BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN MINH MẪN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ
CHO MÁY DỆT JACQUARD

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204

S KC 0 0 0 3 0 6

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2005


Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật

Học viên : Nguyễn Minh Mẫn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀN H PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KS . NGUYỄN MINH MẪN

ĐỀ TÀI :

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG


Họ và tên học viên: KS. NGUYỄN MINH MẪN
Người hướng dẫn: TS. PHẠM NGỌC TUẤN

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2005

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

2


Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH SPKT. TPHCM
PHÒNG QLKH-QHQT-SĐH

Học viên : Nguyễn Minh Mẫn

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHŨ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
Tp. Hồ Chí minh , ngày

tháng

năm 2005

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SIÕ
Họ và tên học viên : Nguyễn Minh Mẫn


3


Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật

Học viên : Nguyễn Minh Mẫn

TÓM TẮT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Họ và tên

: NGUYỄN MINH MẪN

Ngày sinh

: 01 / 01 / 1978

Nơi sinh

: Đồng Nai

Đòa chỉ liên lạc: 223/10 Phường Phước Bình , Quận 9
Điện thoại: 08.7313422 (home)

Mobile:

0909174989

QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
Từ 1999 đến 2003: Học đại học chuyên ngành Cơ Khí Chế Tạo tại trường Đại Học Sư


Học viên

Nguyễn Minh Mẫn

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

5


Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật

Học viên : Nguyễn Minh Mẫn

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Hiện nay, ngành dệt Việt Nam vẫn còn sử dụng loại máy dệt Jacquard cơ khí dùng
bìa đục lỗ dẫn đến :
+ Kéo dài thời gian thiết kế, thu hẹp năng lực thiết kế, không thể thiết kế các hoa
văn phức tạp.
+ Chi phí mua bìa ,thời gian thiết kế và đục lỗ bìa cao.
Bởi vì, nếu mẫu hoa văn phức tạp thì số lượng bìa đục lỗ tăng lên, khi đó vấn đề
diện tích trở nên khó giải quyết, hơn nữa thời gian và chi phí tạo ra sản phẩm sẽ lâu và
cao hơn nhiều.
Vì vậy, một nhu cầu cấp thiết là phải đổi mới và nâng cấp thiết bò theo hướng
không sử dụng bìa đục lỗ bằng cách ứng dụng công nghệ CAD/CAM và điều khiển số cho
máy dệt Jacquard cơ khí.
Luận văn này nghiên cứu giải pháp số hóa các máy dệt Jacquard cơ khí nói trên.
Để thực hiện được điều này thì luận văn cần phải giải quyết các vấn đề sau :
+ Nghiên cứu đầu máy dệt Jacquard nhằm cải tiến thế hệ máy dệt Jacquard cơ khí
hiện có tại Việt Nam .

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

7


Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật

Học viên : Nguyễn Minh Mẫn
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

Phụ lục 4. Truyền thông nối tiếp...........................................................................................94

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

9


Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật

Học viên : Nguyễn Minh Mẫn
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. NGÀNH DỆT CỦA VIỆT NAM VÀ NHU CẦU HIỆN ĐẠI HÓA.
Dệt may là ngành công nghiệp quan trọng tại các nước đang phát triển , trong đó
có Việt Nam.
Ở Việt Nam trong thời gian qua, giá trò xuất khẩu hàng dệt may tăng khoảng 2025%/ 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.

nhập từ nước ngoài. Trong tình hình này việc đầu tư, đổi mới công nghệ và thiết bò trong
tương lai có lẽ cũng sẽ chủ yếu nhập từ nước ngoài nếu không có những nỗ lực thiết kế và
chế tạo thiết bò dệt trong nước.
Luận văn này giới hạn trong lónh vực máy dệt Jacquard.
1.2. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ DỆT JACQUARD.

Tên của máy dệt Jacquard có nguồn gốc từ
người phát minh ra nó là

Joseph Marie Jacquard.

Jacquard sinh ngày 7 tháng 7 năm 1752 ở Lyon, nước
Pháp. Đương thời, ông chế tạo nó để dùng dệt các vải
có hoa văn. Chính vì thế mà tên của ông đã được đặt
cho máy dệt vải hoa văn - máy dệt Jacquard - như một
sự xác nhận ông là người đã phát minh và trong tự
điển tiếng Anh ngày nay, Jacquard còn có nghóa là vải
có hoa văn .

Hình 1.1: Joseph Marie Jacquard
Jacquard là công nghệ dệt các sản phẩm có hoa văn phức tạp bằng cách phối hợp
các kiểu dệt khác nhau. Đây là công nghệ dệt với qui trình tạo mẫu và điều khiển dệt
phức tạp, mặt vải tạo từ các rappo lớn (mỗi chiều trên dưới 1000 sợi dệt), mỗi điểm nối
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

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

11

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
máy dệt Jacquard để điều khiển từng sợi .
Nguyên lý hoạt động của máy dệt Jacquard cơ khí:

Hì
Hình 1.4: Máy dệt Jacquard cơ khí

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

13


Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật

Vẽ bằng tay

Học viên : Nguyễn Minh Mẫn

Mẫu hoa văn

Thiết kế bìa
(thủ công)

Máy dệt Jacquard cơ khí
(Thế hệ thứ nhất)

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

Máy dệt Jacquard điện tử
(Thế hệ thứ ba)

Hình 1.3 Công nghệ dệt tương ứng với các thế hệ máy Jacquard.

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

14


Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật

Học viên : Nguyễn Minh Mẫn

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
từng sợi dọc hoặc một nhóm rất ít sợi dọc (được mô tả ở hình 1.5). Móc (17) của máy
Jacquard được đặt thẳng đứng và tựa trên bảng đỡ móc (19). Ở dưới mỗi móc tại bảng đỡ
có một lỗ, qua lỗ đó có một dây xà (20) nối với chân móc.

Học viên : Nguyễn Minh Mẫn

Hình 1.5a : Sơ đồ nguyên lý máy dệt Jacquard cơ khí

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

16


Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật

Học viên : Nguyễn Minh Mẫn

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 thố ng 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 cầ n 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.

Jacquard điện tử lần lượt ra đời cho phép giảm nhẹ công đoạn thiết kế mặt hàng cũng như
chuẩn bò bìa đục lỗ rất tốn kém theo công nghệ truyền thống.
Đầu máy dệt Jacquard điện tử cho phép điều khiển trực tiếp hoạt động của các
móc dệt tương ứng với hoa văn cần dệt mà không dùng bìa đục lỗ . Đầu máy dệt Jacquard
điện tử này đã tỏ ra có nhiều ưu thế trong sản xuất các loại mặt hàng cao cấp, thay đổi
kiểu dệt nhanh chóng như dệt nhãn hiệu, chân dung…
Dệt vải bằng đầu Jacquard điện tử được thực hiện theo các bước sau:

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

18


Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật

Học viên : Nguyễn Minh Mẫn

- Bước 1: Đóa mềm chứa File hoa văn mẫu vải cần dệt được đưa vào máy tính.
- Bước 2: Sau đó nhờ các phần mềm JACAD, JDESIGN … dữ liệu mẫu hoa văn này
sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu số điều khiển.
- Bước 3: Thông qua mạch điều khiển số, tín hiệu điều khiển trên được truyền đến
đầu dệt JACQUARD gắn trên máy dệt.
- Bước 4: Sự chuyển động của các ty trên đầu máy dệt sẽ tạo thành hình dạng của
hoa văn cần tạo.
Phần trình bày sau đây là qui trình dệt vải Jacquard của một số hãng dệt trên thế
giới bằng phần mềm thiết kế ArahPaint (CAD) và phần mềm dệt ArahWeav (CAM).
Ta sẽ bắt đầu với một mẫu hoa văn đã được scan. Mẫu hoa văn này có thể lưu
dưới một dạng (format) bất kỳ, nhưng tốt nhất là nên lưu nó dưới dạng JPEG (hình 1.7).
Sau đó file ảnh này được load vào phần mềm CAD (ví dụ ArahPaint). Bằng phần
mềm này ta có thể:

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:

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

20


Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật

Học viên : Nguyễn Minh Mẫn

Hìn1.9a: Máy dệt Jacquard điện tử của hãng Bonas (Anh).

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

21


Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật

Học viên : Nguyễn Minh Mẫn

Hình 1.9.b: Máy dệt Jacquard điện tử của hãng Bonas (Anh).

Hình 1.10 : Máy dệt Jacquard KTM 700L của Hàn Quốc.
1.3.2. CÔNG NGHỆ DỆT JACQUARD TẠI VIỆT NAM HIỆN NAY.
Tại Việt Nam số lượng các máy dệt Jacquard thế hệ thứ ba được sử dụng chỉ vào
khoảng vài chục tại một số ít công ty so với trên dưới 10.000 máy dệt Jacquard thế hệ thứ

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.

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

23


Luận văn Thạc Só Kỹ Thuật

Học viên : Nguyễn Minh Mẫn

Hình 1.11 : Máy đục bìa CNC loại 12 lỗ
Với thế hệ máy này thì năng suất đã phần nào được cải thiện, bởi vì đã không còn
công đoạn tạo bìa đục lỗ bằng thủ công rất khó nhọc và tốn kém. Thay vào đó, bìa đã