带颜色设置和图案缩放的可变针距或多针距簇绒的制作方法

本发明涉及簇绒机，并且更具体地涉及一种在簇绒期间重缩放图案的方法，该方法可适配成改变纱线设置，或在改变纱线设置的同时移动衬垫织物，以允许增加(或降低)所生产的毛绒织物的密度，并进一步在得到的簇绒织物中提供图案效果及条纹分散。

背景技术：

在簇绒织物的生产中，多个间隔开的载纱针横跨机器地延伸，并循环地往复运动，以将绒头刺穿并插入至在针下方的纵向进给的衬垫材料中。在衬垫材料的每次刺穿期间，横跨衬垫地产生一排绒头。每个针的连续的刺穿产生纵向簇绒头簇。这种簇绒的基本方法限制了簇绒织物的美学外观。因此，现有技术已经开发出各种方法触发衬垫材料与针之间的相对侧向运动，以侧向移动针迹的纵向行，从而产生各种图案效果，以隐藏和显示选定的纱线，以打破簇绒纵向排的难看的对齐，并减少因纱线着色不同而产生的条纹效应。

簇绒行业一直在寻找在簇绒织物上产生新视觉图案的简单有效的方法。特别地，工业上已经力求簇绒多种颜色，以使多种颜色的任何选定的纱线可以制成出现在织物上的任何期望的位置。随着伺服电机驱动的纱线进给附件的引入，在生产选择性地展示多种纱线中的一种的地毯和簇绒织物的目标方面取得了重大进展。在这些附件中值得注意的是在morgante的美国专利号为6,224,203的美国专利和相关专利中所描述的伺服卷轴附件，morgante的美国专利号为6,439,141的美国专利和相关专利中的单端伺服卷轴，以及frost的美国专利号为6,550,407的美国专利中的双端伺服卷轴。

在操作中，当交替的针分别穿有a纱线和b纱线时，伺服卷轴纱线进给附件允许纱线高度的簇绒的控制，使得在簇绒织物表面上的给定位置处，a纱线和b纱线中的至少一个可能可见。但是，伺服卷轴纱线进给在每个伺服驱动的纱线进给辊上都承载多根纱线，因此图案必须跨过织物的整个宽度重复多次，并且必须使用纱管束来分配纱线。单端卷轴图案附件的实施以及类似的双端伺服卷轴图案附件的实施，使簇绒机可以设置成，将a纱线和b纱线进给至前针杆上的交替针，同时将c纱线和d纱线进给至后针杆上的交替针，以在簇绒织物上产生颜色表示。单端卷轴纱线进给可以创建跨过衬垫织物整个宽度延伸的图案。然而，在上述的全色应用中，这些努力遇到的困难是，如果要展示一种颜色的实心区域，则每四针中只有一针被簇绒至足够的高度，而通过将相应的纱束簇绒至极低的高度，从而将其余的三种颜色“掩埋”。由于四针中仅一针出现在衬垫织物上方的相当高的高度处，而没有通过减慢衬垫织物进给速度进行补偿，因此，所得到的簇绒织物的面纱不足以被普遍接受，并且在任何情况下，纱布的背面都会“浪费”过多的纱线。

这些伺服纱线驱动构造的主要替代方案是使用气动系统，以在衬垫织物的每一次刺穿时将多根纱线中的一根引导穿过空心针，如以美国专利号为4,549,496的美国专利所代表的那样。这种空心针气动式簇绒机，传统上最适合于生产切绒簇绒织物，并且由于机器操作所带来的机械复杂性，其受到了涉及到可簇绒的织物尺寸的限制、切绒簇绒织物的生产速度的限制，以及簇绒机的维护的限制。因此，簇绒工业对这样的簇绒机有长期的需求，这样的簇绒机能够有效地操作以在选定的位置上展示数种纱线中的一种，同时保持合适的面纱密度，并且簇绒织物的输出速度接近传统簇绒机的速度。

应注意的是，如美国专利号为4,549,496的美国专利中使用的空心针气动式簇绒机，通常在衬垫织物前进之前侧向地簇绒约二分之一英寸至四英寸之间的长度，或者如美国专利号为5,267,520的美国专利所描述的那样，以渐进的速率使衬垫织物前进。因为至少在每一次穿过特定针被簇绒的彩色纱线发生变化时，正在被簇绒的纱线都会被剪断，因此在簇绒织物的背面不会有作为后缝线的不必要的纱线。但是，当试图利用常规的簇绒机结构，其中针杆以类似的方式承载横排的针时，纱线没有被选择用于簇绒并在簇绒后进行剪切，而是每根纱线都在针杆的每个往复循环中被簇绒。因此，在每个循环中，载纱针都会刺穿衬垫织物。纱线被选定用于通过纱线图案装置进行展示，该纱线图案装置进给要展示的纱线，并回退(backrob)不准备展示的纱线，从而将将所得的纱线束或簇绒掩埋在非常靠近衬垫表面的地方。如果在针杆相对于衬垫织物侧向移动时进行了数次往复运动，则每次往复运动都带有每种纱线颜色的后缝线，这将在所得到的簇绒织物或坯布的底表面上产生巨大的纱线“浪费”。由kaju的美国专利号为5,392,723的美国专利和相关专利所代表的独立控制针(icn)簇绒机，操作类似，不同之处在于簇绒针的选择决定了将要展示的纱线。

为了克服这些困难，已经设计出三种传统设计的簇绒机的设置和操作方法，用于设置彩色纱线。

在第一替代方案中，可以产生绒头织物，其以下列方式选择性地展示三种或更多种不同纱线中的一种。以具有四种颜色不同的纱线为特征的穿线示例为例，排成一条线的针杆，通常为约1/10针距(gauge)，四根针上分别穿有纱线a、b、c、d，每四根针重复这样的穿线。簇绒机被编程为在使底衬织物前进之前或在使底衬织物前进时，以针杆往复运动的常规距离的大约四分之一的距离处，侧向簇绒四针。以这种方式，分别穿有纱线a、b、c和d的四个相邻针中的每一个将在几乎相同的位置刺穿衬垫织物。在针刺穿衬垫织物的那四个循环中，相关联的伺服电机将进给适当的纱线，以在该位置上获得视觉上占优势的期望颜色。进给足够的纱线，以使期望的颜色的纱线束以相对较高的高度进行簇绒。其他纱线被回退，以将其相关联的纱线束埋在相对较低的高度。在簇绒四个侧向循环之后，衬垫织物的前进量大约等于针杆针距的距离，并且以针杆沿相反方向移动的方式重复四个侧向往复运动。可以看出，这种方法虽然实用，但与普通簇绒织物相比，会在簇绒织物的底部产生过量的纱线，并且对于四色穿线(thread-up)，要求簇绒机的运行速度仅为簇绒传统织物设计速度的四分之一左右。该技术在授予hall的美国专利号为8,141,505的美国专利中描述，并将在下文进一步详细讨论。

在第二替代方案中，在具有约1/10针距针杆的簇绒机上簇绒以四色重复穿线的方式，利用美国专利号为7,222,576的美国专利的水平切割绒圈构造，在割/圈绒头织物中可能产生类似的颜色设置效果。簇绒机被操作以在侧向上簇绒四次，而在针杆每次往复运动中，底部仅前进针距距离的约四分之一。选择用于展示的纱线颜色可能是割线或环圈，而未展示在地毯表面的纱线颜色被回退，仅留下那些纱线很少的簇绒。显然，可以在穿线中使用三根或四根以上不同的纱线，并相应地调整侧向移位量和衬垫织物的前进速度。在这种操作方法中，在衬垫织物的底部上又有相当多的多余纱线。

第一替代方案和第二替代方案在本质上是相同的技术，这些技术在过去数些年在簇绒工业中被广泛地结合两种颜色的纱线使用。尽管仅侧向移动一个步距就不会出现多个侧向移动循环中出现的一些问题，但主要问题是避免过度簇绒或避免恰好在相邻针的前一个循环在衬垫织物形成刺孔上进行缝制。这通常通过使用正针迹设置和连续而降低速度的衬垫织物进给中的至少一种来解决。

由第一和第二替代技术提出的另一问题是衬垫织物的刺穿透的绝对数目，这导致非织造衬垫织物材料的劣化或断层(slicing)，该非织造衬垫织物材料可用于制造用于块式地毯和特殊应用(例如汽车地毯)的簇绒织物。

最后，为了克服这些缺点，已经实现了第三替代方案以使用纱线设置生产类似织物，其使用交错的针构造，该交错的针构造具有前排针和后排的针互相偏移或互相交错。交错的针杆通常由横跨簇绒机延伸的两排针组成。针排通常在纵向方向上以0.25英寸的距离偏移间隔开并且是交错的，使得后横排中的针在前横排中的针之间纵向间隔开。可替代地，两个滑动的针杆可以分别交错地配置，每个滑动的针杆承载单个横向的针排。特别地，当使用两个滑动针杆时，针排之间的纵向偏移可以大于0.25英寸，并且通常为约0.50英寸。

在操作中，使针杆往复运动，以使针刺穿并将纱线圈插入在针下方纵向进给的衬垫材料中。纱线圈被弯针或弯钩抓住，该弯针或弯钩与织物下方的针呈时控关系移动。在大多数具有两排针的簇绒机中，前弯针与前针配合，后弯针与后针配合。在打圈机中，有可能有两排分开的弯针，例如美国专利号为4,841,886的美国专利中所示的那样，其中，前钩杆中的弯针与前针配合，而后钩杆中的弯针与后针配合。在具有独立的可移动的前后针杆的簇绒机中已经使用了类似的弯针结构，因此，有专门指定与前针配合的前弯针，以及有专门指定与后针配合的后弯针。为了获得最大的刺穿密度，并最大程度地减小了前针和后针通过相同的衬垫织物刺穿进行簇绒的可能性，最好使前弯针与后弯针错开半个针距单位。

在具有两个可独立移动的针杆的某个针距簇绒机上使弯针仅与给定的排针配合的结果是，只能使特定的针在相关的针杆上侧向移动针距的倍数。因此，对于相当普通的0.20英寸(1/5针距)针距的针排，并将相应弯针设置在0.20英寸针距，则针必须以0.20英寸为单位移动。即使在具有两个纵向偏移的0.20英寸针距的针排的交错式针杆中，该交错式针杆的综合针距为0.10英寸针距，也是如此。与按照综合针距为单位来移动相比，将针排移动综合针组件的针距的两倍的必要性，将导致图案的清晰度降低。

减少簇绒的针距的一种努力是使用更小且更精确的零件。此外，为了克服双倍针距移动的问题，美国专利号为5,224,434的美国专利教导了一种簇绒机，其中，前弯针的间隔等于综合针距，并且后弯针的间隔也等于综合针距。因此，在具有两排0.20英寸针距针的簇绒机上，将存在以0.10英寸针距间隔的一排前弯针和以0.10英寸针距间隔的一排后弯针。尽管这允许每排针的以综合针距为单位来移动，但该解决方案的局限在于难以从前针和后针产生割绒和圈绒。

采用交错针杆的布置，该针杆能够以综合针距移动，并且将穿有纱线a和b的前针和穿有纱线c和d的后针形成重复，可以生产大量具有选择性颜色设置的纱线的簇绒织物，同时浪费在后缝线的纱线最小。这是因为仅需将每排针移动一个侧向步距，以将所有的四个纱线a、b、c、d都设置在期望的位置，如在美国专利号为8,240,263的美国专利所描述的那样。

在当前的簇绒中，大多数的衬垫移动已经针对这些簇绒机：其具有能够供应数种纱线中的一种的针，其中，这些针彼此隔开半英寸或更远。这种机器的典型代表是美国专利号为4,254,718、5,165,352、5,588,383、以及6,273,011的美国专利所描述的那些，并体现在tapistron出售的商用簇绒机中，或后来的tuftco的itron簇绒机中。

在从数种要簇绒的纱线中选择一种的这些簇绒机中所进行的衬垫移动，不同于常规的宽幅簇绒机。常规的宽幅簇绒机通常具有设置在针下方的针板，其中纱线穿过针眼中的开口向下进给，然后在针板指或针板中的开口之间往复运动。在宽幅圈绒机中，弯针定位于针板下方。衬垫越过针板的顶部，而针板指用于当衬垫由于载纱针的刺穿负荷而被向下推动时，支撑该衬垫。刺穿负荷很大，因为针之间通常间隔1/4至1/12英寸，并且当纱线被承载穿过衬垫以被弯针或其他针距部件抓住时，针所承载的这些纱线可能会在衬垫上拖曳。

由于常规的宽幅簇绒机上、形成在衬垫下方的基面上的绒圈是连续的，所以由于针板的位置以及针板指在绒毛簇之间，无法在针区域中实现有效的衬垫移动。试图将衬垫移动任何实质的程度，即使只是针杆的一个针距单位，也会导致簇绒的面纱干扰针板指。因此，在这种簇绒机中，已经尝试使用销辊，该销辊定位在允许切向接合衬垫层的距离处，距离针的位置约两或三英寸，以将衬垫移动相当大的距离，以使织物在针处的运动更小。由于销辊的位置和自然阻力，自然阻力的原因是绒圈在簇绒区域附近、位于针板指之间，因此不可能有效而精确地移动衬垫。

共同拥有的美国专利号为15/721,906[pct/us2017/054683]的美国专利(其全部内容并入本文)针对一种用于宽幅簇绒机上的衬垫移位机，该衬垫移位机能够以这样的方式操作：允许衬垫织物相对于针和针距部件移动而不受干扰，从而不仅允许以针距为单位移动，还允许以创造可变针距和新颖面料的方式移动。这允许簇绒机产生与在许多不同簇绒机上产生的图案相似的图案，并且在需要额外产量的情况下，可以将其用于为许多期望的产品线提供额外产量。

技术实现要素：

因此，期望将美国专利号为15/721,9069[pct/us2017/054683]的美国专利的有关传统簇绒实践的可变针距簇绒与美国专利号为8,141,505、8,240,263、9,556,548、9,663,885的美国专利及它们的相关同族专利的纱线设置技术，以及下文将讨论的图案重缩放方法结合起来。这种组合允许通过一台簇绒机更有效地生产各种图案的纺织品。

附图说明

当结合附图考虑以下描述时，本发明的特定特征和优点将变得显而易见，其中：

图1是具有单排针的现有技术的簇绒机的局部截面端视图，该簇绒机可被操作以在制造具有切圈面纱的织物时设置纱线；

图2a是配备有图案控制纱线进给的簇绒机的操作组件的现有技术示意图；

图2b是配备有图案控制纱线进给的另一簇绒机实施例的操作组件的现有技术示意图；

图3a-3f是簇绒循环的顺序前视平面图，在该簇绒循环中，移动衬垫进给并使针板往复运动；

图4a-4f是与图3a-3f相对应的簇绒循环的顺序侧视图；

图5a-5f是与图3a-3f相对应的簇绒循环的顺序前透视图；

图6a是示例性往复式针板组件的部分分解图；

图6b是图10a的往复式针板的透视图，其中针板的组件被放在一起以进行操作；

图7a是用于单排针的往复式针板的针和针板指的顶视平面图；

图7b是用于两排针的往复式针板的针和针板指的位置的顶视平面图；

图8a是来自具有纱线设置功能、可操作以产生可变针距织物的簇绒机的操作员界面画面，其示出两个针杆的移动模式和基本簇绒参数；

图8b是来自具有纱线设置功能、可操作以产生可变针距织物的簇绒机的操作员界面画面，其示出四纱线穿线；

图8c是来自具有纱线设置功能、可操作以产生可变针距织物的簇绒机的操作员界面画面，其示出纱线数量和纱线进给参数；

图9a是示意图，其示出图案数据的输入和处理，以创建用于簇绒机的图案指令，该簇绒机可操作以利用纱线设置功能生产织物；

图9b是示意图，其示出数据输入和处理，以创建用于簇绒机的图案指令，该簇绒机可操作以利用纱线设置功能生产可变针距的织物；

图10是通过簇绒机簇绒的织物的照片，该簇绒机可操作以利用纱线设置功能生产可变针距的织物，其中图案已在两个不同的针距下簇绒；

图11是示例性操作员画面，其示出加载有以abc穿线方式的四色图案；

图12是示例性操作员画面，其示出具有缝纫针距和步骤参数的图案输入画面；

图13是示例性操作员画面，其示出针对两个针杆和一个衬垫移位器的步进模式；

图14是图案仿真画面，以帮助操作员以逐针逐针的级别查看输入图案；

图15是示例性操作员设置的画面，其示出在计算图案细节中使用的机器参数的输入；

图16是用于重缩放的图案操作的流程图；

图17示出图案设计从二分之一针距到四分之一针距的缩放，其中该图案设计的光学外观发生变化。

具体实施方式

现在更详细地参考附图，图1公开了一种多针簇绒机10，包括支撑针杆12的细长的横向针杆座11。针杆12支撑一排横向间隔开的针14。针杆座11连接至多个推杆16，这些推杆16被适配成，通过在上壳体26中的常规的针驱动机构(未示出)驱动而竖直地往复运动。

纱线18从未示出的纱线供应器(例如，纱线进给辊、纱线进给梁、纱线进给筒子架或其他已知的纱线供应装置)穿过纱线引导板19中的相应孔，并优选地穿过图案纱线进给控制器21，供给至相应的针14，尽管更为简单的纱线进给布置(例如，辊式进给器)也可能被采用。纱线进给控制器21与控制器连接，以根据图案信息、并以与针驱动器、移位器、纱线捕捉/切断机构和衬垫织物进给同步的方式进行纱线进给。

针杆12可能固定地安装至针杆座11上，或者可能在针杆座11内滑动，以通过适当的图案控制针移位器机构以众所周知的方式进行侧向移位运动或侧向移位运动。衬垫织物35被支撑在针板25上，该针板25具有向后凸出的横向隔开的前针板指22，该织物35被用于沿箭头27所示的进给方向从前至后进行纵向运动，通过簇绒机10。针杆可能具有如图所示的单排标准规格间距的针，或者可能是具有前排针和后排针的交错的针杆，或者甚至可能是两个单独的针杆，每个针杆具有一排针。

针驱动机构(未示出)设计成致动推杆16以使针杆12垂直往复运动，从而使这些针14同时地足够远地刺穿衬垫织物35，以将各自的纱线18穿过衬垫织物35的后缝线侧44，以在其表面45上形成绒圈。在该簇绒区域中形成绒圈之后，将针14竖直地撤回至其升高的缩回位置。根据该图示的抓纱设备40包括多个门钩41，优选地，每个针14配有至少一个门钩41。

每个门钩41均设有柄，该柄以常规方式容纳在钩杆33中的相应的槽中。该门钩41可能具有与针14相同的横向间距或针距，并被设置成，当针14处于其最低位置时，钩41的喙被适配成跨过每个相应的针14，并与每个相应的针14接合。当滑动门被相关联的气动缸55关闭时，门钩41操作以抓住纱线18并在其中形成绒圈，并且当门钩41摆动时门钩41脱掉该绒圈。

细长的横向钩杆33和相关联的气动组件安装在c形摇臂47的上端部分上。摇臂47的下端部通过夹具托架28固定至横轴49。摇臂47的上部分通过枢轴销42连接至连杆48，其相对的端部被连接以通过常规套口驱动器(looperdrive)被驱动或往复转动。适于与每个钩41配合的是支撑在刀架37中的刀36，该刀架37被固定至刀座20。刀座20通过托架39固定至刀轴38，该刀轴38被适配成以常规方式与从动摇臂47形成时控关系地一起往复转动。每个刀36被适配成，当闸门缩回并且纱线绒圈被容纳在钩41上时，从纱线18上切除钩41的喙上的绒圈，这些绒圈由每个针14形成。在美国专利号为7,222,576的美国专利中公开了一种优选的门钩组件，该专利通过引用并入本文。

在图1中可以看出，具有后缝线侧44和正侧45的簇绒坯布35在经过压脚101后被抬离簇绒区。当使用衬垫移位器时，必须将正侧45从切绒或切绒圈构造的钩设备移开，因为衬垫的侧向移动可能导致在正侧45上的簇绒纱线与钩41之间的干扰。为了使用本发明的衬垫移位设备，优选的是，纱线捕捉针距部件是弯针而不是钩，这些弯针在每针之后从纱线的绒圈脱离，而钩则通常需要承载一根纱线、额外需要一针或多针，以产生剪绒效果。

图2a和2b示出了用于簇绒机的控制系统，该系统能够对单端纱线或双端纱线进行一针一针的控制，并能够选择性地放置纱线。如图2a所示，簇绒机11包括簇绒机控制器或控制单元26，例如在美国专利号为5,979,344的美国专利中公开了由cardmonroe生产的机器，其监测并控制簇绒机的各种操作元素，例如针杆的往复运动、衬垫进给、针杆的位移、床板的位置等。这样的机器控制器26通常包括机柜或工作站27，其包含控制计算机或处理器28，以及用户界面29，该用户界面29可以包括监视器31和输入装置32(例如键盘、鼠标、按键板、绘图板或类似的输入装置或系统)。簇绒机控制器26控制并监测来自簇绒机的各种操作或驱动元件的反馈，例如接收来自主轴编码器33的反馈，以控制主轴驱动电机34，从而控制针的往复运动，并监测来自衬垫进给编码器36的反馈，用于控制衬垫进给辊的驱动电机37，以控制衬垫材料的织距或进给速度。针传感器或接近开关(未示出)也可以安装至框架的某个位置，以提供关于针的进一步位置反馈。另外，对于可移动的针杆簇绒机，控制器26还将根据编程的图案指令来监测和控制用于移动针杆17的一个或多个针杆移位器机构38的操作。

簇绒机控制器26接收并存储用于一系列不同地毯图案的这样的编程图案指令或信息。这些图案指令可以作为数据文件存储在簇绒机控制器本身的存储器中、或者可以被下载至簇绒机控制器中或通过数字记录介质(例如usb闪存)输入至簇绒机控制器中、由操作员直接在簇绒机控制器处输入、或通过网络连接从网络服务器输入，以供操作员调用。另外，簇绒机控制器可以直接接收输入，或通过网络连接从设计中心40接收输入。设计中心40可以包括具有监视器42和用户输入43(例如键盘、绘图板、鼠标等)的单独的或独立的设计中心或工作站计算机41，操作员可以通过该设计中心或工作站计算机41设计并创作各种簇绒地毯图案。该设计中心也可以定位在簇绒机旁或定位于簇绒机处，也可以远离簇绒机。

操作员可以在设计中心计算机41处创建期望的地毯图案的图案数据文件或图形表示，该计算机将计算在簇绒机上簇绒这样的地毯图案所需的各种参数，包括计算纱线进给速率、绒头高度、衬垫进给速率或织距以及簇绒该图案所需的其他参数。然后，这些图案数据文件通常将被下载至或传输至机器控制器、至拇指驱动器或类似的记录介质，或者可以存储在设计中心处或网络服务器上的存储器中，以便后续传输和/或下载至簇绒机控制器。此外，对于定位于工作站的设计中心和/或机器控制器具有编程在其中的设计中心功能或组件的情况下，尽管不是必需的，但优选的是，设计中心40和/或机器控制器26编程有并使用通用的internet协议(即web浏览器、ftp等)，并具有调制解调器、因特网或网络连接，以实现远程访问和故障排除。

纱线进给系统10包括纱线进给单元或附件50，该纱线进给单元或附件50可以被构造为基本标准化、独立的单元或附件，其能够作为一件式单元或附件可释放地安装至簇绒机框架16或从簇绒机框架16移除。这使得能够制造出基本标准化的纱线进给单元，该纱线进给单元能够控制将单个纱线至簇绒机的预设数量的针或针组的进给。

纱线进给单元50还包括一系列的纱线进给装置70，这些纱线进给装置70被容纳在纱线进给单元的壳体56中，并且可移除地安装在纱线进给单元的壳体56中。纱线进给装置接合单独的纱线并将其进给至纱线簇绒机的相关联的针，以进行单独或单个纱线进给控制，尽管在某些构造中，纱线进给装置也可以用于将多根纱线进给至选定的针组或针群。例如，在具有2,000根针的机器中，每个纱线进给单元可以控制两根或更多根纱线，从而可以使用1,000个或更少的纱线进给单元将纱线进给至这些针。每个纱线进给装置70包括驱动电机71，该驱动电机71被容纳电机安装板72中或可释放地安装在电机安装板72中，其沿着壳体56的前表面或侧59安装至纱线进给单元50的框架51上。电机安装板72包括一系列开口或孔73，驱动电机71容纳在其中以用于安装。

在某些情况下，纱线可能通过直接的方式从纱线进给装置70引导至针14。在其他情况下，一系列的纱线进给管沿着纱线进给单元壳体56的敞开的内部区域62延伸。每个纱线进给管105由金属(例如铝)制成，或可由各种其他类型的金属或合成材料制成，这些材料具有降低的摩擦系数，以降低施加在纱线上的阻力。纱线进给管105从临近于纱线引导板107的上端部或第一端部106延伸，并且这些纱线进给管105以不同的长度延伸，每个纱线进给管105端接在临近于驱动电机71的下端部或终端108处，其中，该纱线引导板107安装至壳体56的前面或前表面。

系统控制器经由网络电缆173、174和176、177与每个纱线进给控制器通信，而反馈报告通过第一反馈或实时网络(通过网络电缆173)从纱线进给控制器提供至系统控制器，从而提供基本恒定的有关驱动电机71的信息流/反馈流。图案控制指令，或电机齿轮/速率改变信息，通过图案控制信息网络电缆174发送至纱线进给控制器140的控制处理器152，其中，该电机齿轮/速率改变信息用于使电机控制器152增加或降低驱动电机71的速率，从而根据需要改变纱线的进给速度，以产生所需的一个或多个图案步骤。

系统控制器还可以通过这样的通信包或系统，或远程地或通过lan/wan连接，来访问或连接到设计中心计算机40，以便将保存在设计中心本身的图案或设计下载或传输至系统控制器，用于纱线进给单元的操作。系统设计中心计算机除具有图形或图案设计功能或能力外，还具有操作控制，其允许其启用或禁用纱线进给电机、改变纱线进给参数、检查和清除错误情况并引导纱线进给电机。如上所述，这样的设计中心组件，包括绘制或编程/创建图案的能力，还可以设置在簇绒机控制器26处，其随后可以将编程的图案指令传达至系统控制器，或者进一步可以被编程或被安装在系统控制器本身上。因此，系统控制器可设有设计中心能力，以使操作员能够直接在系统控制器处绘制和创建期望的地毯图案。

在纱线进给控制系统10的操作中，在初始步骤中，纱线进给控制器系统10的系统控制器165和簇绒机控制器26通电，此后簇绒机控制器继续建立现有的机器参数，例如针的往复运动、衬垫进给、底轨高度等。然后，操作员选择要在簇绒机上运行的地毯图案。可以从存储器中选择该地毯图案，将其存储在网络服务器上，地毯图案数据文件从该网络服务器将被下载至簇绒机或系统控制器的内部存储器中，或该地毯图案直接存储在簇绒机控制器或系统控制器的存储器中。

或者，该图案或图案数据文件可以在设计中心处被创建。设计中心将针对每个图案步骤，计算纱线进给速率和/或比率以及绒头高度，并将创建图案数据文件，然后将其保存至存储器中。在选择了期望的地毯图案之后，图案信息通常随后被加载至纱线进给控制系统10的系统控制器165中。替代地，如下文结合重缩放方法所述，操作员可以调整期望的地毯图案。然后，操作员开始纱线供给控制系统的操作，纱线供给装置70根据编程的图案信息以不同的速率从绕线轴架(未示出)牵拉和进给纱线，这些纱线被进给至牵拉辊22，进而将纱线直接进给至簇绒机11的各个针13。系统控制器通过控制信息网络电缆174将针对单个纱线的图案控制指令或信号发送至纱线进给控制器140，其中，这些图案控制指令或信号与纱线的进给速率或电机传动/进给有关，而纱线的进给速率或电机传动/进给与簇绒机的主驱动轴的转动有关。这样的图案控制指令或信号/信息由控制处理器152接收，控制处理器152将特定的图案控制指令发送至电机控制器或驱动器153，其相应地按照图案步骤所要求的那样，致使它们的驱动电机71提高或降低纱线12的进给，如在221处指示的那样。

如在223进一步指示的那样，电机控制器在其控制下监控每个驱动电机，并向系统控制器提供基本实时的反馈信息224，其还从簇绒机控制器接收关于主轴和衬垫进给的操作的控制和/或位置信息，该簇绒机控制器监控着主轴和衬垫进给编码器、一个或多个针杆移动机构以及簇绒机的其他操作元件。系统控制器使用该反馈信息，以按照形成期望的或编程的地毯图案的每个将要进行的图案步骤，以提高或降低各个纱线的进给速率。图案完成后，纱线进给控制系统的操作将停止或关闭，如225所指示的那样。

现在转到图2b，示出了具有主驱动电机19和驱动轴17的计算机化簇绒机的总体电气图。个人计算机60被设为用户界面，并且该计算机60还可能用于通过与簇绒机主控制器42通信来在簇绒机10中创建、修改、显示和安装图案。

由于当单独地控制纱线的每一端时，可以簇绒的图案非常复杂，因此许多图案将包括大的数据文件，这些数据文件有利地通过网络连接61被加载至主控制器，并且其优选地是高带宽的网络连接。

主控制器42优选地与机器逻辑63对接，从而例如在以下情况下将激活各种操作互锁：控制器42被信号通知簇绒机10被关闭，或者“慢进给(jog)”按钮被按下以逐渐移动针杆，或壳体面板被打开等。主控制器42还可能与簇绒机上的床高度控制器62连接，以在图案改变时自动实现床高度的改变。主控制器42还从编码器68接收主驱动轴17位置的有关信息，并且优选地向控制器76、77发送图案命令并从控制器76、77接收状态信息，其分别用于衬垫拉伸电机78和衬垫进给电机79。所述电机78、79由电源70供电。最后，出于该目的，主控制器42将比率计量图案信息(ratiometricpatterninformation)发送至伺服电机控制板65。主控制器42将发信号通知特定的伺服电机控制板65，其需要在给定的转数下转动其特定的伺服电机31，以用于主驱动轴17的下一转，以控制图案设计。这些伺服电机31进而将位置控制信息提供给它们的伺服电机控制板65，从而允许双向位置信息的处理。电源67、66与每个伺服电机控制器板65和电机31相关联。

主控制器42还接收主驱动轴17的位置的有关信息。伺服电机控制板65处理来自主控制器42的比率计量信息和主轴驱动轴位置信息，以指引伺服电机31使纱线进给辊28转动所需的距离，以针对每一织进给合适的纱线量。

当被适配成与往复式针板一起使用时，该主控制器还必须以这样的方式提供信号以控制额外的轴，用于凸轮的转动：针对每个簇绒循环，基本上使凸轮的轮廓转过一圈。凸轮轮廓和转动速度决定了传递给针板的纵向运动以及运动速度。

图3a-f以及图4a-f和5a-f中的对应视图示出了新的可移位的衬垫织物设计中的针板指22的簇绒区运动。在图3a、4a、5a中可以看出，针板指22基本上延伸至压脚，并穿过针14的大部分直径，该针14在针板指的后方穿过。如图3b、4b、5b所示，当针14从衬垫织物向上缩回时，针板指也类似地朝向簇绒机的前方缩回。在图3c、4c、5c中，针脱离衬垫织物，并且在针板指22和压脚之间存在空间。当针14在图3d、4d、5d中再次向下移动时，针板指22向前移动以支撑衬垫织物并通过如图3e，4e，5e所示的向下行程保持在该位置，但当在图3f、4f、5f中，针14从衬垫织物移除时，再次开始缩回。

然后转至图6a，示出了往复式针板组件140的分解图。固定在簇绒机上的基板150承载带有轴承的架座151，以允许轴142转动。并且，线性轨道球导轨155安装在基座上，往复针板143安装在这些导轨上，以控制板的纵向运动。轴142在轴环153与止推轴承152和架座151之间承载凸轮146。凸轮146设置在连杆145的一端中的套筒轴承147中。连杆145的另一端具有套筒轴承148，并且通过销钉149连接至腕部块144，该腕部块144进而被紧固至针板143。

在衬垫织物的每个边缘附近添加边撑辊组件160，这一个特征已被证明有助于在进入簇绒区域时将衬垫织物保持在未起皱状态。这些组件包含边撑辊161，该边撑辊161通过如在枢轴162处的角度定向或与衬垫织物接合的钉构造，而趋于保持衬垫织物伸展至其整个宽度。也可能使用其他拉幅设备来达到相同的效果。

在图6b中，可以看到轴142的转动操作了凸轮以实现连杆145的运动，并且直线导轨滚珠引导件，将针板143引导，带着向后突出的针板指22向前和向后地往复运动。该运动对应于图3-5中所示的运动。轴142通过伺服驱动器转动，并且该控制方式允许以独立且快速的方式相对于针的位置改变定时或往复运动窗口。用于驱动往复式针板的其他技术也是可能的，例如通过与其他驱动系统(例如主驱动电机或套口驱动器)联动、使用气电机动、液压电机或线性驱动电机。

图7a和7b示出了在一排针(图7a)和两排针(图7b)的示例性布置中，针板指22和针14的相对位置。在使用单排针14的情况下，在刺穿衬垫织物时，针直接位于针板指22a、22b之间。然而，在使用两排针的情况下，在刺穿衬垫织物时前排针14a直接位于针板指22a之间。然而，后排针14b位于针板指22a的端部的正上方。因此，靠近前针14a的衬垫织物被任一侧上的针板指22a支撑，而靠近后针14b的织物仅由相邻的针板指22a的端部支撑。在任何一种情况下，为了改善织物的支撑，有时应在可行的情况下，尽快将簇绒设置在簇绒的坯布下面，以将簇绒的织物跟随压纱杆向上提起。

有利地，不同于在宽幅簇绒机中的先前使用，衬垫组件可被精确地移动相当大的距离，通常在距中心的每个方向上大约1至2.5英寸的距离。这为簇绒机提供了极大的通用性，并允许四分之一针距的簇绒机模仿1/8针距的簇绒机，并提供众多图案的优势。此外，尽管不是所有的针迹都将出现在完全对齐的行中，但是1/8针距的簇绒机几乎可以模仿1/10针距的簇绒机。举例来说，1/8针距的机器将最通常以每英寸约8针的织距进行簇绒，从而在每平方英寸的衬垫中设置64针。1/10针距的机器通常以每英寸约10针的簇绒方式，在每平方英寸的衬垫中设置100针。但是，通过将配备有衬垫移位器和往复式针板的1/8针距的簇绒机的织距增加至每英寸12.5针，每平方英寸100针的针织密度。如果将配备有衬垫移位器和往复式针板的机器的织距增加为针距的倍数，则可能会有完美的图案对齐。在其他情况下，针迹可能未在精确的纵向行中对齐。

在某些簇绒应用中，无法在精确的纵向行中对齐可能是有利的。例如，在制造纯色地毯时，会使用纯色平移来破坏原本可能很明显的纱线上的任何条纹或不规则性。有时，家用纯色地毯在5/32英寸或3/16英寸针距、带有两排针的交错针杆上被织造。这些针杆需要0.375或0.3125英寸的移位量，以实现条纹断裂移位(streakbreak-upshifting)。使用衬垫移位器和配备有往复式针板的簇绒机，可以采用低至0.10英寸，甚至0.05英寸的移位量。较小的移位量可提高机器速度，并在反缝上需要较少的侧向纱线，这能够有效利用材料。

图8a示出了簇绒机的操作员界面画面，这可用于创建纱线布置功能有关的图案。可以用一行针或两行针来创建图案。操作员可以针对针杆以及针对衬垫移位指定移位图案，并且，一个或多个针杆的一个针距单元的前后移位，结合衬垫在重复步骤中侧向移位的总距离至少等于穿在一个或多个针杆上的纱线的重复的宽度，可以使任一织造循环中的移位距离最小化，从而允许更快的机器操作速度。在图8a中，织距被名义上设置为每英寸10针，但是每英寸的实际针数将是10(spi)乘以不同纱线的数量乘以针对图案选定的针距的倒数。

图8b示出了操作员界面画面，其中将纱线穿线方式指派至图案，并针对每根纱线，将纱线绒头高度指派不同的绒头高度。所示为四色穿线，其中，每种纱线设置高绒头高度，以及这些纱线的其中两种纱线设置中等绒头高度。图8c示出了另一个操作员画面，其结合有空心针簇绒机和纱线设置机的功能。通常，两针杆机器将具有偶数颜色模式，并且必须指定机器隔距，因为衬垫移位器允许可变的针距。出于纱线设置的目的，指定了针对埋入针迹或拉出针迹以及粗缝针迹的纱线长度。

图9a概述了如何将来自图案文件的数据输入与操作员输入进行组合，以创建图案信息文件，这些图案信息文件会从操作员接口计算机传输至控制器，用于适当的轴的运动，该运动引起部件的移位、进给或往复运动，从而产生簇绒织物。

图9b提供了附加的缝制隔距数据输入的概览，该数据与图案文件、机器配置和常规操作员输入组合输入，以创建用于重缩放或可变针距图案的图案信息文件。

如图10所示，可以在同一簇绒机上以不同针距簇绒单个图案。所使用的机器是两针杆机器，每个针杆都具有1/5英寸的针距，并且彼此偏移半针距，以形成综合的1/10针距的机器。右侧以有效的1/12针距及有效的每英寸10针的织距进行簇绒。左侧也以有效的每英寸10针的织距进行簇绒，但是在机器的自然的1/10针距下进行簇绒的。1/12针距织物的最终重量为38盎司，而10号针距织物的重量仅为31盎司。

图11示出了示例性的操作员画面，其具有四色图案，该四色图案装载有abc穿线方式，并且簇绒机被指定为在结合图3至6所述的可变针距衬垫移位图案下运行。同样可能的是，该技术与标准簇绒机构造结合使用，该标准簇绒机构造使用美国专利号为8,240,263、9,556,549、9,663,885的美国专利及它们的相关的同族专利的纱线设置技术，来进行簇绒。该技术也适用于空心针簇绒机和icn簇绒机。本质上，针对此缩放方法的目的，可通过可变针距衬垫移位或标准针距针杆移位的模式设计图案。该技术允许将纱线设置图案从一个针距映射至另一个针距。

图12示出了另一个示例性的操作员画面，在该画面上，操作员指定针距，图案被期望在该针距下被簇绒。在该例子下，1/12针距被指定。将在该纱线穿线中下一重复的刺穿数量输入到步距数量的输入框中，因此在本示例中，使用四色纱线穿线方式，则输入四个步距。针迹设置有用于留在坯布背面的针迹的默认速率输入、以英寸为单位的粗缝(tack)间距，以及针对提供给粗缝针迹的纱线进给量粗缝速率。前偏移就是簇绒机将要开始的那一排图案，而实际的针迹偏移可以通过簇绒机基于算出的织距和针杆偏移自动地算出，该针杆偏移设置在机器设置中，例如，在图15的示例性操作员画面中。过渡系数会加上针对针迹高度增加的额外的增量，而这种增加所需的量根据纱线类型而变化。图案重缩放会改变图案，以在改变原始图案的针距或针织密度的同时，保留其光学完整性。

图13是示例性操作员屏幕，显示了如何输入针对前针杆、后针杆、两个针杆或布料进给的针杆步进模式。布料的进给移位将用于以如图3-6中所述的可变针距衬垫移位操作的图案上，并且在空心针簇绒机上也很常见。过滤器选项允许仅查看所选针杆或衬垫移位器的步进模式，编辑模式是用于操作员将要输入的特定侧向通道选择的。衬垫织距是沿纵向出现的针迹数，但是在采用美国专利号为8,141,505的美国专利的设置技术的传统簇绒机上的四色图案的情况下，实际上引入到衬垫的针迹数量，每英寸是原来的四倍，而其中的那些针迹的四分之三通常以不明显的低针高被簇绒，或被去除。

图14提供了图案模拟，并允许查看打算在特定针迹上突出的那根纱线。显示了一个或多个针杆的每个刺穿，因此具有四种颜色的模拟图案的总长度是其实际长度的四倍。图案仿真为操作员或设计员提供了有用的调试工具。

图15是示例性操作员配置页面，并且输入了多个机器参数，例如在双针杆或交错针杆设置的情况下的针杆偏移。另外，由于使用了重缩放算法，因此必须对图案进行许多近似处理。为了获得最美观的图案，这些近似值需要各种四舍五入行为。典型的替代方法是：舍掉小数、向上取整、向下取整、进位取整。

图16提供了在缩放图案中所需的逻辑流程的示意图。具体地，采取常规的初步步骤，其中簇绒机的配置被输入至软件201、202中。然后，加载位图图案(203)。簇绒行业目前偏爱pcx文件格式而不是位图文件，因为它只有256种颜色的调色板。因此，使用pcx文件格式可确保将有限数量的纱线/绒头高度组合包含在图案中。当图案被加载时，针对常规(或icn)簇绒机，通常以与纱线数量相对应的字母顺序来指定穿线方式，即，abc指定为三纱线，abcd指定为四纱线204。针对其中一根针可以携带三根甚至更多根纱线用于选择性簇绒的空心针簇绒机，该步骤的细节需要进行必要的变化。设置纱线进给速率205。存在针对簇绒机配置的类型的选项。一台机器可以配备成，以可变针距衬垫移动或图形针杆(甚至单针杆)移动的方式来操作。通常会在设置中指定空心针机器或icn型机器，因为那些机器类型会排出其他替代方案。

针迹的细节以及单针杆或图形针杆纱线设置被确认，这通常将包括从衬垫移除的针迹的纱线进给速度，这对粗缝针迹的纱线进给增量，以及粗缝间隔，以确保未使用的纱线仍绑定至衬垫织物。偏移量被指定，在图12中所示，仅需要指定图案将要开始的纵向针迹行，并且软件可以基于机器配置信息计算针杆之间的间距所需的图案偏移量。重缩放图案的关键组件是缝纫针距的规格。针对结合图3-6所描述的衬垫移位机和通常也使用衬垫移位的中空针机，可以精确地指定该缝纫隔距和颜色重复次数。如美国专利号为8,141,505的美国专利及其同族专利中描述的由标准簇绒机在单针杆中实践的纱线设置，或者如美国专利号为9,663,885的美国专利及其同族专利中描述的图形构造中的纱线设置，几乎不能精确地缩放。当然，五分之一针距(1/5英寸的针距离)的簇绒机可以精确地缩放至以十分之一针距进行簇绒，但是，十分之一针距的单针机器或图形针杆机器却不能精确地缩放至十二分之一针距-因此一些近似要被实施。除了类似地进行机器隔距翻倍，icn簇绒机也无法精确地缩放。优选地使用类似于结合图17所解释的算法，图案重缩放特征有效地以设计时的尺寸和簇密度将图案映射至相同的尺寸和新指定的簇密度。在不进行重缩放的情况下，将十分之一针距的图案转换为十二分之一针距的图案，会使图案的图形的尺寸变小。

在驱动以最大效率运行的簇绒工业中，重缩放图案的能力变得越来越重要，并且存在许多针对重缩放图案的应用。在一个示例中，如果簇绒设施同时具有十分之一针距和十二分之一针距的图形簇绒机，并且所有十二分之一针距的机器都处于满负荷运行，而十分之一针距的机器仅以每天轮班的方式运行，则可能会将一些十二分之一针距的图案重缩放成十分之一针距，并获得额外的产量。所产生的重缩放的十分之一针距的图案将具有相同的外观，但是簇密度减小并且成本降低。还存在这样的可能性，将十分之一针距的图案进行缩放，以十分接近十分之一针距的外观和密度的方式，在十二分之一针距的机器上进行簇绒。这样，图案重缩放就允许簇绒厂以更高的产能运转，而无需更换簇绒机的所有针距部件并重新设置机器。具有可变衬垫移位的簇绒机可以相当精确地模仿经移位的单针杆或不同针距的图形簇绒机的针距和外观。

同样，为了优化地毯成本，可以以各种密度提供具有相同外观的织物，该密度可以根据它们预期的用途进行选择。因此，例如，与设计用于酒店大厅或走廊的地毯相比，住宅使用的地毯或甚至在酒店房间使用的地毯可能完全适使密度更低的地毯。类似地，制造商可以以不同的密度以不同的价格提供相同图案的地毯。

图17提供了八簇纱的交替簇绒的简单示例，即在四英寸的地毯宽度上以二分之一英寸针距(每英寸两针)进行簇绒。当然，这比实际使用的针距要宽，但可以使示例保持较小。因此，从针迹的第一排的针位置零开始，偶数针的位置簇绒成深色，奇数针的位置位簇绒成浅色。当将二分之一英寸针距的图案缩放至四分之一英寸针距以进行簇绒时，在原来只有一针深色或浅色纱线的地方，现在在两个相邻的针位置有两针。

在算法上，簇绒机从原始图案得知第一个0.5英寸的位置是暗的。因此，在新针距下，簇绒机根据机器的针距和移位计算针的物理位置，并且如果针的位置在0.0英寸至0.5英寸之间并且带有深色纱线，则将簇绒一针。因此，在图17的示例中，四分之一针距的针0，将在位置0并且当它移动至位置1(在位置0.25处)时簇绒。可以以类似的算法方式确定衬垫进给，但其更容易与针距调整成比例地进行调整。在这种情况下，如果将两种颜色的纱线按二分之一针距设置，则典型的衬垫进给量为每行针迹四分之一英寸。当更改为四分之一针距时，典型的衬垫进给量将减少至每排针迹八分之一英寸。类似地，四分之一针距针杆上的针4物理上位于距图案左侧1英寸的位置处，当其位于1.0英寸和1.5英寸之间时，将在前针迹的开始两行中簇绒深色纱线。如果针头4带有深色纱线，并且最初向左移动仅0.75的位移，那么它将不会进行簇绒，因为纱线将仅非织距或粗缝距下被分配。

在每种情况下，重新缩放均基于物理针距和在指定缝纫针距下的移位步距来确定哪个纵向针迹行要被处理，以及每个针的侧向位移。在四色穿线的情况下，从十分之一针距的图案缩放为十二分之一针距密度时，在具有单个十分之一针距针杆的机器上或具有两个五分之一针距针杆的综合十分之一针距的图形机器上，将需要实现大量的近似。因此，例如，在四色穿线的情况下，在十分之一的针距下，图案可能按照每英寸纵向40针的方式进行簇绒，其中，图案中每一行簇绒都需要四个顺序移位的针迹，但在十二分之一针距时，则要调整为每英寸48针。结果，图案的簇绒的第五行将是在十分之一针距的图案中的第2l-24次往复，而在十二分之一针距的图案中是第25-28次往复。在中间纵向针迹中，对准将不精确，并且需要一些舍入。

关于针的侧向位置出现相同的舍入问题。不精确的位置可能是由以下情况引起的，在仅带有可移动针的十分之一针距的机器上簇绒，或在具有十分之一针杆部件的可变衬垫移位机器上簇绒。在这两种情况下，并非所有的针都将精确地对准在十二分之一针距上。相反，必须计算针的侧向位置并将其映射至十分之一针距图案的相应元素。当针移位机上的十分之一针距的针侧向移动四个位置(即0.4英寸)并覆盖图案的行中的四个侧向像素时，它们几乎横跨了十二分之一针距图案中由五个侧向像素所占据的位置。针位置的计算会评估针在其中性位置的位置，因此位于五分之一针距针杆上的第十个位置的针位于2.0英寸处。这是机器的物理位置。假设针杆的缝制隔距也是五分之一针距，那么当针向右移动三步时，其将是2.6英寸。如果缩放针距十二分之一针距，则2.6将除以1/12，并且针将位于十二分之一图案的像素位置31.2处。这导致需要确定出于簇绒的目的应该将其视为位置31还是位置32，并且可以预期，通常31是最佳近似值。即使在具有可变衬垫移位的簇绒机上，其能够以最佳的侧向增量进行移位，在十分之一针距的针杆上簇绒十二分之一针距的织物也会出现问题，因为在只有十根针的宽度，而在这十根针的宽度上要簇绒十二针。为了使物理针迹位置最适配重缩放的图案，需要进行近似处理。

因此，在计算相对于图案的物理针位置之后，舍入机制被应用。优选的舍入算法将通过以下方式，将分数舍入至最接近的整数：舍掉小数(即1.5和2.5都舍入至2.0)，或进位取整(即1.5舍入至2.0，并且和2.5舍入至3.0)。在某些情况下，可能需要其他替代方法，例如向上舍入(即将2.2和2.8都舍入为3.0)或向下舍入(即2.2和2.8都舍入为2.0)。个别怪异的图案可能需要进行舍入实验，以产生美观上最合适的匹配。

结果是，常规图案信息与指定的缝制隔距和缩放隔距的结合使用，以将图案从一种针迹密度缩放至另一种针迹密度，同时保持该图案的光学完整性。以这种方式进行重缩放后，设计人员可以创建他们想要的尺寸的图案，并且当该图案被适配至不同的簇绒机时，尺寸也不会扭曲。通过实现这些重缩放的设计技术，设计将被更好地实现，并且簇绒机可能被更加适配地使用。

本文描述的结构的多种变型，对于本领域一般技术人员来说是启示性的。应当理解的是，已经描述和示出的用于解释本发明的本质的部件的细节和布置，不应被解释为对本发明的任何限制。不脱离本发明的精神的所有这样的变型均应被包括在所附的权利要求的范围内。

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