Beschreibung description
Verfahren und Nähmaschine zum längengleichen Zusammennähen zweier StofflagenProcess and sewing machine for sewing two layers of fabric together
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Nähmaschine nach dem Oberbegriff der nebengeordneten Ansprüche 1, 5 und 10 sowie des Anspruches 18 und 21.The invention relates to a method and a sewing machine according to the preamble of the independent claims 1, 5 and 10 and claims 18 and 21.
Durch die für die Bildung des Oberbegriffes berücksichtigte DE-OS 35 25028 ist ein Verfahren zur Ermittlung der Vorschubgröße zweier längengleich zusammenzunähender Stofflagen bekannt, bei dem mit Hilfe von je zwei mit Abstand hintereinander angeordneten Zeilenkameras von jeder Stoffläge aufeinanderfolgend Bilder von strukturtypischenDE-OS 35 25028, which is taken into account for the formation of the preamble, discloses a method for determining the feed size of two layers of fabric to be sewn together in the same length, in which, with the aid of two line cameras, which are arranged one behind the other, successively images of typical fabric from each fabric layer
Merkmalen erstellt werden. Durch Vergleich der von der ersten Kamera gelieferten Bilddaten mit denen der zweiten Kamera wird bei Koinzidenz der Bilddaten ein beim Erstellen des ersten B ldes eingeleiteter ImpulszählVorgang beendet und aus der Impulssumme sowie einer theoretischen, sich bei schlupffreiem Vorschub ergebenden Impulszahl die Vorschubgröße der entsprechenden Stofflage berechnet. Bei unterschiedlichen Vorschubgrößen läßt sich aus deren Differenz ein StellSignal für eine mit einer differenzierbaren Ober- und Untertransportvorrichtung ausgestatteten Nähmaschine bilden, wodurch die Differenz der Vorschubgröße auskorrigierbar ist.Characteristics are created. By comparing the image data supplied by the first camera with that of the second camera, if the image data coincides, a pulse counting process initiated when the first image is created is terminated and the feed size of the corresponding material position is calculated from the sum of the pulses and a theoretical number of impulses resulting from slip-free feed. In the case of different feed sizes, an actuating signal for a sewing machine equipped with a differentiable upper and lower transport device can be formed from the difference, whereby the difference in the feed size can be corrected.
Mit Hilfe dieses Verfahrens lassen sich bei gleich langen Stofflagen gute Ergebnisse erzielen. Es gibt jedoch Einschränkungen hinsichtlich der Genauigkeit, wenn die Stofflagen unterschiedlich gedehnt sind, was beispielsweise durch unsachgemäße Handhabung während des Nähens oder durch unterschiedliche Herstellungs- und Lagerbedingungen verursacht sein kann, insbesondere bei Strick- und Wirkware. Beim längengenauen Zusammennähen einander zugeordneter Stofflagen, insbesondere bei der
Herstellung langer Nähte, beispielsweise bei Längsnähten an Ärmeln und Hosenbeinen von Bekleidungsstücken, ist eine Genauigkeit von weniger als 0,1 % erforderlich, da sich z. B. bei zwei gleich langen Stoffzuschnitten von 1 m Länge bei 1 % Vorschubunterschied oder 1 % Dehnungsunterschied ein Endfehler von 1 cm ergibt, was nicht tolerierbar ist. Durch das bekannte Verfahren läßt sich nur ein durch unterschiedlichen Vorschub bedingter gegenseitiger Versatz der beiden Stofflagen ausgleichen. Dagegen lassen sich unterschiedliche Dehnungen der beiden Stofflagen überhaupt nicht erfassen und damit auch nicht kompensieren.With the help of this method, good results can be achieved with layers of fabric of the same length. However, there are restrictions on the accuracy when the layers of fabric are stretched differently, which can be caused, for example, by improper handling during sewing or by different manufacturing and storage conditions, especially in the case of knitted and knitted fabrics. When sewing together fabric layers that are assigned to each other to the exact length, especially when Production of long seams, for example in the case of longitudinal seams on the sleeves and trouser legs of clothing, an accuracy of less than 0.1% is required, since e.g. B. with two equally long fabric cuts of 1 m length with 1% feed difference or 1% stretch difference results in a final error of 1 cm, which is not tolerable. The known method can only compensate for a mutual offset of the two layers of material caused by different feed rates. On the other hand, different strains of the two layers of fabric cannot be detected at all and therefore cannot be compensated for.
Aus der DE-OS 3416883 ist ein Verfahren und eine Anordnung zur kontinuierlichen berührungslosen Messung der zweidimensionalen Schrumpfung von Textilien, insbesondere von Strickwaren während des Herstellungsprozesses bekannt, bei dem mit je einer Fernsehkamera ein Ausschnitt der TextilOberfläche jeweils vor und nach der Schrumpfung aufgenommen, digitalisiert und abgespeichert wird. Mit Hilfe einer Recheneinheit wird die eindimensionale Autokorrelationsfunktion in Längs- und Querrichtung gebildet, wonach aus der Lage der periodischen Maxima dieser Funktion die rauschbefreite Grundperiode in Längs- und Querrichtung bestimmt wird. Aus der Veränderung dieser Grundperiode in beiden Richtungen werden die durch Schrumpfung hervorgerufenen Längs¬ und Querveränderungen ermittelt.DE-OS 3416883 discloses a method and an arrangement for the continuous, contactless measurement of the two-dimensional shrinkage of textiles, in particular knitwear, during the manufacturing process, in which a section of the textile surface is recorded, digitized and digitized before and after the shrinkage with a television camera is saved. The one-dimensional auto-correlation function in the longitudinal and transverse directions is formed with the aid of a computing unit, after which the noise-free basic period in the longitudinal and transverse directions is determined from the position of the periodic maxima of this function. The longitudinal and transverse changes caused by shrinkage are determined from the change in this basic period in both directions.
Mit Hilfe dieses Verfahrens lassen sich zwar zweidi ensionaleWith the help of this method, two-dimensional can be used
Schrumpfungen und damit Größenveränderungen von Textilien messen, da hierbei aber mit Hilfe von zwei in Durchlaufrichtung der Textilbahn mit Abstand angeordneten Kameras zum einen der Zustand vor und zum anderen nach der Schrumpfbehandlung erfaßt wird, ist das Verfahren und insbesondere die Vorrichtung zu dessen Durchführung für das Erfassen des Dehnungszustandes zweier Stofflagen im Bereich der Stichbildestelle einer Nähmaschine ungeeignet. Da darüber hinaus mit dem bekannten Verfahren keine Messung der Vorschubgröße der beiden
Stofflagen durchgeführt werden kann, ist es für das längengleiche Zusammennähen zweier Stofflagen völlig unbrauchbar.Measure shrinkage and thus size changes of textiles, but since with the help of two cameras arranged at a distance in the direction of travel of the textile web, the state before and after the shrinkage treatment is recorded, the method and in particular the device for carrying it out for the detection the stretching state of two layers of fabric in the area of the stitch formation point of a sewing machine is unsuitable. In addition, since the known method does not measure the feed size of the two Layers of fabric can be carried out, it is completely useless for sewing two layers of fabric together.
Durch die DE-PS 3346 163 ist schließlich ein Verfahren zum muster- und strukturgerechten Zusammennähen zweier das gleiche Muster bzw. die gleiche musterartige Oberflächenstruktur aufweisender Stofflagen bekannt. Mit Hilfe je eines zeilenförmigen Sensors werden von jeder Stoffläge zeitgleich Bilder aufgenommen und digitalisiert. Eine Datenverarbeitungseinrichtung berechnet durch Kreuzkorrelationsanalyse der Bilddaten die Relativlage der Muster der beiden Stofflagen und erzeugt in Abhängigkeit von deren Ergebnis Steuerbefehle für eine Stelleinrichtung, um die relative Vorschubgröße der Vorschubmittel der Nähmaschine dahingehend zu verändern, daß sich die Stofflagen mustermäßig überdecken. Da hierbei in Kauf genommen werden muß, daß sich die Endkanten der Stofflagen nicht decken, ist auch dieses Verfahren für das längengleiche Zusammennähen zweier Stofflagen ungeeignet.Finally, DE-PS 3346 163 discloses a method for pattern and structure-appropriate sewing together of two layers of fabric having the same pattern or the same pattern-like surface structure. With the help of a line-shaped sensor, images of each fabric layer are taken and digitized at the same time. By means of cross-correlation analysis of the image data, a data processing device calculates the relative position of the patterns of the two material layers and, depending on the result thereof, generates control commands for an actuating device in order to change the relative feed size of the feed means of the sewing machine such that the material layers overlap in a pattern. Since it must be accepted that the end edges of the layers of fabric do not coincide, this method is also unsuitable for sewing two layers of fabric together.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Nähmaschine zum Zusammennähen beliebig strukturierter und ggf. unterschiedlich gedehnter Stofflagen zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der nebengeordneten Ansprüche 1, 5 und 10 sowie 18 und 21 gelöst.The invention has for its object to provide a method and a sewing machine for sewing any structured and possibly differently stretched layers of fabric. This object is achieved by the characterizing features of the independent claims 1, 5 and 10 and 18 and 21.
Das Zusammennähen beliebig strukturierter Stofflagen erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Weise, daß zunächst aus nicht periodischen Signalanteilen von die Bindungsstruktur der jeweiligen Stoffläge darstellenden Bildern die Vorschubgröße der Stofflagen ermittelt und aus einem Vergleich der Vorschubgrößen ein erstes Signal gewonnen wird und aus den Signalanteilen von entlang derIn the method according to the invention, the stitching of any structured layers of material takes place in such a way that the feed size of the layers of material is first determined from non-periodic signal portions of the images showing the binding structure of the respective fabric layer and a first signal is obtained from a comparison of the feed sizes and from the signal portions from along the
Erstreckungsrichtung periodisch auftretender Strukturelemente (z. B. in Richtung der Kett- oder der Schußfäden bei Geweben) der Dehnungszustand der Stofflagen und unter Berücksichtigung der
Winkelläge der Erstreckungsrichtung der periodisch auftretenden Strukturelemente die parallel zur Vorschubrichtung verlaufende Dehnungskomponente ermittelt und aus einem Vergleich der gleichgerichteten Dehnungskomponenten ein zweites Signal gewonnen wird, und daß sodann aus diesen Signalen ein Steuersignal für die der Vorschubvorrichtung zugeordnete Stelleinrichtung gebildet wird. Auf diese Weise lassen sich infolge unterschiedlicher Dehnung unterschiedlich lange Stofflagen, die zuvor in gleichem Dehnungszustand längengleich zugeschnitten worden waren, nunmehr wieder längengleich zusammennähen, indem die Stofflagen mit gleicher Maschen- bzw. Fadenanzahl pro Längeneinheit miteinander vernäht - werden. Da bei diesem Verfahren für die Bestimmung des Vorschubes und des Dehnungszustandes die Bindungsstruktur der Stofflagen erfaßt und ausgewertet wird, läßt sich das Verfahren universeTl, d. h. auch für einfarbige, ungemusterte Stoffe anwenden.Direction of extension of periodically occurring structural elements (e.g. in the direction of the warp or the weft threads in the case of fabrics), the state of stretch of the fabric layers and taking into account the Angular length of the direction of extension of the periodically occurring structural elements, the expansion component running parallel to the feed direction is determined and a second signal is obtained from a comparison of the rectified expansion components, and a control signal for the actuating device assigned to the feed device is then formed from these signals. In this way, as a result of different stretching, layers of fabric of different lengths, which had previously been cut to the same length in the same stretching state, can now be sewn together again with the same length by sewing the fabric layers with the same number of stitches or threads per unit length. Since the binding structure of the fabric layers is recorded and evaluated in this process for determining the feed and the state of stretch, the universeTl process can also be used for single-color, unpatterned fabrics.
Im Anspruch 2 ist eine weitergehende Ausgestaltung des Verfahrens angegeben und in den Ansprüchen 3 und 4 sind alternative Weiterbildungen des Verfahrens nach Anspruch 2 genannt.Claim 2 specifies a further embodiment of the method and claims 3 and 4 give alternative developments of the method according to claim 2.
Im Anspruch 5 ist ein gegenüber dem Verfahren nach Anspruch 1 vereinfachtes Verfahren angegeben, das unter der Voraussetzung anwendbar ist, daß sich wenigstens ein Teil der bildmäßig erfaßbaren, oberflächenspezifischen Merkmale, z. B. bei einem Gewebe die Kett- oder die Schußfäden, im wesentlichen parallel zur Vorschubrichtung erstrecken. Da hierbei der Dehnungszustand der Stofflagen in der gleichen Richtung wie die Vorschubgröße der Stofflagen ermittelt wird und somit die winkelmäßige Bestimmung der Erstreckungslage oberflächenspezifischer Merkmale entbehrlich ist, kann in diesem Fall die Auswertung der Bildsignalwerte nach nicht periodischenIn claim 5, a simplified method compared to the method according to claim 1 is specified, which is applicable provided that at least part of the image-specific, surface-specific features, for. B. in a fabric, the warp or weft threads extend substantially parallel to the feed direction. In this case, since the stretching state of the fabric layers is determined in the same direction as the feed size of the fabric layers and the angular determination of the extension position of surface-specific features is unnecessary, the evaluation of the image signal values after non-periodic
Signalanteilen für die Vorschubbestimmung und nach periodisch auftretenden Signalanteilen für die Dehnungsbestimmung jeweils aus den gleichen Bildsignalwerten erfolgen. Daher braucht für die Erzeugung
der nach zwei voneinander verschiedenen Kriterien auszuwertenden Bildsignale für jede Stoffläge nur jeweils ein Bildaufnahmesystem vorgesehen zu werden.Signal portions for the feed rate determination and after periodically occurring signal portions for the elongation determination each take place from the same image signal values. Therefore needs for generation of the image signals to be evaluated according to two mutually different criteria, only one image recording system should be provided for each fabric layer.
Für die Bestimmung der Vorschubgröße wird gemäß Anspruch 6 alsFor the determination of the feed size according to claim 6 as
Ähnlichkeitsfunktion die Kreuzkorrelationsfunktion berechnet, während für die Bestimmung des Dehnungszustandes gemäß Anspruch 7 die Autokorrelationsfunktion berechnet wird.Similarity function calculates the cross-correlation function, while the autocorrelation function is calculated for the determination of the elongation state according to claim 7.
Eine Möglichkeit zur Steigerung der Eindeutigkeit bei der Bestimmung des Korrelationsmaximums wird gemäß Anspruch 8 durch eine • entsprechende Vorverarbeitung der Eingangsdaten erreicht. Wenn die ungefähre Periode der Stoffstruktur bekannt ist, kann diese über ein entsprechend die ensioniertes Filter (Bandsperre) unterdrückt werden. Die Koeffizienten dieses Filters sollten vorzugsweise dynamisch nachstellbar sein, um auf die vorherrschende StoffStruktur anpaßbar zu sein. Dies bringt zwar keinen Zugewinn an Informationen oder Genauigkeit, erleichtert aber die automatische Ermittlung des Korrelationsmaximums, da Mehrdeutigkeiten vermieden werden.One possibility for increasing the uniqueness when determining the correlation maximum is achieved according to claim 8 by appropriate preprocessing of the input data. If the approximate period of the material structure is known, this can be suppressed using an appropriately sized filter (band stop). The coefficients of this filter should preferably be dynamically adjustable in order to be adaptable to the prevailing material structure. Although this does not result in any gain in information or accuracy, it does facilitate the automatic determination of the correlation maximum since ambiguities are avoided.
Während für die Vorschubmessung die Unregelmäßigkeiten und höherfrequenten Anteile im Signal einer Bildzeile von Bedeutung sind und die Periode der StoffStruktur ggf. ausgefiltert wird, ist es für die Autokorrelation bei der Bestimmung der Strukturweite, d. h. des Dehnungszustandes der Stofflagen gerade der periodische, regelmäßige Signalanteil, der die gewünschte Information enthält. Daher wird im Gegensatz zum zuvor Beschriebenen gemäß Anspruch 9 für die Autokorrelation die Filteroperation der Eingangsdaten mittels eines Bandpasses ausgeführt, wobei alle höherfrequenten Unregelmäßigkeiten unterdrückt werden. Auch die Koeffizienten solcher Bandpaßfilter sollten vorzugsweise nachstellbar sein, um der Strukturweite (Maschenweite bzw. Fadenabstand) der jeweiligen Stoffläge angepaßt werden zu können.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 10, das ebenso wie das Verfahren nach Anspruch 5 unter der Voraussetzung anwendbar ist, daß sich wenigstens ein Teil der bildmäßig erfaßbaren oberflächenspezifischen Merkmale im wesentlichen parallel zur Vorschubrichtung erstreckt, wird dieWhile the irregularities and higher-frequency components in the signal of an image line are important for the feed measurement and the period of the fabric structure is filtered out, for the autocorrelation when determining the structure width, i.e. the elongation state of the fabric layers, it is precisely the periodic, regular signal component that contains the desired information. Therefore, in contrast to what has been described above, according to claim 9, the filtering operation for the input data is carried out by means of a band pass for the autocorrelation, all higher-frequency irregularities being suppressed. The coefficients of such bandpass filters should preferably also be adjustable in order to be able to be adapted to the structure width (mesh size or thread spacing) of the respective fabric layer. In the method according to claim 10, which, like the method according to claim 5, can be used provided that at least some of the surface-specific features that can be recorded in the image extend substantially parallel to the feed direction, the
Erkenntnis ausgenutzt, daß bei der Berechnung der für die Bestimmung der Vorschubgröße durchgeführten Ähnlichkeitsfunktion neben dem Hauptextremwert mehrere periodische Nebenextremwerte auftreten, deren Abstand dem Abstand der periodisch vorkommenden Strukturelemente, nämlich den Maschen bzw. Kett- oder Schußfäden, entspricht. Während für die Bestimmung der Vorschubgröße weiterhin die Lage des Hauptextremwertes der Ähnlichkeitsfunktion berechnet wird, wird für die Bestimmung des Dehnungszustandes aus den Funktionswerten dieser Ähnl chkeitsfunktion der gegenseitige Abstand der Nebenextremwerte bzw. der Abstand zwischen dem Hauptextremwert und den beiden benachbarten Nebenextremwerten ermittelt. Im Unterschied zum Verfahren nach Anspruch 5 wird bei diesem Verfahren der Dehnungszustand der Stofflagen also nicht durch eine Berechnung einer eigenen Ähnlichkeitsfunktion sondern durch eine entsprechende Auswertung der für die Bestimmung der Vorschubgröße ohnehin durchzuführenden Berechnung einer Ähnlichkeitsfunktion ermittelt. Bei dieser Ähnlichkeitsfunktion handelt es sich gemäß Anspruch 11 um die Kreuzkorrelationsfunkt on.Knowledge exploited that when calculating the similarity function carried out for determining the feed size, in addition to the main extreme value, several periodic secondary extreme values occur, the spacing of which corresponds to the spacing of the periodically occurring structural elements, namely the stitches or warp or weft threads. While the position of the main extreme value of the similarity function is still calculated for the determination of the feed size, the mutual distance of the secondary extreme values or the distance between the main extreme value and the two adjacent secondary extreme values is determined from the functional values of this similarity function. In contrast to the method according to claim 5, in this method the stretching state of the layers of material is not determined by calculating its own similarity function but by a corresponding evaluation of the calculation of a similarity function to be carried out anyway for determining the feed size. According to claim 11, this similarity function is the cross-correlation function.
Es kann bei genügend hoher Meßrate davon ausgegangen werden, daß sich die Vorschubgeschwindigkeit zwischen zwei Messungen aufgrund mechanischer Trägheit nur um einen geringfügigen Betrag ändern kann. Dies kann dazu genutzt werden, den Korrelationsrechner gemäß Anspruch 12 so zu betreiben, daß das neue Verschiebemaximum nur in der Umgebung des vorherigen Maximums gesucht wird. Hierdurch wird der Rechenaufwand spürbar verringert, da nur noch ein begrenzter Teil der gesamten Kreuzkorrelationsfunktion berechnet zu werden braucht.
Eine weitere Verringerung des Rechenaufwandes wird dadurch erzielt, daß anstelle der normierten die unnormierte Kreuzkorrelationsfunktion berechnet wird. Hierbei können sich etwaige Schwankungen der Grundhelligkeit des Bildes, wie sie durch ungleichmäßige Beleuchtung oder ungleichmäßiges Reflexionsvermögen der Stofflagen auftreten können, dahingehend auswirken, daß sich ein insgesamt abfallender oder ansteigender Verlauf ergibt, wobei sich das Korrelationsmaximum möglicherweise in der "Talsohle" befindet. Um hierbei trotzdem das Maximum bestimmen zu können, wird für dessen Berechnung ein modifizierter Algorithmus gemäß Anspruch 13 angewendet.If the measuring rate is sufficiently high, it can be assumed that the feed rate between two measurements can only change by a slight amount due to mechanical inertia. This can be used to operate the correlation computer in accordance with claim 12 in such a way that the new displacement maximum is only sought in the vicinity of the previous maximum. This noticeably reduces the computational effort since only a limited part of the overall cross-correlation function needs to be calculated. A further reduction in the computing effort is achieved in that the normalized cross-correlation function is calculated instead of the normalized one. Any fluctuations in the basic brightness of the image, such as those that can occur due to uneven lighting or uneven reflectivity of the layers of fabric, can have the effect that there is an overall decreasing or increasing course, the correlation maximum possibly being in the "valley floor". In order to be able to determine the maximum here nevertheless, a modified algorithm according to claim 13 is used for its calculation.
Gemäß Anspruch 14 werden die Stützstellen des errechneten Hauptmaximums der Kreuzkorrelationsfunktion und der beiden benachbarten Nebenmaxima durch Interpolation geglättet, wodurch die Genauigkeit der Position des tatsächlichen Maximums etwa um den Faktor 5 verbessert wird.According to claim 14, the interpolation points of the calculated main maximum of the cross-correlation function and the two neighboring secondary maxima are smoothed by interpolation, whereby the accuracy of the position of the actual maximum is improved by a factor of about 5.
Da die Vorschubrichtung der Stofflagen vorgegeben, d. h. bekannt ist, werden die Helligkeitswerte in nur einer Richtung zur Auswertung herangezogen. Die Größe des Bildausschnitts, d. h. des Meßbereiches ist gemäß Anspruch 15 vorteilhafterweise so gewählt, daß beim maximal vorkommenden Vorschubschritt sich das Bild um höchstens 50 % des Ausschnittes, d. h. des Meßbereichs verschiebt. Zwar könnte bei entsprechender Änderung des Korrelationsalgorithmus die Verschiebung auch mehr als 50 % des Bildausschnitts betragen und noch erkannt werden, wobei allerdings mit zunehmender Verschiebung eine Verschlechterung der Korrelationswerte in Kauf genommen werden müßte.Since the direction of advance of the fabric layers is predetermined, i.e. H. is known, the brightness values are used for evaluation in only one direction. The size of the frame, i.e. H. of the measuring range is advantageously selected in such a way that, in the maximum advancing feed step, the image is at most 50% of the detail, ie. H. of the measuring range. With a corresponding change in the correlation algorithm, the shift could also be more than 50% of the image section and still be recognized, although with increasing shift a deterioration in the correlation values would have to be accepted.
Zur Beleuchtung der StoffOberflächen wird gemäß Anspruch 16
Infrarot!icht verwendet. Eine Infrarotbeleuchtung bietet mehrere Vorteile, nämlich die Elimination von Farbunterschieden, da die meisten gängigen Textilfarben infrarotdurchlässig und somit im Infrarotlicht unsichtbar sind, die weitgehende Une pfindlichkeit gegenüber Tages- und Streulichteinflüssen, die Abschirmungen entbehrlich macht und die Vermeidung einer für das menschliche Auge störenden Beleuchtung. Zur Vermeidung von Bewegungsunschärfe ist es gemäß Anspruch 17 vorteilhaft, wenn die Infrarot!ichtquelle im Takt der Bildaufnahme stroboskopisch betrieben wird.To illuminate the fabric surfaces according to claim 16 Infrared! Not used. Infrared lighting offers several advantages, namely the elimination of color differences, since most of the common textile colors are infrared-permeable and therefore invisible in infrared light, the largely insensitivity to daylight and stray light effects, which makes shielding unnecessary and the avoidance of a disturbing light for the human eye. To avoid motion blur, it is advantageous if the infrared light source is operated stroboscopically in time with the image acquisition.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Nähmaschine zur Durchführung der verschiedenen Verfahren nach den Ansprüchen 1, 5 oder 10 ergibt sich aus den Ansprüchen 18 bis 22.An advantageous embodiment of the sewing machine for carrying out the various methods according to claims 1, 5 or 10 results from claims 18 to 22.
Die Erfindung ist anhand von vier in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:The invention is explained with reference to four exemplary embodiments shown in the drawing. It shows:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Nähmaschine mit zwei Kameras und zwei Beleuchtungseinrichtungen,1 is a side view of a sewing machine with two cameras and two lighting devices,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Signalverarbeitungseinrichtung mit der zur Bestimmung der Vorschubgröße eine Kreuzkorrelationsanalyse und zur Ermittlung des Dehnungszustandes der Stofflagen eine Autokorrelationsanalyse durchgeführt wird, wobei wenigstens ein Teil der Strukturelemente im wesentlichen parallel zur Vorschubrichtung verläuft,2 shows a block diagram of a signal processing device with which a cross-correlation analysis is carried out to determine the feed size and an auto-correlation analysis is carried out to determine the state of stretch of the fabric layers, at least some of the structural elements running essentially parallel to the feed direction,
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform einer Signalverarbeitungseinrichtung mit der zur Bestimmung derFig. 3 is a block diagram of a second embodiment of a signal processing device with which to determine the
Vorschubgröße eine Kreuzkorrelationsanalyse und zur Ermittlung des Dehnungszustandes der Stofflagen eine Auswertung von in der Kreuzkorrelationsfunktion
enthaltenen periodischen Signalanteilen durchgeführt wird, wobei wenigstens ein Teil der Strukturelemente im wesentlichen parallel zur Vorschubrichtung verläuftFeed size a cross-correlation analysis and to determine the state of stretch of the fabric layers an evaluation of in the cross-correlation function contained periodic signal components is carried out, with at least some of the structural elements running essentially parallel to the feed direction
Fig. 4 ein Diagramm einer normierten Kreuzkorrelationsfunktion,4 shows a diagram of a normalized cross-correlation function,
Fig. 5-8 Diagramme über die signalmäßige Auswirkung verschiedener Rechenschritte bei der Berechnung einer unnormierten Kreuzkorrelationsfunktion,5-8 diagrams of the signal-related effects of various calculation steps in the calculation of an abnormal cross-correlation function,
Fig. 9 ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform einer Signalverarbeitungseinrichtung bei der für die Ermittlung der Vorschubgröße ein Zeilensensor und für die Ermittlung der Winkellage der Strukturelemente einer jeden Stoffläge und des Dehnungszustandes ein Flächensensor verwendet wird,9 is a block diagram of a third embodiment of a signal processing device in which a line sensor is used to determine the feed size and a surface sensor is used to determine the angular position of the structural elements of each fabric layer and the state of elongation.
Fig. 10 ein Blockschaltbild einer vierten Ausführungsform einer Signalverarbeitungseinrichtung bei der für jede Stofflage nur ein Flächensensor vorgesehen ist, der für dieFig. 10 is a block diagram of a fourth embodiment of a signal processing device in which only one area sensor is provided for each fabric layer, which is for the
Ermittlung der Vorschubgröße zeilenmäßig auslesbar ist, undDetermining the feed size can be read out line by line, and
Fig. 11 eine schematisierte Darstellung eines Gewebes, bei dem die Kett- und die Schußfäden erste und zweite periodisch auftretende Strukturelemente bilden.11 shows a schematic representation of a fabric in which the warp and weft threads form first and second periodically occurring structural elements.
Ausführunqsbeispiel 1 Die in Fig. 1 nur teilweise dargestellte Nähmaschine weist eineExemplary embodiment 1 The sewing machine shown only partially in FIG. 1 has one
Grundplatte 1 und einen Kopf 2 auf. Im Kopf 2 ist die einen üblichen Drückerfuß 3 tragende Stoffdrückerstange 4 und die NadelStange 5 aufgenommen, deren fadenführende Nadel 6 mit einem nicht dargestellten
Greifer zusammenarbeitet. Zum Vorschieben von zwei miteinander zu verbindenden Stofflagen 7, 8 weist die Nähmaschine einen oberen Stoffschieber 9 und einen unteren Stoffschieber 10 auf.Base plate 1 and a head 2. In the head 2, the fabric presser rod 4 carrying the usual presser foot 3 and the needle bar 5 are received, the thread-guiding needle 6 of which is not shown Grapple works together. For advancing two layers of fabric 7, 8 to be connected to one another, the sewing machine has an upper fabric pusher 9 and a lower fabric pusher 10.
Der untere Stoffschieber 10 ist von einem Träger 11 aufgenommen, dessen gabelförmig ausgebildetes Ende einen Exzenter 12 umgreift, der auf einer in der Grundplatte 1 gelagerten Welle 13 angeordnet ist und dem StoffSchieber 10 pro Stichbildevorgang eine Hubbewegung erteilt. Das andere Ende des Trägers 11 ist mit einer Kurbel 14 verbunden, die auf einer ebenfalls in der Grundplatte 1 gelagerten Welle 15 befestigt ist.The lower fabric slide 10 is received by a carrier 11, the fork-shaped end of which engages around an eccentric 12, which is arranged on a shaft 13 mounted in the base plate 1 and which gives the fabric slide 10 a lifting movement per stitch-forming process. The other end of the carrier 11 is connected to a crank 14 which is fastened on a shaft 15 which is also mounted in the base plate 1.
Der Antrieb der Welle 15 erfolgt durch einen nicht dargestellten verstellbaren Antriebsmechanismus, der wie der in der DE-PS 3346 163 in Fig. 3 dargestellte Antriebsmechanismus für die dort ebenfalls mitThe shaft 15 is driven by an adjustable drive mechanism, not shown, which, like the drive mechanism shown in DE-PS 3346 163 in FIG
15 bezeichnete Welle aufgebaut ist und in gleicher Weise funktioniert.15 designated shaft is constructed and works in the same way.
Die Stoffdrückerstange 4 ist an ihrem unteren Ende mit einem QuerstegThe presser bar 4 is at its lower end with a crossbar
16 versehen, der einen Zapfen 17 trägt. Auf dem Zapfen 17 ist ein Lenker 18 gelagert, der mittels eines Gelenkzapfens 19 mit dem oberen Stoffschieber 9 gelenkig verbunden ist. Dieser wird durch eine federbelastete Kugel 20 ständig nach abwärts gedrückt und erhält seine Hubbewegung von einem am Quersteg 16 schwenkbar gelagerten Hebel 21 dessen freies Ende eine von zwei seitlichen Lagerstegen des oberen StoffSchiebers 9 getragene Rolle 22 untergreift. Das andere Ende des Hebels 21 ist über ein Zwischenglied 23 mit einem Winkelhebel 24 verbunden.16 provided which carries a pin 17. On the pin 17 a handlebar 18 is mounted, which is articulated by means of a hinge pin 19 with the upper slider 9. This is constantly pressed downwards by a spring-loaded ball 20 and receives its lifting movement from a lever 21 pivotally mounted on the crossbar 16, the free end of which engages under a roller 22 carried by two lateral bearing webs of the upper fabric slide 9. The other end of the lever 21 is connected to an angle lever 24 via an intermediate member 23.
Der Winkelhebel 24 ist mit einem nicht dargestellten Exzenterantrieb verbunden, der dem in der DE-PS 3346 163 in Fig. 3 dargestelltenThe angle lever 24 is connected to an eccentric drive, not shown, which is shown in DE-PS 3346 163 in Fig. 3
Exzenterantrieb zum Antrieb des dort mit 48 bezeichneten Winkelhebels entspricht und zum im Takt der Stichbildung erfolgenden Anheben des oberen StoffSch ebers 9 dient.
Zum Antrieb des oberen Stoffschiebers 9 greift an dem Zapfen 19 ein Zwischenlenker 25 an, der durch einen Gelenkzapfen 26 mit einem Schwinghebel 27 verbunden ist. Der Schwinghebel 27 ist mit einem nicht dargestellten Antriebsmechanismus verbunden, der wie der in der DE-PS 3346 163 in Fig. 3 dargestellte Antriebsmechanismus für den dort mit 58 bezeichneten Schwinghebel aufgebaut ist und in gleicher Weise funktioniert.Eccentric drive for driving the angle lever designated there corresponds to 48 and is used for lifting the upper fabric slider 9 in time with the stitch formation. An intermediate link 25, which is connected by a pivot pin 26 to a rocker arm 27, acts on the pin 19 to drive the upper fabric slide 9. The rocker arm 27 is connected to a drive mechanism, not shown, which, like the drive mechanism shown in DE-PS 3346 163 in FIG. 3, is constructed for the rocker arm designated 58 there and functions in the same way.
Um die Vorschubgröße des oberen StoffSchiebers 9 relativ zurTo the feed size of the upper fabric slide 9 relative to
Vorschubgröße des unteren StoffSchiebers 10 verändern zu können, ist eine schematisch dargestellte Stelleinrichtung 28 vorgesehen, die wie die Stelleinrichtung 80 aus der DE-PS 3346 163 aufgebaut ist und demgemäß unter anderem einen hier nicht dargestellten Schrittmotor enthält.To be able to change the feed size of the lower material slide 10, a schematically illustrated actuating device 28 is provided which, like the actuating device 80, is constructed from DE-PS 3346 163 and accordingly contains, among other things, a stepping motor, not shown here.
An einem an der Vorderseite des Kopfes 2 befestigten Träger 29 ist eine Zeilenkamera 30 und eine Beleuchtungseinrichtung 31 angeordnet.A line camera 30 and a lighting device 31 are arranged on a support 29 fastened to the front of the head 2.
Unterhalb einer vor der Stichbildestelle in der Stichplatte 32 eingelassenen Glasplatte 33 ist mit Abstand zu dieser ein Lichtleiterbündel 34 angeordnet, das von einem gegenüber ihm isolierten Lichtleiterbündel 35 umgeben ist. Das innere Lichtleiterbündel 34 ist mit einer Zeilenkamera 36 und das äußere Lichtleiterbündel 35 mit einer ringförmigen Beleuchtungseinrichtung 37 verbunden. Unterhalb der Glasplatte 33 ist eine nicht dargestellte Optik angeordnet, die eine gezielte Beleuchtung der Meßfläche ermöglicht und diese wiederum auf der Stirnseite des inneren Lichtleiterbündels 34 abbildet. Die Lichtstrahlen der Beleuchtungseinrichtungen 31, 37 sind durch eine die beiden Stofflagen 7, 8 voneinander trennende Zwischenplatte 38 gegenseitig abgeschirmt.
Eine mit der Welle 15 synchron laufende Welle 39 Fig. 2 trägt eine Impulsscheibe 40, die mit einem Impulsgeber 41 zusammenwirkt.Arranged below a glass plate 33 in front of the stitch formation point in the stitch plate 32 is a light guide bundle 34 which is surrounded by a light guide bundle 35 insulated from it. The inner light guide bundle 34 is connected to a line camera 36 and the outer light guide bundle 35 to an annular lighting device 37. Beneath the glass plate 33 there is an optical system, not shown, which enables targeted illumination of the measuring surface and which in turn images this on the end face of the inner light guide bundle 34. The light beams of the lighting devices 31, 37 are mutually shielded by an intermediate plate 38 separating the two layers of material 7, 8. A shaft 39 running synchronously with the shaft 15 FIG. 2 carries a pulse disk 40 which interacts with a pulse generator 41.
Jede Zeilenkamera 30, 36 weist einen Zeilensensor 42 mit rechteckigen Diodenelementen 43 auf. Die Diodenelemente 43 sind quer zur Vorschubrichtung der Stofflagen 7, 8 ausgerichtet.Each line camera 30, 36 has a line sensor 42 with rectangular diode elements 43. The diode elements 43 are aligned transversely to the direction of advance of the layers of material 7, 8.
Der Zeilenkamera 30 ist ein A/D-Wandler 44 zugeordnet, der über einen elektronischen Schalter 45 wechselweise mit einem von zwei Bildspeichern 46, 47 verbindbar ist. Der Bildspeicher 46 steht über einen elektronischen Schalter 48 wahlweise mit einem als Bandpaß wirkenden digitalen Filter 49 und einem als Bandsperre wirkenden digitalen Filter 50 in Verbindung. Der Bildspeicher 47 steht über einen elektronischen Schalter 51 mit einem als Bandsperre wirkenden digitalen Filter 52 in Verbindung. Die Filter 49, 50 und 52 sind an einen Korrelationsrechner 53 angeschlossen.The line camera 30 is assigned an A / D converter 44, which can be alternately connected to one of two image memories 46, 47 via an electronic switch 45. The image memory 46 is optionally connected via an electronic switch 48 to a digital filter 49 acting as a bandpass filter and a digital filter 50 acting as a bandstop filter. The image memory 47 is connected via an electronic switch 51 to a digital filter 52 which acts as a band stop. The filters 49, 50 and 52 are connected to a correlation computer 53.
Die Zeilenkamera 36 ist in gleicher Weise wie die Zeilenkamera 30 mit einer Schaltung verbunden, die aus einem A/D-Wandler 44', einem ersten elektronischen Schalter 45', zwei Bildspeichern 46', 47' zwei weiteren elektronischen Schaltern 48', 51', einem als Bandpaß wirkenden digitalen Filter 49', zwei als Bandsperre wirkenden digitalen Filtern 50' , 52l und einem Korrelationsrechner 53' besteht.The line camera 36 is connected in the same way as the line camera 30 to a circuit which consists of an A / D converter 44 ', a first electronic switch 45', two image memories 46 ', 47' and two further electronic switches 48 ', 51'. , acting as a band pass digital filter 49 ', two acting as a band-stop digital filters 50', 52 l and a correlation calculator 53 'is composed.
Die beiden Korrelationsrechner 53, 53' sind mit einem Vergleichermodul 54 verbunden, an das ein Vorschubregelungsmodul 55 angeschlossen ist. Das Vorschubregelungsmodul 55 steht mit dem nicht dargestellten Schrittmotor der Stelleinrichtung 28 in Verbindung.The two correlation computers 53, 53 'are connected to a comparator module 54, to which a feed control module 55 is connected. The feed control module 55 is connected to the stepping motor, not shown, of the actuating device 28.
Der Betrieb der Zeilenkameras 30, 36, der Beleuchtungseinrichtungen 31, 37, der Schalter 45, 45', 48, 48' und 51, 51' und des Vergleichermoduls 54 wird durch eine Ablaufsteuerung 56 gesteuert, die über den Impulsgeber 41 mit dem Maschinentriebwerk in Verbindung
steht. Die Bauelemente bzw. Module 44 - 53, 44' - 53' und 54 - 56 bilden gemeinsam eine SignalVerarbeitungseinrichtung 57.The operation of the line scan cameras 30, 36, the lighting devices 31, 37, the switches 45, 45 ', 48, 48' and 51, 51 'and the comparator module 54 is controlled by a sequence controller 56, which is connected to the machine engine via the pulse generator 41 in FIG connection stands. The components or modules 44 - 53, 44 '- 53' and 54 - 56 together form a signal processing device 57.
Ausführunαsbeispiel 2Example 2
Die Nähmaschine dieses Ausführungsbeispieles ist in gleicher Weise ausgebildet wie die Nähmaschine des ersten Ausführungsbeispieles. Ferner werden zwei Zeilenkameras verwendet, die mit den Zeilenkameras 30, 36 des ersten Ausführungsbeispieles identisch sind und daher mit den jeweils entsprechenden Bezugszeichen 30, 36 versehen wurden.The sewing machine of this embodiment is designed in the same way as the sewing machine of the first embodiment. Furthermore, two line cameras are used, which are identical to the line cameras 30, 36 of the first exemplary embodiment and therefore have been given the corresponding reference numerals 30, 36.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Blockschaltbild des zweiten Ausführungsbeispiels ist der Zeilenkamera 30 ein A/D-Wandler 60 zugeordnet, der über ein als Hochpaß wirkendendes digitales Filter 61 und einen elektronischen Schalter 62 wechselweise mit einem von zwei Bildspeichern 63, 64 verbindbar ist. Die Bildspeicher 63, 64 sind mit einem Korrelationsrechner 65 verbunden.In the block diagram of the second exemplary embodiment shown in FIG. 3, the line camera 30 is assigned an A / D converter 60 which can be alternately connected to one of two image memories 63, 64 via a digital filter 61 acting as a high-pass filter and an electronic switch 62. The image memories 63, 64 are connected to a correlation computer 65.
Die Zeilenkamera 36 ist beim Blockschaltbild nach Fig. 3 in gleicher Weise wie die Zeilenkamera 30 mit einer Schaltung verbunden, die aus einem A/D-Wandler 60', einem als Hochpaß wirkenden digitalen Filter 61', zwei Bildspeichern 63', 64' und einem Korrelationsrechner 65' besteht.The line camera 36 is connected in the block diagram according to FIG. 3 in the same way as the line camera 30 with a circuit which consists of an A / D converter 60 ', a digital filter 61' acting as a high-pass filter, two image memories 63 ', 64' and a correlation calculator 65 '.
Die beiden Korrelationsrechner 65, 65' sind mit einem Vergleichermodul 66 verbunden, an das ein Vorschubregelungsmodul 67 angeschlossen ist. Das Vorschubregelungsmodul 67 steht mit dem nicht dargestellten Schrittmotor der Stelleinrichtung 28 in Verbindung.The two correlation computers 65, 65 'are connected to a comparator module 66 to which a feed control module 67 is connected. The feed control module 67 is connected to the stepping motor, not shown, of the actuating device 28.
Der Betrieb der Zeilenkameras 30, 36, der Beleuchtungseinrichtungen 31, 37, der Schalter 62, 62' und des Vergleichermoduls 66 wird durch eine Ablaufsteuerung 68 gesteuerte, die über den Impulsgeber 41 mit dem Maschinentriebwerk in Verbindung steht. Die Bauelemente bzw.
Module 60 - 65, 60' - 65' und 66 - 68 bilden gemeinsam eine SignalVerarbeitungseinrichtung 69.The operation of the line scan cameras 30, 36, the lighting devices 31, 37, the switches 62, 62 'and the comparator module 66 is controlled by a sequence control 68 which is connected to the machine engine via the pulse generator 41. The components or Modules 60 - 65, 60 '- 65' and 66 - 68 together form a signal processing device 69.
Ausführunrjsbeispiel 3Embodiment 3
Die Nähmaschine dieses Ausführungsbeispieles ist in gleicher Weise ausgebildet wie die in Fig. 1 dargestellte Nähmaschine des ersten Ausführungsbeispieles und weist daher wie diese den in Fig. 9 dargestellten Schwinghebel 27, die Stelleinrichtung 28 sowie die auf der Welle 39 befestigte Impulsscheibe 40 und den Impulsgeber 41 auf.The sewing machine of this exemplary embodiment is configured in the same way as the sewing machine of the first exemplary embodiment shown in FIG. 1 and therefore, like this, has the rocking lever 27 shown in FIG. 9, the actuating device 28 and the pulse disk 40 fastened on the shaft 39 and the pulse generator 41 on.
Der oberen Stoffläge 7 ist eine schematisch dargestellte Kamera 70 und eine Beleuchtungseinrichtung 71 zugeordnet. Die Kamera 70 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 72, einer Optik 73, einem teildurchlässigen Spiegel 74 und einem CCD-Zeilensensor 75 sowie einem CCD-Flächensensor 76.A schematically illustrated camera 70 and an illumination device 71 are assigned to the upper fabric layer 7. The camera 70 essentially consists of a housing 72, an optics 73, a partially transparent mirror 74 and a CCD line sensor 75 and a CCD area sensor 76.
Der unteren Stofflage 8 ist eine ebenfalls schematisch dargestellte Kamera 77 zugeordnet, die im wesentlichen wie die Kamera 70 aufgebaut ist und daher wie diese aus einem Gehäuse 78, einer Optik 79, einem teildurchlässigen Spiegel 80 und einem CCD-Zeilensensor 81 sowie einem CCD-Flächensensor 82 besteht. Mit der Kamera 77 ist ein Lichtleiterbündel 83 verbunden, das unterhalb der in Fig. 1 dargestellten Glasplatte 33 endet. Das Lichtleiterbündel 83 ist teilweise von einem zweiten Lichtleiterbündel 84 umgeben, das mit einer ringförmigen Beleuchtungseinrichtung 85 verbunden ist.A camera 77, also shown schematically, is assigned to the lower layer of fabric 8, which is constructed essentially like the camera 70 and therefore like this from a housing 78, an optical system 79, a partially transparent mirror 80 and a CCD line sensor 81 and a CCD area sensor 82 exists. A light guide bundle 83 is connected to the camera 77 and ends below the glass plate 33 shown in FIG. 1. The light guide bundle 83 is partially surrounded by a second light guide bundle 84, which is connected to an annular lighting device 85.
Dem Zeilensensor 75 ist ein A/D-Wandler 86 zugeordnet, der über einen elektronischen Schalter 87 wechselweise mit einem von zwei Bildspeichern 88, 89 verbindbar ist. Die Bildspeicher 88, 89 sind mit einem Kreuzkorrelationsfunktionen berechnenden KKF-Rechner 90 verbunden. Der KKF-Rechner 90 enthält ein nicht dargestelltes, als Bandsperre dienendes digitales Filter.
Dem Flächensensor 76 ist ein A/D-Wandler 91 zugeordnet, der direkt mit einem Bildspeicher 92 verbunden ist. An den Bildspeicher 92 sind eine Winkelberechnungseinheit 93 und ein Autokorrelationsfunktionen berechnender AKF-Rechner 94 angeschlossen, wobei die Winkelberechnungseinheit 93 und der AKF-Rechner 94 auch untereinander verbunden sind. Der AKF-Rechner 94 enthält ein nicht dargestelltes, als Bandpaß wirkendes Filter.An A / D converter 86 is assigned to the line sensor 75 and can be connected alternately to one of two image memories 88, 89 via an electronic switch 87. The image memories 88, 89 are connected to a KKF computer 90 which calculates cross-correlation functions. The KKF computer 90 contains a digital filter, not shown, which serves as a bandstop filter. An A / D converter 91 is assigned to the area sensor 76 and is connected directly to an image memory 92. An angle calculation unit 93 and an AKF computer 94 calculating autocorrelation functions are connected to the image memory 92, the angle calculation unit 93 and the AKF computer 94 also being connected to one another. The AKF computer 94 contains a filter, not shown, which acts as a bandpass filter.
Der Zeilensensor 81 ist in gleicher Weise wie der Zeilensensor 75 mit einer Schaltung verbunden, die aus einem A/D-Wandler 86', einem elektronischen Schalter 87', zwei Bildspeichern 88', 89' und einem KKF-Rechner 90' besteht. Ebenso ist auch der Flächensensor 82 wie der Flächensensor 76 mit einer Schaltung verbunden, die aus einem A/D- Wandler 91', einem Bildspeicher 92', einer Winkelberechnungseinheit 93' und einem AKF-Rechner 94' besteht.The line sensor 81 is connected in the same way as the line sensor 75 to a circuit which consists of an A / D converter 86 ', an electronic switch 87', two image memories 88 ', 89' and a KKF computer 90 '. Likewise, the area sensor 82, like the area sensor 76, is connected to a circuit which consists of an A / D converter 91 ', an image memory 92', an angle calculation unit 93 'and an AKF computer 94'.
Die beiden KKF-Rechner 90, 90' und die beiden AKF-Rechner 94, 94' sind mit einem Vergleichermodul 95 verbunden, an das ein Vorschubregelungsmodul 96 angeschlossen ist. Das Vorschubregelungsmodul 96 steht mit dem nicht dargestellten Schrittmotor der Stelleinrichtung 28 in Verbindung.The two KKF computers 90, 90 'and the two AKF computers 94, 94' are connected to a comparator module 95, to which a feed control module 96 is connected. The feed control module 96 is connected to the stepping motor, not shown, of the actuating device 28.
Der Betrieb der Kameras 70, 77, der Beleuchtungseinrichtungen 71, 85, der Schalter 87, 87' und des Vergleichermoduls 95 wird durch eine Ablaufsteuerung 97 gesteuert, die über den Impulsgeber 41 mit demThe operation of the cameras 70, 77, the lighting devices 71, 85, the switches 87, 87 'and the comparator module 95 is controlled by a sequence control 97 which is connected to the
Maschinentriebwerk in Verbindung steht. Die Bauelemente bzw. Module 86 - 94, 86' - 94' und 95 - 97 bilden gemeinsam eine Signalverarbeitungseinrichtung 98.Machine engine is connected. The components or modules 86-94, 86'-94 'and 95-97 together form a signal processing device 98.
Ausführunqsbeispiel 4Example 4
Die Nähmaschine dieses Ausführungsbeispieles ist in gleicher Weise ausgebildet wie die in Fig. 1 dargestellte Nähmaschine des ersten Ausführungsbeispieles und weist daher wie diese den in Fig. 10
dargestellten Schwinghebel 27, die Stelleinrichtung 28 sowie die auf der Welle 39 befestigte Impulsscheibe 40 und den Impulsgeber 41 auf.The sewing machine of this embodiment is configured in the same way as the sewing machine of the first embodiment shown in FIG. 1 and therefore, like this, has the one in FIG. 10 shown rocker arm 27, the actuating device 28 and the pulse disk 40 attached to the shaft 39 and the pulse generator 41.
Der oberen Stoffläge 7 ist eine schematisch dargestellte Kamera 100 und eine Beleuchtungseinrichtung 101 zugeordnet. Die Kamera 100 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 102, einer Optik 103 und einem CCD-Flächensensor 104.A schematically represented camera 100 and an illumination device 101 are assigned to the upper fabric layer 7. The camera 100 essentially consists of a housing 102, an optical system 103 and a CCD area sensor 104.
Der unteren Stoffläge 8 ist eine ebenfalls schematisch dargestellte Kamera 105 zugeordnet, die im wesentlichen wie die Kamera 100 aufgebaut ist und daher wie diese aus einem Gehäuse 106, einer Optik 107 und einem CCD-Flächensensor 108 besteht. Mit der Kamera 105 ist ein Lichtleiterbündel 109 verbunden, das unterhalb der in Fig. 1 dargestellten Glasplatte 33 endet. Das Lichtleiterbündel 109 ist teilweise von einem zweiten Lichtleiterbündel 110 umgeben, das mit einer ringförmigen Beleuchtungseinrichtung 111 verbunden ist.The lower fabric layer 8 is assigned a camera 105, also shown schematically, which is constructed essentially like the camera 100 and therefore, like this, consists of a housing 106, an optics 107 and a CCD area sensor 108. A fiber optic bundle 109 is connected to the camera 105 and ends below the glass plate 33 shown in FIG. 1. The light guide bundle 109 is partially surrounded by a second light guide bundle 110, which is connected to an annular lighting device 111.
Der Kamera 100 ist ein A/D-Wandler 112 zugeordnet, der über einen elektronischen Schalter 113 wechselweise mit einem von zwei Bildspeichern 114, 115 verbindbar ist. Die beiden Bildspeicher 114, 115 sind mit einem Kreuzkorrelationsfunktionen berechnenden KKF- Rechner 116 verbunden. Der KKF-Rechner 116 enthält ein nicht dargestelltes, als Bandsperre dienendes digitales Filter. An den Bildspeicher 114 sind ferner eine Winkelberechnungseinheit 117 und ein Autokorrelationsfunktionen berechnender AKF-Rechner 118 angeschlossen, wobei die Winkelberechnungseinheit 117 und der AKF-Rechner 118 auch untereinander verbunden sind. Der AKF-Rechner 118 enthält ein nicht dargestelltes, als Bandpaß wirkendes Filter.An A / D converter 112 is assigned to the camera 100 and can be connected alternately to one of two image memories 114, 115 via an electronic switch 113. The two image memories 114, 115 are connected to a KKF computer 116 which calculates cross-correlation functions. The KKF computer 116 contains a digital filter, not shown, which serves as a bandstop filter. An angle calculation unit 117 and an AKF calculator 118 calculating autocorrelation functions are also connected to the image memory 114, the angle calculation unit 117 and the AKF calculator 118 also being connected to one another. The AKF calculator 118 contains a filter, not shown, which acts as a bandpass filter.
Die Kamera 105 ist in gleicher Weise wie die Kamera 100 mit einer Schaltung verbunden, die aus einem A/D-Wandler 112', einem elektronischen Schalter 113', zwei Bildspeichern 114', 115', einem
KKF-Rechner 116', einer Winkelberechnungseinheit 117' und einem AKF- Rechner 118' besteht.In the same way as the camera 100, the camera 105 is connected to a circuit comprising an A / D converter 112 ', an electronic switch 113', two image memories 114 ', 115', one KKF calculator 116 ', an angle calculation unit 117' and an AKF calculator 118 '.
Die beiden KKF-Rechner 116, 116' und die beiden AKF-Rechner 118, 118' sind mit einem Vergleichermodul 119 verbunden, an das ein Vorschubregelungsmodul 120 angeschlossen ist. Das Vorschubregelungsmodul 120 steht mit dem nicht dargestellten Schrittmotor der Stelleinrichtung 28 in Verbindung.The two KKF computers 116, 116 'and the two AKF computers 118, 118' are connected to a comparator module 119, to which a feed control module 120 is connected. The feed control module 120 is connected to the stepping motor, not shown, of the actuating device 28.
Der Betrieb der Kameras 100, 105, der Beleuchtungseinrichtungen 101, 111, der Schalter 113, 113' und des Vergleichermoduls 119 wird durch eine Ablaufsteuerung 121 gesteuert, die über den Impulsgeber 41 mit dem Maschinentriebwerk in Verbindung steht. Die Bauelemente bzw. Module 112 - 118, 112' - 118' und 119 - 121 bilden gemeinsam eine Signalverarbeitungseinrichtung 122.The operation of the cameras 100, 105, the lighting devices 101, 111, the switches 113, 113 'and the comparator module 119 is controlled by a sequence controller 121, which is connected to the machine engine via the pulse generator 41. The components or modules 112-118, 112 '- 118' and 119-121 together form a signal processing device 122.
Funktionsweisefunctionality
Ausführunqsbeispiel 1Example 1
Beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß dem Blockschaltbild nach Fig. 2 wird die von den Kameras 30, 36 abzubildende Fläche der Stofflagen 7, 8 durch die Beleuchtungseinrichtungen 31, 37 im zeitlichen Abstand der Stichperiode stroboskopisch mit infrarotem Licht schräg beleuchtet, wodurch aufgrund der durch die Maschen einer Strick- bzw. Wirkware oder die sich kreuzenden Kett- und Schußfäden eines Gewebes bedingten rauhen Oberflächenstruktur der Stofflagen 7, 8 auf deren Oberseite punktuelle Helligkeitsunterschiede auftreten. Mit Hilfe der KamerasIn the first exemplary embodiment according to the block diagram according to FIG. 2, the area of the fabric layers 7, 8 to be imaged by the cameras 30, 36 is illuminated by the lighting devices 31, 37 at stroboscopic intervals with infrared light at intervals of the stitch period, which means that due to the meshes Knitted or knitted goods or the intersecting warp and weft threads of a fabric-induced rough surface structure of the fabric layers 7, 8, punctual differences in brightness occur on the upper side thereof. With the help of the cameras
30, 36 werden zeitgleich mit dem Betrieb der Beleuchtungseinrichtungen30, 36 become simultaneous with the operation of the lighting devices
31, 37 von den beleuchteten Oberflächenabschnitten zellenförmige Bilder aufgenommen, wobei jedes einzelne der rechteckförmigen Diodenelemente 43 eine integrale Helligkeitsmessung des von ihr erfaßten Oberflächenteilabschnittes bewirkt.
Die analogen Bilddaten des jeweils ersten Bildes der beiden Kameras 30, 36 werden nach Umwandlung im A/D-Wandler 44; 44' über den Schalter 45; 45' als digitales Grauwertbild bzw. als ein die Bindungsstruktur widergebendes Signalprofil im Bildspeicher 46; 46' zwischengespeichert. Das nach Durchführung eines Vorschubschrittes der Stofflagen 7, 8 von den Kameras 30, 36 aufgenommene zweite Bild, das gegenüber dem entsprechenden ersten Bild um die Länge des Vorschubschrittes versetzt ist, wird nach Umschalten des Schalters 45; 45' ebenfalls als digitales Grauwertbild im Bildspeicher 47; 47' zwischengespeichert.31, 37 cell-shaped images of the illuminated surface sections, each individual one of the rectangular diode elements 43 effecting an integral brightness measurement of the surface section section detected by it. The analog image data of the respective first image of the two cameras 30, 36 are after conversion in the A / D converter 44; 44 'via the switch 45; 45 'as a digital gray-scale image or as a signal profile in the image memory 46; 46 'cached. The second image taken by the cameras 30, 36 after a feed step of the fabric layers 7, 8, which is offset by the length of the feed step from the corresponding first image, is switched after the switch 45; 45 'also as a digital gray-scale image in the image memory 47; 47 'cached.
In der Zwischenzeit bis zur Ausführung des nächsten Vorschubschrittes und der Aufnahme des nächsten Bildes werden die Bilddaten hinsichtlich der Vorschubgröße und des Dehnungszustandes der Stofflagen 7, 8 ausgewertet.In the meantime until the next feed step is carried out and the next picture is taken, the image data are evaluated with regard to the feed size and the stretching state of the fabric layers 7, 8.
Für die Bestimmung der Vorschubgröße wird in bekannter Weise die nachfolgend mit KKF abgekürzte Kreuzkorrelationsfunktion der in den Bildspeichern 46, 47; 46', 47' zwischengespeicherten Bilddaten durchgeführt. Das Maximum der KKF ist proportional zur Größe desIn order to determine the feed size, the cross-correlation function, abbreviated to KKF in the following, is used in the image memories 46, 47; 46 ', 47' performed cached image data. The maximum of the KKF is proportional to the size of the
Vorschubes der beiden Stofflagen 7, 8 zwischen der ersten und zweiten Aufnahme. Dieses Maximum der KKF ist dadurch bedingt, daß obwohl die Stofflagen 7, 8 aus periodischen Strukturelementen bestehen, diese Strukturen aber nicht in absolut gleichen periodischen Abständen auftreten, sondern durch geringfügigen Verzug und Deformation einen relativ großen überlagerten Rauschanteil mit breitbandigeren Frequenzkomponenten enthalten. Dies ist ein nichtperiodischer Anteil, der zu einem ausgeprägten Maximum der KKF führt und eine eindeutige Aussage über den Vorschub erlaubt.Feed of the two layers of fabric 7, 8 between the first and second recording. This maximum of the KKF is due to the fact that although the layers of material 7, 8 consist of periodic structure elements, these structures do not occur at absolutely the same periodic intervals, but contain a relatively large superimposed noise component with broadband frequency components due to slight distortion and deformation. This is a non-periodic component that leads to a pronounced maximum of the KKF and allows a clear statement about the feed.
Bei Berechnung einer normierten KKF würde sich ein Funktionsverlauf ergeben, der mit dem in Fig. 4 dargestellten Diagramm vergleichbar ist. Die normierte KKF ergibt ein absolutes Maximum H der
Korrelationskoeffizienten Rχy beim Verschiebeindex Kv, dessen Abstand zum Nullpunkt der Größe des örtlichen Versatzes der beiden mit ein und derselben Kamera 30 oder 36 nacheinander aufgenommenen Bilder und damit der Vorschubgröße der Stofflagen 7, 8 zwischen den Aufnahmen entspricht.When calculating a standardized KKF, a function curve would result that is comparable to the diagram shown in FIG. 4. The standardized KKF results in an absolute maximum H der Correlation coefficient R χy for the shift index K v , the distance to the zero point of which corresponds to the size of the local offset of the two images taken with one and the same camera 30 or 36 in succession and thus the feed size of the layers of material 7, 8 between the exposures.
Da die Berechnung der normierten KKF wegen der Vielzahl der zu berechnenden Terme eine zu lange Zeit in Anspruch nehmen würde, wird eine vereinfachte unnormierte KKF berechnet. Bevor die Bilddaten für die Berechnung der unnormierten KKF an den jeweiligenSince the calculation of the standardized KKF would take too long due to the large number of terms to be calculated, a simplified, non-standardized KKF is calculated. Before the image data for the calculation of the non-standardized KKF to the respective
Korrelationsrechner weitergeleitet werden, wird in den als Bandsperre wirkenden Filtern 50, 52; 50', 52' der von der periodischen Anordnung der Strukturelemente herrührende periodische Anteil reduziert, wodurch bei der nachfolgenden Berechnung der KKF die Ordinate der Nebenmaxima vermindert und damit die Ermittlung des Hauptmaximums erleichtet wird. Die Koeffizienten der Filter 50, 52; 50', 52' lassen sich dynamisch nachführen, wodurch sie stets auf die vorherrschende StoffStruktur angepaßt werden können.Correlation computers are forwarded in the filters 50, 52; 50 ', 52', the periodic component resulting from the periodic arrangement of the structural elements is reduced, as a result of which the ordinate of the secondary maxima is reduced in the subsequent calculation of the KKF and thus the determination of the main maximum is made easier. The coefficients of the filters 50, 52; 50 ', 52' can be adjusted dynamically, which means that they can always be adapted to the prevailing fabric structure.
Mit Hilfe der beiden Korrelationsrechner 53, 53' wird aus der Lage des Hauptmaximums H beim Verschiebeindex Kv und unter Berücksichtigung der Bildaufnahmefrequenz der Kameras 30, 36 die Vorschubgröße einer jeden Stoffläge 7, 8 berechnet. Die momentanen Vorschubgrößen der beiden Stofflagen werden sodann im Vergleichermodul 54 miteinander verglichen und aus dem Vergleichsergebnis wird ein erstes Signal gewonnen, das in einem Register des Vorschubregelungsmoduls 55 zwischengespeichert wird.With the help of the two correlation computers 53, 53 ', the feed size of each fabric layer 7, 8 is calculated from the position of the main maximum H at the displacement index K v and taking into account the image recording frequency of the cameras 30, 36. The instantaneous feed quantities of the two layers of material are then compared with one another in the comparator module 54 and a first signal is obtained from the comparison result, which is temporarily stored in a register of the feed control module 55.
Für die nachfolgende Berechnung des Dehnungszustandes der Stofflagen 7, 8 wird von den Bilddaten eines Bildes die nachfolgend als AKF abgekürzte Autokorrelationsfunktion berechnet, indem die Bilddaten in bekannter Weise mit sich selbst korreliert werden. Hierbei wird die Gegebenheit ausgenutzt, daß - wie schon erwähnt - in den von den
Kameras 30, 36 aufgenommenen Bildern auch periodisch auftretende Bildinformationen enthalten sind, die von der Bindungsstruktur der Stofflagenr d. h. von den Maschen bei Wirk- oder Strickwaren bzw. den sich kreuzenden Kett- und Schußfäden bei Geweben, herrühren. Zur Berechnung der AKF werden zunächst die Schalter 48, 51; 48', 51' umgeschaltet, worauf die Bildspeicher 46, 46' mit den als Bandpaß wirkenden Filtern 49, 49' verbunden, während die Bildspeicher 47, 47' von der nachfolgenden Verarbeitung der Bilddaten abgekoppelt sind. Die Filter 49, 49' vermindern die höherfrequenten Unregelmäßigkeiten, so daß die periodischen regelmäßigen Bildinformationen deutlicher hervortreten. Bei der anschließend vom Korrelationsrechner 53, 53' durchgeführten Berechnung der AKF ergibt sich stets dann ein Maximum der Ähnlichkeit, wenn die Bilddaten einer Bildzeile um genau eine oder mehrere Perioden, d. h. Abstände der Strukturelemente gegen sich selbst verschoben werden. Aus der Position dieser Maxima läßt sich die mittlere Periodenlänge berechnen, welche ein Maß für den Dehnungszustand der Stofflagen 7, 8 ist. Die momentanen Dehnungsmaße der beiden Stofflagen werden sodann im Vergleichermodul 54 miteinander verglichen und aus dem Vergleichsergebnis ein zweites Signal gewonnen.For the subsequent calculation of the stretching state of the fabric layers 7, 8, the autocorrelation function, abbreviated as AKF, is calculated from the image data of an image by correlating the image data with itself in a known manner. Here, the fact is used that - as already mentioned - in the by the Cameras 30, 36 recorded images also contain periodically occurring image information, which result from the binding structure of the fabric layers r, ie from the stitches in knitted or knitted goods or the intersecting warp and weft threads in fabrics. To calculate the AKF, switches 48, 51; 48 ', 51' switched, whereupon the image memories 46, 46 'are connected to the filters 49, 49' acting as a bandpass filter, while the image memories 47, 47 'are decoupled from the subsequent processing of the image data. The filters 49, 49 'reduce the higher-frequency irregularities, so that the periodic regular image information is more clearly visible. In the calculation of the AKF subsequently carried out by the correlation computer 53, 53 ', there is always a maximum of similarity if the image data of an image line are shifted from one another by exactly one or more periods, ie distances of the structural elements. From the position of these maxima, the mean period length can be calculated, which is a measure of the state of stretch of the fabric layers 7, 8. The instantaneous stretch dimensions of the two layers of material are then compared with one another in the comparator module 54 and a second signal is obtained from the comparison result.
Die Berechnung der AKF kann bei entsprechender Auslegung der Korrelationsrechner bzw. bei Verwendung von je zwei parallelgeschalteten Korrelationsrechnern auch gleichzeitig mit der Berechnung der KKF erfolgen, so daß die beiden Signale nicht nacheinander sondern zur gleichen Zeit gebildet werden.The AKF can also be calculated simultaneously with the calculation of the KKF if the correlation computers are designed appropriately or if two correlation computers are used in parallel, so that the two signals are not generated in succession but at the same time.
Für eine genaue Ermittlung des Dehnungszustandes sollte in diesem Fall jedoch wenigstens ein Teil der periodisch auftretenden Bildinformationen bzw. Strukturelemente im wesentlichen parallel zur Vorschubrichtung der Nähmaschine und damit parallel zur Ausrichtlage bzw. Meßrichtung der Zeilensensoren 42 ausgerichtet sein, d. h, , daß z. B. bei einem Gewebe entweder die Kettfäden oder die Schußfäden im wesentlichen parallel zur Meßrichtung verlaufen. Anderenfalls würden
bei der AKF zwei verschiedene Frequenzen fl und f2 auftreten. Bei diesen Frequenzen fl und f2 handelt es sich um die Frequenz der Kett- und der senkrecht hierzu stehenden Schußfäden (oder vergleichbarer Strukturen), welche sich in Abhängigkeit von Winkel a zwischen der Meßrichtung (Vorschubrichtung) und der Erstreckungsrichtung, z. B. der Kettfäden ergeben.In this case, however, for an accurate determination of the elongation state, at least some of the periodically occurring image information or structural elements should be aligned essentially parallel to the feed direction of the sewing machine and thus parallel to the alignment position or measurement direction of the line sensors 42, i. h that z. B. in a fabric either the warp threads or the weft threads run essentially parallel to the measuring direction. Otherwise, would two different frequencies fl and f2 occur in the AKF. These frequencies fl and f2 are the frequency of the warp and of the weft threads (or comparable structures) perpendicular thereto, which are a function of the angle a between the measuring direction (feed direction) and the direction of extension, e.g. B. the warp threads result.
Probleme ergeben sich dadurch, daß die Frequenzen fl und f2 nicht getrennt bekannt sind, sondern nur deren Produkt in der AKF enthalten ist. Durch die Überlagerung der Frequenzen fl und f2 ergeben sich in der gemessenen resultierenden Frequenz Phasensprünge, die das Ergebnis bei der Bestimmung des Dehnungszustandes der Stofflagen verfälschen können.Problems arise because the frequencies fl and f2 are not known separately, but only their product is contained in the AKF. The superimposition of the frequencies fl and f2 results in phase jumps in the measured resulting frequency, which can falsify the result when determining the state of stretch of the fabric layers.
Das zweite Signal und das zwischengespeicherte erste Signal bilden gemeinsam ein Maß für die effektive Vorschubgröße der ggf. unterschiedlich gedehnten Stofflagen 7, 8, d. h. für die jeweilige Anzahl der Strukturelemente pro Längeneinheit.The second signal and the temporarily stored first signal together form a measure of the effective feed size of the fabric layers 7, 8, d. H. for the number of structural elements per unit length.
Das erste und zweite Signal werden im Vorschubregelungsmodul 55 zu einem Steuersignal für die Stelleinrichtung 28 verarbeitet, welches die Vorschubgröße des oberen Stoffschiebes 9 dahingehend einstellt, daß beide Stofflagen 7, 8 mit jeweils gleich großem effektiven Vorschub transportiert werden, bei dem auch bei ursprünglich unterschiedlichem Dehnungszustand stets die gleiche Anzahl vonThe first and second signals are processed in the feed control module 55 to form a control signal for the actuating device 28, which adjusts the feed size of the upper fabric slide 9 in such a way that both layers of fabric 7, 8 are transported with the same effective feed rate, in which even when the stretching state was originally different always the same number of
Strukturelementen pro Vorschubschritt unter der Nadel 6 hindurchbewegt wird. Sofern die miteinander zu vernähenden Stofflagen bei gleichem Dehnungszustand gleich lang zugeschnitten worden waren, werden diese nunmehr auch dann längengleich zusammengenäht, wenn sich ihr Dehnungszustand nach dem Zuschneiden, beispielsweise bei der Lagerung oder während des Nähens unterschiedlich ändert.Structural elements is moved under the needle 6 per feed step. If the layers of fabric to be sewn together had been cut to the same length with the same stretching state, they are now sewn together with the same length if their stretching state changes differently after cutting, for example during storage or during sewing.
Ausführunosbeisoiel 2
Beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß dem Blockschaltbild nach Fig. 3 erfolgt die Auswertung der von den beiden Kameras 30, 36 aufgenommenen und in den A/D-Wandlern 60, 60' in digitale Grauwertbilder umgewandelten Bilddaten anders als beim ersten Ausführungsbeispiel, indem für die Ermittlung des Dehnungszustandes der Stofflagen 7, 8 nicht eine Berechnung der AKF durchgeführt, sondern die KKF auch hinsichtlich der für den Dehnungszustand relevanten Informationen ausgewertet wird. Es wird hierbei von der Erkenntnis ausgegangen, daß bei der Berechnung der KKF neben dem Hauptmaximum mehrere periodische Nebenmaxima vorkommen, deren Abstand dem Abstand der periodisch auftretenden Strukturelemente entspricht.Execution example 2 In the second exemplary embodiment according to the block diagram according to FIG. 3, the image data recorded by the two cameras 30, 36 and converted into digital gray-scale images in the A / D converters 60, 60 'is evaluated differently than in the first exemplary embodiment, by determining the The stretched state of the fabric layers 7, 8 does not carry out a calculation of the AKF, but the KKF is also evaluated with regard to the information relevant to the stretched state. It is assumed here that in the calculation of the KKF, in addition to the main maximum, there are several periodic secondary maxima, the spacing of which corresponds to the spacing of the periodically occurring structural elements.
Bei der Berechnung der normierten KKF, bei der sich ein dem Diagramm nach Fig. 4 entsprechender Funktionsablauf ergäbe, würden mit jeweils gleichmäßigem Abstand zu beiden Seiten des Hauptmaximums untereinander gleich hohe Nebenmaxima N auftreten, deren Höhe geringer ist als die des Hauptmaximums H. Der gegenseitge Abstand der Nebenmaxima N bzw. der Abstand zwischen dem Hauptmaximum H und den beiden benachbarten Nebenmaxima N ist durch die Buchstabenfolge s bis S5 angegeben.When calculating the standardized KKF, which would result in a functional sequence corresponding to the diagram in FIG. 4, equally high secondary maxima N, the height of which would be lower than that of the main maximum H, would occur with an even spacing on both sides of the main maximum The distance between the secondary maxima N and the distance between the main maximum H and the two adjacent secondary maxima N is given by the letters s to S5.
Da auch in diesem Fall die Berechnung der normierten KKF wegen der Vielzahl der zu berechnenden Terme eine zu lange Zeit in Anspruch nehmen würde, wird ebenfalls eine vereinfachte unnormierte KKF berechnet. Bevor die Bilddaten für die Berechnung der unnormierten KKF an den jeweiligen Korrelationsrechner weitergeleitet werden, werden sie zunächst in den als Hochpaß wirkenden Filtern 61, 61' dahingehend vorbehandelt, daß die periodischen Signalanteile gedämpft, hierbei aber nicht völlig unterdrückt werden. Nach Passieren der Filter 61 61' werden die Bilddaten der jeweils ersten Aufnahme dem zugeordneten Bildspeicher 63; 63' und die der jeweils nächsten Aufnahme dem Bildspeicher 64; 64' zugeführt, worauf sie im entsprechenden Korrelationsrechner 65; 65' gemeinsam miteinander verarbeitet werden.
Bei einer unnormierten KKF können sich Schwankungen der Grundhelligkeit des Bildes, die z. B. durch ungleichmäßige Beleuchtung oder Reflexionsfähigkeit der Stofflagen bedingt sein können, dahingehend auswirken, daß die KKF insgesamt einen abfallenden oder ansteigenden Verlauf nimmt, wobei sich das Korrelationsmaximum in der "Talsohle" befindet. Die durchgezogene Linie in Fig. 5 ist ein Beispiel für einen derartig unregelmäßigen Verlauf einer unnormierten KKF, wobei auf der Ordinate der Korrelationskoeffizient Rχy und auf der Abszisse der Verschiebeindex k aufgetragen ist. Um unter diesen Bedingungen das effektive Korrelationsmaximum, also das dem Vorschub proportionale Hauptmaximum zu ermitteln, wird ein Algorithmus angewendet, bei dem die Güte eines Maximums auf seine lokale Umgebung bezogen wird.Since in this case too, the calculation of the standardized KKF would take too long due to the large number of terms to be calculated, a simplified, non-standardized KKF is also calculated. Before the image data for the calculation of the non-standardized KKF are forwarded to the respective correlation computer, they are first pretreated in the filters 61, 61 ', which act as high-pass filters, in such a way that the periodic signal components are attenuated, but not completely suppressed. After passing through the filters 61 61 ', the image data of the respective first image are assigned to the associated image memory 63; 63 'and that of the next recording in each case the image memory 64; 64 ', whereupon they are stored in the corresponding correlation computer 65; 65 'are processed together. If the KKF is not normalized, fluctuations in the basic brightness of the image, e.g. B. may be caused by uneven lighting or reflectivity of the layers of material, to the effect that the KKF takes a decreasing or increasing course, the correlation maximum is in the "bottom". The solid line in FIG. 5 is an example of such an irregular course of an non-standardized KKF, the correlation coefficient R χy being plotted on the ordinate and the displacement index k on the abscissa. In order to determine the effective correlation maximum under these conditions, that is to say the main maximum proportional to the feed, an algorithm is used in which the quality of a maximum is related to its local environment.
Im einzelnen laufen folgende Schritte ab:The individual steps are as follows:
a Es werden zunächst alle lokalen Maxima und Minima der Funktion bestimmt, wodurch sich ein durch den gestrichelten Linienzug in Fig. 5 dargestellter Werteverlauf ergibt. Hierbei werden zunächst noch alle Maxima, auch Rauschen etc. mit erfaßt.a First, all local maxima and minima of the function are determined, which results in a value curve shown by the dashed line in FIG. 5. Here, all maxima, including noise, etc. are also recorded.
b Es werden alle Maxima und Minima eleminiert, deren Höhe bzw.b All maxima and minima are eliminated, the height or
Tiefe unter einer Schwelle liegt, welche adaptiv zur Dynamik der KKF festgelegt wird, d. h., deren Flanken eine vorbestimmte Mindestlänge unterschreiten. Auf diese Weise ergibt sich der in Fig. 6 gestrichelt gezeichnete Kurvenverlauf.Depth lies below a threshold, which is determined adaptively to the dynamics of the KKF, d. that is, the flanks of which fall below a predetermined minimum length. In this way, the curve shown in dashed lines in FIG. 6 results.
c Danach wird für jedes gültige Maximum eine Höhe errechnet, die sich aus der Summe der Amplitudendifferenz zu den benachbarten Minima ergibt.c Then a height is calculated for each valid maximum, which results from the sum of the amplitude difference to the neighboring minima.
d Aus diesen Werten wird dasjenige Maximum ermittelt, welches die größte Höhendifferenz zu den jeweils benachbarten Minima
aufweist. In Fig. 7 sind das auf diese Weise ermittelte Hauptmaximum H und die zugeordneten Minima durch Pfeile gekennzeichnet.d From these values, the maximum is determined which has the greatest height difference from the adjacent minima having. The main maximum H determined in this way and the associated minima are identified by arrows in FIG. 7.
e Die genaue Lage des Hauptmaximums wird danach durche The exact location of the main maximum is then determined by
Interpolation noch verfeinert, wobei je nach Form des Maximums verschiedene Interpolationsverfahren verwendet werden.Interpolation further refined, using different interpolation methods depending on the shape of the maximum.
Mit Hilfe der beiden Korrelationsrechner 65, 65' wird ferner aus der Lage des Hauptmaximums H beim Verschiebeindex kv und unterWith the help of the two correlation computers 65, 65 ', the position of the main maximum H at the shift index k v and below is also used
Berücksichtigung der Bildaufnahmefrequenz der Kameras 30, 36 die Vorschubgröße einer jeden Stoffläge 7, 8 berechnet. Die momentanen Vorschubgrδßen der beiden Stofflagen werden sodann im Vergleichermodul 66 miteinander verglichen und aus dem Vergleichsergebnis wird ein erstes Signal gewonnen, das in einem Register desTaking into account the image recording frequency of the cameras 30, 36, the feed size of each fabric layer 7, 8 is calculated. The current feed sizes of the two layers of material are then compared in the comparator module 66 and a first signal is obtained from the comparison result, which is stored in a register of the
Vorschubregelungsmoduls 67 zwischengespeichert wird.Feed control module 67 is temporarily stored.
Für die Berechnung des Dehnungszustandes der Stofflagen 7, 8 wird durch Mittelung der Abstände zwischen benachbarten Maxima der KKF die Periodenlänge und damit der gegenseitige Abstand der die Nebenmaxima bewirkenden periodisch auftretenden Strukturen ermittelt, wodurch sich die in Fig. 8 angegebenen Abstände s-^ bis S7 zwischen je zwei Nebenmaxima N bzw. zwischen dem Hauptmaximum H und den benachbarten Nebenmaxima N ergeben. Durch statistische Verfahren können "Ausreißer" eliminiert werden.For the calculation of the stretching state of the fabric layers 7, 8, the period length and thus the mutual distance between the periodically occurring structures causing the secondary maxima is determined by averaging the distances between adjacent maxima of the KKF, as a result of which the distances s- ^ to S7 indicated in FIG. 8 between two secondary maxima N or between the main maximum H and the neighboring secondary maxima N. "Outliers" can be eliminated by statistical methods.
Bei der Bestimmung der Periodenlänge bzw. der Periodendauer der Bindungsstruktur entsprechend dem Maschen- bzw. Fadenabstand ist zu berücksichtigen, daß es sich bei praktisch allen vorkommenden Stoffen um eine unregelmäßige und gestörte periodische Struktur handelt wodurch die Verschiebungsmessung erst ermöglicht wird. Dies bedeutet, daß die hieraus resultierende KKF neben periodischen Maxima in der
Regel auch überlagerte Störungen beinhaltet, welche nicht in die Periodenmessung mit eingehen dürfen.When determining the period length or the period of the weave structure in accordance with the mesh or thread spacing, it must be taken into account that practically all occurring substances are an irregular and disturbed periodic structure, which makes displacement measurement possible. This means that the resulting KKF in addition to periodic maxima in the Rule also includes overlaid faults, which must not be included in the period measurement.
Weitere Nebeneffekte treten auf, wenn das betrachtete Gewebe mehrere Frequenzen enthält, z. B. durch Verrippung oder ähnliche Strukturen, welche allerdings in vielen Fällen ein ganzzahliges Frequenzverhältnis zur Fadenperiode aufweisen. In solchen Fällen muß gewährleistet werden, daß reproduzierbar immer die gleiche Periode gemessen wird.Other side effects occur when the tissue under consideration contains several frequencies, e.g. B. by ribbing or similar structures, which, however, in many cases have an integer frequency ratio to the thread period. In such cases, it must be ensured that the same period is always reproducibly measured.
Ferner sollte wie beim Ausführungsbeispiel 1 für eine genaueFurthermore, as in embodiment 1, for an accurate
Bestimmung des Dehnungszustandes wenigstens ein Teil der periodisch auftretenden Bildinformationen im wesentlichen parallel zur Meßrichtung der Zeilensensoren 42 verlaufen.Determination of the elongation state at least some of the periodically occurring image information is essentially parallel to the measuring direction of the line sensors 42.
Die momentanen Dehnungsmaße der beiden Stofflagen 7, 8 werden sodann im Vergleichermodul 66 miteinander verglichen und aus dem Vergleichsergebnis wird ein zweites Signal gewonnen.The instantaneous elongation dimensions of the two layers of material 7, 8 are then compared with one another in the comparator module 66 and a second signal is obtained from the comparison result.
Das zweite Signal und das zwischengespeicherte erste Signal bilden gemeinsam ein Maß für die effektive Vorschubgröße der Stofflagen 7, 8. Die beiden Signale werden im Vorschubregelungsmodul 67 zu einem Steuersignal für die Stelleinrichtung 28 verarbeitet, welches die Vorschubgröße des oberen StoffSchiebers 9 dahingehend einstellt, daß beide Stofflagen 7, 8 mit jeweils gleich großem effektivem Vorschub transportiert werden.The second signal and the temporarily stored first signal together form a measure of the effective feed size of the fabric layers 7, 8. The two signals are processed in the feed control module 67 to form a control signal for the actuating device 28, which sets the feed size of the upper fabric slide 9 so that both Layer of fabric 7, 8 can be transported with the same effective feed.
Ausführunqsbeispiel 3Example 3
Mit Hilfe der Zeilensensoren 75, 81 der Kameras 70, 77 werden zeitgleich mit den mit der Frequenz der Stichbildung stroboskopisch arbeitenden Beleuchtungseinrichtungen 71, 85 von den beleuchteten Oberflächenabschnitten der Stofflagen 7, 8 zeilenförmige Bilder aufgenommen.
Die analogen Bilddaten des jeweils ersten Bildes der beiden Zeilensensoren 75, 81 werden nach Umwandlung im A/D-Wandler 86 bzw. 86' über den Schalter 87 bzw. 87' als digitales Grauwertbild bzw. als ein die Bindungsstruktur widergebendes Signalprofil im Bildspeicher 88 bzw. 88' zwischengespeichert. Das nach Durchführung einesWith the aid of the line sensors 75, 81 of the cameras 70, 77, line-shaped images of the illuminated surface sections of the fabric layers 7, 8 are recorded simultaneously with the lighting devices 71, 85 which operate stroboscopically with the frequency of the stitch formation. After conversion in the A / D converter 86 or 86 ', the analog image data of the respective first image of the two line sensors 75, 81 are transmitted via the switch 87 or 87' as a digital gray value image or as a signal profile in the image memory 88 or 88 'cached. That after performing a
Vorschubschrittes der Stofflagen 7, 8 von den Zeilensensoren 75, 81 aufgenommene zweite Bild, das gegenüber dem entsprechenden ersten Bild um die Länge des Vorschubschrittes versetzt ist, wird nach Umschalten des Schalters 87 bzw. 87' ebenfalls als digitales Grauwertbild im Bildspeicher 89 bzw. 89' zwischengespeichert.Feeding step of the layers of material 7, 8 by the line sensors 75, 81, the second image, which is offset by the length of the feed step from the corresponding first image, is also a digital gray value image in the image memory 89 and 89 after switching the switch 87 or 87 ' 'cached.
In der Zwischenzeit bis zur Ausführung des nächsten Vorschubschrittes und der Aufnahme des nächsten Bildes werden die zwischengespeicherten Bilddaten hinsichtlich der Vorschubgröße der Stofflagen 7r 8 ausgewertet. Dies geschieht indem in den KKF-Rechnern 90, 90' mit den Bilddaten der zugeordneten Bildspeicher 88, 89 bzw. 88', 89' für jede Stofflage die mit KKF abgekürzte Kreuzkorrelationsfunktion berechnet wird.In the meantime until the next feed step is carried out and the next picture is taken, the temporarily stored image data are evaluated with regard to the feed size of the fabric layers 7 r 8. This is done by calculating the cross-correlation function abbreviated with KKF in the KKF computers 90, 90 'with the image data of the assigned image memories 88, 89 and 88', 89 'for each fabric layer.
Das Maximum der KKF ist proportional zur Größe des Vorschubes der beiden Stofflagen 7, 8 zwischen der ersten und zweiten Aufnahme. Dieses Maximum der KKF ist dadurch bedingt, daß obwohl die Stofflagen 7, 8 aus periodischen Strukturelementen Sl, S2 (Fig. 11) bestehen, diese Strukturen aber nicht in absolut gleichen periodischen Abständen auftreten, sondern durch geringfügigen Verzug und Deformation einen relativ großen überlagerten Rauschanteil mit breitbandigeren Frequenzkomponenten enthalten. Dies ist ein nichtperiodischer Anteil, der zu einem ausgeprägten Maximum der KKF führt und eine eindeutige Aussage über den Vorschub erlaubt.The maximum of the KKF is proportional to the size of the feed of the two layers of material 7, 8 between the first and second receptacles. This maximum of the KKF is due to the fact that although the layers of material 7, 8 consist of periodic structural elements S1, S2 (FIG. 11), these structures do not occur at absolutely the same periodic intervals, but rather a relatively large superimposed noise component due to slight warpage and deformation with broadband frequency components included. This is a non-periodic component that leads to a pronounced maximum of the KKF and allows a clear statement about the feed.
Bei Berechnung einer normierten KKF würde sich ein Funktionsverlauf ergeben, der mit dem in Fig. 4 dargestellten Diagramm vergleichbar ist. Die normierte KKF ergibt ein absolutes Maximum H der
Korrelationskoeffizienten beim Verschiebeindex K-
V,, dessen Abstand zum Nullpunkt der Größe des örtlichen Versatzes der beiden mit ein und demselben Zeilensensor 75 bzw. 81 nacheinander aufgenommenen Bilder und damit der Vorschubgröße der Stofflagen 7, 8 zwischen den Aufnahmen entspricht.When calculating a standardized KKF, a function curve would result that is comparable to the diagram shown in FIG. 4. The standardized KKF results in an absolute maximum H der Correlation coefficients for the shift index K- V ,, whose distance from the zero point corresponds to the size of the local offset of the two images taken in succession with one and the same line sensor 75 or 81 and thus the feed size of the fabric layers 7, 8 between the images.
Da die Berechnung der normierten KKF wegen der Vielzahl der zu berechnenden Terme eine zu lange Zeit in Anspruch nehmen würde, wird eine vereinfachte unnormierte KKF berechnet. Zuvor wird mit Hilfe der nicht näher spezifizierten, als Bandsperre wirkenden Filter der KKF- Rechner 90, 90' der von der periodischen Anordnung der Strukturelemente herrührende periodische Anteil reduziert, wodurch bei der nachfolgenden Berechnung der KKF die Ordinate der Nebenmaxima vermindert und damit die Ermittlung des Hauptmaximums erleichtet wird.Since the calculation of the standardized KKF would take too long due to the large number of terms to be calculated, a simplified, non-standardized KKF is calculated. The KKF computer 90, 90 'is used to reduce the periodic component resulting from the periodic arrangement of the structural elements with the aid of the unspecified filter acting as a bandstop, whereby the ordinate of the secondary maxima is reduced in the subsequent calculation of the KKF and thus the determination of the Main maximum is made easy.
Mit Hilfe der beiden KKF-Rechner 90, 90' wird aus der Lage des Hauptmaximums H beim Verschiebeindex Kv und unter Berücksichtigung der Bildaufnahmefrequenz der Kameras 70, 77 die Vorschubgröße einer jeden Stoffläge 7, 8 berechnet. Die momentanen Vorschubgrößen der beiden Stofflagen werden sodann im Vergleichermodul 95 miteinander verglichen und aus dem Vergleichsergebnis wird ein erstes Signal gewonnen, das in einem Register des Vorschubregelungsmoduls 96 zwischengespeichert wird.With the help of the two KKF computers 90, 90 ', the feed size of each fabric layer 7, 8 is calculated from the position of the main maximum H at the displacement index K v and taking into account the image recording frequency of the cameras 70, 77. The instantaneous feed sizes of the two layers of material are then compared with one another in the comparator module 95 and a first signal is obtained from the comparison result, which is temporarily stored in a register of the feed control module 96.
Zeitlich überlappt mit dem Arbeiten der Zeilensensoren 75, 81 werden mit Hilfe der Flächensensoren 76, 82 von den beleuchteten Oberflächenabschnitten flächenförmige Bilder aufgenommen. Die analogen Bilddaten dieser Bilder werden nach Umwandlung im A/D-Wandler 91, 91' als matrixartiges digitales Grauwertbild im Bildspeicher 92 bzw. 92' zwischengespeichert, wobei das Grauwertbild aus einer von der Anzahl der Pixelreihen und Pixelspalten des CCD-Flächensensors 76 bzw. 82 abhängigen Anzahl reihen- und spaltenförmig verteilter Bildpunkte besteht.
Mit der Winkelberechnungseinheit 93 bzw. 93' wird nun aus den Bilddaten des Bildspeichers 92 bzw. 92' der Winkel a (Fig. 11) zwischen der Erstreckungsrichtung Rl von ersten periodisch auftretenden Strukturelementen Sl (beispielsweise der Kettfäden eines Gewebes) und der Vorschubrichtung V der Stofflagen 7, 8 ermittelt. Dies geschieht in der Weise, daß von einem beliebigen fiktiven Aufsetzpunkt innerhalb des im Bildspeicher 92, 92' enthaltenen Datenfeldes ausgehend eine Vielzahl von winkelmäßig gegeneinander versetzten, jeweils durch den festgelegten Aufsetzpunkt hindurchgehenden Suchstrahlen über das Datenfeld gelegt wird und bei jedem Suchstrahl die Signalwerte aller auf ihm liegenden Bildpunkte addiert werden. Je nach Lage des Aufsetzpunktes und der Struktur der Stofflagen zeigt nun ein Maximum oder Minimum der Additionsergebnisse die Erstreckungsrichtung Rl der ersten periodisch auftretenden Strukturelemente Sl der jeweiligen Stoffläge an.Overlapping in time with the work of the line sensors 75, 81, with the help of the surface sensors 76, 82, flat images of the illuminated surface sections are recorded. After conversion in the A / D converter 91, 91 ', the analog image data of these images are temporarily stored as a matrix-like digital gray value image in the image memory 92 or 92', the gray value image consisting of one of the number of pixel rows and pixel columns of the CCD area sensor 76 or 82 dependent number of rows and columns distributed pixels. With the angle calculation unit 93 or 93 ', the angle a (FIG. 11) between the direction of extension R1 of first periodically occurring structural elements S1 (for example the warp threads of a fabric) and the direction of advance V of is now made from the image data of the image memory 92 or 92' Fabric layers 7, 8 determined. This is done in such a way that, starting from any fictitious point of contact within the data field contained in the image memory 92, 92 ', a multiplicity of angularly offset search beams, each passing through the defined point of contact, is placed over the data field and the signal values of all of each search beam pixels lying on it are added. Depending on the position of the point of contact and the structure of the layers of material, a maximum or minimum of the addition results now shows the direction of extension R1 of the first periodically occurring structural elements S1 of the respective material layer.
Danach wird mit Hilfe der AKF-Rechner 94 bzw. 94' entlang der zuvor ermittelten Erstreckungsrichtung Rl der ersten Strukturelemente Sl der mittlere Abstand bzw. die Periodenlänge P2 von den im Winkel von z. B. 90° hierzu verlaufenden zweiten Strukturelementen S2 (beispielsweise der Schußfäden eines Gewebes) und damit der Dehnungszustand der Stofflagen 7, 8 parallel zur zuvor ermittelten Erstreckungsrichtung Rl der ersten Strukturelemente Sl bestimmt, indem von den Signalwerten parallel zu der Erstreckungsrichtung Rl verlaufender Bildpunkte die mit AKF abgekürzte Autokorrelationsfunktion berechnet wird. Diese Berechnung erfolgt in bekannter Weise dadurch, daß die Signalwerte bzw. Bilddaten mit sich selbst korreliert werden. Die nicht näher _ spezifizierten, als Bandpaß wirkenden Filter der AKF-Rechner 94 bzw. 94' vermindern die höherfrequenten Unregelmäßigkeiten im Signalprofil, so daß die periodischen regelmäßigen B ldinformationen deutlicher hervortreten. Bei der Berechnung der AKF ergibt sich stets dann ein Maximum der Ähnlichkeit, wenn die Bilddaten der parallel zur zuvor
ermittelten Erstreckungsrichtung Rl verlaufenden, für diese Berechnung ausgewählten Bildpunkte um genau eine oder mehrere Periodenlängen P2 der zweiten Strukturelemente S2 gegen sich selbst verschoben werden. Aus der Position dieser Maxima läßt sich die mittlere Periodenlänge P2 berechnen, welche ein Maß für den Dehnungszustand der Stofflagen 7, 8 in der Erstreckungsrichtung Rl ist.Then, using the AKF computers 94 and 94 'along the previously determined direction of extension R1 of the first structure elements S1, the mean distance or the period length P2 from the angle z. B. 90 ° to this second structural elements S2 (for example, the weft threads of a fabric) and thus the stretching state of the fabric layers 7, 8 parallel to the previously determined direction of extension Rl of the first structural elements S1 determined by the pixels running parallel to the direction of extension Rl of the pixels AKF abbreviated autocorrelation function is calculated. This calculation is carried out in a known manner in that the signal values or image data are correlated with themselves. The filters of the AKF computers 94 and 94 ', which are not specified in more detail and act as a bandpass filter, reduce the higher-frequency irregularities in the signal profile, so that the periodic regular image information is more clearly visible. When calculating the AKF, there is always a maximum of similarity if the image data is parallel to the previous one ascertained direction of extension Rl, selected for this calculation, are shifted against themselves by exactly one or more period lengths P2 of the second structure elements S2. From the position of these maxima, the mean period length P2 can be calculated, which is a measure of the state of elongation of the fabric layers 7, 8 in the direction of extension R1.
Aus der Periodenlänge P2 einer jeden Stoffläge 7, 8 wird unter Berücksichtigung des ermittelten Winkels a der parallel zur Vorschubrichtung V verlaufende Wert P2V der Periodenlänge P2 und dadurch der Dehnungszustand parallel zur Vorschubrichtung V ermittelt. Diese Dehnungswerte der beiden Stofflagen 7, 8 werden im Vergleichermodul 95 miteinander verglichen und aus dem Vergleichsergebnis wird ein zweites Signal gewonnen.From the period length P2 of each fabric layer 7, 8, taking into account the determined angle a, the value P2 V of the period length P2 running parallel to the feed direction V and thus the state of stretching parallel to the feed direction V are determined. These elongation values of the two layers of material 7, 8 are compared with one another in the comparator module 95 and a second signal is obtained from the comparison result.
Im Vorschubregelungsmodul 96 wird aus dem ersten und zweiten Signal nach der Formel R = Do/Du der Wert der Regelgröße R gewonnen, indem der Durchsatz Do der oberen Stofflage mit dem Durchsatz Du der unteren Stofflage ins Verhältnis gesetzt wird. Der Durchsatz Do bzw. Du ist hierbei das Maß des effektiven Vorschubes der jeweiligen Stoffläge 7 bzw. 8, d. h. der ermittelten Anzahl von Strukturelementen S2 pro Vorschublänge, wobei sich der Durchsatz wie folgt berechnet:In the feed control module 96, the value of the controlled variable R is obtained from the first and second signals according to the formula R = Do / Du, by relating the throughput Do of the upper layer of material to the throughput Du of the lower layer of material. The throughput Do or Du is the measure of the effective feed of the respective fabric layer 7 or 8, d. H. the determined number of structural elements S2 per feed length, the throughput being calculated as follows:
Do bzw. Du = ermittelte Vorschublänqe Periodenlänge P2/cos aDo or Du = determined feed length period length P2 / cos a
Sofern das Verhältnis Do/Du ungleich 1 ist, wird im Vorschubregelungsmodul 96 ein Steuersignal für die Stelleinrichtung 28 gebildet, welches die Vorschubgröße des oberen Stoffschiebers 9 dahingehend einstellt, daß beide Stofflagen 7, 8 mit jeweils gleich großem Durchsatz bzw. gleich großem effektivem Vorschub transportiert werden, bei dem auch bei ursprünglich unterschiedlichem Dehnungszustand stets die gleiche Anzahl von Strukturelementen S2 pro
Vorschubschritt unter der Nadel 6 hindurchbewegt wird. Sofern die miteinander zu vernähenden Stofflagen bei gleichem Dehnungszustand gleich lang zugeschnitten worden waren, werden diese nunmehr auch dann längengleich zusammengenäht, wenn sich ihr Dehnungszustand nach dem Zuschneiden, beispielsweise bei der Lagerung oder während des Nähens ändert.If the ratio Do / Du is not equal to 1, a control signal for the actuating device 28 is formed in the feed control module 96, which adjusts the feed size of the upper slider 9 in such a way that both layers of material 7, 8 are transported with the same throughput or the same effective feed in which the same number of structural elements S2 is always the same, even when the stretching state is originally different Feed step is moved under the needle 6. If the layers of fabric to be sewn together had been cut to the same length with the same stretching state, they are now sewn together with the same length if their stretching state changes after cutting, for example during storage or during sewing.
Da der Rechenaufwand für die Ermittlung des Dehnungszustandes wegen der zuvor erfolgenden Bestimmung des Winkels a sehr viel zeitaufwendiger als der Rechenaufwand für die Ermittlung derSince the computational effort for the determination of the state of elongation is much more time-consuming than the computational effort for the determination of the angle owing to the previously determined angle a
Vorschubgröße ist, kann bei hoher Drehzahl der Nähmaschine und unter Berücksichtigung der derzeit erzielbaren Rechengeschwindigkeit handelsüblicher, industriemäßig einsetzbarer Rechner der Dehnungszustand nur nach etwa jedem zehnten Vorschubschritt berechnet werden. Aufgrund dieses U standes wird während derjenigenWhen the sewing machine is rotating at high speed and taking into account the computing speed that can currently be achieved using commercially available, industrially usable computers, the elongation state can only be calculated after about every tenth feeding step. Because of this U is during the
Stichbildevorgänge bzw. Vorschubschritte, während deren kein neuer Dehnungszustand ermittelt wurde, der Wert der Regelgröße R aus den jeweils aktuellen Vorschubwerten und dem zuletzt ermittelten Dehnungswert einer jeden Stoffläge errechnet. Da sich der Dehnungszustand der Stofflagen erfahrungsgemäß nicht sprunghaft auf kurze Distanzen ändert, wird trotz des beispielsweise zehn Vorschubschritte betragenden Abstandes zwischen dem Vorliegen neuer Dehnungswerte eine ausreichend genaue Vorschubregelung erzielt.Stitch formation processes or feed steps during which no new stretch state was determined, the value of the controlled variable R is calculated from the current feed values and the last determined stretch value of each fabric layer. Since experience has shown that the stretching state of the fabric layers does not change abruptly over short distances, a sufficiently precise feed control is achieved despite the distance between the presence of new stretch values, for example ten steps.
Ausführunqsbeispiel 4Example 4
Mit Hilfe der Flächensensoren 104, 108 der Kameras, 100, 105 werden zeitgleich mit den mit der Frequenz der Stichbildung stroboskopisch arbeitenden Beleuchtungseinrichtungen 101, 111 von den beleuchteten Oberflächenabschnitten der Stofflagen 7, 8 flächenförmige Bilder aufgenommen.With the aid of the surface sensors 104, 108 of the cameras 100, 105, flat-shaped images of the illuminated surface sections of the fabric layers 7, 8 are recorded simultaneously with the lighting devices 101, 111 which operate stroboscopically with the frequency of the stitch formation.
Die analogen Bilddaten des jeweils ersten Bildes der beiden Flächensensoren 104, 108 werden nach Umwandlung im A/D-Wandler 112
bzw. 112' über den Schalter 113 bzw. 113' als matrixartiges digitales Grauwertbild im Bildspeicher 114 bzw. 114' zwischengespeichert, wobei jedes Grauwertbild aus einer von der Anzahl der Pixelreihen und Pixelspalten des Flächensensors 104 bzw. 108 abhängigen Anzahl reihen- und spaltenförmig verteilter Bildpunkte besteht.The analog image data of the respective first image of the two area sensors 104, 108 are after conversion in the A / D converter 112 or 112 'via the switch 113 or 113' as a matrix-like digital gray-scale image in the image memory 114 or 114 ', each gray-scale image being distributed in rows and columns in a number dependent on the number of pixel rows and pixel columns of the area sensor 104 or 108 There are pixels.
Das nach Durchführung eines Vorschubschrittes der Stofflagen 7, 8 von den Flächensensoren 104, 108 aufgenommene zweite Bild, das gegenüber dem entsprechenden ersten Bild um die Länge des Vorschubschrittes versetzt ist, wird nach Umschalten des Schalters 113 bzw. 113' ebenfalls als matrixartiges digitales Grauwertbild im Bildspeicher 115 bzw. 115' zwischengespeichert. In der Zwischenzeit bis zur Ausführung des nächsten Vorschubschrittes und der Aufnahme des nächsten Bildes werden die Bildsignale einer ausgewählten, parallel zur Vorschubrichtung verlaufenden Pixelreihe 123 bzw. 124 derThe second image taken by the surface sensors 104, 108 after a feed step of the fabric layers 7, 8, which is offset by the length of the feed step relative to the corresponding first image, is also switched as a matrix-like digital gray value image after switching the switch 113 or 113 ' Image memory 115 or 115 'buffered. In the meantime until the execution of the next feed step and the taking of the next image, the image signals of a selected row of pixels 123 or 124 running parallel to the feed direction become the
Flächensensoren 104, 108 für die Bestimmung der Vorschubgröße ausgewertet. Dies geschieht in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel 3 beschrieben wurde, indem in den KKF-RechnernArea sensors 104, 108 evaluated for determining the feed size. This is done in the same way as described in embodiment 3, in the KKF computers
116, 116' mit den in den entsprechenden Bildspeichern 114, 115 bzw. 114', 115' zwischengespeicherten Bilddaten der Pixelreihen 123, 124 für jede Stofflage die mit KKF abgekürzte Kreuzkorrelationsfunktion berechnet wird.116, 116 'with the image data of the pixel rows 123, 124 temporarily stored in the corresponding image memories 114, 115 and 114', 115 'for each material layer, the cross-correlation function abbreviated with KKF is calculated.
Die durch die Kreuzkorrelation ermittelten Vorschubgrößen der beiden Stofflagen werden sodann im Vergleichermodul 119 miteinander verglichen und aus dem Vergleichsergebnis wird wie beim Ausführungsbeispiel 3 ein erstes Signal gewonnen.The feed variables of the two material layers determined by the cross-correlation are then compared with one another in the comparator module 119, and a first signal is obtained from the comparison result, as in exemplary embodiment 3.
Zeitlich überlappt mit der Berechnung der KKF wird aus den Bilddaten der Bildspeicher 114, 114' mit Hilfe der WinkelberechnungseinheitenThe image data 114, 114 'are overlapped in time with the calculation of the KKF using the angle calculation units
117, 117' in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel 3 der Winkel a (Fig. 11) zwischen der Erstreckungsrichtung Rl von ersten periodisch auftretenden Strukturelementen Sl und der Vorschubrichtung V der
Stofflagen 7 , 8 ermittelt. Danach wird mit Hilfe der AKF-Rechner 118, 118' in wiederum gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel 3 entlang der zuvor ermittelten Erstreckungsrichtung Rl der Dehnungszustand der Stofflagen 7, 8 berechnet. Die Dehnungswerte der beiden Stofflagen werden im Vergleichermodul 119 miteinander verglichen und aus dem Vergleichsergebnis wird ein zweites Signal gewonnen.117, 117 'in the same way as in embodiment 3, the angle a (FIG. 11) between the direction of extension R1 of first periodically occurring structural elements S1 and the direction of advance V of Fabric layers 7, 8 determined. Then, with the aid of the AKF computers 118, 118 ', the stretching state of the fabric layers 7, 8 is calculated in the same way as in the exemplary embodiment 3 along the previously determined direction of extension R1. The elongation values of the two layers of material are compared with one another in the comparator module 119 and a second signal is obtained from the comparison result.
Im Vorschubregelungsmodul 120 wird aus dem ersten und zweiten Signal in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel 3 der Wert der Regelgröße R ermittelt. Sofern das Verhältnis des Durchsatzes der beiden Stofflagen 7, 8 ungleich 1 ist, wird im Vorschubregelungsmodul 120 ein Steuersignal für die Stelleinrichtung 28 gebildet, welches die 'Vorschubgröße des oberen Stoffschiebers 9 dahingehend einstellt, daß beide Stofflagen 7, 8 mit jeweils gleich großem Durchsatz bzw. gleich großem effektivem Vorschub transportiert werden.In the feed control module 120, the value of the controlled variable R is determined from the first and second signals in the same way as in embodiment 3. If the ratio of the throughput of the two layers of material 7, 8 is not equal to 1, a control signal for the actuating device 28 is formed in the feed control module 120, which sets the ' feed size of the upper slide valve 9 in such a way that both layers of material 7, 8 each have the same throughput or the same effective feed can be transported.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel 3 der Rechenaufwand für die Ermittlung des Dehnungszustandes sehr viel größer als der Rechenaufwand für die Bestimmung der Vorschubgröße ist, und deshalb der Dehnungszustand nur nach etwa jedem zehnten •Vorschubschritt berechnet wird, wird während derjenigen Stichbildevorgänge bzw. Vorschubschritte, während denen kein neuer Dehnungszustand ermittelt wurde, der Wert der Regelgröße R aus den jeweils aktuellen Vorschubwerten und dem zuletzt ermittelten Dehnungswert einer jeden Stoffläge errechnet.
Since in this exemplary embodiment, similar to exemplary embodiment 3, the computational effort for determining the stretching state is very much greater than the computational effort for determining the feed size, and therefore the stretching state is only calculated after approximately every tenth • feed step, the stitch formation processes or feed steps are carried out during those , during which no new stretch state was determined, the value of the controlled variable R is calculated from the current feed values and the last determined stretch value of each fabric layer.