一种绣花机智能控制系统

技术领域

本发明涉及一种绣花机，具体的说是一种绣花机智能控制系统。

背景技术

绣花作为一种古老的手工艺，早已为人们所熟知。随着科技的发展和人们对绣花艺术的不断追求，新的现代绣花技术也相继诞生。传统的绣花技术大多仍然采用手工完成，工艺复杂、耗时耗力、效率低下。而机器绣花则大大提高了绣花效率和质量，受到了人们的欢迎。但是目前市场上现有的绣花机器的智能控制系统存在很大的不足，不能满足市场的需求和要求。就目前市场上现有的绣花机器智能控制系统存在以下不足：1. 绣花图案识别不够准确：由于现有的绣花机器智能控制系统对绣花图案的识别精度不够高，导致绣花效果不佳。2. 操作过程复杂：市场上现有的绣花机器智能控制系统需要人工操作，操作过程繁琐且需要较高的技能水平，增加了操作难度。3. 易受干扰影响绣花效果：现有的绣花机器智能控制系统在工作过程中容易受到环境噪声和振动的影响，导致绣花效果不稳定。4.不支持立体绣花：现有的绣花机器智能控制系统大多只支持平面绣花，不能实现立体绣花，无法满足部分用户的需求。5. 面料适应性较差：现有的绣花机器智能控制系统只适用于特定类型的面料，不能适应不同厚度和材质的面料，限制了其应用范围和灵活性。

因此，本发明的绣花机智能控制系统能够克服以上不足，实现更加准确有效、方便快捷、稳定可靠的绣花效果。

发明内容

本发明目的是提供一种绣花机智能控制系统，能够智能控制绣花的全过程，并且系统支持立体绣花。

本发明解决其上述的技术问题所采用以下的技术方案：一种绣花机智能控制系统，包括绣花机、控制器和计算机，其特征在于，所述绣花机包括牵引系统、运动控制系统、绣花针头板、立体绣花执行器，所述控制器包括针头控制系统、运动控制系统，所述计算机包括运行图像处理软件、绣花控制软件、计算机通讯接口和控制器通讯接口；

其中，运动控制系统通过牵引系统根据绣花图案和绣花板调整挑线器的移动和位置，在整个绣花过程中，控制器确保针头保持在正确的位置，并保证其在绣面上的移动速度和方向；

针头控制系统通过计算机接口接收图像处理软件传递的绣花图案，同时通过立体绣花执行器控制立体绣花的操作，在整个绣花过程中，计算机持续更新针头的位置，确保针头能够准确地绣制出绣花图案；

计算机利用图像处理软件将用户设计的绣花图案转换为绣花文件，并将其传输到针头控制系统中进行绣花操作，在整个绣花过程中，计算机自动对针头进行控制，确保绣花图案的准确性和完整性；立体绣花执行器通过控制针头的高度和角度，立体绣花。

进一步地，所述的计算机利用图像处理软件将用户设计的绣花图案转换为绣花文件，并将其传输到针头控制系统中进行绣花操作，在整个绣花过程中，计算机自动对针头进行控制，确保绣花图案的准确性和完整性；

所述绣花机通过牵引系统根据绣花图案和绣花板调整挑线器的移动和位置，在整个绣花过程中，控制器确保针头保持在正确的位置，并保证其在绣面上的移动速度和方向。

进一步地，所述的牵引系统、运动控制系统、绣花针头板、立体绣花执行器是绣花机智能控制系统的核心组成部分，各个模块之间衔接关系如下：

（1）、牵引系统：牵引系统包括绣布张紧装置和绣布牵引装置两部分，通过调整绣布的张力和牵引方向，绣布在绣花板上的牢固固定和平稳移动；牵引系统通过运动控制系统控制绣布的运动轨迹和速度；

（2）、运动控制系统：运动控制系统包括X轴运动控制装置、Y轴运动控制装置和Z轴运动控制装置；通过控制运动控制装置的位置和运动轨迹，针头在绣布上的精确位置控制和运动速度控制；

（3）、绣花针头板：绣花针头板包括绣花板底座、绣花板和中间隔板三部分，用于安装和固定针头；针头通过针头控制系统移动和转向，在绣花板上按照绣花图案运动；

（4）、立体绣花执行器：包括立体绣花执行单元、立体绣花执行机构和立体绣花控制装置；立体绣花执行器通过控制针头的高度和角度，立体绣花；在运动控制系统和针头控制系统的控制下，使得针头能够精准地绣制出各种立体绣花；

（4.1）、所述立体绣花执行单元、立体绣花执行机构和立体绣花控制装置之间是相互协作的关系，彼此之间通过电气信号和机械运动信号进行交互和控制；

立体绣花执行单元由针头、电机和传感器部分组成，作用是完成实际的绣花操作；电机驱动针头的运动，传感器实时监测针头的运动状态和位置，并将采集的数据传输到控制装置中，以便控制装置对绣花执行单元进行精细控制和调节；

立体绣花执行机构是用于支持并夹持织物的装置；由绣花支架、绣花架以及绣花夹组件构成，在立体绣花过程中，通过对绣花执行机构的控制，使得织物贴合在绣花台上，并保证针头的准确穿过织物，完成对图案的绣制；

立体绣花控制装置，由集成电路、计算机设备组成；通过计算机设备上预设的绣花参数，控制装置通过电气信号与立体绣花执行单元和立体绣花执行机构进行交互，并对针头位置、速度和角度参数的实时控制和调节。

进一步地，所述的针头控制系统和运动控制系统是绣花机智能控制系统中的两个部分，负责绣花图案的控制和针头精确的移动和定位；

（1）、针头控制系统：该系统负责绣花图案的控制，包括图案识别与转换、立体绣花控制、针头运动控制；其组件包括计算机、针头控制卡、针头控制器、立体绣花执行器；该系统接受计算机传递的绣花文件，根据绣花文件和用户的设置控制针头的运动轨迹和速度，从而绣花图案的高精度绣制；

（2）、运动控制系统：该系统负责控制针头的运动和定位；其组件包括针头板、导轨、电机、传感器；该系统通过控制电机驱动针头的运动，确保针头在绣布上的精确定位和高速准确运动；此外，通过配合传感器的反馈信息，系统还能够实时调整运动轨迹和速度，从而提高绣花的精度和质量。

进一步地，所述的绣花控制软件是绣花机智能控制系统的核心软件，连接绣花机硬件和操作人员之间的关键接口；该软件负责以下几个方面的功能：

（1）、绣花图案设计与编辑：该软件支持用户在计算机上进行绣花图案的设计和编辑，并可实时显示编辑效果；用户可选择不同的绣花图案、颜色和配色方案，以满足不同需求；

（2）、绣花图案转换与处理：该软件能够自动将用户设计并编辑完成的绣花图案转换成机器可识别的格式，并对其进行优化处理，使得绣花机能够高效地进行显示和绣制；

（3）、绣花参数设置：该软件支持用户对绣花参数进行设置，包括绣花型、绣花位置、绣花密度、绣花速度，以满足用户对绣花效果及生产效率的不同要求；

（4）、绣花过程监控：该软件能够实时监控绣花过程，并提供良好的图形界面，使用户能够随时查看绣花机的状态、绣花进度信息；

（5）、绣花数据管理：该软件还具备数据管理功能，能够将用户设计和编辑的绣花图案以及绣花生产记录数据进行存储和管理，以方便用户随时查阅和使用；

其中，绣花控制软件中涉及到以下函数：

（1）、图像处理函数：包括图像边缘检测、图像去噪、图像二值化、颜色识别图像处理函数，用于将用户设计的绣花图案转换为绣花机可识别的格式；

（2）、PID控制函数：用于控制针头移动速度、位置、角度参数，并根据反馈信号对这些参数进行实时调节；

（3）、渐进函数：渐进函数是用于指定绣花速度及密度曲线的函数，通过对绣花速度和密度进行调整，更优美的绣花效果；

（4）、立体绣花函数：立体绣花函数根据数据分析和计算得出针头位置和姿态信息，立体绣花效果，包括高度和角度参数的控制；

（5）、数据库查询和统计函数：将用户输入和绣花过程记录下来，并进行统计分析，以便对绣花效率和质量进行监控和调节。

进一步地，所述的立体绣花函数计算公式如下：

（1）、针头高度控制函数：该函数用来控制针头的高度，使得针头能够在绣布表面上向上和向下移动，以绣花的立体效果；一般采用PID控制算法，计算公式为：

_error = _target_hight - _current_hight;

_output = kp * _error + ki * _integral_error + kd * derivative_error;

其中_target_hight是目标高度,_current_hight是当前高度，kp,ki,kd分别是比例，积分，微分常数，_output 是输出控制信号；

（2）、针头旋转角度控制函数：该函数用来控制针头的旋转角度，以绣花的角度变换；计算公式包含针头的当前角度、目标角度以及时间因素，具体计算式如下：

_error = _target_angle - _current_angle;

_output = kp * _error + ki * _integral_error + kd * derivative_error;

其中，_target_angle是目标角度，_current_angle是当前角度，kp,ki,kd分别是比例，积分，微分常数，_output 是输出控制信号；

（3）、针头运动控制函数：该函数用来控制针头的运动，以接近目标绣花位置，计算公式类似于PID算法，具体计算式如下：

_error = _target_position - _current_position;

_output = kp * _error + ki * _integral_error + kd * derivative_error;

其中，_target_position是目标位置，_current_position是当前位置，kp,ki,kd分别是比例，积分，微分常数，_output 是输出控制信号。

进一步地，所述的图像处理软件的工作步骤如下：

S1. 图像导入：通过对常见的图片格式进行支持，从不同来源导入图像文件；导入的图像文件会被自动转换为软件可识别的格式，以方便后续处理；

S2. 图像编辑和处理：支持对图像的色彩，大小，图案参数进行可视化调整，同时还支持部分区域的剪裁、粘贴和移动处理方式；

S3. 图像分割和去噪：通过对图像进行智能分割，有效地区别出不同的绣花区域；此外，图像去噪功能也消除图像噪音和误差，提高绣花的质量和精准度；

S4. 采样和重构：通过对图像进行采样和重构处理，将图像转换为点阵数据，并根据分辨率的设定，对不同细节区域的精细化表示，提高了绣花的真实度和细节表现能力；

S5. 色彩匹配和配色方案生成：通过对图像的色彩进行识别和匹配，了智能配色方案的生成；用户选择自己喜欢的配色方案，以设计出多样化的绣花图案；

S6. 绣花参数自动设定和控制：根据用户在软件中输入的绣花型号和材质信息，自动生成适合的绣花参数，同时将必要的信息传递给绣花控制系统，以对绣花过程的全面控制和智能管理。

进一步地，所述的计算机自动对针头进行控制采用的是PID算法；所述的PID算法根据需要对针头的位置、速度和角度参数进行实时控制和调节；具体步骤是：当人工设计图案时，通过计算机软件对图案进行处理和导入，进而自动生成适当的绣花参数；计算机会将这些参数传递给绣花设备的控制系统，控制系统则会根据参数信息，自动对针头进行控制；通过这种方式，对绣花过程的自动化控制和管理，从而提高生产效率和绣花质量；

其中，PID算法的目标是根据针头当前位置与目标位置之差，计算出控制参数，以控制针头朝目标方向移动；而PID算法对针头的位置、速度和角度参数进行实时控制和调节；

具体来说，PID算法包括比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分，根据控制需要，对这三个部分的参数进行调整，以适应不同的控制需求；下面是PID算法的具体流程：

S1. 比例控制（P部分）：比例控制是根据偏差（或误差）的大小，计算出控制量的变化程度；比例控制的具体包括计算出偏差，然后将偏差乘以一个比例常数，得出控制变量；偏差越大时，控制变量的变化会越大，从而加速针头的运动；

S2. 积分控制（I部分）：积分控制是根据偏差的积累量，计算出控制量的调整程度；积分控制的具体包括对偏差进行积分，然后将积分得到的值与一个积分常数相乘，得出控制变量；积分控制能够有效消除偏差的持续存在，从而提高针头控制的精度；

S3. 微分控制（D部分）：微分控制是根据偏差的变化率，计算出控制量的预测程度；微分控制的具体包括计算出偏差变化率的值，然后将其与一个微分常数相乘，得出控制变量；微分控制能够减弱偏差的快速变化，从而避免过度修正，并提高针头控制的稳定性；

以上三个控制部分，根据实际应用的需要，对比例常数、积分常数和微分常数进行不同的调整和组合；通过这种方式，对针头位置、速度和角度参数的实时控制和调节。

进一步地，所述的计算机持续更新针头的方式，是通过绣花设备的控制系统，对针头的智能化管理和更新；所述的控制系统包括三个部分：绣花设备、微型计算机和软件系统；微型计算机和软件系统负责接收并处理来自用户的指令和图案信息，并将处理结果传输给绣花设备的控制系统；绣花设备的控制系统则负责驱动针头，对图案的绣制；

当用户在计算机上输入新的图案信息时，计算机会根据图案信息和绣花参数参数，自动计算出针头的位置和运动轨迹，并生成相应的控制信号；控制信号被传输到绣花设备的控制系统中，对针头的更新和控制；在绣花的过程中，控制系统还会实时监测针头的状态和运动轨迹，以便对针头的运动状态进行智能化调节和控制；运动状态的调整和优化绣花的质量和速度的双重提升。

进一步地，所述立体绣花步骤如下：

S1. 设计立体画图案：需要先根据需要设计立体画的图案；设计图案时，选择一些有层次感的画面元素，然后将图案设计成数字化格式，以方便后续处理和操作；

S2. 将图案导入计算机系统：将设计好的图案导入到计算机系统中，通过计算机软件对图案进行处理和导入，进而自动生成适当的绣花参数；计算机会根据图案信息、绣花类型和绣花材料参数，自动生成适当的绣花参数；

S3. 针头的调整：对立体画绣制来说，需要使用不同长度的针头，以不同细腻程度的表现；在这一过程中，需要对绣花设备的控制系统中的针头长度进行调整和优化，以适应不同立体画图案的需求；

S4. 绣制立体画：将调整好的针头与计算机系统相互结合；将计算机生成的绣花参数送入到机器中，使得机器根据绣花参数启动，在指定位置初始化一个针头，通过一定的路径描出图案，完成针迹的绣制，与此同时，针头会根据实时数据不断更新，以最细腻的绣花技术表现出3D立体的效果；

S5. 对立体画进行处理：通过机器上切换不同颜线、编织不同花面上的线不同动作，完成了对立体画的绣制；得到绣制好的立体画后，对其进行处理，例如切割、挂画；从而完成了对立体画的完整制作。

本发明的有益效果主要有以下几个方面：

1. 实现了绣花的自动化和数字化。传统的手工绣花需要手工穿针、调节针头、选择绣线等，费时费力且容易出错。而本发明的自动化立体绣花技术，可以通过计算机控制，实现对针头位置、速度和角度等参数的实时调节和控制，从而自动化完成绣制过程，大大提高了绣花的效率和精度。

2. 实现了对绣花图案的复杂细节的绣制。通过立体绣花的技术，可以实现对复杂、高层次的绣花图案的绣制，包括实现对绣花图案的复杂立体效果的表现。这大大丰富了绣花的表现力，并扩大了绣花的应用范围。

3. 提高了绣花的效率和质量。立体绣花技术可以通过采用自动化技术，对绣花过程进行智能化管理和优化，从而提高了绣花的效率和质量。同时，也降低了绣花的成本，增大了绣花的市场竞争力。

4. 适用性广泛。立体绣花技术在不同材料和不同形状的织物上都可以应用，可以实现对各种绣花图的绣制，适用性非常广泛。同时，立体绣花技术还可以应用于纺织品印花、加工等领域，具有非常广阔的应用前景和市场前景。

总之，本发明的自动化立体绣花技术，实现了对绣花技术的现代化升级和改进，具有非常广泛的应用前景和社会效益。

附图说明

图1为本发明一种绣花机智能控制系统的系统图。

图2为本发明一种绣花机智能控制系统的绣花机系统图。

实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

实施例：一种绣花机智能控制系统，包括绣花机、控制器和计算机，其特征在于，所述绣花机包括牵引系统、运动控制系统、绣花针头板、立体绣花执行器，所述控制器包括针头控制系统、运动控制系统，所述计算机包括运行图像处理软件、绣花控制软件、计算机通讯接口和控制器通讯接口；

其中，运动控制系统通过牵引系统根据绣花图案和绣花板调整挑线器的移动和位置，在整个绣花过程中，控制器确保针头保持在正确的位置，并保证其在绣面上的移动速度和方向；

针头控制系统通过计算机接口接收图像处理软件传递的绣花图案，同时通过立体绣花执行器控制立体绣花的操作，在整个绣花过程中，计算机持续更新针头的位置，确保针头能够准确地绣制出绣花图案；

计算机利用图像处理软件将用户设计的绣花图案转换为绣花文件，并将其传输到针头控制系统中进行绣花操作，在整个绣花过程中，计算机自动对针头进行控制，确保绣花图案的准确性和完整性；

立体绣花执行器通过控制针头的高度和角度，从而实现复杂的立体绣花效果，

绣花机还包括立体绣花执行器，通过控制针头的高度和角度，实现复杂的立体绣花效果；

所述计算机利用图像处理软件将用户设计的绣花图案转换为绣花文件，并将其传输到针头控制系统中进行绣花操作，在整个绣花过程中，计算机自动对针头进行控制，确保绣花图案的准确性和完整性；

所述绣花机通过牵引系统根据绣花图案和绣花板调整挑线器的移动和位置，在整个绣花过程中，控制器确保针头保持在正确的位置，并保证其在绣面上的移动速度和方向，

牵引系统、运动控制系统、绣花针头板、立体绣花执行器是绣花机智能控制系统的核心组成部分，各个模块之间衔接关系如下：

（1）、牵引系统：牵引系统包括绣布张紧装置和绣布牵引装置两部分，通过调整绣布的张力和牵引方向，实现绣布在绣花板上的牢固固定和平稳移动；牵引系统通过运动控制系统控制绣布的运动轨迹和速度；

（2）、运动控制系统：运动控制系统包括X轴运动控制装置、Y轴运动控制装置和Z轴运动控制装置；通过控制运动控制装置的位置和运动轨迹，实现针头在绣布上的精确位置控制和运动速度控制；

（3）、绣花针头板：绣花针头板包括绣花板底座、绣花板和中间隔板三部分，用于安装和固定针头；针头通过针头控制系统移动和转向，在绣花板上按照绣花图案运动；

（4）、立体绣花执行器：立体绣花执行器是本发明的创新点之一，包括立体绣花执行单元、立体绣花执行机构和立体绣花控制装置；立体绣花执行器通过控制针头的高度和角度，实现立体绣花效果；它们在运动控制系统和针头控制系统的控制下，使得针头能够精准地绣制出各种立体绣花；

（4.1）、所述立体绣花执行单元、立体绣花执行机构和立体绣花控制装置之间是相互协作的关系，彼此之间通过电气信号和机械运动信号进行交互和控制；

立体绣花执行单元由针头、电机和传感器部分组成，作用是完成实际的绣花操作；电机驱动针头的运动，传感器实时监测针头的运动状态和位置，并将采集的数据传输到控制装置中，以便控制装置对绣花执行单元进行精细控制和调节；

立体绣花执行机构是用于支持并夹持织物的装置；由绣花支架、绣花架以及绣花夹组件构成，在立体绣花过程中，通过对绣花执行机构的控制，使得织物贴合在绣花台上，并保证针头的准确穿过织物，完成对图案的绣制；

立体绣花控制装置，由集成电路、计算机设备组成；通过计算机设备上预设的绣花参数，控制装置通过电气信号与立体绣花执行单元和立体绣花执行机构进行交互，并对针头位置、速度和角度参数的实时控制和调节，

针头控制系统和运动控制系统是绣花机智能控制系统中的两个主要部分，负责绣花图案的控制和针头精确的移动和定位；

（1）、针头控制系统：该系统主要负责绣花图案的控制，包括图案识别与转换、立体绣花控制、针头运动控制等；其主要组件包括计算机、针头控制卡、针头控制器、立体绣花执行器等；该系统接受计算机传递的绣花文件，根据绣花文件和用户的设置控制针头的运动轨迹和速度，从而实现绣花图案的高精度绣制；此外，立体绣花执行器还能够实现立体绣花效果，从而使绣花效果更加逼真；

（2）、运动控制系统：该系统主要负责控制针头的运动和定位；其主要组件包括针头板、导轨、电机、传感器等；该系统通过控制电机驱动针头的运动，确保针头在绣布上的精确定位和高速准确运动；此外，通过配合传感器的反馈信息，该系统还能够实时调整运动轨迹和速度，从而提高绣花的精度和质量；

综上所述，针头控制系统和运动控制系统是绣花机智能控制系统不可或缺的两个部分；它们的高精确控制和准确运动是保证绣花效果的关键因素，

绣花控制软件是绣花机智能控制系统的核心软件，连接绣花机硬件和操作人员之间的关键接口；该软件主要负责以下几个方面的功能：

（1）、绣花图案设计与编辑：该软件支持用户在计算机上进行绣花图案的设计和编辑，并可实时显示编辑效果；用户可选择不同的绣花图案、颜色和配色方案，以满足不同需求；

（2）、绣花图案转换与处理：该软件能够自动将用户设计并编辑完成的绣花图案转换成机器可识别的格式，并对其进行优化处理，使得绣花机能够高效地进行显示和绣制；

（3）、绣花参数设置：该软件支持用户对绣花参数进行设置，包括绣花型、绣花位置、绣花密度、绣花速度等，以满足用户对绣花效果及生产效率的不同要求；

（4）、绣花过程监控：该软件能够实时监控绣花过程，并提供良好的图形界面，使用户能够随时查看绣花机的状态、绣花进度等信息；

（5）、绣花数据管理：该软件还具备数据管理功能，能够将用户设计和编辑的绣花图案以及绣花生产记录等数据进行存储和管理，以方便用户随时查阅和使用；

通过绣花控制软件，用户能够轻松地设计、编辑、转换和绣制不同类型的绣花图案，并能够对绣花过程进行全面监控和管理，提高绣花的效率和质量；

其中，绣花控制软件中涉及到以下函数计算过程：

（1）、图像处理函数：包括图像边缘检测、图像去噪、图像二值化、颜色识别等图像处理函数，用于将用户设计的绣花图案转换为绣花机可识别的格式；

（2）、PID控制函数： PID控制函数是绣花控制软件中常用的一种控制算法，用于控制针头移动速度、位置、角度等参数，并根据反馈信号对这些参数进行实时调节；

（3）、渐进函数：渐进函数是用于指定绣花速度及密度曲线的函数，通过对绣花速度和密度进行调整，可以实现更优美的绣花效果；

（4）、立体绣花函数：立体绣花函数根据数据分析和计算得出针头位置和姿态信息，实现立体绣花效果，包括高度和角度等参数的控制；

（5）、数据库查询和统计函数：将用户输入和绣花过程记录下来，并进行统计分析，以便对绣花效率和质量进行监控和调节；

上述函数和计算可能只是绣花控制软件中常用的一部分，不同厂商和不同绣花机型在具体实现时也会有所不同，

立体绣花函数计算公式如下：

（1）、针头高度控制函数：该函数用来控制针头的高度，使得针头能够在绣布表面上向上和向下移动，以实现绣花的立体效果；一般采用PID控制算法实现，计算公式为：

_error = _target_hight - _current_hight;

_output = kp * _error + ki * _integral_error + kd * derivative_error;

其中_target_hight是目标高度,_current_hight是当前高度，kp,ki,kd分别是比例，积分，微分常数，_output 是输出控制信号

（2）、针头旋转角度控制函数：该函数用来控制针头的旋转角度，以实现绣花的角度变换；计算公式包含针头的当前角度、目标角度以及时间因素，具体计算式如下：

_error = _target_angle - _current_angle;

_output = kp * _error + ki * _integral_error + kd * derivative_error;

其中，_target_angle是目标角度，_current_angle是当前角度，kp,ki,kd分别是比例，积分，微分常数，_output 是输出控制信号；

（3）、针头运动控制函数：该函数用来控制针头的运动，以接近目标绣花位置，计算公式类似于PID算法，具体计算式如下：

_error = _target_position - _current_position;

_output = kp * _error + ki * _integral_error + kd * derivative_error;

其中，_target_position是目标位置，_current_position是当前位置，kp,ki,kd分别是比例，积分，微分常数，_output 是输出控制信号；

立体绣花是一种新兴的绣花技术，它通过对绣花针头的高度和角度进行精确控制，实现绣花效果的三维化，从而让绣花效果更加逼真和生动，

图像处理软件的主要工作步骤如下：

S1. 图像导入：该功能通过对常见的图片格式进行支持，实现了从不同来源导入图像文件；导入的图像文件会被自动转换为软件可识别的格式，以方便后续处理；

S2. 图像编辑和处理：该功能支持对图像的色彩，大小，图案等参数进行可视化调整，同时还支持部分区域的剪裁、粘贴和移动等处理方式；

S3. 图像分割和去噪：该功能通过对图像进行智能分割，可以有效地区别出不同的绣花区域；此外，图像去噪功能也可以消除图像噪音和误差，提高绣花的质量和精准度；

S4. 采样和重构：该功能通过对图像进行采样和重构处理，将图像转换为点阵数据，并根据分辨率的设定，实现对不同细节区域的精细化表示，提高了绣花的真实度和细节表现能力；

S5. 色彩匹配和配色方案生成：该功能通过对图像的色彩进行识别和匹配，实现了智能配色方案的生成；用户可以选择自己喜欢的配色方案，以设计出多样化的绣花图案；

S6. 绣花参数自动设定和控制：该功能根据用户在软件中输入的绣花型号和材质信息等，自动生成适合的绣花参数，同时将必要的信息传递给绣花控制系统，以实现对绣花过程的全面控制和智能管理；

上述功能都是由图像处理算法和数据结构等技术手段实现的；具体来说，图像处理算法包括常见的图像分割算法、噪音滤波算法、配色算法等，而数据结构则包括图像的各个参数，如色彩数据、点阵数据等；通过对这些算法和数据结构的优化和整合，才能实现图像处理软件中的各种功能，

计算机自动对针头进行控制采用的是PID算法；PID算法根据需要对针头的位置、速度和角度等参数进行实时控制和调节；具体步骤是：当人工设计图案时，通过计算机软件对图案进行处理和导入，进而自动生成适当的绣花参数；计算机会将这些参数传递给绣花设备的控制系统，控制系统则会根据参数信息，自动对针头进行控制；通过这种方式，可以实现对绣花过程的自动化控制和管理，从而提高生产效率和绣花质量；

其中，PID算法的主要目标是根据针头当前位置与目标位置之差，计算出控制參數，以控制针头朝目标方向移动；而PID算法对针头的位置、速度和角度等参数进行实时控制和调节；

具体来说，PID算法包括比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分，根据控制需要，可以对这三个部分的参数进行调整，以适应不同的控制需求；下面是PID算法的具体实现流程：

S1. 比例控制（P部分）：比例控制通常是根据偏差（或误差）的大小，计算出控制量的变化程度；比例控制的具体实现包括计算出偏差，然后将偏差乘以一个比例常数，得出控制变量；偏差越大时，控制变量的变化会越大，从而加速针头的运动；

S2. 积分控制（I部分）：积分控制通常是根据偏差的积累量，计算出控制量的调整程度；积分控制的具体实现包括对偏差进行积分，然后将积分得到的值与一个积分常数相乘，得出控制变量；积分控制能够有效消除偏差的持续存在，从而提高针头控制的精度；

S3. 微分控制（D部分）：微分控制通常是根据偏差的变化率，计算出控制量的预测程度；微分控制的具体实现包括计算出偏差变化率的值，然后将其与一个微分常数相乘，得出控制变量；微分控制能够减弱偏差的快速变化，从而避免过度修正，并提高针头控制的稳定性；

以上三个控制部分，可以根据实际应用的需要，对比例常数、积分常数和微分常数等进行不同的调整和组合；通过这种方式，可以实现对针头位置、速度和角度等参数的实时控制和调节，

计算机持续更新针头的方式，主要是通过绣花设备的控制系统，实现对针头的智能化管理和更新；

具体来说，本发明中的控制系统主要包括三个部分：绣花设备、微型计算机和软件系统；微型计算机和软件系统负责接收并处理来自用户的指令和图案信息，并将处理结果传输给绣花设备的控制系统；绣花设备的控制系统则负责驱动针头，实现对图案的绣制；

当用户在计算机上输入新的图案信息时，计算机会根据图案信息和绣花参数等参数，自动计算出针头的位置和运动轨迹，并生成相应的控制信号；控制信号被传输到绣花设备的控制系统中，实现对针头的更新和控制；在绣花的过程中，控制系统还会实时监测针头的状态和运动轨迹，以便对针头的运动状态进行智能化调节和控制；运动状态的调整和优化可以实现绣花的质量和速度的双重提升，并可以通过软件系统中的用户反馈机制进行不断改进和升级；

综上所述，本发明通过对绣花设备的控制系统进行智能化升级和管理，实现了对针头的持续更新和控制；在单次绣制过程中，计算机会自动控制针头的运动轨迹和细致程度，实现对绣花图案的快速制作和精细表现；同时，在绣花过程中不断更新和优化针头的运动状态，可以满足不同绣花需求的要求，提高生产效率和绣花质量，

实现复杂的立体绣花步骤如下：

S1. 设计立体画图案：需要先根据需要设计立体画的图案；设计图案时，可以选择一些有层次感的画面元素，例如树枝、花瓣、鸟等，以实现立体画的效果；将图案设计成数字化格式，以方便后续处理和操作；

S2. 将图案导入计算机系统：将设计好的图案导入到计算机系统中，通过计算机软件对图案进行处理和导入，进而自动生成适当的绣花参数；计算机会根据图案信息、绣花类型和绣花材料等参数，自动生成适当的绣花参数；

S3. 针头的调整：对立体画绣制来说，需要使用不同长度的针头，以实现不同细腻程度的表现；在这一过程中，需要对绣花设备的控制系统中的针头长度进行调整和优化，以适应不同立体画图案的需求；

S4. 绣制立体画：将调整好的针头与计算机系统相互结合；将计算机生成的绣花参数送入到机器中，使得机器根据绣花参数启动，在指定位置初始化一个针头，通过一定的路径描出图案，完成针迹的绣制，与此同时，针头会根据实时数据不断更新，以最细腻的绣花技术表现出3D立体的效果；

S5. 对立体画进行处理：通过机器上切换不同颜线、编织不同花面上的线等不同动作，完成了对立体画的绣制；得到绣制好的立体画后，对其进行处理，例如切割、挂画等；从而完成了对立体画的完整制作；

总之，通过上述步骤，即可实现在本发明技术的支持下，对立体画的绣制；实现了对复杂图案的绣制，以及实现对3D立体效果的呈现，具有良好的应用前景。

实施例2，立体绣花过程描述：

立体绣花是一种高难度的绣花技艺，它需要在绣花过程中考虑到线条的粗细、厚度和层数等，以达到绣花的立体感。立体绣花需要使用一个包含绣花机、控制器和计算机的系统，每个部分都扮演不同的角色，以实现立体绣花的各个方面。

首先，使用机器制作出特定的绣花板，将它固定在绣花机的工作台上。绣花板以三维方式编制，其中每个层次都对应一种不同的颜色。接下来，准备好绣花线放在绣花机上的线轮上。

然后，打开计算机上的图像处理软件，载入选定的绣花图案，并将其处理转换成每个绣花层次的指令，以便绣花机能够按照图案运动。在绣花机准备好运行后，计算机通过计算机通讯接口向控制器传递指令，并通过控制器通讯接口将指令传递到运动控制系统。

绣花机控制器内置了一个針头控制系统和一个立体绣花执行器。在它的运作下，針头控制系统能够控制绣花針头的动作，而立体绣花执行器可以控制绣花板的运动，让绣花針头跟随指定的运动轨迹移动。

在绣花机运行期间，控制器触发立体绣花执行器，使绣花板在不同的高度进行运动，以便绣花针头能够穿过特定的层次，从而完成三维效果的编制。为了确保正确的绣花结果，绣花机必须在每次绣制到不同层次绣花时更换相应颜色的线，并进行调整。

最终，当绣花完成时，绣花机停止工作，可以取出绣花作品，并进行必要的清理和整理工作。

此外除了上述基本步骤外，立体绣花还需要考虑其他因素来确保绣花结果的质量和外观。以下是一些要点，绣花针头的选择：不同种类和尺寸的绣花针头用于不同厚度的绣花线和织物。因此，在进行立体绣花时，应根据绣花的要求选择合适的绣花针头。绣花线的选择：绣花线的选择也在很大程度上影响到绣花结果。不同的绣花线品牌和材质可以带来不同的效果。在选择线材之前，应该先在织物上进行测试，以确定线材的效果和要求。织物的选择：不同的织物具有不同的特性，例如它们的厚度和质量。在选择要绣花的织物时，应考虑到设计要求、所需的枝数和复杂程度等因素，以确保能够完成高质量的绣花结果。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。