1   概述
    电脑绣花机是随着计算机技术、电子技术、机械加工技术的发展应用而不断发展起来的高自动化刺绣设备。绣花机种类包括平绣、金片绣、带绣、绳绣、毛巾绣、帽绣、珠管绣等系列，绣花机厂是根据用户需求生产各种机型的。我公司已成功研制出XHK-10平绣绣花机电控系统和XHK-20金片绣绣花机电控系统、XHK-201帽绣机电控系统，可分别配套平绣、金片绣、帽绣等系列绣花机。

2   主要组成与工作原理
    平绣绣花机电控系统主要由控制箱、操作盒、电机驱动器、换针机构、绣线检测机构、剪线机构等组成。 也可根据绣花机的不同类型增加相应的电控控制机构，如金片绣绣花机电控系统在平绣绣花机的基础上增加金片控制系统。
绣花机电控系统工作原理:
    首先人工用花样打版软件制作花样文件，生成机器格式的花样文件后，将花样文件放入电控系统的存储器中，在绣花机电脑程序的控制下将花样文件内的坐标值转换成绣框上与X、Y方向的位移量相当的电信号，再传输到X、Y、Z电机控制系统进行电机升降速处理，电机驱动器进行功率的放大，X、Y步进电机带动绣框完成X、Y方向的进退运动。同时主(Z)轴电机带动机针进行上下运动，使绣花机持续的工作。
    主轴电机通过机械同步齿轮带动，驱动机头传动系统旋转，机头的特定系统使引线系统和机针带着面线做上下运动，穿刺绣面；和普通缝纫机的原理一样钩线系统中的旋梭旋转使面线绕过带有底线梭心的梭壳；挑线系统运动，输出面线并收紧线准备下一个针迹的面线线段。电脑绣花机和普通缝纫机不一样的是绣框的运动是由X、Y步进电机通过同步齿轮带动的。将面料上的每个刺绣点送到机针的位置，机针上下运动和绣框移动的方向、偏移量以及绣框移动的速度配合，使面线和底线相互锁住，在面料上形成双线锁式针迹，当刺绣连续地进行下去，即可完成花样的电脑刺绣。
    电脑绣花机工作时，主轴电机通过传动轮带动针杆，针杆带动绣针上下运动，而X、Y轴步进电机带动绣框在X、Y轴方向运动，绣品随绣框运动，从而刺绣出图案。刺绣时主轴电机转速在７５０转／分钟左右，主轴角度在某两个角度之间时，即针离开布料到插入布料之间的时隙，X、Y轴步进电机才允许运动。 当需要换针时，换针电机转动，通过传动机构带动针杆箱移动，将穿有其它颜色线的针换上，继续刺绣，直到完成整个花样。

3   主要性能指标
    ⑴最高刺绣速度：不小于1200针/分(针距4mm时)。
    ⑵基本数据格式：二进制、三进制。
    ⑶最大针迹距：二进制不大于12.7mm,三进制不大于12.1mm。
    ⑷针迹分辨率：0.1mm。
    ⑸支持的数据交换方式：U盘、网络。
    ⑹内存存储最大花样数：400个。
    ⑺内存存储容量：1600万针。
    ⑻显示屏分辨率：320×240。
    ⑼电源电压：220V±10%单相交流电, 频率：(50±1)Hz。
    ⑽环境温度：0℃～40℃，相对湿度：30%～85%(无凝露)。
    ⑾符合中华人民共和国国家标准GB5226.4—2005（2006-09-01实施）机械安全 机械电气设备；第31部分：缝纫机、刺绣单元和刺绣系统的特殊安全和EMC要求。
    ⑿符合中华人民共和国轻工行业标准QB/T2151—2006（2007-05-01实施）工业用缝纫机--电脑控制绣花机。

4   创新与发展
    高效和绣品质量的提高是电脑绣花机的发展趋势，其核心目标就是提高单台绣花机生产效率和完美绣品。
    科学的描述电脑绣花机的绣作效率应该有三个参数，既最高转速、最低转速、切换针长，其中最高转速和最低转速决定了这台机器的转速范围，而切换针长则决定了降速的关键针长，在当前绣作花样针长大于切换针长值时的时候，电控将会降低机器转速，以保证绣框有足够的时间运动到位。显然要提高工作效率，除去提高最高转速这个指标之外，还可以通过提高最低转速和切换针长来实现。
传统绣框驱动采用的是步进电机驱动，使用步进电机驱动绣框的电脑绣花机，最高转速设定一般在750转/分钟，当针长大于5mm时，由于步进电机的性能限制，电控系统将会降低主轴速度，以保证绣框有足够的时间运动到位。
    相对于步进电机系统，交流伺服电机具备有运行速度高、过载能力强、输出转矩大等特点，在机械结构无需大改的情况下，最高可以将切换针长提高到8mm水平，而且最低转速也可以从400转/分钟提高到700转/分钟，这样的话，对于大部分花样，机器将一直保持在最高转速水平，由于只是绣框运动速度加快，而主轴最高转速没有提高，并且得益于伺服系统平稳的运动特点，机器的震动、噪音和磨损也可以保持在可接受的范围。
    基于机械和电控稳定性能考虑，绣花机可以实现最高转速850转，最低转速500转，切换针长5.5的技术指标。相比于传统步进驱动绣框的绣花机，可以实现生产效率的提升。
    绣花机绣框为电机、齿轮、支线导轨、同步带组成的弹性系统，绣框传动链中的弹性元件和高阻尼使得运动模型高阶化和非线性，如何高速运转下保证其控制的精度，对系统的运动控制性能提出了极大的挑战。在现有绣花机机械结构情况下，为提高绣品质量，可以采用软件方法补偿。
    ① 回差补偿法：
    回差补偿为在电机反转时增加脉冲发送个数来弥补机械间隙的方法。机械间隙的存在会导致往返针变窄，所有往返针迹都可以使用该方法调整绣作效果，如平包针变细、榻榻米针孔大、纹路不清晰、小字母偏细等。回差补偿为单端补偿，既5mm补偿0.1mm后，宽度为5.1mm。
    ② 平包针补偿法：
    通过算法识别出平包针针法后，在包针两端同时增加补偿的方法，该方法为双端补偿，既5mm补偿+0.1mm后，宽度为5.2mm，且仅对平包针有效，补偿范围是-0.2mm～+0.3mm,当仅需改变包针效果时可以使用该方法。

5   结束语
    刺绣机械发展已有60年的历史，国际产业的转移给中国刺绣设备制造产业发展提供了机遇，中国已具备了一定的基础条件，有国家政策扶持、有良好的社会经济环境、有广阔的市场、有完善的工业配套体系、有敢于创新的一批企业和科技人员，发展的潜力是巨大的。中国已经成为刺绣机械生产“大国”，并且正在向“强国”迈进，我们坚信刺绣机械的未来是属于中国的。