基于VB的SolidWorks二次開(kāi)發(fā)在織機(jī)織造導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用

鄭升圓，李 響，劉 迪

(沈陽(yáng)宏大紡織機(jī)械有限責(zé)任公司，沈陽(yáng) 110141)

0 引言

電子技術(shù)的不斷發(fā)展和自動(dòng)化控制裝置的大量使用，促使織機(jī)最高織造速度不斷創(chuàng)出新高，隨之而來(lái)的是織造工藝參數(shù)的調(diào)整越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)開(kāi)口、引緯、打緯、送經(jīng)和卷取間的協(xié)調(diào)配合要求也越來(lái)越高，手動(dòng)調(diào)整需要反復(fù)開(kāi)車驗(yàn)證，造成廢品率高、調(diào)整周期長(zhǎng)等問(wèn)題。為有效解決上述問(wèn)題，織造導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生?？椩鞂?dǎo)航系統(tǒng)的建立需要融合豐富的織造經(jīng)驗(yàn)(包括紗線、織物、布料等方面的織造參數(shù))及織機(jī)設(shè)計(jì)方面的專業(yè)技術(shù)，是一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間累積大量數(shù)據(jù)的過(guò)程[1-2]。目前只有國(guó)外幾個(gè)歷史悠久的織機(jī)制造商能提供此系統(tǒng)，如：日本津田駒(Tsudakoma)公司的Weave Navigation System系統(tǒng)，日本豐田(Toyota)公司的ICS系統(tǒng)，比利時(shí)必佳樂(lè)(Picanoi)公司的EasyStyle系統(tǒng)等。

筆者以毛巾機(jī)起圈機(jī)構(gòu)參數(shù)對(duì)毛巾機(jī)紗線長(zhǎng)度變化的影響為例，使用VB對(duì)SolidWorks進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，提出一種快速獲取多變量織造參數(shù)的方法，加快建立織造導(dǎo)航系統(tǒng)的速度[3]。

1 毛巾機(jī)起圈機(jī)構(gòu)

毛巾機(jī)起圈機(jī)構(gòu)主要由胸梁、后梁、中間擺桿、毛軸張力調(diào)節(jié)軸、地軸張力調(diào)節(jié)軸等組成，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。在織造過(guò)程中，由于毛巾毛倍率的不同及毛軸紗線品種的差異，需要綜合調(diào)整起圈機(jī)構(gòu)，來(lái)達(dá)到織造工藝參數(shù)對(duì)紗線張力的控制。主要控制參數(shù)是中間擺桿的移動(dòng)量，由后梁位置來(lái)確定毛軸紗線和地軸紗線的長(zhǎng)度變化，基于此給出織造導(dǎo)航系統(tǒng)的最佳推薦值。

1—胸梁；2—中間擺桿；3—毛軸張力調(diào)節(jié)軸；4—地軸張力調(diào)節(jié)軸；5—后梁。圖1 毛巾機(jī)起圈機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)

2 二維草圖轉(zhuǎn)換

由于起圈機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是由多組連桿結(jié)構(gòu)復(fù)合疊加而成，直接使用三維實(shí)體模型獲得控制參數(shù)，所需計(jì)算量大，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)。故將三維實(shí)體模型轉(zhuǎn)換為二維平面草圖來(lái)確定各組連桿的位置，進(jìn)而得出紗線長(zhǎng)度數(shù)據(jù)。

實(shí)施方法如下，將影響起圈紗線變化的有關(guān)零部件，如：起圈機(jī)構(gòu)、毛軸織軸、地軸織軸、卷取摩擦輥、主墻板、毛軸副墻板、后梁托座等在三維環(huán)境中組裝完成，見(jiàn)圖2。

1—毛軸織軸；2—毛軸副墻板；3—后梁托座；4—地軸織軸；5—主墻板；6—卷取摩擦輥；7—起圈機(jī)構(gòu)。圖2 起圈機(jī)構(gòu)裝配三維模型

將三維實(shí)體模型中關(guān)鍵控制尺寸參數(shù)轉(zhuǎn)換到二維草圖中，如圖3所示。為方便后續(xù)數(shù)據(jù)處理，將二維草圖分成起圈機(jī)構(gòu)層草圖、毛軸經(jīng)紗層草圖、地軸經(jīng)紗層草圖3層，分別見(jiàn)圖4～圖6。

圖3 起圈機(jī)構(gòu)裝配體二維草圖

圖4 起圈機(jī)構(gòu)層草圖

圖5 毛軸經(jīng)紗層草圖

圖6 地軸經(jīng)紗層草圖

3 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

3.1 起圈機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備

在已轉(zhuǎn)換為二維草圖的起圈機(jī)構(gòu)草圖中修改各條直線和圓弧的幾何關(guān)系。由于原草圖是從三維實(shí)體中轉(zhuǎn)化得來(lái)，故所有線段的幾何關(guān)系全部為“完全定義”，在SolidWorks中顯示為黑色，將所有端點(diǎn)的定位幾何關(guān)系全部刪除，僅保留各個(gè)連桿的桿長(zhǎng)定義關(guān)系和連桿選擇圓心定位關(guān)系。此時(shí)在草圖中只有曲軸的旋轉(zhuǎn)角A(見(jiàn)圖7)，以及后梁的安裝位置B，C(見(jiàn)圖8)，這3個(gè)尺寸驅(qū)動(dòng)顯示為藍(lán)色，說(shuō)明其處于活動(dòng)狀態(tài)為完全定義，符合起圈機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

圖7 曲軸角度控制參數(shù)

圖8 后梁位置控制參數(shù)

3.2 地軸經(jīng)紗準(zhǔn)備

首先刪除地軸經(jīng)紗層草圖中所有線段端點(diǎn)的“重合”幾何關(guān)系，保持各軸和輥的圓心位置不變。由于各段圓弧的直徑定義幾何關(guān)系已經(jīng)不復(fù)存在，因此需將后梁擺桿、胸梁擺動(dòng)軸及胸梁支撐桿處圓弧按半徑數(shù)值重新定義。然后添加各段圓弧與接觸點(diǎn)線段的相切關(guān)系。最后根據(jù)SolidWorks草圖的“方程式”功能，繪制一條直線，將其長(zhǎng)度用方程式功能定義為各段線段和圓弧長(zhǎng)度之和。

3.3 毛軸經(jīng)紗準(zhǔn)備

毛軸經(jīng)紗準(zhǔn)備與地軸經(jīng)紗準(zhǔn)備基本類似，只是毛軸紗線的路徑較長(zhǎng)，多了兩段圓弧，因此在實(shí)際操作過(guò)程中，對(duì)于不同類型的織機(jī)紗線路徑差異較大。在使用較低版本的SolidWorks時(shí)，可能會(huì)提示SolidWorks草圖的“方程式”功能中所設(shè)置的方程參數(shù)超過(guò)最大限定值，在這種情況下分成兩段線段設(shè)置即可。

3.4 數(shù)據(jù)量估算

以津田駒噴氣毛巾機(jī)為例，織機(jī)角度控制精度為2°，后梁前后位置調(diào)整最大范圍為380 mm，調(diào)節(jié)分度值為20 mm，后梁高低位置調(diào)節(jié)最大范圍為100 mm，調(diào)節(jié)分度值為10 mm。為完成織造導(dǎo)航系統(tǒng)的建立，共采集織機(jī)角度179個(gè)，后梁前后位置20個(gè)，后梁高低位置11個(gè)，合計(jì)共采集39 380(即179×20×11)條數(shù)據(jù)。

4 SolidWorks二次開(kāi)發(fā)

4.1 二次開(kāi)發(fā)流程

前期數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完成后即可對(duì)SolidWorks進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。毛巾機(jī)起圈機(jī)構(gòu)紗線長(zhǎng)度自動(dòng)檢測(cè)程序可實(shí)現(xiàn)起圈機(jī)構(gòu)位置參數(shù)化設(shè)定、毛軸和地軸紗線長(zhǎng)度自動(dòng)測(cè)量，并將計(jì)算數(shù)據(jù)輸出到電子表格中，以備后續(xù)織造導(dǎo)航系統(tǒng)使用。

起圈機(jī)構(gòu)紗線長(zhǎng)度自動(dòng)檢測(cè)程序運(yùn)行流程如下。

step 1：初始化，設(shè)置相關(guān)參數(shù)和變量；

step 2：調(diào)用起圈參數(shù)二維草圖，設(shè)定曲軸角度和后梁位置參數(shù)；

step 3：調(diào)用毛軸經(jīng)紗二維草圖，測(cè)量各段紗線長(zhǎng)度，并匯總出毛軸段經(jīng)紗總長(zhǎng)度；

step 4：調(diào)用地軸經(jīng)紗二維草圖，測(cè)量各段紗線長(zhǎng)度，并匯總出地軸段經(jīng)紗總長(zhǎng)度；

step 5：轉(zhuǎn)入Excel接口程序，將設(shè)定數(shù)據(jù)和測(cè)量及匯總數(shù)據(jù)輸出到Excel文件；

step 6：重復(fù)step 2～step 5，直到所有設(shè)定參數(shù)全部運(yùn)行完成，保存數(shù)據(jù)，關(guān)閉相關(guān)軟件。

4.2 主要開(kāi)發(fā)代碼及解釋

4.2.1 Step 1 主要代碼

Dim swApp As Object

Dim Part As Object

Dim boolstatus As Boolean

Dim longstatus As Long，longwarnings As Long

Rem 定義SolidWorks 接口系統(tǒng)變量

Set swApp=Application.SldWorks

Rem調(diào)用SolidWorks主程序

Set Part=swApp.OpenDoc6(“E：起圈機(jī)構(gòu).SLDPRT”，1，0，“”，longstatus，longwarnings)

Rem打開(kāi)起圈機(jī)構(gòu)SolidWorks文件

myModelView.FrameLeft=0

myModelView.FrameTop=0

Set myModelView=Part.ActiveView

myModelView.FrameState=swWindowState_e.swWindowMaximized

Rem設(shè)置SolidWorks窗口顯示方式，顯示角度

4.2.2 Step 2 主要代碼

boolstatus=Part.Extension.SelectByID2(“起圈參數(shù)”，“SKETCH”，0，0，0，F(xiàn)alse，0，Nothing，0)

Rem選擇起圈參數(shù)草圖

Part.EditSketch

Part.ClearSelection2 True

Rem進(jìn)入草圖編輯狀態(tài)

boolstatus=Part.Extension.SelectByID2(“D1@起圈參數(shù)@起圈機(jī)構(gòu).SLDPRT”，“DIMENSION”，0，0，0，F(xiàn)alse，0，Nothing，0)

Rem選擇曲軸角度控制參數(shù)

Set myDimension=Part.Parameter(“D1@起圈參數(shù)”)

Rem進(jìn)入?yún)?shù)賦值狀態(tài)

myDimension.SystemValue=a1

Rem將a1變量值傳遞給曲軸角度，完成曲軸角度自動(dòng)設(shè)置

4.2.3 Step 3 主要代碼

boolstatus=Part.Extension.SelectByID2(“起圈參數(shù)”，“SKETCH”，0，0，0，F(xiàn)alse，0，Nothing，0)

Rem選擇毛軸經(jīng)紗草圖

boolstatus=Part.Extension.SelectByID2(“D11@毛軸經(jīng)紗@起圈機(jī)構(gòu).SLDPRT”，“DIMENSION”，0，0，0，F(xiàn)alse，0，Nothing，0)

Rem選擇毛軸經(jīng)紗草圖中第1段紗線D11

Set myDimension=Part.Parameter(“D11@2—桿長(zhǎng)”)

Rem讀取D11長(zhǎng)度數(shù)值

b1=myDimension.Value

Rem將數(shù)值傳遞給b1，為輸出數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備

4.2.4 Step 4 主要代碼

與Step 3類似，不再贅述。

4.2.5 Step 5 主要代碼

Set xl=Get Object(，“Excel.Application”)

Rem調(diào)用Excel主程序

Set xlsh=xl.ActiveSheet

Rem打開(kāi)工作表sheet1

xlsh.Cells(1，1)=“曲軸角度”

xlsh.Cells(1，2)=“后梁前后位置值”

xlsh.Cells(1，3)=“后梁高低位置值”

xlsh.Cells(1，4)=“毛軸紗線總長(zhǎng)”

xlsh.Cells(1，5)=“地軸紗線總長(zhǎng)”

Rem定義各數(shù)據(jù)列標(biāo)題

4.2.6 Step 6 主要代碼

ActiveWorkbook.Saveas Filename：=“E：/起圈機(jī)構(gòu).xls”，

FileFormat：=xlOpenXMLWorkbook，CreateBackup：=False

ActiveWorkbook.Close

Rem保存輸出到Excel的數(shù)據(jù)，然后將其關(guān)閉

Set Part=Nothing

swApp.CloseDoc“起圈機(jī)構(gòu).SLDPRT”

Rem釋放草圖窗口，關(guān)閉SolidWorks

4.3 程序運(yùn)行結(jié)果

經(jīng)過(guò)二次開(kāi)發(fā)后，在配置2G內(nèi)存、軟件版本為SolidWorks2010及Office2007的機(jī)器上運(yùn)行，時(shí)間為70 min～75 min，實(shí)際采集39 380條數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)匯總見(jiàn)表1。

表1 數(shù)據(jù)匯總

隨機(jī)選取實(shí)際運(yùn)行采集的數(shù)據(jù)，與手動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 數(shù)據(jù)對(duì)比

從表2數(shù)據(jù)可以看出，毛巾機(jī)起圈機(jī)構(gòu)紗線長(zhǎng)度自動(dòng)檢測(cè)程序采集的數(shù)據(jù)和手動(dòng)測(cè)量的數(shù)據(jù)基本一致，該系統(tǒng)不僅極大地提高了數(shù)據(jù)的采集效率，而且精度能滿足織造導(dǎo)航系統(tǒng)要求。

5 結(jié)論

5.1隨機(jī)選取實(shí)際運(yùn)行采集的數(shù)據(jù)，與手動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性進(jìn)行對(duì)比，毛巾機(jī)起圈機(jī)構(gòu)紗線長(zhǎng)度自動(dòng)檢測(cè)程序采集的數(shù)據(jù)和手動(dòng)測(cè)量的數(shù)據(jù)基本一致，其精度能滿足織造導(dǎo)航系統(tǒng)要求。

5.2此方法可應(yīng)用于其他產(chǎn)品傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，特別是連桿機(jī)構(gòu)的控制參數(shù)調(diào)整。