JP2929741B2 - 柄等の認識装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生地の柄や形状等を自
動的に認識するための柄等の認識装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、この種の生地の柄を認識する
ための認識装置を備える構成として、例えば、特開昭６
３−１２５２９２号公報に開示された「柄合せミシン」
が知られている。

【０００３】ここで、この柄合せミシンにおいては、互
いに重ね合わされた上下（Ｚ方向）一対の加工布に対応
して、Ｚ方向に互いに対向する一対の柄検出用エリアセ
ンサが配置されている。そして、これらのエリアセンサ
により前記一対の加工布の柄が検出されて、左右（Ｘ，
Ｙ方向）方向への柄ずれ量が演算された後に、各加工布
が互いにＸ，Ｙ方向に相対移動されて、それぞれの柄同
士を一致させてから、その縫合を行なうようにしてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、加工布の厚さが大きな場合にセンサの焦
点がずれてしまい、加工布の柄を正確に検出することが
できないという問題がある。さらに、縫製時の振動等の
外的要因によりセンサの焦点が変動してこの縫製作業を
効率的に遂行することが困難なものとなる恐れがある。

【０００５】また、柄自体に含まれるノイズを除去する
ためにぼかしが必要になった場合、その信号処理に非常
に多くの時間がかかってしまう等の問題が指摘される。

【０００６】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、生地の厚さによる影響や機械的振動等に起因する
焦点距離のずれを有効に阻止することができ、正確且つ
効率的な柄等の認識作業を遂行することが可能な柄等の
認識装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明は、生地の少なくとも一部
における柄または形状を二次元の画像情報として検出す
る少なくとも一の検出手段と、前記検出された画像情報
を検出データとして記憶する記憶手段と、前記検出デー
タを用いて前記画像情報を認識する演算手段とを備えた
柄等の認識装置であって、さらに、前記生地の布厚に対
応して、前記検出手段の焦点距離を制御する制御手段を
備える。

【０００８】また、請求項２に記載の発明は、生地の少
なくとも一部における柄または形状 を二次元の画像情報
として検出する少なくとも一の検出手段と、前記検出さ
れた画像情報を検出データとして記憶する記憶手段と、
前記検出データを用いて前記画像情報を認識する演算手
段とを備えた柄等の認識装置であって、さらに、前記生
地から前記検出手段の焦点位置をずらすように制御する
制御手段を備える。

【０００９】

【作用】上記の本発明に係る柄等の認識装置では、生地
の柄、または形状、またはその両方が、検出手段を介し
て二次元の画像情報として検出された後に記憶手段に記
憶され、さらに演算手段によって認識される。そして、
この認識結果が最良となるように、制御手段を介して検
出手段の焦点距離が制御される。

【００１０】

【実施例】本発明に係る柄等の認識装置について実施例
を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。

【００１１】図２乃至図４において、参照符号１０は本
実施例に係る認識装置を組み込むミシンを示す。このミ
シン１０は、ミシンベッド１２とミシンアーム１４とを
備え、このミシンアーム１４には、下端に針１６ａを有
する針棒１６が昇降自在に装着される。この針１６ａ
は、ミシンベッド１２に設けられた針板１８を貫通して
昇降変位するとともに、このミシンベッド１２内の図示
しない糸輪捕捉器との共働により二枚の加工布Ｗ１，Ｗ
２を互いに縫い合わせる。

【００１２】針１６ａの下方には、下布送り装置を構成
する下送り歯２０が変位自在に配置される一方、ミシン
アーム１４から下方に延びる押え棒に固定された押え足
２２の両側には、上布送り装置を構成する上送り歯２４
が変位自在に配置される。この下送り歯２０と押え足２
２との共働作用下に加工布Ｗ１，Ｗ２に送り動作が付与
されるとともに、上送り歯２４により加工布Ｗ１に送り
動作が補足付与され、上送り変更装置２６を介して上送
り歯２４の送り量が下送り歯２０の送り量に対して相対
的に変更可能である（図１参照）。この上送り変更装置
２６の詳細な構成は、本願出願人による特公平２−９８
３３号明細書に開示されている。

【００１３】図２及び図３に示すように、ミシンベッド
１２上には、ハウジング２８が設けられるとともに、こ
のハウジング２８の開口部近傍には、布送り込み側まで
延在して布分離板３０と上板３２とが上下に所定間隔離
間して配置される。この布分離板３０と上板３２とは、
ハウジング２８内の上下位置調節機構３４及び左右位置
調節機構３６に連結されており、この上下位置調節機構
３４及び左右位置調節機構３６の作用下にミシンベッド
１２の上面と布分離板３０との間隔及びこの布分離板３
０と上板３２との間隔が調整されるとともに、前記布分
離板３０と上板３２の左右方向の配置位置が調整可能で
ある。なお、上下位置調節機構３４及び左右位置調節機
構３６の詳細な構成は、本願出願人による特開昭５８−
１０５７８９号公報に開示されている。

【００１４】ハウジング２８内には、上布移動装置３８
及び下布移動装置４０が配置されている。この上布移動
装置３８は、パルスモータ４２を備え、このパルスモー
タ４２の出力軸４４に回動アーム４６を介してシリンダ
４８が連結され、このシリンダ４８内には、ロッド５０
がばね５２を介して外方に押圧された状態で移動自在に
収容される。このロッド５０が、上アーム５４に回動可
能に連結されるとともに、この上アーム５４は、ピン５
６を介して回動自在に支持される。上アーム５４のハウ
ジング２８側の一端にサーボモータ５８が装着され、こ
の上アーム５４の他端に回転可能に支持される回転輪６
０は、前記サーボモータ５８に連結された歯車伝達機構
６２を介して回転駆動される。この回転輪６０は、上板
３２の開口部３２１を介して上側の加工布Ｗ１に接触可
能である。

【００１５】下布移動装置４０は、上記の上布移動装置
３８と略同様に構成され、同一の構成要素には同一の参
照符号にａを付してその説明は省略する。この下布移動
装置４０を構成する下アーム６４の先端は、布分離板３
０の下方まで延びており、この先端に、下側の加工布Ｗ
２に接触可能な回転輪６０ａが支持されている。

【００１６】図３及び図４に示すように、布分離板３０
の下方において、ミシンベッド１２上には投光素子及び
受光素子からなる布端センサ６６が配置され、この布セ
ンサ６６が加工布Ｗ２の側端縁を検出して布端検出信号
を出力し、後述するＣＰＵにより前記加工布Ｗ２の布端
の設定位置（縫代）からの離脱方向及び離脱量が判別さ
れる。この布端センサ６６は、布送り方向に交差する方
向に複数配列された光検出器の集合体として形成された
公知のものであり、その詳細は、本願出願人による特公
昭６０−２８５１７号公報に開示されている。

【００１７】ミシンベッド１２には、上板３２の送り込
み側にあって支柱７６が立設され、かつその支柱７６が
ミシンベッド１２の上方及び下方に延びている。また、
この支柱７６のミシンベッド１２よりも上方部と下方部
に雄ネジ部がそれぞれ刻設され、これらの各ネジ部に
は、移動装置（制御手段）７２，７４の回転雌ネジ部が
螺合されており、この回転雌ネジ部をパルスモータによ
り回転させることで、この移動装置７２，７４が支柱７
６上を上下に移動する。

【００１８】そして、この移動装置７２，７４には、ア
ーム７８，７８ａを介してＣＣＤカメラ等の上布柄セン
サ（検出手段）６８及び下布柄センサ（検出手段）７０
がそれぞれに固定されており、これらの上下の各布柄セ
ンサ６８，７０は、加工布Ｗ１，Ｗ２の上方及び下方に
それぞれ配置されている。また、支柱７６には、上下の
各布柄センサ６８，７０のレンズ部８０，８０ａの周囲
を囲むように、リング状の照明装置８４，８４ａがアー
ム８２，８２ａを介して固定されている。さらに、ミシ
ンベッド１２の下布柄センサ７０に対向する部分には、
孔部２００が貫通形成されており、この下布柄センサ７
０の加工布Ｗ２の柄検出が可能になっている。

【００１９】図１に、本実施例に係る認識装置を含むミ
シン１０の電気的構成が示されている。演算手段として
の機能を有するＣＰＵ（中央処理装置）９０には、ＲＯ
Ｍ９２及びＲＡＭ９４が接続されている。このＲＯＭ９
２には、ミシン全体の動作を制御するためのプログラ
ム，柄のずれ量データの演算式（後述する），並びに加
工布Ｗ１，Ｗ２の柄幅ＰＷ，布厚ＷＷ（図６参照）に対
応した上布柄センサ用移動装置７２，下布柄センサ用移
動装置７４の最適移動量（テーブルデータとして）が記
憶されている。この最適移動量は、予め実験により求め
た値である。ＲＡＭ９４には、設定された縫代データや
検出された加工布Ｗ１，Ｗ２の柄の画像情報等を記憶す
るための領域が設けられている。

【００２０】ＣＰＵ９０には、前記布端センサ６６，上
布柄センサ６８，下布柄センサ７０の他、針１６ａの上
下位置を検出するための針位置検出装置９６，下送り歯
２０の送り量を検出するための下送り量検出装置９８，
上下送り歯２４，２０の送り量を設定するための送り量
設定装置１００，縫代を設定するための縫代設定装置１
０２及び起動ペダル１０４が、入力インターフェース１
０６を介して接続される。ＣＰＵ９０には、さらに上送
り変更装置２６，上布移動装置３８，下布移動装置４
０，ミシンモータ１０８，上布柄センサ用移動装置７２
及び下布柄センサ用移動装置７４が、出力インターフェ
ース１１０及び駆動回路１１２乃至１２２を介して接続
される。

【００２１】次に、このように構成されるミシン１０の
動作を説明する。

【００２２】縫製運転前の調整段階の動作を、図９に示
すフローチャートに基づいて説明すると、まず、作業者
は、加工布Ｗ１，Ｗ２の柄幅ＰＷ及び布厚ＷＷ（図６，
図７参照）を設定する（ステップ１）。次に、図９に示
すような校正用のパターンが上布柄センサ６８，下布柄
センサ７０に与えられる（ステップ２）。このパターン
は、予め幅が設定されており、上布柄センサ６８，下布
柄センサ７０のピントが合っていれば、図１０に示すパ
ターン幅Ｌ１は既知の値に等しくなり、一方、そのピン
トが狂っていると、図１１に示すように検出パターンの
波形がなだらかになってパターン幅Ｌ２は既知の値より
も大きくなる。従って、ステップ３で上布の検出パター
ン幅が設定値と異なれば、移動装置７２が駆動されて上
布柄センサ６８が移動され（ステップ４）、図１０に示
すパターン幅Ｌ１が得られるまで繰り返される。

【００２３】同様に、ステップ５及びステップ６におい
て、下布柄センサ７０が所定の位置まで移動された後、
ステップ１で設定された柄幅ＰＷ及び布厚ＷＷに対応す
る上布柄センサ６８，下布柄センサ７０の移動量が、Ｒ
ＯＭ９２のテーブルから読み出される。そして、ステッ
プ７，ステップ８で移動装置７２，７４の駆動作用下に
上布柄センサ６８，下布柄センサ７０が移動され、これ
らの位置調整、すなわち焦点距離の制御がなされる。

【００２４】この場合、本実施例では、加工布Ｗ１，Ｗ
２の柄幅ＰＷ及び布厚ＷＷに対応して移動装置７２，７
４の駆動作用下に上布柄センサ６８，下布柄センサ７０
を移動させることにより、この加工布Ｗ１，Ｗ２に対し
て前記上布柄センサ６８，下布柄センサ７０の焦点距離
を正確に調整することができる。このため、特に布厚Ｗ
Ｗの異なる種々の加工布Ｗ１，Ｗ２の柄や形状を確実に
認識することが可能になるという効果が得られる。

【００２５】しかも、加工布Ｗ１，Ｗ２が、ノイズを多
く含む生地である場合には、上記ステップ７，ステップ
８において上布柄センサ６８，下布柄センサ７０の焦点
位置をずらすように制御すれば、平滑化が容易に実現で
き、計算による平滑化処理が不要になって処理作業の高
速化が図られるという優れた効果がある。これを、図１
５に示す生地Ｐを用いて実際に検出すると、この生地Ｐ
に焦点距離を正確に合わせて画像情報を得た場合の検出
波形が、図１６であり、一方、焦点位置から所定の距離
だけずらして生地Ｐの画像情報を得た場合の検出波形
が、図１７である。このように、焦点位置からずらすこ
とにより、容易に平滑化が可能になるという結果が得ら
れる。

【００２６】次に、ミシン１０の縫製運転の動作を、図
１２に示すフローチャートに基づいて説明する。

【００２７】まず、ステップ１ａにおいて、起動ペダル
１０４の操作によりミシンモータ１０８が起動されてい
ると判断されると、針位置検出装置９６の検出信号に基
づく所定のタイミング毎に、布端センサ６６からの検出
データと予め設定された縫代データとが比較されて加工
布Ｗ２の側端縁が所定の位置にあるか否かが判別される
（ステップ２ａ）。その結果がＮＯの場合には、ステッ
プ３ａにおいて縫代が大の方向にずれているか否かが判
別され、大の方向にずれていれば、布端位置のずれに応
じた加工布Ｗ２の移動量が演算されて下布移動装置４０
が駆動され、回転輪６０ａが縫代減少方向に修正運動さ
れる（ステップ４ａ）。すなわち、図２において、パル
スモータ４２ａが、矢印Ｒ方向に回転駆動されることに
より、回転アーム４６ａ，シリンダ４８ａ等を介して下
アーム６４が矢印Ｓ方向に回動され、回転輪６０ａが加
工布Ｗ２に接触する。引き続き、パルスモータ４２ａが
矢印Ｒ方向に所定角度回転されることにより、ばね５２
ａの圧縮力を介して回転輪６０ａが加工布Ｗ２に圧接さ
れ、サーボモータ５８ａの作用下にこの回転輪６０ａが
回転されて加工布Ｗ２を移動させる。

【００２８】一方、ステップ３ａで小の方向にずれてい
れば、布端位置のずれに応じた加工布Ｗ２の移動量が演
算されて下布移動装置４０が駆動され、回転輪６０ａが
縫代増大方向に修正運動される（ステップ５ａ）。従っ
て、常に所定の縫代を確保して縫製が遂行される。

【００２９】ステップ２ａの判別結果がＹＥＳの場合、
ステップ６ａ及びステップ７ａにおいて、針位置検出装
置９６の検出信号に基づく所定のタイミング毎に、下布
柄センサ７０及び上布柄センサ６８により加工布Ｗ１，
Ｗ２の柄が検出され、その柄検出信号がＣＰＵ９０に導
入される。ここで、図１４に示す矩形領域内において、
上布柄センサ６８，下布柄センサ７０によって認識され
た上下両加工布Ｗ１，Ｗ２に関する画像情報に基づき、
布送り方向（矢印ｙ方向）のずれ量データｎと、布送り
方向に直交する方向（矢印ｘ方向）のずれ量データｍ
が、次式に基づく演算によって求められる。すなわち、
上布柄センサ６８，下布柄センサ７０によって認識され
た加工布Ｗ１，Ｗ２に関する画像情報を、各座標におけ
る輝度ｆ（ｘ，ｙ），ｇ（ｘ，ｙ）で表すと、両者の相
互相関関数Ｒ（ｍ，ｎ）は、

【００３０】

【数１】 ここで、前記相互相関関数Ｒ（ｍ，ｎ）の値を最大にす
るためのずれ量データｍ，ｎの値が、それぞれ加工布Ｗ
２に対する加工布Ｗ１のｘ方向及びｙ方向のずれ量とな
る。なお、Ｒ（ｍ，ｎ）は、ｘ１≦ｘ≦ｘ２，ｙ１≦ｙ
≦ｙ２の領域内における柄の合致度を表しており、パラ
メータｍ，ｎの関数である。ＣＰＵ９０は、予め設定さ
れたずれ量データｍ，ｎの取り得る範囲、すなわち、 −｜ｘ２−ｘ１｜≦ｍ≦｜ｘ２−ｘ１｜ −｜ｙ２−ｙ１｜≦ｎ≦｜ｙ２−ｙ１｜ の内、Ｒ（ｍ，ｎ）が最大となるずれ量データｍ，ｎの
値を求める。また、パラメータｍ，ｎの正負により、加
工布Ｗ１，Ｗ２の柄のずれ方向が判別される。

【００３１】このように、ずれ量データｎ，ｍが演算さ
れた後、ステップ９ａにおいて布送り方向にずれている
と判別されると、ずれ量データｎに基づいて上送り変更
量が演算されるとともに、その演算結果に基づいて上送
り変更装置２６が修正運動される（ステップ１０ａ，ス
テップ１１ａ）。次のステップ１２ａにおいて、柄が布
送り方向と交差する方向にずれているか否かが判別さ
れ、ＹＥＳの場合には、ステップ１３ａでずれ量データ
ｍに基づいて加工布Ｗ１の布送り方向と交差する方向へ
の移動量が演算されるとともに、その演算結果に基づい
て次のステップ１４ａで上布移動装置３８の回転輪６０
が修正運動される。これにより、加工布Ｗ１の加工布Ｗ
２に対するｘ方向のずれが修正される。なお、この上布
移動装置３８の動作は、前述した下布移動装置４０と同
様であり、その説明は省略する。

【００３２】従って、二枚の加工布Ｗ１，Ｗ２間に布送
り方向の柄ずれが生じている場合、及び布送り方向と交
差する方向への柄ずれが生じている場合のいすれにおい
ても、上送り変更装置２６及び上布移動装置３８の作動
により加工布Ｗ１が加工布Ｗ２に対して前記両方向に確
実に相対移動される。このため、横縞はもとより、斜め
縞や図１１（ａ）に示すような格子縞についても、二枚
の加工布Ｗ１，Ｗ２を正確に柄合わせしながら縫い合わ
せることができる。

【００３３】なお、本実施例では、上布柄センサ６８，
下布柄センサ７０を移動装置７２，７４を介して移動さ
せてそれぞれの焦点距離を制御しているが、これに限定
されるものではなく、例えばこの上布柄センサ６８，下
布柄センサ７０を支柱７６に固定するとともに、レンズ
８０，８０ａとして焦点位置調整可能なレンズを使用す
ることもできる。

【００３４】

【発明の効果】本発明に係る柄等の認識装置によれば、
焦点距離のずれによる生地の柄等の認識不良を有効に阻
止することができるとともに、ノイズの多い生地に対し
ては焦点位置からずらして画像情報の処理作業を一挙に
簡素化することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る柄等の認識装置を組み込
むミシンの電気回路のブロック図である。

【図２】前記ミシンの部分断面側面図である。

【図３】前記ミシンの部分断面平面図である。

【図４】前記ミシンの部分断面正面図である。

【図５】上布柄センサ及び下布柄センサの説明図であ
る。

【図６】加工布の柄幅の説明図である。

【図７】加工布の布厚の説明図である。

【図８】前記ミシンの調整段階のフローチャートであ
る。

【図９】柄の校正パターンの一例である。

【図１０】前記校正パターンの検出波形である。

【図１１】前記校正パターンの検出波形である。

【図１２】前記ミシンの縫製時のフローチャートであ
る。

【図１３】加工布の部分拡大図である。

【図１４】図１３の部分拡大図である。

【図１５】生地の説明図である。

【図１６】生地の検出波形の説明図である。

【図１７】生地の検出波形の説明図である。

【符号の説明】

１０ ミシン ２６ 上送り変更装置 ３８ 上布移動装置 ４０ 下布移動装置 ６６ 布端センサ ６８ 上布柄センサ ７０ 下布柄センサ ７２，７４ 移動装置 ９０ ＣＰＵ ９２ ＲＯＭ ９４ ＲＡＭ Ｗ１，Ｗ２ 加工布

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−254796（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−305992（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−77675（ＪＰ，Ａ) 特表 平２−501358（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) D05B 1/00 - 83/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生地の少なくとも一部における柄または
   形状を二次元の画像情報として検出する少なくとも一の
   検出手段と、 前記検出された画像情報を検出データとして記憶する記
   憶手段と、 前記検出データを用いて前記画像情報を認識する演算手
   段と、を備えた柄等の認識装置であって、 前記生地の布厚に対応して、 前記検出手段の焦点距離を
   制御する制御手段を備えることを特徴とする柄等の認識
   装置。
2. 【請求項２】 生地の少なくとも一部における柄または
   形状を二次元の画像情報として検出する少なくとも一の
   検出手段と、 前記検出された画像情報を検出データとして記憶する記
   憶手段と、 前記検出データを用いて前記画像情報を認識する演算手
   段と、 を備えた柄等の認識装置であって、 前記生地から前記検出手段の焦点位置をずらすように制
   御する制御手段を備えることを特徴とする柄等の認識装
   置。