DE102005007007A1

DE102005007007A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen und Verarbeiten von Messgrössen bei einer Nähmaschine

Info

Publication number: DE102005007007A1
Application number: DE102005007007A
Authority: DE
Inventors: Manfred Schweizer
Original assignee: Fritz Gegauf AG
Current assignee: Fritz Gegauf AG
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2005-02-16
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2025-02-17
Also published as: US20060015209A1; US9840795B2; SE528048C2; US20160138205A1; CH697501B1; DE102005007007B4; SE0501003L

Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung zum Erfassen und Verarbeiten von Messgrößen bei einer Nähmaschine (1) nutzen mindestens eine an der Nähmaschine (1) angeordnete Kamera (25) zum Erfassen und Verarbeiten von Nähmaschinenelementen und Nähelementen. Eine der Kamera (25) nachgeschaltete Bildverarbeitungseinheit verarbeitet die von der Kamera (25) gelieferten Bilder unter Berücksichtigung von in einem Sollgrößenspeicher gespeicherten Daten und beeinflusst das Verhalten der Maschinensteuerung in Abhängigkeit des Verarbeitungsergebnisses.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen und Verarbeiten von Messgrössen bei einer Nähmaschine gemäss den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 12.

Es ist bekannt, dass bei Nähmaschinen eine Kamera vorgesehen sein kann, welche das Nähgut während des Nähvorgangs überwacht. So können Qualitätsunterschiede, die durch unterschiedliche Transporteigenschaften verschiedener Nähgutarten bedingt sein können, erfasst werden.

Die Kamera kann, wie dies beispielsweise die DE 19 850 742 offenbart, zum Feststellen der Lage zweier benachbarter Einstichstellen der Nähnadel auf dem Nähgut verwendet werden. Eine Vergleichseinrichtung stellt Abweichungen der Istwerte von gespeicherten Sollwerten für die Lage dieser Einstichstellen fest und beeinflusst den Stoffvorschub derart, dass nachfolgende Einstichstellen möglichst wenig von den jeweils gewünschten Solllagen abweichen.

Obwohl für das einwandfreie Funktionieren einer Nähmaschine nicht nur die z.T. recht unterschiedlichen Eigenschaften des Nähguts im Zusammenspiel mit der Nähgut- Transportvorrichtung verantwortlich sind, wurde bisher nur daran gedacht, mit einer Kamera das Nähgut zu überwachen. Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen und Verarbeiten von Messgrössen bei einer Nähmaschine mit einer Kamera zu schaffen, welche ein einwandfreies Arbeiten der Nähmaschine sicherstellen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen und Verarbeiten von Messgrössen bei einer Nähmaschine gemäss dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 12.

Mit dem erfindungsgemässen Verfahren und der erfindungsgemässen Vorrichtung können Nähmaschinenelemente und deren Anordnung an der Nähmaschine überwacht werden. Dabei können z.B. Informationen über den Typ bestimmter Nähmaschinenelemente und über deren korrekte Anordnung an der Nähmaschine erfasst werden. Die Erfassung und Auswertung erfolgt mittels einer oder mehrerer Kameras mit nachgeschalteter Bildverarbeitungseinheit. Je nach Anordnung der Kamera oder einer ihr zugeordneten Abbildungsoptik können Nähmaschinenelemente von der Innenseite des Unterarms her (z.B. Spule, Spulenkapsel oder Stichplatte) oder oberhalb der der Stichplatte (z.B. Nähnadel, Nähfuss, Stichplatte, Stickrahmen) erfasst werden. Die Kameras und/oder die Abbildungsoptiken bzw.

Teile davon können beweglich angeordnet sein. Sie können z.B. um eine oder mehrere Schwenkachsen schwenkbar und/oder entlang einer Translationsachse verschiebbar gelagert sein. Positions- und/oder Lageänderungen können z.B. durch Schrittmotoren oder andere Antriebsmittel, die von der Nähmaschinensteuerung kontrollierbar sind, bewirkt werden. Die Bildinformationen werden von einer Bildverarbeitungseinheit ausgewertet. Dabei kann die Bildverarbeitungseinheit in einem Sollgrössenspeicher gespeicherte Merkmale oder Vergleichs- bzw. Sollgrössen verwenden. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Bildverarbeitungseinheit zusätzlich auch Informationen bzw. Sollgrössen im Sollgrössenspeicher speichern. Solche Sollgrössen können z.B. Farb- oder Zeichencodes oder Informationen zur Form, Kontur, Struktur, Lage oder Position eines Nähmaschinenelements umfassen.

Die Bildverarbeitungseinheit kann wirkungsmässig mit der Nähmaschinensteuerung verbunden oder Bestandteil derselben sein. Die Bildverarbeitungseinheit kann das Vorhandensein und/oder die korrekte Montage eines oder mehrerer Nähmaschinenelemente und/oder deren räumliche Lage an der Nähmaschine überprüfen. Verschiedene Funktionen der Nähmaschinensteuerung, welche die Informationen der Bildverarbeitungseinheit nutzen, können dazu beitragen, dass Bedienungs-, Überwachungs- und Kontrollaufgaben automatisiert, vereinfacht oder verbessert werden, dass beim Auftreten von Fehlern Warnungen ausgegeben oder die Ausführung gewisser Folgeoperationen verhindert werden, dass Unfälle verhindert werden oder dass die Qualität des Nähvorgangs sichergestellt oder verbessert wird.

Zusätzlich zur Erfassung und Auswertung von Informationen über Nähmaschinenelemente, welche Bestandteil oder Zubehör der Nähmaschine sind, kann die Bildverarbeitungseinheit auch zur Erfassung und Auswertung von Informationen von Nähelementen ausgebildet sein. Die Kategorie Nähelemente umfasst das Nähgut und die für die Verarbeitung des Nähguts eingesetzten Fäden vor und nach der Bearbeitung. Die Informationen über Nähelemente können von der Nähmaschinensteuerung insbesondere auch zur Steuerung oder Regelung von Nähprozessen benutzt werden, beispielsweise zum Beeinflussen der Längs- und oder der Querbewegung einer Stofftransportvorrichtung.

Die Kamera kann auch zur Vorgabe von Vergleichskriterien für den Sollgrössenspeicher verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich können solche Merkmale oder Sollgrössen auch über eine Schnittstelle in den Sollgrössenspeicher eingelesen werden.

Anhand einiger Figuren wird die Erfindung im Folgenden näher beschrieben. Dabei zeigen
1 eine Nähmaschine in Seitenansicht, wobei unten ein Detail A im Bereich des Greifers grösser und teilweise zerlegt gezeigt ist,
2 ein Prinzipschema eines Teils einer Nähmaschine mit einer Erfassungsvorrichtung
3a eine erste Stichplatte,
3b eine zweite Stichplatte,
4 vier verschiedene Nähfusstypen,
5a eine Seitenansicht einer Nähmaschine mit korrekt befestigtem Nähfuss,
5b eine Seitenansicht einer Nähmaschine mit unvollständig befestigtem Nähfuss,
5c eine Seitenansicht einer Nähmaschine mit eben aufliegendem Nähfuss,
5d eine Seitenansicht einer Nähmaschine mit schief aufliegendem Nähfuss,
6 acht verschiedene Nähnadeltypen.
1 zeigt schematisch eine Nähmaschine 1 mit einem Sockel 3, einem auf dem Sockel 3 befestigten und abgestützten Ständer 5 und daran befestigtem Frei- bzw. Unterarm 7 sowie dem Oberarm 9. Am Oberarm 9 sind seitlich eine Anzeige 10 bzw. ein Bildschirm und Bedienelemente 12 angeordnet. Das vordere Ende des Oberarms 9 ist als Nähmaschinenkopf 11 ausgebildet. An der Unterseite des Nähmaschinenkopfs 11 ragen eine Nadelstange 13 mit einem Nadelhalter 15, eine in den Nadelhalter 15 eingesetzte Nähnadel bzw. Nadel 17, ein Nähfusshalter 19 mit einem darin eingesetzten Nähfuss 21 und eine Einfädelvorrichtung 23 hervor. Zwei durch gebrochene Linien dargestellte Kameras 25 sind derart in den Nähmaschinenkopf 11 integriert bzw. in einem seitlich an diesem befestigten und wieder entfernbaren Zusatzmodul 27 angeordnet, dass sie eines oder mehrere der zwischen dem Nähmaschinenkopf 11 und dem Unterarm 7 sichtbaren Nähmaschinenelemente oder Teile davon erfassen können. Eine weitere, ebenfalls durch gebrochene Linien dargestellte Kamera 25 ist im vorderen Bereich des Unterarms 7 so angeordnet, dass sie dort sichtbare Nähmaschinenelemente oder Teile davon erfassen kann. Alternativ können Kameras 25 auch in anderen Bereichen der Nähmaschine 1 angeordnet sein, beispielsweise im Bereich des Ständers 5 oder des Oberarms 9. Im Weiteren können optische Elemente wie z.B. Lichtwellenleiter 29, Linsen 31 oder Spiegel für die Abbildung eines Erfassungsbereichs auf die Kamera 25 eingesetzt sein. Auf diese Weise können selbst ungünstig gelegene Erfassungsbereiche auf eine Kamera 25 abgebildet werden. Die Kameras 25 können somit weitgehend unabhängig von deren Erfassungsbereichen dort an der Nähmaschine 1 angeordnet werden, wo ausreichend Platz zur Verfügung steht. Auf diese Weise sind selbst schwer zugängliche Nähmaschinenelemente erfassbar. In der einfachsten Ausführung der Erfindung genügt eine Kamera 25. Mehrere Kameras 25 können aber auch so zusammenwirken, dass die Erfassung von Objekten wie Nähmaschinenelementen oder Nähelementen aus unterschiedlichen Richtungen möglich ist.
Die Bezeichnung "Nähmaschinenelemente" umfasst fest an der Nähmaschine 1 angeordnete sowie von dieser lösbare Bestandteile und Zubehörteile, also beispielsweise die Nadelstange 13, den Nadelhalter 15, die Nadel 17, den Nähfusshalter 19, den Nähfuss 21, die Einfädelvorrichtung 23, eine Stichplatte 33, einen Greifer 35, eine in den Greifer 35 eingesetzte Spulenkapsel 37 oder eine in die Spulenkapsel 37 eingesetzte leere, teilweise oder vollständig mit einem Faden bestückte Spule 39. Zur besseren Sichtbarkeit der dortigen Nähmaschinenelemente ist in 1 eine Klappe 41, welche an der Vorderseite des Unterarms 7 angeordnet ist, geöffnet. Weitere mögliche Nähmaschinenelemente sind Anschiebetische, Kantenlineale, Zusatzapparate oder Stickrahmen (keine Darstellung).
2 zeigt ein Prinzipschema der Vorrichtung zum Erfassen von Messgrössen. Die Kameras 25 können z.B. Schwarz-Weiss- oder Farb-CCD- oder CMOS-Bildsensoren mit einer ein- oder zweidimensionalen Anordnung von lichtsensitiven Pixeln umfassen. Sie sind mit einer Bildverarbeitungseinheit 43 verbunden, welche die von den Kameras 25 erfassten Bildinformationen verarbeitet. Alternativ kann jeder Kamera 25 eine eigene Bildverarbeitungseinheit 43 zugeordnet sein. Diese kann z.B. ganz oder teilweise auf dem gleichen Chip wie die Kamera 25 integriert sein.
Die Bildverarbeitungseinheit 43 ist wirkungsmässig mit einem Sollgrössenspeicher 45 verbunden, beispielsweise einem nichtflüchtigen Flash-Speicher. Des Weiteren besteht eine wirkungsmässige Verbindung zwischen der Bildverarbeitungseinheit 43 und der Nähmaschinensteuerung – kurz Maschinensteuerung 47 genannt. Selbstverständlich kann die Bildverarbeitungseinheit 43 auch ganz oder teilweise in die Maschinensteuerung 47 integriert sein. Die Maschinensteuerung 47 umfasst mehrere Schnittstellen, beispielsweise zu Bedienelementen 12, zur Anzeige 10, zu einem akustischen Signalgeber 49 und zum Hauptantrieb 51, welcher je nach Ausgestaltung der Nähmaschine 1 z.B. zum Antreiben der Nadelstange 13 und des Greifers 35 benutzt wird.
In 3a und 3b sind zwei verschiedene Stichplatten 33 mit eingeprägten Längenskalen und Durchtrittsschlitzen 53 für eine Transportierklaue 34 (5c und 5d) dargestellt. Die beiden Stichplatten 33 unterscheiden sich in der Grösse bzw. Länge einer Nadel-Durchtrittsöffnung 55 und/oder eines auf der Oberseite und/oder der Unterseite der Stichplatte 33 aufgedruckten oder eingeprägten Codes 57. Der Code 57 kann z.B. als Strichcode, als Zahl oder als Farbcode ausgebildet sein und ist eindeutig einem bestimmten Stichplattentyp zugeordnet.
In 4 sind vier unterschiedliche Nähfusstypen dargestellt. Sie unterscheiden sich nicht nur durch Ihre Form bzw. Gestalt, sondern auch durch einen sichtbar aufgedruckten oder geprägten Code 57 in Gestalt einer Zahl. Der Code "1" charakterisiert einen Rücktransportfuss für Nutz – und Dekorstiche, Code "2" einen Overlock-Fuss, Code "9" einen Stopffuss und Code "37" einen Patchworkfuss.
Nähmaschinenelemente müssen nicht zwingend mit einem Code gekennzeichnet sein, wenn eine eindeutige Identifizierung auch anhand anderer Merkmale möglich ist.
In den 5a und 5b ist schematisch die Befestigung eines Nähfusses 21 am Nähfusshalter 19 dargestellt. Dabei wird eine becherartige Vertiefung 59 an der Oberseite des Nähfusses 21 von unten her über einen am Nähfusshalter 19 nach unten vorstehenden Zapfen 61 geschoben. Anschliessend wird der Nähfuss 21 mittels eines Kniehebels 63 am Nähfusskalter 19 festgeklemmt. Wenn der Nähfuss 21 nicht richtig auf dem Nähfusshalter 19 sitzt, ist dies z.B. durch eine abgesenkte und/oder schiefe Lage des Nähfusses 21 oder durch eine geänderte Schwenkstellung des Kniehebels 63 im Vergleich zu einer Sollstellung bei korrekt befestigtem Nähfuss 21 erkennbar.
In den 5c und 5d ist die unterschiedliche Lage des Nähfusses 21 bzw. einer unten am Nähfuss 21 angelenkten Nähfusssohle 22 bei ebener Auflage auf der Transportierklaue 34 (5c) und beim Überqueren eines Saums 65 eines Nähguts 67 dargestellt.
In 6 sind mehrere unterschiedliche Nähnadeltypen dargestellt. Sie weisen unterschiedliche Merkmale auf wie z.B. Nadeldurchmesser d, Art der Spitze (Schneidespitze, Rundungsdurchmesser einer Kugelspitze), Anzahl Nadeln 17 bei Mehrfachnadeln, Abstände s zwischen einzelnen dieser Nadeln 17, Form der Nadel (z.B. Rundnadel, Schwertnadel). Die in 6 dargestellten Nadeln 17 sind der Reihe nach von links: Eine Schwertnadel 17a, eine Drillingsnadel 17b, eine Doppelnadel 17c, eine Nadel 17d mit Schneidspitze, eine Nadel 17e mit einer schlanken Spitze, zwei Nadeln 17f und 17g mit mittlerer Kugelspitze, eine Nadel 17h mit feiner Kugelspitze und eine Universalnadel 17i mit leicht gerundeter Spitze.
Im Sollgrössenspeicher 45 können in geeigneter Form Sollgrössen bzw. Vergleichswerte bzw. Kriterien zum Vergleich von Messgrössen, welche von den Kameras 25 erfasst und durch die Bildverarbeitungseinheit 43 aufbereitet werden, gespeichert werden.
Eine oder mehrere der Kameras 25 können so angeordnet sein, dass sie zusätzlich zu mindestens einem Nähmaschinenelement auch Nähelemente oder Teile davon vor, während oder nach der Verarbeitung durch die Nähmaschine 1 erfassen können. Der Begriff "Nähelemente" umfasst z.B. das Nähgut 67, Fäden wie den Oberfaden und den Unterfaden, einen Saum, eine Naht oder ein Stickmuster auf dem Nähgut 67, eine Vorlage für eine Naht oder ein Stickmuster oder dergleichen. Auch Teilbereiche solcher Nähelemente werden als Nähelemente bezeichnet. Nähelemente können somit beim Nähen und/oder Sticken und/oder Quilten oder ähnlichen Vorgängen bzw. Nähprozessen in den Stichbildungsbereich zwischen Unterarm 7 und Oberarm 9 gebracht und dort ver- oder bearbeitet oder erfasst werden.
Im Sollgrössenspeicher 45 können als Sollgrössen bzw. Vergleichsgrössen Informationen über Nähmaschinenelemente, über einzelne Merkmale solcher Nähmaschinenelemente, über deren Anordnung, Grösse, Farbe, Gestalt und Lage z.B. in Bezug auf die Nähmaschine 1 oder in Bezug auf andere Nähmaschinenelemente gespeichert werden. So kann z.B. von Nähfüssen 21 eine Bildinformation gespeichert werden, wie sie von einer der Kameras 25 bei korrekt am Nähfusshalter 19 befestigtem Nähfuss 21 aufgenommen werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Abbild der Konturen oder Kanten eines derart am Nähfusshalter 19 befestigten Nähfusses 21 oder eines auf dem Nähfuss 21 abgebildeten Codes 57 gespeichert werden. Anstelle oder zusätzlich zu den Bildinformationen von korrekt montierten Nähmaschinenelementen können auch typische Bilder von fehlerhaft montierten Nähmaschinenelementen im Sollgrössenspeicher 45 hinterlegt werden. Die Bildverarbeitungseinheit 43 kann die von der oder den Kameras 25 registrierten Bildinformationen entsprechend den in einem (nicht dargestellten) Programmspeicher vorgegebenen Vorschriften verarbeiten und prüfen, ob und gegebenenfalls welche der im Sollgrössenspeicher 45 hinterlegten Merkmale mit den von der oder den Kameras 25 erfassten Merkmalen ausreichend übereinstimmen oder von diesen abweichen. Falls eine Übereinstimmung von Merkmalen feststellbar ist, kann die Bildverarbeitungseinheit 43 auch noch deren Position bzw. Lage und Orientierung überprüfen. Stellt die Bildverarbeitungseinheit 43 z.B. fest, dass ein Nähfuss 21 die Zahl Drei als Code 57 hat, dass diese Zahl Drei aber nicht in der erwarteten Orientierung und/oder nicht an der erwarteten Stelle im von der zugehörigen Kamera 25 aufgenommenen Bildausschnitt liegt, so ist dies ein Anzeichen dafür, dass der Nähfuss 21 nicht korrekt am Nähfusshalter 19 befestigt ist. Ein weiterer Hinweis auf einen falsch montierten Nähfuss 21 kann die Feststellung sein, dass der Kniehebel 63 am Nähfusshalter 19 in einer Offenstellung ist (5b). Die Bildverarbeitungseinheit 43 kann die Maschinensteuerung 47 dazu veranlassen, den Benutzer mittels eines Warntons oder einer mit synthetischer Stimme gesprochenen Warnmeldung auf das Problem eines nicht korrekt montierten Nähfusses 21 hinzuweisen. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Warnmeldung auf der Anzeige 10 ausgegeben werden, welche auf das festgestellte Problem hinweist. Analog zur Feststellung, ob und welcher Nähfuss 21 am Nähfusshalter 19 befestigt ist und ob die Befestigung einwandfrei ist, kann auch die Anwesenheit und korrekte Befestigung anderer Nähmaschinenelemente überprüft werden. Zusätzlich oder anstelle von Warnmeldungen kann die Maschinensteuerung 47 auch andere Massnahmen veranlassen. Einige solcher Vorgänge sind nachfolgend nicht abschliessend beschrieben:

– Die Bildverarbeitungseinheit 43 erkennt durch Vergleich des Kamerabildes mit Bildinformationen, die im Sollgrössenspeicher 45 gespeichert sind, dass ein bestimmter Nähfusstyp korrekt in den Nähfusshalter eingesetzt ist. Diese Information wird an die Maschinensteuerung 47 weitergegeben. Die Maschinensteuerung 47 stellt in der Folge auf der als Touch-screen ausgebildeten Anzeige 10 nur Nähstiche bzw. Sticharten zur Auswahl, die mit diesem Nähfusstyp verträglich sind.
– Die Maschinensteuerung 47 erkennt aufgrund der von der Bildverarbeitungseinheit 43 abgefragten Daten, dass eine Doppelnadel 17c in den Nadelhalter 15 eingesetzt ist, und dass eine mit diesem Nadeltyp nicht verträgliche Stichplatte 33 am Unterarm 7 z.B. durch eine Schnapp-, Schraub- oder Magnetverbindung befestigt ist. Die Maschinensteuerung 47 verhindert als erste Massnahme, dass der Hauptantrieb 51 aktiviert werden kann oder entkuppelt die Nadelstange 13 vom Hauptantrieb 51. Als weitere Massnahme wird wie oben beschrieben eine Warnung an der Anzeige 10 und/oder am Signalgeber 49 ausgegeben.
– Die Maschinensteuerung 47 erhält von der Bildverarbeitungseinheit 43 eine Mitteilung, dass sich ein Fremdkörper wie z.B. eine Stecknadel, eine Schere oder die Finger einer Person im Stichbildungsbereich unter der Nadel 17 befinden. Die Maschinensteuerung 47 verhindert wie beschrieben das Starten des Nähvorgangs. Selbstverständlich können sicherheitsrelevante Grössen auch redundant bzw. parallel durch zusätzliche Erfassungsmittel erfasst werden.
– Die Maschinensteuerung 47 veranlasst die Speicherung von Daten, welche von der Bildverarbeitungseinheit 43 aktuell erfasst worden sind, in einem temporären Arbeitsspeicher (nicht dargestellt) und aktualisiert diese Daten fortwährend. Die Reihenfolge und Häufigkeit dieser Aktualisierungen und/oder der Erfassung einzelner Nähmaschinenelemente durch die Bildverarbeitungseinheit 43 kann z.B. von Aktionen der Bedienperson wie der Bedienung des Fussanlassers zum Starten des Nähvorgangs, von einer möglichen Verletzungsgefahr und vom Risiko einer Beschädigung der Nähmaschine 1 abhängen.
– Die Maschinensteuerung 47 weist die Bildverarbeitungseinheit 43 an, Informationen wie z.B. die Anwesenheit, die korrekte Montage oder den Typ verschiedener Nähmaschinenelemente zu erfassen.

In Analogie zu Informationen über Nähmaschinenelemente kann die Bildverarbeitungseinheit 43 auch Informationen über Nähelemente, über deren Strukturmerkmale, über deren Anordnung und Orientierung z.B. in Bezug auf die Nähmaschine 1 oder in Bezug auf Nähmaschinenelemente erfassen, verarbeiten und im Sollgrössenspeicher 45 speichern. So können beispielsweise von einem oder mehreren verschiedenen Stoff- bzw. Gewebetypen die für bestimmte Orientierungen bzw. Ausrichtungen des Stoffes bei ebener Auflage auf dem Unterarm 7 im Bereich der Stichplatte 33 typischen Richtungen der Fadenverläufe, die Fadenstärke und/oder der Abstand zwischen benachbarten Fäden und/oder die Anzahl Fäden pro Längeneinheit in einer oder mehreren Richtungen bzw. Dimensionen und/oder die Farbe gespeichert werden. Im Weiteren können im Sollgrössenspeicher 45 Bilder des in die Nadel 17 eingefädelten Oberfadens bzw. des Verlaufs des Oberfadens im Bereich der Nadel 17 oder im Bereich zwischen Nähmaschinenkopf 11 und Stichplatte 33 und Bilder des Unterfadens im Bereich des Greifers 35 gespeichert werden.
Nachfolgend sind in nicht abschliessender Aufzählung weitere Nähelemente bzw. Merkmale solcher Nähelemente aufgeführt:

– Farbe von Fäden oder von Nähten,
– Stärke von Fäden oder von Nähten,
– Fadenverlauf ohne und mit Fadenriss,
– Helligkeit, Farbe, Form, Gestalt, Kontur, Struktur, Grösse, Lage, Position oder Ausrichtung eines Nähelements oder eines Teils desselben,
– Nahtbild (insbesondere die Gestalt einer Naht, der Fadeneinzug bzw. die Verknotung),
– Verschiedene Stoffarten bei ebener Auflage,
– Stickmuster bzw. Stickbilder oder Applikationen,
– Formen bzw. Konturen des Nähguts bei korrekter und/oder fehlerhafter, z.B. geraffter oder verzogener Auflage.

Die Speicherung von Merkmalen oder Sollgrössen von Nähmaschinenelementen und Nähelementen kann z.B. von einem externen Datenträger über eine Kommunikationsschnittstelle der Nähmaschine 1 erfolgen, wobei der Datenträger direkt oder über ein Kommunikationsnetzwerk bzw. über Internet mit der Nähmaschine 1 verbindbar ist (nicht dargestellt). Alternativ oder zusätzlich kann die Bildverarbeitungseinheit 43 dazu ausgebildet sein, Bilder von Nähelementen und von korrekt an der Nähmaschine 1 angeordneten Nähmaschinenelementen zu erfassen und im Sollgrössenspeicher 45 zu speichern. Für diesen Zweck aktiviert der Benutzer an einem der Bedienelemente 12 einen Lernmodus. Anschliessend erfassen die Kameras 25 unmittelbar nacheinander je ein Bild mit dem korrekt angeordneten Nähmaschinenelement bzw. Nähelement und ein Bild ohne dieses Element. Die Bildverarbeitungseinheit ermittelt daraus als Differenz bzw. Unterschied zwischen den Bildern ein Bild des Elements selbst. Dieses kann direkt oder nach anschliessender Nachbearbeitung mit bekannten Bildverarbeitungsmethoden wie z.B. Kantenextraktion oder Fouriertransformation durch die Bildverarbeitungseinheit 43 im Sollgrössenspeicher 45 gespeichert werden. Im Sollgrössenspeicher 45 können z.B. Informationen von Nähmaschinenelementen, die von der Nähmaschine 1 losgelöst oder korrekt oder fehlerhaft an der Nähmaschine 1 bzw. an deren Haltevorrichtungen befestigt sind, gespeichert sein. Der Sollwertspeicher 45 kann auch Informationen über mehrere mögliche Positionen, Lagen, Operationsstellungen oder Orientierungen von Nähmaschinenelementen an der Nähmaschine 1 umfassen.
Zusätzlich zum Sollgrössenspeicher 45 kann die Nähmaschine 1 einen Datenspeicher (keine Darstellung) umfassen. Dieser kann physikalisch identisch mit dem Sollgrössenspeicher 45 oder alternativ als zusätzliches Speichermedium ausgebildet sein. Im Datenspeicher können bei Bedarf von der oder den Kameras 25 aufgenommene Bilder gespeichert werden. Auf diese Weise können z.B. aktuelle Näharbeiten dokumentiert oder Vorlagen gespeichert werden. Im Weiteren kann die Nähmaschine 1 ein Modem oder allgemein eine Kommunikationsschnittstelle zum Herstellen von Kommunikationsverbindungen über ein Netzwerk bzw. das Internet umfassen. Von den Kameras 25 aufgenommene Bilder einer Problemsituation können so z.B. einfach an ein Helpdesk übermittelt werden. In umgekehrter Richtung können Bilder oder beliebige Informationen über das Internet in den Datenspeicher heruntergeladen werden.
Zur Unterstützung oder Erleichterung von Arbeitsschritten wie z.B. dem Einfädeln eines Fadens in die Nadelöse der Nähnadel 17 oder dem genauen Positionieren des Nähguts 67 unter der Nähnadel 17 können von der oder den Kameras 25 erfasste Bilder auch auf einer LCD bzw. der Anzeige 10 dargestellt werden.
Die Kameras 25 können so ausgebildet sein, das sowohl die Erfassung einzelner Bilder als auch schneller Bildsequenzen möglich sind. Die Bildverarbeitungseinheit 43 kann so ausgebildet sein, dass insbesondere folgende Überwachungs-, Hilfs-, Speicher-, Mess-, Steuer- oder Regelfunktionen in Verbindung mit der Maschinensteuerung 47 möglich sind:

– Überwachung des Oberfadens und/oder des Unterfadens hinsichtlich Fadenriss
– Überwachung des Stoffvorschubs
– Erkennung von Dehnungen bzw. des Verzugs oder Raffungen bzw. des Zusammenzugs des Stoffs
– Überwachung des Fadeneinzugs bzw. der Verknotung von Unter- und Oberfaden
– Erkennung von Stofflagenverschiebung bei der Verarbeitung eines Stapels mit mehreren Stofflagen
– Überwachung der Nahtqualität
– Erkennung von verschiedenen Stoffarten
– Erfassung der Stoffbewegung (Betrag, Richtung). Diese Information kann zum Feststellen des Schlupfs, d.h. einer Abweichung der tatsächlichen Stoffbewegung von der Sollbewegung, genutzt werden. Insbesondere kann sie als Messgrösse bei der Regelung der Stofftransportvorrichtung genutzt werden.
– Erfassung der Positionen einzelner Muster oder Merkmale auf dem Stoff. Nutzung zur Positionsregelung beim Sticken.
– Erfassung bzw. Ausmessung von Mustern (Grösse, Gestalt). Nutzung dieser Information zum Beeinflussen der Musterbildung, beispielsweise bei der Herstellung von Knopflöchern,
– Erfassung der Helligkeit bzw. der Ausleuchtung des Nähguts 67 Nutzung dieser Messgrösse als Regelgrösse zum regulieren der Helligkeit einer (nicht dargestellten) Nähleuchte,
– Erfassung und Speicherung von Bildern der aktuellen Näharbeit (Archivierung, Dokumentation),
– Erfassung von Bildern zur Übermittlung an einen Helpdesk (z.B. mittels eines in die Nähmaschine 1 integrierten oder an diese anschliessbaren Modems),
– Erfassung und Abbildung von Nähmaschinenelementen und/oder Nähelementen bzw. von Teilen davon auf einer LCD bzw. der Anzeige 10 z.B. als Hilfsmittel beim Einfädeln oder zum genauen Positionieren des Nähguts 67 unter der Nadel 17 beim Sticken.

Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung und dem erfindungsgemässen Verfahren können beim Betrieb der Nähmaschine 1 die Sicherheit erhöht, Fehler verhindert, die Bedienung vereinfacht und/oder automatisiert und die Qualität verbessert werden.

Claims

Vorrichtung zum Erfassen und Verarbeiten von Messgrössen bei einer Nähmaschine (1) vor, während oder nach der Bearbeitung eines Nähguts (67), wobei die Nähmaschine (1) eine Maschinensteuerung (47) zum Steuern eines Nadelstangenantriebs und mindestens eine Kamera (25) und eine der Kamera (25) nachgeschaltete Bildverarbeitungseinheit (43) umfasst, und wobei der Bildverarbeitungseinheit (43) ein Sollgrössenspeicher (45) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Sollgrössenspeicher (45) Information über mindestens ein Merkmal mindestens eines Nähmaschinenelements als Sollgrösse speicherbar und/oder gespeichert ist.
Vorrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nähmaschinenelement eine Nähnadel (17), einen Nähfuss (21), eine Stichplatte (33), eine Einfädelvorrichtung (23), eine Spule (39), eine Spulenkapsel (37), einen Greifer (35), ein Zubehörteil oder ein Werkzeug umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Information über mindestens ein Merkmal mindestens eines Nähelements als Sollgrösse im Sollgrössenspeicher (45) gespeichert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Nähelement einen Faden oder ein Nähgut (67) oder eine Applikation oder ein Stickmuster umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Merkmale eine Farbe, ein Code (57), eine Form, eine Gestalt, eine Kontur, eine Struktur, eine geometrische Angabe, eine Lage- bzw. Orientierungsinformation oder eine Positionsangabe umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (25) oder eine der Kamera (25) zugeordnete Abbildungsoptik mindestens teilweise derart im Bereich des Nähmaschinenkopfs (11), des Oberarms (9) oder des Ständers (5) angeordnet ist, dass mindestens ein Bereich des Nähmaschinenelements von der Kamera (25) erfassbar ist, sofern dieser Bereich nicht durch ein Fremdobjekt verdeckt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (25) oder eine der Kamera (25) zugeordnete Abbildungsoptik mindestens teilweise derart im Bereich des Nähmaschinenkopfs (11), des Oberarms (9) oder des Ständers (5) angeordnet ist, dass mindestens ein Bereich des Nähelements von der Kamera (25) erfassbar ist, sofern dieser Bereich nicht durch ein Fremdobjekt verdeckt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (25) oder eine der Kamera (25) zugeordnete Abbildungsoptik mindestens teilweise derart im Bereich des Unterarms (7) angeordnet ist, dass mindestens ein Bereich des Nähmaschinenelements von der Kamera (25) erfassbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (25) oder eine der Kamera (25) zugeordnete Abbildungsoptik mindestens teilweise derart im Bereich des Unterarms (7) angeordnet ist, dass mindestens ein Bereich des Nähelements von der Kamera (25) erfassbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinheit (43) wirkungsmässig mit der Maschinensteuerung (47) und/oder einer optischen Anzeigevorrichtung (10) und/oder einem akustischen Signalgeber (49) und/oder dem Nadelstangenantrieb verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Kameras (25) vorgesehen sind, und/oder dass eine Abbildungsoptik derart angeordnet ist, dass mindestens ein Teilbereich eines flächig ausgebildeten Bildsensors der Kamera (25) über die Abbildungsoptik beeinflussbar ist.
Mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchführbares Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass Information über mindestens ein Merkmal mindestens eines Nähmaschinenelements als Sollgrösse im Sollgrössenspeicher (45) gespeichert wird, und dass die Bildverarbeitungseinheit (43) Übereinstimmungen und/oder Abweichungen zwischen den im Sollgrössenspeicher (45) gespeicherten Sollgrössen und den von der Kamera (25) gelieferten Bildinformation ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Information über mindestens ein Merkmal mindestens eines Nähelements als Sollgrösse im Sollgrössenspeicher (45) gespeichert wird, und dass die Bildverarbeitungseinheit (43) Übereinstimmungen und/oder Abweichungen zwischen im Sollgrössenspeicher (45) gespeicherten Sollgrössen und den von der Kamera (25) gelieferten Bildinformationen ermittelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinheit (43) überprüft, ob einer oder mehrere der folgenden Sachverhalte zutreffen: a) Eine Nadel (17) ist in den Nadelhalter (15) an der Nadelstange (13) eingesetzt, b) eine Nadel (17) ist korrekt in den Nadelhalter (15) eingesetzt, c) eine in den Nadelhalter (15) eingesetzte Nadel (17) umfasst Merkmale eines bestimmten Nadeltyps, d) ein Nähfuss (21) befindet sich am Nähfusshalter (19), e) ein Nähfuss (21) ist korrekt am Nähfusshalter (19) befestigt, f) ein in den Nähfusshalter (19) eingesetzter Nähfuss (21) umfasst Merkmale eines bestimmten Nähfusstyps, g) ein Nähfuss (21) liegt eben auf, h) ein Nähfuss (21) ist in gelüfteter oder in abgesenkter Lage, i) eine Stichplatte (33) ist am Unterarm (7) befestigt, j) eine Stichplatte (33) ist korrekt am Unterarm (7) befestigt, k) eine am Unterarm (7) befestigte Stichplatte (33) umfasst Merkmale eines bestimmten Stichplattentyps. l) eine Einfädelvorrichtung (23) ist vorhanden, m) eine Einfädelvorrichtung (23) umfasst Merkmale eines bestimmten Typs von Einfädelvorrichtungen (23), n) eine Einfädelvorrichtung (23) ist in einer bestimmten Operationsstellung, o) ein Zubehörteil oder ein Werkzeug ist korrekt an der Nähmaschine (1) angeordnet, p) ein Zubehörteil oder Werkzeug umfasst Merkmale eines bestimmten Zubehörteiltyps oder Werkzeugtyps, q) eine Spulenkapsel (37) ist in der Greifervorrichtung (35) im Unterarm (7) korrekt eingesetzt, r) eine Spule (39) befindet sich in der Spulenkapsel (37), s) eine vorgebbare minimale Fadenmenge ist auf der Spule (39) aufgewickelt, t) ein Fremdkörper befindet sich im Einstichbereich der Nähnadel (17), u) die Farbe und/oder Helligkeit und/oder Form und/oder Gestalt und/oder Kontur und/oder Struktur und/oder Grösse und/oder Lage und/oder Position und/oder Ausrichtung bzw. Anordnung eines Nähmaschinenelementes oder eines Teilbereichs desselben entspricht vorgegebenen Kriterien, v) die Änderung der Lage und/oder Position und/oder Ausrichtung eines Nähmaschinenelementes oder eines Teilbereichs desselben entspricht vorgegebenen Kriterien.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Bildinformationen von der oder den Kameras (25) aufbereitet und auf der Anzeige (10) dargestellt und/oder in einem Datenspeicher gespeichert und/oder mittels eines Modems übermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinheit (43) ermittelt, ob einer oder mehrere der folgenden Sachverhalte zutreffen: a) Vorliegen eines Fadenrisses, b) die Farbe und/oder Helligkeit und/oder Form und/oder Gestalt und/oder Kontur und/oder Struktur und/oder Grösse und/oder Lage und/oder Position und/oder Ausrichtung bzw. Anordnung eines Nähelementes oder eines Teilbereichs desselben entspricht vorgegebenen Kriterien, c) die Änderung der Lage und/oder Position und/oder Ausrichtung eines Nähelementes oder eines Teilbereichs desselben entspricht vorgegebenen Kriterien. d) die Nahtqualität entspricht vorgegebenen Kriterien, e) das Nähgut (67) ist gerafft oder verzogen, f) es liegt eine Stofflagenverschiebung vor.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinheit (43) der Maschinensteuerung (47) Mess-, Steuer- oder Regelgrössen für den Nähprozess zur Verfügung stellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass von der Kamera (25) erfasste und/oder von der Bildverarbeitungseinheit (43) ermittelte Informationen im Sollgrössenspeicher (45) oder einem anderen Speicher gespeichert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinheit (43) Informationen über Helligkeit und/oder Kontrast von durch die Kamera (25) aufgenommenen Bildern ermittelt, und dass die Maschinensteuerung (47) eine oder mehrere Lichtquellen in Abhängigkeit dieser Informationen beeinflusst.