关于缝纫设备物联网的技术研究

关于缝纫设备物联网的技术研究
摘要：随着物联网技术的不断成熟，万物互联的构想正在突破蓝图进入现实。

我国作为世界服装外贸第一大国，占世界总出口量的三分之一，若想要推动服装
行业高质量发展，就不可忽视物联网的作用。

而作为服装行业基础的缝纫设备也
必将纳入物联网的范畴，进一步推动服装行业的发展。

现对于物联网时代的缝纫
设备进行技术研究，以实现缝纫设备的更新换代。

关键词：缝纫设备物联网技术服装行业
引言：
缝纫机的物联网系统处于发展阶段。

各厂家最新的机型上才会具备物联网的
功能；对于一些老款缝纫机，以及老旧的翻新缝纫机，都不能够并入物联网联合
管理；另外，大型的服装厂一般不会只采购单一品牌的缝纫机，不同品牌不同制
造商的缝纫机也无法互相并入一个物联网，这种情况也对大型服装厂造成困扰。

本文现对缝纫设备物联网进行技术研究，拟解决该问题。

1、产品介绍：
缝纫机（Sewing machine）是用一根或多根缝纫线，在缝料上形成一种或多
种线迹，使一层或多层缝料交织或缝合起来的机器。

缝纫机能缝制棉、麻、丝、毛、人造纤维等织物和皮革、塑料、纸张等制品，缝出的线迹整齐美观、平整牢固，缝纫速度快、使用简便。

并以之衍生出手推绣、电脑刺绣等艺术形式。

缝纫
机的分类方法很多，比较普遍的是按线迹和用途区分。

缝纫机的线迹可归纳为锁
式线迹和链式线迹两类。

锁式线迹最为常见，它由两根缝线组成，像搓绳那样相
互交织起来，其交织点在缝料中间。

从线迹的横截面看，两缝线像两把锁相互锁
住一样，因而称为锁式线迹。

这种线迹用在收缩率小的棉、毛织物或皮革等缝料，正面和反面形状相同，如同一条虚线。

线迹分布密实，缝纫的牢度一般超过手工
缝纫。

缝纫机械整体加工工序从原材料到成品布料包括验布、铺布、裁剪、缝制、
熨烫、包装六个加工环节，其中验布机、铺布机与裁剪机属于缝前设备，主要负
责缝料在缝纫前的准备工序，缝料在完成缝制作业后所需的熨烫机与包装机则为
缝后设备。

另外，缝纫机按照用途可分为家用、工业用、服务性行业用机器，按驱动形
式还可以分为手摇缝纫机、脚踏缝纫机、电动缝纫机。

2、现有产品特点：
我国拥有相当成熟的服装行业流水线，大部分工业用缝纫机是为某种特定工件，甚至是为某一特定缝制工序而专门设计的，专用性强。

同时，根据不同的用
途和缝料，每分钟能缝制1000～10000个线迹，可以高效地进行生产。

所缝制的
线迹和线缝牢固，整齐划一，因此一般情况下，缝纫质量较高。

但同时，缝纫机
作为使用寿命较长的设备，很难及时地对其进行更新换代，并且由于大部分企业
无法及时预测行业发展方向，并没有给老旧型号的缝纫机设置可接入物联网的功能，因而实现缝纫设备的万物互联仍然阻碍重重。

3、国内发展：
2020年9月，全球首个新制造平台“犀牛智造工厂”公开亮相投产，其诞生
意味着我国部分企业已进入智慧工厂的时代。

这些企业的发展基于物联网技术，
让缝制机械行业的智能化产品品种激增。

智慧平缝机，自动模板机、自动贴袋机、自动钉扣机、自动锁眼机、自动接橡筋机等缝制单元，以及牛仔裤智能生产线、
衬衫智能生产线、毛巾智能生产线等数十个品种智能缝制装备实现量产并加快传
统设备升级换代步伐。

行业智能制造水平快速提升，整机机壳智能化、柔性化生
产线，应用机械手的零部件自动化生产线快速增加，少人化、无人化的先进加工
模式在行业深入推进。

4、产品工作原理：
本文所提出的用于缝纫设备的物联网装置，具有主控制器，主控制器用于供
用户向缝纫设备发送命令信息；物联网装置包括若干个输入端口，用于获取外部
输入的数据；其中一个输入端口连接有缝纫设备的脚踏控制器接插组件，用于获取缝纫设备的脚踏控制线的电流和电压；其中一个输入端口连接有电机编码器接插组件，用于获取缝纫设备的电机的转速；微处理器，用于逻辑处理输入端口接收到的数据；信号传输模块，用于微处理器与物联网终端的通信连接并发送/接收数据；若干个输出端口，用于微处理器的数据输出。

输入端口连接有光电开关、磁性开关、接触开关、摄像头等外接组件；并且信号传输模块为Wi-Fi模块，拟实现局域网内部的连接；脚踏控制插接组件包括脚踏控制插头、脚踏控制插座、电流检测模块和电压检测模块；脚踏控制插头和脚踏控制插座分别与脚踏控制线的两端插接；电流检测模块用于检测脚踏控制线的电流；电压检测模块用于检测脚踏控制线的电压。

电机编码器插接组件包括编码器插头、编码器插座和脉冲信号检测模块；编码器插头和编码器插插座分别与编码器的信号线连接；脉冲信号检测模块用于检测编码器的信号线的脉冲信号。

物联网装置还包括：220V电源插接组件，包括电源插头、电源插座和用电量检测装置，其连接外部电源，并为缝纫设备供电；用电量计算装置用于检测缝纫设备的用电量，并传递给微处理器；显示模块，用于显示缝纫设备的工况信息。

物联网系统，包括若干个的用于缝纫设备的物联网装置，还包括服务器；物联网装置的信号传输模块与服务器通信连接并接收和发送数据；另设置有身份识
别模块，用于识别操作人员的身份；工序识别模块，其用于确定当前缝纫设备的
制作工序；服务器设置有生产实况监控模块，可以实时记录每台缝纫设备的工作
状况，并记录每日的有效工作时长、缝纫针数、剪线次数、缝纫物料数量、废品
损耗数量；ERP处理模块，其记录原材料到成品的各工序的处理进度；其统计各
工序的物料储备情况，在储备量少于设定值时进行报警；统计各工序的物料损耗率，并在超出设定值时进行报警。

物联网装置配置有语音播报模块，便于作业人员及时处理相应事件；服务器
设置有新手学习模式，用于引导操作人员的缝纫工作；在物联网装置内点开新手
学习模式，服务器会发送设定好的声音信号至物联网装置的语音播报模块，并引
导操作人员按照设定的步骤进行操作；系统将根据物联网装置检测到的缝纫设备
上的动作，与预期的结果进行比较，并发出警示或继续下一步的引导。

服务器还设置有效率对比监控模块，其用于同一工序的不同操作人员的操作
数据进行对比和排序；智能用电设备控制模块，其连接外部的空调、音箱和灯具；物联网装置还设置有故障报修模块，其手动或自动发送故障信息至服务器；故障
报修模块对故障原因、处理方式、同一缝纫机机型的故障率进行统计。

物联网装置外接有摄像头，通过摄像头检测操作人员的工作状态；外接光眼
检测装置，光眼检测装置对各工序缝纫完毕的物料或废品物料进行计数。

物联网装置安装在包缝机上，包缝机设置有剪线机构和压脚机构，在包缝机
的工作平台上设置有三个光眼，三个光眼沿着送布方向顺序布置，剪线机构的刀
具设置在第三光眼和第二光眼之间并临近第三光眼；物联网装置控制包缝机的初
始化，先检测光眼和包缝机的工作状态，后通过光眼之间的配合变化，以实现设
备多达七种的工作模式；在当前设置的工作模式和对应光眼的状态不匹配时候，
依据服务器可以通过物联网装置智能加载包缝机的工作模式，并语音提示。

操作者也可以手动设定需要的工作模式，设定完成之后，程序会进行自检；
判读设定的工作模式，是否具备相应的光源条件，并再次执行相应步骤。

该方式
使得包缝机能够在其中一个或几个光眼损坏的时候，也能继续使用。

该系统也设
置了智能加载的工作模式，参与工作的光眼数量越多，被加载的优先级越高。

比
如第一光眼和第二光眼都完好，服务器会优先加载包含这两个光眼的工作程序；
当包缝机的使用者掌握的技能较为单一，可能不具有较强的调节工作模式的能力，也通过服务器自动调节和匹配，确保缝纫效果。

系统还包括全手工模式。

全手动
模式下，就不需要光眼参与配合，也不具有自动剪线和自动压脚的功能。

在机械作业过程中，物联网系统会对比当前设置的工作模式和对应光眼的状态，在两者不匹配时候，在服务器提示报警信息并停止包缝机工作；在两者匹配
的时候，包缝机执行设置的工作模式。

5、产品优势：
本文所提出的物联网装置是一个独立附加的设备，其通过解析的方式获取缝
纫设备的工作状况，可以适应旧机型的升级改造，也可以适应不同品牌不同厂家
的缝纫设备，实现物联网的管理。

另外，在应用于包缝机的时候，物联网装置还
能够检测光眼系统，避免布料的损毁，提高了工作的质量。

该设备光眼检测装置可以设置在缝纫机的加工完成的储料区域，每当有加工
完成的物料进入该区域时，则自动计数，使用方便；废料区域的使用方式也类同；工序识别模块为外接的扫码枪，待缝纫的物料上贴有条形码。

通过物料上的条形码，可以确定操作人员需要进行加工的部位，操作简单明了。

物联网装置安装在包缝机上的时候，还可以进一步地优化包缝机的控制；现
有的包缝机的自动缝纫技术大多采用三光眼控制方法，包缝机的光眼被布料遮挡时，以及布料离开光眼时，光眼的信号均会产生变化；例如现有的工业包缝机的
三光眼自动检测装置，第一光眼检测包缝机启动位置信号，第二光眼检测包缝机
前剪线和停止位置信号，第三光眼检测包缝机后剪线位置信号。

但在实际使用的
过程中，会出现光眼的损坏或杂质遮挡，如果损坏则需要厂家提供零配件进行更换；如果遮挡则需要进行维护清理；否则直接进行生产，会出现布料损毁的现象。

本文提出的装置通过服务器的实时监控，避免了光眼信号错误导致的问题。

结语：
随着中国轻工、纺织行业的发展，带动缝纫机行业快速发展，近些年，中国政府相继出台政策帮助中国工业缝纫机行业健康发展。

2021年6月中国缝纫机械协会发布的《“领跑者”标准评价要求计算机控制高速平缝缝纫机》中指出推动缝纫机械业转型升级，适用于缝制薄料、中厚料和厚料等织物的计算机控制高速平缝缝纫机产品，制定"领跑者"标准评价的评价指标体系和实施方案，提升行业整体产品质量，加快缝纫机械业结构调整，促进缝机企业间良性竞争。

本文所提出的物联网系统，作为外接设备，将不同型号的缝纫设备纳入了统一的信息管理之下，使得作业人员清楚掌握产销流程、提高生产过程的可控性、及时正确地采集生产线数据，以及合理的生产计划编排与生产进度，减少了相应的成本，推动了缝纫行业的发展。

参考文献：
[1] 口袋布自动缝纫设备的性能优化及其对服装生产效率的影响研究王伟第七届创新教育学术会议论文集 2023-06-16
[2] 一种集装袋Z型口自动化缝纫设备王仁龙塑料包装 2022-06-15
[3] 智慧农业背景下物联网技术在现代农业中的应用冯帆农家参谋 2022-11-15
[4] “领跑者”标准评价要求计算机控制高速平缝缝纫机中国缝纫机械协会 2021-6。