创建作为在有缝纫材料结构的缝纫材料上缝出线缝轮廓的缝纫程序基础的缝纫数据集的方法

本专利申请要求德国专利申请DE 102021 212588.3的优先权，其内容通过引用合并与此。

技术领域

本发明涉及一种创建作为在有缝纫材料结构的缝纫材料上缝出线缝轮廓的缝纫程序基础的缝纫数据集的方法。而且，本发明涉及一种用于实施这种类型的方法的材料支架，以及一种用于实施这种类型的方法的缝纫系统，该缝纫系统包括至少一个这种类型的材料支架。

背景技术

从EP3 088 587B1中已知一种用于在缝纫材料上缝纫出线缝轮廓的缝纫系统。从WO 2019/219 296A1中已知一种用于控制线缝轮廓相对于缝纫材料的结构的位置的方法。DE 3535664 C2公开了一种用于沿着施加在平面弹性织物上的图案的轮廓进行缝制的方法以及一种用于实施该方法的装置。DE 102018209000 A1公开了一种示出刺绣框架中的刺绣表面的图像以实现计算机化的机器刺绣的方法。US 2014/0230706 A1公开了一种缝纫机系统和一种刺绣框架。US 2011/0048300 A1、EP 2357272 A1、US 8,738,171B2和US 8,061,286 B2公开了一种缝纫机和一种存储缝纫机控制程序的计算机可读介质。US 11,268,222B2公开了一种缝纫机。

DE 10 2015 116 112 A1公开了一种用于识别表单的装置和一种缝纫机。DE 2020219 101 858U1公开了一种缝纫机。US 2019/0340784 A1公开了一种用于针位置的自动校准的方法和系统。

发明内容

例如，在汽车行业中，对线缝轮廓相对于缝纫材料结构的位置精度的要求非常高。本发明的目的是提供一种创建作为在有缝纫材料结构的缝纫材料上缝出线缝轮廓的缝纫程序基础的缝纫数据集的方法，其满足关于线缝轮廓相对于缝纫材料结构的定位的最高位置要求。

这样的目的根据本发明通过一种创建作为在有缝纫材料结构的缝纫材料上缝出线缝轮廓的缝纫程序基础的缝纫数据集的方法来实现，该方法包括以下步骤：通过借助摄像机的图像场中的校准网格的记录来检测位于图像平面中的图像场上的失真来校准摄像机；将具有缝纫材料结构的一块缝纫材料固定在具有至少四个位置标记的缝纫材料支架上，至少四个位置标记在固定之后仍可由摄像机检测，其中每个位置标记的x坐标和y坐标在缝纫系统的xy坐标系中是绝对已知的；记录带有缝纫材料和位置标记的缝纫材料支架的实际图像；将实际图像与目标图像叠加，目标图像示出在缝纫系统的xy坐标系中缝纫材料结构的目标位置和目标线缝轮廓；基于检测到的实际图像和目标图像之间的偏差创建作为缝纫程序的基础的缝纫数据集，其中偏差的检测一方面包括在校准期间获得的摄像机校准信息，并且另一方面包括在缝纫系统的xy坐标系中位置标记的绝对x坐标和y坐标。

根据本发明，已经认识到，在缝纫材料支架上使用至少四个位置标记允许非常精确地检测在该方法中使用的摄像机的成像误差，缝纫材料转而被保持在缝纫材料支架上。特别地，可以非常精确地检测失真，其中特别是可以精确地检测梯形失真。特别地，可以考虑到在摄像机的最初校准期间无法检测到或者只有在非常大的努力下才能检测到的失真误差。基于使用四个位置标记捕捉的图像以及处理过的目标/实际图像偏差创建的缝纫程序确保相对于缝纫材料结构精确定位的线缝轮廓的非常精确的缝纫。

通过一方面使用校准网格并且另一方面使用带有缝纫材料和位置标记的缝纫材料支架的实际图像与示出缝纫系统坐标系中缝纫材料结构的目标位置和目标线缝轮廓的目标图像的比较，缝纫数据集创建方法结合了初始摄像机校准。这种结合确保所得到的缝纫数据集是精确的。

两个方法步骤“初始校准”和“实际/目标图像的比较”都有助于这种缝纫数据集精度。

根据本发明的方法尤其可用于在CNC缝纫机上相对于缝纫材料结构进行位置精确的缝纫，甚至是带有从一块缝纫材料到下一块有偏差的缝纫材料切口的缝纫材料结构。当应用该方法时，相应的缝纫材料切口的精确尺寸精度并不重要。

具有缝纫材料结构的缝纫材料的实例是汽车座椅、仪表板、裤兜、襟翼、皮带、手提包。

缝纫材料结构可以是穿孔。

在缝纫材料支架上精确的四个位置标记已被证明足以满足更为苛刻的定位要求。

对关于位置标记的坐标的额外的缝纫材料支架专用信息的收集，避免了在缝纫系统中使用之前对每个单独的缝纫材料支架进行校准的必要性，因为缝纫材料支架专用信息可以将相应的缝纫材料支架专用校正值纳入考量。

将位置标记附接至缝纫材料支架和确定缝纫系统的xy坐标系中的每个位置标记的x坐标和y坐标的准备步骤提供了在创建缝纫程序之前如何绝对地捕捉位置标记的坐标的一种可能性。

包括在记录实际图像时显示的至少四个位置标记并且包括正好四个位置标记的缝纫材料支架的优势对应于上面已经参照该方法阐释的那些优势。

因此，这适用于包括至少一个信息载体的缝纫材料支架，该信息载体包含关于位置标记的坐标的缝纫材料支架专用信息。

QR码已被证明是一种强大的信息载体。

具有用于通过执行所创建的缝纫程序缝纫出线缝轮廓的至少一个缝纫机以及具有根据本发明的至少一个缝纫材料支架的缝纫系统的优势对应于上面已经参考方法和缝纫材料支架阐释的那些优势。

包括根据本发明的一组缝纫材料支架的一组缝纫材料支架使得在缝纫系统的缝纫操作期间能够实现缝纫材料的高吞吐量。

附图说明

下面参照附图更详细地阐释本发明的实施例的实例，其中：

图1示意性地示出了缝纫系统的俯视图，其中在由缝纫系统处理期间主要示出了不同的缝纫材料工作区域；

图2在俯视图中示出了在缝纫出线缝轮廓之前缝纫材料固定于缝纫材料支架上的缝纫材料支架的变体，该缝纫材料与缝纫材料的缝纫材料结构相适应；

图3以类似于图2的方式示出了具有带缝纫的线缝轮廓的缝纫材料的缝纫材料支架；以及

图4示出了根据图3的缝纫材料的放大剖视图。

具体实施方式

缝纫系统1具有缝纫机2，用于在具有图1中未示出的缝纫材料结构的一块缝纫材料3上缝纫出线缝轮廓。缝纫机2通过形成至少一个线缝5在线迹形成区域4中缝纫该缝纫材料3。缝纫材料输送设备8用以将缝纫材料3从馈送区域6输送到线迹形成区域4，并将缝纫材料3从线迹形成区域4输送到存放区域7。缝纫材料输送设备8输送保持框架9，缝纫材料3固定在该传感器上或固定到该传感器。保持框架9在下文中也被称为缝纫材料支架。保持框架9由缝纫材料输送设备8的线性导向件10进行引导和保持。线性导向件10在馈送区域6之间经由线迹形成区域4延伸至存放区域7。这三个区域4、6和7形成缝纫输送区域11。

为了在馈送区域6(参见图中的瞬时位置)和存放区域7之间移动保持框架9，使用缝纫输送驱动器12。输送驱动器12包含x-y坐标表，其以本身已知的方式进行设计并且能够以受控的方式被驱动，用于在缝纫时产生线缝5的轮廓。相应的xy坐标系如图1所示。

缝纫系统1还具有缝纫材料供给输送设备13。缝纫材料供给输送设备13用以将缝纫材料3从缝纫材料馈送堆叠区域14输送到缝纫材料输送设备8的馈送区域6，并将缝纫材料3从缝纫材料输送设备8的存放区域7输送到缝纫材料存放堆叠区域15。因此，缝纫材料供给输送设备13一方面将缝纫材料3输送到馈送供给输送区域16中，另一方面将其输送到存放供给输送区域17中。馈送供给输送区域16包括缝纫材料馈送堆叠区域14和馈送区域6。存放供给输送区域17包括存放区域7和缝纫材料存放堆叠区域15。

缝纫材料供给输送设备13被设计为抓取机器人，并且包括机器人基础单元18，其经由铰链接头19连接到缝纫材料夹具20并对其进行致动。在所示的示例性实施例中，同一抓取机器人13设计成一方面在馈送供给输送区域16内输送缝纫材料3，另一方面在存放供给输送区域17内输送缝纫材料3。缝纫材料在缝纫材料供给堆叠区域14和缝纫材料存放堆叠区域15之间的路径由图1中的箭头示出。

缝纫材料支架9总共具有四个位置标记21、22、23、24，这四个位置标记21、22、23、24彼此相距一定距离地附接到缝纫材料支架9，即，每个位置标记在缝纫材料支架9上占据具有不同xy坐标对的位置，即，每个个体对分别由一个x坐标和一个y坐标组成。

图2示出了使用客车座椅表面的示例的缝纫材料支架25的另一变体，缝纫材料施加在缝纫材料支架25处并与之固定。缝纫材料具有穿孔形式的缝纫材料结构27，穿孔以菱形图案的形式引入到缝纫材料26中。在该穿孔菱形图案的菱形28之间，存在无穿孔的缝纫材料区域29，线缝29以线缝轮廓的形式沿着无穿孔的缝纫材料区域29非常精确地施加到位，这在图3和图4中更详细地示出。

缝纫材料支架25也具有四个位置标记21至24，它们在功能上对应于根据图1的实施例的位置标记。

缝纫材料支架25具有矩形的基本形状。

四个位置标记21至24在缝纫材料支架25的四个角处牢固地附接到该支架25上，从而在已经附接位置标记21至24之后，它们相对于缝纫材料支架25的位置保持固定。位置标记21至24中的每一个都被设计成具有精确限定的位置标记基准中心点30的十字准线的形式。该十字准线可以由围绕中心点30在圆周方向上交替的亮暗象限形成。

位置标记21至24以如下方式附接到缝纫材料支架9或25：在相应的缝纫材料3或26已经被固定在缝纫材料支架9或25上之后，位置标记在俯视图中保持可见。

缝纫材料支架25还承载有信息载体31，该载体具有关于四个位置标记21至24的x坐标和y坐标的缝纫材料支架专用信息。通过信息载体31上的信息，四个位置标记21至24的坐标的单独贡献可以在缝纫系统1的xy坐标系中绝对精确地确定，用于沿着线性导向件10引导的缝纫材料支架9或25。这种单独的贡献可以来自各个缝纫材料支架25和/或各个位置标记21至24的单独制造。位置标记21至24在缝纫材料支架9或25上的位置可以绝对地在由直线导向件10引导的缝纫材料支架的预先限定的位置中确定，并且位置标记21或24的这些x坐标和y坐标可以存储在信息载体31中。

信息载体31可以设计为QR码。信息载体31也可以是RFID芯片。

在准备缝纫根据图3和图4的线缝图案时，首先创建缝纫数据集用于执行在缝纫材料3或26上缝合该线缝轮廓的缝纫程序。在该过程中，首先校准缝纫系统1的摄像机32(参见图1)。这通过借助于摄像机32在图像场中记录校准网格检测摄像机32在位于图像平面中的图像场上的失真来实现。例如，精确已知了各个面板(panel)的尺寸的棋盘格结构可以被用作校准网格，该棋盘格结构还用以检测为检测各个缝纫材料支架3或26上的缝纫材料所需的摄像机32的图像场的边缘区域。

在缝纫程序创建过程中，该块缝纫材料3或26被固定到缝纫材料支架9或25。在该固定之后，位置标记21至24仍然可由摄像机32检测。作为预备测量和/或通过读出信息载体31的结果，已知位置标记21至24中的每一个的相应x坐标和相应y坐标。为了捕捉位置标记21至24的x和y坐标，在作为线性导向件10的引导位置的准备步骤的一部分而使位置标记21至24附接到缝纫材料支架9或25之后，这些标记可以通过在缝纫系统1的xy坐标系中测量来确定。

作为该过程的一部分，摄像机32然后记录具有缝纫材料3或25以及位置标记21至24的缝纫材料支架9或26的实际图像。该实际图像然后与示出在缝纫系统1的xy坐标系中缝纫材料结构27的目标位置和线缝29的目标线缝轮廓的目标图像叠加。然后检测实际图像和目标图像之间的偏差，其中在上述校准步骤中获得的摄像机校准信息，以及另一方面在缝纫系统1的xy坐标系中绝对已知的位置标记21至24的x和y坐标包含在此偏差检测中。

由于四个位置标记21至24的使用，在比较实际图像和目标图像时，可以非常准确地检测到摄像机的失真误差并加以考虑。特别地，可以可靠地消除梯形失真。这里可以使用梯形校正(keystone correction)。

缝纫系统1可以有一组缝纫材料支架9或25，它们依次加载缝纫材料3或26并在缝纫期间进行处理。

然后缝纫系统1可以使用创建的缝纫程序以根据校正的目标图案将线缝轮廓应用到缝纫材料3或26上的正确位置。这在图3和图4中以缝纫材料26为例示出。

线缝29沿着穿孔菱形结构的菱形28之间的空间精确地居中延伸。

该线缝轮廓相对于沿着菱形28之间的空间的中心线的位置精度可以优于0.1mm，特别是可以优于0.05mm。在任何情况下，偏离理想的中心路线的偏差都是如此之小，以至于即使是挑剔的观察者也看不见它们，并且它们比用于创建线缝29的缝纫线程的厚度要小得多。