EP0420867A1 - Process and sewing machine for stitching layers of fabric together to ensure pattern matching - Google Patents

Process and sewing machine for stitching layers of fabric together to ensure pattern matching

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Publication number
EP0420867A1
EP0420867A1 EP89906357A EP89906357A EP0420867A1 EP 0420867 A1 EP0420867 A1 EP 0420867A1 EP 89906357 A EP89906357 A EP 89906357A EP 89906357 A EP89906357 A EP 89906357A EP 0420867 A1 EP0420867 A1 EP 0420867A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fabric
edge
sewing machine
layers
image
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.)
Ceased
Application number
EP89906357A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Heribert Geisselmann
Manfred Frank
Fritz Jehle
Erich Willenbacher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Pfaff AG
Original Assignee
GM Pfaff AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Pfaff AG filed Critical GM Pfaff AG
Publication of EP0420867A1 publication Critical patent/EP0420867A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D05SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05BSEWING
    • D05B35/00Work-feeding or -handling elements not otherwise provided for
    • D05B35/10Edge guides
    • D05B35/102Edge guide control systems with edge sensors
    • DTEXTILES; PAPER
    • D05SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05DINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES D05B AND D05C, RELATING TO SEWING, EMBROIDERING AND TUFTING
    • D05D2207/00Use of special elements
    • D05D2207/05Magnetic devices
    • D05D2207/06Permanent magnets
    • DTEXTILES; PAPER
    • D05SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05DINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES D05B AND D05C, RELATING TO SEWING, EMBROIDERING AND TUFTING
    • D05D2209/00Use of special materials
    • D05D2209/02Use of special materials transparent

Definitions

  • the invention relates to a method and a sewing machine according to the preamble of claims 1 and 5, respectively.
  • Pattern alignment device known for a sewing machine the operation of which corresponds to the preamble of method claim 1.
  • the known device allows two to be the same
  • pattern lines of one layer of fabric running across the seam line should be aligned with the corresponding pattern lines of the other layer of fabric, and pattern lines of one layer of fabric running parallel to the seam line should have the same lateral distance to the seam line as the corresponding pattern lines of the other layer of fabric to have.
  • one of the fabric layers must first be aligned to a predetermined edge distance from the stitch formation point.
  • an edge sensor is provided which measures the distance between the
  • Fabric layer edge determined. If the actual distance value deviates from the nominal distance value, the alignment means of the corresponding edge guiding device is acted on in such a way that the nominal-actual value deviation is eliminated. The other layer of material is now aligned according to the pattern based on the data obtained in the cross-correlation analysis via a possible transverse offset with the help of the other alignment means of the edge guiding device.
  • the known pattern alignment device is primarily used for forming the center back seam on jackets, since the perfect appearance of this seam is a very important quality criterion when assessing the overall quality of these garments. It is very important that the pattern lines of the left and right parts run absolutely flush with each other and that the lengthways pattern lines are at exactly the same distance from the seam line. Because of the larger width of the jacket in the shoulder area, however, it follows that pattern lines otherwise aligned parallel to the seam line in this area are under one acute angle to the seam line.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method and a sewing machine for stitching layers of fabric according to the pattern, which enables the simple processing of such patterns in which longitudinal pattern lines or structural elements have a comparatively large mutual distance to have.
  • the object is achieved by the features specified in the characterizing part of claims 1 and 5.
  • the Claims 2 and 3 simplify the arithmetic operation to be carried out after each shift of the mask image by standardizing an arithmetic parameter that is always to be recalculated and restrict the time-consuming exact arithmetic method required for the exact determination of the degree of coverage of the two layers of material to the image area of interest in each case, whereby the overall arithmetic time for the cross-correlation analysis is considerably reduced becomes.
  • the reduction in the total computing time for the cross-correlation analysis not only serves to quickly determine whether longitudinal pattern lines are recognizable and can be used for the cross-adjustment of the layers of fabric to be sewn together, but also serves to increase the sewing speed while still accurately determining and correcting a possible pattern offset .
  • edge scanning sensor is a component of the area sensor of the corresponding matrix camera. In this way, it is not necessary to use a separate sensor for edge scanning.
  • Figure 1 is a side view of the sewing machine with two matrix cameras.
  • Fig. 2 is a block diagram of the
  • Fig. 4 shows the location of an entire
  • Image field consisting of an area for structure comparison and an area for edge measurement, with respect to the assigned fabric layer.
  • the sewing machine shown only partially in Fig. 1 has a base plate (1) and a head (2).
  • the head (2) is the usual presser foot (3)
  • the sewing machine has an upper fabric pusher (9) and a lower fabric pusher (10) for advancing two layers of fabric (7, 8) to be joined together.
  • the lower fabric pusher (10) is received by a carrier (11), the fork-shaped end of which engages around an eccentric (12) which is arranged on a shaft (13) mounted in the base plate (1) and the fabric pusher (10) per stitch-forming process issued a lifting movement.
  • the other end of the carrier (11) is connected to a crank (14) which is fastened on a shaft (15) which is also mounted in the base plate (1).
  • the shaft (15) is driven by an adjustable drive mechanism, not shown, which, like that shown in DE-PS 33 46 163 in FIG. 3
  • the presser bar (4) is provided at its lower end with a crossbar (16) which carries a pin (17).
  • a handlebar (18) is mounted on the pin (17) and is articulated to the upper fabric slide (9) by means of a joint pin (19).
  • This is constantly pressed downwards by a spring-loaded ball (20) and receives its lifting movement from a lever (21) pivotably mounted on the crossbar (16), the free end of which engages under a roller (22) carried by two lateral bearing webs of the upper fabric slide (9) .
  • the other end of the lever (21) is over an intermediate link (23) is connected to an angle lever (24).
  • the angle lever (24) is connected to an eccentric drive, not shown, which corresponds to the eccentric drive shown in DE-PS 33 46 163 in FIG Fabric slide (9) is used.
  • the rocker arm (27) is connected to a drive mechanism, not shown, which, like the drive mechanism shown in DE-PS 33 46 163 in FIG. 3, is constructed for the rocker arm designated there (58) and functions in the same way.
  • a schematically illustrated actuating device (28) is provided which, like the actuating device (80), is constructed from DE-PS 33 46 163 and accordingly contains, among other things, a stepper motor, not shown here.
  • Edge guide device (30) is provided which corresponds to the guide device disclosed in DE-GM 85 16 184 and designated there with (6).
  • the edge guide device (30) accordingly has an upper one Guide wheel (31) and a lower guide wheel (32).
  • Both guide wheels (31, 32) carry a plurality of freely rotatable rollers 33 arranged transversely to the wheel plane on the circumferential side of their wheel bodies.
  • the upper guide wheel (31) is connected to a stepper motor (35) via a toothed belt drive (34).
  • the lower guide wheel (32) is connected to a stepping motor (37) via a toothed belt drive (36).
  • a CCD matrix camera (39) and a lighting device (40) are arranged on a carrier (38) attached to the front of the head (2).
  • an optical fiber bundle (43) Arranged below a glass plate (42) in front of the stitch formation point in the stitch plate (41) is an optical fiber bundle (43) which is surrounded by an optical fiber bundle (44) insulated from it.
  • the inner light guide bundle (43) is connected to a CCD matrix camera (45) and the outer light guide bundle (44) to an annular lighting device (46-).
  • the matrix camera (39) is connected to an image memory (47) (FIG. 2) for the recording of digital image data.
  • the image memory (47) is divided into two sections of different sizes, the larger of which is connected to a correlation module (48) and the smaller is connected to an edge evaluation module (49).
  • the matrix camera (45) has an image memory (50) for recording digital image data connected.
  • the image memory (50) is divided into two sections of different addresses, the larger of which is connected to the correlation module (48) and the smaller to the edge evaluation module (49).
  • the correlation module (48) and the edge evaluation module (49) are connected to an offset correction module (51).
  • a control module (52) is connected to the offset correction module (51)
  • Stepper motor control circuit (53) and corresponding lines (54, 55, 56) are connected to the stepper motor (not shown) of the actuating device (28) and the two stepper motors (35, 37) of the edge guide device (30).
  • Modules (48, 49, 51) and (52) and the control circuit (53) form a signal processing device (57).
  • the image field (F) on the respective fabric layer (7) or (8) that can be detected by the matrix cameras (39, 45) is approximately 45 ⁇ 15 mm, this area being a pixel format of 0.44 ⁇ 0.44 mm
  • Matrix field of 104 columns ⁇ 32 rows gives a total of 3328 pixels. 4
  • the two image fields (F) are divided into two functionally different areas, with the pattern offset of the two layers of fabric (7th in a section (A) consisting of 85 columns (Sp) and 32 rows (Z) (FIG. 3) , 8) across and parallel to
  • each assigned to a pixel of the image fields (F) charge carriers are released in a known manner by the incident photons, the number of which corresponds to the image brightness at the respective pixels.
  • the charge carriers are converted into 1-byte digital image data in a circuit part of each camera in a likewise known manner, the brightness of each pixel being represented by a numerical value between 0 and 255.
  • the image of the lower matrix camera (45) designated as mask image (M) is shifted row by row and column over the image of the upper matrix camera (39) designated as search image (S). So that the mask image (M) does not protrude beyond the edge of the search image (S), the mask image (M) is chosen to be smaller than the search image (S) corresponding to the section (A) in proportion to the displacement area.
  • the range of displacement depends on the maximum allowable pattern offset before performing pattern alignment. With a permissible pattern offset of - 1.5 mm, the shift range is 10 pixels lengthways and crossways. Since there are 11 different cover states in a shift by 10 pixels in each shift direction (starting position + 10 shifts) and also for increasing the accuracy between the
  • Function values are interpolated and the field is expanded by a function value at each limit, a field of 13 ⁇ 13 function values is finally obtained.
  • the mask image (M) is thus chosen in comparison to the search image (S) in the row and column direction by 12 pixels each.
  • the similarity of two functions representing the pattern or surface structure of the two layers of material (7, 8) can be calculated in an exact manner by the two-dimensional standardized cross-correlation function KKF.
  • the KKF coefficient (p) is calculated as follows
  • Sij gray value of a pixel from image 1 (search image)
  • the KKF coefficient is a measure of the similarity of the compared functions and has a value that is in the range (-1, ..., +1). The following applies:
  • the KKF coefficient is calculated for every possible offset within the offset range. This gives you one two-dimensional function with the two orthogonal displacement values as variables. This function shows a maximum in the area of greatest agreement between the two images. The height of the maximum is a measure of the degree of similarity.
  • Pattern comparison is carried out. Instead, the mean value of the entire search image (S) is determined only once and the result is used for each shifting step.
  • terms (4) and (5) are only calculated for those shifts in which the KKF reaches maximum values, since the quality of these maxima is only of interest if the patterns are assigned.
  • the KKF sum is formed after each shift of the mask image (M) by only calculating the term in the numerator of the equation for determining the KKF coefficient.
  • the KKF sums are then sorted by size, which determines their non-normalized maximum values. Since the KKF sums give high values for light fabrics or sample sections and low values for dark fabrics or sample sections, the maximum values of the KKF sums do not yet provide any information about the actual similarity of the functions or the actual location of a sample offset.
  • the degree of similarity of the two material samples is known and the decision can be made as to whether the measured value is used to control the offset.
  • this measure can reduce the computing time to about a third.
  • the simplified two-dimensional KKF analysis can also be used for high-speed sewing machines with a speed of 6000 min, if one picture is taken by the matrix cameras (39, 45) in every third transport break of the fabric layers (7, 8).
  • a parabolic approximation method is used for the exact determination of the geometric position of the greatest similarity with the help of the KKF sums adjacent to the maximum value of the KKF sums, whereby the exact position of the greatest similarity results from the base point of the arithmetically formed parabolas.
  • the geometrical position of the greatest similarity of the KKF also forms a measure of the possible mutual offset of the pattern or surface structure course of the two layers of material (7, 8) that exists transversely and in the feed direction (V). This measure is transferred from the correlation module (48) to the offset correction module (51).
  • the gray value difference between the layers of fabric (7, 8) and the intermediate plate (29) is determined from the sections (B) of the image fields (F), the total values of the image columns (Sp) running parallel to the feed direction (V) being evaluated. Since the If the geometrical position of the image columns (Sp) is clearly defined, the current position of the edge (K) of each fabric layer (7, 8) can be easily recognized from the number of uncovered image columns (Sp). The distance dimension of the edges (K) to the needle (6) determined in this way is also input into the offset correction module (51) by the edge evaluation module (49).
  • the pattern offset data and the edge spacing data are then processed in the offset correction module (51) in such a way that correction data for maintaining a predetermined edge spacing of the lower layer of fabric (8) and for eliminating a possible pattern offset between the two fabric layers (7, 8) are formed.
  • the correction data are then processed in the control module (52) and the stepper motor control circuit (53) into control data for the stepper motors (35, 37) and the stepper motor (not shown) of the actuating device (28). While the
  • Edge alignment of the lower fabric layer (8) by the stepper motor (37) and the guide wheel (32), the pattern-oriented alignment of the upper fabric layer (7) relative to the lower fabric layer (8) in the feed direction (V) is carried out by the adjusting device (28) and the upper fabric pusher (9) and transversely to the feed direction (V) through the stepper motor (35) and the guide wheel (31).
  • the edge spacing of the upper layer of fabric (7) is irrelevant for the alignment of the upper layer of fabric (7), since this is due both to the correction data obtained in the KKF analysis transversely as well as parallel to the feed direction (V) in the direction relative to the lower fabric layer (8). It can happen that the upper layer of fabric (7) with a pattern match with the lower layer of fabric (8) another
  • Edge distance than the lower fabric layer (8) adjusted to a predetermined edge distance.
  • the edge spacing of the upper layer of fabric (7) formed during the last pattern adjustment serves as a setpoint for an edge distance control of the upper ones until the next detection of structures or pattern lines running in the feed direction (V) Fabric layer.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Sewing Machines And Sewing (AREA)

Abstract

N'importe quel type de dessin sur chacune de deux nappes de tissu est reconnu par une caméra et les nappes de tissu sont orientées de sorte que les dessins se chevauchent dans les sens transversal et longitudinal. Les effets des fluctuations dues à la vitesse et des limitations dues aux dessins sont réduites pendant la production du signal. Des images bidimensionnelles des deux nappes de tissu (7, 8) sont produites par des caméras matricielles (39, 45) pendant une pause de transport. Le degré de chevauchement des dessins des nappes de tissu est déterminé par analyse d'intercorrelation bidimensionnelle des points d'image disposés en lignes et en colonnes, les valeurs de correction d'orientation étant dérivées de ce degré. La distance entre les bords des nappes de tissu est mesurée au moyen d'une section séparée des détecteurs matriciels, déterminée en fonction de l'évaluation. Les données relatives à la distance des bords sont utilisées pour régler la nappe inférieure du tissu (8) en continu et la nappe supérieure de tissu (7) suivant les besoins, en fonction de la distance. En s'accommodant de légères imprécisions et en limitant les opérations de calcul uniquement aux régions étudiées, on peut considérablement réduire la durée totale de calcul.Any type of design on each of two webs of fabric is recognized by a camera and the webs of fabric are oriented so that the designs overlap in the transverse and longitudinal directions. The effects of speed fluctuations and design limitations are reduced during signal generation. Two-dimensional images of the two webs of fabric (7, 8) are produced by matrix cameras (39, 45) during a transport pause. The degree of overlap in the patterns of the fabric webs is determined by two-dimensional cross-correlation analysis of the image points arranged in rows and columns, the orientation correction values being derived from this degree. The distance between the edges of the fabric webs is measured by means of a separate section of the matrix detectors, determined based on the evaluation. The edge distance data is used to adjust the lower fabric web (8) continuously and the upper fabric web (7) as needed, depending on the distance. By accommodating slight inaccuracies and limiting the computation operations only to the regions studied, the total computation time can be considerably reduced.

Description

Beschreibung description
Verfahren und Nähmaschine zum mustergerechten Zusammennähen von StofflagenProcess and sewing machine for sewing fabric layers according to the pattern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Nähmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 5.The invention relates to a method and a sewing machine according to the preamble of claims 1 and 5, respectively.
Durch die DE-OS 37 38 893 ist eineDE-OS 37 38 893 is a
Musterausrichteinrichtung für eine Nähmaschine bekannt, deren Funktionsweise dem Oberbegriff des Verfahrensanspruches 1 entspricht. Durch die bekannte Einrichtung lassen sich zwei die gleichePattern alignment device known for a sewing machine, the operation of which corresponds to the preamble of method claim 1. The known device allows two to be the same
Oberflächenstruktur bzw. das gleiche Muster aufweisende Stofflage mustergerecht zusammennähen. Handelt es sich hierbei beispielsweise um ein Karomuster, so sollen quer zur Nahtlinie verlaufende Musterlinien der einen Stofflagen mit den entsprechenden Musterlinien der anderen Stofflage fluchten und parallel zur Nahtlinie verlaufende Musterlinien der einen Stofflage sollen den gleichen seitlichen Abstand zur Nahtlinie wie die entsprechenden Musterlinien der anderen Stofflage haben. Sew the surface structure or the fabric layer with the same pattern according to the pattern. If this is a check pattern, for example, pattern lines of one layer of fabric running across the seam line should be aligned with the corresponding pattern lines of the other layer of fabric, and pattern lines of one layer of fabric running parallel to the seam line should have the same lateral distance to the seam line as the corresponding pattern lines of the other layer of fabric to have.
Als Voraussetzung für eine Ausrichtung von parallel zur Nahtlinie verlaufende Musterlinien muß zunächst eine der Stofflagen auf einen vorbestimmten Kantenabstand zur Stichbildestelle ausgerichtet werden. Zu diesem Zweck ist ein Kantensensor vorgesehen, der den Abstand derAs a prerequisite for an alignment of pattern lines running parallel to the seam line, one of the fabric layers must first be aligned to a predetermined edge distance from the stitch formation point. For this purpose, an edge sensor is provided which measures the distance between the
Stofflagenkante ermittelt. Falls der Abstandsistwert vom Abstandssollwert abweicht, wird das Ausrichtmittel der entsprechenden Kantenführungsvorrichtung dahingehend beaufschlagt, daß die Soll-Istwert-Abweichung eliminiert wird. Die andere Stofflage wird nun aufgrund der bei der Kreuzkorrelationsanalyse gewonnenen Daten über einen gegebenenfalls vorhandenen Querversatz mit Hilfe des anderen Ausrichtmittels der Kantenführungsvorrichtung mustergerecht ausgerichtet.Fabric layer edge determined. If the actual distance value deviates from the nominal distance value, the alignment means of the corresponding edge guiding device is acted on in such a way that the nominal-actual value deviation is eliminated. The other layer of material is now aligned according to the pattern based on the data obtained in the cross-correlation analysis via a possible transverse offset with the help of the other alignment means of the edge guiding device.
Die bekannte Musterausrichteinrichtung wird vornehmlich für das Bilden der Rückenmittelnaht an Sakkos eingesetzt, da das einwandfreie Aussehen dieser Naht ein sehr wichtiges Gütekriterium bei der Beurteilung der Gesamtqualität dieser Kleidungsstücke ist. Hierbei kommt es ganz wesentlich darauf an, daß bei Karomustern die querverlaufenden Musterlinien des linken und des rechten Teils absolut miteinander fluchten und die längsverlaufenden Musterlinien einen genau gleichen Abstand zur Nahtlinie aufweisen. Wegen der größeren Breite des Sakkos im Schulterbereich ergibt es sich jedoch, daß ansonst parallel zur Nahtlinie ausgerichtete Musterlinien in diesem Bereich unter einem spitzen Winkel zur Nahtlinie verlaufen. Bei bestimmten Mustern, bei denen die längsverlaufenden Musterlinien einen die Breite des Flächensensors überschreitenden gegenseitigen Abstand aufweisen, kann es nun im Schulterbereich vorkommen, daß die schrägverlaufenden Längslinien aus dem Meßfeld des Flächensensors seitlich herauswandern, so daß für eine bestimmte Zeit keine Längslinien detektiert werden können und somit kein den Querabstand der Längslinien abbildendes Signal gewonnen werden kann. Nun wäre es zwar möglich, zur Vermeidung dieser Situation entsprechend groß dimensionierte Flächensensoren zu verwenden, jedoch sind derartige Flächensensoren außergewöhnlich teuer.The known pattern alignment device is primarily used for forming the center back seam on jackets, since the perfect appearance of this seam is a very important quality criterion when assessing the overall quality of these garments. It is very important that the pattern lines of the left and right parts run absolutely flush with each other and that the lengthways pattern lines are at exactly the same distance from the seam line. Because of the larger width of the jacket in the shoulder area, however, it follows that pattern lines otherwise aligned parallel to the seam line in this area are under one acute angle to the seam line. With certain patterns in which the longitudinal pattern lines are at a mutual distance that exceeds the width of the surface sensor, it can now occur in the shoulder area that the oblique longitudinal lines migrate sideways out of the measuring field of the surface sensor, so that no longitudinal lines can be detected for a certain time and thus no signal depicting the transverse distance of the longitudinal lines can be obtained. Although it would be possible to use appropriately sized area sensors to avoid this situation, such area sensors are extraordinarily expensive.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Nähmaschine zum mustergerechten Zusammennähen von Stofflagen zu schaffen, das bzw. die es ermöglicht, auf einfache Weise auch solche Muster verarbeiten zu können, bei denen längsverlaufende Musterlinien bzw. Strukturelemente einen vergleichsweise großen gegenseitigen Abstand haben. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichenteil des Anspruches 1 und 5 angegebene Merkmale gelöst.The invention is therefore based on the object of providing a method and a sewing machine for stitching layers of fabric according to the pattern, which enables the simple processing of such patterns in which longitudinal pattern lines or structural elements have a comparatively large mutual distance to have. The object is achieved by the features specified in the characterizing part of claims 1 and 5.
Zur raschen Feststellung ob längsverlaufende Musterlinien bzw. Strukturelemente durch die Flächensensoren erkennbar sind, wird gemäß den Ansprüchen 2 und 3 die nach jeder Verschiebung des Maskenbildes durchzuführende Rechenoperation durch Vereinheitlichung einer stets neu zu berechnenden Rechengröße vereinfacht und das zur genauen Ermittlung des Überdeckungsgrades der beiden Stofflagen erforderliche zeitaufwendige exakte Rechenverfahren auf den jeweils interessierenden Bildbereich beschränkt, wodurch die Gesamtrechenzeit für die Kreuzkorrelationsanalyse erheblich reduziert wird.To quickly determine whether longitudinal pattern lines or structural elements can be recognized by the area sensors, according to the Claims 2 and 3 simplify the arithmetic operation to be carried out after each shift of the mask image by standardizing an arithmetic parameter that is always to be recalculated and restrict the time-consuming exact arithmetic method required for the exact determination of the degree of coverage of the two layers of material to the image area of interest in each case, whereby the overall arithmetic time for the cross-correlation analysis is considerably reduced becomes.
Durch das im Anspruch 4 angegebene Parabelnäherungsverfahren läßt sich auch bei verhältnismäßig großen Bildpunkten der gegebenenfalls vorhandene gegenseitige Versatz der beiden Stofflagen sehr genau bestimmen.By means of the parabolic approximation method specified in claim 4, the mutual offset of the two layers of material which may be present can be determined very precisely even with relatively large pixels.
Die Reduzierung der Gesamtrechenzeit für die Kreuzkorrelationsanalyse dient nicht nur zur raschen Feststellung, ob längsverlaufende Musterlinien erkennbar sind und für die Querabpassung der miteinander zu vernähenden Stofflagen verwendet werden können, sondern dient darüber hinaus auch zur Erhöhung der Nähgeschwindigkeit bei trotzdem exakter Ermittlung und Ausregelung eines eventuellen Musterversatzes. The reduction in the total computing time for the cross-correlation analysis not only serves to quickly determine whether longitudinal pattern lines are recognizable and can be used for the cross-adjustment of the layers of fabric to be sewn together, but also serves to increase the sewing speed while still accurately determining and correcting a possible pattern offset .
Aus den die Ausgestaltung der Nähmaschine betreffenden Ansprüchen ist insbesondere die Maßnahme nach Anspruch 6 hervorzuheben, wonach der Kantenabtastsensor ein Bestandteil des Flächensensors der entsprechenden Matrixkamera ist. Auf diese Weise erübrigt es sich, daß für die Kantenabtastung ein separater Sensor verwendet wird.From the claims relating to the design of the sewing machine, in particular the measure according to claim 6 is to be emphasized, according to which the edge scanning sensor is a component of the area sensor of the corresponding matrix camera. In this way, it is not necessary to use a separate sensor for edge scanning.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:The invention is explained with reference to an embodiment shown in the drawing. Show it:
Fig. 1 eine Seitenansicht der Nähmaschine mit zwei Matrixkameras;Figure 1 is a side view of the sewing machine with two matrix cameras.
Fig. 2 ein Blockschaltbild derFig. 2 is a block diagram of the
Signalverarbeitungseinrichtung;Signal processing device;
Fig. 3 eine Darstellung des Bildformates des Such- und des Maskenbildes;3 shows a representation of the image format of the search image and the mask image;
Fig. 4 eine Darstellung der Lage eines gesamtenFig. 4 shows the location of an entire
Bildfeldes, bestehend aus einem Bereich zum Strukturvergleich und einem Bereich zur Kantenvermessung, bezüglich der zugeordneten Stoffläge.Image field, consisting of an area for structure comparison and an area for edge measurement, with respect to the assigned fabric layer.
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.The sewing machine shown only partially in Fig. 1 has a base plate (1) and a head (2). In the head (2) is the usual presser foot (3) The presser bar (4) and the needle bar (5), the thread-guiding needle (6) of which works with a gripper (not shown). The sewing machine has an upper fabric pusher (9) and a lower fabric pusher (10) for advancing two layers of fabric (7, 8) to be joined together.
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.The lower fabric pusher (10) is received by a carrier (11), the fork-shaped end of which engages around an eccentric (12) which is arranged on a shaft (13) mounted in the base plate (1) and the fabric pusher (10) per stitch-forming process issued a lifting movement. The other end of the carrier (11) is connected to a crank (14) which is fastened on a shaft (15) which is also mounted in the base plate (1).
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 dargestellteThe shaft (15) is driven by an adjustable drive mechanism, not shown, which, like that shown in DE-PS 33 46 163 in FIG. 3
Antriebsmechanismus für die dort ebenfalls mit (15) bezeichnete Welle aufgebaut ist und in gleicher Weise funktioniert.Drive mechanism for the shaft also designated there (15) is constructed and works in the same way.
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.The presser bar (4) is provided at its lower end with a crossbar (16) which carries a pin (17). A handlebar (18) is mounted on the pin (17) and is articulated to the upper fabric slide (9) by means of a joint pin (19). This is constantly pressed downwards by a spring-loaded ball (20) and receives its lifting movement from a lever (21) pivotably mounted on the crossbar (16), the free end of which engages under a roller (22) carried by two lateral bearing webs of the upper fabric slide (9) . The other end of the lever (21) is over an intermediate link (23) is connected to an angle lever (24).
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.The angle lever (24) is connected to an eccentric drive, not shown, which corresponds to the eccentric drive shown in DE-PS 33 46 163 in FIG Fabric slide (9) is used.
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.An intermediate link (25), which is connected to a rocker arm (27) by a pivot pin (26), acts on the pin (19) to drive the upper fabric slide (9). The rocker arm (27) is connected to a drive mechanism, not shown, which, like the drive mechanism shown in DE-PS 33 46 163 in FIG. 3, is constructed for the rocker arm designated there (58) and functions in the same way.
Um di.e 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.In order to be able to change the feed size of the upper fabric slide (9) relative to the feed size of the lower fabric slide (10), a schematically illustrated actuating device (28) is provided which, like the actuating device (80), is constructed from DE-PS 33 46 163 and accordingly contains, among other things, a stepper motor, not shown here.
Vor dem Drückerfuß (3) ist zur kantenmäßigen Führung der beiden durch ein Zwischenblech (29) voneinander getrennten Stofflagen (7, 8) eineIn front of the presser foot (3) there is a layer of fabric (7, 8) separated from one another by an intermediate plate (29) for guiding the edges
Kantenführungsvorrichtung (30) vorgesehen, die der in dem DE-GM 85 16 184 geoffenbarten und dort mit (6) bezeichneten Führungsvorrichtung entspricht. Die Kantenführungsvorrichtung (30) weist demgemäß ein oberes Führungsrad (31) und ein unteres Führungsrad (32) auf. Beide Führungsräder (31, 32) tragen an der Umfangsseite ihrer Radkörper eine Vielzahl von quer zur Radebene angeordneten frei drehbaren Rollen 33. Das obere Führungsrad (31) ist über einen Zahnriementrieb (34) mit einem Schrittmotor (35) verbunden. Das untere Führungsrad (32) steht über einen Zahnriementrieb (36) mit einem Schrittmotor (37) in Antriebsverbindung.Edge guide device (30) is provided which corresponds to the guide device disclosed in DE-GM 85 16 184 and designated there with (6). The edge guide device (30) accordingly has an upper one Guide wheel (31) and a lower guide wheel (32). Both guide wheels (31, 32) carry a plurality of freely rotatable rollers 33 arranged transversely to the wheel plane on the circumferential side of their wheel bodies. The upper guide wheel (31) is connected to a stepper motor (35) via a toothed belt drive (34). The lower guide wheel (32) is connected to a stepping motor (37) via a toothed belt drive (36).
An einem an der Vorderseite des Kopfes (2 )befestigten Träger (38) ist eine CCD-Matrixkamera (39) und eine Beleuchtungseinrichtung (40) angeordnet.A CCD matrix camera (39) and a lighting device (40) are arranged on a carrier (38) attached to the front of the head (2).
Unterhalb einer vor der Stichbildestelle in der Stichplatte (41) eingelassenen Glasplatte (42) ist mit Abstand zu dieser ein Lichtleiterbündel (43) angeordnet, das von einem gegenüber ihm isolierten Lichtleiterbündel (44) umgeben ist. Das innnere Lichtleiterbündel (43) ist mit einer CCD-Matrixkamera (45) und das äußere Lichtleiterbündel (44) mit einer ringförmigen Beleuchtungseinrichtung (46-) verbunden. Unterhalb der Glasplatte (42) ist eine nicht dargestellte Optik angeordnet, die eine gezielte Beleuchtung der Meßfläche ermöglicht und diese wiederum auf der Stirnseite des inneren Lichtleiterbündels (43) abbildet.Arranged below a glass plate (42) in front of the stitch formation point in the stitch plate (41) is an optical fiber bundle (43) which is surrounded by an optical fiber bundle (44) insulated from it. The inner light guide bundle (43) is connected to a CCD matrix camera (45) and the outer light guide bundle (44) to an annular lighting device (46-). Beneath the glass plate (42) there is an optic (not shown) which enables targeted illumination of the measuring surface and which in turn images this on the end face of the inner light guide bundle (43).
Die Matrixkamera (39) ist mit einem Bildspeicher (47) (Fig. 2) für die Aufnahme digitaler Bilddaten verbunden. Der Bildspeicher (47) ist adressenmäßig in zwei unterschiedlich große Abschnitte unterteilt, von denen der größere mit einem Korrelationsmodul (48) und der kleinere mit einem Kantenauswertemodul (49) verbunden ist. Die Matrixkamera (45) ist mit einem Bildspeicher (50) für die Aufnahme digitaler Bilddaten verbunden. Der Bildspeicher (50) ist wie der Bildspeicher (47) adressenmäßig in zwei unterschiedlich große Abschnitte unterteilt, von denen der größere mit dem Korrelationsmodul (48) und der kleinere mit dem Kantenauswertemodul (49) verbunden ist.The matrix camera (39) is connected to an image memory (47) (FIG. 2) for the recording of digital image data. In terms of address, the image memory (47) is divided into two sections of different sizes, the larger of which is connected to a correlation module (48) and the smaller is connected to an edge evaluation module (49). The matrix camera (45) has an image memory (50) for recording digital image data connected. Like the image memory (47), the image memory (50) is divided into two sections of different addresses, the larger of which is connected to the correlation module (48) and the smaller to the edge evaluation module (49).
Das Korrelationsmodul (48) und das Kantenauswertemodul (49) sind mit einem Versatzkorrekturmodul (51) verbunden. An das Versatzkorrekturmodul (51) schließt sich ein Regelmodul (52) an, das über eineThe correlation module (48) and the edge evaluation module (49) are connected to an offset correction module (51). A control module (52) is connected to the offset correction module (51)
Schrittmotorsteuerschaltung (53) und entsprechende Leitungen (54, 55, 56) mit dem nicht dargestellten Schrittmotor der Stelleinrichtung (28) und den beiden Schrittmotoren (35, 37) der Kantenführungsvorrichtung (30) verbunden ist. Die Bildspeicher (47, 50), dieStepper motor control circuit (53) and corresponding lines (54, 55, 56) are connected to the stepper motor (not shown) of the actuating device (28) and the two stepper motors (35, 37) of the edge guide device (30). The image memories (47, 50), the
Module (48, 49, 51) und (52) sowie die Steuerschaltung (53) bilden eine Signalverarbeitungseinrichtung (57).Modules (48, 49, 51) and (52) and the control circuit (53) form a signal processing device (57).
Funktionsweisefunctionality
Das von den Matrixkameras (39, 45) erfaßtbare Bildfeld (F) auf der jeweiligen Stofflage (7) bzw. (8) beträgt ca. 45 × 15 mm, wobei diese Fläche bei einem Bildpunktformat von 0,44 × 0,44 mm ein Matrixfeld von 104 Spalten × 32 Zeilen ergibt, das insgesamt 3328 Bildpunkte umfaßt. Die beiden Bildfelder (F) sind gemäß Fig. 4 in zwei funktioneil unterschiedliche Bereiche unterteilt, wobei in einem aus 85 Spalten (Sp) und 32 Zeilen (Z) (Fig. 3) bestehenden Abschnitt (A) der Musterversatz der beiden Stofflagen (7, 8) quer und parallel zurThe image field (F) on the respective fabric layer (7) or (8) that can be detected by the matrix cameras (39, 45) is approximately 45 × 15 mm, this area being a pixel format of 0.44 × 0.44 mm Matrix field of 104 columns × 32 rows gives a total of 3328 pixels. 4, the two image fields (F) are divided into two functionally different areas, with the pattern offset of the two layers of fabric (7th in a section (A) consisting of 85 columns (Sp) and 32 rows (Z) (FIG. 3) , 8) across and parallel to
Vorschubrichtung (V) und in einem aus 19 Spalten und ebenfalls 32 Zeilen bestehenden Abschnitt (B) die Lage der der herzustellenden Naht (N) benachbarten Kante (K) der jeweiligen Stofflage (7) bzw. (8) bezüglich der Nadel (6) ermittelt wird. In den einzelnen, jeweils einem Bildpunkt der Bildfelder (F) zugeordneten Zellen der nicht dargestellten CCD-Sensoren werden in bekannter Weise durch die einfallenden Photonen Ladungsträger freigesetzt, deren Anzahl der Bildhelligkeit an den jeweiligen Bildpunkten entspricht. Die Ladungsträger werden in einem Schaltungsteil einer jeden Kamera in gleichfalls bekannter Weise in 1 Byte große digitale Bilddaten umgewandelt, wobei die Helligkeit eines jeden Bildpunktes durch einen Zahlenwert zwischen 0 und 255 dargestellt wird.Feed direction (V) and in a section (B) consisting of 19 columns and also 32 rows, the position of the edge (K) of the respective fabric layer (7) or (8) adjacent to the seam (N) to be produced with respect to the needle (6) is determined. In the individual cells of the CCD sensors, not shown, each assigned to a pixel of the image fields (F), charge carriers are released in a known manner by the incident photons, the number of which corresponds to the image brightness at the respective pixels. The charge carriers are converted into 1-byte digital image data in a circuit part of each camera in a likewise known manner, the brightness of each pixel being represented by a numerical value between 0 and 255.
Für die Musterversatzerkennung der beiden Stofflagen (7, 8) wird das als Maskenbild (M) bezeichnete Bild der unteren Matrixkamera (45) zeilen- und spaltenweise über das als Suchbild (S) bezeichnete Bild der oberen Matrixkamera (39) verschoben. Damit das Maskenbild (M) nicht über den Rand des Suchbildes (S) hinausragt, wird das Maskenbild (M) proportional zum Verschiebungsbereich kleiner als das dem Abschnitt (A) entsprechende Suchbild (S) gewählt.For the pattern offset detection of the two layers of fabric (7, 8), the image of the lower matrix camera (45) designated as mask image (M) is shifted row by row and column over the image of the upper matrix camera (39) designated as search image (S). So that the mask image (M) does not protrude beyond the edge of the search image (S), the mask image (M) is chosen to be smaller than the search image (S) corresponding to the section (A) in proportion to the displacement area.
Der Verschiebungsbereich hängt vom maximal zulässigen Musterversatz vor Durchführung der Musterausrichtung ab. Bei einem zulässigen Musterversatz von - 1,5 mm beträgt der Verschiebungsbereich 10 Bildpunkte längs und quer. Da sich bei einer Verschiebung um 10 Bildpunkte in jeder Verschieberichtung 11 verschiedene Deckungszustände ergeben (Ausgangslage + 10 Verschiebungen) und da ferner für die Erhöhung der Genauigkeit zwischen denThe range of displacement depends on the maximum allowable pattern offset before performing pattern alignment. With a permissible pattern offset of - 1.5 mm, the shift range is 10 pixels lengthways and crossways. Since there are 11 different cover states in a shift by 10 pixels in each shift direction (starting position + 10 shifts) and also for increasing the accuracy between the
Funktionswerten interpoliert wird und hierfür das Feld an jeder Grenze um einen Funktionswert erweitert wird, erhält man schließlich ein Feld von 13 × 13 Funktionswerten. Das Maskenbild (M) wird somit gegenüber dem Suchbild (S) in Zeilen- und Spaltenrichtung um jeweils 12 Bildpunkte kleiner gewählt.Function values are interpolated and the field is expanded by a function value at each limit, a field of 13 × 13 function values is finally obtained. The mask image (M) is thus chosen in comparison to the search image (S) in the row and column direction by 12 pixels each.
Die Ähnlichkeit zweier den Muster- oder Oberflächenstrukturverlauf der beiden Stofflagen (7, 8) wiedergebender Funktionen kann auf exakte Weise durch die zweidimensionale normierte Kreuzkorrelationsfunktion KKF berechnet werden.The similarity of two functions representing the pattern or surface structure of the two layers of material (7, 8) can be calculated in an exact manner by the two-dimensional standardized cross-correlation function KKF.
Der KKF-Koeffizient (p) berechnet sich wie folgtThe KKF coefficient (p) is calculated as follows
p = Kreuzkorrelationskoeffizient, Wertebereich (-1 , ... , +1) p = cross correlation coefficient, range of values (-1, ..., +1)
Sij = Grauwert eines Bildpunktes von Bild 1 (Suchbild) Mij = Grauwert eines Bildpunktes von Bild 2 (Maskenbild) = Mittelwert aus Suchbild-Ausschnitt = Mittelwert des Maskenbildes ij = Zeilen, Spalten-Laufvariable in BildkoordinatenSij = gray value of a pixel from image 1 (search image) Mij = gray value of a pixel from image 2 (mask image) = mean value from search image section = Mean value of the mask image ij = rows, column running variable in image coordinates
Der KKF-Koeffizient ist ein Maß für die Ähnlichkeit der verglichenen Funktionen und hat einen Wert, der im Bereich (-1 , ... , +1) liegt. Dabei gilt:The KKF coefficient is a measure of the similarity of the compared functions and has a value that is in the range (-1, ..., +1). The following applies:
p = +1: größtmögliche Ähnlichkeit p = 0: keine Ähnlichkeit P = -1: größtmögliche "inverse" Ähnlichkeitp = +1: greatest possible similarity p = 0: no similarity P = -1: greatest possible "inverse" similarity
Bei einer standardmäßigen Vorgehensweise wird der KKF-Koeffizient für jeden möglichen Versatz innerhalb des Versatzbereiches berechnet. Dadurch erhält man eine zweidimensionale Funktion mit den beiden orthogonalen Verschiebewerten als Variable. Im Bereich größter Übereinstimmung der beiden Bilder zeigt diese Funktion ein Maximum. Die Höhe des Maximums ist ein Maß für den Grad der Ähnlichkeit.In a standard procedure, the KKF coefficient is calculated for every possible offset within the offset range. This gives you one two-dimensional function with the two orthogonal displacement values as variables. This function shows a maximum in the area of greatest agreement between the two images. The height of the maximum is a measure of the degree of similarity.
Bei Verwendung der normierten KKF sind nach jeder Verschiebung für die exakte Berechnung folgende Terme zu berechnen:When using the standardized KKF, the following terms must be calculated for each exact shift after each shift:
Zur Auswertung eines ganzen Bildpaares sind 13 × 13 = 169 KKF-Koeffizienten zu bestimmen. Da bei der Berechnung eines jeden KKF-Koeffizienten zeilen- und spaltenweise der Grauwert (Sij) der Bildpunkte des Suchbildes (S) mit dem Grauwert (Mij) der Bildpunkte des Maskenbildes (M) multipliziert wird und ferner die vorgenannten Terme zu berechnen sind, ergeben sich für die KKF-Analyse eines ganzen Bildpaares über 700 000 Rechenoperationen. Bei Einsatz eines Rechenwerkes, das mit 20 MHz getaktet wird, resultiert daraus eine Rechenzeit von ca. 37 ms. Da zu der reinen Rechenzeit noch etwa 5 ms für die eigentliche Aufnahme und die Datenübertragung von der Kamera zum Auswertesystem und ca. 10 ms für die Berechnung der Stellgrößen hinzukommen, ergibt sich eine Gesamtzeit von über 50 ms. Eine solche vergleichsweise lange Zeit läßt sich nur bei langsam laufenden Nähmaschinen vertreten.To evaluate an entire pair of images, 13 × 13 = 169 KKF coefficients must be determined. As the gray value (Sij) of the pixels of the search image (S) is multiplied by the gray value (Mij) of the pixels of the mask image (M) in rows and columns when calculating each KKF coefficient and the aforementioned terms are also to be calculated over 700,000 arithmetic operations for the KKF analysis of an entire pair of images. When using an arithmetic unit that is clocked at 20 MHz, this results in a computing time of approx. 37 ms. Since in addition to the pure computing time about 5 ms for the actual recording and data transmission from the camera to the evaluation system and about 10 ms for the calculation of the manipulated variables, there is a total time of over 50 ms. Such a comparatively long time can only be represented in slow-running sewing machines.
Für den Einsatz bei Nähmaschinen mit einer Drehzahl von 6000 min -1 muß die Rechenzeit ganz erheblich verkürzt werden. Zu diesem Zweck wird unter Inkaufnahme einer geringfügig reduzierten Genauigkeit der Term (1) nicht von jedem Suchbildausschnitt berechnet, in dem derFor use with sewing machines with a speed of 6000 min -1 , the computing time must be reduced considerably. For this purpose, while accepting a slightly reduced accuracy, the term (1) is not calculated from every search image section in which the
Mustervergleich durchgeführt wird. Stattdessen wird nur einmal der Mittelwert vom gesamten Suchbild (S) ermittelt und das Ergebnis bei jedem Verschiebeschritt eingesetzt.Pattern comparison is carried out. Instead, the mean value of the entire search image (S) is determined only once and the result is used for each shifting step.
Zur weiteren Verkürzung der Rechenzeit werden die Terme (4) und (5) nur für diejenigen Verschiebungen berechnet, bei der die KKF Maximalwerte erreicht, da die Qualität dieser Maxima nur bei dieser Zuordnung der Muster von Interesse ist. Zur Bestimmung der unnormierten Maximalwerte wird nach jeder Verschiebung des Maskenbildes (M) die KKF-Summe gebildet, indem nur der Term im Zähler der Gleichung für die Ermittlung des KKF-Koeffizienten berechnet wird. Die KKF-Summen werden sodann größenmäßig sortiert, wodurch deren unnormierte Maximalwerte ermittelt werden. Da bei hellen Stoffen bzw. Musterabschnitten die KKF-Summen hohe Werte und bei dunklen Stoffen bzw. Musterabschnitten niedrige Werte ergeben, bilden die Maximalwerte der KKF-Summen noch keine Aussage über die tatsächliche Ähnlichkeit der Funktionen bzw. über die tatsächliche Lage eines Musterversatzes. Nach Berechnung des normierten KKF-Koeffizienten für das Funktionswertmaximum ist der Grad der Ähnlichkeit der beiden Stoffmuster bekannt und es kann die Entscheidung getroffen werden, ob der Meßwert zur Versatzregelung herangezogen wird. Da die zeitaufwendige Berechnung aber nur für ein ausgeprägtes Maximum oder wenige herausragende Maxima angewendet wird, kann durch diese Maßnahme die Rechenzeit auf ca. ein Drittel reduziert werden. Auf diese Weise läßt sich die vereinfachte zweidimensionale KKF-Analyse auch bei Schnellaufenden Nähmaschinen mit einer Drehzahl von 6000 min anwenden, wenn in jeder dritten Transportpause der Stofflagen (7, 8) durch die Matrixkameras (39, 45) je eine Aufnahme gemacht wird.To further reduce the computing time, terms (4) and (5) are only calculated for those shifts in which the KKF reaches maximum values, since the quality of these maxima is only of interest if the patterns are assigned. To determine the non-standardized maximum values, the KKF sum is formed after each shift of the mask image (M) by only calculating the term in the numerator of the equation for determining the KKF coefficient. The KKF sums are then sorted by size, which determines their non-normalized maximum values. Since the KKF sums give high values for light fabrics or sample sections and low values for dark fabrics or sample sections, the maximum values of the KKF sums do not yet provide any information about the actual similarity of the functions or the actual location of a sample offset. After calculating the normalized KKF coefficients for the maximum function value, the degree of similarity of the two material samples is known and the decision can be made as to whether the measured value is used to control the offset. However, since the time-consuming calculation is only used for a pronounced maximum or a few outstanding maxima, this measure can reduce the computing time to about a third. In this way, the simplified two-dimensional KKF analysis can also be used for high-speed sewing machines with a speed of 6000 min, if one picture is taken by the matrix cameras (39, 45) in every third transport break of the fabric layers (7, 8).
Zur genauen Bestimmung der geometrischen Lage der größten Ähnlichkeit wird mit Hilfe der dem Maximalwert der KKF-Summen benachbarten KKF-Summen sowohl zeilenals auch spaltenweise ein Parabelnäherungsverfahren angewendet, wobei sich die genaue Lage der größten Ähnlichkeit aus dem Fußpunkt der hierbei rechnerisch gebildeten Parabeln ergibt.A parabolic approximation method is used for the exact determination of the geometric position of the greatest similarity with the help of the KKF sums adjacent to the maximum value of the KKF sums, whereby the exact position of the greatest similarity results from the base point of the arithmetically formed parabolas.
Die geometrische Lage der größten Ähnlichkeit der KKF bildet zugleich ein Maß für den ggf. vorhandenen quer und in Vorschubrichtung (V) bestehenden gegenseitigen Versatz des Muster- oder Oberflächenstrukturverlaufes der beiden Stofflagen (7, 8). Dieses Maß wird vom Korrelationsmodul (48) in das Versatzkorrekturmodul (51) übertragen.The geometrical position of the greatest similarity of the KKF also forms a measure of the possible mutual offset of the pattern or surface structure course of the two layers of material (7, 8) that exists transversely and in the feed direction (V). This measure is transferred from the correlation module (48) to the offset correction module (51).
Von den Abschnitten (B) der Bildfelder (F) wird der Grauwertunterschied zwischen den Stofflagen (7, 8) und dem Zwischenblech (29) ermittelt, wobei die Summenwerte der parallel zur Vorschubrichtung (V) verlaufenden Bildspalten (Sp) ausgewertet werden. Da die geometrische Lage der Bildspalten (Sp) eindeutig definiert ist, kann aus der Anzahl der nicht abgedeckten Bildspalten (Sp) ohne weiteres die momentane Lage der Kante (K) einer jeden Stofflage (7, 8) erkannt werden. Das auf diese Weise ermittelte Abstandsmaß der Kanten (K) zur Nadel (6) wird vom Kantenauswertemodul (49) ebenfalls in das Versatzkorrekturmodul (51) eingegeben.The gray value difference between the layers of fabric (7, 8) and the intermediate plate (29) is determined from the sections (B) of the image fields (F), the total values of the image columns (Sp) running parallel to the feed direction (V) being evaluated. Since the If the geometrical position of the image columns (Sp) is clearly defined, the current position of the edge (K) of each fabric layer (7, 8) can be easily recognized from the number of uncovered image columns (Sp). The distance dimension of the edges (K) to the needle (6) determined in this way is also input into the offset correction module (51) by the edge evaluation module (49).
Die Musterversatzdaten und die Kantenabstandsdaten werden sodann im Versatzkorrekturmodul (51) dahingehend verarbeitet, daß Korrekturdaten zur Einhaltung eines vorbestimmten Kantenabstandes der unteren Stofflage (8) und zur Beseitigung eines ggf. vorhandenen Musterversatzes zwischen den beiden Stofflagen (7, 8) gebildet werden. Die Korrekturdaten werden sodann im Regelmodul (52) und der Schrittmotorensteuerschaltung (53) zu Steuerdaten für die Schrittmotoren (35, 37) und den nicht dargestellten Schrittmotor der Stelleinrichtung (28) verarbeitet. Während dieThe pattern offset data and the edge spacing data are then processed in the offset correction module (51) in such a way that correction data for maintaining a predetermined edge spacing of the lower layer of fabric (8) and for eliminating a possible pattern offset between the two fabric layers (7, 8) are formed. The correction data are then processed in the control module (52) and the stepper motor control circuit (53) into control data for the stepper motors (35, 37) and the stepper motor (not shown) of the actuating device (28). While the
Kantenausrichtung der unteren Stofflage (8) durch den Schrittmotor (37) und das Führungsrad (32) durchgeführt wird, erfolgt die mustergemäße Ausrichtung der oberen Stofflage (7) relativ zur unteren Stofflage (8) in Vorschubrichtung (V) durch die Stelleinrichtung (28) und den oberen Stoffschieber (9) und quer zur Vorschubrichtung (V) durch den Schrittmotor (35) und das Führungsrad (31).Edge alignment of the lower fabric layer (8) by the stepper motor (37) and the guide wheel (32), the pattern-oriented alignment of the upper fabric layer (7) relative to the lower fabric layer (8) in the feed direction (V) is carried out by the adjusting device (28) and the upper fabric pusher (9) and transversely to the feed direction (V) through the stepper motor (35) and the guide wheel (31).
Solange von den Matrixkameras (39, 45) inAs long as the matrix cameras (39, 45) in
Vorschubrichtung (V) verlaufende Strukturen oder Musterlinien erkannt werden, bleibt der Kantenabstand der oberen Stofflage (7) für die Ausrichtung der oberen Stofflage (7) ohne Belang, da diese ja aufgrund der bei der KKF-Analyse gewonnenen Korrekturdaten sowohl in quer als auch parallel zur Vorschubrichtung (V) verlaufender Richtung relativ zur unteren Stofflage (8) ausgerichtet wird. Dabei kann es vorkommen, daß die obere Stofflage (7) bei mustermäßiger Übereinstimmung mit der unteren Stofflage (8) einen anderenIf the direction of feed (V) or structures or pattern lines are recognized, the edge spacing of the upper layer of fabric (7) is irrelevant for the alignment of the upper layer of fabric (7), since this is due both to the correction data obtained in the KKF analysis transversely as well as parallel to the feed direction (V) in the direction relative to the lower fabric layer (8). It can happen that the upper layer of fabric (7) with a pattern match with the lower layer of fabric (8) another
Kantenabstand als die auf einen vorbestimmten Kantenabstand ausgeregelte untere Stofflage (8) hat.Edge distance than the lower fabric layer (8) adjusted to a predetermined edge distance.
Bei zeitweiligem Nichterkennen von in Vorschubrichtung (V) verlaufenden Strukturen oder Musterlinien dient der bei der zuletzt erfolgten Musterabpassung gebildete Kantenabstand der oberen Stofflage (7) als Sollwert für eine bis zur nächsten Erkennung von in Vorschubrichtung (V) verlaufenden Strukturen oder Musterlinien erfolgende Kantenabstandsregelung der oberen Stofflage.If structures or pattern lines running in the feed direction (V) are temporarily not recognized, the edge spacing of the upper layer of fabric (7) formed during the last pattern adjustment serves as a setpoint for an edge distance control of the upper ones until the next detection of structures or pattern lines running in the feed direction (V) Fabric layer.
Da aufgrund der nach der ersten KKF-Analyse durchgeführten Ausrichtbewegungen zur Verringerung eines bestehenden Musterversatzes die Größe des Versatzes zum Zeitpunkt der nächsten Aufnahme durch die Matrixkameras (39, 45) tatsächlich reduziert und nicht vergrößert sein wird, kann eine weitere Reduzierung der Rechenzeit durch Berücksichtigung des Vorwissens aus der vorhergehenden KKF-Analyse erzielt werden, indem die Rechenoperationen zur Ermittlung der KKF-Summen auf das dem zuvor errechneten Versatzwert unmittelbar benachbarte Gebiet beschränkt werden. Since, due to the alignment movements carried out after the first KKF analysis to reduce an existing pattern offset, the size of the offset at the time of the next exposure by the matrix cameras (39, 45) will actually be reduced and not increased, a further reduction in the computing time can be achieved by taking the Knowledge from the previous KKF analysis can be achieved by restricting the arithmetic operations for determining the KKF sums to the area immediately adjacent to the previously calculated offset value.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zum zweidimensionalen mustergerechten Zusammennähen zweier die gleiche Oberflächenstruktur aufweisender Stofflagen mittels eines Nähautomaten mit einer Nähmaschine mit einem oberen und einem unteren Vorschubmittel, deren Vorschubgrößen durch wenigstens eine Stelleinrichtung relativ zueinander veränderbar sind, mit einer den beiden Stofflagen zugeordneten, quer zur Vorschubrichtung arbeitenden Kantenführungsvorrichtung, deren Ausrichtbewegung durch erste und zweite Ausrichtmittel durchführbar ist, mit wenigstens einem Kantensensor zum Bestimmen des seitlichen Abstandes der der herzustellenden Naht benachbarten Kante einer der Stofflagen zur Stichbildestelle der Nähmaschine, wobei der ermittelte Abstandswert mit einem vorgebbaren Abstandssollwert verglichen und entsprechend der Abweichung das entsprechende Ausrichtmittel der Kantenführungsvorrichtung beaufschlagt wird, mit je einem Flächensensor für jede Stofflage und einer Signalverarbeitungseinrichtung, die von jeder Stofflage aus zeilen- und spaltenförmig angeordneten Bildpunkten von flächenhaften Abschnitten der Oberfläche digitale Bilddaten erzeugt, durch zweidimensionale Kreuzkorrelationsanalyse der digitalen Bilddaten des Suchbildes und des zeilen- und spaltenweise zu verschiebenden Maskenbildes den gegenseitigen Versatz beliebig verlaufender Strukturelemente der beiden Stofflagen bestimmt und in Abhängigkeit von der Größe des Längsversatzes die Stelleinrichtung sowie in Abhängigkeit von der Größe des1.Procedure for two-dimensional stitching together of two layers of fabric having the same surface structure by means of an automatic sewing machine with a sewing machine with an upper and a lower feed means, the feed sizes of which can be changed relative to one another by at least one adjusting device, with an edge guide device assigned to the two layers of fabric and working transversely to the feed direction , whose alignment movement can be carried out by first and second alignment means, with at least one edge sensor for determining the lateral distance of the edge of the fabric adjacent to the seam to be produced from one of the fabric layers to the stitch formation point of the sewing machine, the distance value determined being compared with a predefinable setpoint distance value and the corresponding alignment means corresponding to the deviation the edge guiding device is acted upon, each with a surface sensor for each layer of material and a signal processing device, the vo n Each layer of fabric is generated from image points arranged in rows and columns of flat sections of the surface, digital image data is determined by two-dimensional cross-correlation analysis of the digital image data of the search image and the mask image to be shifted in rows and columns and determines the mutual offset of any structural elements of the two layers of fabric and depending on them the size of the longitudinal offset of the adjusting device and depending on the size of the
Querversatzes das andere Ausrichtmittel der Kantenführungsvorrichtung beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß der seitliche Abstand der der herzustellenden Naht benachbarten Kante einer jeden der beiden Stofflagen zur Stichbildestelle der Nähmaschine bestimmt wird und bei zeitweiligem Nichterkennen von längs verlaufenden Strukturelementen die quer zu Vorschubrichtung erfolgende mustermäßige Ausrichtung der seither nicht kantenbezogen ausgerichteten Stofflage unterbrochen und diese dann auch kantenbezogen ausgeregelt wird, wobei der vor dem Wechsel von der mustermäßigen zur kantenbezogenen Ausrichtung vorhandene Abstand dieser Stofflagenkante zur Stichbildestelle der Nähmaschine als AbstandsSollwert verwendet wird.Cross offset applied to the other alignment means of the edge guide device, characterized in that the lateral distance of the the adjacent edge of each of the two layers of fabric to be produced to the stitch formation point of the sewing machine is determined and, if temporary structural elements are not recognized, the pattern-oriented alignment of the fabric layer, which has not been oriented in relation to the feed direction since then, is interrupted and this is then also adjusted in relation to the edge, the prior to the change the distance from the pattern to the edge-related alignment of this fabric layer edge to the stitch formation point of the sewing machine is used as the setpoint distance.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere für die rasche Feststellung, ob längs verlaufende Strukturelemente erkennbar sind, eine vereinfachte normierte Kreuzkorrelationsfunktion berechnet wird, indem nur einmal der Mittelwert S des gesamten Suchbildes ermittelt und das Ergebnis bei jedem rechnerischen Verschiebungsschritt eingesetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that, in particular for the rapid determination of whether longitudinal structural elements are recognizable, a simplified normalized cross-correlation function is calculated by determining the mean S of the entire search image only once and the result being used in each arithmetic shift step .
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der ersten Verschiebung und nach jeder zeilen- bzw. spaltenmäßigen Verschiebung des Maskenbildes die einander entsprechenden digitalen Bilddaten der einzelnen Bildpunkte des Such- und des Maskenbildes multipliziert und die Produkte zu Kreuzkorrelationssummen addiert werden, aus denen der Maximalwert errechnet und nur aus diesem der die Qualität dieses Maximums bestimmende Kreuzkorrelationskoeffizient berechnet wird.3. The method according to claim 2, characterized in that before the first shift and after each row or column shift of the mask image, the corresponding digital image data of the individual pixels of the search and mask image are multiplied and the products are added to cross-correlation sums which the maximum value is calculated and only from this the cross-correlation coefficient determining the quality of this maximum is calculated.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, daß bei einer relativ grob abgetasteten Kreuzkorrelationsfunktion die Genauigkeit bei der Bestimmung der geometrischen Lage des Maximums mittels Parabelnäherung erhöht wird.4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that with a relatively roughly sampled cross-correlation function, the accuracy in determining the geometric Position of the maximum is increased by means of parabolic approximation.
5. Nähmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der jeder Stoffläge eine von der5. Sewing machine for performing the method according to claim 1, wherein each fabric layer is one of the
Nähmaschine gesteuerte, mit einem Bildspeicher verbundene Matrixkamera mit einem Flächensensor zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des seitlichen Abstandes der der herzustellenden Naht (N) benachbarten Kante (K) beider Stofflagen (7, 8) zur Stichbildestelle (6) je ein Kantenabtastsensor vorgesehen ist.Sewing machine controlled, connected to an image memory matrix camera is assigned with an area sensor, characterized in that for determining the lateral distance of the edge (K) adjacent to the seam (N) to be produced, both fabric layers (7, 8) to the stitch formation point (6) each have an edge scanning sensor is provided.
6. Nähmaschine nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kantenabtastsensoren6. Sewing machine according to claim 5, characterized in that the edge scanning sensors
Bestandteil des Flächensensors der entsprechenden Matrixkamera (39; 45) sind. Are part of the area sensor of the corresponding matrix camera (39; 45).
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