如今的應用越來越廣泛，受到了廣大相關企業(yè)的歡迎。雖然，如今中國的絎縫機技術還沒達到國際水平。但是中國絎縫業(yè)的發(fā)展速度卻一直處于世界的領跑地位。但是，我們相信不久的將來，中國絎縫業(yè)一定會在世界的舞臺上大展宏圖！下面介紹連續(xù)式電腦絎縫機。

　　電腦絎縫機主要技術性能： ①能夠地加工出360°的復雜圖案。 ②能夠加工設計師設計出來的任何圖案。如：幾根針板式纖縫。整幅大圖案。跳躍圖案。精細刺繡。簽名。商標等。 ③獨有的可調(diào)式拉輥主動進料系統(tǒng)，可理想地調(diào)整不同厚度的面料進給拉/壓力，能保證絎縫很厚（或很?。┟媪蠒r，針跡完美無漏針，可取得奇怪的"蓬松"效果，并且絕不損傷面料。 ④獨有的被動進料（可調(diào)式）自動漲力阻尼系統(tǒng)，能完美地保證面料進給均勻、更可靠，操作更方便。 ⑤獨有的"點式"壓腳板系統(tǒng)，能保證絎縫很厚面料時減少壓腳板阻力，使每針絎縫線跡清晰緊湊、立體感明顯、縫線決無"浮松"現(xiàn)象。

　　本文針對連續(xù)式電腦絎縫機的特點，采用了基于Embedded Visual C++開發(fā)的上位機軟件和自主研發(fā)的通用運動控制器來實現(xiàn)絎縫功能，滿足實際生產(chǎn)需要。

　　1 連續(xù)式絎縫機控制原理

　　整個絎縫機運動系統(tǒng)主要由基于嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE的上位機程序、基于Motorola DSP的通用運動控制器、伺服電機和傳感器等外部執(zhí)行裝置組成。在這個系統(tǒng)中，上位機程序就像人的大腦一樣處理各種指令信息以及可能發(fā)生的異常；通用運動控制器則類似于人體的神經(jīng)中樞，將上位機發(fā)送的指令傳送給外部執(zhí)行裝置，并將執(zhí)行裝置的反饋信息傳回到上位機程序；外部執(zhí)行裝置則相當于四肢和感覺器官，根據(jù)上位機的指令來完成相應的動作，并把外部的一些信息反饋回去。絎縫機的工作原理是用戶在計算機上設計出要絎縫的花樣，將花樣傳入下位機的控制器中，控制器根據(jù)設計好的花樣控制M軸電機帶動針架上下往返運動，往返絎縫一針，控制X軸電機和Y軸電機帶動面料前后、左右移動，在織物上絎縫出設計的花樣，從而實現(xiàn)絎縫的目的[1].

　　2 系統(tǒng)的用例建模

　　UML[2]是一種可用于大型系統(tǒng)建模的統(tǒng)一建模語言， 它不僅支持面向?qū)ο蟮姆治龊驮O計， 還支持軟件開發(fā)過程。用例視圖描述系統(tǒng)應該交付的功能，也就是外部參入者所看到的功能[3].本軟件設計采用UML建模語言，對連續(xù)式絎縫系統(tǒng)進行用例分析，通過對整個系統(tǒng)框架進行構造來實現(xiàn)上位機軟件設計和建模。上位機是整個系統(tǒng)的頂層，主要功能是根據(jù)操作者的要求發(fā)送數(shù)據(jù)和指令，并將必要的位置、速度以及故障報警等信息讀取回來。因此根據(jù)上位機的功能要求使用UML構造上位機的用例圖，如圖1所示。

　　界面顯示又細分為操作界面顯示、花樣顯示、當前絎縫參數(shù)、運行信息顯示。其中，操作界面顯示中包含了方向鍵、參數(shù)的設定、絎縫功能的選擇，以及對花樣的選擇；花樣顯示則顯示當前絎縫花樣，并實時顯示在軌運動軌跡；當前絎縫參數(shù)顯示了當前絎縫的針距、速度、花樣名稱、X/Y軸坐標；運行信息所顯示的是絎縫狀態(tài)、報警信息和提示信息。

　　設置參數(shù)中包含了對將要絎縫的花樣的參數(shù)設定，其中包括針距、轉速、空走速度、加固、斷線檢測、花樣補償?shù)脑O定。

　　功能選擇細分為絎縫功能選擇、離軌運動、在軌運動、針梭調(diào)整、花樣管理的選擇以及急停功能。其中，絎縫功能包括定起絎點、定出布點、定時打油；離軌運動包括回斷線點/穿線點、回起絎點/收絎點、方向鍵空走、回出布點、框架校零/歸零；在軌運動包括開車、停車、向前/后空走；針梭調(diào)整選擇包括重定梭位，高點、對梭、回高點、手動；花樣管理包括讀取、預覽花樣、花樣打版。

　　3 上位機軟件結構

　　3.1上位機軟件層次圖

　　通過對絎縫機上位機用例圖的分析和軟件的構建可以將上位機軟件劃分為四個層次：系統(tǒng)類（CSYSTEM）處于系統(tǒng)的層，系統(tǒng)類的成員類（CDlg、CIC、CMailBox）處于系統(tǒng)的第二層，人機交互界面類（CDlg）的成員類（CHFShow、CHFDoc）和智能控制類（CIC）的成員類（CDSP_IMC、CKB_IMC、CKB_Process、CHF_Process）處于系統(tǒng)的第三層，作為公有成員存在的插補類（CChaBu）處于系統(tǒng)的第四層，如圖2所示。

　　系統(tǒng)類（CSYSTEM）在程序初始化時被實例化，其成員類也隨之實例化。系統(tǒng)類不提供具體方法，只是作為系統(tǒng)的"框架".

　　智能控制類（CIC）為絎縫線程提供主控函數(shù)，響應用戶操作、調(diào)控設備狀態(tài)并作出相應的動作。人機交互界面類（CDlg）是以圖形界面形式與用戶交互，通過通信接口類與智能控制類通信，將文件讀寫類、圖形與文件顯示類實例化，作為其成員。通信接口類（CMailBox）為智能控制類和人機交互界面類的通信提供接收和發(fā)送服務，并存儲待接收的信息。

　　處于第三層的圖形與文本顯示類（CHFShow）為程序提供圖形及文本顯示方法，并支持特殊功能，例如：動態(tài)跟蹤軌跡等。文件讀寫類（CHFDoc），提供文件讀寫方法，讀取花樣文件，寫入信息參數(shù)，并為特殊功能處理提供支持，例如：快速前進等。DSP運動控制類（CDSP_IMC），通過串口類與運動控制器通信，并在內(nèi)部提供存儲區(qū)，存放由串口傳遞來的信息?？绮蕉翁幚眍悾–KB_Process）和絎縫段處理類（CHF_Process），通過基于段的插補，分別得到跨步段和絎縫段的運動控制數(shù)據(jù)，并存儲在動態(tài)數(shù)組中。

　　插補類（CChaBu）提供基于花樣段的插補方法和花樣插補數(shù)據(jù)，并在插補方法中啟動插補線程，對花樣進行插補。

　　3.2上位機軟件活動圖

　　封裝性作為面向?qū)ο蟪绦蛟O計的基本特征之一，是指將抽象得到的屬性數(shù)據(jù)和行為代碼有機地結合起來，形成一個具有類特征的統(tǒng)一體[4].此外，通過封裝，可以決定對象的哪些屬性和行為作為內(nèi)部細節(jié)被隱藏起來，哪些屬性和行為是作為對象和外部的接口。本文中的上位機程序就很好地利用了面向?qū)ο蟪绦蛟O計的封裝性，將系統(tǒng)類的子類劃分為三個大類，即人機交互界面類、通信接口類、智能控制類。程序運行時，他們之間的相互關系如圖3所示。

　　在程序中，人機交互界面類和智能控制類分別通過LoadMailBox（）裝載了信箱類對象（mBox）的地址，人機交互界面類通過這個地址調(diào)用信箱類中的Send（）往信箱類中的結構體變量添加數(shù)據(jù)，這個Send（）就是信箱類對于對話框類的外部接口。智能控制類則通過LoadMailBox（）獲得的信箱類對象的地址調(diào)用Receive（）來取出對話框類在信箱類結構體內(nèi)存放的數(shù)據(jù)，這個Receive（）同樣是信箱類對于智能控制類的外部接口。同時智能控制類還能對人機交互界面類產(chǎn)生的系統(tǒng)信息進行響應。圖3簡潔明了地描述了程序中類與類之間動態(tài)活動過程。

　　通過對各個類之間的封裝可以很好地減少由于各類之間的相互調(diào)用可能引起的錯誤，與此同時，從UML的活動圖中可以清晰地看出各個對象之間的關系，有效地對系統(tǒng)工作進行掌控，防止因軟件功能互相耦合而引起的邏輯混亂。

　　4 嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE

　　Windows CE作業(yè)系統(tǒng)是Windows家族中的成員，專門設計給掌上型電腦（HPCs）所使用的電腦環(huán)境。這樣的作業(yè)系統(tǒng)可使完整的可攜式技術與現(xiàn)有的Windows桌面技術整合工作。 Windows CE 被設計成針對小型設備（它是典型的擁有有限內(nèi)存的無磁盤系統(tǒng)）的通用操作系統(tǒng)，Windows CE 可以通過設計一層位于內(nèi)核和硬件之間代碼來用設定硬件平臺，這即是眾所周知的硬件抽象層（HAL）（在以前解釋時，這被稱為 OEMC （原始設備制造）適應層，即 OAL; 內(nèi)核壓縮層，即 KAL. 以免與微軟的 Windows NT 操作系統(tǒng) HAL 混淆）。

　　本文提出了一種單針絎縫機上位機程序設計方法，分析和構建了上位機的主要功能、實現(xiàn)方式和軟件流程，并通過UML圖分別展示了上位機用例圖、軟件層次圖和動態(tài)活動圖，以及根據(jù)應用需要對操作系統(tǒng)的選擇。使用UML圖進行軟件設計能夠使得軟件層次更加清晰，結構嚴謹，可維護性強，充分體現(xiàn)出UML在面向?qū)ο缶幊讨兴鸬闹匾饔?。同時，本文所敘述的軟件設計和建模方法，對其他上位機軟件開發(fā)有很好的借鑒作用。