1   概述
    電腦繡花機是隨著計算機技術、電子技術、機械加工技術的發展應用而不斷發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和XHK-20金片繡繡花機電控系統、XHK-201帽繡機電控系統，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在平繡繡花機的基礎上增加金片控制系統。
繡花機電控系統工作原理:
    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，驅動機頭傳動系統旋轉，機頭的特定系統使引線系統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中的旋梭旋轉使面線繞過帶有底線梭心的梭殼；挑線系統運動，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的特殊安全和EMC要求。
    ⑿符合中華人民共和國輕工行業標準QB/T2151—2006（2007-05-01實施）工業用縫紉機--電腦控制繡花機。

4   創新與發展
    高效和繡品質量的提高是電腦繡花機的發展趨勢，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。
傳統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，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平穩的運動特點，機器的震動、噪音和磨損也可以保持在可接受的范圍。
    基于機械和電控穩定性能考慮，繡花機可以實現最高轉速850轉，最低轉速500轉，切換針長5.5的技術指標。相比于傳統步進驅動繡框的繡花機，可以實現生產效率的提升。
    繡花機繡框為電機、齒輪、支線導軌、同步帶組成的彈性系統，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，對系統的運動控制性能提出了極大的挑戰。在現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。回差補償為單端補償，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
    刺繡機械發展已有60年的歷史，國際產業的轉移給中國刺繡設備制造產業發展提供了機遇，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境、有廣闊的市場、有完善的工業配套體系、有敢于創新的一批企業和科技人員，發展的潛力是巨大的。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。