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Dokumentenidentifikation DE10245730A1 22.04.2004
Titel Vorrichtung und Verfahren zum Schneiden von Textilien
Anmelder Schuler Held Lasertechnik GmbH & Co. KG, 63150 Heusenstamm, DE
Erfinder Held, Jürgen, 63150 Heusenstamm, DE;
Held, Siegfried, 61350 Bad Homburg, DE;
Böhn, Markus, 63512 Hainburg, DE
Vertreter Rüger und Kollegen, 73728 Esslingen
DE-Anmeldedatum 01.10.2002
DE-Aktenzeichen 10245730
Offenlegungstag 22.04.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.04.2004
IPC-Hauptklasse D06H 7/24
Zusammenfassung Die erfindungsgemäße Zuschneideanlage (1) ist dazu eingerichtet, gemusterte Stoffabschnitte unter Berücksichtigung individueller Verzerrungen einzelner Stoffabschnitte so aufzustapeln, dass die Muster der einzelnen Stoffabschnitte und insbesondere die Positionen von vorgegebenen Markierungspunkten der Stoffabschnitte weitgehend genau übereinander finden. Dies wird durch individuelle Erfassung der einzelnen Verzerrungen der Stoffabschnitte und Aufstapelung unter Berücksichtigung dieser Verzerrungen ermöglicht. Die somit lagerichtig übereinander positionierten Stoffabschnitte können als Gruppe zugeschnitten werden. Dazu wird zunächst die im Stapel vorhandene mittlere Verzerrung ermittelt. Die Kontur des Zuschnitts wird an diese Verzerrung angepasst. Wenn die Verzerrung eines einzelnen Zuschnitts eine Qualität oder ein Maß erreicht, das so groß ist, dass der betreffende Zuschnitt in keiner Position auf den vorhandenen Stapel aufgelegt werden kann, wird der Stapelvorgang beendet und der betreffende Zuschnitt als erste Lage eines neu aufzubauenden Stapels genommen.
Mit dieser Anlage bzw. diesem Verfahren lassen sich gemusterte Stoffe mit höchster Produktivität zuschneiden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schneiden von Textilien, insbesondere Geweben oder Gestricken. Die Vorrichtung und das Verfahren sind insbesondere zum Zuschneiden von gemusterten Textilien geeignet.

Gemusterte Textilien werden in der Regel einlagig zugeschnitten, um jeden einzelnen Zuschnitt an die Musterung angepasst zuschneiden zu können. Ungemusterte Gewebe werden dagegen in der Regel in mehreren Lagen gelegt und somit als Stapel mit einer Schneidmaschine, beispielsweise einer Laserschneidmaschine, zugeschnitten. Dies ergibt eine hohe Effektivität. Dagegen wird beim Einzellagenzuschnitt von gemusterten Textilien lediglich eine geringe Effektivität erreicht.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit dem sich die Produktivität beim Zuschneiden von Stoffen oder sonstigen Textilien steigern lässt, insbesondere wenn diese ein Muster aufweisen, auf das beim Zuschneiden Rücksicht zu nehmen ist.

Diese Aufgabe wird mit der erfindungsgemäßen Zuschneideanlage nach Anspruch 1 sowie mit den Verfahren gemäß den Verfahrensansprüchen gelöst:

Die erfindungsgemäße Zuschneideanlage weist eine Trägereinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, einen Stapel zuzuschneidender Stoffabschnitte aufzunehmen. Außerdem ist sie mit einer Erfassungseinrichtung versehen, die vor oder nach dem Abschneiden der einzelnen Stoffabschnitte von einer Stoffbahn Positionen von Markierungspunkten aufnimmt. Eine Trenneinrichtung dient der Vereinzelung der Stoffabschnitte, um diese nach der Vereinzelung aufstapeln zu können. Die Steuereinrichtung ist nun darauf eingerichtet, die Trägereinrichtung und/oder die Transporteinrichtung so zu steuern, dass die Markierungspunkte der einzelnen Stoffabschnitte möglichst genau übereinander zu liegen zu kommen. Dabei kann auf Verzerrungen, Dehnungen, Schrumpfungen auch nicht isotrope Schrumpfungen in Abhängigkeit von der Gewebespannung, Feuchtigkeit usw. Rücksicht genommen werden, die normalerweise die Lage von Mustern oder Markierungen auf dem Gewebe relativ zueinander verändern. Mit der Erfindung können alternativ oder wahlweise auch kumulativ zwei an sich voneinander unabhängige Maßnahmen verwirklicht werden, nämlich, es wird dafür gesorgt, dass die Muster einzelner Stoffabschnitte in einem Stapel innerhalb der geforderten Toleranz passend übereinander liegen und/oder es werden die Schnittkonturen an die erfassten Verzerrungen, Schrumpfungen, Drehungen usw. des Musters angepasst. Diese Verzerrungen oder sonstigen Dimensionsänderungen, die der reale Stoffabschnitt in Bezug auf idealisiertes Muster aufweist, können anhand der Erfassung der Markierungen erkannt und durch Anpassung der Schnittkontur korrigiert werden. Der gleichzeitige Zuschnitt mehrerer gemusterter Stoffzuschnitte in einem Stapel erhöht die Produktivität erheblich.

Die Erfassung von Markierungspunkten kann bereits vor dem Abtrennen eines Stoffabschnitts von der Stoffbahn erfolgen. Bei bekannten Stoffparametern, wie Elastizität, Dehnbarkeit, usw. lassen sich die Positionen der so erfassten Markierungspunkte ausreichend genau in die zu erwartenden Positionen der Markierungspunkte in entspanntem Zustand umrechnen. Dies erfolgt in einem gewebefesten Koordinatensystem. Die Vorgehensweise hat den Vorzug, dass bereits beim Abtrennen des Stoffabschnitts von der Stoffbahn Rücksicht auf eine in Folge von Dehnungen, Schrumpfungen usw. vorhandene Veränderung der Lage der Markierungspunkte Rücksicht genommen werden kann. Auf diese Weise wird ein fehlerhaftes Abschneiden von Stoffabschnitten von der Stoffbahn weitgehend ausgeschlossen. Aus den Abweichungen der Positionen der Markierungspunkte von deren Soll-Positionen lassen sich Korrekturwerte errechnen. Jedem Markierungspunkt sind Korrekturwerte zugeordnet, die die Größe und die Richtung der Abweichung der Markierungspunktlage von ihrem Sollwert kennzeichnen. Alle Korrekturwerte insgesamt bilden somit einen Datensatz, der wie eine „Brille" die Verzerrung des Stoffabschnitts kennzeichnet. Dabei können auch lokale Verzerrungen berücksichtigt werden. Dieser Datensatz kann in Form von Tabellen, Matrizen oder auch Interpolationsfunktionen vorliegen. Er kann genutzt werden, die Schnittkonturen in gleicher Weise zu verzerren, um die Relativposition der Schnittlinien zu den vorhandenen Markierungspunkten, die somit als Ankerpunkte genutzt werden, genau so festzulegen wie es bei einem unverzerrten Stoffabschnitt und einer unverzerrten Schnittkontur der Fall wäre.

Vorzugsweise wird in einem gewebefesten Koordinatensystem gearbeitet. Dieses kann an ausgewählten Markierungspunkten „festgemacht" werden. Beispielsweise reichen drei Markierungspunkte zum Aufspannen eines X-Y-Koordinatensystems aus, wobei einer den Nullpunkt bildet. Die beiden anderen können die Stauchung oder Dehnung der X-bzw. Y-Koordinate bestimmen. Weitere Markierungspunkte in dem Sicht- oder Messfeld können dann eine weitere Verzerrungsmatrix festlegen.

Einzelne Aspekte vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich auch aus folgender Kurzbeschreibung von Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung: Beispielsweise werden die Stoffbahnen während des Abziehens von der Rolle entlang bestimmter voreingestellter Messspuren optisch vermessen. Vorgegebene Markierungspunkte, so genannte Ankerpunkte, werden gespeichert. Die Ankerpunkte können charakteristische Merkmale eines Musters sein.

Die von der Rolle abgezogenen Bahnen werden entlang vorgegebener Konturlinien abgeschnitten und als Stoffabschnitte übereinander auf der Trägereinrichtung, beispielsweise einem Schneidrost positioniert. Dieses Schneidrost fährt den darauf abgelegten Stapel von Stoffabschnitten später in die eigentliche Schneidmaschine. Nach dem Vermessen und dem Ablegen des Stoffabschnitts auf dem Schneidrost wird aber zunächst geprüft, ob alle Markierungspunkte der bereits abgelegten wie auch der aktuell abzulegenden Bahn innerhalb vorgegebener Toleranzen liegen. Ist dies der Fall, wird der aktuelle Stoffabschnitt auf den bereits auf dem Schneidrost befindlichen Stapel abgelegt. Ist dies hingegen nicht der Fall, wird beispielsweise ein Schneidrostwechseln ausgelöst und der abzulegende Stoffabschnitt bildet dann die erste Lage des auf dem nächsten Schneidrost aufzubauenden Stapels. Damit ergibt sich die Größe des zu schneidenden Stapels unterhalb einer Maximalgröße dynamisch während des Stapelvorgangs, d.h. der Stapelaufbau wird abgebrochen, sobald ein Stoffzuschnitt ankommt, der innerhalb vorgegebener Toleranzen nicht mehr zu den bereits aufgestapelten Stoffabschnitten passt.

Mit dieser Maßnahme können insbesondere langwellige Schwankungen der Dehnungen in einem Stoffballen berücksichtigt werden. Solche können sich in Folge von Stoffspannungsschwankungen in einem Stoffballen ergeben. Beispielsweise können innere Lagen eines Stoffballens stärker oder schwächer gedehnt sein als äußere.

Es kann auch vorgesehen werden, die Trennlinien der einzelnen Stoffabschnitte nicht geradlinig und rechtwinklig zu der Abzugsrichtung sondern innerhalb gewisser anlagentechnisch vorgegebener Grenzen frei programmierbar zu wählen. Zur Umsetzung kann ein Greiferwagen vorgesehen werden bei dem mehrere Greifer einzeln auf die Form der Trennlinie eingestellt werden können. Dies kann beispielsweise mittels Stellmotoren erfolgen, indem die einzelnen Greifer so lange in Richtung auf die Stoffkante fahren, bis ein an diesem angebrachter Sensor anspricht und damit die Bewegung des Greifers stoppt. Damit gelingt eine Einstellung aller Greifer auf Knopfdruck.

Es ist auch möglich, die vorgegebene Schnittlinie anhand der beim Abziehen der Stoffbahn erfassten Positionen der Markierungspunkte an eine mehr oder weniger stark vorhandene Verzerrung der Stoffbahn anzupassen. Dies kann z.B. erfolgen, indem die Abweichungen der der vorgesehenen Schnittlinie benachbarten Markierungspunkte von ihren Sollwerten erfasst und zur Korrektur der Position der Schnittlinie herangezogen werden.

Die Markierungspunkte können der Platzierung der Schnittkontur dienen, indem Ankerpunkte der Schnittkontur mit Markierungspunkten zur Deckung gebracht oder in vorgegebenen Relativpositionen zu diesen platziert werden. Sie können aber auch der Beeinflussung der Schnittkontur selbst dienen. Hierbei kann durch mindestens zwei der erfassten realen Markierungspunkte ein Gewebekoordinatensystem aufgespannt werden, das etwas verzerrt ist. Wird die in einem vorgegebenen Koordinatensystem gegebene Schnittkontur nun auf das Gewebekoordinatensystem umgerechnet, kann der Schnitt an die Verzerrungen des Gewebes angepasst geführt werden.

In einem einfachen Fall genügt es, eine einachsige Streckung vorzunehmen. Es ist jedoch auch möglich, Dehnungen in beiden Dimensionen des flächigen Textilgebildes sowie Drehungen, zumindest um eine auf der Textilebene senkrecht stehenden Achse, zu berücksichtigen. Bedarfsweise können Verzerrungen berücksichtigt werden. Im einfachsten Fall erfolgt die Umrechnung anhand einer einzigen Koordinatentransformationsmatrix, die für den gesamten Stoffabschnitt gilt. Sollen jedoch auch lediglich lokale Verzerrungen berücksichtigt und ausgeglichen werden, kann jedem Markierungspunkt eine Koordinatentransformationstabelle zugeordnet werden. Diese gilt dann lokal für den Markierungspunkte und seine Umgebung. Es lassen sich mit diesem Verfahren sowohl isotrope als auch nahezu beliebig anisotrope Streckungen des Textilgebildes erfassen und ausgleichen. Die Umrechnung der Nominalschnittkontur in die real durchzuführende Schnittbahn kann in einem Prozessor erfolgen. Beispielsweise werden aus einem Programmierplatz heraus die idealen Schnittkonturen (Nominalschnittkonturen) vorgegeben und in die realen angepassten Konturen umgerechnet.

Beim Legen der Stoffabschnitte in mehreren Lagen übereinander wird entweder ausgehend von der ersten gelegten Lage geprüft, ob die Folgelage zu dieser ersten innerhalb vorgegebener Toleranzen liegen. Beispielsweise können die Positionen der Markierungspunkte des ersten Stoffabschnitts die Mitte der jeweiligen Toleranzfelder vorgeben.

Bei einem verfeinerten Verfahren wird das Toleranzfeld jedes Markierungspunkts dynamisch vorgegeben. Dies kann erfolgen, indem bei jedem hinzuzufügenden Stoffabschnitt geprüft wird, ob sich für die Markierungspunkte der bereits aufgestapelten Stoffabschnitte sowie für die Markierungspunkte des noch hinzukommenden Stoffabschnitts Markierungspunkt-Sollpositionen finden lassen, deren Toleranzfeld alle Markierungspunkte (die bereits vorhandenen und die hinzukommenden) einschließt. Mit diesem Verfahren wird ein vorzeitiger an sich unnötiger Abbruch des Aufstapelvorgangs vermieden. Die Markierungspunkte des Stoffabschnitts der ersten Lage können dann je nach Positionen der Markierungen der Stoffabschnitte der Folgelagen auch Grenzlagen des Toleranzbands einnehmen. In diesem Fall werden die zur Korrektur vorhandener Stoffverzerrungen erforderlichen komplementären Verzerrungen der Schnittkontur so berechnet, dass sie für den gesamten Stapel von Stoffabschnitten insgesamt optimal liegen.

Es ist möglich, für jeden Markierungspunkte individuelle Toleranzgrenzen festzulegen. Insbesondere ist es möglich, solche Markierungspunkte mit engen Toleranzgrenzen zu versehen, die an in Bezug auf die Schnittkonturen kritischen Stellen liegen. Insbesondere sind Markierungspunkte, die einen relativ großen Abstand zu der Schnittkontur haben, weniger kritisch als Markierungspunkte, die in unmittelbarer Nachbarschaft der Schnittkontur liegen. Außerdem können Markierungspunkte, die Ankerpunkte für eine Schnittkontur bilden, d.h. an denen eine Schnittkontur festgemacht wird, je nach Funktion des Zuschnitts für ein späteres Kleidungsstück oder einen anderen Gegenstand unterschiedliche Bedeutung haben. Insoweit können auf der Schnittkontur Abschnitte mit unterschiedlichen Qualitätsanforderungen festgelegt werden, die dann für die betreffenden Markierungspunkte jeweils unterschiedliche Toleranzgrenzen zur Folge haben.

Die Schnittkonturen können Geometrieelemente (Linie, Kreis, Bogen usw.) enthalten. Diese können an einzelnen Markierungspunkten (bzw. Ankerpunkten) festgemacht werden. Es können dabei verschiedene Schnittkonturzüge unterschiedlichen Verzerrungsvorgängen unterworfen werden. Dies gestattet eine Korrektur auch komplizierter Verzerrungen.

Es ist vorteilhaft, die Stoffbahn beim Abziehen einer konstanten Zugspannung auszusetzen. Dies schafft definierte Verhältnisse. Der dann frei ausgelegte Stoffabschnitt entspannt sich wieder. Mittels bekannter Stoffparameter kann dann die Position, die er einnimmt, berechnet werden.

Bei einer Ausgestaltungsform der Erfindung kann die Trägereinrichtung eine für den gesamten Stoffabschnitt und alle auf diesem befindlichen Schnittkonturzüge passende Starrkörperbewegung ausführen, die beispielsweise eine Verschiebung in X- oder Y-Richtung und/oder eine Drehung um die Hochachse beinhaltet. Die Starrkörperbewegung kann anhand der gemessenen Markierungspunkte bestimmt werden, um den aufzunehmenden Stoffabschnitt innerhalb der Toleranzfelder zu positionieren. Alternativ kann eine Transporteinrichtung, mit der der Stoffabschnitt auf die Trägereinrichtung positioniert wird, entsprechend gesteuert werden, um den Stoffabschnitt in der Korrekturposition abzulegen, in der seine Markierungspunkte in die Toleranzfelder treffen. Die Position der Markierungen ergibt sich anhand der Position des Greiferwagens und den Abweichungen der erfassten Markierungen aus einem vorprogrammierten Punkt des Kamerasichtfelds.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der Zeichnung, der Beschreibung oder Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:

1 eine Zuschneideanlage in schematisierter Darstellung,

2 einen Stoffabschnitt mit Verzerrungen in einer schematisierten Draufsicht und

3 einen Stoffabschnitt mit mehreren Zuschnitten in schematisierter Draufsicht.

Die in 1 veranschaulichte Zuschneideanlage 1 dient der Herstellung von Stoffzuschnitten 2 aus einem Stapel 3 gemusterter Stoffabschnitte 4. Die Stoffabschnitte 4 sind von einem Ballen 5 zunächst als Bahn 6 abgezogen und dann abgeschnitten.

Wie 1 veranschaulicht, gehört zu der Zuschneideanlage 1 eine Halteeinrichtung zur Halterung und drehbaren Lagerung des Ballens 7. Im Anschluss an die Halteeinrichtung 7 ist ein Tisch 8 aufgestellt, auf dem die Bahn 6 ausgelegt werden kann. Zwischen dem Tisch 8 und der Halteeinrichtung 7 ist eine Schneideinrichtung 9 zum Abtrennen eines Stoffabschnitts 4 von der Bahn 6 vorgesehen. Die Schneideinrichtung 9 kann beispielsweise durch einen Laserkopf 11 oder eine andere Vorrichtung zum Durchtrennen des Stoffs vorgesehen sein. Der Laserkopf 11 ist beispielsweise an einem Querträger 12 quer zu der Bahn 6 beweglich gelagert. Soll der Schnitt nicht nur quer zur Stoffbahn sondern auch schräg, s-förmig, wellig usw. geführt werden können, kann der Laserkopf 11 mit einer Schwenkeinrichtung versehen. Alternativ kann der Querträger 12 über Schlitten an Längsschienen 13, 14 gelagert sein, um eine X-, Y-Bewegung ausführen zu können.

Zum Abziehen der Bahn 6 von dem Ballen 5 kann eine Greifereinrichtung 15 dienen, zu der mehrere, beispielsweise an X-Linearstelleinrichtungen 16 gehaltene Greifer 17 gehören. Alle X-Linearstelleinrichtungen 16 können zusätzlich an einem Querträger 18 gehalten sein, der bedarfsweise, wie in 1 schematisch angedeutet ist, in X-Richtung verfahrbar gelagert sein kann. Damit lässt sich die vordere Kante der Bahn 6 individuell greifen und erfassen und durch eine Bewegung des Querträgers 18 in X-Richtung lässt sich die Stoffbahn von dem Ballen 5 abziehen.

Der Tisch 8 wird von einem Träger 19 überspannt, an dem eine Kamera 21 oder auch mehrere Kameras oder sonstige Inspektionseinrichtungen angeordnet sind. Der Träger 19 kann nahe an der Halteeinrichtung 7 angeordnet sein, um die Bahn 6 beim Abziehen von dem Ballen 5 zu erfassen. Es ist jedoch auch möglich, die Kamera 21, wie veranschaulicht, oberhalb des Tischs 8 anzuordnen, um die abgezogene Bahn 6 im Ganzen zu begutachten.

Die Kamera 21 bildet eine Erfassungseinrichtung 22 für auf der Bahn 6 vorgesehene Markierungspunkte. Entsprechende Kamerabilder, bzw. Messdaten, werden an eine Steuereinrichtung 23 geliefert, die die Zuschneideanlage 1 steuert.

An den Tisch 8 schließt sich eine Trägereinrichtung 24 an, die der Aufnahme des Stapels 3 dient. Die Trägereinrichtung 24 wird beispielsweise durch einen Schneidrost 25 gebildet, der den Stapel 4 so aufnimmt, dass er von einem Laserstrahl senkrecht zur Horizontalebene geschnitten werden kann.

Zur Überführung der einzelnen Stoffabschnitte 4 auf den Stapel 3 dient eine Transporteinrichtung 26, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch die Greifereinrichtung 15 gebildet sein kann. Entsprechende, in X-Richtung verlaufende Schienen 27, 28 führen den Querträger 18 in X-Richtung verschiebbar und erstrecken sich von dem Tisch 8 bis zu dem Schneidrost 25.

Das Schneidrost 25 ist seinerseits auf Schienenabschnitten gelagert, die von einer Positioniereinrichtung 29 in X-Richtung und in Y-Richtung linear verstellt und bedarfsweise um eine Hochachse Z geschwenkt werden können. An diese Schienenabschnitte schließen sich Schienen 31, 32 an, die in eine Laserschneidmaschine 33 und durch diese hindurch führen.

Die insoweit beschriebene Zuschneideanlage 1 arbeitet wie folgt:

Die Steuereinrichtung 23 verfügt über einen Datensatz, der eine oder mehrere Schnittkonturen S eines Stoffzuschnitts 2 beschreibt, wie es in 2 veranschaulicht ist. Außerdem verfügt die Steuereinrichtung 23 über mehrere Markierungspunkte P(i, j). Die Schnittkontur S ist in Bezug auf die Markierungspunkte P(i, j) festgelegt. Die Markierungspunkte P(i, j) dienen somit gewissermaßen als Ankerpunkte. Sie können auf der Schnittkontur S liegen oder alternativ in einem regelmäßigen oder unregelmäßigen Raster festgelegt sein.

Zunächst ziehen nun die Greifer 17 eine Stoffbahn 6 von dem Ballen 5 ab. Die Kamera 21 erfasst dabei die in das Blickfeld geratende Stoffbahn und sucht in dem vorhandenen Muster die Markierungspunkte P(i, j). In der Regel liegen nicht alle Markierungspunkte dort wo sie liegen sollen. Es ergibt sich somit eine Abweichung V(i, j) zwischen dem tatsächlichen Markierungspunkt Pist(i, j) und dem gewünschten Markierungspunkt Psoll(i, j). Die Abweichungen V(i, j) bilden somit gemäß der Veranschaulichung nach 2 ein Vektorfeld für die Verzerrung der Stoffbahn bzw. des Stoffabschnitts 4.

Zunächst ist nun die Trennlinie T festzulegen, bei der der Stoffabschnitt 4 von der Stoffbahn 6 abzuschneiden ist. Dazu wird angenommen, dass die gewünschte Trennlinie T, die in 2 vertikal und gestrichelt veranschaulicht ist, durch Markierungspunkte P(n, k), P(n, 0) geht. Hier sind die Verzerrungsvektoren V(n, k) und V(n, 0) zu verzeichnen. Um die Länge und die Richtung dieser Vektoren wird nun die tatsächliche Trennlinie T gegen die ursprünglich eingestellte, gestrichelt dargestellte Trennlinie T verschoben. Dies wird erreicht, indem zu den entsprechenden Ansteuerdaten die Vektoren V(n, j) (j geht von 0 bis k) addiert werden. Es wird der in 2 mit dicken Linien gezeichnete Stoffzuschnitt erhalten. Die gleiche Vorgehensweise wird angewendet, wenn die Trennlinie T keine Gerade ist. Für die Festlegung der Trennlinie T genügen zwei Markierungspunkte bzw. zwei Verzerrungsvektoren, wenn die Trennlinie T eine Gerade ist.

Ist der Stoffabschnitt 4 von der Bahn 6 abgetrennt, muss er auf das Schneidrost 25 überführt werden. Dazu ergreifen die Greifer 17 (1) den Stoffrand und transportieren den Stoffabschnitt 4 auf den Trägerrost 25.

Hier wird der Stoffabschnitt 4 abgelegt und es wird, wie oben beschrieben, ein nächster Stoffabschnitt von der Bahn 6 abgetrennt.

Das nächste anstehende Problem ist, den zweiten Stoffabschnitt, der nun auf dem Tisch 8 liegt, so auf den vorhandenen Stoffabschnitt 4 des Trägerrosts 5 abzulegen, dass die Markierungspunkte P(i, j) möglichst genau übereinander finden. Weicht das die Verzerrungen beschreibende Vektorfeld V(i, j) des aktuellen Stoffzuschnitts 4, der auf dem Tisch 8 liegt, nicht zu sehr von dem Verzerrungsvektorfeld V(i, j) des Zuschnitts 4 auf dem Trägerrost ab, kann der neue Zuschnitt 4 einfach auf dem alten Zuschnitt abgelegt werden, wobei die Markierungspunkte P(i, j) übereinander finden. In vielen Fällen ist die Verzerrung jedoch bei unterschiedlichen Stoffabschnitten 4 nicht gleich sondern unterschiedlich. Die Steuereinrichtung 23 berechnet nun dazu die Position, in der der neue Stoffabschnitt 4 so auf dem alten Stoffabschnitt 4 abzulegen ist, dass die Markierungspunkte P(i, j) möglichst genau übereinander finden. Im Einzelnen kann dies beispielsweise erfolgen, indem eine mittlere Verzerrung für den Stoffzuschnitt 4 nach Betrag und Richtung errechnet und danach der Unterschied zwischen dieser Verzerrung und der entsprechenden Verzerrung des vorigen Stoffabschnitts berechnet wird. Dieser Unterschied wird bei der Ablage dieses Stoffabschnitts auf dem vorherigen Stoffabschnitt komplementär berücksichtigt und somit kompensiert. Auf diese Weise kann nach und nach ein Stapel aus vielen Stoffabschnitten aufgebaut werden. Dabei finden die einzelnen Markierungspunkte einigermaßen genau übereinander. Der Durchschnitt aller übereinander liegenden Markierungspunkte P(i, j) der Stoffzuschnitte bildet nun einen Stapelmarkierungspunkt. Alle Stapelmarkierungspunkte kennzeichnen in ihrer Gesamtheit die mittlere Verzerrung der in dem Stapel aufgestapelten Stoffzuschnitte 4.

Die Steuereinrichtung 23 kann nun anhand der Stapelmarkierungspunkte eine Korrektur der Schnittkontur S vornehmen. Dazu wird auf 2 verwiesen. Wenn die Punkte P(i, j) nunmehr Stapelmarkierungspunkte darstellen, wird die Schnittkontur S entsprechend der mittleren Verzerrung der Stoffzuschnitte 4 ebenfalls verzerrt. Die verzerrte und somit korrigierte Schnittkontur S' ist in 2 gestrichelt veranschaulicht. Zusammenfassend kann ein Beispiel für eine Vorgehensweise für den kollektiven Zuschnitt von gemustertem Stoff wie folgt angegeben werden:

  • 1. Stoffrand greifen und Stoffbahn abziehen / Stoff auslegen
  • 2. Stoff inspizieren, Markierungspunkte P(i, j) erfassen, Koordinaten xstoff, ystoff in einem Mess-Koordinatensystem bestimmen
  • 3. Feld der Verzerrungsvektoren V(i, j) aus den Differenzen der Ist-Positionen xstoff, ystoff und der Soll-Positionen xstoff, ystoff der Markierungspunkte P (i, j) bestimmen
  • 4. Umrechnen der Koordinaten der gewünschten Trennlinie entsprechend den der Schnittkontur benachbarten Verzerrungsvektoren V(i, j) in korrigierte Schnittkoordinaten zur Bestimmung der korrigierten Trennlinie T
  • 5. Abschneiden des Stoffabschnitts
  • 6. Bestimmung der Transformationsmatrix für jeden Markierungspunkt P(i, j) zur Umrechnung der tatsächlichen Koordinaten xi, yj des Markierungspunkts in die Sollkordinaten des jeweiligen Markierungspunkts P(i, j)
  • 7. Bestimmung einer gemittelten Transformationsmatrix aus den Transformationsmatritzen der (aller) Markierungspunkte z.B. nach der Methode des kleinsten Fehlerquadrats
  • 8. Überführen des Stoffabschnitts auf den Schneidrost
  • 9. Durchführen der Schritte 1 bis 7 an dem nächsten Stoffabschnitt
  • 10. Bestimmung der Abweichungen der Markierungspunkte von ihren Sollpositionen,

    a) Wenn Abweichungen gering – Fortsetzung mit Ziff 8.

    b) Wenn Abweichungen zu groß – Bestimmung einer Korrekturmatrix aus der Differenz der beiden Transformationsmatrizen und Überführung des Schneidrosts in eine Korrekturposition sowie Ablage des Abschnitts auf dem in Korrekturposition befindlichen Schneidrost. Dann weiter mit Ziff. 9.

    c) Wenn Abweichungen so groß oder so beschaffen, dass keine Korrekturposition möglich – Überführung des Schneidrosts in die Schneidmaschine und Ablage des Stoffabschnitts auf einem leeren Schneidrost. Weiter mit Ziff. 9.
  • 11. Anpassen der vorgegebenen Schnittkontur für den Stoffzuschnitt in der Schneidmaschine an die in dem Stapel der Stoffabschnitte vorhandenen mittlere Verzerrungen anhand der gemittelten Transformationsmatrizen, indem diese zur Bildung einer Gesamtverzerrungsmatrix gemittelt werden.

Die erfindungsgemäße Zuschneideanlage 1 ist dazu eingerichtet, gemusterte Stoffabschnitte unter Berücksichtigung individueller Verzerrungen einzelner Stoffabschnitte so aufzustapeln, dass die Muster der einzelnen Stoffabschnitte und insbesondere die Positionen von vorgegebenen Markierungspunkten der Stoffabschnitte weitgehend genau übereinander finden. Dies wird durch individuelle Erfassung der einzelnen Verzerrungen der Stoffabschnitte und Aufstapelung unter Berücksichtigung dieser Verzerrungen ermöglicht. Die somit lagerichtig übereinander positionierten Stoffabschnitte können als Gruppe zugeschnitten werden. Dazu wird zunächst die im Stapel vorhandene mittlere Verzerrung ermittelt. Die Kontur des Zuschnitts wird an diese Verzerrung angepasst. Wenn die Verzerrung eines einzelnen Zuschnitts eine Qualität oder ein Maß erreicht, das so groß ist, dass der betreffende Zuschnitt in keiner Position auf den vorhandenen Stapel aufgelegt werden kann, wird der Stapelvorgang beendet und der betreffende Zuschnitt als erste Lage eines neu aufzubauenden Stapels genommen.

Mit dieser Anlage bzw. diesem Verfahren lassen sich gemusterte Stoffe mit höchster Produktivität zuschneiden.

In ihrer einfachsten Konfiguration beobachtet die erfindungsgemäße Zuschneideanlage die Stoffabschnitte und erkennt anhand von vorhandenen Markierungspunkten die Verzerrung. Liegen die Verzerrungen in dem gleichen Bereich wie die Verzerrungen der zuvor bereits auf einem Stapel aufgestapelten Abschnitte kann auch der aktuelle Abschnitt auf diesem Stapel abgelegt werden. Sind die Abweichungen jedoch zu groß wird der entstandene Stapel in die Zuschneideanlage gefahren und der aktuelle Abschnitt bildet die erste Lage eines neuen Stapels.

In 3 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch veranschaulicht. Aus dem Stoffabschnitt 4 sollen mehrere Stoffzuschnitte 2-1, 2-2 und 2-3 herausgeschnitten werden. Die betreffenden Konturen bilden einen ersten Satz von Geometrieelementen in jedem Stoffzuschnitt 2-1, 2-2, 2-3 soll ein Ausschnitt A-1, A-2, A-3 vorgesehen werden. Die Ausschnitte A-1, A-2, A-3 bilden einen zweiten Satz von Geometrieelementen. Über die Fläche des Stoffabschnitts 4 sind Markierungspunkte 1.1 bis 3.3 verteilt. Die Punkte 1.1 bis 1.4 können ein erstes Koordinatensystem für den Zuschnitt 2-1 bilden. Für den Ausschnitt A-1 können die Markierungspunkte 1.1 und 1.4 ein entsprechendes Koordinatensystem stellen. Entsprechendes gilt für die Zuschnitte 2-2 und 2-3. Es ist darüber hinaus möglich, z.B. zur Festlegung aller drei Zuschnitte 2-1, 2-2, 2-3 ein Gesamt-Koordinatensystem über alle Punkte 1.1 bis 3.3 zu definieren. Bei allen vorgenannten Varianten können die Toleranzbänder für unterschiedliche Geometrieelemente unterschiedlich festgelegt werden. Außerdem kann die Toleranzbandgenerierung adaptiv erfolgen, so dass die Anpassung der Größe der Toleranzbänder an aktuelle Prozessgegebenheiten oder an äußere Einflüsse ist.

Anspruch[de]
  1. Zuschneideanlage (1) für Stoffzuschnitte (2),

    mit einer Trägereinrichtung (24) zur Aufnahme eines Stapels (3) zuzuschneidender Stoffabschnitte (4),

    mit einer Erfassungseinrichtung (22) zur Aufnahme der Positionen von Markierungspunkten (P(i, j)) an den Stoffabschnitten (4),

    mit einer Trenneinrichtung (9) zum Abtrennen eines Stoffabschnitts (4) von einer Stoffbahn (6),

    mit einer Transporteinrichtung (26) zur Überführung von Stoffabschnitten (4) auf die Trägereinrichtung (24) Ausbildung des Stapels (3),

    mit einer Steuereinrichtung (23) zur Steuerung der Trägereinrichtung (24) und/oder der Transporteinrichtung (26) bei der Überführung der Stoffabschnitt (4) auf die Trägereinrichtung (26) unter Minimierung der Positionsabweichungen der Markierungspunkte (P(i, j)) der übereinander gestapelten Stoffabschnitte (4) in dem Stapel (3).
  2. Zuschneideanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (23) dazu eingerichtet ist, die aus den Positionen der Markierungspunkte die Position und/oder die Verzerrung eines Stoffabschnitts (4) zu erfassen und zu überprüfen, ob der jeweilige Stoffabschnitt (4) zu bereits auf dem Stapel (3) abgelegten vorhandenen Stoffabschnitten passt.
  3. Zuschneideanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (23) dazu eingerichtet ist, aus den erfassten Positionen der Markierungspunkte (P(i, j)) Korrekturwerte zur Adaption der vorgegebenen Schnittkonturen an die vorhandenen Verzerrungen zu bestimmen.
  4. Zuschneideanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abziehvorrichtung vorgesehen ist, um die Stoffbahn (6) vor dem Abtrennen eines Stoffabschnitt (4) zu spannen.
  5. Zuschneideanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (23) die Erfassungseinrichtung (22) vor der Trenneinrichtung (9) aktiviert, um die Positionen der Markierungspunkte (P(i, j)) vor dem Abtrennen des Stoffabschnitts (4) in gedehntem Zustand der Stoffbahn (6) zu erfassen.
  6. Zuschneideanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (23) dazu eingerichtet ist, die Positionen der Markierungspunkte (P(i, j)) der gespannten Stoffbahn (6) anhand von Stoffparametern in Positionen umzurechnen, die sie in entspanntem Zustand einnehmen.
  7. Zuschneideanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinrichtung (24) mit einer Positioniereinrichtung (29) verbunden ist, die anhand von Abweichungen der Markierungspunkte (P(i, j)) des aktuellen Stoffabschnitts (4) von Positionen der Markierungspunkte wenigstens eines der schon abgelegten Stoffabschnitte oder von Vorgabepositionen gesteuert ist.
  8. Zuschneideanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung eine variabel einstellbare Trennlinie gestattet.
  9. Verfahren zum Zuschneiden von gemusterten Stoffen, mit folgenden Schritten:

    Aufnehmen von Positionen von Markierungspunkten auf einer Stoffbahn oder auf einem Stoffabschnitt,

    Vergleichen der Positionen mit vorgegebenen Sollpositionen,

    Bestimmen von Betrag und Richtung eventuell vorhandener Abweichungen

    Bestimmen einer Ablageposition, in der die Abweichungen der Positionen der Markierungspunkte von den Sollpositionen minimal sind,

    Ablage des Stoffabschnitts in der zuvor bestimmten Ablageposition.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollpositionen durch die Positionen der Markierungspunkte eines zuvor erfassten Stoffabschnitts bestimmt sind.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittkonturen an die erfassten Positionen der Markierungspunkte angepasst werden.
  12. Verfahren zum Zuschneiden von gemusterten Stoffen, mit folgenden Schritten:

    Aufnehmen von Positionen von Markierungspunkten auf einer Stoffbahn oder auf einem Stoffabschnitt,

    Ablegen einzelner Stoffabschnitte auf einer Trägereinrichtung zur Ausbildung eines Stapels von Stoffabschnitten mit übereinstimmenden Markierungspunkten,

    Anpassen wenigstens einer vorgegebenen Schnittkontur an die Positionen der erfassten Markierungspunkte.
  13. Verfahren nach Anspruch 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die eventuell vorhandenen Abweichungen mit vorgegebenen Maximalabweichungen verglichen werden, und dass der Stoffabschnitt nur dann auf dem vorhergehenden Stoffabschnitt abgelegt wird, wenn die Abweichungen ein Größtmaß unterschreiten, wohingegen der aktuelle Stoffabschnitt als erste Lage eines neuen Stapels genommen wird, wenn die Maximalabweichungen überschritten sind.
  14. Verfahren nach Anspruch 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass einer Stoffbahn mehrere Zuschnitte zugeordnet sind.
  15. Verfahren nach Anspruch 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass einem Zuschnitt mehrere Schnittkonturen zugeordnet sind, die verschiedene Geometrieelemente bilden, denen jeweils eigene Markierungspunkte zugeordnet sind.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass den Geometrieelementen eigene Koordinatensysteme und eigene Toleranzbänder zugeordnet sind.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
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