DE4037854A1 - Sewing machine optical monitor - comprises line camera used to scan lines of points across fabric direction of movement - Google Patents
Sewing machine optical monitor - comprises line camera used to scan lines of points across fabric direction of movementInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optischen Abtasten eines Nähgutes während seiner Verarbeitung im Nähbetrieb einer Nähmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1The invention relates to a device for optically scanning a Sewing material during its processing in the sewing operation of a sewing machine, according to the preamble of claim 1
Die automatische Steuerung einer Nähmaschine erfordert häufig Vorrichtungen zum Abtasten des Nähgutes während dessen Bewegung, um den Nähbetrieb oder den Vorschub abhängig von der Lage des Nähgutes zu beeinflussen. Allgemein bekannt sind sogenannte Kantendetektoren, die im allgemeinen eine einfache Durchlicht- oder Reflexlichtschranke mit einer einzelnen Fotozelle aufweisen, deren Ausgangssignal sich beim Erscheinen einer Vorder- oder Endkante des Nähgutes sprunghaft ändert, was zur Abgabe eines Kantenfühlsignals ausgenutzt werden kann. Etwas kompliziertere Abtastvorrichtungen benötigt man beim sogenannten "mustergerechten" Zusammennähen zweier Nähgutstücke, wo es gilt, die beiden gemusterten Stücke während des Nähbetriebs stets so zueinander ausgerichtet zu halten, daß die Musterungen in Deckung sind. Bei Stoffen, die ausschließlich quer oder schräg zur Nahtrichtung orientierte Musterbestandteile haben, genügt es, einen eventuellen Musterversatz nur in Richtung der Naht festzustellen und gegebenenfalls zu korrigieren. Hierzu verwendet man zwei getrennte lichtelektrische Sensoren, deren jeder einen zumindest in Nahtrichtung eng begrenzten Bereich des ihm zugeordneten Nähgutstückes beobachtet und ein elektrisches Ausgangssignal liefert, welches sich entsprechend den musterbedingten Schwankungen der Gesamthelligkeit des jeweiligen Beobachtungsbereichs ändert, wenn die Nähgutstücke in Nahtrichtung transportiert werden. Einzelne Zeitabschnitte der beiden Sensorsignale, die jeweils mindestens einer Rapportlänge des Musters entsprechen, werden zur Feststellung eines eventuellen Musterversatzes miteinander verglichen, z. B. unter Bildung der Kreuzkorrelationsfunktion, wie aus der DE 33 46 163 C1 bekannt, wozu eine vorübergehende Speicherung einer Mehrzahl aufeinanderfolgender Werte der beiden Sensorsignale erforderlich ist.Automatic control of a sewing machine often requires Devices for scanning the material during its movement in order the sewing mode or the feed depending on the position of the sewing material influence. So-called edge detectors are generally known generally with a simple transmitted light or reflex light barrier have a single photocell, the output signal of the Appearance of a leading or trailing edge of the material changes suddenly, what can be used to emit an edge sensing signal. Something more complicated scanning devices are required in the so-called "pattern-correct" sewing together of two pieces of sewing material, where applicable, the the two patterned pieces always in relation to each other during sewing to keep the patterns aligned. At Fabrics that only cross or diagonally to the direction of the seam have oriented sample components, it is sufficient to Pattern offset only in the direction of the seam and correct if necessary. Two separate ones are used for this Photoelectric sensors, each one at least in the direction of the seam narrowly limited area of the piece of sewing material assigned to it was observed and provides an electrical output signal, which is accordingly the pattern-related fluctuations in the overall brightness of the respective Observation area changes when the sewing pieces are in the sewing direction be transported. Individual periods of the two Sensor signals, each of at least one repeat length of the pattern correspond to the determination of a possible sample offset compared with each other, e.g. B. forming the Cross-correlation function, as known from DE 33 46 163 C1, for what temporary storage of a plurality of successive ones Values of the two sensor signals is required.
Wenn ein Musterversatz nicht nur in Nahtrichtung, sondern auch quer dazu festgestellt und korrigiert werden soll, was bei karierten Mustern oder beim Vorhandensein von parallel zur Nahtrichtung verlaufenden Musterbestandteilen häufig erwünscht ist, muß eine zweidimensionale Abtastung der Nähgutstücke erfolgen. Hierzu ist es aus der DE 37 38 893 A1 und der DE 39 17 120 A1 bekannt, zweidimensionale Bildsensoren zu verwenden, z. B. CCD-Matrixkameras, die jeweils einen zweidimensionalen Bildausschnitt der Nähgutebene erfassen und jeweils ein Bildsignal ähnlich einem Fernsehsignal erzeugen. Die vergleichende Analyse der beiden Bildsignale zur Feststellung des Musterversatzes in zwei zueinander orthogonalen Richtungen erfolgt bei diesem Stand der Technik mit Hilfe der zweidimensionalen Kreuzkorrelationsfunktion beider Bildsignale.If a pattern offset not only in the direction of the seam, but also across to determine and correct what is in checkered Pattern or in the presence of parallel to the direction of the seam trending pattern components is often desired, one two-dimensional scanning of the sewing material takes place. This is it known from DE 37 38 893 A1 and DE 39 17 120 A1, to use two-dimensional image sensors, e.g. B. CCD matrix cameras, each a two-dimensional image section of the material level capture and each an image signal similar to a television signal produce. The comparative analysis of the two image signals for Determination of the pattern offset in two mutually orthogonal In this state of the art, directions are given with the help of two-dimensional cross-correlation function of both image signals.
Ein weiterer Fall, wo es vorteilhaft wäre, einen zweidimensionalen Ausschnitt der Nähgutebene bildlich zu erfassen, ist das kantenparallele Nähen bei gekrümmten Kanten oder an Ecken des Nähgutes. Hier gilt es, Richtungsänderungen der Kante rechtzeitig zu erkennen. So ist es z. B. bei der Herstellung von Doppelnähten mit einer Zweinadelmaschine notwendig, den Stoffkantenverlauf hinter einer erwarteten Ecke im Voraus zu erkennen, um die letzten Stichlängen vor der Ecke entsprechend abzustimmen.Another case where it would be beneficial to have a two-dimensional one This is to capture a section of the material level edge-parallel sewing for curved edges or corners of the Sewing goods. Here it is important to change the direction of the edge in good time detect. So it is z. B. in the production of double seams a two-needle machine necessary, the fabric edge course behind one expected corner in advance to recognize the last stitch lengths the corner accordingly.
Die bekannte Verwendung zweidimensionaler Bildsensoren oder zweidimensionaler Sensormatrizen hat verschiedene Nachteile. Solche Sensoreinrichtungen sind nicht nur relativ teuer, sie benötigen infolge ihrer flächenhaften Ausdehnung auch viel Raum, insbesondere wenn sie berührend angeordnet sind und demzufolge die gleiche Ausdehnung wie der zu erfassende Bildausschnitt haben müssen. Schließlich ist die anfallende Datenmenge bei zweidimensionalen Sensoren hinsichtlich der Verarbeitung sehr groß. Die Kosten, der Raumbedarf und die zu verarbeitende Datenmenge tragen zum Gesamtaufwand der optischen Abtastvorrichtung bei.The known use of two-dimensional image sensors or Two-dimensional sensor matrices have various disadvantages. Such Sensor devices are not only relatively expensive, they require due to its areal expansion also a lot of space, in particular if they are arranged touching and therefore the same Extent as the image section to be captured must have. After all, the amount of data is two-dimensional Processing sensors very large. The cost of Space requirements and the amount of data to be processed contribute to Total expenditure of the optical scanning device at.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Gesamtaufwand für die optische Abtastung eines zweidimensionalen Bildausschnitts der Nähgutoberfläche zu vermindern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.The object of the present invention is to determine the total outlay for optical scanning of a two-dimensional image section of the Reduce the material surface. This object is achieved according to the invention solved by the characterizing features of claim 1.
Die erfindungsgemäße Lösung kommt mit einem "eindimensionalen" Sensor aus, der quer zur Vorschubrichtung der Nähmaschine angeordnet ist, während die Abtastung in der dazu senkrechten Dimension des Bildausschnitts durch aufeinanderfolgendes Abfragen dieses eindimensionalen Sensors während der Vorschubbewegung erfolgt, und zwar in Intervallen, die äquidistanten Vorschublängen entsprechen. Durch Speicherung der Bildsignale einer vorbestimmtenn Anzahl aufeinanderfolgender Sensorabfragen erhält man ein gespeichertes Gesamt-Bildsignal, das den Bildinhalt eines zweidimensionalen Bildausschnitts der Nähgutoberfläche wiedergibt.The solution according to the invention comes with a "one-dimensional" sensor which is arranged transversely to the feed direction of the sewing machine, while the scanning in the perpendicular dimension of the Image section by successively querying this one-dimensional sensor takes place during the feed movement, and at intervals that correspond to equidistant feed lengths. By storing the image signals of a predetermined number consecutive sensor queries are stored Overall image signal that contains the image content of a two-dimensional Reproduces image section of the material surface.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Äquidistanz der aufeinanderfolgenden eindimensionalen Abtastungen (Zeilenabfragen) bezüglich der Nähgutoberfläche einzuhalten. Falls in Vorschubrichtung nur eine geringe Bildauflösung entsprechend einer Stichlänge erforderlich ist, genügt es, während jeder Stichperiode nur eine Zeilenabfrage vorzunehmen, wobei die Äquidistanz durch einfache Phasensynchronisierung mit der Armwellendrehung der Nähmaschine sichergestellt werden kann.There are several ways to keep the equidistance successive one-dimensional scans (line queries) with regard to the material surface. If in the feed direction only a low image resolution corresponding to a stitch length only one is required during each stitch period Line query, the equidistance by simple Phase synchronization with the arm shaft rotation of the sewing machine can be ensured.
Soll die Bildauflösung in Vorschubrichtung höher sein, dann müssen während jeder Stichperiode mehrere Zeilenabfragen erfolgen, die mit dem Nähgutvorschub zu synchronisieren sind. In einer Ausgestaltung der Erfindung gemäß Patentanspruch 3 erfolgt diese Synchronisierung anhand von Inkrementen der Armwellendrehung. Der Nähgutvorschub erfolgt jedoch innerhalb einer Stichperiode nicht mit konstanter Geschwindigkeit, sondern setzt sich aus einer Transportphase und einer Stillstands- oder Ruhephase zusammen. In einer Ausgestaltung der Erfindung gemäß Patentanspruch 4 wird daher die Zeilenabfrage nur während der jeweiligen Transportphase aktiviert, und zwar in Zeilenabständen, die jeweils einer gegebenen Anzahl von Inkrementen der Armwellendrehung entsprechen. Hierbei bleibt allerdings die Tatsache unberücksichtigt, daß auch innerhalb der Transportphase die Vorschubgeschwindigkeit nicht durchgehend konstant ist, sondern am Anfang allmählich zunimmt und am Ende allmählich abnimmt. Dies kann zu einer geringfügigen Störung der Äquidistanz der aufeinanderfolgenden Zeilenabfragen führen, was jedoch in vielen Fällen tolerierbar ist. Will man diese Störung nicht in Kauf nehmen, dann kann man in einer weiteren Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 5 die Zeilenabfragen auf denjenigen (mittleren) Teil der Transportphase beschränken, in welchem die Vorschubgeschwindigkeit konstant ist. Allerdings bleibt hierbei die Äquidistanz nur innerhalb jeder Stichperiode gewahrt, so daß diese Maßnahme vorzugsweise nur dann anzuwenden ist, wenn der zu erfassende Bildausschnitt der Nähgutoberfläche in Vorschubrichtung nicht größer ist als die Vorschublänge des besagten Teils der Transportphase. Bei größeren Bildausschnitten, die über mehrere Stichlängen gehen, werden die Zeilenabfragen vorzugsweise gemäß Patentanspruch 6 bei speziell ausgewählten Winkelpositionen der Armwelle vorgenommen, die jeweils äquidistanten Vorschublängen entsprechen. Dies kann dadurch geschehen, daß man die Zeilenabfragen bei entsprechend ausgewählten Zählwerten von Armwellen-Inkrementalimpulsen vornimmt.If the image resolution in the feed direction is to be higher, then it must Several line queries are carried out during each stitch period, which are marked with the material feed are to be synchronized. In one embodiment of the Invention according to claim 3, this synchronization is based on of increments of arm shaft rotation. The material is fed but not with a constant rate within a period Speed, but is made up of a transport phase and a Standstill or rest phase together. In one embodiment of the Invention according to claim 4 is therefore only the line query activated during the respective transport phase, namely in Line spacing, each a given number of increments correspond to the arm shaft rotation. Here, however, remains Not taking into account the fact that the Feed speed is not constant throughout, but on Gradually increases at the beginning and gradually decreases at the end. This can be too a slight disturbance in the equidistance of the successive Perform line queries, but this is tolerable in many cases. If you do not want to accept this disturbance, you can do it in one further embodiment according to claim 5, the line queries restrict the (middle) part of the transport phase in which the feed rate is constant. However, this remains the equidistance is only maintained within each stitch period, so that this Measure should preferably only be used if the one to be recorded Image section of the material surface in the feed direction is not larger is the feed length of said part of the transport phase. At larger image sections that go over several stitch lengths the line queries preferably according to claim 6 at specifically selected angular positions of the arm shaft, each correspond to equidistant feed lengths. This can happen that the line queries with appropriately selected count values of arm wave incremental pulses.
Eine Alternative gemäß dem Patentanspruch 7 besteht darin, die Zeilenabfragen mit Inkrementalimpulsen eines die Vorschubbewegung des Nähgutes unmittelbar messenden Bewegungsmeßgerätes zu synchronisieren.An alternative according to claim 7 is that Line queries with incremental pulses of the feed movement of the Synchronize sewing material directly measuring motion measuring device.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung, betreffend die Ausbildung der optischen Sensorvorrichtung und der Speichereinrichtung, sind in Unteransprüchen 8 bis 16 gekennzeichnet.Further refinements of the invention, relating to the formation of the optical sensor device and the storage device are in Subclaims 8 to 16 marked.
Die erfindungsgemäße Abtastvorrichtung kann in Verbindung mit einer zweiten, gleichartigen Abtastvorrichtung, einer Signalverarbeitungseinrichtung und einer Transportsteuereinrichtung dazu verwendet werden den Musterversatz zweier übereinanderliegender Nähgutstücke in einer Nähmaschine sowohl längs als auch quer zur Nahtrichtung festzustellen und gegebenenfalls zu korrigieren, um die beiden Nähgutstücke "mustergerecht" zusammenzunähen. Die Merkmale von vorteilhaften Ausführungsformen einer diesbezüglichen Kombination sind in den Patentansprüchen 17 bis 23 aufgeführt. Zur Feststellung des Musterversatzes in den beiden orthogonalen Richtungen können entweder zwei eindimensionale Kreuzkorrelationsfunktionen verwendet werden (Patentansprüche 18 und 19), oder eine zweidimensionale Kreuzkorrelationsfunktion (Patentanspruch 20).The scanning device according to the invention can be used in conjunction with a second, similar scanning device, one Signal processing device and a transport control device the pattern offset of two superimposed ones is used for this Sewing pieces in a sewing machine both lengthways and crossways to Determine the direction of the seam and correct it if necessary in order to sew the two pieces of material "according to the pattern". The characteristics of advantageous embodiments of a related combination listed in claims 17 to 23. To determine the Pattern offsets in the two orthogonal directions can either two one-dimensional cross-correlation functions are used (Claims 18 and 19), or a two-dimensional Cross-correlation function (claim 20).
Erfindungsgemäße Abtastvorrichtungen können auch in Kombination mit entsprechenden Auswerteschaltungen dazu dienen, Nähgutkanten zu erfassen, wenn solche Kanten innerhalb des beobachteten zweidimensionalen Bildausschnitts erscheinen. Diesbezügliche Weiterbildungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 24 bis 26 beschrieben.Scanning devices according to the invention can also be used in combination with Corresponding evaluation circuits serve to close the edges of the material capture if such edges are within the observed two-dimensional image section appear. In this regard Further developments of the invention are in claims 24 to 26 described.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert:The invention is explained in more detail below with reference to drawings:
Fig. 1 zeigt das Schema einer erfindungsgemäßen Abtastvorrichtung; Fig. 1 shows the diagram of a scanning device according to the invention;
Fig. 2 zeigt das Prinzip einer Speichermatrix mit Zahlenwerten und graphische Darstellungen der Mittelwerte der Matrixspalten und -zeilen; Fig. 2 shows the principle of a memory matrix with numerical values and graphical representations of the mean values of the matrix columns and rows;
Fig. 3 veranschaulicht den Einsatz erfindungsgemäßer Abtastvorrichtungen beim mustergerechten Nähen; Fig. 3 illustrates the use of scanning devices according to the invention in sewing according to the pattern;
Fig. 4 zeigt in einer graphischen Darstellung den Nähguttransport abhängig von der Armwellendrehung der Nähmaschine. Fig. 4 shows a graphic representation of the sewing material transport depending on the arm shaft rotation of the sewing machine.
In der Fig. 1 ist links die Draufsicht auf ein Teilstück eines gemusterten Stoffes 10 gezeigt, der in einer Nähmaschine in Richtung des Pfeils V bewegt wird, um mittels einer am Punkt 20 einstechenden Nähnadel eine Naht 21 parallel zur Stoffkante 11 zu bilden. Die hierbei mitwirkenden Teile der Nähmaschine wie Nähnadel, Drückerfuß, Vorschubeinrichtungen und Stichplatte sind in der Fig. 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die Musterung des Stoffes 10 besteht beim dargestellten Beispiel aus gleichmäßig beabstandeten dunklen Längsstreifen 13 parallel zur Nahtrichtung und aus gleichmäßig beabstandeten dunklen Querstreifen 14 senkrecht zur Nährichtung. Die Bereiche 16 zwischen den Streifen sind hell, und die Bereiche 15 an den Überkreuzungsstellen der Streifen sind dunkler als die Streifen 13 und 14.In FIG. 1, the top view of a section of a patterned fabric 10 is shown on the left, which is moved in the direction of arrow V in a sewing machine in order to form a seam 21 parallel to the fabric edge 11 by means of a sewing needle piercing at point 20 . The parts of the sewing machine involved here, such as the sewing needle, presser foot, feed devices and throat plate, are not shown in FIG. 1 for reasons of clarity. The patterning of the fabric 10 in the example shown consists of evenly spaced dark longitudinal strips 13 parallel to the seam direction and of equally spaced dark transverse strips 14 perpendicular to the sewing direction. The areas 16 between the strips are light, and the areas 15 at the crossing points of the strips are darker than the strips 13 and 14 .
Aus vielerlei Gründen, die bereits oben angesprochen wurden, kann es erwünscht sein, die Relativlage des Musters und/oder der Stoffkanten gegenüber der zu bildenden Naht 21 bzw. dem Einstichpunkt 20 der Nähnadel festzustellen, und zwar sowohl in Vorschubrichtung V als auch quer dazu. Hierzu ist es erforderlich, den Stoff 10 flächig innerhalb eines zweidimensionalen Bildausschnittes abzutasten, wie er mit dem gestrichelten Rahmen 30 in der Fig. 1 angedeutet ist. Bisher verwendete man hierzu zweidimensionale Bildsensoren, d. h. Anordnungen, die einen zweidimensionalen Raster von Bildempfangselementen aufweisen, auf den der gesamte Bildausschnitt 30 auf einmal abgebildet wird.For many reasons, which have already been mentioned above, it may be desirable to determine the relative position of the pattern and / or the fabric edges with respect to the seam 21 to be formed or the piercing point 20 of the sewing needle, both in the feed direction V and transversely thereto. For this purpose, it is necessary to scan the fabric 10 areally within a two-dimensional image section, as indicated by the dashed frame 30 in FIG. 1. So far, two-dimensional image sensors have been used for this, that is to say arrangements which have a two-dimensional grid of image-receiving elements, onto which the entire image section 30 is imaged at once.
Im vorliegenden Fall wird zur Abtastung des Bildausschnitts 30 lediglich ein eindimensionaler lichtelektrischer Sensor verwendet, der nur eine Zeile von Punkten erfaßt, die quer zur Vorschubrichtung V liegt. In der Fig. 1 ist dieser Sensor 40 schematisch durch eine querverlaufende Reihe oder Zeile einer Anzahl n diskreter Lichtempfangselemente 40 j (mit j von 1 bis n) dargestellt, welche auf der Oberfläche des Stoffes 10 aufliegen und durch eine ebenfalls zeilenförmige Lichtquelle, die sich deckungsgleich mit der Sensorzeile unterhalb des Stoffes 10 erstreckt (und daher in der Fig. 1 nicht zu erkennen ist), durch den Stoff 10 hindurch bestrahlt werden. Dies hat zur Folge, daß jedes Lichtempfangselement 40j eine elektrische Ausgangsgröße liefert, die der Stoffhelligkeit am betreffenden Ort entspricht. Die außerhalb der Stoffkante 11 befindlichen Lichtempfangselemente empfangen das meiste Licht, da sie nicht durch Teile des Stoffes 10 gegenüber der Lichtquelle abgeschattet werden, so daß die Ausgangsgröße dieser Elemente maximal ist. In the present case, only a one-dimensional photoelectric sensor is used to scan the image section 30 , which only detects a row of points which is transverse to the feed direction V. In Fig. 1, this sensor 40 is schematically represented by a transverse row or row of a number n discrete light receiving elements 40 j (with j from 1 to n), which lie on the surface of the fabric 10 and by a likewise line-shaped light source, which is extends congruently with the sensor line below the fabric 10 (and therefore cannot be seen in FIG. 1), through which fabric 10 is irradiated. The consequence of this is that each light receiving element 40 j supplies an electrical output variable which corresponds to the material brightness at the relevant location. The light receiving elements located outside the fabric edge 11 receive most of the light since they are not shadowed by parts of the fabric 10 from the light source, so that the output size of these elements is maximum.
In Fig. 2 ist eine Speichereinrichtung 50 dargestellt, und zwar in Form einer Matrix aus einzelnen Speicherzellen, die n Spalten (entsprechend der Anzahl der Lichtempfangselemente im Zeilensensor 40) und k Zeilen bilden. Eine Abtaststeuereinrichtung, die in der Fig. 1 nicht dargestellt ist und weiter unten in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben wird, sorgt dafür, daß die Ausgangsgrößen der Lichtempfangselemente 40 j des Zeilensensors 40 abgefragt und in eine Zeile des Matrixspeichers 50 geschrieben werden. Vorzugsweise erfolgt diese Einschreibung so, daß die Ausgangsgröße des ersten Lichtempfangselementes 40 1 in die erste Speicherzelle einer Zeile geschrieben wird, die Ausgangsgröße des zweiten Lichtempfangselementes 40 2 wird in die zweite Zelle der Zeile geschrieben, usw., bis zum n- ten Lichtempfangselement, dessen Ausgangsgröße in die n-te Zelle der Zeile geschrieben wird.In FIG. 2, a memory device 50 is shown, and form a matrix of individual memory cells, the n columns (corresponding to the number of light receiving elements in the line sensor 40) and k lines in the form. A scanning control device, which is not shown in FIG. 1 and is described further below in connection with FIG. 3, ensures that the output variables of the light receiving elements 40 j of the line sensor 40 are queried and written into a line of the matrix memory 50 . This inscription is preferably carried out in such a way that the output variable of the first light receiving element 40 1 is written into the first memory cell of a row, the output variable of the second light receiving element 40 2 is written into the second cell of the row, etc., up to the nth light receiving element, the Output variable is written in the nth cell of the row.
Diese "Zeilenabfragen" werden in bestimmten Zeitabständen im Verlauf des Nähbetriebs wiederholt. Die besagten Zeitabstände sind so gewählt, daß von einer Zeilenabfrage zur nächsten immer möglichst die gleiche Vorschublänge der Stoffbewegung in Vorschubrichtung V durchmessen wird. Die Ergebnisse aufeinanderfolgender Zeilenabfragen werden in aufeinanderfolgenden Speicherzellen-Zeilen des Matrixspeichers 50 eingeschrieben, so daß der Speicher nach k aufeinanderfolgenden Zeilenabfragen den Bildinhalt eines zweidimensionalen Bildausschnitts enthält, dessen Querabmessung der Breite des Zeilensensors 40 und dessen Längsabmessung (in Naht- oder Vorschubrichtung) dem Produkt k dv entspricht, wobei dv die Vorschublänge zwischen aufeinanderfolgenden Zeilenabfragen ist.These "line queries" are repeated at certain time intervals in the course of the sewing operation. Said time intervals are selected so that the same feed length of the material movement in the feed direction V is always measured from one line query to the next. The results of successive line queries are written into successive memory cell lines of the matrix memory 50 , so that after k successive line queries, the memory contains the image content of a two-dimensional image section, the transverse dimension of the width of the line sensor 40 and the longitudinal dimension (in the seam or feed direction) of the product kd v corresponds to, where d v is the feed length between successive line queries.
Die Fig. 1 zeigt die Position des Stoffes 10 bei der vierten Zeilenabfrage im Verlauf der Abtastung des Bildausschnittes 30 der Stoffoberfläche. Die erste Abfrage fand statt, als der obere Rand des Ausschnittes 30 noch in Höhe des Zeilensensors 40 lag. Dementsprechend enthält die erste Zeile der Speichermatrix die Werte von n nebeneinanderliegenden Bildelementen (Pixels) entlang dem oberen Rand des Ausschnitts 30. Die Pixelwerte sind in der gezeigten Speicherzellenmatrix innerhalb der Speichereinrichtung 50 als Zahlenwerte eingetragen. Hierbei ist willkürlich vorausgesetzt, daß die dunkelsten Musterbereiche 15 an den Kreuzungsstellen der Streifen jeweils die niedrigsten Pixelwerte 2 liefern, während die weniger dunklen Teile der Streifen 13 und 14 jeweils den Pixelwert 4, die hellen Bereiche 16 jeweils den Pixelwert 6 und die Bereiche außerhalb der Stoffkanten jeweils den höchsten Pixelwert 8 liefern. Zwischenwerte ergeben sich überall dort, wo ein Lichtempfangselement der Sensorzeile aufgrund seiner endlichen räumlichen Ausdehnung gleichzeitig Teile verschieden heller Bereiche erfaßt. Fig. 1 shows the position of the fabric 10 in the fourth line query in the course of scanning of the image section 30 of the fabric surface. The first query took place when the upper edge of the cutout 30 was still at the level of the line sensor 40 . Accordingly, the first line of the memory matrix contains the values of n adjacent picture elements (pixels) along the upper edge of the cutout 30 . The pixel values are entered in the memory cell matrix shown within the memory device 50 as numerical values. It is arbitrarily assumed that the darkest pattern areas 15 each deliver the lowest pixel values 2 at the crossing points of the strips, while the less dark parts of the strips 13 and 14 each give the pixel value 4, the light areas 16 each the pixel value 6 and the areas outside the Fabric edges each deliver the highest pixel value 8. Intermediate values arise wherever a light receiving element of the sensor line simultaneously detects parts of different bright areas due to its finite spatial extent.
Bei der drittletzten Zeilenabfrage hat sich der Stoff 10 so weit in Vorschubrichtung V bewegt, d. h. der Bildausschnitt 30 ist in der Fig. 1 so weit nach oben gerückt, daß die Endkante 12 des Stoffes 10 den Zeilensensor 40 überschritten hat und somit alle Pixels dieser Zeilenabfrage den höchsten Wert 8 haben. Dies gilt auch für die folgende zweitletzte Zeilenabfrage und die k-te Abfrage, bei welcher der untere Rand des Bildausschnitts 30 in Höhe des Zeilensensors 40 liegt.In the third last line scan, the material 10 has moved so far in the feed direction V, that is to say the image section 30 has moved so far upwards in FIG. 1 that the end edge 12 of the material 10 has exceeded the line sensor 40 and thus all the pixels of this line scan have the highest value 8. This also applies to the following second last line query and the k-th query, in which the lower edge of the image section 30 lies at the level of the line sensor 40 .
Anhand der Zahlenwerte innerhalb der Speicherzellenmatrix erkennt man, daß diese Werte nach einem Speicherzyklus von k Abfragen ein getreues Abbild der Helligkeitsverteilung innerhalb des Bildausschnitts 30 darstellen. Diese gespeicherte Bildinformation läßt sich in vielfältiger Weise verarbeiten, um die räumliche Lage und Orientierung bestimmter Merkmale des Bildes und damit des Stoffes 10 zu analysieren und den Betrieb der Nähmaschine entsprechend zu steuern, etwa zum mustergerechten Nähen oder zum kantenparallelen Nähen oder auch zur Abschaltung des Nähbetriebs bei Ankunft der Endkante des Stoffes.It can be seen from the numerical values within the memory cell matrix that these values represent a true image of the brightness distribution within the image section 30 after a storage cycle of k queries. This stored image information can be processed in a variety of ways in order to analyze the spatial position and orientation of certain features of the image and thus of the fabric 10 and to control the operation of the sewing machine accordingly, for example for sewing in accordance with the pattern or for parallel sewing or also for switching off the sewing operation upon arrival of the end edge of the fabric.
Wie bereits angedeutet, sorgt eine Abtast-Steuereinrichtung dafür, daß aufeinanderfolgende Zeilenabfragen nach jeweils gleichen Vorschublängen der Stoffbewegung erfolgen, also "äquidistant" bezüglich der Stoffoberfläche sind. Wie diese Aquidistanz gewährleistet werden kann, sei nachstehend anhand der Fig. 3 und 4 erläutert. As already indicated, a scanning control device ensures that successive line queries take place after the same feed lengths of the material movement, ie are "equidistant" with respect to the material surface. How this aquidistance can be ensured is explained below with reference to FIGS . 3 and 4.
Die Fig. 3 zeigt verschiedene mechanische und elektronische Einrichtungen in einer Nähmaschine, die im Betrieb zusammenwirken, um Nähgutstücke mustergerecht zusammenzunähen. Im dargestellten Fall entspricht das eine Nähgutstück dem Stoff 10, wie er in der Fig. 1 in Draufsicht gezeigt ist. In der Mitte der Fig. 3 ist dieser Stoff 10 und auch der darüberliegende Zeilensensor 40 in einer Schnittansicht zu erkennen, die etwa der Linie III-III der Fig. 1 entspricht. Fig. 3 shows various mechanical and electronic devices in a sewing machine, which cooperate in operation to sew pieces of sewing material according to the pattern. In the case shown, the one piece of sewing material corresponds to the fabric 10 , as shown in plan view in FIG. 1. In the middle of FIG. 3, this substance 10 and also the line sensor 40 lying above it can be seen in a sectional view, which corresponds approximately to the line III-III of FIG. 1.
Der Stoff 10 gelangt von rechts kommend auf eine Zwischenplatte 41, in der sich eine Beleuchtungseinrichtung 42 befindet, die in gleicher Höhe wie der Zeilensensor 40 angeordnet ist und den Stoff 10 in Richtung auf die Lichtempfangsfläche dieses Zeilensensors durchstrahlt. Die Beleuchtungseinrichtung 42 weist einen in der Zwischenplatte 41 angeordneten oberen und einen unteren flachen Lichtleitfaserstrang 43, 43a auf. Die mit einer nicht dargestellten Lichtquelle verbundenen Lichtleitfaserstränge 43, 43a enden an einer in der Zwischenplatte 41 angeordneten, quer zur Vorschubrichtung V verlaufenden transparenten Reflexzeile 44. Das den Lichtleitfasersträngen 43, 43a gegenüberliegende Ende der Reflexzeile 44 ist V-förmig gegabelt, wobei die im Winkel von 90° zueinander verlaufenden Flächen 45, 45a verspiegelt sind und das aus den Lichtleitfasersträngen 43, 43a austretende Licht senkrecht nach oben bzw. nach unten weiterleiten.Coming from the right, the fabric 10 arrives at an intermediate plate 41 , in which there is an illuminating device 42 , which is arranged at the same height as the line sensor 40 and shines through the fabric 10 in the direction of the light receiving surface of this line sensor. The lighting device 42 has an upper and a lower flat optical fiber strand 43 , 43 a arranged in the intermediate plate 41 . The optical fiber strands 43 , 43 a connected to a light source (not shown) end at a transparent reflex line 44 arranged in the intermediate plate 41 and extending transversely to the feed direction V. The end of the reflex line 44 opposite the optical fiber strands 43 , 43 a is forked in a V-shape, the surfaces 45 , 45 a running at an angle of 90 ° to one another being mirrored and the light emerging from the optical fiber strands 43 , 43 a perpendicularly upward or forward down.
Die einzelnen Lichtempfangselemente des Zeilensensors 40 bilden eine Zeile senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 3. Weiter links befindet sich die Nähnadel 71 der Maschine, die von der Hauptantriebswelle (Armwelle) auf- und abbewegt wird, um den Stoff 10 und einen darunterliegenden Stoff 10a periodisch zu durchstechen und dabei einen mitgeführten Oberfaden mit einem unterhalb der beiden Stoffe geführten Ünterfaden zu verschlingen. Die Fadenführung ist in der Fig. 3 aus Gründen der Übersichtlichtkeit nicht dargestellt. Jedesmal, wenn sich die Nadel 71 wieder aus den Stoffen 10, 10a herausbewegt hat, treten zwei Stoffschieber 73, 73a in Aktion, um die Stoffe ein vorbestimmtes Stück nach links in der Vorschubrichtung V zu verschieben. Ein Drückerfuß 72 sorgt für die Niederhaltung der beiden Stoffe 10, 10a auf der Stichplatte 70, die mit Ausnehmungen zum Durchgriff der Teile des unteren Stoffschiebers 73a und mit einem Stichloch zum Durchtritt der Nadel 71 versehen ist.The individual light receiving elements of the line sensor 40 form a line perpendicular to the drawing plane of FIG. 3. Further to the left is the sewing needle 71 of the machine, which is moved up and down by the main drive shaft (arm shaft) around the fabric 10 and an underlying fabric 10 a periodically pierce and in the process entangle an upper thread carried along with a lower thread guided below the two fabrics. The thread guide is not shown in FIG. 3 for reasons of clarity. Every time the needle 71 has moved out of the fabrics 10 , 10 a again, two fabric pushers 73 , 73 a come into action in order to shift the fabrics a predetermined distance to the left in the feed direction V. A presser foot 72 ensures that the two fabrics 10 , 10 a are held down on the needle plate 70 , which is provided with recesses for reaching through the parts of the lower fabric slide 73 a and with a stitch hole for the needle 71 to pass through.
Während des beschriebenen Nähbetriebs bewegt sich also der Stoff 10 mit seiner Musterung intermittierend in Vorschubrichtung V über die Zwischenplatte 41. Um ein möglichst maßstabgetreues Bild eines zweidimensionalen Ausschnitts der Stoffoberfläche zu erhalten, muß der Zeilensensor 40 Einzelaufnahmen äquidistanter Zeilenbereiche der Stoffoberfläche liefern. Das heißt, die aufeinanderfolgenden Zeilenabfragen müssen mit der Stoffbewegung synchronisiert werden. Zu diesem Zweck ist eine Synchronisiereinrichtung 54 vorgesehen, die in bestimmten Abständen Zeilensynchronimpulse H an einen Synchroneingang 46 des Zeilensensors 40 legt, woraufhin der Sensor an seinem Signalausgang 47 in schneller Folge die Ausgangssignale der einzelnen Lichtempfangselemente liefert. Der Zeilensensor 40 kann eine CCD- Zeilenkamera sein, deren lichtempfindliche CCD-Ladungsspeicherzellen vorübergehend für die Dauer einer gewissen Belichtungs- oder Integrationszeit aktiviert werden, um dann die gespeicherten Ladungswerte mit Hilfe eines relativ hochfrequenten Taktsignals T sequentiell auszulesen.During the sewing operation described, the fabric 10 intermittently moves with its pattern in the feed direction V over the intermediate plate 41 . In order to obtain an image of a two-dimensional section of the fabric surface that is as true to scale as possible, the line sensor 40 must provide individual images of equidistant line areas of the fabric surface. This means that the successive line queries must be synchronized with the material movement. For this purpose, a synchronization device 54 is provided which, at certain intervals, applies line synchronization pulses H to a synchronous input 46 of the line sensor 40 , whereupon the sensor delivers the output signals of the individual light receiving elements in rapid succession at its signal output 47 . The line sensor 40 can be a CCD line camera, the photosensitive CCD charge storage cells of which are temporarily activated for the duration of a certain exposure or integration time, in order to then read out the stored charge values sequentially with the aid of a relatively high-frequency clock signal T.
Da die Stoffschieber 73, 73a durch die Armwelle angetrieben werden, ist die Vorschubbewegung des Stoffes normalerweise mit der Armwellendrehung synchronisiert. Im Normalfall kann man davon ausgehen, daß im Verlauf des Nähbetriebs der Stoff innerhalb einer jeden Umdrehungsperiode der Armwelle stets um das gleiche Stück bewegt wird. Die geforderte Äquidistanz der aufeinanderfolgenden Zeilenabfragen läßt sich also erreichen, wenn man den Synchronimpuls H jeweils bei einer vorbestimmten Winkelstellung der Armwelle erzeugt, z. B. immer dann, wenn die Nadel am unteren Totpunkt ist und der Stoff stillsteht. Entsprechende Positionsfühler sind in vielen Nähmaschinen eingebaut und können daher unmittelbar als Synchronisiereinrichtung 54 zur Erzeugung der Zeilensynchronimpulse H verwendet werden. Since the fabric pushers 73 , 73 a are driven by the arm shaft, the feed movement of the fabric is normally synchronized with the arm shaft rotation. Normally, it can be assumed that the fabric is always moved by the same amount in the course of the sewing operation within each rotation period of the arm shaft. The required equidistance of the successive line queries can thus be achieved if the synchronizing pulse H is generated at a predetermined angular position of the arm shaft, for. B. whenever the needle is at bottom dead center and the fabric is stationary. Corresponding position sensors are installed in many sewing machines and can therefore be used directly as a synchronizing device 54 for generating the line synchronizing pulses H.
Mit der vorstehend beschriebenen Synchronisierungsmethode ist jedoch nur eine relativ grobe Bildauflösung in Vorschubrichtung möglich. Soll die Bildauflösung höher sein, dann müssen während jeder Armwellendrehung mehrere Zeilenabfragen erfolgen, deren Zeitpunkte von den Ausgangsimpulsen A eines Inkrementalgebers 60 an der Armwelle abgeleitet werden können. Da die Beziehung zwischen den Winkelschritten (Inkrementen) der Armwellendrehung und dem Stoffvorschub nicht linear ist, können die Ausgangsimpulse eines solchen Inkrementalgebers aber nicht direkt oder durchgehend zur Erzeugung "äquidistanter" Zeilensynchronimplse H verwendet werden.With the synchronization method described above, however, only a relatively coarse image resolution in the feed direction is possible. If the image resolution is to be higher, then several line queries must occur during each arm shaft rotation, the times of which can be derived from the output pulses A of an incremental encoder 60 on the arm shaft. Since the relationship between the angular steps (increments) of the arm shaft rotation and the material feed is not linear, the output pulses of such an incremental encoder cannot be used directly or continuously to generate "equidistant" line synchronizing pulses H.
Die Fig. 4 zeigt die Vorschubbewegung des Stoffes als Funktion des Armwellen-Drehwinkels über eine Umdrehungsperiode. Als Nullpunkt der Abszisse ist willkürlich diejenige Armwellenposition angenommen, bei welcher der Stoffschieber zu wirken beginnt. Die Ordinate gibt den Transportweg des Stoffes wieder, unterteilt in acht gleichgroße Längenstücke dv. Man erkennt, daß die Vorschubgeschwindigkeit, also die Steilheit der Kurve, zunächst allmählich ansteigt, um dann eine gewisse Zeit konstant zu bleiben und anschließend wieder allmählich auf Null abzusinken. Diese "Transportphase" erstreckt sich über etwa zwei Drittel einer vollen Armwellendrehung, während des letzten Drittels verstreicht eine "Ruhephase", in der sich der Stoff nicht bewegt. Fig. 4 shows the feed movement of the fabric as a function of the arm shaft angle of rotation over a revolution period. The zero point of the abscissa is arbitrarily assumed to be the arm shaft position at which the material slide starts to work. The ordinate represents the transport path of the material, divided into eight equal lengths d v . It can be seen that the feed rate, ie the steepness of the curve, initially increases gradually, then remains constant for a certain time and then gradually decreases again to zero. This "transport phase" extends over about two thirds of a full arm shaft rotation, during the last third a "rest phase" passes in which the fabric does not move.
Eine Möglichkeit zur Gewinnung der Zeilensynchronimpulse H besteht darin, die Impulse A des Armwellen-Inkrementalgebers 60 (oder eine frequenzgeteilte Version dieser Impulse) nur während der Transportphase als Zeilensynchronimulse H zu verwenden. Die während der Ruhephase erscheinenden Impulse werden einfach ausgetastet, was mit Hilfe einer Torschaltung in der Synchronisiereinrichtung 54 geschehen kann, deren Ein- und Ausschaltung durch entsprechende Positionsdetektoren an der Armwelle gesteuert werden kann. Zwar ist in diesem Fall die Äquidistanz der Zeilenabfragen nicht überall perfekt, weil die Transportgeschwindigkeit auch innerhalb der Transportphase nicht überall konstant ist. Wegen der geringeren Steigung der in Fig. 4 dargestellten Kurve am Anfang und am Ende der Transportphase werden die Zeilenabstände der Abtastung an den betreffenden Stellen etwas kleiner als in der Mitte der Transportphase. Es wurde jedoch gefunden, daß diese Störung der Äquidistanz in vielen Fällen toleriert werden kann.One way of obtaining the line synchronizing pulses H is to use the pulses A of the arm wave incremental encoder 60 (or a frequency-divided version of these pulses) as line synchronizing pulses H only during the transport phase. The pulses appearing during the rest phase are simply blanked out, which can be done with the aid of a gate circuit in the synchronizing device 54 , the switching on and off of which can be controlled by corresponding position detectors on the arm shaft. In this case, the equidistance of the line queries is not perfect everywhere, because the transport speed is not constant everywhere even during the transport phase. Because of the smaller slope of the curve shown in FIG. 4 at the beginning and at the end of the transport phase, the line spacing of the scanning becomes somewhat smaller at the relevant points than in the middle of the transport phase. However, it has been found that this equidistance disturbance can be tolerated in many cases.
Es ist auch möglich, für die Erzeugung der Zeilensynchronimpulse H nur diejenigen Armwellen-Inkrementalimpulse (direkt oder in frequenzgeteilter Version) zu verwenden, die während des mittleren Teils der Transportphase abgegeben werden, wo die Vorschubgeschwindigkeit ziemlich konstant ist. Allerdings dürfte diese Maßnahme nur dann sinnvoll sein, wenn der gesamte aufzunehmende Bildausschnitt in Vorschubrichtung nicht größer ist als die Vorschublänge innerhalb des Intervalls konstanter Geschwindigkeit.It is also possible to generate line synchronizing pulses H only those arm wave incremental pulses (direct or in frequency-divided version) to be used during the middle Part of the transportation phase will be delivered where the Feed rate is pretty constant. However, this is likely Measure only be useful if the whole to be recorded Image section in the feed direction is not larger than that Feed length within the constant speed interval.
Eine sehr gute Äquidistanz aufeinanderfolgender Zeilenabfragen für einen Bildausschnitt, der auch über mehrere Armwellen- Umdrehungsperioden (Stichperioden) gehen kann, erhält man, wenn man jede Zeilenabfrage jeweils einer ausgesuchten Winkelposition der Armwelle zuordnet, wobei diese Winkelpositionen so ausgewählt sind, daß ihre Abstände gleichen Vorschublängen dv des Stoffes entsprechen. Hierzu verwendet man vorzugsweise einen Armwellen-Inkrementalgeber, der eine relativ hohe Auflösung hat, und einen Zähler, der die aufeinanderfolgenden Inkrementalimpulse jeder Armwellenumdrehung abzählt. Der Ausgang des Zählers wird auf einen Decodierer gegeben, der auf vorbestimmte Zählwerte programmiert ist, die den erwähnten ausgewählten Winkelpositionen entsprechen. Immer wenn einer dieser Zählwerte erscheint, wird ein Zeilensynchronimpuls H abgegeben. Zur Veranschaulichung dieser Vorgehensweise sind in der Fig. 4 entlang der Abszisse auch die Inkremente der Armwellendrehung eingetragen, die im dargestellten Fall von 0 bis 127 reichen (also 128 = 27 Inkremente pro Armwellendrehung). Will man pro Umdrehungsperiode acht äquidistante Zeilenabfragen vornehmen, entsprechend den längs der Ordinate aufgetragenen acht gleich beabstandeten Vorschub-Längenstücken dv, dann findet man die Inkrementalimpuls-Zählwerte für die einzelnen Abfragen als Abszissenwerte der betreffenden Punkte der Transportkurve. Im Falle der Fig. 4 sind also die aufeinanderfolgenden Zeilenabfragen Nr. 1 bis Nr. 8 bei den Inkrementalimpuls-Zählwerten 15, 24, 32, 40, 48, 56, 65 und 80 vorzunehmen.A very good equidistance of successive line queries for an image section, which can also go over several arm shaft rotation periods (stitch periods), is obtained if each line query is assigned to a selected angular position of the arm shaft, these angular positions being selected so that their distances are equal to the feed lengths d v of the substance. For this purpose, an arm shaft incremental encoder which has a relatively high resolution and a counter which counts the successive incremental pulses of each arm shaft revolution are preferably used. The output of the counter is applied to a decoder programmed to predetermined counts corresponding to the selected angular positions mentioned. Whenever one of these count values appears, a line sync pulse H is emitted. To illustrate this procedure, the increments of the arm shaft rotation are also entered along the abscissa in FIG. 4, which in the case shown range from 0 to 127 (that is, 128 = 2 7 increments per arm shaft rotation). If you want to carry out eight equidistant line queries per revolution period, corresponding to the eight equally spaced feed lengths d v along the ordinate, the incremental pulse count values for the individual queries are found as abscissa values of the relevant points on the transport curve. In the case of FIG. 4, the successive line inquiries No. 1 to No. 8 are therefore to be carried out for the incremental pulse count values 15, 24, 32, 40, 48, 56, 65 and 80.
Eine weitere Alternative besteht darin, die Zeilensynchronimpulse H von einem Bewegungsmesser abzuleiten, der die tatsächliche Vorschubbewegung des Stoffes erfaßt. Ein solcher Bewegungsmesser kann ein auf der Stoffoberfläche abrollendes sogenanntes "Polrad" sein, wie es gestrichelt bei 61 in der Fig. 3 dargestellt ist. Ein die Umdrehung des Polrades überwachender Inkrementalgeber kann entsprechende Inkrementalimpulse B auf die Synchronisiereinrichtung 54 geben (wie mit der gestrichelten Zuleitung B angedeutet), der dann aus diesen Impulsen direkt oder unter Frequenzteilung die Zeilensynchronimpulse H liefert.Another alternative is to derive the line sync pulses H from a motion sensor that detects the actual feed motion of the fabric. Such a motion meter can be a so-called "pole wheel" rolling on the fabric surface, as shown in dashed lines at 61 in FIG. 3. An incremental encoder monitoring the rotation of the pole wheel can give corresponding incremental pulses B to the synchronizing device 54 (as indicated by the dashed line B), which then delivers the line synchronizing pulses H directly or with frequency division from these pulses.
Die aus dem Zeilensensor 40 nach jedem Zeilensynchronimpuls H ausgelesenen Pixelwerte werden vorzugsweise auf einen Analog/Digital- Wandler 51 gegeben, der ebenfalls durch das hochfrequene Taktsignal T gesteuert wird, und gelangen von dort über eine Schreibsteuerschaltung 52 zum Matrixspeicher 50. Die Schreibsteuerschaltung 52 sorgt mit Hilfe der Zeilensynchronimpulse H, die ihr über ein passend dimensioniertes Verzögerungsglied 53 zugeführt werden, und mit Hilfe der hochfrequenten Taktimpulse T dafür, daß die Pixelwerte jeder Zeilenabfrage in aufeinanderfolgende Matrixzeilen des Speichers 50 eingeschrieben werden. Nach k Zeilenabfragen ergibt sich z. B. ein Speicherinhalt, wie er in der Fig. 2 durch die Zahlenwerte innerhalb der Matrix des Speichers 50 dargestellt ist.The pixel values read out from the line sensor 40 after each line synchronization pulse H are preferably fed to an analog / digital converter 51 , which is also controlled by the high-frequency clock signal T, and from there they arrive at the matrix memory 50 via a write control circuit 52 . The write control circuit 52 uses the line synchronizing pulses H, which are fed to it via a suitably dimensioned delay element 53 , and the high-frequency clock pulses T to ensure that the pixel values of each line scan are written into successive matrix lines of the memory 50 . After k line queries, z. B. a memory content, as shown in FIG. 2 by the numerical values within the matrix of the memory 50 .
Eine Verarbeitungseinrichtung 55 kann mit Hilfe eines (hier nicht dargestellten) Mikroprozessors den Speicherinhalt analysieren, um bestimmte Merkmale des gespeicherten Bildes herauszufinden und deren räumliche Lage und Orientierung festzustellen, so daß sich der Betrieb der Nähmaschine, insbesondere was das Führen und Fügen der Stoffe 10, 10a angeht, automatisch steuern läßt. Die Fig. 3 veranschaulicht als Beispiel den speziellen Fall einer automatischen Maschinensteuerung für mustergerechtes Nähen. A processing device 55 can use a microprocessor (not shown here) to analyze the memory content in order to find out certain features of the stored image and to determine their spatial position and orientation, so that the operation of the sewing machine, in particular as regards the guiding and joining of the materials 10 , 10 a concerns, can be controlled automatically. Fig. 3 illustrates as an example the special case of an automatic machine control for pattern-based sewing.
Beim mustergerechten Nähen gilt es, die beiden übereinanderliegenden Stoffe 10 und 10a so zu führen, daß ihre Muster stets miteinander in Deckung sind. Sobald ein Musterversatz in einer bestimmten Richtung festgestellt wird, werden die beiden Stoffe in der betreffenden Richtung relativ zueinander bewegt, bis dieser Versatz verschwindet. Um einen Musterversatz in Vorschubrichtung auszuregeln, wird auf den oberen und unteren Stoffschieber 73, 73a mittels zugeordneter Stellglieder 77, 77a (z. B. Schrittmotoren) so eingewirkt, daß sie einen unterschiedlichen Vorschub der beiden Stoffe 10, 10a im Sinne einer Reduzierung des Musterversatzes herbeiführen. Zur Ausregelung eines Musterversatzes quer zur Vorschubrichtung V sind zwei Führungsräder 74, 74a vorgesehen, die am oberen bzw. unteren Stoff 10 bzw. 10a angreifen und mittels zugeordneter Stellglieder 75, 75a, bei denen es sich ebenfalls um Schrittmotoren handeln kann, verdrehbar sind, um die Stoffe quer zur Vorschubrichtung zu bewegen. Die Führungsräder 74, 74a sind an ihrem Umfang mit frei drehbaren Gleitrollen 78, 78a versehen, die ein ungehindertes Gleiten der Stoffe 10 bzw. 10a in Vorschubrichtung V erlauben, wie es in der DE 39 17 120 A1 beschrieben ist. Die Stelleinrichtungen für die Führungsräder 74, 74a und auch die Stellmechanismen für die Stoffschieber 73, 73a können ebenfalls so ausgebildet sein, wie es aus der besagten Druckschrift bekannt ist.When sewing according to the pattern, it is important to guide the two superimposed fabrics 10 and 10 a so that their patterns are always in register with each other. As soon as a pattern offset in a certain direction is determined, the two substances are moved in the relevant direction relative to one another until this offset disappears. In order to correct a pattern offset in the feed direction, the upper and lower fabric slides 73 , 73 a are acted on by means of assigned actuators 77 , 77 a (e.g. stepper motors) in such a way that they provide a different feed of the two materials 10 , 10 a in the sense of a Reduce the pattern offset. To regulate a pattern offset transversely to the feed direction V, two guide wheels 74 , 74 a are provided, which engage the upper or lower fabric 10 or 10 a and can be rotated by means of associated actuators 75 , 75 a, which can also be stepper motors to move the fabrics across the feed direction. The guide wheels 74 , 74 a are provided on their circumference with freely rotatable sliding rollers 78 , 78 a, which allow the materials 10 and 10 a to slide freely in the feed direction V, as described in DE 39 17 120 A1. The actuating devices for the guide wheels 74 , 74 a and also the actuating mechanisms for the slider 73 , 73 a can also be designed as is known from said publication.
Während der obere Stoff 10 wie beschrieben über die mit der Beleuchtungseinrichtung 42 versehene Zwischenplatte 41 gleitet, wird der untere Stoff 10a zwischen der Unterseite dieser Zwischenplatte und der Oberfläche der Stichplatte 70 hindurchgezogen. Die Beleuchtungseinrichtung 42 ist wie schon beschrieben so ausgebildet, daß sie auch nach unten strahlt, um durch den unteren Stoff 10a hindurch einen zweiten Zeilensensor 40a zu beleuchten, der genauso ausgebildet sein kann wie der erste Zeilensensor 40 und der einen zeilenförmigen Bereich des unteren Stoffes 10a erfaßt, welcher in Größe, Lage und Orientierung dem vom ersten Zeilensensor 40 erfaßten Bereich des oberen Stoffes 10 entspricht. Der untere Zeilensensor 40a wird in der gleichen Weise wie der obere Zeilensensor 40 mit Hilfe von Zeilensynchronimpulsen Ha und mit Hilfe hochfrequenter Taktimpulse T gesteuert, um die Ausgangswerte aufeinanderfolgender Zeilenabfragen über einen A/D-Wandler 51a und eine Schreibsteuerschaltung 52a in einen zweiten Matrixspeicher 50a zu geben. Die in der Fig. 2 dargestellten Elemente 40a bis 53a der "unteren" Abtastvorrichtung entsprechen in Funktion und Aufbau den Elementen 40 bis 53 der "oberen" Abtastvorrichtung, so daß sich eine nochmalige Beschreibung erübrigt.While the upper fabric 10 slides as described over the intermediate plate 41 provided with the lighting device 42 , the lower fabric 10 a is pulled between the underside of this intermediate plate and the surface of the needle plate 70 . As already described, the lighting device 42 is designed such that it also shines downwards in order to illuminate a second line sensor 40 a through the lower material 10 a, which can be configured in exactly the same way as the first line sensor 40 and the one line-shaped region of the lower one Fabric 10 a is detected, which corresponds in size, position and orientation to the area of the upper fabric 10 detected by the first line sensor 40 . The lower line sensor 40 a is controlled in the same way as the upper line sensor 40 with the aid of line synchronizing pulses H a and with the aid of high-frequency clock pulses T in order to output the values of successive line queries via an A / D converter 51 a and a write control circuit 52 a to give second matrix memory 50 a. The elements 40 a to 53 a of the "lower" scanning device shown in FIG. 2 correspond in function and structure to the elements 40 to 53 of the "upper" scanning device, so that a repeated description is unnecessary.
Sind die beiden Stoffe 10 und 10a so in der gewünschten Weise miteinander ausgerichtet, so daß die von den Zeilensensoren 40, 40a erfaßten Merkmale (Musterbestandteile, Kanten) innerhalb des abgetasteten Bildausschnittes 30 (Fig. 1) miteinander in Deckung sind, dann hat der zweite oder "untere" Matrixspeicher 50a nach k Zeilenabfragen den gleichen Inhalt wie der erste oder "obere" Matrixspeicher 50. Ist jedoch der untere Stoff 10a gegenüber dem oberen Stoff 10 räumlich versetzt, dann sind auch die Pixelwerte des unteren Matrixspeichers 50a in entsprechender Weise gegenüber den Pixelwerten des oberen Matrixspeichers 50 versetzt. Dieser Versatz kann in der Verarbeitungseinrichtung 55 durch vergleichende Analyse der Speicherinhalte rechnerisch ermittelt werden.If the two substances 10 and 10 a are aligned with one another in the desired manner so that the features (pattern components, edges) detected by the line sensors 40 , 40 a within the scanned image section 30 ( FIG. 1) are in register with one another, then the second or "lower" matrix memory 50 a after k line queries the same content as the first or "upper" matrix memory 50 . However, if the lower fabric 10 a is spatially offset from the upper fabric 10 , then the pixel values of the lower matrix memory 50 a are also offset in a corresponding manner from the pixel values of the upper matrix memory 50 . This offset can be calculated in the processing device 55 by comparative analysis of the memory contents.
Die Versatzberechnung erfolgt vorteilhafterweise mit Hilfe von Kreuzkorrelatonsfunktionen. Wie z. B. aus der DE 37 38 893 A1 oder der DE 39 17 120 A1 an sich bekannt, kann eine zweidimensionale Kreuzkorrelationsfunktion (KKF) der beiden Speicherinhalte mit einem zweidimensionalen Verschiebungsvektor gebildet werden, um nach demjenigen Wert des Verschiebungsvektors zu suchen, bei welchem die KKF ein absolutes Maximum hat. Aus dem gefundenen Verschiebungsvektor und den bekannten Werten für den Zeilenabstand (Vorschublänge pro Periode der Zeilensynchronimpulse H) und für den Pixelabstand innerhalb einer Zeile (räumliche Teilung der Lichtempfangselemente des Zeilensensors) lassen sich dann die beiden Komponenten für den Musterversatz längs und quer zur Vorschubrichtung V errechnen. Aus diesen Komponenten werden Steuersignale L1, L2 und Q1, Q2 für die Stellglieder 77, 77a und 75, 75a ermittelt, um die Stoffschieber 73, 73a und die Führungsräder 74, 74a zum Ausgleich des Längs- bzw. des Querversatzes zu beeinflussen.The offset calculation is advantageously carried out using cross correlation functions. Such as B. from DE 37 38 893 A1 or DE 39 17 120 A1 known per se, a two-dimensional cross-correlation function (KKF) of the two memory contents can be formed with a two-dimensional displacement vector in order to search for the value of the displacement vector at which the KKF has an absolute maximum. From the displacement vector found and the known values for the line spacing (feed length per period of the line synchronizing pulses H) and for the pixel spacing within a line (spatial division of the light receiving elements of the line sensor), the two components for the pattern offset along and across the feed direction V can then be calculated . From these components, control signals L 1 , L 2 and Q 1 , Q 2 for the actuators 77 , 77 a and 75 , 75 a are determined in order to move the slider 73 , 73 a and the guide wheels 74 , 74 a to compensate for the longitudinal or to influence the transverse offset.
Statt einer zweidimensionalen Kreuzkorrelationsfunktion können zur Feststellung des Musterversatzes auch zwei eindimensionale Kreuzkorrelationsfunktionen verwendet werden. Zur Feststellung des Längsversatzes kann die Kreuzkorrelationsfunktion der Pixelwerte einer ausgewählten Spalte des einen Matrixspeichers mit den Pixelwerten der entsprechenden Spalte des anderen Matrixspeichers gebildet werden, mit einem in Spaltenrichtung weisenden Verschiebungsvektor. Die Größe desjenigen Verschiebungsvektors, bei dem die KKF maximal ist oder einen bestimmten Wert überschreitet, gibt das Maß des Musterversatzes in Längsrichtung an und kann zur Erzeugung der Steuersignale L1 und L2 umgerechnet werden. Zur Feststellung des Querversatzes kann die KKF aufeinanderfolgender Pixelwerte einer ausgewählten Zeile des einen Matrixspeichers mit den Pixelwerten der entsprechenden Zeile des anderen Matrixspeichers gebildet werden, mit einem in Zeilenrichtung weisenden Verschiebungsvektor. Derjenige Wert dieses Verschiebungsvektors, bei dem die KKF maximal ist oder einen bestimmten Wert überschreitet, ist ein Maß für den Versatz quer zur Vorschubrichtung und kann zur Erzeugung der Steuersignale Q1 und Q2 umgerechnet werden.Instead of a two-dimensional cross-correlation function, two one-dimensional cross-correlation functions can also be used to determine the pattern offset. To determine the longitudinal offset, the cross-correlation function of the pixel values of a selected column of the one matrix memory can be formed with the pixel values of the corresponding column of the other matrix memory, with a displacement vector pointing in the column direction. The size of the displacement vector at which the KKF is at a maximum or exceeds a certain value indicates the measure of the pattern offset in the longitudinal direction and can be converted to generate the control signals L 1 and L 2 . In order to determine the transverse offset, the KKF of successive pixel values of a selected row of the one matrix memory can be formed with the pixel values of the corresponding row of the other matrix memory, with a displacement vector pointing in the row direction. The value of this displacement vector at which the KKF is at a maximum or exceeds a certain value is a measure of the offset transverse to the feed direction and can be converted to generate the control signals Q 1 and Q 2 .
In vielen Fällen lassen sich jedoch bessere Ergebnisse erzielen, wenn man zur Feststellung des Längsversatzes die Kreuzkorrelationsfunktion der Zeilenmittelwerte und zur Feststellung des Querversatzes die Kreuzkorrelationsfunktion der Spaltenmittelwerte bildet. Die Zeilenmittelwerte sind in der Fig. 2 rechts neben dem Matrixspeicher 50 sowohl als Zahlenwerte als auch graphisch dargestellt. Die Spaltenmittelwerte sind in der Fig. 2 oberhalb des Matrixspeichers 50, ebenfalls numerisch und graphisch, dargestellt. Man erkennt, daß die Zeilenmittelwerte eine gut unterscheidbare Welligkeit haben, welche charakteristisch für die Querstreifen 14 des Musters auf dem Stoff 10 sind. Diese Welligkeiten wären auch dann vorhanden, wenn die Überkreuzungsbereiche 15 der Musterstreifen genauso hell wären wie die Streifen selbst. Bei einem solchen Muster hätten z. B. die Zeilen Nr. 3, Nr. 4 Nr. 9 und Nr. 10 alle dieselben einheitlichen Pixelwerte, ebenso wie die Spalten Nr. 5, Nr. 6, Nr. 10 und Nr. 11. Kreuzkorrelationsfunktionen längs dieser Zeilen bzw. Spalten wären demnach zur Musterdetektion brauchbar.In many cases, however, better results can be achieved if one forms the cross-correlation function of the row mean values to determine the longitudinal offset and the cross-correlation function of the column mean values to determine the cross offset. The row mean values are shown in FIG. 2 to the right of the matrix memory 50 both as numerical values and graphically. The column mean values are shown in FIG. 2 above the matrix memory 50 , likewise numerically and graphically. It can be seen that the line mean values have a well distinguishable waviness which is characteristic of the transverse stripes 14 of the pattern on the fabric 10 . These ripples would also be present if the crossover areas 15 of the pattern strips were just as bright as the strips themselves. For example, lines # 3, # 4, # 9, and # 10 all have the same uniform pixel values, as do columns # 5, # 6, # 10, and # 11. Cross-correlation functions along these lines and columns, respectively would be useful for pattern detection.
Die Bildung zweier eindimensionaler Kreuzkorrelationsfunktionen hat gegenüber der Bildung einer zweidimensionalen Kreuzkorrelationsfunktion den Vorteil eines weit geringeren Rechenaufwandes, so daß die Hardware der Verarbeitungseinrichtung 55 reduziert und/oder die Rechenzeit vermindert werden kann.Compared to the formation of a two-dimensional cross-correlation function, the formation of two one-dimensional cross-correlation functions has the advantage of a far lower computing effort, so that the hardware of the processing device 55 can be reduced and / or the computing time can be reduced.
Für die zweidimensionale KKF wäre der nachfolgende Algorithmus zu verwenden:The following algorithm would apply to the two-dimensional KKF use:
Der Algorithmus für die eindimensionale Kreuzkorrelationsfunktion zur Feststellung des Querversatzes lautet:The algorithm for the one-dimensional cross correlation function for Determining the transverse offset is:
und der Algorithmus für die eindimensionale Kreuzkorrelationsfunktion zur Ermittlung des Längsversatzes lautet:and the algorithm for the one-dimensional cross-correlation function to determine the longitudinal offset is:
In den obigen Gleichungen bedeuten:In the above equations:
P1, P2 jeweils einen diskreten Pixelwert im ersten bzw. zweiten
Matrixspeicher,
S1, S2 jeweils den Mittelwert einer Pixelspalte im ersten bzw.
zweiten Matrixspeicher,
Z1, Z2 jeweils den Mittelwert einer Pixelzeile im ersten bzw.
zweiten Matrixspeicher,
M1, M2 jeweils den Mittelwert aller Pixels innerhalb des
betreffenden Summierungsbereichs im ersten bzw. zweiten
Matrixspeicher,
j, i die Laufvariablen in Zeilen- bzw. Spaltenrichtung
x, y die Verschiebungsparameter in Zeilen- bzw. Spaltenrichtung,
a und b die Grenzen des Summierungsbereichs in Zeilenrichtung,
c und d die Grenzen des Summierbereichs in Spaltenrichtung.P1, P2 each have a discrete pixel value in the first and second matrix memories,
S1, S2 in each case the mean value of a pixel column in the first or second matrix memory,
Z1, Z2 in each case the mean value of a pixel line in the first or second matrix memory,
M1, M2 each the mean value of all pixels within the relevant summation area in the first or second matrix memory,
j, i the run variables in the row or column direction
x, y the displacement parameters in the row or column direction,
a and b the limits of the summation range in the row direction,
c and d the limits of the summation range in the column direction.
Vorzugsweise sind die Parameter a, b, c, d so gewählt, daß die Breiten (b-a) und (d-c) der Summierungsbereiche in Zeilen- und Spaltenrichtung mindestens der Rapportlänge des Musters in der betreffenden Richtung entsprechen, wobei natürlich darauf zu achten ist, daß die Bereiche jeweils kleiner sind als die Gesamtanzahl n bzw. k der Spalten bzw. Zeilen. Für den Verschiebungsparameter x sind alle (ganzzahligen) Werte von (1-a) bis (n-b) wählbar, für den Verschiebunggsparameter y alle (ganzzahligen) Werte von (1-c) bis (k-d).The parameters a, b, c, d are preferably selected such that the widths (b-a) and (d-c) of the summation areas in the row and column directions at least the repeat length of the pattern in the relevant direction correspond, whereby it must of course be ensured that the areas are smaller than the total number n or k of columns or Lines. For the displacement parameter x, all (integer) Values from (1-a) to (n-b) can be selected for the displacement parameter y all (integer) values from (1-c) to (k-d).
Abtastvorrichtungen der hier beschriebenen Art können auch zu anderen Zwecken als zum mustergerechten Nähen verwendet werden. So läßt sich z. B. durch Analyse des Speicherinhaltes auch feststellen, wo die Kanten des Stoffes liegen und wie sie verlaufen. Für jede Zeile des Bildausschnitts 30 läßt sich die Spaltenkoordinate des in der betreffenden Zeile liegenden Kantenpunktes ermitteln, indem man die Speicherplätze der betreffenden Zeile nacheinander adressiert und die dort ausgelesenen Pixelwerte mit einem Schwellenwert vergleicht, um diejenige Adresse festzustellen, wo der Schwellenwert erstmalig überkreuzt wird. In analoger Weise kann auch in Spaltenrichtung verfahren werden. Im Falle der Fig. 2 wäre die besagte Schwelle auf einen Wert zwischen 7 und 8 einzustellen. Die so ausgewerteten Adresseninformationen sind gleichzeitig auch Ortsinformationen über die Kantenpunkte, anhand derer bestimmte Funktionen der Nähmaschine gesteuert werden können, etwa zum kantenparallelen Nähen oder zur sogenannten Eckensteuerung.Scanners of the type described here can also be used for purposes other than pattern sewing. So z. B. by analyzing the memory content also determine where the edges of the fabric and how they run. The column coordinate of the edge point in the relevant line can be determined for each line of the image section 30 by successively addressing the memory locations of the relevant line and comparing the pixel values read there with a threshold value in order to determine the address where the threshold value is crossed for the first time. An analogous procedure can also be used in the column direction. In the case of FIG. 2, the said threshold would have to be set to a value between 7 and 8. The address information evaluated in this way is also location information about the edge points, by means of which certain functions of the sewing machine can be controlled, for example for edge-parallel sewing or for so-called corner control.
Die beschriebene Abtastvorrichtung kann auch mit einer Detektionsschaltung kombiniert werden, welche die Ankunft der Vorder- oder Endkante des Stoffes am Abtastort feststellt, um bestimmte Funktionen vorzubereiten (z. B. Initialisierung der Signalverarbeitung, Einleitung von Abgleichvorgängen usw.) oder das Ende einer Naht festzulegen. Eine solche Detektionsschaltung kann, wie in der Fig. 3 dargestellt, einen Mittelwertbildner 57 enthalten, der die Pixelwerte jeweils einer vollständigen Zeilenabfrage empfängt und daraus den Mittelwert bildet. Dieser Mittelwert wird in einer Schwellenschaltung 58 mit einem Schwellenwert verglichen, der so eingestellt ist, daß er zwischen dem sich bei vorhandenem Stoff ergebenden Bereich von Pixelwerten und den sich bei fehlendem Stoff ergebenden Pixelwerten liegt. Die Schwellenschaltung 58 erzeugt ein Kantenfühlsignal K, sobald der Pixelmittelwert einer Zeilenabfrage (oder eines vorbestimmten Teils derselben) diesen Schwellenwert kreuzt. Bei dem in Fig. 3 als Beispiel dargestellten System zum mustergerechten Nähen kann die Detektionsschaltung 57, 58 wahlweise der oberen oder der unteren Abtastvorrichtung zugeordnet sein. Gewünschtenfalls können auch zwei Detektionsvorrichtungen vorgesehen werden, eine für jede Abtastvorrichtung, um die Kanten der beiden Stoffe 10 und 10a gesondert zu erfassen.The scanning device described can also be combined with a detection circuit which detects the arrival of the leading or trailing edge of the fabric at the scanning location in order to prepare certain functions (e.g. initialization of signal processing, initiation of adjustment processes, etc.) or the end of a seam . Such a detection circuit can, as shown in FIG. 3, contain an averager 57 which receives the pixel values of a complete line scan and forms the mean value therefrom. This mean value is compared in a threshold circuit 58 with a threshold value which is set in such a way that it lies between the range of pixel values resulting from the presence of material and the pixel values resulting from the absence of substance. Threshold circuit 58 generates an edge sensing signal K as soon as the pixel average of a line scan (or a predetermined portion thereof) crosses this threshold. In the illustrated as an example in Fig. 3 system for sewing to pattern the detection circuit 57, 58 either the upper or the lower sensing device may be associated. If desired, two detection devices can also be provided, one for each scanning device, in order to separately detect the edges of the two substances 10 and 10 a.
Neben der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Abtastvorrichtung sind auch andere Ausgestaltungen und Weiterbildungen möglich. Bei der obigen Beschreibung der Synchronisiereinrichtung für die äquidistante Zeilenabfrage wurde die Tatsache vernachlässigt, daß beim mustergerechten Nähen die Steuereinrichtungen, die zur Korrektur des Musterversatzes dienen, einen zusätzlichen Einfluß auf die Transportbewegung der Stoffe nehmen. Dieser Einfluß beeinträchtigt natürlich die Äquidistanz der Zeilenabfrage, falls die Zeilensynchronimpulse aus der Armwellendrehung abgeleitet werden. In den meisten Fällen ist diese Beeinträchtigung aber so gering, daß sie toleriert werden kann. Gewünschtenfalls kann man den Einfluß der Versatzkorrektur auf die Äquidistanz der Zeilenabfragen aber auch kompensieren, indem man den Betrieb der Synchronisiereinrichtung 54 abhängig von den Stellsignalen L1 bzw. L2, welche den Stofftransport in der Vorschubrichtung bestimmten, entsprechend modifiziert. Allgemein gilt, daß pro Armwellendrehung mehr Zeilenabfragen erfolgen müssen, wenn die Vorschublänge pro Armwellendrehung wächst. Wird zur Ableitung der Zeilensynchronimpulse ein Frequenzteiler verwendet, dann kann man die Anzahl der Zeilenabfragen pro Armwellendrehung dadurch modifizieren, daß man das Teilungsverhältnis des Freuenzteilers entsprechend ändert. Arbeitet die Synchronisiereinrichtung 54 mit einem programmierten Satz ausgewählter Inkrementalimpuls-Zählwerte, wie es weiter oben anhand der Fig. 4 erläutert wurde, dann läßt sich der Einfluß der Versatzkorrekktur dadurch kompensieren, daß man unterschiedlichen Vorschub-Stellsignalen L1 bzw. L2 verschiedene Sätze von Inkrementalimpuls-Zählwerten zuordnet.In addition to the embodiment of the scanning device described above, other configurations and developments are also possible. In the above description of the synchronizing device for the equidistant line interrogation, the fact has been neglected that the control devices, which serve to correct the pattern offset, have an additional influence on the transport movement of the fabrics when sewing according to the pattern. This influence naturally affects the equidistance of the line interrogation if the line synchronization pulses are derived from the arm shaft rotation. In most cases, however, this impairment is so small that it can be tolerated. If desired, the influence of the offset correction on the equidistance of the line queries can also be compensated for by modifying the operation of the synchronizing device 54 depending on the control signals L 1 and L 2 , which determine the mass transport in the feed direction. In general, more line queries must be carried out per arm shaft rotation if the feed length increases per arm shaft rotation. If a frequency divider is used to derive the line sync pulses, the number of line queries per arm shaft rotation can be modified by changing the division ratio of the frequency divider accordingly. If the synchronization device 54 works with a programmed set of selected incremental pulse count values, as was explained above with reference to FIG. 4, the influence of the offset correction can be compensated for by different sets of feed control signals L 1 and L 2 Assigned incremental pulse counts.
Der Zeilensensor (z. B. eine CCD-Zeilenkamera) kann, anders als im Falle der Fig. 3, in größerer Entfernung von der zu erfassenden Stoffoberfläche angeordnet sein, wobei für die Abbildung des zeilenförmigen Bereichs der Stoffoberfläche auf die Lichtempfangselemente des Zeilensensors eine Linsenoptik oder ein Lichtleiterbündel verwendet werden kann. Statt der gezeigten Durchlicht-Abtastung kann auch eine Reflexlicht-Abtastung erfolgen, indem man den abzutastenden Stoff von der gleichen Seite her beleuchtet, auf der auch der Sensor angeordet ist. Eine entsprechende Beleuchtungseinrichtung kann im Sensor selbst integriert sein; im Falle einer Abtastung mittels Lichtleiterbündel kann die Beleuchtung über ein zweites Lichtleiterbündel erfolgen, das in das erste Bündel eingebettet ist oder diesem parallel liegt. Diese Möglichkeiten der Reflexlicht-Abtastung sind beispielsweise in der DE 33 46 163 C1 dargestellt und beschrieben. Schließlich ist es auch möglich, den zeilenförmigen Bereich der Stoffoberfläche durch einen in Zeilenrichtung wandernden Lichtfleck abzutasten und mittels eines einzigen Lichtempfangselementes zu beobachten, dessen Ausgangssignal dann bei jedem Durchlauf des Lichtflecks einer Zeilenabfrage entspricht.The line sensor (e.g. a CCD line camera), unlike in the case of FIG. 3, can be arranged at a greater distance from the surface of the material to be detected, with lens optics for imaging the line-shaped region of the surface of the material on the light-receiving elements of the line sensor or an optical fiber bundle can be used. Instead of the transmitted light scanning shown, a reflection light scanning can also be carried out by illuminating the material to be scanned from the same side on which the sensor is also arranged. A corresponding lighting device can be integrated in the sensor itself; in the case of scanning by means of an optical fiber bundle, the illumination can take place via a second optical fiber bundle which is embedded in the first bundle or lies parallel to it. These possibilities of reflected light scanning are shown and described, for example, in DE 33 46 163 C1. Finally, it is also possible to scan the line-shaped area of the fabric surface by a light spot traveling in the line direction and to observe it by means of a single light receiving element, the output signal of which then corresponds to a line scan each time the light spot passes.
Es ist ferner möglich, beide Beleuchtungsarten - also die Durchlicht- Abtastung und die Reflexlicht-Abtastung - vorzusehen und jeweils diejenige Beleuchtungsart für die Durchführung eines Abtastvorganges auszuwählen, die bei den in Bearbeitung befindlichen Stoffen am geeignetsten ist, d. h., bei der die deutlichsten Signalwerte erzeugt werden. Die Auswahl der jeweils geeignetsten Beleuchtungsart kann entweder durch die Bedienungsperson aus eigener Erfahrung oder anhand von Anweisungen erfolgen oder während einer dem Nähvorgang vorausgehenden Meßphase automatisch durchgeführt werden, wobei nacheinander mit beiden Beleuchtungsarten Meßsignale gewonnen und diese daraufhin miteinander verglichen werden.It is also possible to use both types of lighting - i.e. the transmitted light Scanning and reflected light scanning - to be provided and each that type of lighting for carrying out a scanning process to select which of the substances currently being processed is most suitable, d. i.e. where the clearest signal values are generated will. The most suitable type of lighting can be selected either by the operator from personal experience or based on of instructions or during a sewing process previous measurement phase are carried out automatically, whereby successively obtained measurement signals with both types of lighting and these are then compared.
Ein als Speichereinrichtung für die aufeinanderfolgenden Zeilenabfragen verwendeter Matrixspeicher kann auch nach Art eines Schieberegisters betrieben werden, wobei die Pixelwerte jeder Zeilenabfrage immer in die erste Matrixzeile geschrieben werden und anschließend der gesamte Speicherinhalt um eine Zeile weitergerückt wird, um die erste Zeile wieder für die nächste Zeilenabfrage freizumachen. Auf diese Weise erhält man in der Speichermatrix stets eine vollständige "durchlaufende" Abbildung des Bildausschnittes auf jeweils dem neuesten Stand. Allerdings muß diese Abbildung vorübergehend eingefroren werden, wenn man kompliziertere Bildanalysen wie etwa die Berechnung von Kreuzkorrelationsfunktionen durchführen will, deren Rechenzeit länger als der Zeitabstand zwischen den Zeilenabfragen ist. One as a storage device for the successive Row queries used matrix memory can also be of the type of Shift registers are operated, the pixel values of each Row queries are always written in the first matrix row and then the entire memory content is advanced by one line will return the first line for the next line query to clear. In this way you always get in the memory matrix a complete "continuous" image of the image section always up to date. However, this illustration be temporarily frozen if you do more complicated image analysis such as computing cross-correlation functions wants, whose computing time is longer than the time interval between the Row queries is.
Da sich die im Matrixspeicher enthaltene Bildinformation aus diskreten Pixelwerten zusammensetzt, die beabstandeten Punkten des abgetasteten Bildausschnitts entsprechen, kann es zur Erhöhung der Genauigkeit der Bildverarbeitung sinnvoll sein, durch Interpolationsverfahren Zwischenwerte zu bilden, so daß man für die Verarbeitung eine größere Spalten- und Zeilendichte und somit kontinuierlichere Funktionen erhält. Natürlich erhöhen sich in diesem Fall die in den obigen Formeln (1), (2) und (3) benutzten Werte n für die Spaltenanzahl und k für die Zeilenanzahl entsprechend. Zur Bildung der Kreuzkorrelationsfunktion in Querrichtung gemäß der obigen Formel (2) genügt es, Interpolationen zwischen den Spaltenmittelwerten durchzuführen, und für die Kreuzkorrelationsfunktion in Längsrichtung gemäß der obigen Formel (3) reicht es aus, Interpolationen zwischen benachbarten Zeilenmittelwerten durchzuführen.Since the image information contained in the matrix memory consists of discrete Pixel values, the spaced points of the sampled Image detail, it can increase the accuracy of the Image processing can be useful through interpolation processes Form intermediate values, so that one can process a larger one Column and row density and thus more continuous functions receives. Of course, in this case, those in the above increase Formulas (1), (2) and (3) used values n for the number of columns and k for the number of lines accordingly. To form the Cross-correlation function in the transverse direction according to the above formula (2) it suffices to interpolate between the column means perform, and for the cross-correlation function in the longitudinal direction according to formula (3) above, it is sufficient to interpolate between to perform adjacent row averages.
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