DE19824304A1

DE19824304A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Klassifizierung von Lederstücken

Info

Publication number: DE19824304A1
Application number: DE19824304A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Roell
Original assignee: MAASS RUTH
Current assignee: MAASS RUTH
Priority date: 1998-05-28
Filing date: 1998-05-28
Publication date: 1999-12-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Klassifizierung von Lederstücken, die ein Digitalisierbett (12) zur Aufnahme wenigstens eines Lederstücks (36), wenigstens eine Vorrichtung zum Aufspannen des Lederstücks (36) auf dem Digitalisierbett (12), wenigstens einer Kamera (14) zur Erfassung des Digitalisierbetts (12) und eine Auswertevorrichtung (16) für das von der Kamera (14) gelieferte Bild aufweist. Die Auswertevorrichtung (16) enthält Detektoren, insbesondere Kantendetektoren, zur Ermittlung der Form des Lederstücks (36) und ein neuronales Netz, dessen erste Stufe Helligkeits- und/oder Farbdetektoren zur Ermittlung von Unregelmäßigkeiten des Lederstücks (36) aufweist. Das neuronale Netz klassifiziert diese Unregelmäßigkeiten durch Vergleich mit in Referenzdatenspeichern (18) befindlichen Anfangsdaten und ordnet das Lederstück somit selbsttätig einer bestimmten Qualitätsstufe zu.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Klassifizierung von Lederstücken.

Bislang ist die Klassifizierung und das Schneiden von Lederstücken eine Arbeit, die in manueller Weise durch mehr oder weniger geschultes Per sonal vorgenommen wird. Hierbei wird die Haut auf ein Digitali sierbett fixiert, wo zunächst die Konturen abgenommen und auf dem Bildschirm sichtbar gemacht werden. Anschließend kreuzt die mit der Kennzeichnung betraute Person die Fehlerstellen des Le derstücks an, die z. B. Risse, Naben, Scheuerstellen oder Struk turfehler des Leders beinhalten. Anschließend werden manuell die zu schneidenden Konturen des Leders auf dem Bildschirm der art eingelegt, daß die Fehlerstellen in dem Schnittabfall ver bleiben. Diese Auswertung ist bislang sehr zeit- und personal aufwendig und darüber hinaus mit Unsicherheiten belastet, da die Fehleruntersuchung nicht immer durch äußerst geschultes Personal erfolgt und öfters die Eingabe am Bildschirm durch Personal erfolgt, welches von der Lederbearbeitung keine Ahnung hat.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrich tung und ein Verfahren zu schaffen, die eine weitgehend selbst tätige Klassifizierung der Lederstücke und möglicherweise eine direkte Nachbehandlung, z. B. auf einer Schneidemaschine erlau ben.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbil dungen der Erfindung sind Gegenstand der zugehörigen Unteran sprüche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt ein Digitalisierbett, auf welches das Lederstück aufgespannt wird. Weiterhin ist min destens eine Kamera zur Erfassung des Bereichs des Digitali sierbetts vorgesehen. Das von der Kamera oder den Kameras er haltene Bild wird einer Auswertevorrichtung zugeführt, die zum einen Detektoren, in der Regel Grauwert- bzw. Schwarz/Weiß-De tektoren bzw. Kantendetektoren, enthält, um die Kontur des Le derstücks zu ermitteln. Die Kontur, die gleichzeitig die Grö ßeninformation für das Lederstück liefert, wird in einem Spei cher der Auswertevorrichtung abgelegt. Weiterhin enthält die Auswertevorrichtung ein neuronales Netzwerk, an dessen erster Stufe Helligkeits- und/oder Farbdetektoren vorgesehen sind, mit welcher Helligkeits- und/oder Farbunterschiede in dem ermit telten Bild eruiert werden. Die so erfaßten Helligkeits- und/oder Farbabweichungen des Leders, die auf der optischen Be schaffenheit oder auf Fehlern, wie Risse, Narben und Scheuer stellen beruhen, werden nun verglichen mit Anfangsdaten in Re ferenzdatenspeichern, die die zugehörige Klassifizierungsinfor mationen enthalten. So wird nach Größe, Intensität, Art und Häufigkeit von ermittelten Fehlern eine Zuordnung des Leder stücks zu einer Qualitätsstufe getroffen.

Wenn auch die optische Beschaffenheit des Lederstückes als Gan zes beurteilt werden soll und nicht nur die Fehlerstellen er kannt werden sollen, ist es vorteilhaft, wenn die Auswertevor richtung eine Steuerung für die Belichtung des Digitalisier betts aufweist. Auf diese Weise kann entweder die Beleuchtung und/oder die Belichtung durch die Auswertevorrichtung einge stellt werden. Hierfür ist vorzugsweise eine Bezugsfläche an dem Digitalisierbett vorgesehen. Die Beleuchtung und/oder Be lichtung wird derart eingestellt, daß der an der Bezugsfläche ermittelte Wert einem vorgegebenen Referenzwert entspricht. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß immer unter exakt identi schen Beleuchtungsbedingungen gemessen wird. Erst hierdurch wird die Beurteilung der optischen Beschaffenheit des Leder stückes als Ganzes möglich.

Vorzugsweise wird der Zuordnungsvorgang des neuronalen Netzes in einer Lernphase überwacht und korrigiert, so daß die Klassi fizierungsdaten des Referenzdatenspeichers ständig verändert und angepaßt werden. Dieses Lernen kann durch bekannte Lernver fahren bei neuronalen Netzwerken auch selbsttätig durchgeführt werden.

Vorzugsweise ist die Auswertevorrichtung mit einer Endbearbei tungsmaschine, z. B. einem Cutter, verbunden, der aus dem Leder stück die benötigten Konturen herausschneidet. Der Cutter hat hierfür eine Steuerung, die unter Berücksichtigung der Quali tätsdaten aus der Auswertevorrichtung die zu schneidenden Kon turen selbsttätig in die Kontur des Lederstückes legt, ohne daß die Fehlerstellen in den zu schneidenden Konturen liegen. Der Herstellungsvorgang kann somit bis zur Zuschnittstufe automati siert werden, wobei die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit der Qualitätszuordnung und Fehlererkennung beträchtlich verbessert werden kann aufgrund der Erfahrungen, die das neuronale Netz bei seiner Erkennungstätigkeit, insbesondere in der Lernphase, im Laufe der Zeit gewinnt.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand eines Aus führungsbeispiels in der schematischen Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Klassifizierung und zum Schneiden von Lederstücken.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Klassifizieren und Schnei den von Lederstücken. Die Vorrichtung enthält ein Digitalisier bett 12, über welchem ortsfest eine Digitalkamera 14 angeordnet ist. Die Digitalkamera 14 ist mit einer Auswertevorrichtung 16 verbunden, welche einen Referenzdatenspeicher 18 mit Klassifi zierungsdaten und einen Datenspeicher 20 zur Ablage der Daten von erfaßten und/oder klassifizierten Objekten aufweist. Wei terhin ist die Auswertevorrichtung 16 mit einem Eingabegerät, z. B. einer Tastatur 22, verbunden und einem Ausgabegerät, z. B. einem Bildschirm 24. Im Bereich des Digitalisierbetts 12 ist eine Bezugsfläche 26 vorgesehen, mittels der eine automatische Belichtungssteuerung erfolgt. Mit dem Datenspeicher 20 der Aus wertevorrichtung 16 und der Auswertevorrichtung 16 selbst ist eine Steuerung 28 für einen Cutter 30 verbunden, der z. B. als Laserschneidgerät ausgebildet sein kann. Der Cutter 30 ist an einer Längsführung 32 und beidseitig angeordneten Querführungen 34, gesteuert durch die Steuerung 28, frei über das Digitali sierbett 12 verfahrbar. Sowohl die Tätigkeit als auch der Weg des Cutters 30 wird durch die Steuerung 28 gesteuert. Auf dem Digitalisierbett 12 ist durch eine geeignete Aufspannvorrich tung, z. B. eine Unterdruckvorrichtung oder eine elektrostati sche Aufspannvorrichtung ein Lederstück 36 aufgespannt.

Nachfolgend soll die Tätigkeit der Vorrichtung 10 beim Erfas sen, Klassifizieren und Schneiden des Lederstücks beschrieben werden.

Die Kamera 14 erfaßt ein vollständiges Bild von dem Digitali sierbett 12 inklusive der Bezugsfläche 26. Der von der Kamera 14 erhaltene Helligkeitswert der Bezugsfläche 26 wird mit einem im Referenzdatenspeicher 18 liegenden Wert verglichen und die Belichtung der Kamera 14 und/oder die Ansteuerung einer nicht dargestellten Beleuchtung wird so eingeregelt, daß der Hellig keitswert der Bezugsfläche 26 mit dem Referenzwert überein stimmt.

Nun ist sichergestellt, daß das Lederstück 36 unter den glei chen Beleuchtungsbedingungen erfaßt wird wie vorhergehende Le derstücke. Die Auswertevorrichtung enthält Detektoren, insbe sondere Kantendetektoren, die die Kontur des auf dem Digitali sierbett 12 liegenden Lederstücks 36 erfassen. Derartige Kan tendetektoren erkennen den Helligkeitsunterschied zwischen dem Lederstück und dem darunter befindlichen Digitalisierbett. Das Digitalisierbett kann diesbezüglich mit speziellen Farb- oder Leuchtstoffen versehen sein, die ein exakteres Ansprechen der Kantendetektoren gewährleisten. Durch die Kantendetektoren wird die Kontur und damit die Größe des Lederstücks als auch der Ort des Lederstücks 36 auf dem Digitalisierbett 12 erfaßt. Durch die Erkennung des Grauwertes oder des Farbwertes bzw. der Ver teilung des Grau- und Farbwertes auf dem Lederstück 36 kann schon einmal eine erste Beurteilung bezüglich der optischen Be schaffenheit des Lederstückes als Ganzes getroffen werden. Zu sätzlich enthält die Auswertevorrichtung Helligkeits- und/oder Farbdetektoren, welche die erste Stufe eines neuronalen Netz werkes bilden. Mit diesen Helligkeits- und/oder Farbdetektoren werden Veränderungen des Grau- oder Farbwertes in dem Leder stück, bezogen auf den Gesamtgrau- oder Farbwert erfaßt, und bezüglich ihrer Größe und ihres Grau- bzw. Farbwertes als auch bezüglich ihrer Häufigkeit in dem Lederstück ausgewertet. Hier für können in dem neuronalen Netzwerk die erhaltenen Werte in Häufigkeitswerte über Fehler unterschiedlicher Größe reduziert werden, um nur eine Art der Datenreduktion aufzuführen. Die durch das neuronale Netzwerk so erhaltenen Fehlerdaten werden mit Fehlerdaten aus dem Referenzwertspeicher 18 verglichen, wo durch eine klassenmäßige Zuordnung des Lederstücks 36 getroffen wird. Die so ermittelte Klassenzuordnung zusammen mit den Grö ßen und Lageinformationen der Fehler auf dem Digitalisierbett 12 und in dem Lederstück 36 werden in einen Datenspeicher 20 abgelegt. Auf diesen Datenspeicher 20 greift die Steuerung 28 für den Cutter 30 zu, wenn die vorangegangene Qualitätsprüfung ergeben hat, daß das Lederstück 36 einer zu verwendenden Quali tätsstufe zugehört. In diesem Fall werden die zu schneidenden Konturen durch einen an sich bekannten Algorithmus über das Le derstück derart gelegt, daß die ermittelten Fehlerstellen au ßerhalb der zu schneidenden Konturen, d. h. im Schnittabfall liegen. Die so erhaltenen Schnittsteuerdaten werden nun direkt zur Ansteuerung des Betriebs des Cutters 30 und der Längsfüh rung 32 und Querführungen 34 verwendet, die motorisch betrieben werden. Durch die Verwendung einer Unterdruckeinrichtung oder einer elektrostatischen Einrichtung wird vermieden, daß sich das Lederstück beim Zerschneiden relativ zum Digitalisierbett 12 verschiebt.

Selbstverständlich ist die Anwendung der Vorrichtung und das Verfahren nicht allein auf Lederstücke beschränkt. Es können auch Kunststoff oder Textilstücke oder andere Naturprodukte auf diese Weise klassifiziert und bearbeitet werden, welche von vornherein eine nicht völlig homogene Außenstruktur aufweisen.

Claims

1. Vorrichtung zur Klassifizierung von Lederstücken, umfassend ein Digitalisierbett (12) zur Aufnahme wenigstens eines Leder stücks (36),
wenigstens eine Vorrichtung zum Aufspannen des Lederstücks (36) auf dem Digitalisierbett (12),
wenigstens eine Kamera (14) zur Erfassung des Digitalisierbetts (12), und
eine Auswertevorrichtung (16) für das von der Kamera (14) ge lieferte Bild, welche Auswertevorrichtung (16) Detektoren, ins besondere Kantendetektoren, zur Ermittlung der Form des Leder stücks (36) und ein neuronales Netz enthält, dessen erste Stufe Helligkeits- und/oder Farbdetektoren zur Ermittlung von Unre gelmäßigkeiten des Lederstücks (36) aufweist,
wobei das neuronale Netz diese Unregelmäßigkeiten durch Ver gleich mit in Referenzdatenspeichern (18) befindlichen Anfangs daten klassifiziert und einer bestimmten Qualitätsstufe zuord net.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfangsdaten Grauwert- und/oder Farbdaten, Form-, Grö ßendaten und Häufigkeitsdaten enthalten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung (16) eine Steuerung für eine Be leuchtungseinrichtung und/oder die Belichtung der Kamera (14) aufweist, welche die Beleuchtung/Belichtung in Abhängigkeit ei ner im Bereich des Digitalisierbetts (12) angeordneten Bezugs fläche (26) steuert.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung (16) einen Maschinencodeleser zur Erkennung von auf dem Lederstück (36) aufgebrachten Markierun gen aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung (16) einen Speicher (20), vorzugs weise einen mobilen Datenträger zur Speicherung der das Leder stück (36) betreffenden Klassifizierungsdaten aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung (16) einen Cutter (30) steuert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung (28) für den Cutter (30) vorgesehen ist, die mit der Auswertevorrichtung (16) über eine Datenschnittstelle oder einen Datenspeicher (20) verbunden ist, wobei die Steue rung (28) eine Schaltung zum optimierten Setzen der Schnitte für zu schneidende Konturen unter Berücksichtigung der von der Auswertevorrichtung (16) erhaltenen Klassifizierungsdaten, ins besondere Fehlerstellen aufweist.

8. Verfahren zur Klassifizierung von Lederstücken mit einer Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Zuordnungsvorgang durch das neuronale Netz in einem ersten Lernstadium in der Anfangsphase überwacht und korrigiert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfangsdaten beim Lernvorgang selbsttätig modifiziert werden.

10. Verfahren nach Anspruch 3 und 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest vor der Auswertung des durch die Kamera (14) er haltenen Bildes die Beleuchtung/Belichtung derart geregelt wird, daß der an der Bezugsfläche erhaltene Helligkeitswert ei nem vorgegebenen Referenzwert entspricht.