Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Nähdaten

Abstract

 Bei der Vorrichtung und dem Verfahren zum Erzeugen von Nähdaten anhand von Mustervorlagen (4) wird die Relativbewegung zwischen einer Erfassungsvorrichtung (27) mit einem optischen Sensor, wie er in Computermäusen eingesetzt wird, und einer Mustervorlage (4) erfasst. Die Erfassung der Bewegungen ist unabhängig von allfälligen sichtbaren Kanten möglich. Eine Verarbeitungseinheit (32) wandelt die erfassten Bewegungsdaten in Nähdaten um, welche in einem Speicher (34, 56) gespeichert werden können. Anhand dieser Nähdaten kann eine Nähmaschine Nähmuster erzeugen, welche proportional zu jenen der Mustervorlagen (4) sind.

Beschreibung

[0001] Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen von Nähdaten bei einer Nähmaschine gemäss den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 7.

[0002] Beim Nähen, Sticken oder Quilten ist es häufig erwünscht, die Stichbildung entsprechend einer Vorlage zu steuern. Für diesen Zweck wird das Nähgut in der Regel in einen Rahmen eingespannt. Der Rahmen kann unter der Stichbildungsvorrichtung in einer horizontalen Ebene innerhalb gewisser Grenzen z.B. mittels Servomotoren bewegt bzw. positioniert werden. Alternativ kann das Nähgut z.B. auch mittels eines in die Stichplatte eingelassenen Transporteurs schrittweise in zwei Richtungen der Nähebene verschoben werden. Die Maschinensteuerung kontrolliert bzw. steuert die Bewegungen des Rahmens bzw. des Transportmittels und der Nähnadel in Abhängigkeit von gespeicherten Daten, welche das vorgegebene Muster repräsentieren. Das Format solcher Daten entspricht in der Regel normierten Vorschriften bzw. Standards. Dies ermöglicht den Austausch von Näh-, Stichund Stickmusterdaten unabhängig von der jeweiligen Systemplattform. Die Datensätze können beispielsweise auf Computern mittels geeigneter Software, z.B. mittels eines Stickmustereditors, erstellt und/oder geändert werden. Um Stickmusterdatensätze anhand von Vorlagen zu erstellen, können diese Vorlagen z.B. eingescannt und anschliessend durch ein Computerprogramm weiter verarbeitet werden. Dabei kann die gesamte Vorlage z.B. in einzelne Teilbereiche zerlegt werden. Von diesen Teilbereichen und/oder von der ganzen Vorlage können z.B. mit Mitteln der Bildverarbeitung Positionsdaten von zusammenhängenden Flächen und/oder von Kanten oder Umrissen ermittelt werden. Anschliessend können daraus die Datensätze für die zu speichernden Muster berechnet werden. Bei komplexeren Mustern ist es meist erforderlich, dass bei diesem Prozess eine erfahrene Person gewisse Vorgaben und Entscheidungen treffen muss. Das Einscannen kann in gewissen Fällen schwierig oder gar unmöglich sein, beispielsweise bei dicken bzw. gefütterten Quiltvorlagen und/oder bei grossflächigen Vorlagen. Zudem können die relativ hohen Kosten für die erforderliche Infrastruktur ein Haushaltsbudget schnell einmal sprengen.

[0003] Bei Nähmaschinen, die einen Lernmodus umfassen, können Muster auch direkt während des Nähens, Stickens oder Quiltens erfasst und gespeichert werden. Dabei werden z.B. die Lagekoordinaten des Rahmens für jeden Nähstich oder die Richtungskomponenten der Nähgutverschiebung zwischen je zwei Nähstichen erfasst, verarbeitet und gespeichert.

[0004] Die so gespeicherten Daten widerspiegeln die Anordnung der Einstichstellen auf dem Nähgut. Die Speicherung der Näh-, Stich- oder Stickmusterdaten kann direkt in der Maschinensteuerung oder in externen Speichermedien erfolgen. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass zum Gewinnen der Daten ein tatsächlicher Nähvorgang erforderlich ist. Es ist somit nicht möglich, Datensätze anhand bereits bestehender Vorlagen zu erstellen, ohne diese Vorlagen zu beschädigen.

[0005] Die erfassten und gespeicherten Musterdaten können zum Zwecke der Reproduktion einer Nähmaschine mit einer entsprechend ausgebildeten Maschinensteuerung zugänglich gemacht werden. Diese reproduzierende Nähmaschine steuert anhand der Daten das oder die Transportmittel für das Nähgut - also beispielsweise einen Stickrahmen oder den Transporteur - in der Weise, dass das neu erstellte Muster demjenigen der Vorlage entspricht.

[0006] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen von Nähdaten anhand von Mustervorlagen zu schaffen.

[0007] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 7.

[0008] Mit dem erfindungsgemässen Verfahren können anhand vorgegebener Muster auf einfache Art und Weise Nähdaten erzeugt werden, die zum automatischen Steuern von Nähgut-Transportvorrichtungen bei Nähmaschinen verwendet werden können, um formgleiche Kopien dieser Muster auf dem Nähgut zu erstellen. Durch Berücksichtigung eines vorgebbaren Skalierungsfaktors beim Generieren der Nähdaten oder bei der Weiterverarbeitung dieser Daten zwecks Erzeugung eines Näh-, Stich- oder Stickmusters auf dem Nähgut können die erfassten Muster in ihrer Grösse unverändert belassen oder vergrössert oder verkleinert werden.
Zum Erfassen der Musterdaten muss kein Nähvorgang durchgeführt werden. Ein flächiges Scannen der Muster ist ebenfalls nicht erforderlich. Eine Erfassungsvorrichtung mit einem in zwei Dimensionen hoch auflösenden optischen Sensor kann kleinste Struktur- und/oder Farbunterschiede der Mustervorlage detektieren. Wird die Erfassungsvorrichtung oder zumindest der das Muster erfassende Teil der Abbildungsoptik entlang der Musterränder relativ zur Mustervorlage bewegt, kann die Erfassungsvorrichtung aufgrund inkrementaler Lageänderungen von Strukturmerkmalen die Relativbewegung zwischen der Abbildungsoptik und der Mustervorlage erfassen. Mit hoher Abtastrate können so für aufeinander folgende Zeitabschnitte z.B. Positionsänderungen und/oder Geschwindigkeiten erfasst werden. Da der Erfassungsbereich des Sensors gross genug und die Schärfentiefe der Erfassungsoptik hoch genug sind, können einzelne Farb-und/oder Strukturmerkmale der Vorlage bzw. des Nähguts selbst bei hohen Relativgeschwindigkeiten und - beschleunigungen sowie bei leicht änderndem Abstand des Sensors zur Vorlagenoberfläche zuverlässig erfasst werden. Selbstverständlich kann alternativ zur Bewegung der Erfassungsvorrichtung auch die Mustervorlage relativ zur Erfassungsvorrichtung bewegt werden. Dabei kann die Mustervorlage wahlweise in einen Rahmen eingespannt oder, auf der Arbeitsfläche aufliegend, frei beweglich sein.
Die so erfassten Daten können weiter verarbeitet und in einem Speichermedium in einem geeigneten Format, vorzugsweise einem normierten Format, gespeichert werden. Alternantiv können die Daten direkt drahtlos oder über eine Kommunikationsleitung an die Steuerung einer Nähmaschine weitergeleitet werden, wo sie zur Steuerung der Transportvorrichtung für das Nähgut zwecks Erstellung einer formgleichen Kopie des erfassten Musters verwendet werden. Dabei kann in einer bevorzugten Ausgestaltung ein vorgebbarer Skalierungsfaktor die Grösse des Nähmusters bestimmen.

[0009] Die Mustervorlagen können beliebiger Art sein. So können beispielsweise einfache Nähmuster bzw. Nähte auf dünnen oder dicken Stoffen genauso als Vorlage dienen wie relativ dicke, gefütterte Quilts oder komplexe Stickmuster. Selbst Ausdrucke auf Papier eignen sich als Vorlage. Der Begriff "Nähmuster" ist allgemein zu verstehen und umfasst insbesondere Konturen und/oder Stichfolgen von Stickereien oder Quilts und Muster von Nähstichen. Im Zusammenhang mit der Erfassung von Vorlagen werden die Begriffe "Nähgut" und "Vorlage" synonym verwendet.

[0010] Wenn bei einer ersten Ausgestaltung der Erfindung die Erfassungsvorrichtung an einer Nähmaschine angeordnet ist, kann der Sensor bzw. ein Teil der Erfassungsvorrichtung z.B. oberhalb oder unterhalb der Stichplatte bzw. oberhalb oder unterhalb einer auf der Stichplatte aufliegenden Vorlage an der Nähmaschine angeordnet sein, um diese Vorlage von oben oder von unten her erfassen zu können. Insbesondere kann der Sensor in einen Stoffdrückerfuss integriert sein. Dieser kann bei Bedarf an der Nähmaschine montiert und - wenn die Nähmaschine dazu ausgebildet ist - mit der Steuerung der Nähmaschine oder alternativ mit einem externen Datenerfassungsgerät verbunden werden.

[0011] Die Spitze der oberhalb der Mustervorlage parkierten Nähnadel liegt vorzugsweise im Erfassungsbereich des Sensors oder in dessen Nähe. Das Nähgut bzw. die Mustervorlage kann dort, auf einer Nähgutauflage aufliegend, manuell so geführt werden, dass die zu erfassenden Musterlinien stets unter der hochgefahrenen Nähnadel oder alternativ unter einer anderen Referenzmarke liegen. Die Bedingungen bei der Erfassung der Muster sind ähnlich wie bei einer späteren Reproduktion der erfassten Muster, wobei das Nähgut dann mittels einer Transportvorrichtung entsprechend der erfassten Musterlinien verschoben wird. Alternativ kann das Nähgut zur Reproduktion gespeicherter Muster auch manuell verschoben werden, wobei z.B. ein Laserstrahl die nachzubildenden Muster auf das Nähgut projiziert.

[0012] Wenn die Erfassungsvorrichtung an einer Nähmaschine angeordnet ist, kann sie (bei entsprechender Ausbildung der Steuerung zum Verarbeiten der erfassten Signale) auch zur Überwachung und/oder Regelung der Transportvorrichtung für das Nähgut benutzt werden. So können Abweichungen der tatsächlichen Stoffbewegung von vorgegebenen Sollwerten beim automatischen Nähen erfasst und gegebenenfalls die Transportvorrichtung in der Weise beeinflusst werden, dass die Abweichungen minimal sind.

[0013] Alternativ kann eine derartige Vorrichtung auch dazu benutzt werden, die Geschwindigkeit der Nähnadel bzw. die Nadelstangenbewegung in Abhängigkeit der Nähgutbewegung derart zu steuern, dass bei manuellem Stoffvorschub gleichmässige Stichabstände gebildet werden. Insbesondere kann dabei die Sichtseite bzw. die Nähgutoberseite erfasst werden. Dies ist von besonderem Interesse beim Quilten.

[0014] Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können der Sensor oder die Erfassungsvorrichtung auch frei beweglich sein. Die Erfassungsvorrichtung kann z.B. mittels einer drahtlosen Funkverbindung oder mittels eines Kabels mit der Nähmaschine verbunden sein. Der Sensor kann z.B. als Griffel ausgeführt sein, der von Hand entlang der zu erfassenden Musterlinien über die Mustervorlage geführt wird.

[0015] Alternativ zu einer Nähmaschine kann der Sensor auch an ein anderes Datenerfassungsgerät angeschlossen werden, z.B. an einen Computer. Dieses Datenerfassungsgerät kann Nähdaten auf einem internen oder externen Speichermedium wie z.B. einer Harddisk oder einem Flash-Speicher speichern.
Derart aufgezeichnete Daten können zu einem späteren Zeitpunkt von einer Nähmaschinensteuerung abgefragt werden, um die gespeicherten Muster zu reproduzieren. Anstelle oder zusätzlich zur Speicherung von Nähdaten können die vom Sensor erfassten Daten auch direkt zur Steuerung der Transportvorrichtung und/oder der Nadelbewegung einer Nähmaschine benutzt werden.

[0016] Die Erfassungsvorrichtung umfasst eine Beleuchtung der zu erfassenden Nähgut- bzw. Vorlagenoberfläche. Dabei wird die Vorlagenoberfläche mit einem Lichtstrahl, der unter einem optimierten Winkel auf die Vorlagenoberfläche auftrifft, beleuchtet. Dadurch wird sichergestellt, dass die Nähgutoberfläche kontrastreich auf den Bildsensor abgebildet wird.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Licht der Lichtquelle über ein Prisma auf die Nähgutoberseite geführt und von dort über das gleiche Prisma zum Bildsensor geleitet. Dank der speziellen Ausgestaltung des Prismas können die Lichtquelle und der Bildsensor sehr nahe beieinander angeordnet werden. Zudem ist der Platzbedarf der Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Vorlagenoberfläche sehr gering, sodass sie bei den auszuführenden Arbeiten kein Hindernis darstellt.

[0017] Anhand einiger Figuren wird die Erfindung im Folgenden näher beschrieben. Dabei zeigen

Figur 1

ein Prinzipschema einer Nähmaschine mit am Kopf angeordneter Erfassungsvorrichtung,

Figur 2

einen teilweise aufgeschnittenen Nähfuss mit einer integrierten Erfassungsvorrichtung,

Figur 3

eine perspektivische Ansicht des Nähfusses aus Figur 2 mit einer Erfassungsmarke an der Sohle,

Figur 4

einen Querschnitt durch eine Nähmaschine im Bereich der Nadelstange, mit in den Unterarm integrierter Erfassungsvorrichtung,

Figur 5

ein mobiler Abtastkopf mit zugehörigem Auswertegerät,

Figur 6

eine alternative Ausgestaltung eines mobilen Abtastkopfs.

[0018] Figur 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Nähmaschine 1 mit einem horizontalen Unterarm 5, einer Stichplatte 9, einer Transportvorrichtung 7 in Gestalt eines Transporteurs 7a zum Verschieben des auf der Stichplatte 9 aufliegenden Nähguts 3, einem vertikalen Ständer 11 und einem Oberarm 13, dessen Ende als Kopfteil 15 ausgebildet ist, einer Nadelstange 17 mit eingesetzter Nähnadel 19, einer Stoffdrückerstange 21 mit daran angeschlossenem Nähfuss 23 und einer Maschinensteuerung 25. Unten am Kopfteil 15 oder zwischen Kopfteil 15 und Stichplatte 9 eine Erfassungsvorrichtung 27 mit einer Kamera bzw. einem Bildsensor 29 und einer Abbildungsoptik 30 so angeordnet, dass das Nähgut 3 im Bereich der Nähnadel 19 bzw. der Einstichstelle der Nähnadel 19 auf den Bildsensor 29 abgebildet wird. Die Erfassungsvorrichtung 27 ist so ausgebildet, dass sie Relativbewegungen des auf der Nähgutauflage aufliegenden Nähguts 3 bzw. einer Mustervorlage 4 in Bezug zur Nähmaschine 1 erfassen kann. Im Zusammenhang mit der Erfassung von Relativbewegungen kann der Begriff Nähgut 3 auch beliebige Mustervorlagen umfassen.

[0019] Da der Bildsensor 29 der Erfassungsvorrichtung 27 feinste Strukturen und Farbunterschiede des Nähguts 3 bzw. der Mustervorlage mit hoher Wiederholfrequenz von z.B. 1500 Hz erfassen kann, ist eine Erfassung der Relativbewegung auch dann möglich, wenn keine Kanten des Nähguts 3 im Erfassungsbereich des Sensors 29 liegen. Gute Resultate können z.B. mit einem Bildsensor 29 erreicht werden, wie er bei optischen Computermäusen eingesetzt wird. Vorzugsweise werden Sensoren mit hoher Ortsauflösung und sehr kurzen Reaktionszeiten eingesetzt, analog zu jenen, die bei Computermäusen mit Laserlichtquellen verwendet werden. Solche Laser-Computermäuse werden beispielsweise von der Firma Logitech unter der Bezeichnung MX1000 angeboten. Beim Verschieben des auf der Nähgutauflage aufliegenden Nähgutes 3 kann eine in den Bildsensor 29 integrierte oder diesem nachgeschaltete Bildverarbeitungselektronik z.B. anhand der Positionsänderung von Strukturmerkmalen des erfassten Bildausschnittes Informationen über die Richtung und/oder den Betrag und/oder die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung der Verschiebung bzw. der Positionsänderung des Nähguts 3 oder äquivalente oder ähnliche Werte ermitteln.

[0020] Bei der in Figur 1 dargestellten ersten Ausgestaltung der Erfindung können Relativbewegungen der Nähgutoberseite erfasst werden, welche der Nähnadel 19 zugewandt ist.

[0021] Die Erfassung der Vorlagenbewegung kann z.B. während eines stattfindenden Nähvorgangs oder alternativ unabhängig von der Ausführung eines Nähvorgangs erfolgen. Zur Wahl des jeweiligen Betriebsmodus' sind an der Nähmaschine 1 entsprechende Einstellmittel vorgesehen (keine Darstellung).
Bei der von einem Nähvorgang unabhängigen Erfassung einer Mustervorlage 4 - die Nähmaschine 1 umfasst entsprechende Mittel zur Umschaltung in diesen Betriebsmodus - wird die Nadelstange 17 mit der Nähnadel 19 in einer oberen Stellung parkiert und vom Nadelstangenantrieb entkoppelt. Falls die Transportvorrichtung 7 z.B. einen Transporteur 7a umfasst, wird dieser deaktiviert bzw. so eingestellt, dass er nicht mehr auf das Nähgut 3 bzw. die Mustervorlage 4 einwirken kann. Der Nähfuss 23, kann wahlweise von der Stoffdrückerstange 21 entfernt oder in eine obere Stellung angehoben oder zum Führen der Mustervorlage 4 mit geringem Auflagedruck federnd auf die Mustervorlage 4 aufgelegt werden.

[0022] Die Erfassungsvorrichtung 27 und die Maschinensteuerung 25 stehen miteinander in Wirkverbindung. In Figur 1 ist dies durch die unterbroche Linie L0 dargestellt. Die Wirkverbindung dient der ein- oder zweiseitigen Kommunikation oder Signalübertragung zwischen der Erfassungsvorrichtung 27 und der Steuerung 25 sowie, soweit dies erforderlich ist, der Energieversorgung der Erfassungsvorrichtung 27. Die Wirkverbindung kann z.B. elektrische Leiter und/oder optische Sender und Empfänger und/oder eine Funkverbindung z.B. auf Basis der Bluetooth-Technologie umfassen. Im Weiteren können optische Elemente wie Linsen, Spiegel, Lichtleiter und dergleichen Bestandteil der Wirkverbindung zwischen der Erfassungsvorrichtung 27 und der Maschinensteuerung 25 sein.

[0023] Die Steuerung 25 umfasst eine Verarbeitungseinheit 32, welche die von der Erfassungsvorrichtung 27 erfassten Messgrössen zu Nähdaten weiter verarbeitet. Die Nähdaten können z.B. Informationen zu den absoluten Positionen oder zu relativen gegenseitigen Lagen von Stützstellen umfassen, welche ein erfasstes Nähmuster repräsentieren. Wenn bei der Erfassung der Verlauf einer Naht auf den Bildsensor 29 abgebildet wurde, können die Nähdaten die Positionen der Einstichstellen der Naht als Stützstellen enthalten.
Zusätzlich können die Nähdaten auch Informationen über Vorschubgeschwindigkeiten umfassen. Vorzugsweise können der Verarbeitungseinheit 32 z.B. interaktiv über einen Berührungsbildschirm der Nähmaschine 1 Vorgabewerte für den Sollabstand benachbarter Stützstellen vorgegeben werden. Die Verarbeitungseinheit 32 kann in diesem Fall z.B. die Positionen äquidistanter Stützstellen berechnen, welche die Relativbewegung zwischen dem Nähgut 3 bzw. der Mustervorlage 4 und der Nähmaschine 1 repräsentieren. Vorzugsweise entspricht der Stützstellenabstand der für die Nachbildung des Nähmusters erwünschten Stichweite oder einem Bruchteil davon. Alternativ kann die Verarbeitungseinheit 32 auch angewiesen werden, innerhalb vorgebbarer Grenzen geeignete Stützstellenabstände oder Stichweiten zu ermitteln, die z.B. in Abhängigkeit der zu erzeugenden Krümmungsradien grösser oder kleiner sind.

[0024] Die berechneten Nähdaten können in einem Speicher 34 gespeichert werden, wobei dieser Speicher 34 innerhalb der Nähmaschine 1 oder alternativ ausserhalb als externer Speicher 34 ausgebildet sein kann. zusätzlich kann ein Nähdateneditor 36 vorgesehen sein, mit dem die erfassten Nähdaten z.B. visuell dargestellt und nachbearbeitet werden können. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Nähdaten abschnittweise erfasst und zu einem Ganzen zusammengefügt werden müssen oder wenn lokale Korrekturen der erfassten Nähmuster erforderlich sind.

[0025] Die Nähdaten sind dazu geeignet, eine entsprechend ausgebildete Nähmaschine 1 in der Weise zu steuern, dass die Relativbewegung zwischen Nähgut 3 und Nähmaschine 1 proportional zur erfassten Relativbewegung der Mustervorlage verläuft. Dies bezieht sich mindestens auf die geometrische Form bzw. auf die nachzubildenden Konturen. Die gespeicherten Nähdaten können aber auch Informationen zur Stichweite und/oder zeitliche Informationen enthalten, welche z.B. den Geschwindigkeitsverlauf der Nähgutbewegung in der Nähebene und/oder die zeitliche Steuerung der Nähnadelbewegung vorgeben.
Die Nähmaschine 1 kann das gespeicherte Nähmuster je nach Art der Nähdaten mit den vorgegebenen Stichweiten oder mit einer für den Nachbildungsprozess vorgebbaren Stichweitenfunktion reproduzieren. (Diese kann z.B. die Stichweite für jeden Nähstich in Bezug auf den jeweils vorangegangenen Nähstich vorgeben oder in Abhängigkeit des Krümmungsradius der zu bildenden Naht festlegen). Für den Nachbildungsprozess kann das Nähgut 3 z.B. in einen Stickrahmen eingespannt werden, der - kontrolliert von der Steuerung 25 - in einer Ebene unterhalb der Nähnadel 19 verschiebbar ist. Alternativ könnte das Nähgut 3 auch manuell bewegt werden, wobei z.B. mit einem Laserstrahl die nachzubildende Kontur des Nähmusters auf das Nähgut 3 projiziert wird. Der Stofftransport kann in diesem Fall z.B. durch eine zusätzliche Transportvorrichtung 7 mit einem Transporteur 7a, der das Nähgut 3 vorzugsweise in zwei Richtungen der Nähebene verschieben kann, unterstützt werden. Eine zusätzliche Verbesserung kann dadurch erreicht werden, dass die Erfassungsvorrichtung nun als Kontrollinstrument eingesetzt wird, welches Abweichungen der tatsächlichen Nähgutbewegung von der jeweiligen Sollbewegung erfasst und korrigierend auf die Transportvorrichtung 7 und/oder den Laserstrahl bzw. das Mittel zum Anzeigen der Soll-Nährichtung und/oder die Steuerung der Nadelbewegung einwirkt.

[0026] Alternativ zur Anordnung direkt am Kopfteil 15 der Nähmaschine 1 kann die Erfassungsvorrichtung 27 bei einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung auch ganz oder teilweise in einen vorzugsweise auswechselbaren Nähfuss 23 integriert sein, wie dies in Figur 2 dargestellt ist.

[0027] Der Erfassungsbereich des Bildsensors 29 kann je nach Ausgestaltung und Anordnung der Erfassungsvorrichtung 27 die Einstichstelle der Nähnadel 19 im Nähgut 3 einschliessen oder angrenzend oder beabstandet dazu ausgebildet sein, beispielsweise im Bereich der Sohle 47 des Nähfusses 23. Der Begriff "Einstichstelle" bezeichnet die Stelle unmittelbar unter der Nähnadel 19 im Nähgut 3 bzw. in der Mustervorlage 4 und wird auch dann verwendet, wenn bei der Erfassung einer Mustervorlage 4 kein Nähvorgang stattfindet.
Der Erfassungsbereich kann beispielsweise rechteckig, elliptisch oder kreisförmig ausgebildet sein und eine Fläche von z.B. etwa 50mm² oder etwa 100mm² erfassen. Vorzugsweise liegt der Erfassungsbereich nahe bei der Einstichstelle der Nähnadel 19. Das Zentrum eines kreisförmigen Erfassungsbereichs kann z.B. in einer Entfernung von etwa 5mm oder 10mm oder 15mm zur Einstichstelle der Nähndadel 19 liegen. Dadurch wird erreicht, dass die Abweichung der ermittelten Bewegungsinformationen von den tatsächlichen Werten der Relativbewegung des Nähgutes 3 bei der Einstichstelle minimal ist. Insbesondere ist der Einfluss von Rotationsbewegungen um eine durch die Nähnadel 19 verlaufende Drehachse (nicht dargestellt) minimal. Zudem verhindert der Nähfuss 23, dass sich das Nähgut 3 im Bereich der Einstichstelle wesentlich von der Nähgutauflage abheben kann. Die Erfassungsvorrichtung 27 kann so ausgebildet sein, dass sie nicht nur Verschiebungen des Nähguts 3 bzw. der Mustervorlage 4 in zwei unabhängigen Richtungen der Nähebene erfassen kann, sondern auch Drehbewegungen. Wenn auch die relative Lage der Einstichstelle der Nähnadel 19 und des auf den Bildsensor 29 abbildbaren Erfassungsbereichs bekannt und in der Erfassungsvorrichtung 27 gespeichert ist, kann die Erfassungsvorrichtung 27 eine Fehlerkorrektur ausführen, welche Unterschiede zwischen der Bewegung des Nähguts 3 innerhalb des Erfassungsbereichs des Sensors 29 und bei der Einstichstelle kompensieren kann.

[0028] Figur 2 zeigt einen solchen Nähfuss 23, wobei dieser teilweise aufgeschnitten ist. Der Nähfuss 23 umfasst einen Schaft 31 mit einer oben angeordneten runden Aufnahmeöffnung 33 für die Befestigung des Nähfusses 23 am unteren Ende einer Stoffdrückerstange 21. An der Oberseite des Schafts 31 können Kontaktelemente 37 z.B. in Gestalt von Kontaktfedern innerhalb eines Kontaktmoduls ausgebildet sein. Diese stehen, wenn der Nähfuss 23 an der Stoffdrückerstange 21 montiert ist, mit komplementären Kontaktflächen (nicht dargestellt) eines im unteren Bereich an der Stoffdrückerstange 21 gehaltenen Kontaktprints (nicht dargestellt) in Verbindung. Diese elektrische Verbindung ist Bestandteil einer Wirkverbindung zwischen der Maschinensteuerung 25 und der Erfassungseinrichtung 27. An der Unterseite des Schafts 31 ist ein Zwischenstück 43 federnd oder alternativ starr mit dem Schaft 31 verbunden. Zwischen dem Schaft 31 und dem Zwischenstück 43 können eine oder mehrere Schraubenfedern 45 vorgesehen sein, welche das Zwischenstück 43 gegen einen bzw. mehrere am Schaft 31 oder an einem mit diesem verbundenen Anschlag drückt. Beim Auftreten einer Gegenkraft, wenn der Nähfuss 23 auf das Nähgut 3 gedrückt wird, wird das Zwischenstück 43 entgegen der Kraft der Schraubenfedern 45 geführt verschoben. Am unteren Ende des Zwischenstücks 43 ist eine Quilt- bzw. Nähsohle, kurz Sohle 47 genannt, austauschbar oder alternativ fest mit dem Zwischenstück 43 verbunden. Zum Erfassen von Mustervorlagen 4 ohne Nähvorgang wird vorzugsweise eine Sohle 47 mit einer Markierung z.B. in Gestalt eines Fadenkreuzes oder einer anderen Ziel- oder Erfassungsmarke 44 verwendet, wie dies in Figur 3 beispielhaft dargestellt ist. Alternativ kann auch die in einer oberen Stellung parkierte Nähnadel 19 als Ziel- oder Referenzmarke zum Ausrichten und Erfassen der Mustervorlage 4 verwendet werden.
Die Erfassungsvorrichtung 27 umfasst im in Figur 2 dargestellten Beispiel den CCD- oder CMOS-Bildsensor 29, eine vor diesem angeordnete Sensoroptik bzw. ein optisches Abblildungssystem mit einer Blende 49, einer Linse 51 und einem partiell verspiegelten Prisma 53. Des Weiteren umfasst die Erfassungsvorrichtung 27 eine Lichtquelle 55, z.B. eine LED oder eine Laserdiode, zum Beleuchten des Nähguts 3 im Erfassungsbereich des Bildsensors 29. Die LED, der Bildsensor 29 und eine dem Bildsensor 29 nachgeschaltete oder in diesen integrierte Auswerteelektronik 57 sind auf einem gemeinsamen Erfassungsprint 59 angeordnet, welcher elektrisch z.B. mittels eines Flexprints 61 oder eines Verbindungskabels mit dem Kontaktmodul verbunden ist. Alternativ zu einem Kontaktmodul könnte auch ein Kabel mit einem Anschlussstecker zum Verbinden der Erfassungselektronik mit der Steuerung 25 verwendet werden (keine Darstellung).

[0029] Bei einer dritten Ausgestaltung der Erfindung, wie sie in Figur 4 dargestellt ist, ist die Erfassungsvorrichtung 27 unterhalb eines Schutzfensters 38 in der Stichplatte 9 in den Unterarm 5 eingebaut. Somit wird das Nähgut 3 bzw. die Mustervorlage 4 von der Unterseite her erfasst. Oberhalb des Schutzfensters 38 kann optional an der Stoffdrückerstange 21 ein vorzugsweise abnehmbarer Gleitschuh oder Roller 40 montiert sein. Gegenüber dem Schutzfenster 38 drückt dabei eine Feder 42 eine Kugel leicht gegen das Nähgut 3. Figur 4 zeigt eine Situation mit auf der Nadelstange 17 aufgesetztem Nähfuss 23, wie sie bei der Erfassung von Nähgutbewegungen während eines Nähvorgangs auftreten kann. Analog zur Erfassung der Oberseite des Nähguts 3 bzw. der Mustervorlage 4 kann auch hier eine Erfassung der Unterseite der Mustervorlage 4 ohne Ausführung eines Nähvorgangs erfolgen, wobei die Nadelstange 17 mit oder ohne Nadel 19 in einer oberen Stellung parkiert wird. Der Nähfuss 23 und/oder der Gleitschuh 40 können dabei wahlweise an der Stoffdrückerstange 21 belassen oder davon entfernt werden. Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, wie sie in Figur 5 dargestellt ist, ist die Erfassungsvorrichtung 27 als Abtastkopf 50 mit einem Griffel ausgeführt, der mittels einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung mit einem Computer bzw. Auswertegerät 54 in Wirkverbindung steht. Dies ist in Figur 5 symbolisch durch eine unterbrochene Linie L0 zwischen zwei Antennenstummeln 58 am Abtastkopf 50 und am Auswertegerät 54 dargestellt. Selbstverständlich kann auch eine entsprechend ausgebildete Maschinensteuerung 25 einer Nähmaschine 1 als Auswertegerät 54 genutzt werden. Das Auswertegerät 54 umfasst analog zur Maschinensteuerung 25 eine Verarbeitungseinheit 32 mit einem Arbeitsspeicher und ein internes nichtflüchtiges Speichermedium 34 (beispielsweise eine Festplatte) und/oder ein externes nichtflüchtiges Speichermedium (beispielsweise einen Memory-Stick 56 mit einem Flash-Speicher). Am unteren Ende des Abtastkopfes 50 ist eine Erfassungseinrichtung 27 mit einer Erfassungsmarke 44 angeordnet, wie sie anhand von Figur 3 im Zusammenhang mit der Integration in einen Nähfuss 23 bereits beschrieben wurde. Anstelle einer länglichen Stiftform kann der Abtastkopf 50 auch - ähnlich einer kleinen optischen Funk-Computermaus mit angesetzter Erfassungsmarke 44 - kompakt ausgeführt sein und eine ebene Auflagefläche aufweisen, wie dies in Figur 6 dargestellt ist. Vorzugsweise sind am Abtastkopf 50 Taster bzw. Schaltelemente 60 ausgebildet, mit denen ein Benutzer z.B. Start- und Stopp von Aufzeichnungsvorgängen signalisieren und/oder Editierfunktionen am aufgezeichneten Nähmuster vornehmen kann. In letzterem Fall ist das Auswertegerät 54 vorzugsweise ein Computer mit hoch auflösendem Bildschirm und mit einer Aufzeichnungs- und Editiersoftware, wobei der Abtastkopf 50 sowohl als Zeigegerät für die menugesteuerte Software als auch als Erfassungsgerät genutzt werden kann.
Zur Erfassung und Aufzeichnung von Nähdaten wird nun der Abtastkopf 50 so auf die Mustervorlage 4 bzw. das Nähgut 3 gelegt, dass die zu erfassende Musterlinie unter die Erfassungsmarke 44 des Abtastkopfs 50 zu liegen kommt. Mit einem Druck auf das Start/Stopp- Schaltelement 60 beginnt die Aufzeichnung. Der Abtastkopf 50 wird nun von Hand so entlang der Musterlinie verschoben, dass diese immer unter der Erfassungsmarke 44 liegt. Dabei ermittelt die Erfassungsvorrichtung 27 mit hoher Abtastrate inkrementelle Verschiebungsvektoren und übermittelt diese an die Verarbeitungseinheit 32. Die Verarbeitungseinheit 32 berechnet daraus unter Berücksichtigung allfälliger weiterer Vorgaben die Positionen der Stützstellen. Diese werden als Nähdaten im Speicher 34 gespeichert. Alternativ oder zusätzlich können solche Nähdaten auch direkt an eine Nähmaschinensteuerung 25 übermittelt werden, wobei diese die Transportvorrichtung 7 und den Nadelstangenantrieb entsprechend der empfangenen Daten ansteuert. Auf diese Weise kann die Nähmaschine 1 das erfasste Muster im jeweils gewünschten Massstab reproduzieren.
Alternativ zu einem optischen Abtastkopf 50, der über die Mustervorlage 4 geführt wird, könnte auch ein mechanischer Abtastkopf verwendet werden, der z.B. eine Rollkugel oder ein schwenk- und drehbares Abtastrad umfasst (keine Darstellung). Im Weiteren könnte auch ein Digitalisierboard mit einem Digitalisierstift verwendet werden. In diesem Fall könnte der Digitalisierstift den Konturen einer auf dem Digitalisierboard liegenden Mustervorlage 4 nachgeführt werden. Das Digitalisierboard wiederum ist über eine Wirkverbindung per Funk oder Kabel mit dem Auswertegerät 54 bzw. der Maschinensteuerung 25 verbunden.

Ansprüche

1. Verfahren zum Erzeugen von Nähdaten anhand von Mustervorlagen (4), dadurch gekennzeichnet, dass eine Erfassungsvorrichtung (27) mit einem optischen Sensor die Relativbewegung der Mustervorlage (4) erfasst, und dass eine Verarbeitungseinheit (32) die von der Erfassungsvorrichtung (27) erfasste Messgrösse zu Nähdaten weiter verarbeitet, welche dazu geeignet sind, eine Transportvorrichtung (7) zum Verschieben des Nähguts (3) bei einer Nähmaschine (1) in der Weise zu steuern, dass die Bewegung des Nähguts (1) unterhalb der Nähnadel (19) proportional zur erfassten Relativbewegung der Mustervorlage (4) verläuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Mustervorlage (4) mindestens teilweise auf einer Auflagefläche aufliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Mustervorlage (4) entlang der Auflagefläche verschoben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung (27) oder Teile davon relativ zur Mustervorlage (4) bewegt werden.

4. Verfahren zur Erzeugung von Nähdaten nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nähdaten in einem Speichermedium (34, 56) gespeichert werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nähdaten in den Arbeitsspeicher einer Nähmaschinensteuerung (25) übertragen und zu Steuerbefehlen für eine Transportvorrichtung (7,7a) für das Nähgut (3) weiter verarbeitet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Nähgut (3) durch die Transportvorrichtung (7,7a) jeweils schrittweise von Einstichposition zu Einstichposition verschoben wird, wobei die Einstichpositionen durch die Nähdaten vorgegeben sind oder von der Nähmaschinensteuerung (25) anhand der Nähdaten berechnet werden, und dass die Nähmaschinensteuerung (25) an den Einstichpositionen jeweils die Ausführung eines Nähstichs veranlasst.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Bildsensor (29) ist, und dass die Erfassungsvorrichtung (27) eine Abbildungsoptik (30) umfasst, mit welcher Flächenbereiche der Mustervorlage auf den Bildsensor (29) abbildbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung (27) derart an einer Nähmaschine (1) angeordnet ist, dass die Oberseite und/oder die Unterseite der Mustervorlage (4) bzw. des Nähgutes (3) im Bereich einer Erfassungsmarke (44) erfassbar sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung (27) mindestens teilweise in einen Nähfuss (23) integriert ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung (27) zum Erfassen von Bewegungsmustern einen über die Vorlagenoberfläche führbaren Abtastkopf (50) umfasst.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung (27) eine Kommunikationseinrichtung für eine drahtlose oder leitungsgebundene Kommunikation mit der Verarbeitungseinheit (32) und/oder einem Auswertegerät (54) und/oder einer Nähmaschinensteuerung (25) umfasst.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung (27) eine Lichtquelle (55) umfasst, dass von dieser Lichtquelle (55) emittiertes Licht mittels optischer Elemente derart auf die abzutastende Fläche der Mustervorlage (4) leitbar ist, dass diese vom Sensor(29) kontrastreich erfassbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (32) zur Umwandlung der vom Sensor (29) generierten Messgrösse oder Daten in Nähdaten oder in Steuerdaten zum Beeinflussen der Bewegung der Transportvorrichtung für das Nähgut (3) und/oder der Nadelstangenbewegung ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Speichermedium (34, 56) zum Speichern von Nähdaten vorgesehen ist.

Zeichnung