[0001] Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2021 212 588.3 in Anspruch, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
[0002] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen eines Näh-Datensatzes als Grundlage
eines Nähprogramms zum Nähen eines Nahtverlaufes auf einem Nähgutstrukturen aufweisenden
Nähgut. Ferner betrifft die Erfindung einen Nähguthalter zur Durchführung eines derartigen
Verfahrens und eine Nähanlage zur Durchführung eines derartigen Verfahrens, aufweisend
mindestens einen derartigen Nähguthalter.
[0003] Eine Nähanlage zum Nähen eines Nahtverlaufs auf einem Nähgut ist bekannt aus der
EP 3 088 587 B1. Ein Verfahren zur Positionsregelung eines Nahtverlaufs relativ zu Strukturen eines
Nähguts ist bekannt aus der
WO 2019/219 296 A1. Die
DE 35 35 664 C2 offenbart ein Verfahren zum Steppen entlang der Konturen von auf flächigen elastischen
Stoffen aufgebrachten Mustern sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.
Die
DE 10 2018 209 000 A1 offenbart ein Verfahren zur Erzeugung eines Bildes, das eine Stickfläche in einem
Stickrahmen zeigt, um computergestützte Maschinenstickerei zu ermöglichen. Die
US 2014/0230706 A1 offenbart ein Nähmaschinensystem und einen Stickrahmen. Die
US 2011/0048300 A1, die
EP 2 357 272 A1, die
US 8,738,171 B2 und die
US 8,061,286 B2 offenbaren eine Nähmaschine und ein computerlesbares Medium, das ein Nähmaschinensteuerprogramm
speichert. Die
US 11,268,222 B2 offenbart eine Nähmaschine. Die
DE 10 2015 116 112 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Erkennen einer Form und eine Nähmaschine.
[0005] Beispielsweise im Automotive-Bereich sind Anforderungen, die an die Positionsgenauigkeit
eines Nahtverlaufes relativ zu Nähgutstrukturen gestellt sind, sehr hoch. Es ist eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Erstellen eines Näh-Datensatzes
als Grundlage eines Nähprogramms zum Nähen eines Nahtverlaufs auf einem Nähgutstrukturen
aufweisenden Nähgut zu schaffen, welches höchsten Positionsanforderungen hinsichtlich
einer Positionierung des Nahtverlaufs relativ zu den Nähgutstrukturen genügt.
[0006] Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den im Anspruch
1 angegebenen Merkmalen.
[0007] Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass der Einsatz von mindestens vier Positionsmarkern
auf einem Nähguthalter, auf dem wiederum das Nähgut gehalten wird, eine sehr genaue
Erfassung von Abbildungsfehlern der beim Verfahren zum Einsatz kommenden Kamera erlaubt.
Insbesondere die Verzeichnung kann sehr genau erfasst werden, wobei insbesondere eine
trapezförmige Verzerrung exakt erfasst werden kann. Insbesondere Verzeichnungsfehler
können berücksichtigt werden, die bei der ursprünglichen Kalibrierung der Kamera nicht
oder nur mit sehr großem Aufwand erfassbar wären. Ein Nähprogramm, welches auf Grundlage
einer unter Verwendung der vier Positionsmarker erfassten Abbildung und den verarbeiteten
Soll/Ist-Bildabweichungen erstellt wird, gewährleistet ein sehr exaktes Nähen eines
Nahtverlaufs positionsgenau zu den Nähgutstrukturen.
[0008] Das Verfahren zur Erstellung eines Nähdatensatzes kombiniert eine anfängliche Kalibrierung
der Kamera unter Verwendung eines Kalibrierungsrasters einerseits und einen Vergleich
eines Ist-Bildes eines Nähguthalters mit Nähgut und Positionsmarkierungen mit einem
Soll-Bild, das eine Soll-Position von Nähgutstrukturen und ein Soll-Scheinprofil in
einem Nähsystem-Koordinatensystem zeigt, andererseits. Diese Kombination stellt sicher,
dass ein resultierender Nähdatensatz präzise ist.
[0009] Die beiden Verfahrensschritte "Erstkalibrierung" und "Ist-Soll-Bild-Vergleich" tragen
gemeinsam zu einer solchen Nähdatensatzgenauigkeit bei.
[0010] Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere beim positionsgenauen Nähen an CNC-Nähmaschinen
relativ zu Nähgutstrukturen auch bei von Nähgutteil zu Nähgutteil abweichenden Nähgutzuschnitten
zum Einsatz kommen. Auf die exakte Maßhaltigkeit entsprechender Nähgutzuschnitte kommt
es bei Anwendung des Verfahrens nicht an.
[0011] Beispiele für Nähgutstrukturen aufweisendes Nähgut sind Autositze, Armaturenbretter,
Hosentaschen, Patten, Gürtel, Handtaschen.
[0012] Bei den Nähgutstrukturen kann es sich um Perforationen handeln.
[0013] Genau vier Positionsmarker nach Anspruch 2 haben sich zum Erfüllen auch anspruchsvoller
Positionieranforderungen als ausreichend herausgestellt.
[0014] Ein Erfassen zusätzlicher nähguthalterspezifischer Informationen nach Anspruch 3
vermeidet die Notwendigkeit einer Kalibrierung jedes einzelnen Nähguthalters vor dessen
Verwendung in der Nähanlage, da die nähguthalterspezifischen Informationen entsprechend
nähguthalterspezifische Korrekturwerte berücksichtigen können.
[0015] Vorbereitungsschritte nach Anspruch 4 stellen eine Möglichkeit dar, wie die Koordinaten
der Positionsmarker vor dem Erstellen des Nähprogramms absolut erfasst werden.
[0016] Die Vorteile eines Nähguthalters nach den Ansprüchen 5 und 6 entsprechen denen, die
vorstehend unter Bezugnahme auf das Verfahren bereits erläutert wurden. Dies gilt
entsprechend für einen Nähguthalter nach Anspruch 7.
[0017] Ein QR-Code nach Anspruch 8 hat sich als robuster Informationsträger herausgestellt.
[0018] Die Vorteile einer Nähanlage nach Anspruch 9 entsprechen denen, die vorstehend unter
Bezugnahme auf das Verfahren und den Nähguthalter bereits erläutert wurden.
[0019] Ein Set aus Nähguthaltern nach Anspruch 10 ermöglicht einen hohen Nähgutdurchsatz
beim Nähen durch die Nähanlage.
[0020] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher
erläutert. In dieser zeigen:
- Fig. 1
- schematisch eine Nähanlage in einer Ansicht von oben, wobei hauptsächlich verschiedene
Nähgut-Arbeitsbereich bei der Verar-beitung durch die Nähanlage dargestellt sind;
- Fig. 2
- in einer Aufsicht eine Variante eines Nähguthalters mit hierüber fixiertem Nähgut
vor dem Nähen eines Nahtverlaufes, der abgestimmt ist auf Nähgutstrukturen des Nähguts;
- Fig. 3
- in einer zu Fig. 2 ähnlichen Darstellung den Nähguthalter mit dem Nähgut mit dem genähten
Nahtverlauf; und
- Fig. 4
- eine Ausschnittsvergrößerung des Nähguts nach Fig. 3.
[0021] Eine Nähanlage 1 hat eine Nähmaschine 2 zum Nähen eines Nahtverlaufs auf einem Nähgut-Teil
3, das Nähgutstrukturen aufweist, die in der Fig. 1 nicht dargestellt sind. Die Nähmaschine
2 vernäht das Nähgut 3 in einem Stichbildungsbereich 4 durch Ausbilden mindestens
einer Naht 5. Zum Transportieren des Nähguts 3 von einem Zuführ-Bereich 6 hin zum
Stichbildungsbereich 4 und zum Transportieren des Nähguts 3 vom Stichbildungsbereich
4 hin zu einem Ablege-Bereich 7 dient eine Nähgut-Nähtransporteinrichtung 8. Letztere
transportiert einen Halterahmen 9, auf dem beziehungsweise an dem das Nähgut 3 fixiert
ist. Der Halterahmen 9 wird nachfolgend auch als Nähguthalter bezeichnet. Der Halterahmen
9 ist geführt gehalten von einer Linearführung 10 der Nähgut-Transporteinrichtung
8. Die Linearführung 10 erstreckt sich zwischen dem Zuführ-Bereich 6 über den Stichbildungsbereich
4 bis hin zum Ablege-Bereich 7. Diese drei Bereiche 4, 6 und 7 stellen einen Nähtransport-Bereich
11 dar.
[0022] Zum Bewegen des Halterahmens 9 zwischen dem Zuführbereich 6 (vgl. die Momentanstellung
der Fig.) und dem Ablege-Bereich 7 dient ein Nähtransport-Antrieb 12. Letzterer beinhaltet
einen in an sich bekannter Weise ausgeführten, gesteuert antreibbaren x-y-Koordinatentisch
zur Erzeugung eines Verlaufs der Naht 5 beim Nähen. Ein entsprechendes xy-Koordinatensystem
ist in der Fig. 1 dargestellt.
[0023] Die Nähanlage 1 hat weiterhin eine Nähgut-Versorgungstransporteinrichtung 13. Letztere
dient zum Transportieren des Nähguts 3 von einem Nähgut-Zuführ-Stapelbereich 14 hin
zum Zuführ-Bereich 6 der Nähgut-Nähtransporteinrichtung 8 sowie zum Transportieren
des Nähguts 3 vom Ablege-Bereich 7 der Nähgut-Nähtransporteinrichtung 8 hin zu einem
Nähgut-Ablege-Stapelbereich 15. Die Nähgut-Versorgungstransporteinrichtung 13 transportiert
das Nähgut 3 also einerseits in einem Zuführ-Versorgungstransportbereich 16 und in
einem Ablege-Versorgungstransportbereich 17. Der Zuführ-Versorgungstransportbereich
16 beinhaltet den Nähgut-Zuführ-Stapelbereich 14 und den Zuführ-Bereich 6. Der Ablege-Versorgungs-Transportbereich
17 beinhaltet den Ablege-Bereich 7 und den Nähgut-Ablege-Stapelbereich 15.
[0024] Die Nähgut-Versorgungstransporteinrichtung 13 ist als Greifroboter ausgebildet und
beinhaltet eine Roboter-Basiseinheit 18, die über eine Gelenkverbindung 19 mit einem
Nähgutgreifer 20 verbunden ist und diesen ansteuert. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
ist ein und derselbe Greifroboter 13 einerseits zum Transportieren des Nähguts 3 innerhalb
des Zuführ-Versorgungstransportbereichs 16 und andererseits innerhalb des Ablege-Versorgungstransportbereichs
17 ausgebildet. Ein Weg des Nähguts zwischen dem Nähgut-Zuführ-Stapelbereich 14 und
dem Nähgut-Ablege-Stapelbereich 15 ist in der Fig. 1 durch Pfeile dargestellt.
[0025] Der Nähguthalter 9 hat insgesamt vier Positionsmarker 21, 22, 23, 24, die voneinander
beabstandet auf dem Nähguthalter 9 aufgebracht sind, also jeweils Positionen mit unterschiedlichen
xy-Koordinatenpaaren, also individuellen Paaren aus jeweils einer x-Koordinate und
einer y-Koordinate, auf dem Nähguthalter 9 einnehmen.
[0026] Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführung eines Nähguthalters 25 mit einem dort aufgebrachten
und mit den Nähguthalter 25 fixierten Nähgut am Beispiel einer PKW-Sitzfläche. Das
Nähgut hat Nähgutstrukturen 27 in Form von Perforationen, die im Nähgut 26 in Form
eines Rautenmusters eingebracht sind. Zwischen Rauten 28 dieses Perforations-Rautenmusters
liegen perforationsfreie Nähgutbereiche 29 vor, längs denen sehr positionsgenau Nähte
29 in Form eines Nahtverlaufs aufgebracht werden, der in den Fig. 3 und 4 näher dargestellt
ist.
[0027] Der Nähguthalter 25 hat wiederum vier Positionsmarker 21 bis 24, die hinsichtlich
ihrer Funktion den Positionsmarkern der Ausführung nach Fig. 1 entsprechen.
[0028] Der Nähguthalter 25 hat eine rechteckige Grundform.
[0029] Die vier Positionsmarker 21 bis 24 sind in den vier Ecken des Nähguthalters 25 auf
diesem fest angebracht, sodass deren Position relativ zum Nähguthalter 25 nach der
Aufbringung der Positionsmarker 21 bis 24 fest bleibt. Jeder der Positionsmarker 21
bis 24 ist nach Art eines Fadenkreuzes mit einem exakt definierten Positionsmarker-Referenz-Mittelpunkt
30 ausgeführt. Dieses Fadenkreuz kann durch in Umfangsrichtung um den Mittelpunkt
30 alternierende helle und dunkle Quadranten gebildet sein.
[0030] Die Positionsmarker 21 bis 24 sind so auf dem Nähguthalter 9 beziehungsweise 25 angebracht,
dass die Positionsmarker nach der Fixierung des jeweiligen Nähguts 3 beziehungsweise
26 auf die Nähguthalter 9 beziehungsweise 25 in einer Aufsicht von oben jeweils sichtbar
bleiben.
[0031] Der Nähguthalter 25 trägt weiterhin einen Informationsträger 31, der nähguthalterspezifische
Informationen zu den x- und y-Koordinaten der vier Positionsmarker 21 bis 24 aufweist.
Mittels der Informationen auf dem Informationsträger 31 lassen sich in einem xy-Koordinatensystem
der Nähanlage 1 individuelle Beiträge der Koordinaten der vier Positionsmarker 21
bis 24 bei längs der Linearführung 10 geführten Nähguthalter 9 beziehungsweise 25
exakt absolut bestimmen. Derartige individuelle Beiträge können sich durch die individuelle
Fertigung des jeweiligen Nähguthalters 25 und/oder des jeweiligen Positionsmarkers
21 bis 24 ergeben. Die Position der Positionsmarker 21 bis 24 auf dem Nähguthalter
9 beziehungsweise 25 kann in einer vorher definierten Position des Nähguthalters,
geführt durch die Linearführung 10, absolut bestimmt sein und diese x- und y-Koordinaten
der Positionsmarker 21 bis 24 im Informationsträger 31 abgelegt sein.
[0032] Der Informationsträger 31 kann als QR-Code gestaltet sein. Beim Informationsträger
31 kann es sich auch um einen RFID-Chip handeln.
[0033] Zur Vorbereitung eines Nähens des Nahtbildes nach den Fig. 3 und 4 wird zunächst
ein Näh-Datensatz zum Abarbeiten eines Nähprogramms zum Nähen dieses Nahtverlaufes
auf dem Nähgut 3 beziehungsweise 26 erstellt. Hierbei wird zunächst eine Kamera 32
(vergleiche Fig. 1) der Nähanlage 1 kalibriert. Dies erfolgt durch Erfassen einer
Verzeichnung der Kamera 32 über ein Bildfeld, das in einer Bildebene liegt, mithilfe
der Aufnahme eines Kalibrierungsrasters durch die Kamera 32 im Bildfeld. Als Kalibrierungsraster
kann beispielsweise eine Schachbrettstruktur mit exakt bekannter Größe der einzelnen
Felder herangezogen werden, mit der auch Randbereiche eines zur Erfassung des Nähguts
auf dem jeweiligen Nähguthalter 3 beziehungsweise 26 erforderlichen Bildfeldes der
Kamera 32 erfasst werden.
[0034] Beim Nähprogramm-Erstellungsverfahren wird das Nähgutteil 3 beziehungsweise 26 auf
dem Nähguthalter 9 beziehungsweise 25 fixiert. Die Positionsmarker 21 bis 24 bleiben
nach dieser Fixierung von der Kamera 32 erfassbar. Die jeweilige x-Koordinate und
die jeweilige y-Koordinate jedes der Positionsmarker 21 bis 24 sind aufgrund einer
vorbereitenden Messung und/oder über das Auslesen des Informationsträgers 31 bekannt.
Zur Erfassung der x- und y-Koordinaten der Positionsmarker 21 bis 24 können diese
nach dem Anbringen auf dem Nähguthalter 9 beziehungsweise 25 im Rahmen eines Vorbereitungsschritts
in einer Führungsposition der Linearführung 10 also durch Messen im xy-Koordinatensystem
der Nähanlage 1 ermittelt werden.
[0035] Im Rahmen des Verfahrens wird dann mit der Kamera 32 ein Ist-Bild des Nähguthalters
9 beziehungsweise 26 mit dem Nähgut 3 beziehungsweise 25 und den Positionsmarkern
21 bis 24 aufgenommen. Dieses Ist-Bild wird dann mit einem Soll-Bild überlagert, das
eine Soll-Position der NähgutStrukturen 27 und einen Soll-Nahtverlauf für die Nähte
29 im xy-Koordinatensystem der Nähanlage 1 zeigt. Es werden dann Abweichungen zwischen
dem Ist-Bild und dem Soll-Bild erfasst, wobei in diese Erfassung der Abweichungen
Kamera-Kalibrierinformationen eingehen, die im vorstehend erläuterten Kalibrierschritt
gewonnen wurden und andererseits die x- und y-Koordinaten der Positionsmarker 21 bis
24 eingehen, die absolut im xy-Koordinatensystem der Nähanlage 1 bekannt sind.
[0036] Aufgrund der Verwendung der vier Positionsmarker 21 bis 24 können Kamera-Verzeichnungsfehler
mit großer Genauigkeit erfasst und beim Vergleich des Ist-Bildes mit dem Soll-Bild
berücksichtigt werden. Insbesondere eine trapezförmige Verzerrung kann dann sicher
eliminiert werden. Hierbei kann eine Keystone-Korrektur zum Einsatz kommen.
[0037] Die Nähanlage 1 kann ein Set aus Nähguthaltern 9 beziehungsweise 25 aufweisen, die
nacheinander mit Nähgut 3 beziehungsweise 26 bestückt und beim Nähen abgearbeitet
werden.
[0038] Mit dem erstellten Nähprogramm kann dann mit der Nähanlage 1 der Nahtverlauf entsprechend
dem korrigierten Soll-Bild positionsrichtig auf dem Nähgut 3 beziehungsweise 26 aufgebracht
werden. Beispielhaft ist dies für das Nähgut 26 in den Fig. 3 und 4 gezeigt.
[0039] Die Nähte 29 verlaufen exakt mittig längs der Zwischenräume zwischen den Rauten 28
der Perforations-Rautenstruktur.
[0040] Eine Positionsgenauigkeit dieses Nahtverlaufs in Bezug auf Mittellinien längs der
Zwischenräume zwischen den Rauten 28 kann besser sein als 0,1 mm und kann insbesondere
besser sein als 0,05 mm. Abweichungen vom idealen Mittelverlauf sind in jedem Fall
so klein, dass sie auch für einen kritischen Betrachter unsichtbar bleiben und sind
viel kleiner als die Stärke eines Nähfadens zum Erzeugen der Nähte 29.
1. Verfahren zum Erstellen eines Näh-Datensatzes als Grundlage eines Nähprogramms zum
Nähen eines Nahtverlaufes auf einem Nähgutstrukturen (27) aufweisenden Nähgut (3;
26), mit folgenden Schritten:
- Kalibrieren einer Kamera (32) durch Erfassen einer Verzeichnung über ein Bildfeld,
das in einer Bildebene (xy) liegt, mithilfe einer Aufnahme eines Kalibrierungsrasters
im Bildfeld der Kamera (32),
- Fixieren eines Nähgutstrukturen (27) aufweisenden Nähgutteils (3; 26) auf einem
Nähguthalter (9; 25), der mindestens vier Positionsmarker (21 bis 24) aufweist, die
nach der Fixierung von der Kamera (32) erfassbar bleiben, wobei eine x-Koordinate
und eine y-Koordinate jedes Positionsmarkers (21 bis 24) in einem xy-Koordinatensystem
einer Nähanlage (1) absolut bekannt sind,
- Aufnehmen eines Ist-Bildes des Nähguthalters (9; 25) mit dem Nähgut (3; 26) und
den Positionsmarkern (21 bis 24),
- Überlagern des Ist-Bildes mit einem Soll-Bild, das eine Soll-Position von Nähgutstrukturen
und einen Soll-Nahtverlauf im xy-Koordinatensystem der Nähanlage (1) zeigt,
- Erstellen eines Näh-Datensatzes als Grundlage eines Nähprogramms auf Grundlage von
erfassten Abweichungen zwischen dem Ist-Bild und dem Soll-Bild, wobei in die Erfassung
der Abweichungen einerseits Kamera-Kalibrierinformationen eingehen, die beim Kalibrieren
gewonnen wurden, und andererseits die absoluten x- und y-Koordinaten der Positionsmarker
(21 bis 24) im xy-Koordinatensystem der Nähanlage (1) eingehen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die x- und y-Koordinaten von genau vier Positionsmarkern (21 bis 24) auf dem Nähguthalter
(9; 25) bekannt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Erfassen zusätzlicher nähguthalterspezifischer Informationen zu den Koordinaten
der Positionsmarker (21 bis 24).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufnehmen des Ist-Bildes folgende Vorbereitungsschritte durchgeführt werden:
- Anbringen der Positionsmarker (21 bis 24) auf dem Nähguthalter,
- Ermitteln der x-Koordinate und der y-Koordinate jedes Positionsmarkers (21 bis 24)
im xy-Koordinatensystem der Nähanlage (1).
5. Nähguthalter (9; 25) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1
bis 4, gekennzeichnet durch mindestens vier Positionsmarker (21 bis 24), die beim Aufnehmen des Ist-Bildes abgebildet
werden.
6. Nähguthalter nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch genau vier Positionsmarker (21 bis 24).
7. Nähguthalter nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch mindestens einen Informationsträger (31), enthaltend nähguthalterspezifische Informationen
zu den Koordinaten der Positionsmarker (21 bis 24).
8. Nähguthalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Informationsträger (31) als QR-Code gestaltet ist.
9. Nähanlage (1) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
mit mindestens einer Nähmaschine (2) zum Nähen des Nahtverlaufs durch Abarbeiten des
erstellten Nähprogramms und mit mindestens einem Nähguthalter (9; 25) nach einem der
Ansprüche 5 bis 8.
10. Nähanlage nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein Set aus Nähguthaltern (9; 25) nach einem der Ansprüche 5 bis 8.