DE3688705T2 - Verfahren und vorrichtung zum automatischen zuschneiden von gemustertem textilmaterial. - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum automatischen zuschneiden von gemustertem textilmaterial.Info
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Zuschneiden von Zuschnitten aus gemustertem Gewebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 3.
- NC-gesteuerte integrierte Systeme zum Zuschneiden von Stoffen sind bereits weit verbreitet. Diese Systeme sind meist mit einem digitalen Prozessor oder Rechner ausgestattet, der die zentrale Steuereinheit für die zugehörigen Untersysteme bildet; ein Digitalisierer dient zur Speicherung von numerischen Informationen im Speicher des Rechners, die der Geometrie des Zuschnitts bzw. der zu schneidenden Muster entsprechen. Desweiteren sind Programme und Vorrichtungen vorhanden, mit denen die gespeicherten Daten verarbeitet und die Verteilung der zuzuschneidenden Zuschnitte vorgenommen werden kann. Eine derartige Anlage enthält eine oder mehrere NC-gesteuerte Zuschneidemaschinen, die generell jeweils einen Schneidetisch aufweisen, auf dem der zu schneidende Stoff aufgelegt wird und über den ein motorgetriebener Schneidkopf bewegbar ist, dessen Antrieb über den Zentralrechner gesteuert wird und der die entsprechenden Schneidwerkzeuge (Messer, Laser, Wasserstrahl, Plasma usw.) aufweist.
- Solche Systeme sind im britischen Patent 993 705 von Derek Parker, im US-Patent 3 715,945 von Takashi Mochizuku u. a. oder im spanischen Patent 489 476 von Juan Sellabona beschrieben.
- Es hat sich jedoch gezeigt, daß derartige Systeme für das Zuschneiden aus gemusterten Stoffen, wie beispielsweise Karomuster, Streifen oder anderen Druckmustern trotz eines integrierten Markierungsystems aus im wesentlichen drei Gründen als ungeeignet erwiesen haben:
- 1. Das Muster im Stoff muß zwangsläufig eine bestimmte rage beim Zuschneiden der einzelnen Zuschnitte aufweisen, damit das aus den einzelnen Zuschnitten gefertigte Endprodukt (beispielsweise Zuschnitte für die Bekleidungsindustrie, ein Kleidungsstück) das Muster gleichmäßig oder symmetrisch wiedergibt.
- 2. Da ein Gewebe nicht steif ist, kann das Muster leicht verrutschen. Bei Karos oder Streifenmustern verlaufen beispielsweise die Linien nicht ganz gerade oder die Karos werden nicht geometrisch genau übertragen. Bei gemusterten Stoffdrucken wird der Rapport für die Mustertreue nicht eingehalten. Diese Abweichungen erfordern eine exakte Vorausberechnung der Position des Musters im Gewebe bevor dieses aufgelegt wird. Es ist also nicht möglich, die Zuschnitte auf der Stoffbahn derart präzise zu verteilen, daß auch nach dem Auflegen das Muster beim Zuschneiden des Stoffes immer die genaue Position einnimmt.
- 3. Wegen des leichten Verrutschens ist es besonders schwierig bei mehreren übereinanderliegenden und in einem Arbeitsgang zu schneidenden Gewebelagen die Mustertreue durchgehend in allen jagen sicherzustellen. Dies ist nur durch äußerst komplizierte Auflegemethoden erreichbar, durch Verwendung von Nadeln, die in die Gewebelagen gesteckt werden, um die Mustergenauigkeit zu fixieren. In vielen Fällen lassen diese speziellen Auflegeverfahren ein automatisches Zuschneiden der Stoffe dann nicht mehr zu und sie müssen stattdessen manuell aufgelegt und zugeschnitten werden.
- Beim Zuschneiden von gestreiften Stoffen verwendet man bekanntlich ein "on-line" Plaid- oder Karo- Ausmeßsystem, das die Informationen über die Verschiebungen im jeweiligen Zuschnitt liefert. Aus diesen Informationen errechnet der Schneidrechner die Korrektursignale für die programmierten Schneiddaten, damit die richtige Ausrichtung der Streifen im fertigen Kleidungsstück trotz Verschiebungen des Plaid-Stoffes beibehalten wird. Damit das Verschieben der einzelnen Stücke gegenüber den vorprogrammierten Daten entsprechend den Korrektursignalen überhaupt möglich ist, muß an der Kontur jedes Zuschnittes eine Stoffzugabe angesetzt werden, die der maximal möglichen Verschiebung entspricht. Der Zuschneiderechner positioniert die Teile innerhalb der Sicherheitsmargen neu und zwar entsprechend den Daten, die von dem gattungsgemäßen "on-line" Plaid-Meßsystem geliefert werden. Zu diesem Zweck wird das Plaid-Material auf der sich bewegenden Fläche eines geeigneten Förderers über eine handelsübliche Legevorrichtung mit einem Streifentaster aufgebracht, beispielsweise ein geschlossenes Servosystem, das sich an einem bestimmten Streifen im Plaidstoff orientiert (locks-on) und den Stoff so positioniert, daß dieser Streifen in einer in Längsrichtung festen Stellung auf dem Förderer gehalten wird. Das Plaid-Meßsystem ist in Vorschubrichtung einem Referenzpunkt der Schneidstation in bestimmtem Abstand vorgeschaltet.
- Ein solches System umfaßt ferner Sensoren und Lichtquellen, die auf einem den als Förderer ausgebildeten Schneidtisch übergreifenden Support angeordnet sind. Die fokussierten Sensoren sind so angeordnet, daß sie beim Vorschub vom Plaid-Material reflektiertes Licht empfangen. Jede Lichtquelle und der zugehörige Sensor sind Teile eines Verarbeitungskanals, in dem die in einem bestimmten Segment in der Breite abgegriffenen Daten über die Länge des Materials korreliert werden, so daß die von den Sensoren erzeugten Signale an einen Prozessor gehen, der die erforderliche Korrelation der Eingangssignale bei sich und an anderer Stelle vornimmt. Autokorrelation erfolgt, wenn die abgetasteten Signale in einem Verarbeitungskanal mit den darauffolgend abgetasteten Daten im selben Kanal korreliert werden. Kreuzkorrelation erfolgt, wenn die abgegriffenen Daten in einem Verarbeitungskanal mit den darauffolgend in einem anderen Verarbeitungskanal abgetasteten Daten korreliert werden. Die Spitzen der Autokorrelationssignale geben den Abstand zwischen einander entsprechenden Punkten innerhalb des Streifenmusters über die gesamte Länge des Plaid-Materials an. Die Spitzen der Kreuzkorrelation zeigen die Nichtlinearität der Streifen an, d. h. ihre Abweichung gegenüber der rechtwinkligen Anordnung über die Länge des Materials. Die Korrelationsdaten aus allen Verarbeitungskanälen geben die Abweichung der Querstreifen an, vgl. US- Patent 4.071,899, Spalte 2, Zeile 34 bis Spalte 3, Zeile 19.
- Hierdurch kann gewährleistet werden, daß beim Zuschneiden von Streifenstoff die einzelnen Zuschnitte für ein Kleidungsstück so genau positioniert sind, daß sie streifengetreu zueinander passen, so daß auch im fertigen Kleidungsstück das Streifenmuster durchgängig und symmetrisch erscheint.
- Die bekannten integrierten Markierungs- und Zuschneidesysteme eignen sich jedoch nicht zum Zuschneiden von gemusterten Stoffen, die stationär zugeschnitten werden.
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, hier Abhilfe durch ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe diese Anpassung auch für gemustertes Gewebe und im Stillstand automatisch vorgenommen werden kann.
- Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art zum automatischen Zuschneiden von gemusterten und stationär gehaltenen Gewebe ist diese Aufgabe erfindungsgemäß durch folgende Verfahrensschritte gelöst: - Definition von bestimmten, als Ausrichtecharakteristika dienenden Markierungspunkten in jedem Zuschnitt, Digitalisierung dieser Markierungspunkte und Abspeicherung im Speicher in Form der jeweiligen Koordinaten und einem Identifizierungskode, - Definition von Ausrichte-Beziehungen der Markierungspunkte zur eindeutigen Festlegung des Rapports im Gewebemuster zu jedem Markierungspunkt eines Zuschnittes für das Schneiden aus dem gemusterten Gewebe in reproduzierbarer Weise, Digitalisierung und Abspeicherung dieser Beziehungen, - Festlegen von Trennabständen zwischen den einzelnen Zuschnitten sowie deren Verteilung und Speicherung zwecks automatischer oder bedienergeführter Eingabe auf Basis der die Ausrichte-Beziehungen verkörpernden Informationen, - automatisches Positionieren einer optischen Sensorvorrichtung an den einzelnen vorgegebenen Markierungspunkten eines Zuschnittes des auf dem Schneidtisch der Schneidmaschine aufliegenden Gewebes, - Festlegen der relativen Zuordnung zwischen den Markierungspunkten auf dem realen Gewebemuster und den eingespeicherten Werten der Markierungspunkte durch die Sensor-Vorrichtung, - Erzeugen von Zuordnungssignalen als Korrektursignale für die gespeicherten musterabhängigen Informationen für die Position jedes Zuschnittes vor Beginn des Schneidvorganges für diesen Zuschnitt, wobei die Übereinstimmung zwischen den abgetasteten Markierungspunkten und den vorbestimmten Markierungspunkten samt entsprechender Korrekturen der gegebenen numerischen, von der Geometrie der zu schneidenden Zuschnitte abhängigen Informationen automatisch herstellbar ist.
- Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird im Wege eines interaktiven Verfahrens die relative Position der Markierungspunkte auf dem realen Gewebemuster in Bezug auf die gespeicherten Markierungspunkte festgelegt.
- Die Aufnahme des erfindungsgemäßen Verfahrens und der dazugehörenden Vorrichtung in ein integriertes Markierungs- und Schneidsystem löst alle Probleme, die auftreten, wenn verschiedene Zuschnitte mit unterschiedlicher Geometrie exakt aneinander angepaßt werden müssen. Erst hierdurch können kostenträchtige manuelle Vorgänge für das Stück für Stück erfolgende Anpassen der einzelnen Zuschnitte vermieden werden, so daß die Vorteile flexibler automatischer Herstellmethoden nunmehr auch für das Zuschneiden von gemusterten Geweben zum Tragen kommen.
- Mit Hilfe dieses Verfahrens und der Vorrichtung ist es also möglich, Zuschnitte aus gemusterten Stoffen vollständig automatisch mustergetreu zu schneiden, wobei die Zuschnitte mit allen zugehörigen Außenlinien und Abständen in einer Zuschnittsgruppe einander angepaßt und zugeordnet werden können, ohne daß hierfür manuelle Arbeitsvorgänge einzuschalten sind.
- Das noch zu beschreibende Verfahren und die noch zu beschreibende Vorrichtung zum automatischen Anpassen der Zuschnitte beim Zuschneiden aus gemustertem Gewebe nach dieser Beschreibung umfaßt die nachstehend aufgeführten aufeinanderfolgenden Vorgänge.
- 1. Als erstes werden eine Reihe von Punkten, die sog. "Markierungspunkte", in jedem Muster eines zu schneidenden Zuschnitts definiert. Diese werden bei der Digitalisierung des Zuschnitts ebenfalls digitalisiert und werden jeweils mit einem Identifizierungskode versehen. Auf diese Weise werden die Position und die Zuschnitts-Identifizierung dieser Punkte gemeinsam mit der Geometrie im System abgespeichert.
- 2. In einem zweiten Schritt werden für das erfindungsgemäße Verfahren Ausrichte-Beziehungen für jeden einzelnen Markierungspunkt festgelegt. Diese Beziehungen bestimmen die Position des Musters des Zuschnitts in Bezug auf die einzelnen Markierungspunkte und sie werden über Programme im Speicher des Systems abgelegt. Die Markierungspunkte und die für sie jeweils festgelegten Beziehungen bilden die sog. "Anpassungsinformation" (matching informations).
- 3. In diesem Schritt wird für das erfindungsgemäße Verfahren die endgültige Aufteilung der Zuschnitte für den Stoffabschnitt vorgenommen, so daß jeder Zuschnitt eine definierte Position mit einem Minimum an Materialverlust, erhält (Markierer). Dieser Vorgang erfolgt in gleicher Weise wie üblicherweise bei nichtgemusterten Stoffen über Programme und Vorrichtungen, die eine vollautomatische oder interaktive Auflage der Schnittmuster über graphische Anzeigevorrichtungen (graphic display) ermöglichen. Das erfindungsgemäße Verfahren bedient sich im wesentlichen der gleichen Methode wie bei Uni-Stoffen, allerdings mit dem Unterschied, daß nunmehr nach Anordnung der Zuschnitte zwischen ihnen jeweils Trennabstände verbleiben. Diese Trennabstände richten sich nach den für jeden Markierungspunkt eines Zuschnitts festgelegten Ausrichte-Beziehungen und ermöglichen eine nachträgliche Korrektur der Position ohne Überschneidungen.
- 4. Danach erfolgt die eigentliche Ausrichtung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anpaßvorrichtung. Diese umfaßt eine an der Schneidmaschine angebrachte TV-Kamera, die so positioniert ist, daß sie das Bild von jedem Punkt des aufgelegten Stoffes aufnehmen kann. Diese TV- Kamera ist mit einer digitalen Bildverarbeitungseinheit verbunden, die über spezielle Programme diese Bilder verarbeitet, um die tatsächliche Position des Musters auf diesen festzulegen. Entsprechend dem hier beschriebenen Anpassungsverfahren wird die TV-Kamera oberhalb der zu Beginn des Verfahrens bestimmten einzelnen Markierungspunkte angeordnet. Für jeden dieser Markierungspunkte eines jeden Zuschnitts wird aufgrund des aufgenommenen TV-Bildes die tatsächliche Position dieses Punktes im Muster des Zuschnitts bestimmt. Die Anpassungsvorrichtung ist mit dem integrierten Markierungs- und Schneidsystem derart verbunden, daß die vom Bild abgeleiteten Signal-Informationen zu der Einrichtung gelangen, in der sie unter Bezugnahme auf die vorher festgelegten Ausrichte-Beziehungen zu Korrektursignalen für die zunächst einmal vorgenommene abgespeicherte Positionierung jedes Zuschnitts verarbeitet werden. Diese Korrektur nach beiden Koordinaten und in gegenseitiger Ausrichtung bringt jede Zuschnitt- Koordinate in die neue Position, die eine exakte Mustertreue der gespeicherten Zuschnittsgeometrie gewährleistet.
- 5. Schließlich wird in einem abschließenden Schritt der Schneidvorgang entsprechend dem üblichen automatischen Zuschneideverfahren ausgeführt, aber erst, nachdem zuvor die gespeicherten Daten der Zuschnitte nach den TV-Informationen aus dem vorhergehenden Arbeitsschritt korrigiert worden sind. Damit ist sichergestellt, daß die Mustertreue in jedem einzelnen Zuschnitt und somit auch in dem zusammengesetzten Endprodukt gewahrt ist. Geschnitten wird entlang der korrigierten Schnittlinien, so daß wegen der vorherigen Korrektur eine manuelle Nacharbeit oder Korrektur der Zuschnitte entbehrlich wird.
- Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1 ein Blockschaltbild der einzelnen Arbeitsgänge beim dem erfindungsgemäßen Ausrichteverfahren für das automatische Zuschneiden von gemustertem Gewebe, beginnend mit der Festlegung der Markierungspunkte bis zum Zuschnitt der endgültig ausgerichteten Schnittmuster;
- Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer automatischen Schneidmaschine mit einer erfindungsgemäßen Anpassungsvorrichtung für das automatische Schneiden von Zuschnitten aus gemustertem Gewebe;
- Fig. 3 ein Blockschaltbild der Baugruppen der automatischen Anpassungsvorrichtung nach der Erfindung; und
- Fig. 4 zwei gemusterte Zuschnitte für ein Bekleidungsstück, für die eine Musteranpassung erforderlich sind.
- Das Verfahren und die Vorrichtung für die Musteranpassung beim automatischen Schneiden von gemusterten Stoffen erlaubt den Einsatz integrierter Markierungs- und Schneidsysteme, so daß ein exaktes und mustergenaues Schneiden der einzelnen unterschiedlichen Zuschnitte möglich ist.
- Der erste Arbeitsschritt besteht daher in der Definition von einer Folge von Markierungspunkten im Muster der zu schneidenden Zuschnitte. Wie das Beispiel von zwei Zuschnitten 50, 51 eines Bekleidungsstücks in Fig. 4 zeigt, ist hier eine genaue Musteranpassung erforderlich, wenn das Muster nach Anbringen der die Zuschnitte Zusammenfassenden Nähte fortlaufend gleichmäßig sein soll. An den Zuschnitten dieser Teile werden daher die Markierungspunkte 52, 53, 54, 55, 56, 57 und 58 definiert, so daß bei der Digitalisierung in einem integrierten Markierungs- und Schneidsystem, wenn also die numerische Information der Geometrie dieser Zuschnitte erzeugt und im Speicher des Rechners abgespeichert wird, diese Markierungspunkte ebenfalls digitalisiert und abgespeichert werden. Darüberhinaus erhält jeder dieser Markierungspunkte einen Identifikationskode. Gespeichert werden daher die relative Lage eines jedes Markierungspunktes, d. h. ihre Koordinate und der zugeordnete Identifizierungskode. Diesen Vorgang repräsentiert der Block Phase 1 in Fig. 1.
- Danach wird eine Anpassungs-Beziehung der einzelnen Markierungspunkte festgelegt, welche die Art und Weise der Anpassung der Zuschnitte an diesen Markierungspunkten angibt. Die Anpassungs-Beziehung kann auf unterschiedliche Weise festgelegt werden, die sich in zwei Gruppen unterteilen läßt.
- 1. In absolute Anpassungs-Beziehungen, wenn die Position des Musters im Stoff in Bezug auf die Markierungspunkte unveränderbar ist. Beispielsweise kann in Fig. 4 die Anpassungs-Beziehung für den Markierungspunkt 52 absolut sein, daß also nach dem Schneiden dieser Punkt mit einer Symmetrieachse in beiden Richtungen x und y des Musters, sofern dieses symmetrisch ist, zusammenfällt.
- 2. In relative Anpassungs-Beziehungen, wenn Positionen definiert werden, die das Muster an einem bestimmten Markierungspunkt bezüglich eines anderen Markierungspunktes im selben oder einem anderen Zuschnitt einnehmen muß. Nach Fig. 4 wird z. B. eine Beziehung für die relative Anpassung von Punkt 57 unter der Voraussetzung, daß die Position des Musters an diesem Punkt dem Muster am Punkt 55 entspricht, in Bezug auf Punkt 55, mit dem er zu verbinden ist, festgelegt. In gleicher Weise kann die relative Anpassung von den Markierungspunkten 56 und 58 festgelegt werden, so daß das Muster an diesen Punkten nach dem Zuschnitt die gleiche Lage einnimmt. Auch kann eine Beziehung für die mustergetreue Anpassung der Markierungspunkte 53 und 54 festgelegt werden. Relativ bedeutet in diesem Zusammenhang, daß den Markierungspunkten kein bestimmter Punkt im Muster zugeordnet wird, sondern daß das Muster an beiden Markierungspunkten die gleiche Lage in einer oder in beiden Richtungen oder Lagen einnimmt, jeweils symmetrisch zu den Symmetrieachsen in jeder der Richtungen.
- Diese Anpassungs-Beziehungen werden festgelegt und im zentralen Speicher im integrierten Markierungs- und Schneidsystem abgespeichert und mit den dort vorhandenen Programmen abgearbeitet. Diesen Vorgang repräsentiert die Phase 2 im Blockschaltbild in Fig. 1
- Sobald sämtliche zu schneidenden Zuschnitte im Speicher digitalisiert sind, müssen sie in ihrer gewünschten gegenseitige Schnittposition angeordnet werden. Dieser Vorgang ist als sog. Markieren (marking) bekannt und ist vollautomatisch oder interaktiv mit Hilfe der im integrierten Markierungs- und Schneidsystem vorhandenen Programme ausführbar. Die wesentliche Aufgabe dieses Vorganges ist es, die Zuschnitte so auf der Stoffbahn anzuordnen, daß ein geringstmöglicher Materialabfall anfällt. Beim erfindungsgemäßen Anpassungsverfahren wird dieser Vorgang gemäß Phase 3 in Fig. 1 etwa gleich wie bei ungemusterten Stoffen ausgeführt, wobei allerdings bestimmte Zuschnitte gegenüber einem benachbarten Zuschnitt einen Trennabstand aufweisen.
- Diese Zugaben richten sich nach den für jeden Markierungspunkt eines Zuschnitts festgelegten Anpassungs-Beziehungen und nach den Abmessungen im Muster des zu verarbeitenden Stoffes. Diese Zugaben sind so gewählt, daß - wie nachstehend beschrieben- die Position des Zuschnitts im Ausmaße der Zugabe geringfügig veränderbar ist, damit der Zuschnitt an die tatsächliche, also echte Position des Musters im Stoff angepaßt werden kann. Nach dem Zuschneiden ist dieser Zuschnitt dann mustergetreu und überschneidet sich nicht mit benachbarten Zuschnitten. Diese Stoffzugaben können automatisch oder interaktiv erfolgen, wobei die Berechnung und Zuordnung über die Rechnerprogramme für das Markieren erfolgt. Aus dem Beispiel des Zuschnitts 51 in Fig. 4 ist ersichtlich, daß beim Anordnen des Musters ringsum eine Stoffzugabe für eine nachträgliche
- Korrektur der Position des Zuschnitts zu machen ist, damit entsprechend der festgelegten Ausrichte-Beziehung der Markierungspunkt 52 exakt in die Mitte des Musters des Zuschnitts zu liegen kommt und sich nicht mit den benachbarten Zuschnitten überschneidet.
- Nach dem Auflegen der Schnittmuster und Zuweisung der Position jedes Zuschnitts (ggf. provisorisch) unter Einbeziehung einer Zugabe, die benachbarte Zuschnitte voneinander trennt, muß der Anpassungsvorgang 4 (Fig. 1) vor dem Schneiden mit Hilfe der Anpaßvorrichtung in den Fig. 2 und 3 ausgeführt werden.
- Hierzu wird zunächst der Stoff auf den Schneidtisch der Schneidmaschine aufgelegt. Handelt es sich nur um das Schneiden einer Lage genügt das bloße Auflegen, da etwaige Verschiebungen des Stoffes im Wege des erfindungsgemäßen Anpassungs-Verfahrens und der Vorrichtung ausgeglichen werden. Sind jedoch mehrere Lagen des Stoffes in einem Arbeitsgang zuzuschneiden, muß bereits beim Auflegen darauf geachtet werden, daß sämtliche Lagen mustergetreu aufeinanderliegen. Dies kann mit den bisher üblichen Methoden und Einrichtungen auf dem Schneidtisch selbst erfolgen, oder auf einem anderen Tisch, von dem die Lagen anschließend zum Schneidtisch gebracht werden. Die Hilfsmittel für das Auflegen der Stofflagen und deren Fixierung sind bekannt, nämlich den Stoff an bestimmten Punkten durch Nadeln mustergetreu durchgehend in allen Lagen zu halten.
- Die Anpaßvorrichtung weist eine am Schneidtisch angebrachte und mit der integrierten Markierungs- und Schneidvorrichtung in Wirkverbindung stehende TV-Kamera 12 auf. Die TV-Kamera kann gemäß Fig. 2 auf einer Traverse 20 angeordnet sein, die der Traverse für die Schneidvorrichtung 13 entspricht. Über die der Traverse zugeordnete Elektromotore kann somit die TV-Kamera ebenso numerisch gesteuert an jedem Punkt über der Fläche des Schneidtisches positioniert werden wie die Schneidvorrichtung. In einer einfacheren Ausführung der Maschine kann die TV-Kamera auch auf der gleichen Traverse 21 wie die Schneidvorrichtung angeordnet und mit dieser bewegbar sein.
- Bei beiden Ausführungen wird die Bewegung der TV-Kamera in Längs- und Querrichtung über den Schneidtisch durch den gleichen Rechner gesteuert, der auch die Bewegung der Schneidvorrichtung beim Schneidvorgang steuert, oder auch durch die Anpaßvorrichtung selbst.
- Die von der Kamera 12 (Fig. 2) gelieferten Signale werden über die zugeordnete elektrische Leitung 23 an die digitale Bildverarbeitungseinrichtung übertragen, welche den Kern der erfindungsgemäßen Anpaßvorrichtung bildet. Diese Einrichtung besteht aus dem Teil 15, das die gesamte Elektronik für das System enthält, aus einem Monitor 14 zur Wiedergabe der alphanumerischen Information für die auszuführenden Abläufe, aus einer Tastatur 18 für die Steuerung der Abläufe und die Dateneingabe, einem Monitor 16 für die Wiedergabe des von der TV-Kamera 12 aufgenommen Bildes und der installierten Grafiken, die den Bildern auf dem Monitor überlagert werden können und einem Digitalisierer für die Koordinaten gemäß Fig. 2 durch ein Grafiktableau 17, das allerdings aus jeder herkömmlichen zweckdienlichen Vorrichtung bestehen kann, z. B. einen Joy-Stick, einen Tracker Ball etc. Die Anpaßvorrichtung weist außerdem eine Leitung 19 zum Anschluß an einen Rechner auf, der die Bewegungen des oder der dem Schneidtisch zugeordneten Schneidköpfe auf dem Schneidtisch steuert und der in der Regel der Hauptrechner des integrierten Markierungs- und Schneidsystems ist.
- In Fig. 3 ist das Blockdiagramm des Ausführungsbeispiels für die Anpaßvorrichtung gezeigt. Es ist zu ersehen, daß die Signale aus der TV-Kamera 12 durch einen A/D Wandler 32 digitalisiert und in einem Speicher 33 als Bild in alphanumerischer Form abgelegt werden. Dieses abgespeicherte Bild wird durch einen D/A-Wandler 34 in eine analoge Information gewandelt und auf dem Monitor 16 zur Anzeige für den den Verfahrensablauf überwachenden Bediener dargestellt. Die Anpaßvorrichtung weist ferner eine CPU 37 auf, die aus einem Digitalprozessor mit eigenem Programm- und Daten-Speicher 38 besteht. Außerdem sind geeignete Adapterschaltungen 39 zum Anschluß an die Tastatur 18 vorgesehen, über die Daten und Befehle an die Anpaßvorrichtung eingegeben werden können sowie zum Anschluß an einen Monitor 14 zur Darstellung von alphanumerischen Informationen. Der Anpaßvorrichtung kann auch einen Magnetspeicher 43 zugeordnet sein, z. B. ein Band-, Floppy-, Platten- oder ähnlicher Speicher, der über die entsprechenden Steuerschaltungen 42 angeschlossen ist. Der Magnetspeicher dient der permanenten Abspeicherung von Programmen und Daten. Die Anpaßschaltung weist ferner geeignete Adapterschaltungen 44 für den Anschluß des Systems und die Datenübertragung an den Digitalisierer 17 und die Verbindungsleitung 19 zum Rechner der integrierten Markierungs- und Schneidvorrichtung auf.
- Sämtliche Funktionsblöcke sind über einen den Informationsaustausch gewährleistende Leitungsbus 47 verbunden. Zur Erhöhung der Arbeitsleistung des Systems empfiehlt es sich, in der Anpaßvorrichtung die CPU 37 durch einen Schnellrechner 36 zu ergänzen, um eine schnellere Bildanalyse im Bildspeicher 33 zu ermöglichen. Dieser Schnellrechner kann aus einem Array-Prozessor oder einem herkömmlichen zweckdienlichen Co-Prozessor bestehen. Die CPU 37 speichert Daten im Bildspeicher 33 ab, so daß der Monitor die dem von der TV-Kamera 12 aufgenommen Bild zu überlagende Grafik darstellen kann.
- Das Anpassen (matching) der gespeicherten und der abgetasteten Daten vollzieht sich in der beschriebenen Anpaßvorrichtung wie folgt
- Der nicht dargestellte Rechner des integrierten Markierungs- und Schneidsystems bestimmt die Position, die die Markierungspunkte in den zuvor verteilten (aufgelegten) Zuschnitten einzunehmen haben. Für jeden zuschnittrelevanten Markierungspunkt erhält der Schneidtisch nach dem Auflegen des zu schneidenden Stoffes die entsprechenden Befehle für die Positionierung der TV-Kamera. Diese Befehle werden durch die Leitung 22 übermittelt. Die Traverse mit der TV-Kamera wird nun zu den Markierungspunkten bewegt, so daß diese mit dem optischen Mittelpunkt des Kamerabildes zusammenfallen.
- Sobald die TV-Kamera auf dem Markierungspunkt positioniert ist, erteilt der Rechner des integrierten Markierungs- und Schneidsystems der Anpaßvorrichtung den Befehl zur Verarbeitung des Kamerabildes und zur Ermittlung der tatsächlichen Position des Musters im aufgelegten Stoff an dieser Stelle. Dieser Befehl wird über die Leitung 19 übermittelt. Die Bestimmung der Musterposition kann auf zweierlei Weise erfolgen:
- Hierfür enthält die Anpaßvorrichtung Mittel zur Bildverarbeitung mit der Möglichkeit, die Musterzuordnung des TV-Bildes exakt zu fixieren. Diese Position wird durch ein x- und y-Koordinaten-Paar bestimmt, die die Position in Bezug auf eine Referenzkoordinate angeben. Die Musterposition wird auf diese Weise von der Anpaßvorrichtung vollautomatisch ohne jeden Bedienereingriff bestimmt.
- Bei sehr komplexen Mustern im zu verarbeitenden Material sind Detektionsprogramme nicht zuverlässig genug oder die Positionsbestimmung ist zu zeitaufwendig. In diesen Fällen kann die erfindungsgemäße Anpaßvorrichtung auch im halbautomatischen Mode betrieben werden. Für diesen Fall muß über den Monitor 16 das TV-Bild dargestellt werden, dem ein Grafikkursor oder Zeiger überlagert wird. Der Bediener kann die Position des Kursors auf dem Bildschirm mit Hilfe des Digitalisierers 17 überwachen und er kann den Kursor auf dem Bildschirm auf die gewünschte Musterposition bringen (oder auf einen Bezugspunkt hierfür), was die Bildverarbeitung zur Bestimmung der tatsächlichen Musterposition ersetzt.
- Sobald die Zuordnung des Musters zu einem gegebenen Markierungspunkt festgelegt ist, ob voll- oder halbautomatisch, wird diese Position als ein Koordinatenpaar (x, y) dargestellt, das die Abweichung gegenüber einer Lage, die immer dieselbe ist, als Referenz angibt. Dieses Koordinatenpaar wird über die Leitung 19 von der Anpaßvorrichtung an den Rechner des integrierten Markierungs- und Schneidsystems übermittelt. Dieser Vorgang wiederholt sich für jeden Markierungspunkt. Während dieses Anpaßvorganges (Phase 4 in Fig. 1) wird selbstverständlich der auf dem Schneidtisch aufgelegte Stoff nicht zugeschnitten, sondern die TV-Kamera ermittelt die Lage der jeweiligen Markierungspunkte auf den einzelnen Zuschnitten. An jedem Markierungspunkt ermittelt die Anpaßvorrichtung die jeweilige reale Musterposition und übermittelt diese an das integrierte Markierungs- und Schneidsystem. In diesem System werden die Informationen aus der Anpaßvorrichtung verarbeitet und es werden an Hand der vorbestimmten Anpassungs-Beziehungen Korrektursignale für eine Lageänderung der Zuschnitte erzeugt. Dadurch wird die zuvor getroffene Verteilung der Zuschnitte für jeden Zuschnitt entsprechend der realen Lage der zugehörigen Markierungspunkte einzeln korrigiert, damit die Zuschnitte dem Muster im Stoff entsprechen und die gespeicherten Signale entsprechenden vorgegebenen Anpassungs-Beziehungen angepaßt werden können. Diese Lagekorrektur wird durch die Stoffzugabe an jedem Zuschnitt möglich, so daß keine Überschneidungen zu benachbarten Teilen von Zuschnitten stattfinden. Das System ist so ausgelegt, daß Lageänderungen nur innerhalb der vorgesehenen Zugabe erfolgen können.
- Nachdem die Positionsdaten jedes einzelnen Zuschnitts auf diese Weise korrigiert bzw. angepaßt worden sind, nimmt das integrierte Markierungs- und Schneidsystem das zum Zuschneiden der Zuschnitte in der üblichen Weise (Phase 5 in Fig. 1) vor. Der Zuschnitt erfolgt ohne Einfluß der Anpaßvorrichtung. Das Schneiden erfolgt entlang der gespeicherten und korrigierten Schnittlinie der Zuschnitte und sichert dadurch die Mustertreue eines jeden Zuschnitts.
- Bei einer weiteren Ausführung gemäß Fig. 2 mit einer für das Bewegen der TV-Kamera vorgesehenen Traverse 20 und einer weiteren Traverse 21 für das Bewegen des Schneidwerkzeuges können die Arbeitsgänge Anpassung und Schneiden gleichzeitig ausgeführt werden. Dies bedeutet, daß während der Anpassung eines vorgegebenen Schnittmusters, der jeweils zuvor in seiner Lage entsprechend der realen Lage der Markierungspunkte korrigierte Zuschnitt geschnitten werden kann. Auf diese Weise werden Totzeiten beim Schneiden vermieden und die Produktivität der Anlage kann erhöht werden.
- Sind dagegen Schneidwerkzeug und TV-Kamera auf ein und derselben Traverse angeordnet, ist eine gleichzeitige Ausführung der Arbeitsgänge nicht möglich, denn das Schneiden kann immer erst erfolgen, wenn die Lagekorrektur der Zuschnitte beendet und die endgültigen Positionsdaten festgelegt sind.
- Die Beschreibung des Anpaßverfahrens und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beim automatischen Zuschneiden von gemusterten Stoffen und die zugehörigen Zeichnungen sind lediglich als Beispiel ohne jede Einschränkung des Erfindungsgedankens zu werten.
Claims (7)
1. Verfahren zum automatischen Zuschneiden von
Zuschnitten aus gemustertem Gewebe mittels einer
NC-gesteuerten Schneidmaschine mit einer integrierten
Anpassungs- und Schneideinrichtung, die einen Speicher zur
Speicherung von der Geometrie des Zuschnittes
entsprechenden numerischen Informationen aufweist, wobei die
Zuschnitte über die Länge des auf dem Schneidtisch der
Maschine aufgelegten gemusterten Gewebes vorgesehen
sind und die Anpassungseinrichtung Sensoren zur
Übermittlung von Korrektursignalen in Abhängigkeit von
Rapportmarkierungen auf dem Gewebe aufweist zwecks
mustergetreuen Zuschnitts in vorbestimmter, musterabhängiger
Positionierung jedes Zuschnittes in bezug auf eine
Referenzposition, gekennzeichnet durch folgende
Verfahrensschritte:
- Definition von bestimmten, als
Ausrichte-Charakteristika dienenden Markierungspunkten in jedem
Zuschnitt, Digitalisierung dieser Markierungspunkte
und Abspeicherung im Speicher in Form der jeweiligen
Koordinaten und einem Identifizierungskode,
- Definition von Ausrichte-Beziehungen der
Markierungspunkte zur eindeutigen Festlegung des Rapports
im Gewebemuster zu jedem Markierungspunkt eines
Zuschnittes für das Schneiden aus dem gemustertem
Gewebe in reproduzierbarer Weise, Digitalisierung und
Abspeicherung dieser Beziehungen,
- Festlegen von Trennabständen zwischen den einzelnen
Zuschnitten sowie deren Verteilung und Speicherung
zwecks automatischer oder bedienergeführter Eingabe
auf Basis der die Ausrichte-Beziehungen
verkörpernden Informationen,
- automatisches Positionieren einer optischen Sensor-
Vorrichtung an den einzelnen vorgegebenen
Markierungspunkten eines Zuschnittes des auf dem
Schneidtisch der Schneidmaschine aufliegenden
Gewebes,
- Festlegen der relativen Zuordnung zwischen den
Markierungspunkten auf dem realen Gewebemuster und den
eingespeicherten Werten der Markierungspunkte durch
die Sensor-Vorrichtung,
- Erzeugen von Zuordnungssignalen als
Korrektur-signale für die gespeicherten musterabhängigen
Informationen für die Position jedes Zuschnittes vor
Beginn des Schneidvorganges für diesen Zuschnitt,
wobei die Übereinstimmung zwischen den abgetasteten
Markierungspunkten und den vorbestimmten
Markierungspunkten samt entsprechender Korrekturen der gegebenen
numerischen, von der Geometrie der zu schneidenden
Zuschnitte abhängigen Information automatisch herstellbar
ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Festlegung der relativen Zuordnung der
Markierungspunkte auf der Musterung im Gewebe in bezug auf
die abgespeicherten Markierungspunkte im Wege einer
interaktiven Bedienerführung mit folgenden
Verfahrensschritten erfolgt:
-
Beobachten -des über die optischen Sensoren auf dem
Bildschirm erzeugten Bildes durch den Bediener,
- Überlagern einer Grafikvorlage auf das Bild am
Monitor,
- Überprüfen der Position der Grafikvorlage an einer
bestimmten Position in bezug auf das Muster durch
Ansteuerung eines diese Position als Referenz
aufnehmenden Digitalisierers, so daß über die
Anpassungseinrichtung die Übereinstimmung zwischen
gespeicherter und abgetasteter tatsächlicher
Position des Musters im Gewebe dargestellt und anhand
des über die Optiksensoren abgetasteten Bildes
herbeigeführt werden kann, so daß entsprechend den
in einer vorhergehenden Phase festgelegten
Korrekturfaktoren eine Korrektur der Position jedes
Zuschnittes zum Zwecke des Herbeiführens der
Mustergenauigkeit vor einem Schneidvorgang sichergestellt
ist.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, bestehend aus einer NC-gesteuerten
Zuschneidemaschine mit einer integrierten Anpassungs- und
Schneideinrichtung und mit einem Speicher zur
Speicherung von der Geometrie des jeweiligen Zuschnitts
entsprechenden Daten, dadurch gekennzeichnet, daß ein
optischer Sensor (12) auf einer Traverse (20)
angeordnet ist, die im wesentlichen einer Traverse (21) der
integrierten Anpassungs- und Zuschneideeinrichtung
entspricht, die die Schneidvorrichtung (13) trägt und
bewegt, daß die Bewegungen der erstgenannten Traverse
(20) numerisch derart gesteuert sind, daß der optische
Sensor (12) zu jeder Stelle des auf dem Schneidtisch
(11) aufgelegten Gewebes (24) bewegbar ist zwecks
Abtastung des Gewebebildes an dieser Stelle, und daß eine
digitale Bildverarbeitungseinrichtung (12-46)
vorgesehen
ist, in die die vom Sensor (12) gelieferten Signale
eingehen und die über eine Datenverbindung (Bus 47) mit
der integrierten Anpassungs- und Schneidvorrichtung der
Zuschneidemaschine gekoppelt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch
folgende Merkmale der digitalen
Bildverarbeitungseinrichtung:
- ein A/D-Wandler (32) zur Umwandlung der vom
optischen Sensor (12) kommenden Signale,
- ein Bildspeicher (33) zur Abspeicherung der vom
optischen Sensor (12) abgetasteten Bildpunkte,
- ein D/A-Wandler (34) zur Rückumsetzung der im
Bildspeicher (33) gespeicherten digitalen
Bildsignale in analoge Signale,
- ein TV-Bildschirm (16) zur Anzeige des Bildes und
zur Auflage einer Grafikvorlage,
- ein Digitalprozessor oder mehrere -Prozessoren (37)
zur Ausführung der Bildverarbeitungsprogramme im
Markierungssystem,
- ein Speicher (38) zur Speicherung dieser Programme
sowie anderer Daten,
- eine Tastatur (18) zur Eingabe von Befehlen und
Daten in die Markierungseinrichtung,
- eine Adpaterschaltung (39) zum Anschluß der
Markierungsvorrichtung an die Tastatur (18),
- ein Monitor (14) zur Darstellung von
alphanumerischen Informationen,
- eine Adapterschaltung (39) zum Anschluß der
Markierungseinrichtung an den Monitor (14),
- ein Speicher (43) für die permanent abzulegenden
Programme und Daten,
- eine Adapterschaltung (42) zum Anschluß der
Markierungsvorrichtung an den Speicher (43),
-
ein Digitaiisierer (17) zur tastaturunabhängigen
Eingabe von Punktkoordinaten in die
Markierungseinrichtung,
- eine Adapterschaltung (44) für den Anschluß des
Digitalisierers an die digitale Verarbeitung und
- eine serielle Datenverbindung (47) zum Anschluß der
digitalen Verarbeitung an die integrierte
Markierungs- und Schneideinrichtung der Schneidmaschine.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der optische Sensor (12) auf
derselben Traverse (21) wie das Schneidwerkzeug (13)
angeordnet ist und vermittels der Traverse über das auf dem
Schneidtisch aufgelegte Gewebe (24) bewegbar ist, so
daß Musterausrichtung und Zuschnitt nacheinanderfolgend
ausführbar sind.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Digitalisierer (17) eine
Grafiktabelle umfaßt und an die Datenverbindung (47) über
einen Adpater (44) und über eine weitere Leitung (19)
an die integrierte Anpassungs- und Schneideinrichtung
der Schneidmaschine angeschlossen ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6 in
Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Anpassungseinrichtung zusätzlich eine Verbindung
zum Schneidtisch (11) und zur Steuerung der Position
des optischen Sensors (12) in bezug auf den
Schneidtisch umfaßt.
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