如今的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，受到了廣大相關(guān)企業(yè)的歡迎。雖然，如今中國(guó)的絎縫機(jī)技術(shù)還沒達(dá)到國(guó)際水平。但是中國(guó)絎縫業(yè)的發(fā)展速度卻一直處于世界的領(lǐng)跑地位。但是，我們相信不久的將來(lái)，中國(guó)絎縫業(yè)一定會(huì)在世界的舞臺(tái)上大展宏圖！下面介紹連續(xù)式電腦絎縫機(jī)。

　　電腦絎縫機(jī)主要技術(shù)性能： ①能夠地加工出360°的復(fù)雜圖案。 ②能夠加工設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)出來(lái)的任何圖案。如：幾根針板式纖縫。整幅大圖案。跳躍圖案。精細(xì)刺繡。簽名。商標(biāo)等。 ③獨(dú)有的可調(diào)式拉輥主動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)，可理想地調(diào)整不同厚度的面料進(jìn)給拉/壓力，能保證絎縫很厚（或很?。┟媪蠒r(shí)，針跡完美無(wú)漏針，可取得奇怪的"蓬松"效果，并且絕不損傷面料。 ④獨(dú)有的被動(dòng)進(jìn)料（可調(diào)式）自動(dòng)漲力阻尼系統(tǒng)，能完美地保證面料進(jìn)給均勻、更可靠，操作更方便。 ⑤獨(dú)有的"點(diǎn)式"壓腳板系統(tǒng)，能保證絎縫很厚面料時(shí)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(wú)"浮松"現(xiàn)象。

　　本文針對(duì)連續(xù)式電腦絎縫機(jī)的特點(diǎn)，采用了基于Embedded Visual C++開發(fā)的上位機(jī)軟件和自主研發(fā)的通用運(yùn)動(dòng)控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)絎縫功能，滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。

　　1 連續(xù)式絎縫機(jī)控制原理

　　整個(gè)絎縫機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)主要由基于嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE的上位機(jī)程序、基于Motorola DSP的通用運(yùn)動(dòng)控制器、伺服電機(jī)和傳感器等外部執(zhí)行裝置組成。在這個(gè)系統(tǒng)中，上位機(jī)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(yùn)動(dòng)控制器則類似于人體的神經(jīng)中樞，將上位機(jī)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(jī)程序；外部執(zhí)行裝置則相當(dāng)于四肢和感覺器官，根據(jù)上位機(jī)的指令來(lái)完成相應(yīng)的動(dòng)作，并把外部的一些信息反饋回去。絎縫機(jī)的工作原理是用戶在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)出要絎縫的花樣，將花樣傳入下位機(jī)的控制器中，控制器根據(jù)設(shè)計(jì)好的花樣控制M軸電機(jī)帶動(dòng)針架上下往返運(yùn)動(dòng)，往返絎縫一針，控制X軸電機(jī)和Y軸電機(jī)帶動(dòng)面料前后、左右移動(dòng)，在織物上絎縫出設(shè)計(jì)的花樣，從而實(shí)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(yǔ)言， 它不僅支持面向?qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計(jì)， 還支持軟件開發(fā)過(guò)程。用例視圖描述系統(tǒng)應(yīng)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(shè)計(jì)采用UML建模語(yǔ)言，對(duì)連續(xù)式絎縫系統(tǒng)進(jìn)行用例分析，通過(guò)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)框架進(jìn)行構(gòu)造來(lái)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)和建模。上位機(jī)是整個(gè)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(bào)警等信息讀取回來(lái)。因此根據(jù)上位機(jī)的功能要求使用UML構(gòu)造上位機(jī)的用例圖，如圖1所示。

　　界面顯示又細(xì)分為操作界面顯示、花樣顯示、當(dāng)前絎縫參數(shù)、運(yùn)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(shè)定、絎縫功能的選擇，以及對(duì)花樣的選擇；花樣顯示則顯示當(dāng)前絎縫花樣，并實(shí)時(shí)顯示在軌運(yùn)動(dòng)軌跡；當(dāng)前絎縫參數(shù)顯示了當(dāng)前絎縫的針距、速度、花樣名稱、X/Y軸坐標(biāo)；運(yùn)行信息所顯示的是絎縫狀態(tài)、報(bào)警信息和提示信息。

　　設(shè)置參數(shù)中包含了對(duì)將要絎縫的花樣的參數(shù)設(shè)定，其中包括針距、轉(zhuǎn)速、空走速度、加固、斷線檢測(cè)、花樣補(bǔ)償?shù)脑O(shè)定。

　　功能選擇細(xì)分為絎縫功能選擇、離軌運(yùn)動(dòng)、在軌運(yùn)動(dòng)、針?biāo)笳{(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(diǎn)、定出布點(diǎn)、定時(shí)打油；離軌運(yùn)動(dòng)包括回?cái)嗑€點(diǎn)/穿線點(diǎn)、回起絎點(diǎn)/收絎點(diǎn)、方向鍵空走、回出布點(diǎn)、框架校零/歸零；在軌運(yùn)動(dòng)包括開車、停車、向前/后空走；針?biāo)笳{(diào)整選擇包括重定梭位，高點(diǎn)、對(duì)梭、回高點(diǎn)、手動(dòng)；花樣管理包括讀取、預(yù)覽花樣、花樣打版。

　　3 上位機(jī)軟件結(jié)構(gòu)

　　3.1上位機(jī)軟件層次圖

　　通過(guò)對(duì)絎縫機(jī)上位機(jī)用例圖的分析和軟件的構(gòu)建可以將上位機(jī)軟件劃分為四個(gè)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(jī)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(bǔ)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(shí)被實(shí)例化，其成員類也隨之實(shí)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(yīng)用戶操作、調(diào)控設(shè)備狀態(tài)并作出相應(yīng)的動(dòng)作。人機(jī)交互界面類（CDlg）是以圖形界面形式與用戶交互，通過(guò)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(shí)例化，作為其成員。通信接口類（CMailBox）為智能控制類和人機(jī)交互界面類的通信提供接收和發(fā)送服務(wù)，并存儲(chǔ)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(dòng)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(jìn)等。DSP運(yùn)動(dòng)控制類（CDSP_IMC），通過(guò)串口類與運(yùn)動(dòng)控制器通信，并在內(nèi)部提供存儲(chǔ)區(qū)，存放由串口傳遞來(lái)的信息?？绮蕉翁幚眍悾–KB_Process）和絎縫段處理類（CHF_Process），通過(guò)基于段的插補(bǔ)，分別得到跨步段和絎縫段的運(yùn)動(dòng)控制數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)在動(dòng)態(tài)數(shù)組中。

　　插補(bǔ)類（CChaBu）提供基于花樣段的插補(bǔ)方法和花樣插補(bǔ)數(shù)據(jù)，并在插補(bǔ)方法中啟動(dòng)插補(bǔ)線程，對(duì)花樣進(jìn)行插補(bǔ)。

　　3.2上位機(jī)軟件活動(dòng)圖

　　封裝性作為面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)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(jī)地結(jié)合起來(lái)，形成一個(gè)具有類特征的統(tǒng)一體[4].此外，通過(guò)封裝，可以決定對(duì)象的哪些屬性和行為作為內(nèi)部細(xì)節(jié)被隱藏起來(lái)，哪些屬性和行為是作為對(duì)象和外部的接口。本文中的上位機(jī)程序就很好地利用了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的封裝性，將系統(tǒng)類的子類劃分為三個(gè)大類，即人機(jī)交互界面類、通信接口類、智能控制類。程序運(yùn)行時(shí)，他們之間的相互關(guān)系如圖3所示。

　　在程序中，人機(jī)交互界面類和智能控制類分別通過(guò)LoadMailBox（）裝載了信箱類對(duì)象（mBox）的地址，人機(jī)交互界面類通過(guò)這個(gè)地址調(diào)用信箱類中的Send（）往信箱類中的結(jié)構(gòu)體變量添加數(shù)據(jù)，這個(gè)Send（）就是信箱類對(duì)于對(duì)話框類的外部接口。智能控制類則通過(guò)LoadMailBox（）獲得的信箱類對(duì)象的地址調(diào)用Receive（）來(lái)取出對(duì)話框類在信箱類結(jié)構(gòu)體內(nèi)存放的數(shù)據(jù)，這個(gè)Receive（）同樣是信箱類對(duì)于智能控制類的外部接口。同時(shí)智能控制類還能對(duì)人機(jī)交互界面類產(chǎn)生的系統(tǒng)信息進(jìn)行響應(yīng)。圖3簡(jiǎn)潔明了地描述了程序中類與類之間動(dòng)態(tài)活動(dòng)過(guò)程。

　　通過(guò)對(duì)各個(gè)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(cuò)誤，與此同時(shí)，從UML的活動(dòng)圖中可以清晰地看出各個(gè)對(duì)象之間的關(guān)系，有效地對(duì)系統(tǒng)工作進(jìn)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(shè)計(jì)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(shù)與現(xiàn)有的Windows桌面技術(shù)整合工作。 Windows CE 被設(shè)計(jì)成針對(duì)小型設(shè)備（它是典型的擁有有限內(nèi)存的無(wú)磁盤系統(tǒng)）的通用操作系統(tǒng)，Windows CE 可以通過(guò)設(shè)計(jì)一層位于內(nèi)核和硬件之間代碼來(lái)用設(shè)定硬件平臺(tái)，這即是眾所周知的硬件抽象層（HAL）（在以前解釋時(shí)，這被稱為 OEMC （原始設(shè)備制造）適應(yīng)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(jī)上位機(jī)程序設(shè)計(jì)方法，分析和構(gòu)建了上位機(jī)的主要功能、實(shí)現(xiàn)方式和軟件流程，并通過(guò)UML圖分別展示了上位機(jī)用例圖、軟件層次圖和動(dòng)態(tài)活動(dòng)圖，以及根據(jù)應(yīng)用需要對(duì)操作系統(tǒng)的選擇。使用UML圖進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)能夠使得軟件層次更加清晰，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，可維護(hù)性強(qiáng)，充分體現(xiàn)出UML在面向?qū)ο缶幊讨兴鸬闹匾饔?。同時(shí)，本文所敘述的軟件設(shè)計(jì)和建模方法，對(duì)其他上位機(jī)軟件開發(fā)有很好的借鑒作用。