DE19850742C2 - System zum Überprüfen einer Naht während eines Nähprozesses - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges System zum Überprüfen einer Naht während eines Nähprozesses.

Aus dem Stand der Technik sind einige Maßnahmen zur Kon­ trolle bzw. Beeinflussung von Nähprozessen bekannt.

So beschreibt die EP 0 360 398 A2 eine Nähmaschine, die zum Herstellen bestimmter Nahtmuster bzw. Nahtverläufe von einer Bedienungsperson über einen Steuerhebel (Joystick) steuerbar ist. Dazu wird der Nähbereich von einer Videoka­ mera auf einen Monitor übertragen, um dem Bediener eine gute Sichtkontrolle zu ermöglichen. Es handelt sich somit zunächst um eine manuelle Nahtführung unter Video-Sichtkon­ trolle. Darüber hinaus kann das jeweilige Nahtmuster bzw. der Nahtverlauf auch abgespeichert und nachfolgend automa­ tisch wiederholt werden (automatische Nahtführung durch Abspeichern einer vorhergehenden manuellen Nahtführung).

Die EP 0 378 885 A1 beschreibt ein Näh-Prüfsystem, wobei der Nähbereich durch ein Stroboskoplicht beleuchtet und über eine Kamera auf einen Kontrollmonitor übertragen wird. Zur Bild- und Lichtübertragung wird ein Lichtleiterbündel verwendet.

Die DE 30 18 797 C2 beschreibt eine Nähmaschine mit einer Stichzähler-Korrekturvorrichtung, die das Nähen einer vorbestimmbaren Anzahl von Stichen bis zum Erreichen eines Nahtendes ermöglichen soll. Dazu wird eine Lichtschranke eingesetzt.

Schließlich betrifft die DE 36 03 930 A1 einen automatischen Stichlängeneinstellmechanismus für Nähmaschinen, der zum Nachweis des Endes des Nähguts drei Fotofühler aufweist. Auf der Grundlage der durch die Fotofühler ermittelten Daten werden die tatsächliche Nahtlänge sowie die Anzahl der Stiche mit normaler Länge und die Anzahl der Stiche mit regulierter Länge berechnet, die jeweils erforderlich sind, um einen Rand mit durchgehend konstanter Breite einzuhal­ ten, d. h. den letzten Einstich der Naht exakt an der dafür vorgegebenen Stelle auszuführen.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun folgende spezielle Problematik zugrunde:

Zum Schutz der Insassen in Fahrzeugen vor unfallbedingten Verletzungen werden heute Gassackeinrichtungen, sogenannte Airbags, an unterschiedlichen Stellen im Fahrzeug ange­ bracht, beispielsweise am Lenkrad, an der Armaturentafel, im Türbereich und/oder an den Sitzen. In Fahrzeugsitzen werden Airbags in der Regel in den Seitenbereichen von Rückenlehne und/oder Sitzkissen plaziert, um einen Schutz bei einem Seitenaufprall zu bieten. Auch Kopfstützen an Fahrzeugsitzen werden zum Teil mit Airbags ausgestattet, um den Fondpassagieren bei einem Frontalaufprall Schutz gegen Aufschlagen des Kopfes auf den Fahrer- oder Beifahrersitz zu bieten. Bei einer Airbag-Anordnung z. B. im Pralltopf der Lenkradnabe oder unter einer Verkleidung der Armaturen­ tafel können relativ problemlos leicht zerstörbare Soll­ bruchstellen zur Bildung der jeweiligen Austrittsöffnungen für die Entfaltung des Gassacks realisiert werden. Bei einer Unterbringung eines Airbags im Sitz oder in einer Kopfstütze ist dies jedoch problematisch. In der Regel wird hier die Austrittsstelle des Gassacks durch eine Naht im Polsterbezug gebildet. Diese Naht muß so ausgelegt sein, daß sie einerseits beim Aktivieren und Entfalten des Gassackes aufreißt, zum anderen aber stabil genug ist, um im Normalbetrieb den Polsterbezug zusammen zu halten. Die Naht muß folglich eine relativ feste "Sollbruchstelle" bilden, die aber auch nicht zu fest sein darf, um bei Auslösung des Airbags jedenfalls zuverlässig aufzureißen und nicht etwa das Auffalten zu behindern oder sogar zu verhindern.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrun­ de, Mittel zu schaffen, um stets eine Naht mit einer vorbestimmten Sollfestigkeit erzeugen und gewährleisten zu können.

Erfindungsgemäß wird dies durch ein System gemäß dem Anspruch 1 erreicht.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der Nähstich-Abstand der wesentliche Parameter für die Naht­ festigkeit ist. Zwar kann die Festigkeit auch durch die Wahl des Fadenmaterials beeinflußt werden, und sie hängt auch von der Reißfestigkeit des jeweiligen Nähgutes (Be­ zugsstoffes) ab. Diese Parameter können aber einmal vor­ bestimmt werden, d. h. für ein bestimmtes Fadenmaterial, und ein bestimmtes Nähgut ist dann für die Nahtfestigkeit nur noch der Stichabstand bzw. die Stichlänge maßgeblich. Der optimale Stichabstand kann z. B. empirisch in Abhängig­ keit von den jeweiligen Faden- und Nähgut-Materialien ermittelt und als Sollwert vorgegeben werden. Das erfin­ dungsgemäße System überwacht dann fortlaufend (ständig) die Naht auf Abweichungen der Ist-Stichabstände von dem vor­ gegebenen Soll-Abstand. Im Falle mindestens einer Abwei­ chung oder einer vorbestimmbaren Anzahl von insbesondere kurz aufeinanderfolgenden Abweichungen wird automatisch eine Fehlerkonsequenz ausgelöst. Auf diese Weise läßt sich eine gleichbleibend optimale Nahtqualität bezüglich der Reißfestigkeit bzw. der zum Aufreißen erforderlichen Kraft gewährleisten.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Systems ist, daß es im Grunde automatisch, d. h. bedienerunabhängig arbeitet, so daß stets eine optimale Nahtqualität gewähr­ leistet werden kann, die von Unzulänglichkeiten einer Bedienungsperson völlig unabhängig ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10 enthalten.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung nun beispielhaft genauer erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Block­ schaltbildes des erfindungsgemäßen Systems und

Fig. 2 ein mit dem erfindungsgemäßen System erfaßtes Live-Bild eines Stichfeldes.

Gemäß Fig. 1 besteht ein erfindungsgemäßes System zunächst aus einer elektronischen Kamera 2, insbesondere einer Videokamera, die mit ihrer Optik 2a in der Nähe eines Stichfeldes einer Nähmaschine 4 so plazierbar ist, daß sie ein Bild des Stichfeldes zur punkt- bzw. fleckartigen Darstellung von Nähstichen 6 aufzeichnet; vgl. hierzu die beispielhafte Darstellung eines Stichfeldes in Fig. 2. Mit der Kamera 2 ist erfindungsgemäß eine Bildverarbeitungsein­ richtung 8 verbunden, die das jeweilige Stichfeld-Bild (Pixelbild) in elektronisch verarbeitbare und hierdurch speicherbare, die Ist-Lage der einzelnen Nähstiche 6 wiedergebende Bildsignale umformt sowie ferner auch aus den einzelnen Ist-Lagen den jeweiligen Ist-Abstand der einzel­ nen Nähstiche 6 voneinander bestimmt.

Mit der Bildverarbeitungseinrichtung 8 ist eine Verglei­ chereinrichtung 10 verbunden, die den jeweiligen, von der Bildverarbeitungseinrichtung 8 ermittelten Ist-Abstand A_i (vgl. wiederum Fig. 2) mit einem vorgegebenen, in Speicher­ mitteln 12 gespeicherten Soll-Abstand vergleicht.

Schließlich ist mit der Vergleichereinrichtung 10 eine Auswerteinheit 14 verbunden, die im Falle einer festge­ stellten Abweichung des jeweiligen Ist-Abstandes von dem Soll-Abstand selbsttätig eine bestimmte Fehlerkonsequenz auslöst.

Zweckmäßigerweise ist der in dem Speichermittel 12 abge­ speicherte, vorgegebene Soll-Abstand als Toleranzbereich mit einem unteren Grenzwert und einem oberen Grenzwert definiert. Somit wird die Fehlerkonsequenz dann ausgelöst, wenn der ermittelte Ist-Abstand außerhalb des Toleranzbe­ reiches liegt.

Zweckmäßigerweise steuert die Auswerteinheit 14 im Normal­ fall, d. h. bei Übereinstimmung des jeweiligen Ist-Ab­ standes mit dem Soll-Abstand, eine optische und/oder akustische Betriebsanzeige an. Im einfachsten Fall kann dies beispielsweise ein separates Anzeigeelement 16, beispielsweise eine Leuchtanzeige, sein. Allerdings kann dieser störungsfreie Normalzustand auch auf einem Kontroll­ monitor 18 dargestellt werden.

Im Falle einer festgestellten Abweichung des Nähstich-Ist- Abstandes vom vorgegebenen Sollwert wird als Fehlerkon­ sequenz beispielsweise eine optische und/oder akustische Fehleranzeige angesteuert. Im einfachsten Fall kann dies beispielsweise das Deaktivieren der zuvor beschriebenen Betriebsanzeige sein. Darüber hinaus kann ein zusätzliches Fehler-Anzeigemittel 20 beispielsweise in Form einer Anzeigeleuchte vorgesehen sein. Sinnvollerweise wird aber auch diese Fehleranzeige auf dem Kontrollmonitor 18 darge­ stellt.

Ferner kann erfindungsgemäß auch aktiv in den Nähprozeß eingewirkt werden. Dazu ist zweckmäßigerweise die Auswert­ einheit 14 über eine Steuerleitung 22 mit der Nähmaschine 4 verbunden. So kann als Fehlerkonsequenz eine Unterbre­ chung des Nähprozesses ausgelöst werden, und zwar ins­ besondere mit gleichzeitiger, insbesondere optischer Fehlermeldung. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann als Fehlerkonsequenz auch sogar automatisch auf den Nähprozeß aktiv korrigierend so eingewirkt werden, daß der Ist-Abstand selbsttätig auf den vorgegebenen Soll- Abstand eingestellt bzw. eingeregelt wird. Hierzu wird bei Unterschreitung des unteren Soll-Grenzwertes die Nähmaschi­ ne 4 veranlaßt, den Nähstich-Abstand zu vergrößern. Bei Überschreitung des oberen Soll-Grenzwertes wird eine entsprechende Verkleinerung des Nähstich-Abstandes bewirkt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Bildverarbeitungseinrichtung 8 so ausgelegt, daß sie das von der Kamera 2 erhaltene Bild zunächst durch Vergleichen mit gespeicherten Daten und durch einen bestimmten Ver­ gleichsalgorhythmus daraufhin prüft, ob es sich überhaupt um das Bild eines Stichfeldes handelt bzw. handeln kann. Nach positiver Erkennung eines Stichfeld-Bildes bestimmt dann die Bildverarbeitungseinrichtung 8 zu jedem Nähstich 6 den Mittelpunkt der jeweiligen fleckartigen Bilddar­ stellung (vgl. Fig. 2), und anschließend wird der Ist- Abstand A_i jeweils als Mittenabstand zweier Nähstiche 6 errechnet.

Es kann zudem vorteilhaft sein, alle fortlaufend bestimmten Ist-Abstände während eines Nähprozesses zwecks statisti­ scher Auswertungen auch fortlaufend abzuspeichern, bei­ spielsweise zur Qualitätsdokumentation.

Die Kamera 2 ist zweckmäßigerweise als Videokamera ausge­ führt und vorzugsweise zusätzlich mit einem bzw. dem Kontrollmonitor 18 verbunden.

Wie sich noch aus Fig. 2 ergibt, kann das erfaßte Stich­ feld-Bild bestimmte mit X gekennzeichnete Störbereiche aufweisen, die vorteilhafterweise durch das System automa­ tisch ignoriert werden. Vor dem ersten Nähprozeß erfolgt eine Einstellung der Kamera 2 derart, daß jeder Nähstich 6 auf dem Kontrollmonitor 18 tatsächlich als einheitlicher Fleck dargestellt wird. Korrekt dargestellte Nähstiche 6 sind in Fig. 2 mit Y gekennzeichnet. Allerdings kann es in der Praxis auch vorkommen, daß einzelne Nähstiche 6 nicht als einheitliche Flecken, sondern als Mehrfachflecken (z. B. Doppelflecken) erscheinen, wie dies durch Z gekenn­ zeichnet ist. Solche Darstellungen könnten zu Verarbei­ tungsproblemen führen, so daß eine Einstellung der Kamera 2 so erfolgen muß, daß auch diese Abbildungen als ein­ heitliche Flecken erscheinen.

Vorzugsweise kann die gesamte Bedienung einschließlich aller notwendigen Einstellungen auch im Bildschirmdialog erfolgen.

Claims (10)

1. System zum Überprüfen einer Naht während eines Näh­ prozesses zumindest bezüglich des gegenseitigen Abstandes einzelner benachbarter Nähstiche (6) mit folgenden Systemkomponenten:

• 1. 1.1 eine elektronische Kamera (2), die mit ihrer Optik (2a) in der Nähe eines Stichfeldes einer Nähma­ schine (4) so plazierbar ist, daß sie ein Bild des Stichfeldes zur punkt- bzw. fleckartigen Dar­ stellung der Nähstiche (6) aufzeichnet,
• 2. 1.2 eine mit der Kamera (2) verbundenen Bildverarbeitungs­ einrichtung (8) zum Umformen des jeweiligen Stichfeld-Bildes in elektronisch verarbeitbare und speicherbare, die Ist-Lage der einzelnen Nähstiche (6) wiedergebende Bildsignale und zum Bestimmen des jeweiligen Ist-Abstandes der ein­ zelnen Nähstiche (6)
• 3. 1.3 eine Vergleichereinrichtung (10) zum Vergleichen des jeweiligen Ist-Abstandes (A_i) mit einem vorgegebenen, in Speichermitteln (12) abgespeicherten Soll-Abstand sowie
• 4. 1.4 eine Auswerteinheit (14), die im Falle einer Abwei­ chung des jeweiligen Ist-Abstandes (A_i) von dem Soll-Abstand selbständig eine bestimmte Fehler­ konsequenz auslöst.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Soll-Abstand als Toleranzbereich mit einem unteren Grenzwert und einem oberen Grenzwert definiert ist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteinheit (14) bei Übereinstimmung des jeweiligen Ist-Abstandes mit dem Soll-Abstand eine entsprechende, optische und/oder akusti­ sche Betriebsanzeige ansteuert.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Fehlerkonsequenz eine optische und/oder akustische Fehleranzeige angesteuert wird.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Fehlerkonsequenz eine Unterbrechung des Nähprozesses ausgelöst wird.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Fehlerkonsequenz automatisch auf den Näh­ prozeß aktiv korrigierend so eingewirkt wird, daß der Ist-Abstand (A_i) selbsttätig auf den vor­ gegebenen Soll-Abstand eingestellt bzw. eingere­ gelt wird.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildverarbeitungseinrichtung (8) das von der Kamera (2) erhaltene Bild zunächst durch Ver­ gleichen mit gespeicherten Daten daraufhin prüft, ob es sich um das Bild eines Stichfeldes handelt.

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildverarbeitungseinrichtung (8) zu jedem Nähstich (6) den Mittelpunkt der jeweiligen fleckartigen Bilddarstellung bestimmt und an­ schließend den Ist-Abstand (A_i) jeweils als Mittenabstand zweier Nähstiche (6) errechnet.

9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß alle fortlaufend bestimmten Ist-Abstände (A_i) während eines Nähprozesses zwecks statistischer Auswertung fortlaufend abgespeichert werden.

10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (2) als Videokamera ausgebildet und vor­ zugsweise zusätzlich mit einem Kontrollmonitor (18) verbunden ist.