DE4000633A1 - Verfahren und naehmaschine zum laengengleichen zusammennaehen zweier stofflagen - Google Patents
Verfahren und naehmaschine zum laengengleichen zusammennaehen zweier stofflagenInfo
- Publication number
- DE4000633A1 DE4000633A1 DE19904000633 DE4000633A DE4000633A1 DE 4000633 A1 DE4000633 A1 DE 4000633A1 DE 19904000633 DE19904000633 DE 19904000633 DE 4000633 A DE4000633 A DE 4000633A DE 4000633 A1 DE4000633 A1 DE 4000633A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- feed
- layers
- fabric
- image
- determined
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
- D05B—SEWING
- D05B35/00—Work-feeding or -handling elements not otherwise provided for
- D05B35/10—Edge guides
- D05B35/102—Edge guide control systems with edge sensors
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
- D05B—SEWING
- D05B29/00—Pressers; Presser feet
- D05B29/06—Presser feet
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
- D05D—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES D05B AND D05C, RELATING TO SEWING, EMBROIDERING AND TUFTING
- D05D2209/00—Use of special materials
- D05D2209/02—Use of special materials transparent
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Sewing Machines And Sewing (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Nähmaschine nach
dem Oberbegriff der nebengeordneten Ansprüche 1, 5 und 10 sowie des
Anspruches 18 und 21.
Durch die für die Bildung des Oberbegriffes berücksichtigte DE-OS 35
25 028 ist ein Verfahren zur Ermittlung der Vorschubgröße zweier
längengleich zusammenzunähender Stofflagen bekannt, bei dem mit Hilfe
von je zwei mit Abstand hintereinander angeordneten Zeilenkameras von
jeder Stofflage aufeinanderfolgend Bilder von strukturtypischen
Merkmalen erstellt werden. Durch Vergleich der von der ersten Kamera
gelieferten Bilddaten mit denen der zweiten Kamera wird bei Koinzidenz
der Bilddaten ein beim Erstellen des ersten Bildes eingeleiteter
Impulszählvorgang beendet und aus der Impulssumme sowie einer
theoretischen, sich bei schlupffreiem Vorschub ergebenden Impulszahl
die Vorschubgröße der entsprechenden Stofflage berechnet. Bei
unterschiedlichen Vorschubgrößen läßt sich aus deren Differenz ein
Stellsignal für eine mit einer differenzierbaren Ober- und
Untertransportvorrichtung ausgestatteten Nähmaschine bilden, wodurch
die Differenz der Vorschubgröße auskorrigierbar ist.
Mit Hilfe dieses Verfahrens lassen sich bei gleich langen Stofflagen
gute Ergebnisse erzielen. Es gibt jedoch Einschränkungen hinsichtlich
der Genauigkeit, wenn die Stofflagen unterschiedlich gedehnt sind, was
beispielsweise durch unsachgemäße Handhabung während des Nähens oder
durch unterschiedliche Herstellungs- und Lagerbedingungen verursacht
sein kann, insbesondere bei Strick- und Wirkware. Beim längengenauen
Zusammennähen einander zugeordneter Stofflagen, insbesondere bei der
Herstellung langer Nähte, beispielsweise bei Längsnähten an Ärmeln und
Hosenbeinen von Bekleidungsstücken, ist eine Genauigkeit von weniger
als 0,1% erforderlich, da sich z. B. bei zwei gleich langen
Stoffzuschnitten von 1 m Länge bei 1% Vorschubunterschied oder 1%
Dehnungsunterschied ein Endfehler von 1 cm ergibt, was nicht
tolerierbar ist. Durch das bekannte Verfahren läßt sich nur ein durch
unterschiedlichen Vorschub bedingter gegenseitiger Versatz der beiden
Stofflagen ausgleichen. Dagegen lassen sich unterschiedliche Dehnungen
der beiden Stofflagen überhaupt nicht erfassen und damit auch nicht
kompensieren.
Aus der DE-OS 34 16 883 ist ein Verfahren und eine Anordnung zur
kontinuierlichen berührungslosen Messung der zweidimensionalen
Schrumpfung von Textilien, insbesondere von Strickwaren während des
Herstellungsprozesses bekannt, bei dem mit je einer Fernsehkamera ein
Ausschnitt der Textiloberfläche jeweils vor und nach der Schrumpfung
aufgenommen, digitalisiert und abgespeichert wird. Mit Hilfe einer
Recheneinheit wird die eindimensionale Autokorrelationsfunktion in
Längs- und Querrichtung gebildet, wonach aus der Lage der periodischen
Maxima dieser Funktion die rauschbefreite Grundperiode in Längs- und
Querrichtung bestimmt wird. Aus der Veränderung dieser Grundperiode in
beiden Richtungen werden die durch Schrumpfung hervorgerufenen Längs-
und Querveränderungen ermittelt.
Mit Hilfe dieses Verfahrens lassen sich zwar zweidimensionale
Schrumpfungen und damit Größenveränderungen von Textilien messen, da
hierbei aber mit Hilfe von zwei in Durchlaufrichtung der Textilbahn
mit Abstand angeordneten Kameras zum einen der Zustand vor und zum
anderen nach der Schrumpfbehandlung erfaßt wird, ist das Verfahren und
insbesondere die Vorrichtung zu dessen Durchführung für das Erfassen
des Dehnungszustandes zweier Stofflagen im Bereich der
Stichbildestelle einer Nähmaschine ungeeignet. Da darüber hinaus mit
dem bekannten Verfahren keine Messung der Vorschubgröße der beiden
Stofflagen durchgeführt werden kann, ist es für das längengleiche
Zusammennähen zweier Stofflagen völlig unbrauchbar.
Durch die DE-PS 33 46 163 ist schließlich ein Verfahren zum muster-
und strukturgerechten Zusammennähen zweier das gleiche Muster bzw. die
gleiche musterartige Oberflächenstruktur aufweisender Stofflagen
bekannt. Mit Hilfe je eines zeilenförmigen Sensors werden von jeder
Stofflage zeitgleich Bilder aufgenommen und digitalisiert. Eine
Datenverarbeitungseinrichtung berechnet durch Kreuzkorrelationsanalyse
der Bilddaten die Relativlage der Muster der beiden Stofflagen und
erzeugt in Abhängigkeit von deren Ergebnis Steuerbefehle für eine
Stelleinrichtung, um die relative Vorschubgröße der Vorschubmittel der
Nähmaschine dahingehend zu verändern, daß sich die Stofflagen
mustermäßig überdecken. Da hierbei in Kauf genommen werden muß, daß
sich die Endkanten der Stofflagen nicht decken, ist auch dieses
Verfahren für das längengleiche Zusammennähen zweier Stofflagen
ungeeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Nähmaschine zum Zusammennähen beliebig strukturierter und ggf.
unterschiedlich gedehnter Stofflagen zu schaffen. Diese Aufgabe wird
durch die kennzeichnenden Merkmale der nebengeordneten Ansprüche 1, 5
und 10 sowie 18 und 21 gelöst.
Das Zusammennähen beliebig strukturierter Stofflagen erfolgt bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren in der Weise, daß zunächst aus nicht
periodischen Signalanteilen von die Bindungsstruktur der jeweiligen
Stofflage darstellenden Bildern die Vorschubgröße der Stofflagen
ermittelt und aus einem Vergleich der Vorschubgrößen ein erstes Signal
gewonnen wird und aus den Signalanteilen von entlang der
Erstreckungsrichtung periodisch auftretender Strukturelemente (z. B.
in Richtung der Kett- oder der Schußfäden bei Geweben) der
Dehnungszustand der Stofflagen und unter Berücksichtigung der
Winkellage der Erstreckungsrichtung der periodisch auftretenden
Strukturelemente die parallel zur Vorschubrichtung verlaufende
Dehnungskomponente ermittelt und aus einem Vergleich der
gleichgerichteten Dehnungskomponenten ein zweites Signal gewonnen
wird, und daß sodann aus diesen Signalen ein Steuersignal für die der
Vorschubvorrichtung zugeordnete Stelleinrichtung gebildet wird. Auf
diese Weise lassen sich infolge unterschiedlicher Dehnung
unterschiedlich lange Stofflagen, die zuvor in gleichem
Dehnungszustand längengleich zugeschnitten worden waren, nunmehr
wieder längengleich zusammennähen, indem die Stofflagen mit gleicher
Maschen- bzw. Fadenanzahl pro Längeneinheit miteinander vernäht
werden. Da bei diesem Verfahren für die Bestimmung des Vorschubes und
des Dehnungszustandes die Bindungsstruktur der Stofflagen erfaßt und
ausgewertet wird, läßt sich das Verfahren universell, d. h. auch für
einfarbige, ungemusterte Stoffe anwenden.
Im Anspruch 2 ist eine weitergehende Ausgestaltung des Verfahrens
angegeben und in den Ansprüchen 3 und 4 sind alternative
Weiterbildungen des Verfahrens nach Anspruch 2 genannt.
Im Anspruch 5 ist ein gegenüber dem Verfahren nach Anspruch 1
vereinfachtes Verfahren angegeben, das unter der Voraussetzung
anwendbar ist, daß sich wenigstens ein Teil der bildmäßig erfaßbaren,
oberflächenspezifischen Merkmale, z. B. bei einem Gewebe die Kett-
oder die Schußfäden, im wesentlichen parallel zur Vorschubrichtung
erstrecken. Da hierbei der Dehnungszustand der Stofflagen in der
gleichen Richtung wie die Vorschubgröße der Stofflagen ermittelt wird
und somit die winkelmäßige Bestimmung der Erstreckungslage
oberflächenspezifischer Merkmale entbehrlich ist, kann in diesem Fall
die Auswertung der Bildsignalwerte nach nicht periodischen
Signalanteilen für die Vorschubbestimmung und nach periodisch
auftretenden Signalanteilen für die Dehnungsbestimmung jeweils aus den
gleichen Bildsignalwerten erfolgen. Daher braucht für die Erzeugung
der nach zwei voneinander verschiedenen Kriterien auszuwertenden
Bildsignale für jede Stofflage nur jeweils ein Bildaufnahmesystem
vorgesehen zu werden.
Für die Bestimmung der Vorschubgröße wird gemäß Anspruch 6 als
Ähnlichkeitsfunktion die Kreuzkorrelationsfunktion berechnet, während
für die Bestimmung des Dehnungszustandes gemäß Anspruch 7 die
Autokorrelationsfunktion berechnet wird.
Eine Möglichkeit zur Steigerung der Eindeutigkeit bei der Bestimmung
des Korrelationsmaximums wird gemäß Anspruch 8 durch eine
entsprechende Vorverarbeitung der Eingangsdaten erreicht. Wenn die
ungefähre Periode der Stoffstruktur bekannt ist, kann diese über ein
entsprechend dimensioniertes Filter (Bandsperre) unterdrückt werden.
Die Koeffizienten dieses Filters sollten vorzugsweise dynamisch
nachstellbar sein, um auf die vorherrschende Stoffstruktur anpaßbar zu
sein. Dies bringt zwar keinen Zugewinn an Informationen oder
Genauigkeit, erleichtert aber die automatische Ermittlung des
Korrelationsmaximums, da Mehrdeutigkeiten vermieden werden.
Während für die Vorschubmessung die Unregelmäßigkeiten und
höherfrequenten Anteile im Signal einer Bildzeile von Bedeutung sind
und die Periode der Stoffstruktur ggf. ausgefiltert wird, ist es für
die Autokorrelation bei der Bestimmung der Strukturweite, d. h. des
Dehnungszustandes der Stofflagen gerade der periodische, regelmäßige
Signalanteil, der die gewünschte Information enthält. Daher wird im
Gegensatz zum zuvor Beschriebenen gemäß Anspruch 9 für die
Autokorrelation die Filteroperation der Eingangsdaten mittels eines
Bandpasses ausgeführt, wobei alle höherfrequenten Unregelmäßigkeiten
unterdrückt werden. Auch die Koeffizienten solcher Bandpaßfilter
sollten vorzugsweise nachstellbar sein, um der Strukturweite
(Maschenweite bzw. Fadenabstand) der jeweiligen Stofflage angepaßt
werden zu können.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 10, das ebenso wie das Verfahren nach
Anspruch 5 unter der Voraussetzung anwendbar ist, daß sich wenigstens
ein Teil der bildmäßig erfaßbaren oberflächenspezifischen Merkmale im
wesentlichen parallel zur Vorschubrichtung erstreckt, wird die
Erkenntnis ausgenutzt, daß bei der Berechnung der für die Bestimmung
der Vorschubgröße durchgeführten Ähnlichkeitsfunktion neben dem
Hauptextremwert mehrere periodische Nebenextremwerte auftreten, deren
Abstand dem Abstand der periodisch vorkommenden Strukturelemente,
nämlich den Maschen bzw. Kett- oder Schußfäden, entspricht. Während
für die Bestimmung der Vorschubgröße weiterhin die Lage des
Hauptextremwertes der Ähnlichkeitsfunktion berechnet wird, wird für
die Bestimmung des Dehnungszustandes aus den Funktionswerten dieser
Ähnlichkeitsfunktion der gegenseitige Abstand der Nebenextremwerte
bzw. der Abstand zwischen dem Hauptextremwert und den beiden
benachbarten Nebenextremwerten ermittelt. Im Unterschied zum Verfahren
nach Anspruch 5 wird bei diesem Verfahren der Dehnungszustand der
Stofflagen also nicht durch eine Berechnung einer eigenen
Ähnlichkeitsfunktion sondern durch eine entsprechende Auswertung der
für die Bestimmung der Vorschubgröße ohnehin durchzuführenden
Berechnung einer Ähnlichkeitsfunktion ermittelt. Bei dieser
Ähnlichkeitsfunktion handelt es sich gemäß Anspruch 11 um die
Kreuzkorrelationsfunktion.
Es kann bei genügend hoher Meßrate davon ausgegangen werden, daß sich
die Vorschubgeschwindigkeit zwischen zwei Messungen aufgrund
mechanischer Trägheit nur um einen geringfügigen Betrag ändern kann.
Dies kann dazu genutzt werden, den Korrelationsrechner gemäß Anspruch
12 so zu betreiben, daß das neue Verschiebemaximum nur in der Umgebung
des vorherigen Maximums gesucht wird. Hierdurch wird der Rechenaufwand
spürbar verringert, da nur noch ein begrenzter Teil der gesamten
Kreuzkorrelationsfunktion berechnet zu werden braucht.
Eine weitere Verringerung des Rechenaufwandes wird dadurch erzielt,
daß anstelle der normierten die unnormierte Kreuzkorrelationsfunktion
berechnet wird. Hierbei können sich etwaige Schwankungen der
Grundhelligkeit des Bildes, wie sie durch ungleichmäßige Beleuchtung
oder ungleichmäßiges Reflexionsvermögen der Stofflagen auftreten
können, dahingehend auswirken, daß sich ein insgesamt abfallender oder
ansteigender Verlauf ergibt, wobei sich das Korrelationsmaximum
möglicherweise in der "Talsohle" befindet. Um hierbei trotzdem das
Maximum bestimmen zu können, wird für dessen Berechnung ein
modifizierter Algorithmus gemäß Anspruch 13 angewendet.
Gemäß Anspruch 14 werden die Stützstellen des errechneten
Hauptmaximums der Kreuzkorrelationsfunktion und der beiden
benachbarten Nebenmaxima durch Interpolation geglättet, wodurch die
Genauigkeit der Position des tatsächlichen Maximums etwa um den Faktor
5 verbessert wird.
Da die Vorschubrichtung der Stofflagen vorgegeben, d. h. bekannt ist,
werden die Helligkeitswerte in nur einer Richtung zur Auswertung
herangezogen. Die Größe des Bildausschnitts, d. h. des Meßbereiches
ist gemäß Anspruch 15 vorteilhafterweise so gewählt, daß beim maximal
vorkommenden Vorschubschritt sich das Bild um höchstens 50% des
Ausschnittes, d. h. des Meßbereichs verschiebt. Zwar könnte bei
entsprechender Änderung des Korrelationsalgorithmus die Verschiebung
auch mehr als 50% des Bildausschnitts betragen und noch erkannt
werden, wobei allerdings mit zunehmender Verschiebung eine
Verschlechterung der Korrelationswerte in Kauf genommen werden müßte.
Zur Beleuchtung der Stoffoberflächen wird gemäß Anspruch 16
Infrarotlicht verwendet. Eine Infrarotbeleuchtung bietet mehrere
Vorteile, nämlich die Elimination von Farbunterschieden, da die
meisten gängigen Textilfarben infrarotdurchlässig und somit im
Infrarotlicht unsichtbar sind, die weitgehende Unempfindlichkeit
gegenüber Tages- und Streulichteinflüssen, die Abschirmungen
entbehrlich macht und die Vermeidung einer für das menschliche Auge
störenden Beleuchtung. Zur Vermeidung von Bewegungsunschärfe ist es
gemäß Anspruch 17 vorteilhaft, wenn die Infrarotlichtquelle im Takt
der Bildaufnahme stroboskopisch betrieben wird.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Nähmaschine zur Durchführung der
verschiedenen Verfahren nach den Ansprüchen 1, 5 oder 10 ergibt sich
aus den Ansprüchen 18 bis 22.
Die Erfindung ist anhand von vier in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Nähmaschine mit zwei Kameras und
zwei Beleuchtungseinrichtungen,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Signalverarbeitungseinrichtung
mit der zur Bestimmung der Vorschubgröße eine
Kreuzkorrelationsanalyse und zur Ermittlung des
Dehnungszustandes der Stofflagen eine
Autokorrelationsanalyse durchgeführt wird, wobei
wenigstens ein Teil der Strukturelemente im wesentlichen
parallel zur Vorschubrichtung verläuft,
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform einer
Signalverarbeitungseinrichtung mit der zur Bestimmung der
Vorschubgröße eine Kreuzkorrelationsanalyse und zur
Ermittlung des Dehnungszustandes der Stofflagen eine
Auswertung von in der Kreuzkorrelationsfunktion
enthaltenen periodischen Signalanteilen durchgeführt wird,
wobei wenigstens ein Teil der Strukturelemente im
wesentlichen parallel zur Vorschubrichtung verläuft
Fig. 4 ein Diagramm einer normierten Kreuzkorrelationsfunktion,
Fig. 5-8 Diagramme über die signalmäßige Auswirkung verschiedener
Rechenschritte bei der Berechnung einer unnormierten
Kreuzkorrelationsfunktion,
Fig. 9 ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform einer
Signalverarbeitungseinrichtung bei der für die Ermittlung
der Vorschubgröße ein Zeilensensor und für die Ermittlung
der Winkellage der Strukturelemente einer jeden Stofflage
und des Dehnungszustandes ein Flächensensor verwendet
wird,
Fig. 10 ein Blockschaltbild einer vierten Ausführungsform einer
Signalverarbeitungseinrichtung bei der für jede Stofflage
nur ein Flächensensor vorgesehen ist, der für die
Ermittlung der Vorschubgröße zeilenmäßig auslesbar ist,
und
Fig. 11 eine schematisierte Darstellung eines Gewebes, bei dem die
Kett- und die Schußfäden erste und zweite periodisch
auftretende Strukturelemente bilden.
Die in Fig. 1 nur teilweise dargestellte Nähmaschine weist eine
Grundplatte 1 und einen Kopf 2 auf. Im Kopf 2 ist die einen üblichen
Drückerfuß 3 tragende Stoffdrückerstange 4 und die Nadelstange 5
aufgenommen, deren fadenführende Nadel 6 mit einem nicht dargestellten
Greifer zusammenarbeitet. Zum Vorschieben von zwei miteinander zu
verbindenden Stofflagen 7, 8 weist die Nähmaschine einen oberen
Stoffschieber 9 und einen unteren Stoffschieber 10 auf.
Der untere Stoffschieber 10 ist von einem Träger 11 aufgenommen,
dessen gabelförmig ausgebildetes Ende einen Exzenter 12 umgreift, der
auf einer in der Grundplatte 1 gelagerten Welle 13 angeordnet ist und
dem Stoffschieber 10 pro Stichbildevorgang eine Hubbewegung erteilt.
Das andere Ende des Trägers 11 ist mit einer Kurbel 14 verbunden, die
auf einer ebenfalls in der Grundplatte 1 gelagerten Welle 15 befestigt
ist.
Der Antrieb der Welle 15 erfolgt durch einen nicht dargestellten
verstellbaren Antriebsmechanismus, der wie der in der DE-PS 33 46 163
in Fig. 3 dargestellte Antriebsmechanismus für die dort ebenfalls mit
15 bezeichnete Welle aufgebaut ist und in gleicher Weise funktioniert.
Die Stoffdrückerstange 4 ist an ihrem unteren Ende mit einem Quersteg
16 versehen, der einen Zapfen 17 trägt. Auf dem Zapfen 17 ist ein
Lenker 18 gelagert, der mittels eines Gelenkzapfens 19 mit dem oberen
Stoffschieber 9 gelenkig verbunden ist. Dieser wird durch eine
federbelastete Kugel 20 ständig nach abwärts gedrückt und erhält seine
Hubbewegung von einem am Quersteg 16 schwenkbar gelagerten Hebel 21
dessen freies Ende eine von zwei seitlichen Lagerstegen des oberen
Stoffschiebers 9 getragene Rolle 22 untergreift. Das andere Ende des
Hebels 21 ist über ein Zwischenglied 23 mit einem Winkelhebel 24
verbunden.
Der Winkelhebel 24 ist mit einem nicht dargestellten Exzenterantrieb
verbunden, der dem in der DE-PS 33 46 163 in Fig. 3 dargestellten
Exzenterantrieb zum Antrieb des dort mit 48 bezeichneten Winkelhebels
entspricht und zum im Takt der Stichbildung erfolgenden Anheben des
oberen Stoffschiebers 9 dient.
Zum Antrieb des oberen Stoffschiebers 9 greift an dem Zapfen 19 ein
Zwischenlenker 25 an, der durch einen Gelenkzapfen 26 mit einem
Schwinghebel 27 verbunden ist. Der Schwinghebel 27 ist mit einem nicht
dargestellten Antriebsmechanismus verbunden, der wie der in der DE-PS
33 46 163 in Fig. 3 dargestellte Antriebsmechanismus für den dort mit
58 bezeichneten Schwinghebel aufgebaut ist und in gleicher Weise
funktioniert.
Um die Vorschubgröße des oberen Stoffschiebers 9 relativ zur
Vorschubgröße des unteren Stoffschiebers 10 verändern zu können, ist
eine schematisch dargestellte Stelleinrichtung 28 vorgesehen, die wie
die Stelleinrichtung 80 aus der DE-PS 33 46 163 aufgebaut ist und
demgemäß unter anderem einen hier nicht dargestellten Schrittmotor
enthält.
An einem an der Vorderseite des Kopfes 2 befestigten Träger 29 ist
eine Zeilenkamera 30 und eine Beleuchtungseinrichtung 31 angeordnet.
Unterhalb einer vor der Stichbildestelle in der Stichplatte 32
eingelassenen Glasplatte 33 ist mit Abstand zu dieser ein
Lichtleiterbündel 34 angeordnet, das von einem gegenüber ihm
isolierten Lichtleiterbündel 35 umgeben ist. Das innere
Lichtleiterbündel 34 ist mit einer Zeilenkamera 36 und das äußere
Lichtleiterbündel 35 mit einer ringförmigen Beleuchtungseinrichtung 37
verbunden. Unterhalb der Glasplatte 33 ist eine nicht dargestellte
Optik angeordnet, die eine gezielte Beleuchtung der Meßfläche
ermöglicht und diese wiederum auf der Stirnseite des inneren
Lichtleiterbündels 34 abbildet. Die Lichtstrahlen der
Beleuchtungseinrichtungen 31, 37 sind durch eine die beiden Stofflagen
7, 8 voneinander trennende Zwischenplatte 38 gegenseitig abgeschirmt.
Eine mit der Welle 15 synchron laufende Welle 39 Fig. 2 trägt eine
Impulsscheibe 40, die mit einem Impulsgeber 41 zusammenwirkt.
Jede Zeilenkamera 30, 36 weist einen Zeilensensor 42 mit rechteckigen
Diodenelementen 43 auf. Die Diodenelemente 43 sind quer zur
Vorschubrichtung der Stofflagen 7, 8 ausgerichtet.
Der Zeilenkamera 30 ist ein A/D-Wandler 44 zugeordnet, der über einen
elektronischen Schalter 45 wechselweise mit einem von zwei
Bildspeichern 46, 47 verbindbar ist. Der Bildspeicher 46 steht über
einen elektronischen Schalter 48 wahlweise mit einem als Bandpaß
wirkenden digitalen Filter 49 und einem als Bandsperre wirkenden
digitalen Filter 50 in Verbindung. Der Bildspeicher 47 steht über
einen elektronischen Schalter 51 mit einem als Bandsperre wirkenden
digitalen Filter 52 in Verbindung. Die Filter 49, 50 und 52 sind an
einen Korrelationsrechner 53 angeschlossen.
Die Zeilenkamera 36 ist in gleicher Weise wie die Zeilenkamera 30 mit
einer Schaltung verbunden, die aus einem A/D-Wandler 44′, einem ersten
elektronischen Schalter 45′, zwei Bildspeichern 46′, 47′ zwei weiteren
elektronischen Schaltern 48′, 51′, einem als Bandpaß wirkenden
digitalen Filter 49′, zwei als Bandsperre wirkenden digitalen Filtern
50′, 52′ und einem Korrelationsrechner 53′ besteht.
Die beiden Korrelationsrechner 53, 53′ sind mit einem Vergleichermodul
54 verbunden, an das ein Vorschubregelungsmodul 55 angeschlossen ist.
Das Vorschubregelungsmodul 55 steht mit dem nicht dargestellten
Schrittmotor der Stelleinrichtung 28 in Verbindung.
Der Betrieb der Zeilenkameras 30, 36, der Beleuchtungseinrichtungen
31, 37, der Schalter 45, 45′, 48, 48′ und 51, 51′ und des
Vergleichermoduls 54 wird durch eine Ablaufsteuerung 56 gesteuert, die
über den Impulsgeber 41 mit dem Maschinentriebwerk in Verbindung
steht. Die Bauelemente bzw. Module 44-53, 44′-53′ und 54-56
bilden gemeinsam eine Signalverarbeitungseinrichtung 57.
Die Nähmaschine dieses Ausführungsbeispieles ist in gleicher Weise
ausgebildet wie die Nähmaschine des ersten Ausführungsbeispieles.
Ferner werden zwei Zeilenkameras verwendet, die mit den Zeilenkameras
30, 36 des ersten Ausführungsbeispieles identisch sind und daher mit
den jeweils entsprechenden Bezugszeichen 30, 36 versehen wurden.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Blockschaltbild des zweiten
Ausführungsbeispiels ist der Zeilenkamera 30 ein A/D-Wandler 60
zugeordnet, der über ein als Hochpaß wirkendendes digitales Filter 61
und einen elektronischen Schalter 62 wechselweise mit einem von zwei
Bildspeichern 63, 64 verbindbar ist. Die Bildspeicher 63, 64 sind mit
einem Korrelationsrechner 65 verbunden.
Die Zeilenkamera 36 ist beim Blockschaltbild nach Fig. 3 in gleicher
Weise wie die Zeilenkamera 30 mit einer Schaltung verbunden, die aus
einem A/D-Wandler 60′, einem als Hochpaß wirkenden digitalen Filter
61′, zwei Bildspeichern 63′, 64′ und einem Korrelationsrechner 65′
besteht.
Die beiden Korrelationsrechner 65, 65′ sind mit einem Vergleichermodul
66 verbunden, an das ein Vorschubregelungsmodul 67 angeschlossen ist.
Das Vorschubregelungsmodul 67 steht mit dem nicht dargestellten
Schrittmotor der Stelleinrichtung 28 in Verbindung.
Der Betrieb der Zeilenkameras 30, 36, der Beleuchtungseinrichtungen
31, 37, der Schalter 62, 62′ und des Vergleichermoduls 66 wird durch
eine Ablaufsteuerung 68 gesteuert, die über den Impulsgeber 41 mit
dem Maschinentriebwerk in Verbindung steht. Die Bauelemente bzw.
Module 60-65, 60′-65′ und 66-68 bilden gemeinsam eine
Signalverarbeitungseinrichtung 69.
Die Nähmaschine dieses Ausführungsbeispieles ist in gleicher Weise
ausgebildet wie die in Fig. 1 dargestellte Nähmaschine des ersten
Ausführungsbeispieles und weist daher wie diese den in Fig. 9
dargestellten Schwinghebel 27, die Stelleinrichtung 28 sowie die auf
der Welle 39 befestigte Impulsscheibe 40 und den Impulsgeber 41 auf.
Der oberen Stofflage 7 ist eine schematisch dargestellte Kamera 70 und
eine Beleuchtungseinrichtung 71 zugeordnet. Die Kamera 70 besteht im
wesentlichen aus einem Gehäuse 72, einer Optik 73, einem
teildurchlässigen Spiegel 74 und einem CCD-Zeilensensor 75 sowie einem
CCD-Flächensensor 76.
Der unteren Stofflage 8 ist eine ebenfalls schematisch dargestellte
Kamera 77 zugeordnet, die im wesentlichen wie die Kamera 70 aufgebaut
ist und daher wie diese aus einem Gehäuse 78, einer Optik 79, einem
teildurchlässigen Spiegel 80 und einem CCD-Zeilensensor 81 sowie einem
CCD-Flächensensor 82 besteht. Mit der Kamera 77 ist ein
Lichtleiterbündel 83 verbunden, das unterhalb der in Fig. 1
dargestellten Glasplatte 33 endet. Das Lichtleiterbündel 83 ist
teilweise von einem zweiten Lichtleiterbündel 84 umgeben, das mit
einer ringförmigen Beleuchtungseinrichtung 85 verbunden ist.
Dem Zeilensensor 75 ist ein A/D-Wandler 86 zugeordnet, der über einen
elektronischen Schalter 87 wechselweise mit einem von zwei
Bildspeichern 88, 89 verbindbar ist. Die Bildspeicher 88, 89 sind mit
einem Kreuzkorrelationsfunktionen berechnenden KKF-Rechner 90
verbunden. Der KKF-Rechner 90 enthält ein nicht dargestelltes, als
Bandsperre dienendes digitales Filter.
Dem Flächensensor 76 ist ein A/D-Wandler 91 zugeordnet, der direkt mit
einem Bildspeicher 92 verbunden ist. An den Bildspeicher 92 sind eine
Winkelberechnungseinheit 93 und ein Autokorrelationsfunktionen
berechnender AKF-Rechner 94 angeschlossen, wobei die
Winkelberechnungseinheit 93 und der AKF-Rechner 94 auch untereinander
verbunden sind. Der AKF-Rechner 94 enthält ein nicht dargestelltes,
als Bandpaß wirkendes Filter.
Der Zeilensensor 81 ist in gleicher Weise wie der Zeilensensor 75 mit
einer Schaltung verbunden, die aus einem A/D-Wandler 86′, einem
elektronischen Schalter 87′, zwei Bildspeichern 88′, 89′ und einem
KKF-Rechner 90′ besteht. Ebenso ist auch der Flächensensor 82 wie der
Flächensensor 76 mit einer Schaltung verbunden, die aus einem A/D-
Wandler 91′, einem Bildspeicher 92′, einer Winkelberechnungseinheit
93′ und einem AKF-Rechner 94′ besteht.
Die beiden KKF-Rechner 90, 90′ und die beiden AKF-Rechner 94, 94′ sind
mit einem Vergleichermodul 95 verbunden, an das ein
Vorschubregelungsmodul 96 angeschlossen ist. Das
Vorschubregelungsmodul 96 steht mit dem nicht dargestellten
Schrittmotor der Stelleinrichtung 28 in Verbindung.
Der Betrieb der Kameras 70, 77, der Beleuchtungseinrichtungen 71, 85,
der Schalter 87, 87′ und des Vergleichermoduls 95 wird durch eine
Ablaufsteuerung 97 gesteuert, die über den Impulsgeber 41 mit dem
Maschinentriebwerk in Verbindung steht. Die Bauelemente bzw. Module 86
-94, 86′-94′ und 95-97 bilden gemeinsam eine
Signalverarbeitungseinrichtung 98.
Die Nähmaschine dieses Ausführungsbeispieles ist in gleicher Weise
ausgebildet wie die in Fig. 1 dargestellte Nähmaschine des ersten
Ausführungsbeispieles und weist daher wie diese den in Fig. 10
dargestellten Schwinghebel 27, die Stelleinrichtung 28 sowie die auf
der Welle 39 befestigte Impulsscheibe 40 und den Impulsgeber 41 auf.
Der oberen Stofflage 7 ist eine schematisch dargestellte Kamera 100
und eine Beleuchtungseinrichtung 101 zugeordnet. Die Kamera 100
besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 102, einer Optik 103 und
einem CCD-Flächensensor 104.
Der unteren Stofflage 8 ist eine ebenfalls schematisch dargestellte
Kamera 105 zugeordnet, die im wesentlichen wie die Kamera 100
aufgebaut ist und daher wie diese aus einem Gehäuse 106, einer Optik
107 und einem CCD-Flächensensor 108 besteht. Mit der Kamera 105 ist
ein Lichtleiterbündel 109 verbunden, das unterhalb der in Fig. 1
dargestellten Glasplatte 33 endet. Das Lichtleiterbündel 109 ist
teilweise von einem zweiten Lichtleiterbündel 110 umgeben, das mit
einer ringförmigen Beleuchtungseinrichtung 111 verbunden ist.
Der Kamera 100 ist ein A/D-Wandler 112 zugeordnet, der über einen
elektronischen Schalter 113 wechselweise mit einem von zwei
Bildspeichern 114, 115 verbindbar ist. Die beiden Bildspeicher 114,
115 sind mit einem Kreuzkorrelationsfunktionen berechnenden KKF-
Rechner 116 verbunden. Der KKF-Rechner 116 enthält ein nicht
dargestelltes, als Bandsperre dienendes digitales Filter. An den
Bildspeicher 114 sind ferner eine Winkelberechnungseinheit 117 und ein
Autokorrelationsfunktionen berechnender AKF-Rechner 118 angeschlossen,
wobei die Winkelberechnungseinheit 117 und der AKF-Rechner 118 auch
untereinander verbunden sind. Der AKF-Rechner 118 enthält ein nicht
dargestelltes, als Bandpaß wirkendes Filter.
Die Kamera 105 ist in gleicher Weise wie die Kamera 100 mit einer
Schaltung verbunden, die aus einem A/D-Wandler 112′, einem
elektronischen Schalter 113′, zwei Bildspeichern 114′, 115′, einem
KKF-Rechner 116′, einer Winkelberechnungseinheit 117′ und einem AKF-
Rechner 118′ besteht.
Die beiden KKF-Rechner 116, 116′ und die beiden AKF-Rechner 118, 118′
sind mit einem Vergleichermodul 119 verbunden, an das ein
Vorschubregelungsmodul 120 angeschlossen ist. Das
Vorschubregelungsmodul 120 steht mit dem nicht dargestellten
Schrittmotor der Stelleinrichtung 28 in Verbindung.
Der Betrieb der Kameras 100, 105, der Beleuchtungseinrichtungen 101,
111, der Schalter 113, 113′ und des Vergleichermoduls 119 wird durch
eine Ablaufsteuerung 121 gesteuert, die über den Impulsgeber 41 mit
dem Maschinentriebwerk in Verbindung steht. Die Bauelemente bzw.
Module 112-118, 112′-118′ und 119-121 bilden gemeinsam eine
Signalverarbeitungseinrichtung 122.
Beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß dem Blockschaltbild nach Fig. 2
wird die von den Kameras 30, 36 abzubildende Fläche der Stofflagen 7,
8 durch die Beleuchtungseinrichtungen 31, 37 im zeitlichen Abstand der
Stichperiode stroboskopisch mit infrarotem Licht schräg beleuchtet,
wodurch aufgrund der durch die Maschen einer Strick- bzw. Wirkware
oder die sich kreuzenden Kett- und Schußfäden eines Gewebes bedingten
rauhen Oberflächenstruktur der Stofflagen 7, 8 auf deren Oberseite
punktuelle Helligkeitsunterschiede auftreten. Mit Hilfe der Kameras
30, 36 werden zeitgleich mit dem Betrieb der Beleuchtungseinrichtungen
31, 37 von den beleuchteten Oberflächenabschnitten zeilenförmige
Bilder aufgenommen, wobei jedes einzelne der rechteckförmigen
Diodenelemente 43 eine integrale Helligkeitsmessung des von ihr
erfaßten Oberflächenteilabschnittes bewirkt.
Die analogen Bilddaten des jeweils ersten Bildes der beiden Kameras
30, 36 werden nach Umwandlung im A/D-Wandler 44; 44′ über den Schalter
45; 45′ als digitales Grauwertbild bzw. als ein die Bindungsstruktur
widergebendes Signalprofil im Bildspeicher 46; 46′
zwischengespeichert. Das nach Durchführung eines Vorschubschrittes der
Stofflagen 7, 8 von den Kameras 30, 36 aufgenommene zweite Bild, das
gegenüber dem entsprechenden ersten Bild um die Länge des
Vorschubschrittes versetzt ist, wird nach Umschalten des Schalters 45;
45′ ebenfalls als digitales Grauwertbild im Bildspeicher 47; 47′
zwischengespeichert.
In der Zwischenzeit bis zur Ausführung des nächsten Vorschubschrittes
und der Aufnahme des nächsten Bildes werden die Bilddaten hinsichtlich
der Vorschubgröße und des Dehnungszustandes der Stofflagen 7, 8
ausgewertet.
Für die Bestimmung der Vorschubgröße wird in bekannter Weise die
nachfolgend mit KKF abgekürzte Kreuzkorrelationsfunktion der in den
Bildspeichern 46, 47; 46′, 47′ zwischengespeicherten Bilddaten
durchgeführt. Das Maximum der KKF ist proportional zur Größe des
Vorschubes der beiden Stofflagen 7, 8 zwischen der ersten und zweiten
Aufnahme. Dieses Maximum der KKF ist dadurch bedingt, daß obwohl die
Stofflagen 7, 8 aus periodischen Strukturelementen bestehen, diese
Strukturen aber nicht in absolut gleichen periodischen Abständen
auftreten, sondern durch geringfügigen Verzug und Deformation einen
relativ großen überlagerten Rauschanteil mit breitbandigeren
Frequenzkomponenten enthalten. Dies ist ein nichtperiodischer Anteil,
der zu einem ausgeprägten Maximum der KKF führt und eine eindeutige
Aussage über den Vorschub erlaubt.
Bei Berechnung einer normierten KKF würde sich ein Funktionsverlauf
ergeben, der mit dem in Fig. 4 dargestellten Diagramm vergleichbar
ist. Die normierte KKF ergibt ein absolutes Maximum H der
Korrelationskoeffizienten R xy beim Verschiebeindex K v , dessen Abstand
zum Nullpunkt der Größe des örtlichen Versatzes der beiden mit ein und
derselben Kamera 30 oder 36 nacheinander aufgenommenen Bilder und
damit der Vorschubgröße der Stofflagen 7, 8 zwischen den Aufnahmen
entspricht.
Da die Berechnung der normierten KKF wegen der Vielzahl der zu
berechnenden Terme eine zu lange Zeit in Anspruch nehmen würde, wird
eine vereinfachte unnormierte KKF berechnet. Bevor die Bilddaten für
die Berechnung der unnormierten KKF an den jeweiligen
Korrelationsrechner weitergeleitet werden, wird in den als Bandsperre
wirkenden Filtern 50, 52; 50′, 52′ der von der periodischen Anordnung
der Strukturelemente herrührende periodische Anteil reduziert, wodurch
bei der nachfolgenden Berechnung der KKF die Ordinate der Nebenmaxima
vermindert und damit die Ermittlung des Hauptmaximums erleichtet wird.
Die Koeffizienten der Filter 50, 52; 50′, 52′ lassen sich dynamisch
nachführen, wodurch sie stets auf die vorherrschende Stoffstruktur
angepaßt werden können.
Mit Hilfe der beiden Korrelationsrechner 53, 53′ wird aus der Lage des
Hauptmaximums H beim Verschiebeindex K v und unter Berücksichtigung der
Bildaufnahmefrequenz der Kameras 30, 36 die Vorschubgröße einer jeden
Stofflage 7, 8 berechnet. Die momentanen Vorschubgrößen der beiden
Stofflagen werden sodann im Vergleichermodul 54 miteinander verglichen
und aus dem Vergleichsergebnis wird ein erstes Signal gewonnen, das in
einem Register des Vorschubregelungsmoduls 55 zwischengespeichert
wird.
Für die nachfolgende Berechnung des Dehnungszustandes der Stofflagen
7, 8 wird von den Bilddaten eines Bildes die nachfolgend als AKF
abgekürzte Autokorrelationsfunktion berechnet, indem die Bilddaten in
bekannter Weise mit sich selbst korreliert werden. Hierbei wird die
Gegebenheit ausgenutzt, daß - wie schon erwähnt - in den von den
Kameras 30, 36 aufgenommenen Bildern auch periodisch auftretende
Bildinformationen enthalten sind, die von der Bindungsstruktur der
Stofflagen, d. h. von den Maschen bei Wirk- oder Strickwaren bzw. den
sich kreuzenden Kett- und Schußfäden bei Geweben, herrühren. Zur
Berechnung der AKF werden zunächst die Schalter 48, 51; 48′, 51′
umgeschaltet, worauf die Bildspeicher 46, 46′ mit den als Bandpaß
wirkenden Filtern 49, 49′ verbunden, während die Bildspeicher 47, 47′
von der nachfolgenden Verarbeitung der Bilddaten abgekoppelt sind. Die
Filter 49, 49′ vermindern die höherfrequenten Unregelmäßigkeiten, so
daß die periodischen regelmäßigen Bildinformationen deutlicher
hervortreten. Bei der anschließend vom Korrelationsrechner 53, 53,
durchgeführten Berechnung der AKF ergibt sich stets dann ein Maximum
der Ähnlichkeit, wenn die Bilddaten einer Bildzeile um genau eine oder
mehrere Perioden, d. h. Abstände der Strukturelemente gegen sich
selbst verschoben werden. Aus der Position dieser Maxima läßt sich die
mittlere Periodenlänge berechnen, welche ein Maß für den
Dehnungszustand der Stofflagen 7, 8 ist. Die momentanen Dehnungsmaße
der beiden Stofflagen werden sodann im Vergleichermodul 54 miteinander
verglichen und aus dem Vergleichsergebnis ein zweites Signal gewonnen.
Die Berechnung der AKF kann bei entsprechender Auslegung der
Korrelationsrechner bzw. bei Verwendung von je zwei
parallelgeschalteten Korrelationsrechnern auch gleichzeitig mit der
Berechnung der KKF erfolgen, so daß die beiden Signale nicht
nacheinander sondern zur gleichen Zeit gebildet werden.
Für eine genaue Ermittlung des Dehnungszustandes sollte in diesem Fall
jedoch wenigstens ein Teil der periodisch auftretenden
Bildinformationen bzw. Strukturelemente im wesentlichen parallel zur
Vorschubrichtung der Nähmaschine und damit parallel zur Ausrichtlage
bzw. Meßrichtung der Zeilensensoren 42 ausgerichtet sein, d. h., daß
z. B. bei einem Gewebe entweder die Kettfäden oder die Schußfäden im
wesentlichen parallel zur Meßrichtung verlaufen. Anderenfalls würden
bei der AKF zwei verschiedene Frequenzen f 1 und f 2 auftreten. Bei
diesen Frequenzen f 1 und f 2 handelt es sich um die Frequenz der Kett-
und der senkrecht hierzu stehenden Schußfäden (oder vergleichbarer
Strukturen), welche sich in Abhängigkeit von Winkel a zwischen der
Meßrichtung (Vorschubrichtung) und der Erstreckungsrichtung, z. B. der
Kettfäden ergeben.
Probleme ergeben sich dadurch, daß die Frequenzen f 1 und f 2 nicht
getrennt bekannt sind, sondern nur deren Produkt in der AKF enthalten
ist. Durch die Überlagerung der Frequenzen f 1 und f 2 ergeben sich in
der gemessenen resultierenden Frequenz Phasensprünge, die das Ergebnis
bei der Bestimmung des Dehnungszustandes der Stofflagen verfälschen
können.
Das zweite Signal und das zwischengespeicherte erste Signal bilden
gemeinsam ein Maß für die effektive Vorschubgröße der ggf.
unterschiedlich gedehnten Stofflagen 7, 8, d. h. für die jeweilige
Anzahl der Strukturelemente pro Längeneinheit.
Das erste und zweite Signal werden im Vorschubregelungsmodul 55 zu
einem Steuersignal für die Stelleinrichtung 28 verarbeitet, welches
die Vorschubgröße des oberen Stoffschiebers 9 dahingehend einstellt,
daß beide Stofflagen 7, 8 mit jeweils gleich großem effektiven
Vorschub transportiert werden, bei dem auch bei ursprünglich
unterschiedlichem Dehnungszustand stets die gleiche Anzahl von
Strukturelementen pro Vorschubschritt unter der Nadel 6 hindurchbewegt
wird. Sofern die miteinander zu vernähenden Stofflagen bei gleichem
Dehnungszustand gleich lang zugeschnitten worden waren, werden diese
nunmehr auch dann längengleich zusammengenäht, wenn sich ihr
Dehnungszustand nach dem Zuschneiden, beispielsweise bei der Lagerung
oder während des Nähens unterschiedlich ändert.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß dem Blockschaltbild nach Fig. 3
erfolgt die Auswertung der von den beiden Kameras 30, 36 aufgenommenen
und in den A/D-Wandlern 60, 60′ in digitale Grauwertbilder
umgewandelten Bilddaten anders als beim ersten Ausführungsbeispiel,
indem für die Ermittlung des Dehnungszustandes der Stofflagen 7, 8
nicht eine Berechnung der AKF durchgeführt, sondern die KKF auch
hinsichtlich der für den Dehnungszustand relevanten Informationen
ausgewertet wird. Es wird hierbei von der Erkenntnis ausgegangen, daß
bei der Berechnung der KKF neben dem Hauptmaximum mehrere periodische
Nebenmaxima vorkommen, deren Abstand dem Abstand der periodisch
auftretenden Strukturelemente entspricht.
Bei der Berechnung der normierten KKF, bei der sich ein dem Diagramm
nach Fig. 4 entsprechender Funktionsablauf ergäbe, würden mit jeweils
gleichmäßigem Abstand zu beiden Seiten des Hauptmaximums untereinander
gleich hohe Nebenmaxima N auftreten, deren Höhe geringer ist als die
des Hauptmaximums H. Der gegenseitge Abstand der Nebenmaxima N bzw.
der Abstand zwischen dem Hauptmaximum H und den beiden benachbarten
Nebenmaxima N ist durch die Buchstabenfolge s 1 bis s 5 angegeben.
Da auch in diesem Fall die Berechnung der normierten KKF wegen der
Vielzahl der zu berechnenden Terme eine zu lange Zeit in Anspruch
nehmen würde, wird ebenfalls eine vereinfachte unnormierte KKF
berechnet. Bevor die Bilddaten für die Berechnung der unnormierten KKF
an den jeweiligen Korrelationsrechner weitergeleitet werden, werden
sie zunächst in den als Hochpaß wirkenden Filtern 61, 61′ dahingehend
vorbehandelt, daß die periodischen Signalanteile gedämpft, hierbei
aber nicht völlig unterdrückt werden. Nach Passieren der Filter 61,
61′ werden die Bilddaten der jeweils ersten Aufnahme dem zugeordneten
Bildspeicher 63; 63′ und die der jeweils nächsten Aufnahme dem
Bildspeicher 64; 64′ zugeführt, worauf sie im entsprechenden
Korrelationsrechner 65; 65′ gemeinsam miteinander verarbeitet werden.
Bei einer unnormierten KKF können sich Schwankungen der
Grundhelligkeit des Bildes, die z. B. durch ungleichmäßige Beleuchtung
oder Reflexionsfähigkeit der Stofflagen bedingt sein können,
dahingehend auswirken, daß die KKF insgesamt einen abfallenden oder
ansteigenden Verlauf nimmt, wobei sich das Korrelationsmaximum in der
"Talsohle" befindet. Die durchgezogene Linie in Fig. 5 ist ein
Beispiel für einen derartig unregelmäßigen Verlauf einer unnormierten
KKF, wobei auf der Ordinate der Korrelationskoeffizient R xy und auf
der Abszisse der Verschiebeindex k aufgetragen ist. Um unter diesen
Bedingungen das effektive Korrelationsmaximum, also das dem Vorschub
proportionale Hauptmaximum zu ermitteln, wird ein Algorithmus
angewendet, bei dem die Güte eines Maximums auf seine lokale Umgebung
bezogen wird.
Im einzelnen laufen folgende Schritte ab:
- a) Es werden zunächst alle lokalen Maxima und Minima der Funktion bestimmt, wodurch sich ein durch den gestrichelten Linienzug in Fig. 5 dargestellter Werteverlauf ergibt. Hierbei werden zunächst noch alle Maxima, auch Rauschen etc. mit erfaßt.
- b) Es werden alle Maxima und Minima eleminiert, deren Höhe bzw. Tiefe unter einer Schwelle liegt, welche adaptiv zur Dynamik der KKF festgelegt wird, d. h., deren Flanken eine vorbestimmte Mindestlänge unterschreiten. Auf diese Weise ergibt sich der in Fig. 6 gestrichelt gezeichnete Kurvenverlauf.
- c) Danach wird für jedes gültige Maximum eine Höhe errechnet, die sich aus der Summe der Amplitudendifferenz zu den benachbarten Minima ergibt.
- d) Aus diesen Werten wird dasjenige Maximum ermittelt, welches die größte Höhendifferenz zu den jeweils benachbarten Minima aufweist. In Fig. 7 sind das auf diese Weise ermittelte Hauptmaximum H und die zugeordneten Minima durch Pfeile gekennzeichnet.
- e) Die genaue Lage des Hauptmaximums wird danach durch Interpolation noch verfeinert, wobei je nach Form des Maximums verschiedene Interpolationsverfahren verwendet werden.
Mit Hilfe der beiden Korrelationsrechner 65, 65′ wird ferner aus der
Lage des Hauptmaximums H beim Verschiebeindex k v und unter
Berücksichtigung der Bildaufnahmefrequenz der Kameras 30, 36 die
Vorschubgröße einer jeden Stofflage 7, 8 berechnet. Die momentanen
Vorschubgrößen der beiden Stofflagen werden sodann im Vergleichermodul
66 miteinander verglichen und aus dem Vergleichsergebnis wird ein
erstes Signal gewonnen, das in einem Register des
Vorschubregelungsmoduls 67 zwischengespeichert wird.
Für die Berechnung des Dehnungszustandes der Stofflagen 7, 8 wird
durch Mittelung der Abstände zwischen benachbarten Maxima der KKF die
Periodenlänge und damit der gegenseitige Abstand der die Nebenmaxima
bewirkenden periodisch auftretenden Strukturen ermittelt, wodurch sich
die in Fig. 8 angegebenen Abstände s 1 bis s 7 zwischen je zwei
Nebenmaxima N bzw. zwischen dem Hauptmaximum H und den benachbarten
Nebenmaxima N ergeben. Durch statistische Verfahren können "Ausreißer"
eliminiert werden.
Bei der Bestimmung der Periodenlänge bzw. der Periodendauer der
Bindungsstruktur entsprechend dem Maschen- bzw. Fadenabstand ist zu
berücksichtigen, daß es sich bei praktisch allen vorkommenden Stoffen
um eine unregelmäßige und gestörte periodische Struktur handelt
wodurch die Verschiebungsmessung erst ermöglicht wird. Dies bedeutet,
daß die hieraus resultierende KKF neben periodischen Maxima in der
Regel auch überlagerte Störungen beinhaltet, welche nicht in die
Periodenmessung mit eingehen dürfen.
Weitere Nebeneffekte treten auf, wenn das betrachtete Gewebe mehrere
Frequenzen enthält, z. B. durch Verrippung oder ähnliche Strukturen,
welche allerdings in vielen Fällen ein ganzzahliges Frequenzverhältnis
zur Fadenperiode aufweisen. In solchen Fällen muß gewährleistet
werden, daß reproduzierbar immer die gleiche Periode gemessen wird.
Ferner sollte wie beim Ausführungsbeispiel 1 für eine genaue
Bestimmung des Dehnungszustandes wenigstens ein Teil der periodisch
auftretenden Bildinformationen im wesentlichen parallel zur
Meßrichtung der Zeilensensoren 42 verlaufen.
Die momentanen Dehnungsmaße der beiden Stofflagen 7, 8 werden sodann
im Vergleichermodul 66 miteinander verglichen und aus dem
Vergleichsergebnis wird ein zweites Signal gewonnen.
Das zweite Signal und das zwischengespeicherte erste Signal bilden
gemeinsam ein Maß für die effektive Vorschubgröße der Stofflagen 7, 8.
Die beiden Signale werden im Vorschubregelungsmodul 67 zu einem
Steuersignal für die Stelleinrichtung 28 verarbeitet, welches die
Vorschubgröße des oberen Stoffschiebers 9 dahingehend einstellt, daß
beide Stofflagen 7, 8 mit jeweils gleich großem effektivem Vorschub
transportiert werden.
Mit Hilfe der Zeilensensoren 75, 81 der Kameras 70, 77 werden
zeitgleich mit den mit der Frequenz der Stichbildung stroboskopisch
arbeitenden Beleuchtungseinrichtungen 71, 85 von den beleuchteten
Oberflächenabschnitten der Stofflagen 7, 8 zeilenförmige Bilder
aufgenommen.
Die analogen Bilddaten des jeweils ersten Bildes der beiden
Zeilensensoren 75, 81 werden nach Umwandlung im A/D-Wandler 86 bzw.
86′ über den Schalter 87 bzw. 87′ als digitales Grauwertbild bzw. als
ein die Bindungsstruktur widergebendes Signalprofil im Bildspeicher 88
bzw. 88′ zwischengespeichert. Das nach Durchführung eines
Vorschubschrittes der Stofflagen 7, 8 von den Zeilensensoren 75, 81
aufgenommene zweite Bild, das gegenüber dem entsprechenden ersten Bild
um die Länge des Vorschubschrittes versetzt ist, wird nach Umschalten
des Schalters 87 bzw. 87′ ebenfalls als digitales Grauwertbild im
Bildspeicher 89 bzw. 89′ zwischengespeichert.
In der Zwischenzeit bis zur Ausführung des nächsten Vorschubschrittes
und der Aufnahme des nächsten Bildes werden die zwischengespeicherten
Bilddaten hinsichtlich der Vorschubgröße der Stofflagen 7, 8
ausgewertet. Dies geschieht indem in den KKF-Rechnern 90, 90′ mit den
Bilddaten der zugeordneten Bildspeicher 88, 89 bzw. 88′, 89′ für jede
Stofflage die mit KKF abgekürzte Kreuzkorrelationsfunktion berechnet
wird.
Das Maximum der KKF ist proportional zur Größe des Vorschubes der
beiden Stofflagen 7, 8 zwischen der ersten und zweiten Aufnahme.
Dieses Maximum der KKF ist dadurch bedingt, daß obwohl die Stofflagen
7, 8 aus periodischen Strukturelementen S 1, S 2 (Fig. 11) bestehen,
diese Strukturen aber nicht in absolut gleichen periodischen Abständen
auftreten, sondern durch geringfügigen Verzug und Deformation einen
relativ großen überlagerten Rauschanteil mit breitbandigeren
Frequenzkomponenten enthalten. Dies ist ein nichtperiodischer Anteil,
der zu einem ausgeprägten Maximum der KKF führt und eine eindeutige
Aussage über den Vorschub erlaubt.
Bei Berechnung einer normierten KKF würde sich ein Funktionsverlauf
ergeben, der mit dem in Fig. 4 dargestellten Diagramm vergleichbar
ist. Die normierte KKF ergibt ein absolutes Maximum H der
Korrelationskoeffizienten R xy beim Verschiebeindex K v , dessen Abstand
zum Nullpunkt der Größe des örtlichen Versatzes der beiden mit ein und
demselben Zeilensensor 75 bzw. 81 nacheinander aufgenommenen Bilder
und damit der Vorschubgröße der Stofflagen 7, 8 zwischen den Aufnahmen
entspricht.
Da die Berechnung der normierten KKF wegen der Vielzahl der zu
berechnenden Terme eine zu lange Zeit in Anspruch nehmen würde, wird
eine vereinfachte unnormierte KKF berechnet. Zuvor wird mit Hilfe der
nicht näher spezifizierten, als Bandsperre wirkenden Filter der KKF-
Rechner 90, 90′ der von der periodischen Anordnung der
Strukturelemente herrührende periodische Anteil reduziert, wodurch bei
der nachfolgenden Berechnung der KKF die Ordinate der Nebenmaxima
vermindert und damit die Ermittlung des Hauptmaximums erleichtet wird.
Mit Hilfe der beiden KKF-Rechner 90, 90′ wird aus der Lage des
Hauptmaximums H beim Verschiebeindex K v und unter Berücksichtigung der
Bildaufnahmefrequenz der Kameras 70, 77 die Vorschubgröße einer jeden
Stofflage 7, 8 berechnet. Die momentanen Vorschubgrößen der beiden
Stofflagen werden sodann im Vergleichermodul 95 miteinander verglichen
und aus dem Vergleichsergebnis wird ein erstes Signal gewonnen, das in
einem Register des Vorschubregelungsmoduls 96 zwischengespeichert
wird.
Zeitlich überlappt mit dem Arbeiten der Zeilensensoren 75, 81 werden
mit Hilfe der Flächensensoren 76, 82 von den beleuchteten
Oberflächenabschnitten flächenförmige Bilder aufgenommen. Die analogen
Bilddaten dieser Bilder werden nach Umwandlung im A/D-Wandler 91, 91′
als matrixartiges digitales Grauwertbild im Bildspeicher 92 bzw. 92′
zwischengespeichert, wobei das Grauwertbild aus einer von der Anzahl
der Pixelreihen und Pixelspalten des CCD-Flächensensors 76 bzw. 82
abhängigen Anzahl reihen- und spaltenförmig verteilter Bildpunkte
besteht.
Mit der Winkelberechnungseinheit 93 bzw. 93′ wird nun aus den
Bilddaten des Bildspeichers 92 bzw. 92′ der Winkel a (Fig. 11)
zwischen der Erstreckungsrichtung R 1 von ersten periodisch
auftretenden Strukturelementen S 1 (beispielsweise der Kettfäden eines
Gewebes) und der Vorschubrichtung V der Stofflagen 7, 8 ermittelt.
Dies geschieht in der Weise, daß von einem beliebigen fiktiven
Aufsetzpunkt innerhalb des im Bildspeicher 92, 92′ enthaltenen
Datenfeldes ausgehend eine Vielzahl von winkelmäßig gegeneinander
versetzten, jeweils durch den festgelegten Aufsetzpunkt
hindurchgehenden Suchstrahlen über das Datenfeld gelegt wird und bei
jedem Suchstrahl die Signalwerte aller auf ihm liegenden Bildpunkte
addiert werden. Je nach Lage des Aufsetzpunktes und der Struktur der
Stofflagen zeigt nun ein Maximum oder Minimum der Additionsergebnisse
die Erstreckungsrichtung R 1 der ersten periodisch auftretenden
Strukturelemente S 1 der jeweiligen Stofflage an.
Danach wird mit Hilfe der AKF-Rechner 94 bzw. 94′ entlang der zuvor
ermittelten Erstreckungsrichtung R 1 der ersten Strukturelemente S 1 der
mittlere Abstand bzw. die Periodenlänge P 2 von den im Winkel von z. B.
90° hierzu verlaufenden zweiten Strukturelementen S 2 (beispielsweise
der Schußfäden eines Gewebes) und damit der Dehnungszustand der
Stofflagen 7, 8 parallel zur zuvor ermittelten Erstreckungsrichtung R 1
der ersten Strukturelemente S 1 bestimmt, indem von den Signalwerten
parallel zu der Erstreckungsrichtung R 1 verlaufender Bildpunkte die
mit AKF abgekürzte Autokorrelationsfunktion berechnet wird. Diese
Berechnung erfolgt in bekannter Weise dadurch, daß die Signalwerte
bzw. Bilddaten mit sich selbst korreliert werden. Die nicht näher
spezifizierten, als Bandpaß wirkenden Filter der AKF-Rechner 94 bzw.
94′ vermindern die höherfrequenten Unregelmäßigkeiten im Signalprofil,
so daß die periodischen regelmäßigen Bildinformationen deutlicher
hervortreten. Bei der Berechnung der AKF ergibt sich stets dann ein
Maximum der Ähnlichkeit, wenn die Bilddaten der parallel zur zuvor
ermittelten Erstreckungsrichtung R 1 verlaufenden, für diese Berechnung
ausgewählten Bildpunkte um genau eine oder mehrere Periodenlängen P 2
der zweiten Strukturelemente S 2 gegen sich selbst verschoben werden.
Aus der Position dieser Maxima läßt sich die mittlere Periodenlänge P 2
berechnen, welche ein Maß für den Dehnungszustand der Stofflagen 7, 8
in der Erstreckungsrichtung R 1 ist.
Aus der Periodenlänge P 2 einer jeden Stofflage 7, 8 wird unter
Berücksichtigung des ermittelten Winkels a der parallel zur
Vorschubrichtung V verlaufende Wert P 2 V der Periodenlänge P 2 und
dadurch der Dehnungszustand parallel zur Vorschubrichtung V ermittelt.
Diese Dehnungswerte der beiden Stofflagen 7, 8 werden im
Vergleichermodul 95 miteinander verglichen und aus dem
Vergleichsergebnis wird ein zweites Signal gewonnen.
Im Vorschubregelungsmodul 96 wird aus dem ersten und zweiten Signal
nach der Formel R = Do/Du der Wert der Regelgröße R gewonnen, indem
der Durchsatz Do der oberen Stofflage mit dem Durchsatz Du der unteren
Stofflage ins Verhältnis gesetzt wird. Der Durchsatz Do bzw. Du ist
hierbei das Maß des effektiven Vorschubes der jeweiligen Stofflage 7
bzw. 8, d. h. der ermittelten Anzahl von Strukturelementen S 2 pro
Vorschublänge, wobei sich der Durchsatz wie folgt berechnet:
Sofern das Verhältnis Do/Du ungleich 1 ist, wird im
Vorschubregelungsmodul 96 ein Steuersignal für die Stelleinrichtung 28
gebildet, welches die Vorschubgröße des oberen Stoffschiebers 9
dahingehend einstellt, daß beide Stofflagen 7, 8 mit jeweils gleich
großem Durchsatz bzw. gleich großem effektivem Vorschub transportiert
werden, bei dem auch bei ursprünglich unterschiedlichem
Dehnungszustand stets die gleiche Anzahl von Strukturelementen S 2 pro
Vorschubschritt unter der Nadel 6 hindurchbewegt wird. Sofern die
miteinander zu vernähenden Stofflagen bei gleichem Dehnungszustand
gleich lang zugeschnitten worden waren, werden diese nunmehr auch dann
längengleich zusammengenäht, wenn sich ihr Dehnungszustand nach dem
Zuschneiden, beispielsweise bei der Lagerung oder während des Nähens
ändert.
Da der Rechenaufwand für die Ermittlung des Dehnungszustandes wegen
der zuvor erfolgenden Bestimmung des Winkels a sehr viel
zeitaufwendiger als der Rechenaufwand für die Ermittlung der
Vorschubgröße ist, kann bei hoher Drehzahl der Nähmaschine und unter
Berücksichtigung der derzeit erzielbaren Rechengeschwindigkeit
handelsüblicher, industriemäßig einsetzbarer Rechner der
Dehnungszustand nur nach etwa jedem zehnten Vorschubschritt berechnet
werden. Aufgrund dieses Umstandes wird während derjenigen
Stichbildevorgänge bzw. Vorschubschritte, während deren kein neuer
Dehnungszustand ermittelt wurde, der Wert der Regelgröße R aus den
jeweils aktuellen Vorschubwerten und dem zuletzt ermittelten
Dehnungswert einer jeden Stofflage errechnet. Da sich der
Dehnungszustand der Stofflagen erfahrungsgemäß nicht sprunghaft auf
kurze Distanzen ändert, wird trotz des beispielsweise zehn
Vorschubschritte betragenden Abstandes zwischen dem Vorliegen neuer
Dehnungswerte eine ausreichend genaue Vorschubregelung erzielt.
Mit Hilfe der Flächensensoren 104, 108 der Kameras 100, 105 werden
zeitgleich mit den mit der Frequenz der Stichbildung stroboskopisch
arbeitenden Beleuchtungseinrichtungen 101, 111 von den beleuchteten
Oberflächenabschnitten der Stofflagen 7, 8 flächenförmige Bilder
aufgenommen.
Die analogen Bilddaten des jeweils ersten Bildes der beiden
Flächensensoren 104, 108 werden nach Umwandlung im A/D-Wandler 112
bzw. 112′ über den Schalter 113 bzw. 113′ als matrixartiges digitales
Grauwertbild im Bildspeicher 114 bzw. 114′ zwischengespeichert, wobei
jedes Grauwertbild aus einer von der Anzahl der Pixelreihen und
Pixelspalten des Flächensensors 104 bzw. 108 abhängigen Anzahl reihen-
und spaltenförmig verteilter Bildpunkte besteht.
Das nach Durchführung eines Vorschubschrittes der Stofflagen 7, 8 von
den Flächensensoren 104, 108 aufgenommene zweite Bild, das gegenüber
dem entsprechenden ersten Bild um die Länge des Vorschubschrittes
versetzt ist, wird nach Umschalten des Schalters 113 bzw. 113′
ebenfalls als matrixartiges digitales Grauwertbild im Bildspeicher 115
bzw. 115′ zwischengespeichert. In der Zwischenzeit bis zur Ausführung
des nächsten Vorschubschrittes und der Aufnahme des nächsten Bildes
werden die Bildsignale einer ausgewählten, parallel zur
Vorschubrichtung verlaufenden Pixelreihe 123 bzw. 124 der
Flächensensoren 104, 108 für die Bestimmung der Vorschubgröße
ausgewertet. Dies geschieht in gleicher Weise wie beim
Ausführungsbeispiel 3 beschrieben wurde, indem in den KKF-Rechnern
116, 116′ mit den in den entsprechenden Bildspeichern 114, 115 bzw.
114′, 115′ zwischengespeicherten Bilddaten der Pixelreihen 123, 124
für jede Stofflage die mit KKF abgekürzte Kreuzkorrelationsfunktion
berechnet wird.
Die durch die Kreuzkorrelation ermittelten Vorschubgrößen der beiden
Stofflagen werden sodann im Vergleichermodul 119 miteinander
verglichen und aus dem Vergleichsergebnis wird wie beim
Ausführungsbeispiel 3 ein erstes Signal gewonnen.
Zeitlich überlappt mit der Berechnung der KKF wird aus den Bilddaten
der Bildspeicher 114, 114′ mit Hilfe der Winkelberechnungseinheiten
117, 117′ in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel 3 der Winkel
a (Fig. 11) zwischen der Erstreckungsrichtung R 1 von ersten periodisch
auftretenden Strukturelementen S 1 und der Vorschubrichtung V der
Stofflagen 7, 8 ermittelt. Danach wird mit Hilfe der AKF-Rechner 118,
118′ in wiederum gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel 3 entlang
der zuvor ermittelten Erstreckungsrichtung R 1 der Dehnungszustand der
Stofflagen 7, 8 berechnet. Die Dehnungswerte der beiden Stofflagen
werden im Vergleichermodul 119 miteinander verglichen und aus dem
Vergleichsergebnis wird ein zweites Signal gewonnen.
Im Vorschubregelungsmodul 120 wird aus dem ersten und zweiten Signal
in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel 3 der Wert der
Regelgröße R ermittelt. Sofern das Verhältnis des Durchsatzes der
beiden Stofflagen 7, 8 ungleich 1 ist, wird im Vorschubregelungsmodul
120 ein Steuersignal für die Stelleinrichtung 28 gebildet, welches die
Vorschubgröße des oberen Stoffschiebers 9 dahingehend einstellt, daß
beide Stofflagen 7, 8 mit jeweils gleich großem Durchsatz bzw. gleich
großem effektivem Vorschub transportiert werden.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel
3 der Rechenaufwand für die Ermittlung des Dehnungszustandes sehr viel
größer als der Rechenaufwand für die Bestimmung der Vorschubgröße ist,
und deshalb der Dehnungszustand nur nach etwa jedem zehnten
Vorschubschritt berechnet wird, wird während derjenigen
Stichbildevorgänge bzw. Vorschubschritte, während denen kein neuer
Dehnungszustand ermittelt wurde, der Wert der Regelgröße R aus den
jeweils aktuellen Vorschubwerten und dem zuletzt ermittelten
Dehnungswert einer jeden Stofflage errechnet.
Claims (22)
1. Verfahren zum Zusammennähen zweier Stofflagen mittels einer
Nähmaschine, mit einer Vorschubvorrichtung mit einem unteren und
einem oberen Vorschubmittel, deren Vorschubgröße von wenigstens
einer Stelleinrichtung relativ zueinander veränderbar ist, mit
wenigstens einem in Vorschubrichtung vor der Stichbildestelle
angeordneten Bildsensor für jede Stofflage zum Erfassen
oberflächenspezifischer Merkmale und einer
Signalverarbeitungseinrichtung, die die von den Bildsensoren
gelieferten Signale miteinander vergleicht, um in Abhängigkeit
vom Ergebnis dieses Vergleichs die Stelleinrichtung im Sinne
einer relativen Veränderung der Vorschubgrößen der
Vorschubmittel zu steuern, gekennzeichnet durch folgende
Schritte:
- a) von den typischen Merkmalen der Bindungsstruktur einer jeden Stofflage werden in schneller Aufeinanderfolge jeweils sich teilweise überlappende Bilder aufgenommen, digitalisiert und als Grauwert-Bildsignale zwischengespeichert,
- b) durch Berechnung einer ersten Ähnlichkeitsfunktion der sich überlappenden Bildsignale wird der Ähnlichkeitsextremwert bestimmt und aus dessen dem Abstand zwischen den beiden Bildern entsprechenden Lage unter Berücksichtigung der Bildaufnahmefrequenz die Vorschubgröße jeder Stofflage ermittelt,
- c) die momentanen Vorschubgrößen der beiden Stofflagen werden miteinander oder mit einem Vorschubsollwert verglichen und aus dem Vergleichsergebnis wird ein erstes Signal gewonnen,
- d) aus den Bildsignalen jeweils eines Bildes einer jeden Stofflage wird die Winkellage periodisch auftretender erster Strukturelemente jeder Stofflage bezüglich der Vorschubrichtung ermittelt,
- e) aus den Bildsignalen jeweils eines Bildes einer jeden Stofflage wird in Richtung der zuvor festgestellten Winkellage der Strukturelemente durch Berechnung einer zweiten Ähnlichkeitsfunktion der Dehnungszustand jeder Stofflage bestimmt, indem der mittlere Abstand von im Winkel zu den ersten Strukturelementen verlaufenden, periodisch auftretenden zweiten Strukturelementen ermittelt wird,
- f) der Dehnungszustand der beiden Stofflagen wird miteinander und/oder mit einer vorgebbaren Dehnungssollgröße verglichen und aus dem Vergleichsergebnis ein zweites Signal gewonnen und
- g) das erste und zweite Signal werden zu einem Steuersignal für die Stelleinrichtung verarbeitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die
Berechnung der Vorschubgröße der Stofflagen Bilddaten
zeilenförmiger Bilder und für die Ermittlung der Winkellage der
periodisch auftretenden Strukturelemente sowie für die
Berechnung des Dehnungszustandes der Stofflagen Bilddaten
flächenförmiger Bilder verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
zeilenförmig und flächenförmig verteilten Bilddaten getrennt
voneinander erzeugt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
zeilenförmig verteilten Bilddaten aus den flächenförmig
verteilten Bilddaten gewonnen werden.
5. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 für das
Zusammennähen zweier Stofflagen, bei denen wenigstens ein Teil
der durch die Bildsensoren erfaßbaren oberflächenspezifischen
Merkmale im wesentlichen parallel zur Vorschubrichtung verläuft,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- a) von den typischen Merkmalen der Bindungsstruktur einer jeden Stofflage werden in schneller Aufeinanderfolge jeweils sich teilweise überlappende Bilder aufgenommen, digitalisiert und als Grauwert-Bildsignale zwischengespeichert,
- b) durch Berechnung einer Ähnlichkeitsfunktion der sich überlappenden Bildsignale wird der Ähnlichkeitsextremwert bestimmt und aus dessen dem Abstand zwischen den beiden Bildern entsprechenden Lage unter Berücksichtigung der Bildaufnahmefrequenz die Vorschubgröße jeder Stofflage ermittelt,
- c) die momentanen Vorschubgrößen der beiden Stofflagen werden miteinander verglichen und aus dem Vergleichsergebnis wird ein erstes Signal gewonnen,
- d) durch Berechnung einer zweiten Ähnlichkeitsfunktion aus den Bildsignalen eines der beiden Bilder wird der Dehnungszustand jeder Stofflage bestimmt, indem der mittlere Abstand periodisch auftretender Strukturelemente ermittelt wird,
- e) der Dehnungszustand der beiden Stofflagen wird miteinander und/oder mit einer vorgebbaren Dehnungssollgröße verglichen und aus dem Vergleichsergebnis ein zweites Signal gewonnen und
- f) das erste und zweite Signal werden zu einem Steuersignal für die Stelleinrichtung verarbeitet.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die für die Bestimmung der
Vorschubgröße berechnete Ahnlichkeitsfunktion die
Kreuzkorrelationsfunktion ist.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die für die Bestimmung des
Dehnungszustandes berechnete Ähnlichkeitsfunktion die
Autokorrelationsfunktion ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Ermittlung des Kreuzkorrelationsmaximums aus den Bildsignalen
ein die periodische Komponente der Stoffstruktur enthaltender
Signalanteil unterdrückt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die
Durchführung der Autokorrelation alle höherfrequenten
Unregelmäßigkeiten unterdrückt werden.
10. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 für das
Zusammennähen zweier Stofflagen, bei denen wenigstens ein Teil
der durch die Bildsensoren erfaßbaren oberflächenspezifischen
Merkmale im wesentlichen parallel zur Vorschubrichtung verläuft,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- a) von den typischen Merkmalen der Bindungsstruktur einer jeden Stofflage werden in schneller Aufeinanderfolge jeweils sich teilweise überlappende Bilder aufgenommen, digitalisiert und als Grauwert-Bildsignale zwischengespeichert,
- b) durch Berechnung einer Ähnlichkeitsfunktion der sich überlappenden Bildsignale wird der Ähnlichkeitsextremwert bestimmt und aus dessen dem Abstand zwischen den beiden Bildern entsprechenden Lage unter Berücksichtigung der Bildaufnahmefrequenz die Vorschubgröße jeder Stofflage ermittelt,
- c) die momentanen Vorschubgrößen der beiden Stofflagen werden miteinander verglichen und aus dem Vergleichsergebnis wird ein erstes Signal gewonnen,
- d) durch Auswertung des gegenseitigen Abstandes der bei der Berechnung der für die Bestimmung der Vorschubgröße durchgeführten Ähnlichkeitsfunktion periodisch auftretenden, durch periodisch vorkommende Strukturelemente hervorgerufenen Nebenextremwerte wird der Dehnungszustand jeder Stofflage ermittelt,
- e) der Dehnungszustand der beiden Stofflagen wird miteinander und/oder mit einer vorgebbaren Dehnungssollgröße verglichen und aus dem Vergleichsergebnis ein zweites Signal gewonnen und
- f) das erste und zweite Signal werden zu einem Steuersignal für die Stelleinrichtung verarbeitet.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ähnlichkeitsfunktion die Kreuzkorrelationsfunktion ist.
12. Verfahren nach Anspruch 6 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß
bei der Berechnung der Kreuzkorrelationsfunktion das neue
Signalmaximum in der Nähe des vorangehenden Signalmaximums
gesucht wird.
13. Verfahren nach Anspruch 6, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Verkürzung des Rechenverfahrens eine unnormierte
Kreuzkorrelationsfunktion berechnet wird, wobei zur Bestimmung
der Güte eines Maximums bezogen auf die lokale Umgebung
nacheinander folgende Schritte durchgeführt werden:
- a) es werden alle lokalen Maxima und Minima bestimmt,
- b) es werden solche Maxima und Minima eliminiert, deren Flanken eine vorbestimmbare Mindestlänge unterschreiten,
- c) für jedes gültige Maximum wird eine Höhe errechnet, die sich aus der Summe der Amplitudendifferenz zu den benachbarten Minima ergibt,
- d) als Hauptmaximum wird dasjenige Maximum mit der größten Höhendifferenz verwendet.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
Stützstellen des errechneten Hauptmaximums und der beiden
benachbarten Nebenmaxima der Kreuzkorrelationsfunktion durch
Interpolation geglättet werden.
15. Verfahren nach Anspruch 6 sowie 11 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die für die Kreuzkorrelationsfunktion
aufeinanderfolgend aufgenommenen Bilder sich im wesentlichen um
nicht weniger als 50% überdecken.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stofflagen mit Infrarotlicht
beleuchtet werden und nur der von diesen reflektierte
Infrarotlichtanteil von den Sensoren erfaßt wird.
17. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stofflagen stroboskopisch
beleuchtet werden.
18. Nähmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stofflage (7; 8) eine
Kamera (70; 77 bzw. 100; 105) mit einer Optik (73; 79 bzw. 103;
107) und einem Bildaufnehmersystem (75, 76; 81, 82 bzw. 104;
108) zugeordnet ist, das sowohl zeilenförmige als auch
flächenförmige Bilder aufzunehmen vermag, und daß die Kameras
(70; 77 bzw. 100; 105) mit einer Signalverarbeitungseinrichtung
(98; 122) verbunden sind, welche für jede Kamera wenigstens
einen A/D-Wandler (86, 91; 86′, 91′ bzw. 112, 112′) jeweils
wenigstens zwei abwechselnd mit diesem verbindbare Bildspeicher
(88, 89, 92; 88′, 89′, 92′ bzw. 114, 115; 114′, 115′) und einen
ersten Rechner (90; 90′ bzw. 116; 116′) zur Berechnung der
Ähnlichkeitsfunktion für die Vorschubbestimmung, sowie eine
Winkelberechnungseinheit (93; 93′ bzw. 117; 117′) und einen mit
diesem verbundenen zweiten Rechner (94; 94′ bzw. 118; 118′) zur
Berechnung der Ähnlichkeitsfunktion für die Dehnungsbestimmung
aufweist, sowie ferner ein Vergleicher- und ein
Vorschubregelungsmodul (95, 96 bzw. 119, 120) enthält, das mit
einer Stelleinrichtung (28) für wenigstens ein Vorschubmittel
(9) der Nähmaschine verbunden ist.
19. Nähmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jede
Kamera (70; 77) einen Strahlenteiler (74; 80) und einen
zeilenförmigen Sensor (75; 81) sowie einen flächenförmigen
Sensor (76; 82) aufweist.
20. Nähmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jede
Kamera (100; 105) nur einen einzigen Sensor (104; 108) aufweist,
der flächenförmig ausgebildet und durch die
Signalverarbeitungseinrichtung (122) wahlweise flächen- oder
zeilenmäßig auslesbar ist.
21. Nähmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen
5 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stofflage (7; 8)
eine einzige Kamera (30; 36) zur Gewinnung der für die
Berechnung der Vorschubgröße und des Dehnungszustandes
erforderlichen Bilddaten zugeordnet ist und jede Kamera (30; 36)
nur einen im wesentlichen zeilenförmig ausgebildeten Sensor (42)
enthält, der parallel zur Vorschubrichtung der Nähmaschine
ausgerichtet ist, und daß die Kameras (30; 36) mit einer
Signalverarbeitungseinrichtung (57; 69) verbunden sind, welche
für jede Kamera einen A/D-Wandler (44; 44′ bzw. 60; 60′),
jeweils wenigstens zwei abwechselnd mit diesem verbindbare
Bildspeicher (46, 47; 46′, 47′ bzw. 63, 64; 63′, 64′) und einen
Rechner (53; 53′ bzw. 65; 65′) zur Berechnung der
Ähnlichkeitsfunktionen für die Vorschub- und Dehnungsbestimmung,
sowie ein Vergleicher- und ein Vorschubregelungsmodul (54, 55
bzw. 66, 67) aufweist, das mit einer Stelleinrichtung (28) für
wenigstens ein Vorschubmittel (9) der Nähmaschine verbunden ist.
22. Nähmaschine nach den Ansprüchen 18 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Kamera (30; 36; 70; 77; 100; 105) eine
aus stroboskopisch gesteuerten Infrarot-Dioden bestehende
Beleuchtungseinrichtung (31; 37; 71; 85; 101; 111) zugeordnet
ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904000633 DE4000633A1 (de) | 1989-01-12 | 1990-01-11 | Verfahren und naehmaschine zum laengengleichen zusammennaehen zweier stofflagen |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3900748 | 1989-01-12 | ||
DE19904000633 DE4000633A1 (de) | 1989-01-12 | 1990-01-11 | Verfahren und naehmaschine zum laengengleichen zusammennaehen zweier stofflagen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4000633A1 true DE4000633A1 (de) | 1990-07-26 |
DE4000633C2 DE4000633C2 (de) | 1992-09-10 |
Family
ID=25876716
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904000633 Granted DE4000633A1 (de) | 1989-01-12 | 1990-01-11 | Verfahren und naehmaschine zum laengengleichen zusammennaehen zweier stofflagen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4000633A1 (de) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4118118A1 (de) * | 1991-06-03 | 1992-12-10 | Pfaff Ag G M | Naehmaschine mit einer einrichtung zum messen der relativlage von naehgutlagen-endkanten |
DE4429281A1 (de) * | 1994-08-19 | 1995-03-23 | Losberger Sonnenschutz | Verfahren und Vorrichtung zum Konfektionieren großflächiger flexibler Flächengebilde |
US5562059A (en) * | 1992-10-27 | 1996-10-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Apparatus and method for controlling sewing machine |
DE19610979C1 (de) * | 1996-03-20 | 1997-11-20 | Stutznaecker Emil Naehmasch | Verfahren und Vielnadelnähmaschine zum Nähen von großflächigem Nähgut |
DE19628319A1 (de) * | 1996-07-13 | 1998-01-15 | Monforts Textilmaschinen Gmbh | Einrichtung zum Messen der Rapportlänge eines flachreliefartigen Musters |
EP1039010A2 (de) * | 1999-03-22 | 2000-09-27 | G.M. Pfaff Aktiengesellschaft | Verfahren und Näheinheit zum Einarbeiten von Merhweite |
DE10052153B4 (de) * | 1999-11-16 | 2007-02-08 | Hewlett-Packard Co. (N.D.Ges.D.Staates Delaware), Palo Alto | Druckvorrichtung und Verfahren zum Bestimmen einer Positionsverschiebung eines Druckkopfs derselben |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19850742C2 (de) * | 1998-11-04 | 2001-05-23 | Johnson Controls Gmbh | System zum Überprüfen einer Naht während eines Nähprozesses |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3346163C1 (de) * | 1983-12-21 | 1985-04-11 | Pfaff Industriemaschinen Gmbh, 6750 Kaiserslautern | Verfahren zum mustergerechten Zusammennaehen von Stoffteilen |
DE3416883A1 (de) * | 1984-05-08 | 1985-11-14 | Robert Prof. Dr.-Ing. 7760 Radolfzell Massen | Verfahren und anordnung zur kontinuierlichen beruehrungslosen messung der 2-dimensionalen schrumpfung von strickwaren |
DE3525028A1 (de) * | 1985-07-13 | 1987-01-22 | Pfaff Ind Masch | Verfahren und vorrichtung zum bestimmen und regeln der vorschubgroesse an einer naehmaschine |
-
1990
- 1990-01-11 DE DE19904000633 patent/DE4000633A1/de active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3346163C1 (de) * | 1983-12-21 | 1985-04-11 | Pfaff Industriemaschinen Gmbh, 6750 Kaiserslautern | Verfahren zum mustergerechten Zusammennaehen von Stoffteilen |
DE3416883A1 (de) * | 1984-05-08 | 1985-11-14 | Robert Prof. Dr.-Ing. 7760 Radolfzell Massen | Verfahren und anordnung zur kontinuierlichen beruehrungslosen messung der 2-dimensionalen schrumpfung von strickwaren |
DE3525028A1 (de) * | 1985-07-13 | 1987-01-22 | Pfaff Ind Masch | Verfahren und vorrichtung zum bestimmen und regeln der vorschubgroesse an einer naehmaschine |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4118118A1 (de) * | 1991-06-03 | 1992-12-10 | Pfaff Ag G M | Naehmaschine mit einer einrichtung zum messen der relativlage von naehgutlagen-endkanten |
US5562059A (en) * | 1992-10-27 | 1996-10-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Apparatus and method for controlling sewing machine |
US5653186A (en) * | 1992-10-27 | 1997-08-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Apparatus and method for controlling sewing machine |
DE4429281A1 (de) * | 1994-08-19 | 1995-03-23 | Losberger Sonnenschutz | Verfahren und Vorrichtung zum Konfektionieren großflächiger flexibler Flächengebilde |
DE19610979C1 (de) * | 1996-03-20 | 1997-11-20 | Stutznaecker Emil Naehmasch | Verfahren und Vielnadelnähmaschine zum Nähen von großflächigem Nähgut |
DE19628319A1 (de) * | 1996-07-13 | 1998-01-15 | Monforts Textilmaschinen Gmbh | Einrichtung zum Messen der Rapportlänge eines flachreliefartigen Musters |
DE19628319C2 (de) * | 1996-07-13 | 2000-11-23 | Monforts Textilmaschinen Gmbh | Einrichtung zum Messen der Rapportlänge eines plastischen Musters |
EP1039010A2 (de) * | 1999-03-22 | 2000-09-27 | G.M. Pfaff Aktiengesellschaft | Verfahren und Näheinheit zum Einarbeiten von Merhweite |
EP1039010A3 (de) * | 1999-03-22 | 2000-12-27 | G.M. Pfaff Aktiengesellschaft | Verfahren und Näheinheit zum Einarbeiten von Merhweite |
DE10052153B4 (de) * | 1999-11-16 | 2007-02-08 | Hewlett-Packard Co. (N.D.Ges.D.Staates Delaware), Palo Alto | Druckvorrichtung und Verfahren zum Bestimmen einer Positionsverschiebung eines Druckkopfs derselben |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4000633C2 (de) | 1992-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3346163C1 (de) | Verfahren zum mustergerechten Zusammennaehen von Stoffteilen | |
EP1321556B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Stofftransportes bei einer Näh- oder Stickmaschine | |
DE3416883C2 (de) | ||
DE69634089T2 (de) | Verbesserung der ausrichtung von inspektionsystemen vor der bildaufnahme | |
DE69628929T2 (de) | Verfahren und Maschine zum Lesen und Zuordnen eines optischen Kodes | |
DE3726704A1 (de) | Mustersensor fuer eine naehmaschine | |
DE69515644T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung der Verzugswinkel in einer Textilbahn | |
DE4026250A1 (de) | Koordinatenschneid- oder -trennvorrichtung zum automatischen schneiden oder trennen von abgepasstem, flaechenfoermigem schneidgut | |
WO1989012126A1 (en) | Process and sewing machine for stitching layers of fabric together to ensure pattern matching | |
DE4000633C2 (de) | ||
DE4242702C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten flächenhafter Gegenstände | |
DE112017008004B4 (de) | Nähmaschine | |
DE3917120C2 (de) | ||
DE3902467A1 (de) | Musteranpassende bahnverbindungsmaschine | |
DE3910870C2 (de) | ||
DE4118118C2 (de) | Nähmaschine mit einer Einrichtung zum Messen der Relativlage von Nähgutlagen-Endkanten | |
WO1990008215A1 (de) | Verfahren und nähmaschine zum längengleichen zusammennähen zweier stofflagen | |
DE19640023B4 (de) | Verfahren zur Verzugskorrektur | |
DE3902473A1 (de) | Musteranpassende naehmaschine | |
DE3902474A1 (de) | Musteranpassende naehmaschine | |
DE3934933C2 (de) | ||
EP1924732B1 (de) | Vorrichtung zur schussfaden- und lagedetektion einer geförderten textilen warenbahn | |
DE4037854C2 (de) | ||
DE3509526C1 (de) | Naehmaschine mit einer Steuerung fuer die Bewegung eines Naehguthalters | |
DE102013223852A1 (de) | Verfahren zur Erstellung von mindestens zwei Bildern mit einer Kameravorrichtung sowie Kameravorrichtung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: G.M. PFAFF AG, 6750 KAISERSLAUTERN, DE |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |