Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật Học viên : Nguyễn Minh Mẫn
Trường ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
8
MỤC LỤC

Lời cảm ơn
Tóm tắt luận văn thạc só
Chương 1: Tổng quan
1.1.Ngành dệt của Việt Nam và nhu cầu hiện đại hóa 08
1.2. Giới thiệu về công nghệ dệt Jacquard 09
1.3. Các giải pháp về dệt Jacquard 11
1.3.1.Công nghệ dệt Jacquard tại các nước phát triển 13
1.3.2.Công nghệ dệt Jacquard tại Việt Nam hiện nay 20
1.4. Nhu cầu phát triển 22
1.5. Mục tiêu của đề tài 24
Chương 2: Thiết kế cấu hình hệ thống điều khiển số
2.1. Giải pháp thay thế bìa đục lỗ 26
2.2. Cấu hình của hệ thống điều khiển số 26
2.3. Bộ phần mềm CAD/CAM 27
2.4. Phần mềm điều khiển 27
2.5. Bộ điều khiển trung tâm 28
2.6. Bộ khuyếch đại công suất 29
2.7. Bộ tác động 29
Chương 3: Thiết kế bộ điều khiển số cho máy dệt Jacquard cơ khí
3.1. Nhiệm vụ của bộ điều khiển số 38
3.2. Phân tích và lực chọn phương án truyền dữ liệu 39
3.3. Thiết kế bộ điều khiển trung tâm 43
3.4. Thiết kế bộ khuếch đại công suất 48
3.5. Công suất tiêu thụ 48
3.6. Phần mềm điều khiển 49
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật Học viên : Nguyễn Minh Mẫn

Ở Việt Nam trong thời gian qua, giá trò xuất khẩu hàng dệt may tăng khoảng 20-
25%/ năm, chiếm 13-14% tổng kim ngạch xuất khẩu cả nước và tạo việc làm cho 1,6 triệu
lao động. Sản phẩm dệt may Việt Nam thâm nhập vào nhiều thò trường Quốc tế, kể cả
những thò trường khó tính nhất như Nhật Bản, EU và Canada.
Theo mục tiêu chiến lược tăng tốc phát triển ngành dệt may Việt Nam đã được
Thủ Tướng phê duyệt thì ngành này cần đầu tư 35.000 tỉ đồng đến năm 2005 và thêm
30.000 tỉ đồng đến năm 2010.
Theo chương trình mục tiêu phát triển ngành dệt may TP.HCM thì cần đầu tư
18.000 tỉ đồng đến năm 2005 và 15.000 tỉ đồng đến năm 2010.
Năm 2003 kim ngạch xuất khẩu của ngành dệt may vào khoảng 3,6 tỉ USD, đứng
hàng thứ hai sau ngành dầu khí và dự kiến sẽ là 5 tỉ USD trong năm 2005, 10 tỉ USD vào
năm 2010.
Tuy đã là một trong những ngành xuất khẩu chủ yếu của đất nước nhưng nếu so
với các nước khác trong khu vực thì ngành dệt may nước ta vẫn còn nhỏ bé về nhiều mặt,
còn nếu so với trình độ công nghệ của thế giới thì ngành dệt may nước ta cũng đã lạc hậu
hơn 20 năm.
Từ 1-1-2005 hạn ngạch của việc xuất khẩu dệt may sẽ được bãi bỏ trên toàn thế
giới, cạnh tranh sẽ vô cùng khốc liệt. Con số 53 quốc gia và vùng lãnh thổ sản xuất hàng
dệt may (2002) sẽ chỉ còn lại 26 (2005). Đó là những thông tin đưa ra từ hội thảo ”Tìm
kiếm nguồn nguyên liệu cho ngành dệt may Việt Nam” do Hiệp hội Dệt may Việt Nam và
Trung tâm Thương mại quốc tế (ITC) thuộc WTO phối hợp tổ chức 7/12/2004. Vì vậy
ngành dệt may Việt Nam sẽ phải gặp nhiều thách thức, đặc biệt là ngành dệt. Hiện nay
ngành dệt Việt Nam đang gặp khó khăn về nhiều mặt:
- Trình độ công nghệ quá thấp, năng lực sản xuất, chủng loại mẫu mã hàng hóa
nghèo nàn, năng suất lao động thấp dẫn đến giá thành sản phẩm cao.
- Thiết bò công nghệ ngành dệt hiện nay chỉ mới đổi mới được 45%, trình độ tự
động hóa ở mức trung bình, lạc hậu hơn so với các nước trong khu vực khoảng 15 năm.
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật Học viên : Nguyễn Minh Mẫn
Trường ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
11

dọc/ngang mang tính tự do phụ thuộc vào hoa văn kiểu dệt. Đây là mặt hàng dệt cao cấp
ngày càng có nhu cầu lớn trên thò trường trong nước và quốc tế. Mẫu dệt được carô hóa,
sau đó chuyển thành các bìa đục lỗ rồi mắt xích bìa trên máy dệt Jacquard để điều khiển Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật Học viên : Nguyễn Minh Mẫn
Trường ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
12
từng sợi. Có nhiều loại sản phẩm Jacquard: 1 lớp, 2 lớp… nhưng nguyên lý điều khiển nói
chung không khác biệt lớn.

Hình 1.2a : Vải dệt bằng công nghệ dệt Jacquard
Hình 1.2b : Logo dệt bằng công nghệ dệt Jacquard
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật Học viên : Nguyễn Minh Mẫn
Trường ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
13
1.3. CÁC GIẢI PHÁP VỀ DỆT JACQUARD.
Cho đến nay máy dệt Jacquard đã trải qua ba thế hệ ( hình 1.3):
- Thế hệ thứ nhất: Hình thành và phát triển máy dệt Jacquard cơ khí (còn gọi là
máy dệt Jacquard thế hệ thứ nhất).
- Thế hệ thứ hai: Máy dệt Jacquard cơ khí được hiện đại hóa bằng cách đưa vào
ứng dụng hệ thống CAD/CAM và điều khiển số liên kết với đầu Jacquard cơ khí (còn gọi
là máy dệt Jacquard thế hệ thứ hai).
- Thế hệ thứ ba: Phát triển các máy dệt Jacquard điện tử (còn gọi là máy dệt
Jacquard thế hệ thứ ba).
Hiện nay trên thế giới, tại các nước càng phát triển thì các máy dệt Jacquard thế
hệ thứ hai, thứ ba càng được sử dụng nhiều, đồng thời số lượng các máy dệt Jacquard thế
hệ thứ nhất giảm dần.
 Máy dệt Jacquard thế hệ thứ nhất:
Mẫu dệt được carô hóa, sau đó chuyển thành các bìa đục lỗ rồi liên kết các bìa trên

Bìa được xâu
thành chuỗi
Máy đục bìa
(tự động)
Hình 1.3 Công nghệ dệt tương ứng với các thế hệ máy Jacquard.

Máy dệt Jacquard cơ khí
(Thế hệ thứ nhất)

Máy dệt Jacquard cơ khí được hiện đại hóa
(Thế hệ thứ hai)

Máy tính
Thiết kế bìa
(thủ công)

Máy dệt Jacquard điện tử
(Thế hệ thứ ba)
Đóa mềm
Mạng máy tính
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật Học viên : Nguyễn Minh Mẫn
Trường ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
15
1.3.1.CÔNG NGHỆ DỆT JACQUARD TẠI CÁC NƯỚC PHÁT TRIỂN .
Chuyển động của máy dệt Jacquard cơ khí gồm 3 chuyển động chính (phụ lục 2),
đó là:
- Chuyển động lên xuống của dao nâng.
- Chuyển động quay của lăng trụ để thay đổi bìa đục lỗ.
- Chuyển động qua lại của lăng trụ để tác động bìa đục lỗ lên kim.
Nguyên lý hoạt động của máy Jacquard cơ khí dựa trên cơ sở điều khiển riêng biệt


Hình 1.5a : Sơ đồ nguyên lý máy dệt Jacquard cơ khí
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật Học viên : Nguyễn Minh Mẫn
Trường ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
17

Hình 1.5b : Các móc dệt đang được bàn dao nâng lên
 Máy dệt Jacquard thế hệ thứ hai:
Đây là máy dệt Jacquard cơ khí thế hệ thứ nhất được hiện đại hóa bằng cách lắp
thêm hệ thống điều khiển số. Hệ thống này gồm : phần mềm điều khiển, máy tính điều
khiển, bộ điều khiển trung tâm, bộ khuếch đại công suất, bộ tác động liên kết với đầu
Jacquard cơ khí để điều khiển trực tiếp các móc thực hiện quá trình dệt mà không cần đầu
đọc bìa và các bìa đục lỗ.
Những ưu điểm của việc hiện đại hóa này so với máy dệt Jacquard thế hệ thứ nhất
như sau:
+ Nhờ liên kết với hệ thống CAD/CAM nên rút ngắn thời gian thiết kế, mở rộng
năng lực thiết kế, nhờ vậy có thể thiết kế các hoa văn hết sức phức tạp.
+ Không còn bò lỗi thiết kế nhờ chức năng kiểm lỗi tự động của phần mềm
CAD/CAM.
+ Thay đổi mẫu mã thiết kế nhanh chóng.
+ Bất kỳ thiết kế mẫu hoa văn nào cũng có thể dệt được.
+ Loại bỏ hẳn thời gian và chi phí thiết kế bìa, đục lỗ bìa, chi phí mua bìa.
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật Học viên : Nguyễn Minh Mẫn
Trường ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
18
+ Giảm đáng kể thời gian từ lúc có ý tưởng thiết kế hoặc nhận đơn hàng đến lúc
giao hàng.
+ Tăng tính linh hoạt của các thiết bò và tăng hiệu suất sử dụng thiết bò nhờ điều độ
sản xuất tốt hơn.
+ Rất thuận lợi khi sản xuất sản phẩm với số lượng nhỏ.

- Thiết kế lại theo ý tưởng của mình.
- Chỉnh sửa trên mẫu ảnh này để có được mẫu hoa văn mong muốn.
- Đònh lại kích thước, màu và tạo lưới.

Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật Học viên : Nguyễn Minh Mẫn
Trường ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
20
Hình 1.7 : Mẫu hoa văn cần dệt được nạp vào phần mềm
Sau khi hoàn tất phần thiết kế mẫu vải, file được chuyển sang phần mềm CAM để
tạo ra file dệt (file số ).
Sau đó file dệt này được chuyển vào máy tính để điều khiển đầu dệt Jacquard. Tất
nhiên file dệt này phải có đònh dạng phù hợp với đầu Jacquard mà ta đang sử dụng. Khi
đó các kim dệt sẽ hoạt động phụ thuộc vào các dữ liệu của file dệt. Vải sẽ được dệt theo
đúng kiểu mà ta đã thiết kế trên máy tính (hình 1.7). Tuy nhiên, giá thành của loại máy
dệt này khá cao và đối với một số các doanh nghiệp vừa và nhỏ của Việt Nam thì vấn đề
đầu tư máy dệt loại này hầu như vượt khỏi tầm với.
Các nhà cung cấp máy dệt Jacquard điện tử hàng đầu trên thế giới hiện nay:
DORNIER, ICTB (Pháp); TAJIMA, TSUDAKOMA, TOYODA, YOSHIDA (Nhật);
PICANOL (Bỉ); HI-TEX, VAMATEX, SOMET (Ý); SULZUERRUTI, ELTEX (Thụy Só);
BONAS, STAUBLI, DORNIER, AVL LOOM (Anh); GROSSE(Đức); KTM (Hàn Quốc).

Hình 1.8 : Mẫu vải nhận được sau khi dệt.
Một số đầu máy dệt Jacquard của các hãng trên thế giới được giới thiệu ở các hình
sau:
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật Học viên : Nguyễn Minh Mẫn
Trường ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
21

sau đó chuyển nó vào máy đục bìa cơ điện. Việc vận hành máy đục bìa thì khá khó khăn
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật Học viên : Nguyễn Minh Mẫn
Trường ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
23
và không được phạm sai lầm. Do vậy việc cho ra đời một mẫu hoa văn từ lúc bắt đầu vẽ
trên giấy cho đến khi đưa vào máy đục bìa thường mất khoảng một tuần.
Ngày nay trong xu thế ngành dệt phải đương đầu với sự cạnh tranh toàn cầu và
những thách thức như: tăng năng suất, giảm giá thành, mẫu mã ngày càng nhiều và thay
đổi nhanh chóng, hoa văn ngày càng phức tạp hơn, số lượng sản phẩm cho mỗi đơn hàng
ngày càng giảm, thời gian từ lúc đặt hàng đến lúc giao hàng ngày càng ngắn, thò hiếu
khách hàng thay đổi không ngừng, máy dệt Jacquard cơ khí đã và đang không đáp ứng
được yêu cầu của nhà sản xuất và các công ty dệt. Trong nhiều trường hợp thực tế nếu
hoa văn đòi hỏi cần một bộ khoảng 6000 - 7000 bìa (gấp 4 - 5 lần thông thường) hoặc số
lïng đặt hàng chỉ vài trăm mét (để sản xuất cà vạt chẳng hạn), thời gian giao hàng chỉ
trong vài ngày hay một tuần, v.v thì các doanh nghiệp Việt nam phải nói lời từ chối.
Để phần nào giảm bớt sự khó khăn trong công việc tạo bìa đục lỗ, máy đục bìa tự
động ra đời (hình 1.11).
Qui trình sản xuất vải hoa văn bằng máy dệt Jacquard cơ khí dùng bìa đục lỗ (bìa
được sản xuất từ hệ thống đục lỗ tự động), như sau:
Mẫu hoa văn cần dệt được quét từ hình ảnh thực hoặc được thiết kế bởi một phần
mềm CAD (PhotoShop, 3D Max Studio ), sau đó được số hóa bởi phần mềm JACAD để
tạo thành dữ liệu điều khiển cho công đoạn đục lỗ bìa.
Dữ liệu điều khiển này được nạp cho máy tính, thông qua phần mềm điều khiển
máy tính sẽ xuất dữ liệu, điều khiển hoạt động của các chày đục lỗ bìa của máy đục lỗ
bìa. Như vậy bìa được đục lỗ được thiết kế tương ứng với hoa văn cần dệt. Đây là một
bước phát triển mới trong công nghệ dệt vải Jacquard của Việt Nam so với việc đục lỗ bìa
thủ công như trước đây.
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật Học viên : Nguyễn Minh Mẫn
Trường ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
24

Giai đoạn 1 : CNC hóa các máy dệt cơ khí hiện đang sử dụng tại Thành Phố Hồ Chí
Minh.
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật Học viên : Nguyễn Minh Mẫn
Trường ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
26
Giai đoạn 2 : Thiết kế và chế tạo các đầu Jacquard điện tử.
Trước mắt có thể thực hiện giai đoạn 1.
Hình 1.14: Hệ thống điều khiển số cho máy dệt Jacquard cơ khí.
1.5. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI.
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu hệ thống điều khiển số cho máy dệt máy dệt
Jacquard cơ khí. Nói cách khác là cải tiến, nâng cấp máy dệt Jacquard thế hệ thứ nhất lên
thế hệ thứ hai.
Thực hiện được điều đó thì sẽ loại bỏ việc dùng bìa đục lỗ trong công nghệ dệt
Jacquard vốn làm giảm năng suất cũng như rất khó khăn khi cần thay đổi mẫu mã sản
phẩm.
Sơ đồ khối của máy dệt mới này được biểu diễn như hình 1.15: Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật Học viên : Nguyễn Minh Mẫn
Trường ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
27 Hình 1.15: Sơ đồ khối của máy Jacquard cơ khí cải tiến (Thế hệ 2)
Để đạt được mục tiêu luận văn cần phải giải quyết các vấn đề sau:
1- Thiết kế cấu trúc của hệ thống điều khiển số.
2- Thiết kế bộ tác động.
3- Thiết kế bộ điều khiển trung tâm.
4- Thiết kế bộ khuếch đại công suất.
5- Xây dựng phần mềm điều khiển.

máy dệt hiện có thông qua việc thay thế bìa đục lỗ bằng một cơ cấu chấp hành khác. Để
làm được điều này có thể sử dụng cơ cấu chấp hành là solenoid, biến năng lượng điện
thành năng lượng cơ.
Như đã nói ở trên, trong máy dệt Jacquard cơ khí thì bìa đục lỗ giữ vai trò mã hóa
hoa văn cần dệt. Đây là bộ phận mà ta cần phải thay thế nó. Ở vò trí mà bìa không có lỗ
thì kim dệt (ti dệt ) bò chặn lại, và trong thiết kế cải tiến này kim dệt là lõi của solenoid
nó sẽ được đẩy ra . vò trí bìa có lỗ đục thì kim dệt đi qua được, và trong thiết kế cải tiến
này thì tương đương với việc là lõi solenoid nằm yên (solenoid mất điện ).
Có thể mô tả hoạt động của các solenoid như sau:
- Khi solenoid chưa được cấp điện thì ti dệt (lõi) của solenoid vẫn giữ nguyên
trạng thái ban đầu, tương đương với vò trí bìa được đục lỗ.
- Khi solenoid được cấp điện thì lực từ trường do cuộn dây tạo ra sẽ đẩy ti dệt của
solenoid ra , tương đương với vò trí mà bìa không có đục lỗ.
Hình 2.1: Solenoid
Như vậy để sốû hóa đầu dệt Jacquard cơ khí thì cần bỏ bìa đục lỗ và chuyển động
quay không cần thiết của lăng trụ, giữ lại chuyển động của dao nâng. Lúc bấy giờ các
solenoid sẽ thay thế vai trò của bìa đục lỗ.
2.2. CẤU HÌNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ:
Sơ đồ khối của hệ thống máy dệt Jacquard cơ khí được hiện đại hóa được thể hiện
trên hình 1.15. Hệ thống này bao gồm các thành phần:
- Bộ phần mềm CAD/CAM.
- Máy tính điều khiển.
- Phần mềm điều khiển.
Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật Học viên : Nguyễn Minh Mẫn
Trường ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
29
- Bộ điều khiển trung tâm.
- Bộ khuếch đại công suất.
- Bộ tác động.
- Máy dệt Jacquard cơ khí .

Trường ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
30

2.4. PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN:
Phần mềm điều khiển thực hiện các chức năng:
1. Tiếp nhận dữ liệu số từ bộ phần mềm CAD/CAM dệt.
2. Xử lý và tạo lập chương trình dệt.

3. Điều khiển bộ tác động.
Trong những năm gần đây, các họ vi xử lý lần lượt ra đời và trở nên khá thông
dụng vì chúng có những tính năng ưu việt về khả năng và tốc độ xử lý chương trình và có
thểø dễ dàng tìm mua trên thò trường điện tử. Vì vậy phương án điều khiển được chọn là
dùng vi xử lý. Họ vi xử lý được nhắc đến nhiều là MCS-51 của Intel. Phần mềm điều
khiển dự kiến sẽ viết bằng hợp ngữ hoặc các ngôn ngữ bậc cao như: Visual Basic, Visual
C
++
,
Phần này được thực hiện bởi luận văn.
2.5. BỘ ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM:
Bộ điều khiển trung tâm gồm:
 10 vi xử lý AT89C51.
 20 cổng COM được dùng để kết nối bộ điều khiển theo cơ chế IN – OUT. Để gắn
liên kết 10 vi xử lý AT89C51, có thể chọn giải pháp là mỗi một vi xử lý sẽ được
thiết kế như một mô đun riêng biệt với mục đích để dễ dàng trong quá trình lắp
ráp, vận hành và bảo trì. Như vậy bộ điều khiển chính sẽ bao gồm 10 mô đun này
ghép lại (hình 2.2).
Ngoài ra , để các tín hiệu đến được bộ tác động cần có thêm:
 10 IC giải mã đòa chỉ.
 150 bộ đệm dữ liệu 74LS244.
 150 IC chốt dữ liệu 74LS574.

Dòng điện cần cung cấp để cho các solenoid của bộ tác động hoạt động khoảng
chừng 450mA, vì vậy cần thiết phải có bộ khuếch đại công suất. Mỗi solenoid cần một
khối khuếch đại công suất, do trong hệ thống có 1200 solenoid nên cần 1200 khối khuếch
đại công suất tương ứng.
Phần này thực hiện bởi luận văn.
2.7. BỘ TÁC ĐỘNG:
Bộ tác động có vai trò thay thế bìa đục lỗ nó. Được thiết kế có kích thước phù hợp
và lắp tương thích với máy dệt Jacquard cơ khí, solenoid được chọn làm cơ cấu chấp hành.
Phần này thực hiện bởi luận văn.
Phương án thiết kế lõi solenoid (ti dệt ) :
Nhận thấy rằng các ti dệt hoạt động phụ thuộc vào tín hiệu số mà máy tính truyền
đến. Các tín hiệu số này có được từ việc xử lý các mẫu hoa văn cần dệt bằng phần mềm.
Phương án khả thi là dùng solenoid. Khi cuộn dây có điện, lực từ trường sinh ra sẽ đẩy ti
MÁY TÍNH

MÔ ĐUN 1

MÔ ĐUN 2

MÔ ĐUN 10

Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật Học viên : Nguyễn Minh Mẫn
Trường ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. Hồ Chí Minh – Khoa Cơ Khí
32
dệt đi ra. Khi cuộn dây mất nguồn thì lò xo sẽ đưa ti về vò trí ban đầu. Khi cuộn dây
không được cấp điện thì ti dệt vẫn nằm ở vò trí ban đầu của nó.
Trong kỹ thuật, solenoid là bộ phận làm nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng điện
sang năng lượng cơ. Solenoid thực chất là một nam châm điện từ. Nó bao gồm nhiều vòng
dây dẫn điện được quấn xung quanh một lõi từ. Khi có dòng điện trong dây dẫn thì từ
trường được sinh ra và từ trường này tập trung tại trung tâm của lõi từ. Nếu ta đặt một lõi