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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Bestimmung des Schnittmusters für eine Lederhaut
in einem industriellen Umfeld entsprechend der Präambel des
Hauptanspruchs 1.
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Auf diesem speziellen Gebiet sind
Verfahren zum automatisierten Schneiden von Lederhäuten bekannt.
Bei diesen bekannten Verfahren wird die Kontur zuvor abgetastet
und für
die folgende Analyse in digitaler Form abgespeichert, beispielsweise
um deren Flächeninhalt
zu messen oder für
andere Analysen oder Nestingvorgänge
und schließlich
zur Übertragung
zu Bearbeitungsstationen, die zur Durchführung von Schnittvorgängen an
der Haut eingerichtet sind. Der Begriff "Nesting" bezeichnet die Funktion der optimalen
Anordnung der Schnittmuster der auszuschneidenden Teile unter Berücksichtigung
des Profils der Lederhaut oder der Bereiche, die als verwendbar
für den
Schnitt angesehen werden.
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Verfahren für das Schneiden von Lederhäuten, wie
oben beschrieben, sind bereits aus der EP -A-0 762 251 und
US 4,758,960 bekannt.
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Weil Lederhäute strukturelle oder Materialfehler
haben können
und insbesondere Fehler in der Geometrie ihrer Außenkontur
oder beispielsweise Einschnitte, Vorsprünge oder Löcher innerhalb der Außenkontur
ist normalerweise ein Schritt zur Begradigung der Außenkontur
notwendig, um nicht perfekte Stellen und Fehler, die für das nachfolgende
Nesting und Schneiden nicht akzeptabel sind, zu eliminieren. Eines
der Grundprobleme dabei ist, die Außenkontur der Lederhaut zu
erfassen, die für
den Schnitt verwendbar ist, wobei diese Fehler oder nicht verwendbare
Stellen der Haut berücksichtigt
werden, um die Ausnutzung des Materials zu optimieren und den Abfall
zu minimieren.
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Ein Verfahren, das aus dem US Patent
Nr. 5,258,917 bekannt ist, stellt zur Feststellung der Anwesenheit
von etwaigen Fehlern der Lederhaut eine Einrichtung zur Abtastung
per Videokamera zur Verfügung
und zur Zuordnung unterschiedlicher Farben oder Farbschattierungen
zu jedem Typ von gefundenen Fehlern und zum jeweiligen Grad der
Unvollkommenheit. Ein Verfahren dieser Art erfordert jedoch die Verwendung
von hochauflösenden
Abtasteinrichtungen und angeschlossenen Geräten zur Überwachung des Bildes und der
Farbschattierungen, was das Verfahren des Abtastens der Lederhaut
und Festlegung der Schnittmuster sehr komplex machen kann.
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Die vorliegende Erfindung beruht
darauf, eine Lösung
für das
Problem zu finden, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem es
möglich
ist, automatisch die Außenkontur
einer Lederhaut abzutasten und die Bereiche innerhalb der Außenkontur
festzulegen und ein Schnittmuster festzulegen, mit dem die Konturen
der in den folgenden Nesting- und Schneidschritten auszuschneidenden
Teile auf optimale Weise angeordnet werden, wobei die Defekte und
Grade von Unvollkommenheit, die für diese Fehler noch akzeptabel
sind, berücksichtigt
werden.
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Die Erfindung, deren spezielle Merkmale
in den anhängenden
Ansprüchen
aufgelistet werden, beruht auf einem Satz von geometrischen Parametern,
die die verschiedenen Typen von Defekten, die in einer Lederhaut
vorkommen können,
identifizieren und auf der Bereitstellung von Algorithmen, die es
erlauben, die Außenkontur
der Lederhaut abzutasten, die einzelnen Typen von Defekten zu identifizieren, die
Werte der gefundenen Parameter mit vorbestimmten Werten zu vergleichen,
die abhängig
vom akzeptablem Grad der Unvollkommenheit festgelegt sind und auf
Basis dieses Vergleichs ein neues Profil für die verwendbare Außenkontur
zu berechnen, die frei von unakzeptablen Fehlern für die folgenden Nesting-
und Schneidschritte ist.
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Darüber hinaus können nach
der vorliegenden Erfindung die vorbestimmten Werte der geometrischen
Parameter, die den Grad der Unvollkommenheit jedes Defekts kennzeichnen,
vorteilhafterweise vom Bediener entsprechend den geplanten Verwendungsarten
der Lederteile gesetzt werden, um die Ausnutzung des Materials zu
optimieren und den Abfall zu minimieren.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung
eines bevorzugten aber nicht beschränkenden Ausführungsbeispiels
verdeutlicht, die mit Bezug auf die anhängenden Zeichnungen dargelegt
wird, bei denen:
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1 eine
schematische Flächenansicht
einer Lederhaut ist, die zur Analyse der verwendbaren Schnittkontur
nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung bestimmt ist; und
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2 eine
Ansicht eines Details der Außenkontur
der Lederhaut von 1 in
einem vergrößerten Maßstab ist.
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Mit Bezug auf 1 hat eine Lederhaut, mit 1 bezeichnet,
eine durchgehend unregelmäßige Außenkontur 2.
Auf der Oberfläche
der Lederhaut können
Defekte oder Unregelmäßigkeiten
in der Kontur 2, beispielsweise ein Loch 3 innerhalb
der Außenkontur 2,
eine Einkerbung oder Einbuchtung 4 und ein spitzer Vorsprung
oder Anhang 5 identifiziert werden, die Bereiche darstellen,
die generell für
die weitere Bearbeitung der Lederhaut nicht verwendbar sind.
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Als erster Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird vorgesehen, dass die Lederhaut in eine Analyse- (Mess-) Station
verbracht wird, in der die Außenkontur 2 und
jegliche andere Kontur, beispielsweise die Kontur 3a des
Lochs 3 durch eine Abtasteinheit, beispielsweise von einer
Videokamera abgetastet wird. Dieser Schritt stellt die Koordinaten (x,
y) einer bedeutenden Anzahl von Punkten der Außenkontur 2 relativ
zu den Achsen X und Y eines vorbestimmten Kartesischen Bezugssystems
zur Verfügung.
Beispielsweise werden Punkte in Intervallen eines vorbestimmten
Punktabstands auf der Außenkontur,
die durch Abtasten ermittelt wurden, als signifikante Punkte betrachtet.
Wenn das Profil der Außenkontur 2 erfasst
worden ist, wird es in digitaler Form übertragen (beispielsweise als
ein entsprechender File) und in einer in den Zeichnungen nicht dargestellten
Bearbeitungseinheit gespeichert.
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Das Verfahren sieht auch die Bereitstellung von
entsprechenden geometrischen Parametern vor, die für jeden
der oben erwähnten
Defekte festzulegen sind, ob dies nun Löcher sind, Vorsprünge oder Einkerbungen
der Außenkontur 2,
diese Parameter sind so gewählt,
dass sie den entsprechenden Defekt identifizieren und beschreiben.
Beispielsweise werden für
das Loch 3 die Koordinaten von vier Punkten auf dessen
Kontur 3a, mit 6, 7, 8 und 9 bezeichnet, identifiziert
und stellen relativ zu dem gewählten
Bezugssystem, wie in 1 gezeigt,
die am weitesten links und die am weitesten rechts und am höchsten und
am niedrigsten liegenden Punkte der Kontur 3a dar. Die
mit DX und DY bezeichneten Komponenten entlang der X- und Y- Achse als
Abstand zwischen jedem Punkt der Außenkontur 2 und den
vier Punkten 6 –9 des
Lochs 3 werden als für
das Loch 3 kennzeichnende Parameter ausgewählt.
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Im Falle der Einkerbung 4 werden
als kennzeichnende Parameter die Breite und die Tiefe der Einkerbung
ausgewählt,
deren Abmessungen in 1 mit 10 bzw. 11 bezeichnet
werden. Ähnlich werden
für den
Vorsprung 5 als kennzeichnende Parameter die Höhe und die
am Vorsprung messbare Basis, deren Abmessungen in 1 mit 12 bzw. 13 bezeichnet
werden, ausgewählt.
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Die Werte der oben erwähnten geometrischen
Parameter können
ausgewählt
und gesetzt werden und werden in einem entsprechenden File (einem
Ordner für
die Bearbeitungsparameter) in der Bearbeitungseinheit gespeichert.
Jeder Wertesatz kann deshalb einem verschiedenen Grad von Unvollkommenheit
zugeordnet werden, der für
jeden der oben erwähnten
Fehler als akzeptabel angesehen wird.
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Für
jeden dieser Defekte wird ein entsprechender Algorithmus festgelegt,
ansonsten auch als Suchroutine bezeichnet, mit dessen Hilfe die
Außenkontur 2 abgetastet
wird, beispielsweise durch Vergleich der Koordinaten (x, y) einer
vorbestimmten Anzahl von Punkten, die nacheinander auf der Außenkontur
gefunden werden, um das Vorliegen oder das Nichtvorliegen der oben
beschriebenen Defekte entlang der Außenkontur 2 zu ermitteln,
dieser wird auch in der Verarbeitungseinheit in digitaler Form abgespeichert.
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Beispielsweise schreibt im Falle
des Vorsprungs 5 der Algorithmus vor, dass zuerst die Koordinaten
der Spitze dieses Vorsprungs, in 2 mit
P bezeichnet, abgetastet werden. In einem folgenden Schritt des
Algonthmus wird für
jedes Paar von Punkten in einer Serie von Punkten M1, V1, M2, V2,
usw., die aufwärts
und abwärts
vom Punkt P entlang der Kontur des Vorsprungs 5 ermittelt
werden, die Dreiecke mit einem Satz von 3 Punkten P, M1, V1, P,
M2, V2, usw. für
Scheitelpunkte bestimmt und die Höhe und Basisparameter 12, 13 des
Vorsprungs 5 für
jedes dieser Dreiecke berechnet. Aus dem Vergleich der Parameter
mit den im File der Arbeitsparameter gespeicherten Werte kann der
Algorithmus erkennen, ob der gefundene Defekt innerhalb akzeptabler Werte
liegt oder nicht, das heißt,
ob er aus der Kontur der Lederhaut ausgeschlossen wird, wie das
weiter unten erklärt
wird.
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Der für die Erkennung von Einkerbungen entlang
der Außenkontur 2 vorgesehene
Algorithmus basiert wenigstens prinzipiell auf der gleichen Logik der
Bildung von Dreiecken aus Punkten und einem nachfolgenden Vergleich
der Koordinaten (x, y) der Scheitelpunkte der Dreiecke wie bei dem
oben beschriebenen Algorithmus zum Auffinden von Vorsprüngen.
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Wenn die Anwesenheit von zuvor erwähnten Defekten
an der Außenkontur 2 festgestellt
worden ist, stellt das Verfahren dann die Berechnung der Werte der
oben erwähnten
geometrischen Parameter mittels der entsprechenden Algorithmen für den Vergleich
mit den entsprechenden vorgewählten
und im File der Arbeitsparameter gespeicherten Werten dieser Parameter
zur Verfügung.
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Wenn beispielsweise das Loch 3 durch
Abtasten seiner Kontur mit dem entsprechenden Algorithmus identifiziert
worden ist, werden die Komponenten der Abstände DX und DY zwischen jedem
der Punkte 6–9 und
den Punkten der Außenkontur 2 mittels
des Algorithmus berechnet. Wenn wenigstens einer der Punkte 6–9 einen
Abstand DX oder DY hat, der kleiner ist als der entsprechende im
File der Arbeitsparameter gespeicherte Wert, sieht der Algorithmus
vor, dass die Außenkontur 2 im
Bereich des Lochs 3 neu berechnet wird, und zwar ohne das Loch,
weil das Loch als ein unakzeptabler Fehler erkannt wird. Natürlich hängt die
Aussonderung des Lochs 3 von der Wahl der Werte für die Parameter DX
und DY ab, die vom Bediener gesetzt werden und beispielsweise aus
vorbestimmten Bereichen, von Werten ausgewählt werden.
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Im Falle des Vorsprungs 5 werden,
wenn das Vorhandensein dieses Defekts durch den entsprechenden Algorithmus
festgestellt worden ist, die Höhe
und die Basisbreite 12 und 13 mittels des Algorithmus
berechnet und mit den im File der Arbeitsparameter gespeicherten
Werten verglichen. Wenn die berechneten Werte für die Höhe 12 und die Basis 13 größer sind
aber kleiner als entsprechende Referenzwerte, die im File der Arbeitsparameter
gespeichert sind, wird mittels des Algorithmus entsprechend die
Außenkontur 2 neu
berechnet, wobei die Punkte, die zum Vorsprung 5 gehören, ausgeklammert
werden und durch eine gerade Linie, die die Außenkontur miteinander verbindet,
ersetzt werden. Der Vorsprung 5 wird somit als unakzeptabel
eingestuft und aus der Kontur des für den Schnitt verwendbaren
Musters der Lederhaut 1 ausgeschlossen.
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Auf im wesentlichen gleiche Art und
Weise wird im Falle der Einkerbung 4, wenn das Vorhandensein
dieses Defekts durch den entsprechenden Suchalgorithmus festgestellt
worden ist, die Tiefe und die Breite 10 und 11 mittels
des Algorithmus berechnet und mit den im File der Arbeitsparameter
gespeicherten Bezugswerten verglichen. Wenn die berechneten Werte
die durch den Algorithmus gesetzten Bedingungen nicht erfüllen, wird
die Außenkontur 2 im Bereich
der Einkerbung neu berechnet, wobei jeder Punkt der Einkerbung 4 im
Bezug auf die Lederhaut einwärts
versetzt wird bis zu dem Ausmaß,
das in der Zeichnung mit 14 bezeichnet wird, was auch im File
der Arbeitsparameter gespeichert werden kann.
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Das Verfahren stellt auch einen Algorithmus zum
Abtasten der Außenkontur 2 zur
Verfügung,
mit dem Abschnitte der Kontur identifiziert werden, die im wesentlichen
gerade sind und die keine Begradigungsvorgänge brauchen. Insbesondere
ist die Länge,
in der Zeichnung mit 15 bezeichnet, einer Serie von Punkten
der Außenkontur 2,
bei der die Abweichung 16 von einer geraden Linie bestimmt
werden kann, als kennzeichnendes Merkmal definiert. Sowohl der Längenparameter 15 als
auch der Abweichungsparameter 16 können gesetzt und im File der Arbeitsparameter
gespeichert werden und können vom
Bediener innerhalb fester Bereiche vorgewählt werden. Vorzugsweise ist
ein Algorithmus vorgesehen, der gerade Abschnitte der Außenkontur 2 parallel
zur X- und Y- Achse abtasten kann und ein zweiter Algorithmus für das Abtasten
von Abschnitten der Außenkontur 2,
die zu den Bezugsachsen geneigt sind. In beiden Fällen wird,
wenn der Längenparameter 15 vom
Algorithmus berechnet wird, und im Bezug auf die vorbestimmte Abweichung 16 länger ist
als die Bezugslänge
(die im File der Arbeitsparameter gespeichert ist), wird der gerade
Abschnitt als akzeptabel angesehen und die ursprüngliche Außenkontur wird nicht neu berechnet.
Im Gegensatz dazu wird, wenn der abgetastete Abschnitt die durch
den Algorithmus gesetzten Bedingungen nicht erfüllt, die Außenkontur 2 hierdurch
neu berechnet, wobei dies so geschieht, dass sie innerhalb der durch
die Abweichung 16 von einer geraden Linie gesetzten Grenze fällt.
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Wenn das Vorhandensein dieser Defekte festgestellt
worden ist und die Außenkontur 2,
wo nötig,
neu berechnet wurde, sieht das Verfahren einen weiteren Analyseschritt
vor, mit dem eine Verformung oder Schrumpfung, deren Ausmaß in der
Zeichnung mit 17 bezeichnet wird, für jeden Punkt der Außenkontur 2 angewendet
wird. Der Schrumpfungsparameter 17 kann auch im File der
Arbeitsparameter gespeichert und vom Bediener aus einem vorbestimmten
Wertebereich ausgewählt
und vorgewählt
werden.
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So wird eine endgültige Außenkontur 2a erhalten,
die in der Zeichnung gestrichelt dargestellt ist und frei von den
vorbeschriebenen Defekten ist, und so bestimmt ist, dass der Flächeninhalt
der Lederhaut optimiert und der Abfall minimiert ist. Die neue Außenkontur 2a wird
in digitaler Form in dem entsprechenden File gespeichert und kann
an die nachfolgenden Stationen für
die Schritte des Nesting und des Schneidens der Lederhaut übertragen
werden. Die Außenkontur 2a kann
mit der analysierten Lederhaut 1 durch Zuordnung eines
digitalen Codes verknüpft
werden und kann in ein digitales Archiv oder eine Datenbank eingelesen
werden, von wo sie später
bei nachfolgenden Schritten der Bearbeitung der Haut abgerufen werden
kann. Folglich können
die Schritte des Nesting und des Schneidens der Lederhaut später oder
in späteren
Schritten erfolgen, jedenfalls in Schritten, die getrennt vom Schritt
der Bestimmung des verwendbaren Schnittmusters nach der vorliegenden
Erfindung sind und können
deshalb auch nach einer Zeitspanne und/oder an weit entfernten Fabrikstandorten
durchgeführt
werden.