lý file dữ liệu số này và tạo
lập chương trình điều khiển. Chương trình này, thông qua hệ thống điều khiển số
được lắp đặt tích hợp với máy dệt, điều khiển bộ tác động liên kết với đầu Jacquard
cơ khí trên máy thực hiện quá trình dệt.
2.2. BỘ PHẦN MỀM CAD/CAM:
Hệ chương trình phần mềm thiết kế mẫu được xây dựng với các chức năng
chính như sau: •
1. Thiết kế các loại sản phẩm dệt: vải (gấm), vải nhiều lớp, mền len, khăn
lông.
2. Tạo lập và thiết kế kiểu dệt gồm: kích cỡ; mở rộng; đảo sợi; kiểm lỗi dọc,
ngang, toàn bộ; thiết kế nền/kiểu dệt với các hoa văn phức tạp bằng cách kết
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
21
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Học viên : Lê Thể Truyền
hợp các kiểu dệt khác nhau; quản lý các kiểu dệt (cho vải)/các kiểu biên
(cho vải, khăn lông)/các kiểu nền (cho khăn lông):
a. Thiết kế mỹ thuật gồm: Import/Export hình từ các nguồn khác nhau;
chấp nhận dữ liệu hình mỹ thuật, mẫu thiết kế với các kích cỡ, các khuôn
dạng khác nhau và tự động đưa về khuôn dạng phù hợp; edit hình (vẽ,
xóa màu sắc), liên kết với các phần mềm edit hình khác; điều chỉnh kích
thước: phóng to/thu nhỏ; hỗ trợ ráp biên trên/dưới, phải/trái.
b. Thiết kế kỹ thuật gồm: thay đổi kích cỡ theo mật độ sợi; khai báo và
nhúng kiểu dệt vào hình mỹ thuật; điều thoi/dệt, biên/dừng, cuốn/dừng
xả; tinh chỉnh và kiểm lỗi; xuất dữ liệu dạng hình, dạng số cho phần mềm
điều khiển.
Phần mềm thiết kế mẫu dự kiến chạy trong Windows 95/98/NT/2000 (môi
trường 32 bit) với các giao diện thân thuộc với người sử dụng.
Tuy nhiên, phần này nằm ngoài phạm vi của luận văn. Bộ phần mềm
CAD/CAM này đã được xây dựng và phát triển bởi “Hội tin học trẻ Thành đoàn”.
2.3. PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN:
Phần mềm điều khiển thực hiện các chức năng:
1. Tiếp nhận dữ liệu số từ bộ phần mềm CAD/CAM dệt.
2. Xử lý và tạo lập chương trình dệt.
3. Điều khiển bộ tác động.
Trong những năm gần đây, các họ vi xử lý lần lượt ra đời và trở nên khá
thông dụng vì chúng có những tính năng ưu việt về khả năng và tốc độ xử lý chương
trình và có thểø dễ dàng tìm mua trên thị trường điện tử. Vì vậy phương án điều
khiển được chọn là dùng vi xử lý. Họ vi xử lý được nhắc đến nhiều là MCS-51 của
Intel. Phần mềm điều khiển dự kiến sẽ viết bằng hợp ngữ hoặc các ngôn ngữ bậc
cao như: Visual Basic, Visual C++, ...
Phần này được thực hiện bởi luận văn.
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
22
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Học viên : Lê Thể Truyền
2.4. BỘ ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM:
Bộ điều khiển trung tâm gồm:
10 vi xử lý AT89C51.
20 cổng COM được dùng để kết nối bộ điều khiển theo cơ chế IN – OUT. Để
gắn liên kết 10 vi xử lý AT89C51, có thể chọn giải pháp là mỗi một vi xử lý
sẽ được thiết kế như một mun riêng biệt với mục đích để dễ dàng trong quá
trình lắp ráp, vận hành và bảo trì. Như vậy bộ điều khiển chính sẽ bao gồm
10 mun này ghép lại. Sơ đồ khối của việc ghép nối này được trình bày như
hình 2.1
Ngoài ra , để các tín hiệu đến được bộ tác động cần có thêm:
10 IC giải mã địa chỉ.
150 bộ đệm dữ liệu 74LS244.
150 IC chốt dữ liệu 74LS574.
Phần này thực hiện bởi luận văn.
MÁY TÍNH
MODULE 1
MODULE 2
MODULE 10
Hình 2.1 : Sơ đồ khối bộ điều khiển trung tâm
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
23
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Học viên : Lê Thể Truyền
2.5. BỘ KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT:
Dòng điện cần cung cấp để cho các solenoids của bộ tác động hoạt động
khoảng chừng 450mA, vì vậy cần thiết phải có bộ khuếch đại công suất. Mỗi
solenoid cần một khối khuếch đại công suất, do trong hệ thống có 1200 solenoids
nên cần 1200 khối khuếch đại công suất tương ứng.
Phần này thực hiện bởi luận văn.
2.6. BỘ TÁC ĐỘNG:
Bộ tác động có vai trò thay thế bìa đục lỗ. Được thiết kế có kích thước phù
hợp và lắp tương thích với máy dệt Jacquard cơ khí.Solenoid được chọn làm cơ cấu
chấp hành.
Phần này thực hiện bởi luận văn.
2.7. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY DỆT JACQUARD CƠ KHÍ:
Chuyển động của máy dệt Jacquard cơ khí gồm 3 chuyển động chính (phụ
lục 2), đó là:
- Chuyển động lên xuống của dao nâng.
- Chuyển động quay của lăng trụ để thay đổi bìa đục lỗ.
- Chuyển động qua lại của lăng trụ để tác động bìa đục lỗ lên kim.
Nguyên lý hoạt động của máy Jacquard cơ khí dựa trên cơ sở điều khiển
riêng biệt từng sợi dọc hoặc một nhóm rất ít sợi dọc (được mô tả ở hình 2.2). Móc
(17) của máy Jacquard được đặt thẳng đứng và tựa trên bảng đỡ móc (19). Ở dưới
mỗi móc tại bảng đỡ có một lỗ, qua lỗ đó có một dây xà (20) nối với chân móc.
Phía trên các móc có một hàng dao (14). Có bao nhiêu hàng móc sẽ có bấy
nhiêu dao. Các dao được đặt trong giá dao. Ở giữa mỗi móc đều có kim ngang (13)
vòng qua. Bên phải của kim được đặt vào một lò xo (16). Lò xo đẩy kim về bên trái,
giữ đầu móc nằm chính xác trên dao. Đầu trái của kim được luồn qua lỗ của bảng
kim (12). Cạnh bảng kim có lăng trụ (3). Trên mỗi cạnh của lăng trụ có số lỗ tương
ứng với số kim hoặc số móc của máy Jacquard.
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
24
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật
Học viên : Lê Thể Truyền
Lăng trụ có chuyển động quay và chuyển động qua lại (theo phương ngang):
chuyển động quay để thay đổi bìa đục lỗ, chuyển động qua lại để tác động bìa đục
lỗ lên kim. Khi lăng trụ và bìa đập ép vào kim tại chỗ bìa không đục lỗ thì chân kim
bị đẩy sang phải, kết quả là các móc không nằm trên đường tác dụng của dao nâng,
móc đứng yên.
Chỗ bìa có đục lỗ, khi lăng trụ đập vào kim, kim chui qua lỗ của bìa và của
lăng trụ, do đó kim được giữ yên và móc nằm trên đường tác dụng của dao nâng.
Muốn mở miệng vải, các móc phải được nâng lên, kéo các dây (21) và các
mắt go lên trên, đồng thời sợi dọc cũng được nâng. Các dây (20) được luồn vào các
lỗ của bảng luồn dây (1). Khi dao hạ xuống thì móc cũng hạ theo là nhờ tải trọng
(22) treo ở phía dưới của dây kéo. Trong cơ cấu này, bìa đục lỗ chính là sự mã hoá
các kiểu dệt khác nhau để điều khiển móc nâng. Khi lăng trụ mang bìa đục lỗ đi
vào để ép vào kim dệt thì mỗi vị trí trên bìa đục lỗ sẽ tương ứng với 1 kim dệt. Mỗi
kim dệt sẽ mang móc dệt. Tại vị trí mà bìa có đục lỗ thì kim dệt xỏ qua luôn. Điều
đó dẫn tới kết quả là móc dệt vẫn nằm trên đường dao nâng và sẽ được dao nâng
lên. Ngược lại, tại vị trí bìa không bị đục lỗ thì kim dệt không xỏ qua được, nó bị
chặn lại và kết quả là móc dệt không được dao nâng lên.
Đây là đối tượng cần nâng cấp theo như mục tiêu của luận văn.
Trường Đại Học Bách Khoa Tp . Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
25
