DE19502763A1 - On-Line-Nahtbildüberwachungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein On-Line-Nahtbildüberwachungs­ system nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Nahtbildüberwachungssysteme werden benötigt, um automatisierte Nähmaschinenfunktionen überwachen zu können und Nähprozesse zu korrigieren oder stillzusetzen, wenn einzelne Stiche oder Stichfolgen in ihrer Ausführung nicht korrekt sind. Besonders wichtig ist eine derartige Naht­ bildüberwachung bei hochbelasteten Nähten, z. B. in Kraft­ fahrzeugsitzen.

Es ist bereits versucht worden, als Parameter für Quali­ tätsfehler der Naht die Fadenzugkraft oder die Presserfuß­ kräfte der Nähmaschine zu messen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zuverlässi­ geres On-Line-Nahtbildüberwachungssystem zu schaffen, das auch in einfacher Weise zur Nachrüstung an Nähmaschinen geeignet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des An­ spruchs 1.

Die Erfindung sieht in vorteilhafter Weise vor, daß der Sensor aus einem optischen Sensor mit einer auf das Naht­ bild gerichteten Lichtleiteranordnung besteht, der ein dem Nahtbild entsprechendes On-Line-Meßsignal erzeugt. Ein derartiger Sensor erfaßt die Nahtbildqualität auf der Basis des optischen Erscheinungsbildes der Naht. Insbeson­ dere sind lockere Stiche oder eine versetzte unsymmetri­ sche Schlingenbildung zuverlässig meßbar. Die Auswerte­ einrichtung ermöglicht mit Hilfe eines Mikroprozessors eine differenzierte Auswertung des Meßsignals.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Lichtleiteranordnung an dem Presserfuß der Nähmaschine angeordnet ist. Die Anordnung der Lichtleiter an dem Presserfuß ermöglicht eine unmittelbare Überprüfung des Nahtbildes und die Er­ zeugung von On-Line-Meßsignalen. Die Integration des Sen­ sors in dem Presserfuß ermöglicht eine ausreichende Si­ gnalauflösung zur Nahtbilderkennung sowie ein optimales Signal-Rausch-Verhältnis. Die Analyse der Meßsignale er­ möglicht die Erkennung der Nahtstichlängen, der Nadelein­ stichpositionen und insbesondere die Nahtfehlsticherken­ nung sowie die Erkennung von Nähfädenspannungsdifferenzen. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß das erfindungsgemäße On-Line-Nahtbildüberwachungssystem bei vorhandenen Nähma­ schinen in einfacher Weise nachgerüstet werden kann.

Dabei ist die Lichtleiteranordnung vorzugsweise in dem Gelenkfuß des Presserfußes derart angeordnet, daß das Ende der Lichtleiter mit einem vorbestimmten Abstand von der Nahtoberfläche gehalten ist. Mit dem Abstand der Licht­ leiter von der Nahtoberfläche wird die Größe des Meßflecks definiert. Dieser ist an das Nahtbild angepaßt. Die Fest­ stellung von Nahtfehlern erfolgt damit besonders zuver­ lässig, da z. B. bei lockeren Stichen der Nähfaden in einer anderen Höhenebene verläuft als bei einer korrekten Naht. Eine derartige Abweichung kann von einem solchen Sensor besonders deutlich detektiert werden, da das Lichtsignal sich mit unterschiedlichem Abstand von der Lichtquelle überproportional ändert.

Die Lichtleiteranordnung besteht aus einer Doppelanord­ nung aus einem lichtsendenden und einem lichtempfangenden Lichtleiter.

Dabei können mehrere Lichtleiteranordnungen im Gelenkfuß nebeneinander angeordnet sein, um einen größeren Meßfleck zu erfassen.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Presserfuß mit in dem Gelenkfuß integrier­ ten Lichtleitersensoren,

Fig. 2 eine Prinzipskizze einer Lichtleiteranordnung.

Fig. 3 eine Lichtleiteranordnung mit drei lichtsendenden und lichtempfangenden Lichtleitern, und

Fig. 4 Mittelwerte von Meßreihen mit und ohne Nahtqua­ litätsfehler.

Fig. 1 zeigt einen Presserfuß 2 einer Nähmaschine, ins­ besondere einer Doppelsteppstich- oder Doppelkettenstich-Näh­ maschine. Der Presserfuß 2 besteht aus einem Gelenkfuß 4 und einer Stichplatte 6, die gelenkig an dem Gelenkfuß 4 befestigt ist.

Der Gelenkfuß 4 weist eine vertikale Bohrung auf, die die Lichtleiteranordnung 8, bestehend aus mindestens einem lichtsendenden Lichtleiter 10 sowie mindestens einem lichtempfangenden Lichtleiter 12, aufnimmt.

Die Lichtleiteranordnung 8 ist orthogonal auf die Naht­ oberfläche gerichtet. Die Naht wird in einem Abstand von ca. 5 mm vor dem Meßfleck der Lichtleiteranordnung 8 er­ zeugt, so daß sie unmittelbar nach ihrer Herstellung meß­ technisch hinsichtlich ihrer Qualität überprüft werden kann.

Fig. 2 zeigt eine Lichtleiteranordnung bestehend aus einem lichtsendenden Lichtleiter 10 und einem lichtempfangenden Lichtleiter 12. Das Ende der Lichtleiter 10, 12 muß in einem vorbestimmten, ggf. einstellbaren Abstand von der Nahtoberfläche gehalten werden. In Fig. 2 ist verdeut­ licht, inwieweit der Abstand für eine korrekte Signaler­ fassung wesentlich ist. Der Meßfleck beträgt ca. 0,2 bis 0,3 mm im Durchmesser.

Zur Ereiterung des Meßflecks wird eine Lichtleiteranord­ nung 8 entsprechend Fig. 3 verwendet. In dieser Lichtlei­ teranordnung sind jeweils drei lichtsendende Lichtleiter 10 und drei lichtempfangende Lichtleiter 12 im Kreis ab­ wechselnd angeordnet. Die insgesamt sechs Lichtleiter sind in einem flexiblen dünnen Schlauch 14 zusammengefaßt, der einen Durchmesser von ca. 2 mm aufweist. Der flexible Schlauch 14 hat beispielsweise eine Länge von 2 m und ist an seinem dem Gelenkfuß 4 abgewandten Ende mit zwei Steck­ verbindungen versehen, in denen jeweils die drei licht­ sendenden Lichtleiter 10 bzw. die drei lichtempfangenden Lichtleiter 12 zusammengefaßt sind. Die Steckverbindungen 16, 18 werden an einer Auswerteeinrichtung mit einem Mikro­ controller angeschlossen, der eine schnelle Signalerfas­ sungs- und Signalaufbereitungselektronik enthält und Aus­ gangssignale an Prozeßsteuermodule ausgeben kann.

Fig. 4 zeigt beispielsweise eine Gegenüberstellung des Meßsignals bei korrektem Nahtverlauf mit Meßsignalen bei fehlerhaftem Nahtverlauf. Die untere Kurve zeigt den Mit­ telwert von Meßreihen einer Naht, bei der kein Oberfaden existiert.

Der mittlere Kurvenverlauf zeigt das Nahtbild einer kor­ rekt ausgeführten Naht, während der obere Kurvenverlauf das Meßsignal eines Nahtbildes mit gelockertem Oberfaden wiedergibt. Aus Fig. 4 ist deutlich zu erkennen, daß der mittlere Signalwert einer Naht mit gelockertem Oberfaden im Signalzeitbereich zwischen ca. 58 und 60 weit oberhalb dem mittlerem Signalwert einer normalen Naht liegt. Au­ ßerdem ist erkennbar, daß der Signalwert einer unvollstän­ digen Naht, nämlich ohne Oberfaden, grundsätzlich unter­ halb der sonstigen Signalwerte liegt.

Zur On-Line-Analyse empfiehlt sich daher die Auswertung eines Zeitfensters in dem genannten Signalzeitbereich zwischen ca. 58 und 60. Dies ist beispielsweise mit einem Digital-Analogwandler zur Meßwertaufnahme und einem TTL I/O-Kanal zur Triggerung der Signalwertverarbeitung im Si­ gnalzeitbereich zwischen ca. 58 und 60 möglich. Das auf diese Weise zu überprüfende Meßsignal kann dann aufgrund von folgenden Schwellwerten beurteilt werden:
Beispielsweise kann für einen Signalwert zwischen 0 und 2999 festgelegt sein, daß die Meldung: "kein Oberfaden" erfolgt. Bei einem Signalwert zwischen 3000 und 3699 er­ folgt die Meldung: "normale Naht" und bei einem Signalwert über 3700 erfolgt die Meldung: "gelockerter Oberfaden".

Diese Schwellwertuntersuchung kann von einem Rechner in ausreichender Geschwindigkeit ausgeführt werden und als optisches und/oder akustisches Warnsignal weitergegeben werden.

Alternativ kann in den Fällen der unzureichenden Nahtqua­ lität ein Stoppsignal für den Nähprozeß ausgelöst werden.

Claims (7)

1. On-Line-Nahtbildüberwachungssystem für Nähmaschinen, insbesondere für Doppelsteppstich-, und Doppelketten­ stich-Nähmaschinen, mit einem Sensor zur Messung von Nähparametern und einer Auswerteeinrichtung, die bei unzureichender Nahtqualität ein Warnsignal erzeugt oder den Nähprozeß stoppt, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor aus einem optischen Sensor mit einer auf das Nahtbild gerichteten Lichtleiteranordnung (8) besteht, der ein dem Nahtbild entsprechendes On-Line-Meßsignal erzeugt.

2. On-Line-Nahtbildüberwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiteranordnung (8) an dem Presserfuß (2) der Nähmaschine angeordnet ist.

3. On-Line-Nahtbildüberwachungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter­ anordnung (8) aus einem lichtsendenden sowie einem lichtempfangenden Lichtleiter (10, 12) besteht.

4. On-Line-Nahtbildüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiteranordnung (8) in dem Gelenkfuß (4) des Presserfußes (2) derart mündet, daß das Ende der Lichtleiter (10, 12) mit einem vorbestimmten Abstand von der Nahtoberfläche gehalten ist.

5. On-Line-Nahtbildüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiteranordnung (8) mehreren kreisförmig ange­ ordneten lichtsendenden und lichtempfangenden Licht­ leitern (10, 12) besteht, die abwechselnd angeordnet sind.

6. On-Line-Nahtbildüberwachungssystem nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Triggersignal eine Zuordnung der On-Line-Meßsignale zu den Naht­ bildungsphasen ermöglicht.

7. On-Line-Nahtbildüberwachungssystem nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteein­ richtung zur Überwachung der Nahtqualität ein vor­ bestimmtes Zeitfenster des On-Line-Meßsignals ver­ wertet, in dem die Auswerteeinrichtung den aktuellen On-Line-Signalwert mit einem oder mehreren Schwell­ werten vergleicht und in Abhängigkeit von dem Ver­ gleichsergebnis ein Ausgangssignal ausgibt, das zur Nähprozeßsteuerung oder zur Ausgabe von Warnsignalen verwendbar ist.