DE3872130T2

DE3872130T2 - Naehmaschine mit computer.

Info

Publication number: DE3872130T2
Application number: DE8888301795T
Authority: DE
Inventors: Yaacov Makover; Bar-Cochva Mardix; Yaacov Sadeh
Original assignee: Individual
Current assignee: Orisol Original Solutions Ltd Rishon Lezion Il
Priority date: 1987-09-25
Filing date: 1988-03-01
Publication date: 1993-01-28
Anticipated expiration: 2008-03-02
Also published as: EP0309069A3; DE309069T1; JPH0728962B2; DE3872130D1; JPH0194891A; EP0309069A2; ES2033424T3; ATE77424T1; EP0309069B1

Description

ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN

Die vorliegende Anmeldung ist eine Continuation-In- Part-Anmeldung aus der US-Patentanmeldung Serial Nr. 038 773, eingereicht am 14. April 1987.

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine automatische Nähvorrichtung und insbesondere eine computerisierte Nähvorrichtung, die in der Fußbekleidungs- und der Bekleidungsindustrie in großem Ausmaß verwendet wird.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Computerisierte Nähvorrichtungen wurden vor über einem Jahrzehnt eingeführt. Herkömmliche Systeme führen Nähoperationen mittels eines Nähprogramms entlang eines vorbestimmten Weges aus. Der Hauptnachteil derartiger Systeme liegt in der Tatsache, daß diese Systeme blind sind, d.h. daß sie das Arbeitsstück, das genäht wird, nicht sehen können. Diese Blindheit stellt eine massive Beeinträchtigung der derzeitigen Generation von Nähsystemen dar. Leder und Textilien sind flexible Materialien, die ihre Abmessungen und ihre Position vor und nach der Nähoperation ändern können. Deshalb entspricht der vorbestiminte Nähweg manchmal nicht dem tatsächlichen Nähstück, und diese Nähstücke müssen von Qualitätskontrolleuren als unbrauchbar erkannt und ausgesondert werden.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß zur Beibehaltung einer korrekten Positionierung der zu nähenden Stücke relativ zu dem Nähkopf die Nähstücke fest in einem komplizierten Werkstückhalter gehalten werden. Dieser Arbeitsstückhalter soll, wenn auch mit begrenztem Erfolg, potentielle Ungenauigkeit der Plazierung der Stücke vermeiden. Zudem ist die Plazierung der Stücke in diesem Arbeitsstückhalter kompliziert und wird aus diesem Grund derzeit von einer geübten Bedienungsperson manuell durchgeführt.
US-4 498 404 offenbart eine automatische Nähvorrichtung mit einem Manipulator zum Handhaben des Werkstücks auf einem Nähtisch, wobei der Manipulatorkopf und -tisch so ausgebildet sind, daß wahlweise entweder positiver oder negativer Fluiddruck aufgebracht werden kann, um wahlweise einen Saugeffekt zum Halten des Werkstücks oder ein Luftkissen zur Erleichterung der Bewegung des Werkstücks durch den Manipulator zu erzeugen. Die Vorrichtung weist ferner einen Werkstückdetektor auf, der die Position des Randes des Werkstücks relativ zu dem Nähkopf kontinuierlich überwacht.
Die Nähvorrichtung nach US-4 498 404 ist eine herkömmliche Einrichtung, die einen Nähvorgang lediglich in einer Richtung erlaubt. Dies bedeutet, daß das Werkstück derart gehandhabt werden muß, daß es der Nadel stets von der gleichen Seite des Nähkopfes präsentiert wird. Wenn eine Ecke erreicht wird, die eine Änderung der Nährichtung verlangt, hält die Vorrichtung an, das Werkstück wird über den erforderlichen Winkel gedreht, und der Nähvorgang wird wiederaufgenommen, wobei die Bewegung in der ursprünglichen Richtung erfolgt. Der vorgesehene Randdetektor ist eine stationäre Linienabtastkamera, die Photodioden aufweist, welche derart angeordnet und ausgerichtet sind, daß sie den Rand des Werkstücks in bezug auf eine senkrecht zur Nährichtung verlaufende Linie überwachen.
Mit der Einführung computerisierter Nähsysteme wurden die beim unidirektionalen Nähen auftretenden Einschränkungen spürbar, und es wurden Systeme entwickelt, die multidirektionales Nähen erlauben. Dies bedeutet, daß das zu nähende Material der Nadel aus jeder beliebigen Richtung zugeführt werden kann. Dies führt zu einer beträchtlichen Zeitersparnis beim Nähen von Mustern mit Ecken und Bögen, da das Werkstück in der gewünschten Richtung bewegt werden kann, ohne daß die Vorrichtung gestoppt werden muß. Bei einem derartigen System jedoch wäre ein Randdetektor gemäß US-4 498 404 wirkungslos, da die Nährichtung laufend geändert wird.
Zudem sind in der US-4 498 404 weder die Beleuchtungsbedingungen noch der Aufbau der Beleuchtung erwähnt. Wie auf dem Gebiet bekannt ist, kann ohne geeignete Beleuchtung keine effektive Bildanalyse durchgeführt werden. Somit ist bei diesem Patent die Offenbarung hinsichtlich der Randdetektion beschränkt.
Die US-Patentschrift 3 459 145 betrifft ein selbstprogrammiertes automatisches Sticksystem mit den in den Oberbegriffen der nachfolgenden Ansprüche 1 und 12 genannten Merkmalen.
Die Europäische Patentschrift 0020259A1 betrifft eine Maschine zum Nähen eines gekrümmten Randes eines Textilstücks. Die Maschine weist eine Nähvorrichtung, einen Arbeitstisch zur Verschiebung des Textilstücks längs einer Achse und eine Einrichtung zum Bewegen des Textilteils in einem vorbestimmten Muster auf.

ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine multidirektionale Nähvorrichtung zu schaffen, die eine integrierte visuelle Funktion zur Erkennung der Randposition hat und die imstande ist, den Nähweg während des Nähens entsprechend der tatsächlichen Position des Nähstücks zu modifizieren.
Die Erfindung schafft eine computerisierte Nähvorrichtung mit
einem Nähkopf, welcher multidirektionales Nähen erlaubt und auf einem Hauptrahmen montiert ist;
einem Werkstückhalter, der mit dem Hauptrahmen verbunden ist und relativ zu dem Nähkopf in einer horizontalen Ebene durch einen zweidimensionalen Manipulator manipuliert wird;
einem Mikroprozessor, der mit dem Manipulator verbunden ist, um zu bewirken, daß der Werkstückhalter in einem vorprogrammierten Muster relativ zu dem Nähkopf bewegt wird;
die gekennzeichnet ist durch
eine Einrichtung zum Erfassen (Sensoreinrichtung) der Randposition eines Objekts auf dem Werkstückhalter und zum Zuführen eines dementsprechenden Ausgangssignals zu dem Mikroprozessor;
wobei die Sensoreinrichtung eine Abtastkamera aufweist, die mit dem Nähkopf verbunden und zur Rotation konzentrisch zu einer in dem Nähkopf montierten Nadelstange angeordnet und vorgesehen ist zum Abtasten wenigstens einer Linie tangential zu einem imaginären Kreis um den Nadeldurchstoßpunkt in der Nähebene;
wobei die Kamera eine Einrichtung zur Erzeugung eines ersten Ausgangssignals umfaßt, welches sich auf die wenigstens eine Abtastlinie bezieht;
eine mit der Kamera verbundene Kodiereinrichtung zur Erzeugung eines zweiten Ausgangssignals, das sich auf die Position der Kamera bezieht;
eine Einrichtung in dem Mikroprozessor, für den Empfang des ersten und des zweiten Ausgangssignals und ihre Umwandlung in ein drittes Ausgangssignal, das sich auf die Randposition des Objektes bezieht;
eine Vergleichseinrichtung in dem Mikroprozessor, zum Vergleichen der tatsächlichen Randposition mit der programmierten erwarteten Randposition und zum Bestimmen von Abweichungen; und
eine mit dem Mikroprozessor verbundene Einrichtung zur Modifizierung des Nähweges während des Nähens zum Kompensieren solcher Abweichungen.
Die Erfindung schafft ferner eine computerisierte Nähvorrichtung mit
einem Nähkopf, welcher multidirektionales Nähen erlaubt und auf einem Hauptrahmen montiert ist;
einem Werkstückhalter, der mit dem Hauptrahmen verbunden ist und relativ zu dem Nähkopf in einer horizontalen Ebene durch einen zweidimensionalen Manipulator manipuliert wird;
einem Mikroprozessor, der mit dem Manipulator verbunden ist, um zu bewirken, daß der Werkstückhalter in einem vorprogrammierten Muster relativ zu dem Nähkopf bewegt wird;
die gekennzeichnet ist durch
eine Einrichtung zum Erfassen (Sensoreinrichtung) der Randposition eines Objekts auf dem Werkstückhalter und zum Zuführen eines dementsprechenden Ausgangssignals zu dem Mikroprozessor;
wobei die Sensoreinrichtung vorgesehen ist zum gleichzeitigen Abtasten eines um den Nähpunkt gelegenen Bereiches, der größer ist als das Sichtfeld eines einzelnen Abtasters;
wobei die Sensoreinrichtung mindestens zwei stationäre Kameras aufweist, die um den Nähkopf angeordnet sind mit Abtastsichtfeldern, die sich teilweise überlappen und zusammen den gesamten zweidimensionalen 360 Grad-Bereich um die Nadelstange, die in dem Nähkopf angeordnet ist, überstreichen;
eine Vielzahl von um den Nähkopf montierten Lampen zur Schaffung von Beleuchtung aus jeder gewünschten Richtung;
eine Vergleichseinrichtung in dem Mikroprozessor, zum Vergleichen der tatsächlichen Randposition mit der programmierten erwarteten Randposition und zum Bestimmen von Abweichungen; und
eine mit dem Mikroprozessor verbundene Einrichtung zur Modifizierung des Nähweges während des Nähens zum Kompensieren solcher Abweichungen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der computerisierten Nähvorrichtung, die gemäß der Erfindung aufgebaut und betreibbar ist;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Detailansicht des optischen Rand-Sensors und seiner Anbringung relativ zu dem Nähkopf;
Fig. 3 zeigt die Kamera und das Beleuchtungsprinzip der Nähvorrichtung von Fig. 1;
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild der Randerfassungshardware und des Servo-Treibers, der zum Analysieren und Verarbeiten des Signals von der Abtasteinrichtung und zur Übermittlung der Information zu der Hauptverarbeitungseinheit verwendet wird;
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht einer gemäß der Erfindung aufgebauten und betreibbaren alternativen Ausführungsform der computerisierten Nähvorrichtung;
Fig. 6 ist eine Vorderansicht der Vorrichtung von Fig. 5; und
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung des abgetasteten Bereiches bei der Vorrichtung nach Fig. 5.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine computerisierte multidirektionale Nähvorrichtung mit einer integrierten Randpositionserkennungsfunktion sowie der Fähigkeit, einen vorprogrammierten Nähweg in Realzeit in Abhängigkeit von der tatsächlichen Position des Nähstücks zu modifizieren. Die Vorrichtung weist auf: einen Nähkopf, der multidirektionales Nähen erlaubt, einen Werkstückhalter, einen Mikroprozessor, der mit dem Werkstückhalter gekoppelt ist, um den Werkstückhalter relativ zu dem Nähkopf zu bewegen, eine Einrichtung zum Erfassen der Randposition eines Objekts auf dem Werkstückhalter, die so ausgebildet ist, daß sie ein sich darauf beziehendes Ausgangssignal an den Mikroprozessor übermittelt, eine in dem Mikroprozessor vorgesehene Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der tatsächlichen Randposition mit der programmierten erwarteten Randposition und zum Bestimmen von Abweichungen, und eine mit dem Mikroprozessor verbundene Einrichtung zur Modifizierung des Nähweges während des Nähens zum Kompensieren solcher Abweichungen.
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit Fign. 1 bis 4 beschrieben. Die Nähvorrichtung weist einen Hauptrahmen 1 auf, an dem ein Nähkopf 4 montiert ist. Der Nähkopf 4 kann jeglicher beliebige herkömmliche Nähkopf sein, der sich durch computerisierte Befehle steuern läßt, der zum multidirektionalen Nähen imstande ist und und der eine Nähnadel aufweist, die durch die Nadelstange 9 an ihm befestigt ist.
Ein Werkstückhalter 3 ist mit dem Hauptrahmen durch einen zweidimensionalen Manipulator 2 verbunden, der den Werkstückhalter relativ zu dem Nähkopf in jeder beliebigen Richtung in der horizontalen (X-Y)- Ebene versetzt. Der Werkstückhalter 3 weist eine flache Oberfläche auf, auf der die zu nähenden Stücke 5 angeklebt und/oder mittels eines beidseitig mit Adhäsivmaterial beschichteten Bandes 6 angebracht oder durch irgendeine andere bekannte Einrichtung gehalten sind. Der Manipulator 5 weist einen beliebigen bekannten X-Y-Tisch-Mechanismus auf, der durch computerisierte Befehle steuerbar ist.
Eine Abtastkamera 7 ist derart gelagert, daß sie um den Nähkopf 4 drehbar ist, wobei die Nadelstange 9 ihre Drehachse bildet. Bei der gezeigten Ausführungsform ist ein fixiertes Kreislager 17 konzentrisch zu der Nadelstange 9 an dem Nähkopf befestigt. An dem fixierten Lager 17 ist ein externes Drehlager 8 befestigt, an dem die Abtastkamera 7 montiert ist. Ein kreisförmiges Getrieberad 10 umgibt den externen Drehring 8 und ist mit einem kleinen Getrieberad oder Ritzel 11 gekoppelt, das ihm die Drehbewegung übermittelt. Das Getrieberad 11 ist an der Achse eines Servomotors 12 montiert, der ferner einen koaxialen Wellenkodierer 13 dreht. Der Kodierer 13 kann ein beliebiger herkömmlicher Inkrementalkodierer mit geeigneten Abmessungen sein, wie z.B. ein Inkrementalkodierer der Serie RI von Sopolem, Levallois-Perret, Frankreich. Somit wird die Winkelposition der Kamera gesteuert, indem der externe Ring des Lagers, an dem diese befestigt ist, gedreht wird, wobei ihre Position durch den Kodierer gemessen wird. Alternativ kann irgendeine andere Montageeinrichtung, die eine computergesteuerte Drehung um die Nadelschaftachse erlaubt, verwendet werden.
Der die Kamera drehende Servomotor 12 wird von einer Servotreibereinrichtung 23 gesteuert. Die Servotreibereinrichtung 23 ihrerseits wird von einem Mikroprozessor 19 gesteuert, der so programmiert ist, daß sie die Kamera entsprechend dem Nähmuster dreht, derart, daß die Abtastrichtung stets einige Millimeter vor dem Nähpunkt senkrecht zur Nährichtung verläuft. Dieses Servosystem kann jedes beliebige herkömmliche Positionssteuersystem mit geschlossener Schleife aufweisen, etwa das von E G & G Torque Systems, Massachusetts, USA, vertriebene System.
Mindestens zwei Lampen 14 sind an der Kamera längs der Achse der Abtastlinien montiert. Vorzugsweise sind vier Lampen 14 vorgesehen, und zwar eine auf jeder Seite des Abtastbereiches. Jede Lampe 14 weist eine Kollimationslinse 16 zur Projektion eines schmalen Lichtstrahls auf das Nähstück auf. Die Lampen 14 werden von dem Mikroprozessor 19 derart gesteuert, daß zu einem Zeitpunkt Licht von einer einzigen Lampe in einer Richtung auf das Nähstück 5 projiziert wird, das entweder bewirkt, daß der Rand des Nähstücks einen Schatten auf den Werkstückhalter 3 wirft, oder den Rand durch direkte Beleuchtung hervorhebt. Es versteht sich, daß die Beleuchtung zusammen mit dem Nähmuster in den Mikroprozessor 19 einprogrammiert ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Abtastkamera 7 einen Linienabstaster mit einer Abbildungslinse 15 auf, die ein eindimensionales Bild auf einen Linienabtastdetektor 21 innerhalb des Kamerakörpers projiziert. Der Detektor 21 kann eine ladungsgekoppelte Einrichtung (CCD), etwa die CCD 143 von Fairchild Weston Corp., USA, eine Ladungsinjektionseinrichtung (CID) oder einen beliebigen anderen gleichwertigen Liniendetektor aufweisen. Ein Beispiel für eine geeignete Kamera ist die die von Fairchild Weston Corp. vertriebene Mikrokamera CCD 5000. Die Kamera 7 ist derart angeordnet, daß sie eine imaginäre Linie 20 auf dem zu nähenden Stück 5 abtastet, das auf dem Werkstückhalter 3 angebracht ist. Die Linie 20 verläuft tangential zu einem imaginären Kreis um den Einstechpunkt der Nadel in der Nähebene.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Abtastkamera 7 anstelle einer Zeilenabtasteinrichtung eine Flächenabtastkamera, etwa eine Vidicon-Kamera oder eine zweidimensionale CCD. Die Flächenabtastkamera ist derart angeordnet, daß sie mehrere (gestrichelt gezeigte) imaginäre Linien 20 abtastet, von denen jede tangential zu einem imaginären Kreis um den Einstechpunkt der Nadel in der Nähebene verläuft.
Die Arbeitsweise der in den Fign. 1 bis 4 gezeigten Nähvorrichtung ist wie folgt vorgesehen. Ein (nicht gezeigter) Mikroprozessor lenkt den Werkstückhalter 3 so, daß das Nähstück 5 in den Richtungen bewegt wird, die zur Erzeugung des Nähmusters entlang dem Rand des Nähstücks erforderlich sind. Der Hauptmikroprozessor steuert ferner den Mikroprozessor 19. Selbstverständlich kann auch ein einziger Mikroprozessor verwendet werden, der beide Funktionen kombiniert. Dies ist jedoch weniger praktisch.
Wie oben beschrieben, erzeugen die Lampen 14 eine diagonale Beleuchtung des Nähstücks 5, so daß dessen Rand einen Schatten auf den Werkstückhalter 3 wirft. Die Kamera 7 wird entsprechend dem Nähmuster gedreht und mit dem Werkstückhalter synchronisiert, so daß die Abtastlinie stets einige Millimeter vor dem Nähpunkt rechtwinklig zur Nährichtung verläuft. Der durch den Schatten erzeugte Kontrast erlaubt eine problemlose Beobachtung der Randposition des auf dem Abtaster erzeugten Bildes.
Die Randposition wird bestimmt, indem das von dem CCD- Abtaster 21 erzeugte Videosignal einem Videoverstärker 17 übermittelt wird. Die durch diesen Verstärker erfolgende Verstärkung wird durch den Mikroprozessor 19 dergestalt gesteuert, daß sich das Videosignal zuverlässig innerhalb des Dynamikbereiches des Verstärkers befindet. Die Pixel des CCD-Abtasters, auf dem der Rand abgebildet wird, erzeugen eine unterschiedliche Ausgangsspannung. Ein Komparator 18 vergleicht das Ausgangssignal von dem Verstärker 17 mit einem von dem Mikroprozessor 19 erzeugten Schwellenpegel und gibt jedes Mal eine Triggerspannung aus, wenn die Videospannung von dem Verstärker 17 relativ zu dem Schwellenpegel abweicht. Diese Triggerspannung friert den Zählstand des Pixelratentaktes in einem in dem Mikroprozessor 19 vorgesehenen Zähler ein, wie an sich bekannt ist. Der Wert dieses Zählers gibt die Randposition des Nähstücks in Pixeleinheiten an.
Der Mikroprozessor 19 analysiert das von dem Abtaster erzeugte Signal und gibt die sich auf dem Abtaster ergebende Position des Randes des Nähstücks an. Der von dem Mikroprozessor 19 errechnete Positionswert wird dem Hauptprozessor des Nähsystems übermittelt. Aufgrund dieser Information zusammen mit der Winkelposition der Kamera relativ zu dem Nähkopf und der Position des Werkstückhalters ist der Hauptmikroprozessor imstande, die tatsächliche Position des Randes an dem Abtastpunkt zu errechnen. Die erwartete Randposition ist dem Hauptprozessor bekannt, der dann die Einstellung bestimmt, die zur Korrektur des Nähmusters erforderlich ist. Daraufhin modifiziert der Hauptprozessor den Nähweg in Real zeit entsprechend der tatsächlichen Position des Stücks, indem er den X-Y-Manipulator 2 dazu veranlaßt, die Position des Werkstückhalters 3 zu ändern.
In den Fign. 5 bis 7 ist eine computerisierte Nähvorrichtung gezeigt, die gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung aufgebaut und betreibbar ist. Diese Ausführungsform gleicht mit Ausnahme der Randerfassungsvorrichtung in jeder Hinsicht derjenigen von Fig. 1. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht erneut beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform weist die Randerfassungsvorrichtung zwei Abtastkameras 30 auf, die an dem Nähkopf um einen Winkel von 180 Grad voneinander entfernt befestigt sind, wie am deutlichsten in Fig. 6 erkennbar ist. Jede Kamera 30 ist eine Flächenabtastkamera, etwa eine Vidicon-Kamera oder eine zweidimensionale CCD- Kamera, die vorzugsweise in einem Winkel von 30 Grad relativ zur Vertikalen montiert ist. Die Kameras sind so angeordnet, daß sie den Bereich um die Nadel in dem Nadelhalter 9 um 360 Grad abtasten, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Vorzugsweise existiert eine teilweise Überlappung der Sichtfelder 31 und 32 der ersten und der zweiten Kamera 30.
Die Kameras 30 werden von dem Mikroprozessor 19 gesteuert, der die betreffende Kamera aktiviert, in deren Sichtfeld das Nähen programmgemäß zu dem Zeitpunkt erfolgen soll. Somit ist zu jedem gegebenen Zeitpunkt generell lediglich eine Kamera zum Abtasten in Betrieb. Selbstverständlich können, falls gewünscht, mehr als zwei Kameras vorgesehen sein. Vorzugsweise sind sie der symmetrischen Überlappung willen mit gleichen Abständen um den Nähkopf angeordnet.
Es ist ersichtlich, daß alternativ auch andere Randerfassungseinrichtungen, die keine Kameras sind, verwendet werden können. Dabei ist wichtig, daß die benutzten Randerfassungseinrichtungen einen 360 Grad- Bereich um die Nadel herum abtasten können.
Mehrere Lampen 34 sind auf einem kreisförmigen Lager 36 montiert, das konzentrisch zur Nadelachse angeordnet ist. Die Lampen 34 weisen vorzugsweise gleiche Abstände um den Ring auf und sind diagonal zu dem Nähbereich ausgerichtet. Insbesondere sind die Lampen bevorzugt bei etwa 45 Grad zu dem Nähbereich ausgerichtet, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind zwischen zwölf und vierundzwanzig Lampen 34 an dem Lager 36 vorgesehen. Jede Lampe 34 weist eine (nicht gezeigte) eingebaute kollimierende Linse auf, die das aus ihr austretende Licht in parallele Strahlen kollimiert, die das Sichtfeld bedecken.
Die Lampen 14 werden, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, durch den Mikroprozessor 19 derart gesteuert, daß zu einem Zeitpunkt Licht von einer einzigen Lampe in einer Richtung auf das Nähstück 5 projiziert wird, die entweder bewirkt, daß der Rand des Nähstücks einen Schatten auf den Werkstückhalter 3 wirft oder den Rand des Nähstücks 5 durch direkte Beleuchtung hervorhebt, falls die gegenüberliegend angeordnete Lampe verwendet wird. Es versteht sich, daß Beleuchtung und Kamerabetrieb gemeinsam mit dem Nähmuster in den Mikroprozessor 19 einprogrammiert werden.
Die Ausführungsform der Fign. 5 bis 7 bietet mehrere Vorteile. Erstens ist das Visionssystem stationär; es besteht keine Notwendigkeit zum Drehen der Kamera, wodurch sich ein einfacheres System ergibt. Die gerichtete Beleuchtung erfolgt durch Wahl der geeigneten Lampe, die eingeschaltet werden soll, um den betreffenden Rand entsprechend der Orientierung des sichtbaren Randes hervorzuheben.
Zweitens ergibt sich kein Problem durch übermäßig schnelle Reaktion auf Richtungänderungen, das beim mechanischen Abtasten auftreten kann. Das Umschalten von einer Lampe auf eine andere für eine Richtungsänderung von z.B. 90 Grad erfolgt schnell, und es ist nicht nötig, auf eine 90-Grad-Drehung der gesamten Kamera- und Lampen-Einheit zu warten.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, daß die Erfindung nicht auf die hier als Beispiel gezeigten und beschriebenen Merkmale beschränkt ist. Vielmehr ist die Erfindung allein durch die nachfolgenden Ansprüche begrenzt.

Claims

1. Computerisierte Nähvorrichtung mit

einem Nähkopf (4), welcher multidirektionales Nähen erlaubt und auf einem Hauptrahmen (1) montiert ist;

einem Werkstückhalter (3), der mit dem Hauptrahmen (1) verbunden-ist und relativ zu dem Nähkopf in einer horizontalen Ebene durch einen zweidimensionalen Manipulator (2) manipuliert wird;

einem Mikroprozessor (19), der mit dem Manipulator (2) verbunden ist, um zu bewirken, daß der Werkstückhalter in einem vorprogrammierten Muster relativ zu dem Nähkopf bewegt wird;

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung zum Erfassen (Sensoreinrichtung) der Randposition eines Objekts (5) auf dem Werkstückhalter (3) und zum Zuführen eines sich darauf beziehenden Ausgangssignals zu dem Mikroprozessor;

wobei die Sensoreinrichtung eine Abtastkamera (7) aufweist, die mit dem Nähkopf (4) verbunden und zur Rotation konzentrisch zu einer in dem Nähkopf montierten Nadelstange (9) angeordnet und vorgesehen ist zum Abtasten wenigstens einer Linie (20) tangential zu einem imaginären Kreis um den Nadeldurchstoßpunkt in der Nähebene;

wobei die Kamera (7) eine Einrichtung zur Erzeugung eines ersten Ausgangssignals umfaßt, welches sich auf die wenigstens eine Abtastlinie bezieht;

eine mit der Kamera (7) verbundene Kodiereinrichtung (13) zur Erzeugung eines zweiten Ausgangssignals, das sich auf die Position der Kamera bezieht;

eine Einrichtung in dem Mikroprozessor (19), für den Empfang des ersten und des zweiten Ausgangssignals und ihre Umwandlung in ein drittes Ausgangssignal, das sich auf die Randposition des Objektes bezieht;

eine Vergleichseinrichtung in dem Mikroprozessor (19), zum Vergleichen der tatsächlichen Randposition mit der programmierten erwarteten Randposition und zum Bestimmen von Abweichungen; und

eine mit dem Mikroprozessor verbundene Einrichtung zur Modifizierung des Nähweges während des Nähens zum Kompensieren solcher Abweichungen.

2. Nähvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Sensoreinrichtung eine Linienabtastkamera (7) umfaßt, die vorgesehen ist zum Abtasten einer einzelnen Linie (20) tangential zu einem imaginären Kreis um den Nadeldurchstoßpunkt in der Nähebene.

3. Nähvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Sensoreinrichtung eine Flächenabtastkamera (7) umfaßt, die vorgesehen ist zum Abtasten einer Vielzahl von Linien (20) tangential zu einem imaginären Kreis um den Nadeldurchstoßpunkt in der Nähebene.

4. Nähvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Werkstückhalter (3) eine flache Halterung umfaßt, die auf dem zweidimensionalen Manipulator (2) zur Bewegung in der horizontalen Ebene montiert ist, wobei der Manipulator (2) durch den Mikroprozessor (19) aktiviert wird.

5. Nähvorrichtung nach Anspruch 4, bei der das Objekt (5) auf der Halterung durch Kleber befestigt ist.

6. Nähvorrichtung nach Anspruch 4, bei der das Objekt (5) auf der Halterung durch ein doppelseitiges Klebeband (6) befestigt ist.

7. Nähvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit mindestens zwei Beleuchtungslampen (14), die mit der Kamera (7) verbunden und zur diagonalen Beleuchtung des Randes des abgetastet werdenden Objekts angeordnet sind, wobei die Lampen durch den Mikroprozessor aktiviert sind.

8. Nähvorrichtung nach Anspruch 7, bei der die mindestens zwei Beleuchtungslampen vier Beleuchtungslampen (14) umfassen.

9. Nähvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Kamera (7) mit dem Nähkopf (4) gekoppelt ist durch

ein fixiertes kreisförmiges Lager (27), das an dem Nähkopf konzentrisch zu der Nadelstange (9) befestigt ist;

ein externes Drehlager (8), das mit dem fixierten Lager verbunden ist;

ein kreisförmiges Getrieberad (10), das das externe Drehlager, mit welchem die Kamera verbunden ist, umgibt, wobei das Getrieberad durch ein Ritzel (11) angetrieben ist;

einen Servomotor (12), der zum Drehen des Ritzels vorgesehen ist, und

einen zu dem Servomotor koaxialen Wellenkodierer (13).

10. Nähvorrichtung nach Anspruch 3, ferner mit vier Beleuchtungslampen (14), die mit der Kamera (7) verbunden und zur diagonalen Beleuchtung des Randes des abgetastet werdenden Objekts angeordnet sind, wobei die Lampen durch den Mikroprozessor (19) aktiviert sind.

11. Computerisierte Nähvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Sensoreinrichtung zum Erfassen der Randposition eines Objekts auf dem Werkstückhalter umfaßt:

eine Flächenabtastkamera (7), die mit dem Nähkopf (4) verbunden und zur Rotation konzentrisch zu einer in dem Nähkopf montierten Nadelstange (9) angeordnet und dazu vorgesehen ist, eine Vielzahl von Linien (20), von denen jede tangential zu einem imaginären Kreis um den Nadeldurchstoßpunkt in der Nähebene verläuft, abzutasten;

vier Beleuchtungslampen (14), die mit der Kamera verbunden und zur diagonalen Beleuchtung des Randes des abgetastet werdenden Objekts angeordnet sind;

wobei die Kamera eine Einrichtung zur Erzeugung eines ersten Ausgangssigals umfaßt, welches sich auf die Vielzahl von abgetasteten Linien bezieht;

eine mit der Kamera verbundene Kodiereinrichtung (13) zur Erzeugung eines zweiten Ausgangssignals, das sich auf die Position der Kamera bezieht; und

eine in dem Mikropropzessor (19) vorgesehene Einrichtung zur Aktivierung der Lampen und zum Empfang des ersten und des zweiten Ausgangssignals und zu deren Umwandlung in ein drittes Ausgangssignal, das sich auf die Randposition des Objektes bezieht.

12. Computerisierte Nähvorrichtung mit

einem Werkstückhalter (3), der mit dem Hauptrahmen (1) verbunden ist und relativ zu dem Nähkopf in einer horizontalen Ebene durch einen zweidimensionalen Manipulator (2) manipuliert wird;

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung zum Erfassen (Sensoreinrichtung) der Randposition eines Objekts auf dem Werkstückhalter und zum Zuführen eines sich darauf beziehenden Ausgangssignals zu dem Mikroprozessor;

wobei die Sensoreinrichtung vorgesehen ist zum gleichzeitigen Abtasten eines um den Nähpunkt gelegenen Bereiches, der größer ist als das Sichtfeld eines einzelnen Abtasters;

wobei die Sensoreinrichtung mindestens zwei stationäre Kameras (30) aufweist, die um den Nähkopf (4) angeordnet sind mit Abtastsichtfeldern (31,32), die sich teilweise überlappen und zusammen den gesamten zweidimensionalen 360 Grad-Bereich um die Nadelstange (9), die in dem Nähkopf angeordnet ist, überstreichen;

eine Vielzahl von um den Nähkopf (4) montierten Lampen (34) zur Schaffung von Beleuchtung aus jeder gewünschten Richtung;