DE102018112933A1

DE102018112933A1 - Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Bearbeitung eines Werkstücks

Info

Publication number: DE102018112933A1
Application number: DE102018112933.5A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: ZSK Stickmaschinen GmbH
Current assignee: ZSK Stickmaschinen GmbH
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2019-12-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines in einer Spanneinrichtung (10) eingespannten oder befestigten Werkstücks (W) mittels einer Näh- oder Stickmaschine (1), wobei in einem Detektierungsvorgang mittels einer Detektionseinrichtung (8) die IST-Position von mindestens einem am Werkstück (W) angeordneten, befestigten oder eingearbeiteten Objekt (OB, P) ermittelbar ist und die anschließende Bearbeitung des Werkstücks (W) in einem Bearbeitungsvorgang mittels der Näh- bzw. Stickmaschine (1) unter Verwendung der ermittelten Position, Ausrichtung, Form und/oder Größe des mindestens einen detektierten Objektes erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass- der gesamte Bearbeitungsvorgang, bei dem das Werkstück (W) in dem Rahmen unverändert angeordnet bzw. eingespannt verbleibt, in mehrere Teilbearbeitungsvorgänge (120) aufgeteilt ist, welche nacheinander bis zur Fertigstellung des gesamten Bearbeitungsvorganges ausgeführt werden,- wobei bei jedem oder zumindest ab dem zweiten Teilbearbeitungsvorgang (120) der Teilbearbeitungsvorgang (120) einen Detektierungsvorgang (140) zur Erfassung der Position, Ausrichtung und/oder Größe mindestens eines Objektes (OB, P), insbesondere in einem Teilbereich (TB), des Werkstücks (W) umfasst,- wobei die Bearbeitung eines Teilbereichs (TB) des Werkstücks (W) in dem Teilbearbeitungsvorgang (120) das An- und/oder Einbringen von Bearbeitungsobjekten (BOB, N) unter Verwendung der ermittelten IST-Position, Ausrichtung, Form und/oder Größe des mindestens einen Objektes (OB, P) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wobei das Verfahren zum Bearbeiten eines in einer Spanneinrichtung eingespannten oder befestigten Werkstücks mittels einer Näh- oder Stickmaschine dient, und vor dem Bearbeitungsvorgang mittels eines Detektierungsvorganges unter Verwendung einer Detektionseinrichtung die IST-Position von mindestens einem am Werkstück angeordneten, befestigten oder eingearbeiteten Objektes ermittelbar ist und die anschließende Bearbeitung des Werkstücks in einem Bearbeitungsvorgang mittels der Näh- bzw. Stickmaschine unter Verwendung der ermittelten Position, Ausrichtung und/oder Größe des mindestens einen detektierten Objektes erfolgt.
Ausführungsbeispiele und die Funktionsweise von Näh- oder Stickmaschinen sind in der Literatur hinreichend beschrieben. Näh- oder Stickmaschinen dienen in der Hauptsache dazu, Werkstücke, insbesondere biegeschlaffe Grundmaterialien, mit Verzierungen zu versehen. Diese Verzierungen können Nähte sein oder aufwändige Stickereien oder eine Kombination aus beidem. In allen Fällen wird von einem Muster gesprochen. Die Werkstücke, insbesondere biegeschlaffe Grundmaterialien, können gewebte Stoffe, Schaumstoffe, Leder oder Kunstleder und ähnliche Materialien sein. Zur Bearbeitung der Werkstückmaterialien werden diese in einen Stickrahmen eingespannt, der in zwei Koordinaten, namentlich X und Y, bewegt werden kann.
Biegeschlaffe Werkstücke werden teilweise mit Perforationen derart ausgestattet, dass eine Gruppierung von Löchern entsteht. Diese so perforierten Grundmaterialien werden zum Beispiel in Autositze eingebaut und bieten dort die Möglichkeit der Belüftung der Sitz- und Rückenflächen, sodass der Komfort der Fahrgäste wesentlich erhöht wird. Aus Designgründen besteht der Anspruch, dass diese so perforierten Grundmaterialien mit Nähten und Stickereien versehen werden, die genau in die Zwischenräume der gruppierten Löcher eingebracht werden. In 1 ist ein mit Perforationen P, welche zu Mustern bzw. Gruppen P, wie dem Schriftzug „ZSK“, den Pfeilen PF und Dreiecken D, angeordnet sind, versehenes Werkstück W dargestellt, wobei der Schriftzug „ZSK“, die Pfeile PF und Dreiecke D mittels Nähten N umrandet sind. Da das menschliche Auge insbesondere Unregelmäßigkeiten, z.B. in Form von ungleichmäßigen Abständen sofort erkennt, ist es wichtig, dass die Nähte N immer im gleichen Abstand zu den äußeren Perforationen P der Muster ins Werkstück eingearbeitet werden, sodass ein ansprechendes Äußeres entsteht. Jedes Objekt hat eine Soll-Position, welche z.B. mit einem Aufpunktsvektor v_soll definiert ist.
Aus wirtschaftlichen Gründen wird versucht, das Einbringen der Nähte und Stickereien in die perforierten oder mit Objekten versehenen Werkstücke bzw. Grundmaterialien mittels automatisch arbeitender Näh- oder Stickmaschinen zu realisieren. Dazu werden die Nähte und Stickereien an fest vorgegebene Positionen in das Grundmaterial eingebracht. Nachteilig hierbei ist, dass die Veränderung des Materials durch die Handhabung des Werkstücks bzw. Grundmaterials und des eigentlichen Näh- und Stickprozesses nicht berücksichtigt wird.
So unterliegen Werkstücke, insbesondere biegeschlaffe Materialien, diversen Beanspruchungen, die eine genaue Verzierung z.B. mit Nähten und Stickereien verhindern. Durch die Handhabung beim Einspannen sind Fehler sowohl in der Positionierung und der winkligen Ausrichtung des Materials als auch durch einen Verzug des Materials möglich. Zudem kommt es im Verlauf eines immer weiter fortschreitenden Näh- und Stickprozesses durch die verwendeten Fäden und deren Fadenspannung zu einem zusätzlichen Verzug des Werkstücks. Selbst bei einem vor dem Bearbeitungsvorgang durchgeführten Abgleich zwischen Soll- und Ist-Position von bereits eingearbeiteten Objekten und der Berücksichtigung dieser Verschiebung, Verzug, etc. für den nachfolgenden Bearbeitungsvorgang, kommt es durch den während der Bearbeitung zusätzlich entstehenden Verzug des Werkstücks dazu, dass nachfolgend eingearbeitete Objekte nicht mehr richtig platziert sind.
Verfahren zur Erkennung von Mustern zum richtigen Zusammennähen von Werkstücken sind vielfältig bekannt. So beschreibt die WO 2004/106611 A1 ein Stick- und Färbesystem, welches mindestens eine Stickmaschine und mindestens eine Färbemaschine in Form eines Druckers aufweist. Dabei wird ein Bekleidungsstück zunächst in einen Rahmen eingespannt, in welchen es für den anschließenden Druck- und Bestickungsvorgang verbleibt. Sofern ein Bekleidungsstück zuerst bedruckt und dann anschließend bestickt wird, wird vor dem Stickvorgang zunächst geprüft, ob sich das Bekleidungsstück aufgrund des Bedruckens verzogen oder im Stickrahmen verrutscht ist. Mittels aufgedruckter Referenzpunkte, welche aus einer sich auflösenden Farbe gedruckt werden, wird geprüft, ob ein Versatz, Streckung, Stauchung oder Verdrehung stattgefunden hat, um dann mittels entsprechender Verschiebevektoren den gesamten Stickvorgang an der neu berechneten Stelle beginnen zu lassen.
Die WO 2008/056903 A1 offenbart ein Verfahren und eine Ein-Kopf-Stickmaschine zum Wattieren. Dabei wird in einem Verfahrensschritt eine Korrektur des im Speicher abgelegten Wattierungsmusters vorgenommen, in dem zunächst die Kamera das zu wattierende Muster aufnimmt und am Monitor dieses auf dem zu wattierenden Stoff aufgebrachte Muster angezeigt und mit den aktuellen Wattierungs-Musterdaten übereinandergelegt und angezeigt wird. Das Bedienungspersonal kann dann anhand der übereinander angezeigten Muster und Referenzpunkte eine Verschiebung, Stauchung bzw. Streckung des im nachfolgenden Verfahrensschritt auszuführenden Musters vornehmen. Die Korrektur in den vorherigen Verfahrensschritten erfolgt somit einmalig vor dem eigentlichen Wattierungsvorgang, welcher nicht unterbrochen wird.
Aus DE 197 49 781 B4 ist ebenfalls eine Stickmaschine bekannt, bei der eine Drehung/Verschiebung/Stauchung des zu stickenden Musters visuell und händisch vom Bedienungspersonal vorgenommen und vor dem Stickvorgang einmalig durchgeführt wird.
Zudem sind aus DE 3738893 C2 , DE 4037854 A1 , DE 4126462 A1 und US 5,222,451 Vorrichtungen und Verfahren zum Zusammennähen von Teilen bekannt, bei denen die Teile anhand einer Mustererkennung zueinander ausgerichtet und anschließend miteinander vernäht werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, bei dem/der das Positionieren von am Werkstück anzubringenden bzw. einzuarbeitenden Bearbeitungsobjekten relativ zu bereits am Werkstück befindlichen Objekten verbessert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen des Verfahrens nach Anspruch 1 ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der gesamte Bearbeitungsvorgang eines zu Beginn des Bearbeitungsvorganges in einer Spanneinrichtung eingespannten oder befestigten Werkstücks in mehrere Teilbearbeitungsvorgänge aufgeteilt wird, wobei das Werkstück für den gesamten Bearbeitungsvorgang in bzw. an der Spannvorrichtung verbleibt. Zu Beginn jedes Teilbearbeitungsvorganges wird dann mittels einer Detektionseinrichtung die IST-Position von mindestens einem am Werkstück angeordneten, befestigten oder eingearbeiteten Objektes ermittelt, wobei danach anhand der ermittelten Position, Ausrichtung, Form und/oder Größe des bzw. der detektierten Objekte(s) die weitere Bearbeitung des Werkstücks erfolgt. So kann das Werkstück in mehrere Bereiche oder Muster aufgeteilt werden, welche nacheinander bearbeitet werden.
Unter Bearbeitung wird im Sinne der Erfindung verstanden, dass ein Bearbeitungsobjekt, z.B. in Form einer Naht, eines Lochs, einer Paillette, eines sonst wie gearteten Teils, wie z.B. eines Knopfes und/ oder einer elektronischen Komponente, auf dem Werkstück aufgestickt, aufgenäht oder sonst wie, z.B. durch Stoßen, Kleben, Schweißen, etc. ein- bzw. aufgebracht wird.
Das Werkstück kann ein Stück Stoff, ein biegeschlaffes Material, ein mehrschichtiges Material, Leder und/oder ein bei Bearbeitung sich verziehendes Material sein. Das Werkstück kann insbesondere perforiert oder mit Objekten versehen sein.
Ein Objekt im Sinne der Erfindung ist im Prinzip das Gleiche wie ein Bearbeitungsobjekt, ist jedoch bereits Teil des Werkstücks. Somit wird im Sinne der Erfindung ein Bearbeitungsobjekt nach seiner erfolgten Fertigstellung zu einem Objekt. Ein Objekt kann jedoch auch eine Gruppe von Perforationen, ein Muster, ein Bild, eine Paillette, eine Naht, ein Knopf, ein Teil, eine Materialaussparung und/oder eine elektronische Komponente oder eine Kombination einer der vorgenannten Objekte sein, welche bereits vor dem Einspannen bzw. Befestigen des Werkstücks in der Spanneinrichtung in das Werkstück eingearbeitet oder an diesem angeordnet bzw. befestigt worden ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass in einem Speicher zumindest die Soll-Positionen der Objekte und Bearbeitungsobjekte und/oder die Abstandsvektoren der Bearbeitungsobjekte zu den Objekten und/oder anderen Bearbeitungsobjekten abgespeichert sind. Hierdurch ist es möglich, die Ist-Position von Objekten mittels der Detektionseinrichtung zu überprüfen, um dann evtl. notwendige Korrekturen für die in dem nachfolgenden Teilbearbeitungsschritt zu bearbeitenden Bearbeitungsobjekte hinsichtlich deren Position, Form und/oder Größe vorzunehmen. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, dass z.B. die relative Lage von auf dem Werkstück zu platzierendem(n) Bearbeitungsobjekt(en) und mindestens einem bereits bestehenden Objekt zueinander sehr gut erreicht wird. So kann es bereits durch das Einspannen oder Befestigen des Werkstücks in der Spanneinrichtung zu einem Verzug des Werkstücks kommen, so dass die Position, der relative Abstand, Form und Größe von Objekten nicht mehr mit den im Speicher abgelegten Daten übereinstimmt. Auch kann durch das Bearbeiten des Werkstücks selbiges verzogen, Objekte verdreht, gestaucht, gestreckt oder gebogen werden, so dass ihre im Speicher abgelegte Position, Form und Größe nicht mehr mit den im Speicher abgelegten Daten übereinstimmt.
Durch das Erfassen der IST-Position, Lage, Größe, Ausrichtung und Form der bereits bestehenden Objekte kann dann die Soll-Position, Größe, Ausrichtung und Form der noch zu bearbeitenden Bearbeitungsobjekte korrigiert bzw. neu berechnet werden, indem die abgespeicherte Soll-Position, Lage, Größe und/oder Form des Bearbeitungsobjektes mit den ermittelten IST-Daten verglichen und verrechnet wird, um neue Soll-Daten für die zu bearbeitenden Bearbeitungsobjekte zu ermitteln, welche dann der Näh- bzw. Stickmaschine übermittelt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere vorteilhaft sein, um Umsticken bzw. Umnähen von im oder am Werkstück befindlichen Objekten, wie z. B. Perforationen, genauestens vorzunehmen. So muss z.B. bei Fahrzeugsitzen für deren Belüftbarkeit eine Vielzahl kleiner Löcher eingearbeitet sein. Diese sogenannten Perforationen bzw. Perforationsfelder sollen häufig aus designtechnischen Gründen mittels mindestens einer Naht umfasst werden. Dabei ist darauf zu achten, dass die Naht in exaktem gleichbleibendem Abstand zu den äußeren Perforationen aufgenäht bzw. gestickt wird. Durch die vorhergehende Bearbeitung des Werkstücks entsteht jedoch meist ein nicht unerheblicher Verzug. Würde die noch zu bearbeitende Umfassungsnaht mit den im Speicher abgelegten Soll-Daten erstellt, so würde sie aufgrund des zuvor entstandenen Verzugs des Werkstücks nicht im gleichmäßigen Abstand zu den äußeren Perforationen in das Werkstück eingearbeitet. Durch den zuvor entstandenen Verzug ist es daher notwendig, die im Speicher abgelegten Soll-Daten zu korrigieren und neue Soll-Daten zu ermitteln. Je mehr der gesamte Bearbeitungsvorgang in Teilbearbeitungsschritte bzw. -vorgänge unterteilt wird, desto genauer kann der nachfolgende Bearbeitungsvorgang durchgeführt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit nach Erfassung der Ist-Position mindestens eines Objektes unter Verwendung der im Speicher abgelegten Positionsdaten dieses Objektes die im Speicher abgelegte Soll-Position des mindestens einen anschließend im Teilbearbeitungsvorgang an- und/oder einzubringenden Bearbeitungsobjektes überprüft bzw. korrigiert, wobei dann das mindestens eine Bearbeitungsobjekt anschließend mit der evtl. korrigierten Soll-Position mittels der Stick- oder Nähmaschine an dem Werkstück angebracht und/oder eingearbeitet wird. Dabei kann auch anhand der ermittelten IST-Positionen eine evtl. erforderliche Verschiebung, Stauchung, Streckung und/oder Krümmung des mindestens einen Bearbeitungsobjektes oder dessen Teilbearbeitungsobjekten berechnet werden und das Bearbeitungsobjekt bzw. dessen Teilbearbeitungsobjekte an der berechneten Soll-Position gestreckt, gestaucht und/oder mit der neuen Form an dem Werkstück angebracht und/oder eingearbeitet werden, so dass sich diese Bearbeitungsobjekte anschließend mit dem vorgegebenem Abstand zu bereits am Werkstück angeordneten oder eingearbeiteten Objekten befinden.
Die Detektionseinrichtung kann z.B. mindestens eine Kamera und eine Bildverarbeitungseinrichtung, mindestens einen Ultraschallsensor, mindestens einen durch ein Objekt verstimmbaren Schwingkreis, mindestens einen mechanischen Abtaster, mindestens einen optischen Sensor und/oder eine Radareinrichtung aufweisen. Die Detektionseinrichtung kann zudem fest an der Näh- bzw. Stickmaschine angeordnet sein.
Die Detektionseinrichtung kann unmittelbar neben einem Bearbeitungskopf der Näh- bzw. Stickmaschine oder aber auch weiter davon entfernt angeordnet sein. Sofern sie zu nahe am Näh- bzw. Stickkopf angeordnet ist, kann, z.B. bei Verwendung einer Kamera als Detektionsmittel nur ein kleiner Bereich des Werkstücks erfasst werden. Daher ist es vorteilhafter, die Detektionseinrichtung entfernt von dem Bearbeitungskopf anzuordnen, um einen größeren Bereich des Werkstücks zu erfassen. Hierfür muss dann aber das Werkstück bzw. dessen im nächsten Teilbearbeitungsschritt zu bearbeitender Teilbereich mittels des Spannrahmens so zur Detektionseinrichtung verfahren werden, dass die Detektionseinrichtung mindestens eine Ist-Position eines Objektes des Werkstücks ermitteln kann.
Selbstverständlich wird ebenfalls eine Vorrichtung zur Durchführung des zuvor Beschriebenen beansprucht, wobei die Vorrichtung eine Näh- oder Stickmaschine sowie eine Datenverarbeitungsanlage aufweist. Die Datenverarbeitungsanlage kann dabei separat von der Näh- oder Stickmaschine angeordnet oder aber auch ein Bestandteil von dieser sein.
Nachfolgend wird anhand von Zeichnungen eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie einer hierfür geeigneten Vorrichtung erläutert.
Es zeigen:

1: Ein Werkstück mit Perforationen, welche zu Mustern in Form eines Schriftzuges „ZSK“, Pfeilen und Dreiecken, angeordnet sind;
2: eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens;
3: ein Ablaufdiagramm des Bearbeitungsverfahrens;
4a: ein Werkstück mit mehreren in Gruppen angeordneten Löchern, wobei die Gruppen jeweils mit einer Naht umnäht werden sollen;
4b: Zustand des Werkstücks nach 4a nach einem ersten Teilbearbeitungsvorgang;
4c: Zustand des Werkstücks nach 4b nach einem weiteren Teilbearbeitungsvorgang;
5: Werkstück gemäß 1, dessen Muster in Gruppen aufgeteilt ist, welche nacheinander in Teilverarbeitungsvorgängen abgearbeitet werden.

Die 2 zeigt eine Näh- bzw. Stickmaschine 1, der eine Datenverarbeitungseinheit 2 mit angeschlossenem Speicherwerk 3 zugeordnet ist. Die Datenverarbeitungseinheit 2 mit angeschlossenem Speicherwerk 3 kann jedoch auch Bestandteil der eigentlichen Steuerung der Näh- bzw. Stickmaschine 1 sein. Eine weitere mögliche Ausführung sieht vor, dass die Datenverarbeitungseinheit 2 mit angeschlossenem Speicherwerk 3 als separate Einheit ausgebildet ist, die über einen Kommunikationskanal 4 mit der Näh- oder Stickmaschine kommuniziert.
Der Datenverarbeitungseinheit 2 kann ein Interface zur Kommunikation mit dem Bediener zugeordnet sein, wobei dieses Interface aus einem Bildschirm oder Display 5 zur Anzeige von Informationen und aus einer Tastatur 6 sowie weiteren Eingabegeräten, wie z.B. einer Computermaus 7, besteht. Zusätzlich ist die Datenverarbeitungseinheit 2 mit einer Detektionseinrichtung 8 verbunden, welche in der Lage ist, Objekte, z.B. eine Gruppierungen von Löchern oder einzelne Löcher im Werkstück W zu erkennen. Die Ausführungsform der Detektionseinrichtung ist für die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens im Prinzip unerheblich, sofern die Detektionseinrichtung 8 in der Lage ist, die geforderte Funktion der Detektion und Bestimmung der Position, Lage, Ausrichtung und Größe und/oder Form von Objekten zu erfüllen. Dazu kann entweder das Werkstück im Stickrahmen 10 zur festen Position der Detektionseinrichtung 8 verfahren werden oder das Detektionssystem verfährt zu einer übermittelten Position über dem Werkstück. Auch eine Kombination von beidem ist möglich, um so das Werkstück zur Detektionseinrichtung zu positionieren. Eine mögliche Ausführungsform der Detektionseinrichtung 8 ist durch eine ortsfest installierte Kamera mit Bildverarbeitungssystem gegeben, sodass eine bestimmte Position auf dem Werkstück W durch Verfahren des Stickrahmens 10 in den Erfassungsbereich der Kamera gebracht werden kann.
Das Gesamtmuster besteht aus einzelnen Objekten und Bearbeitungsobjekten, z.B. in Form von Nähten und Stickereien, die im Speicherwerk 3 der Datenverarbeitungseinheit 2 gespeichert werden, kann in einzelne Gruppen von Objekten und Bearbeitungsobjekten aufgeteilt werden, was ebenfalls im Speicherwerk 3 abgelegt ist. Eine solche Gruppe ist entweder eine einzelne Naht oder mehrere Nähte oder eine einzelne Stickerei oder mehrere Stickereien oder eine Kombination von einzelnen oder mehreren Nähten mit einzelnen oder mehreren Stickereien. Jedem Objekt oder jeder Gruppe von Objekten kann ein erster Punkt, auch Aufpunkt genannt, zugeordnet, werden. Auch können Abstandsrelationen zwischen einzelnen Objekten und/oder Gruppen von Objekten im Speicherwerk abgelegt werden. Auch kann zu jedem Objekt dessen Form Größe und Eigenschaft im Speicherwerk abgelegt werden.
Vorteilhaft kann ein zweiter Punkt zur Definition bzw. Festlegung eines Abstandes und einer Richtung, in welcher das andere Objekt bzw. eine andere Objektgruppe angeordnet werden soll, im Speicherwerk abgelegt werden, wobei hier auch Bearbeitungsobjekte bzw. Gruppen von Bearbeitungsobjekten mit gemeint sind. Die Gruppierung von Objekten ist jeweilig frei wählbar und unterliegt keinerlei Beschränkung. In gleicher Weise können weitere Punkte definiert sein, die Soll-Positionen von Objekten oder Bearbeitungsobjekten darstellen im Speicherwerk 3 gespeichert sein.
Die Datenverarbeitungsanlage 2 umfasst zudem eine Ablaufsteuerung, die die folgerichtige Abarbeitung der einzelnen Bestandteile des Gesamtmusters in einer Reihenfolge realisiert, die im Speicherwerk 3 hinterlegt ist. Dazu führt die Datenverarbeitungsanlage eine Abfolge von Schritten durch. Diese Abfolge von Schritten beinhaltet Befehle und Aufgaben die von der Datenverarbeitungsanlage an die Näh- oder Stickmaschine übermittelt werden und diese dazu veranlasst bestimmte Aktionen durchzuführen. Diese Art von Befehlen und Aufgaben wird der Näh- bzw. Stickmaschine 1 über den Kommunikationskanal 4 übermittelt.
In 3 ist ein mögliches erfindungsgemäßes Verfahren zur Abarbeitung eines zu erstellenden Gesamtmusters dargestellt. Das Verfahren wird bei 100 gestartet, wonach in einem nachfolgenden Schritt 110 die Musterparameter in die Datenverarbeitungsanlage 2 eingelesen werden. Anschließend werden mittels Teilbearbeitungsvorgängen 120 die Teilmuster des Gesamtmusters abgearbeitet. Dabei umfasst ein Teilbearbeitungsvorgang 120 einen Verfahrensschritt 130, bei dem die Soll-Daten aller zu dem Teilmuster gehörenden Objekte und Bearbeitungsobjekte eingelesen werden. Anschließend wird der Detektionsvorgang 140 gestartet, wobei zunächst das Werkstück W (2) relativ zur Detektionseinrichtung 8 verfahren wird, so dass zumindest von einigen oder aller Objekte, welche zum Teilmuster gehören, die IST-Positionsdaten eingelesen werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die IST-Daten von Objekten benachbarter oder Objektgruppen oder anderen Teilmustern mit eingelesen werden, sofern dies notwendig ist. Anschließend findet ein Soll-IstVergleich zwischen den ermittelten und gespeicherten Daten statt, wonach dann die notwendigen Positions- und Formkorrekturwerte für die einzelnen zum Teilmuster gehörenden Bearbeitungsobjekte automatisch berechnet werden.
Nach dem Detektionsvorgang folgt der Bearbeitungsvorgang 150, bei dem die zum Teilmuster gehörenden Bearbeitungsobjekte bearbeitet, d.h. an dem Werkstück W angebracht oder eingearbeitet werden. Sobald der Teilbearbeitungsvorgang abgeschlossen ist, wird bei 160 ermittelt, ob bereits sämtliche Teilmuster abgearbeitet sind. Ist dies noch nicht der Fall, so wird zum Schritt 130 verzweigt. Sind alle Teilmuster bereits erstellt, so ist der Bearbeitungsvorgang bei 170 beendet.
In den 4a bis 4c ist dargestellt, wie das Gesamtmuster in mehrere Teilbereiche TB_1-4 bzw. in Gruppen G_1-4 unterteilt sein kann, wobei die Teilbereiche TB_1-4 bzw. Gruppen G_1-4 unterschiedlich schraffiert hinterlegt sind und nacheinander abgearbeitet bzw. erstellt werden. Jede Gruppe G_1-4 besteht aus den bereits im Werkstück W eingearbeiteten Objekten P in Form von Perforationen. Die Hilfslinien HL sind nur zur Veranschaulichung der beim Stick- bzw. Nähvorgang auftretenden Verschiebungen der Objekte in Folge des Verzugs des Werkstücks W eingezeichnet. Die 4a zeigt das eingespannte Werkstück W, wobei die einzelnen Objekte/Perforationen auf den Kreuzungspunkten der Hilfslinien HL liegen. Die Kreuzungspunkte stellen die ursprünglichen Soll-Positionen der Objekte dar, d.h. durch das Einspannen in die Spanneinrichtung sind die Objekte noch nicht aus ihrer vorgesehenen Position heraus verschoben. Die gestrichelt dargestellten Nähte N_1-4 sind noch zu erstellen, wobei die gestrichelten Linien die Soll-Position der Nähte N zeigen.
Die 4b zeigt das Werkstück W nachdem die erste Naht N₁ um die Gruppe G₁ herum angefertigt ist. Dabei ist ein Verzug entstanden, durch den die Objekte P der zweiten, dritten und vierten Gruppe G_2-4 von ihren ursprünglichen Soll-Positionen verschoben sind, wie es anhand der Hilfslinien HL zu erkennen ist, da sich die Perforationen P dieser Gruppen G_2-4 nicht mehr auf den Kreuzungspunkten der Hilfslinien HL befinden, sondern jeweils um den Vektor Δxy_Gi aus ihrer Ausganglage heraus verschoben sind. Würden nunmehr die noch zu erstellenden Nähte N_2-4 mit ihren abgespeicherten Soll-Daten, welche den gestrichelten Linien entsprechen, gestickt bzw. genäht werden, so würden die Gruppen von Perforationen nicht mehr mittig innerhalb der jeweiligen Nähte N_2-4 liegen. Daher müssen die Positions-Soll-Daten der als nächstes zu nähenden Naht N₂ entsprechend korrigiert werden, was mittels des Detektionsvorganges und der Detektionseinrichtung erfolgt, indem die IST-Positionen der Objekte ermittelt werden, welche zu dem als nächstes zu bearbeitenden Teilbereich TB_i bzw. dem nächsten Teilmuster gehören. Sofern eine Kamera als Detektionseinrichtung verwendet wird, kann das Werkstück mit seinem nachfolgend zu bearbeitenden Teilbereich unter den Kameraerfassungsbereich verfahren werden, um die IST-Positionsdaten zu ermitteln. Es ist jedoch ebenso möglich, dass von dem Teilbereich mehrere Bilder aufgenommen werden, aus denen die notwendigen IST-Positionsdaten ermittelt werden.
In 4c ist die Naht N₂ mit den korrigierten Soll-Daten genäht, wodurch die Naht mittig bzw. im gleichmäßigen Abstand zu den äußeren Perforationen der Gruppe ausgerichtet ist. Durch das Nähen der zweiten Naht N₂ entsteht erneut ein Verzug, wodurch die Perforationen der dritten und vierten Gruppe erneut verschoben werden. Die Solldaten der als nächstes zu erstellenden Naht N3 müssen dann entsprechend neu ermittelt werden.
Selbstverständlich kann der Verzug auch eine Verdrehung oder andersartige Verzerrung einer Gruppe von Objekten bzw. eines Objektes bewirken, so dass nicht nur ein linearer Versatz eines Bearbeitungsobjektes erforderlich ist, sondern ebenfalls noch eine Stauchung, Streckung, Drehung und/oder Krümmung des Bearbeitungsobjektes erforderlich ist.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird somit erreicht, dass insbesondere bei biegeschlaffen Materialien als Werkstück, die mit Objekten versehen sind, trotz der Fehlerquellen des Verzugs aus falscher Handhabung, nicht positionsgenauer und nicht winkliger Einspannung in den Stickrahmen sowie eines Verzugs, einer Verschiebung oder Rotation bedingt durch den Näh- oder Stickprozess mit positionsgenauen Nähten und Stickereien versehen werden kann. Die Bearbeitung des Werkstücks wird dabei vollautomatisiert durch die vorliegende Erfindung abgearbeitet, sodass ein wirtschaftlicher Vorteil entsteht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2004/106611 A1 [0006]
WO 2008/056903 A1 [0007]
DE 19749781 B4 [0008]
DE 3738893 C2 [0009]
DE 4037854 A1 [0009]
DE 4126462 A1 [0009]
US 5222451 [0009]

Claims

Verfahren zum Bearbeiten eines in einer Spanneinrichtung (10) eingespannten oder befestigten Werkstücks (W) mittels einer Näh- oder Stickmaschine (1), wobei in einem Detektierungsvorgang mittels einer Detektionseinrichtung (8) die IST-Position von mindestens einem am Werkstück (W) angeordneten, befestigten oder eingearbeiteten Objekt (OB, P) ermittelbar ist und die anschließende Bearbeitung des Werkstücks (W) in einem Bearbeitungsvorgang mittels der Näh- bzw. Stickmaschine (1) unter Verwendung der ermittelten Position, Ausrichtung, Form und/oder Größe des mindestens einen detektierten Objektes erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass - der gesamte Bearbeitungsvorgang, bei dem das Werkstück (W) in dem Rahmen unverändert angeordnet bzw. eingespannt verbleibt, in mehrere Teilbearbeitungsvorgänge (120) aufgeteilt ist, welche nacheinander bis zur Fertigstellung des gesamten Bearbeitungsvorganges ausgeführt werden, - wobei bei jedem oder zumindest ab dem zweiten Teilbearbeitungsvorgang (120) der Teilbearbeitungsvorgang (120) einen Detektierungsvorgang (140) zur Erfassung der Position, Ausrichtung und/oder Größe mindestens eines Objektes (OB, P), insbesondere in einem Teilbereich (TBi), des Werkstücks (W) umfasst, - wobei die Bearbeitung eines Teilbereichs (TB_i) des Werkstücks (W) in dem Teilbearbeitungsvorgang (120) das An- und/oder Einbringen von Bearbeitungsobjekten (BOB, N) unter Verwendung der ermittelten IST-Position, Ausrichtung, Form und/oder Größe des mindestens einen Objektes (OB, P) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bearbeitungsobjekt eine Naht, ein Loch, ein Teil, eine Paillette oder eine elektronische Komponente ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Objekt des Werkstücks ein Loch, eine Gruppe von Perforationen, ein Muster, ein Bild, eine Paillette, eine Naht, ein Knopf, ein Teil, eine Materialaussparung und/oder eine elektronische Komponente oder eine Kombination einer der vorgenannten Objekte ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (W) ein Stück Stoff, ein biegeschlaffes Material, ein mehrschichtiges Material, Leder und/oder ein sich bei Bearbeitung verziehendes Material ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (W) perforiert oder mit Objekten versehen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (W) vor dem Einspannen oder Befestigen an dem Spannrahmen (10) bereits mit Objekten versehen bzw. bestückt worden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Speicher (3) die Soll-Positionen der Bearbeitungsobjekte und/oder die Abstandsvektoren der Bearbeitungsobjekte zu den Objekten und/oder anderen Bearbeitungsobjekten abgespeichert sind.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bearbeitungsobjekt aus mehreren Teilbearbeitungsobjekten besteht, für die jeweils Soll-Positionen und/oder ein Aufpunktsvektor mit jeweils einem Richtungsvektor im Speicher (3) abgelegt sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Speicher die Position und/oder Objektart bzw. - form von mindestens einem am Werkstück bereits vor dem Anbringen des Werkstücks am Spannrahmen befestigten oder eingebrachten Objekt abgespeichert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Verfahren in das Werkstück (W) eingearbeitetes Bearbeitungsobjekt anschließend als Objekt betrachtet wird und seinerseits mit mindestens einem weiteren Bearbeitungsobjekt versehen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erfassung der Ist-Position mindestens eines Objektes unter Verwendung der im Speicher abgelegten Positionsdaten dieses Objektes die im Speicher abgelegte Soll-Position des mindestens einen anschließend im Teilbearbeitungsvorgang an- und/oder einzubringenden Bearbeitungsobjektes überprüft bzw. korrigiert wird, und dass das mindestens eine Bearbeitungsobjekt anschließend mit der evtl. korrigierten Soll-Position mittels der Stick- oder Nähmaschine an dem Werkstück angebracht und/oder eingearbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der ermittelten IST-Positionen eine evtl. erforderliche Verschiebung, Stauchung, Streckung und/oder Krümmung eines Bearbeitungsobjektes oder dessen Teilbearbeitungsobjekten berechnet wird und das Bearbeitungsobjekt bzw. dessen Teilbearbeitungsobjekte an der berechneten Soll-Position gestreckt, gestaucht und/oder mit der neuen Form an dem Werkstück angebracht und/oder eingearbeitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Näh- oder Stickmaschine Steuerungsbefehle übermittelt werden, so dass diese die Bearbeitungsobjekte an der berechneten Position, mit der berechneten Stauchung bzw. Streckung und/oder entlang einer berechneten Bahn am Werkstück anbringt oder in das Werkstück einarbeitet, so dass sich die Bearbeitungsobjekte anschließend mit dem vorgegebenem Abstand zu bereits am Werkstück angeordneten oder eingearbeiteten Objekten befinden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung mindestens eine Kamera und eine Bildverarbeitungseinrichtung, mindestens einen Ultraschallsensor, mindestsens einen durch ein Objekt verstimmbaren Schwingkreis, mindestens einen mechanischen Abtaster, mindestens einen optischen Sensor und/oder eine Radareinrichtung aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung fest an der Näh- bzw. Stickmaschine angeordnet ist, und dass für den Detektierungsvorgang das Werkstück bzw. dessen im nächsten Teilbearbeitungsschritt zu bearbeitender Teilbereich mittels des Spannrahmens so zur Detektionseinrichtung verfahrbar ist, dass die Detektionseinrichtung mindestens eine Ist-Position eines Objektes des Werkstücks ermitteln kann.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück mittels der Spanneinrichtung zur Detektionseinrichtung verfahren wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung zum Werkstück verfahren wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Näh- oder Stickmaschine sowie eine Datenverarbeitungsanlage aufweist, wobei die Datenverarbeitungsanlage separat von der Näh- oder Stickmaschine angeordnet oder ein Bestandteil dieser sein kann.