KR-102961136-B1 - METHOD AND SYSTEM COMBINING FOR AUTOMATIC SEWING THAT COMBINED RUNNING STITCH AND TOPSTITCH

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Abstract

피봉제물의 형상 및 단차를 감지하고, 감지된 정보를 바탕으로 봉제 경로를 생성 및 보정하여 자동 봉제를 수행하는 지누이 봉제와 탑스티치 봉제를 조합한 자동 봉제 방법 및 그 시스템이 개시된다. 설정된 봉제 모드가 지누이 모드이면, 피봉제물을 카메라를 통해 실시간으로 촬영하여 검출한 피봉제물의 외곽선에 대응하는 제1 봉제 경로 데이터를 생성한다. 설정된 봉제 모드가 탑스티치 모드이면, 피봉제물의 소정 영역에 대해 단차 감지 센서를 이용하여 실시간으로 측정한 단차에 대응하는 제2 봉제 경로 데이터를 생성한다. 피봉제물에 대한 설정된 봉제 모드에 따른 봉제 작업이 실시간으로 수행되도록 상기 제1 봉제 경로 데이터 및 상기 제2 봉제 경로 데이터 중 적어도 하나를 X-Y 좌표로 변환하여 봉제기로 제공한다. 각 봉제 모드에 따른 최적의 봉제 경로를 자동 생성하고 실시간으로 봉제 작업이 자동으로 수행될 수 있다.

Inventors

박용철
정우균
고아름
안근환

Assignees

호전실업 주식회사

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20250806

Claims (12)

자동 봉제 시스템의 통합 제어부의 컴퓨팅 장치가 컴퓨터 실행가능 프로그램을 이용하여 수행되는 방법으로서, (i) 상기 통합 제어부에서, 설정된 봉제 모드가 지누이 모드로 체크되면, 피봉제물을 카메라를 통해 실시간으로 촬영하여 검출한 피봉제물의 외곽선에 대응하는 제1 봉제 경로 데이터를 생성하는 단계; (ii) 상기 통합 제어부에서, 설정된 봉제 모드가 탑스티치 모드로 체크되면, 피봉제물의 소정 영역에 대해 단차 감지 센서를 이용하여 실시간으로 측정한 단차에 대응하는 제2 봉제 경로 데이터를 생성하는 단계; 및 (iii) 상기 통합 제어부에서, 피봉제물에 대한 설정된 봉제 모드에 따른 봉제 작업이 실시간으로 수행되도록 상기 제1 봉제 경로 데이터 및 상기 제2 봉제 경로 데이터 중 적어도 하나를 X-Y 좌표로 변환하여 봉제기로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지누이 봉제와 탑스티치 봉제를 조합한 자동 봉제 방법.
제1항에 있어서, 상기 전송하는 단계 이전에, 상기 통합 제어부에서, 기준 좌표계를 설정하여 피봉제물의 외곽선 검출 데이터와 단차선 검출 데이터를 동일 좌표계 상에서 정렬하고 정규화 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지누이 봉제와 탑스티치 봉제를 조합한 자동 봉제 방법.
제1항에 있어서, 단계(i)는, (i-1) 상기 통합 제어부는, 설정된 봉제 모드가 지누이 모드로 체크되면, 등록된 피봉제물의 모델 데이터를 기반으로 X-Y축 서보 모터를 구동 제어하여, 피봉제물을 봉제 가능한 상태로 파지하고 있는 클램핑 프레임을 상기 카메라의 촬영 위치로 이동시키는 단계; (i-2) 상기 통합 제어부는, 피봉제물 전체와 배경을 상기 카메라를 통해 촬영하게 하여 대상물 이미지를 획득하는 단계; (i-3) 상기 통합 제어부는, 대상물 이미지에서 배경과 구분된 피봉제물의 형상을 인식하여 피봉제물의 외곽선을 검출하는 단계; 및 (i-4) 외곽선으로부터 미리 설정된 봉제선 오프셋만큼 이격된 가상의 라인을 따라 봉제 경로로 정하여 그에 해당하는 상기 제1 봉제 경로 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지누이 봉제와 탑스티치 봉제를 조합한 자동 봉제 방법.
제1항에 있어서, 단계(ii)는, (ii-1) 상기 통합 제어부는, 설정된 봉제 모드가 탑스티치 모드로 체크되면, 등록된 피봉제물의 모델 데이터를 기반으로 X-Y축 서보 모터를 구동 제어하여, 피봉제물을 봉제 가능한 상태로 파지하고 있는 클램핑 프레임을 상기 카메라의 촬영 위치로 이동시키는 단계; (ii-2) 상기 통합 제어부는, 피봉제물의 탑스티치 봉제 영역을 내포하는 영역을 상기 카메라를 통해 촬영하게 하여 스캔 이미지를 획득하는 단계; (ii-3) 상기 통합 제어부는, 상기 스캔 이미지에 기초하여 단차 감지 센서를 통해 상기 탑스티치 봉제 영역의 피봉제물 표면의 단차선을 검출하게 하여 단차선 검출 데이터를 획득하는 단계; 및 (ii-4) 상기 통합 제어부는, 상기 단차선 검출 데이터에 기초하여 피봉제물 표면 상의 단차선을 검출하고, 그 단차선으로부터 미리 설정된 봉제선 오프셋만큼 이격된 라인을 탑스티치 봉제를 위한 상기 제2 봉제 경로 데이터로 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지누이 봉제와 탑스티치 봉제를 조합한 자동 봉제 방법.
피봉제물의 외곽선 및 형상을 캡쳐하는 카메라; 피봉제물 표면의 단차선을 검출하는 단차 감지 센서; 제공되는 X-Y축 봉제 경로 좌표 데이터와 구동제어신호에 따라 피봉제물을 이동시키면서 피봉제물에 대한 설정된 봉제 모드로 봉제 작업을 수행하는 봉제기; 및 설정된 봉제 모드가 지누이 모드로 체크되면, 피봉제물을 상기 카메라를 통해 실시간으로 촬영하여 검출한 피봉제물의 외곽선에 대응하는 제1 봉제 경로 데이터를 생성하고, 설정된 봉제 모드가 탑스티치 모드로 체크되면, 피봉제물의 소정 영역에 대해 상기 단차 감지 센서를 이용하여 실시간으로 감지한 단차에 대응하는 제2 봉제 경로 데이터를 생성하는 기능을 수행하는 상위 제어기와, 상기 제1 봉제 경로 데이터 및 상기 제2 봉제 경로 데이터 중 적어도 하나에 대응하여 변환한 X-Y축 봉제 경로 좌표 데이터에 따라 설정된 봉제 모드에 따른 봉제 작업이 수행되도록 상기 봉제기를 실시간으로 제어하는 기능을 수행하는 하위 제어기를 포함하는 통합 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지누이 봉제와 탑스티치 봉제를 조합한 자동 봉제 시스템.
제5항에 있어서, 상기 단차 감지 센서는 피봉제물의 표면을 레이저 광을 조사하고 그 표면으로부터 반사되는 광을 수광하여, 피봉제물의 표면의 높이에 따른 수광량의 차이, 반사된 빛의 각도의 차이, 및 반사되어 돌아오는 시간의 차이 중 적어도 어느 한 가지를 이용하여 그 피봉제물 표면의 높이차(단차)를 측정하는 레이저 센서인 것을 특징으로 하는 지누이 봉제와 탑스티치 봉제를 조합한 자동 봉제 시스템.
제5항에 있어서, 상기 봉제기는, 상기 하위 제어기에 의한 제어에 따라 피봉제물을 봉제 가능하게 파지하여 고정하고, 작업대의 X-Y 평면 상의 소정 위치로 이동할 수 있도록 구성된 클램핑 시스템; 및 상기 하위 제어기에 의한 제어에 따라 구동되어 상기 클램핑 시스템을 X축 방향 및 Y축 방향으로 움직여 상기 소정의 위치로 이동시키는 X-Y축 서보 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 지누이 봉제와 탑스티치 봉제를 조합한 자동 봉제 시스템.
제7항에 있어서, 상기 클램핑 시스템은, 상기 하위 제어기의 제어에 따라 복수의 클램핑 모듈들로 피봉제물의 가장자리 부분을 여러 지점에서 자동 파지하여 바르게 펴지도록 당겨서 고정하는 클램핑 프레임; 상기 클램핑 프레임의 일측과 일체로 결합되는 프레임 연결부; 및 작업대 상면 위에서 Y축 방향으로 이동가능하게 배치되고, 상기 프레임 연결부가 X축 방향으로 활주 이동 가능하게 장착되는 활주 레일을 포함하는 것을 특징으로 하는 지누이 봉제와 탑스티치 봉제를 조합한 자동 봉제 시스템.
제5항에 있어서, 상기 상위 제어기는 기준 좌표계를 설정하여 피봉제물의 외곽선 검출 데이터와 단차선 검출 데이터를 동일 좌표계 상에서 정렬하고 정규화하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지누이 봉제와 탑스티치 봉제를 조합한 자동 봉제 시스템.
제5항에 있어서, 상기 하위 제어기는 상기 단차 감지 센서로부터 획득한 단차선 검출 데이터를 반영하여 상기 제2 봉제 경로 데이터를 실시간으로 보정하는 것을 특징으로 하는 지누이 봉제와 탑스티치 봉제를 조합한 자동 봉제 시스템.
제5항에 있어서, 상기 하위 제어기는 단차 정보를 반영하여 피봉제물의 높이 변화에 따른 봉제 바늘의 깊이 또는 경로를 실시간 보정하는 것을 특징으로 하는 지누이 봉제와 탑스티치 봉제를 조합한 자동 봉제 시스템.
제5항에 있어서, 사용자가 봉제 모드의 설정, 원단 봉제 데이터 입력, 봉제선 오프셋 값을 포함한 봉제 작업 관련 파라미터값 설정, 사용자 지시를 입력할 수 있도록 하고, 그리고, 카메라 촬영 결과, 단차 스캔 결과 및 생성된 봉제 경로, 봉제 작업 상태를 시각적으로 표출할 수 있도록 하고, 입력되거나 설정된 정보를 상기 상위 제어기로 전송하여 자동 봉제 경로 생성에 반영되도록 하는 사용자 인터페이스(UI)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지누이 봉제와 탑스티치 봉제를 조합한 자동 봉제 시스템.

Description

지누이 봉제와 탑스티치 봉제를 조합한 자동 봉제 방법 및 그 시스템{METHOD AND SYSTEM COMBINING FOR AUTOMATIC SEWING THAT COMBINED RUNNING STITCH AND TOPSTITCH} 본 발명은 지누이 봉제와 탑스티치 봉제를 조합한 자동 봉제 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피봉제물의 형상 및 단차를 감지하고, 감지된 정보를 바탕으로 봉제 경로를 생성 및 보정하여 자동 봉제를 수행하는 지누이 봉제와 탑스티치 봉제를 조합한 자동 봉제 방법 및 그 시스템에 관한 것이다. 봉제 산업은 대량 생산되는 의류, 가방, 신발 등 섬유 제품의 제조 공정에서 필수적인 역할을 수행한다. 그러나 현재 대부분의 봉제 공정은 여전히 작업자의 수작업에 의존하는 구조로 이루어져 있으며, 이에 따라 여러 가지 기술적 한계가 존재한다. 일반적인 봉제 작업은 사전에 정의된 봉제 경로를 단순히 기계가 따라가는 방식으로 이루어지며, 피봉제물의 실시간 변화나 위치 오차, 두께 차이 등의 물리적 특성 변화에 능동적으로 대응하지 못한다. 이로 인해 실제 작업 시 피봉제물의 미세한 변형이나 오차가 발생하면 봉제 불량률이 증가하고, 작업 효율이 저하되는 문제가 발생한다. 특히, 봉제 품질은 작업자의 숙련도에 크게 의존하는 경향이 있어, 숙련된 인력이 부족한 경우 전체 생산 품질이 불안정해질 수 있다. 이와 같은 인적 자원 의존성은 고속 자동화 생산 시스템 도입을 어렵게 만들고, 반복 작업 시에도 일정한 품질을 유지하기 힘든 요인이 되고 있다. 또한 기존 봉제 시스템은 대부분 고정된 형상 또는 경로에 기반하여 프로그래밍되어 있어, 서로 다른 형상의 피봉제물이나 다양한 두께, 단차를 갖는 봉제 대상물에 대해 세밀하고 정밀한 경로 생성을 자동으로 수행하기 어렵다. 이로 인해 다양한 제품을 동일한 라인에서 생산하는 데 한계가 있으며, 제품 변경 시 별도의 경로 재설정 및 공정 조정이 요구되는 비효율적인 구조를 갖는다. 이러한 한계를 극복하기 위한 기술적 요구는 지속적으로 제기되어 왔으며, 이에 따라 피봉제물의 형상, 단차 등을 실시간으로 인식하고, 그에 맞는 봉제 경로를 자동으로 생성 및 보정할 수 있는 새로운 기술의 필요성이 대두되고 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지누이 봉제와 탑스티치 봉제를 조합한 자동 봉제 시스템을 설명하기 위한 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 카메라와 단차 감지 센서의 배치 구조를 설명하기 위한 측면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 카메라와 단차 감지 센서의 배치 구조를 설명하기 위한 이미지이다. 도 4는 도 1에 도시된 프레임 연결부에 연결되는 클램핑 프레임을 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 도 1에 도시된 지누이 봉제와 탑스티치 봉제를 조합한 자동 봉제 시스템을 설명하기 위한 블록도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지누이 봉제와 탑스티치 봉제를 조합한 자동 봉제 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지누이 봉제와 탑스티치 봉제를 조합한 자동 봉제 시스템을 설명하기 위한 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 카메라와 단차 감지 센서의 배치 구조를 설명하기 위한 측면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 카메라와 단차 감지 센서의 배치 구조를 설명하기 위한 이미지이다. 도 4는 도 1에 도시된 프레임 연결부에 연결되는 클램핑 프레임을 설명하기 위한 도면이다. 도 1, 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 지누이 봉제와 탑스티치 봉제를 조합한 자동 봉제 시스템(100)은 봉제 작업대(110), 바늘대(도면부호 미부여), 재봉기 본체(도면부호 미부여), 프레임 연결부(120), 카메라(130), 단차 감지 센서(140), 모니터(150) 및 통합 제어부(170)를 포함한다. 봉제 작업대(110)는 봉제 작업이 이루어지는 기판으로서 바늘대, 재봉기 본체, 프레임 연결부(120), 카메라(130), 단차 감지 센서(140), 모니터(150) 및 통합 제어부(170)를 지지한다. 바늘대는 봉제 작업대(110) 위에 배치되어 재봉바늘을 유지한다. 재봉기 본체는 재봉기 모터에 연동하여 바늘대를 상하로 이동시키는 주지 구조의 바늘 상하 이동 기구를 갖는다. 프레임 연결부(120)는 봉제 작업대(110) 위에 배치되어 피봉제물을 유지하는 클램핑 프레임(122)과 연결된다. 클램핑 프레임(122)은 다각형 형상, 예컨대 사각 형상의 프레임(122a), 그 프레임(122a)에서 내부 공간으로 돌출되어 피봉제물을 클램핑하는 복수의 클램핑 모듈들(122b), 그리고 프레임(122)의 일측에 배치되어 프레임 연결부(120)와 일체로 결합될 수 있는 결합부(123)을 포함한다. 각 클램핑 모듈(122b)은 그의 일측 단부가 프레임(122a)에 고정되고, 타측 단부에는 피봉제물을 물어서 붙잡거나 붙잡은 상태를 해제하도록 구성된 클램퍼가 마련된다. 클램핑 모듈들(122b)은 피봉제물 파지 동작과 파지 해제 동작이 외부에서 제공되는 동작 제어신호에 의해 구동 제어되도록 구성될 수 있다. 물론, 그 파지 동작과 파지 해제 동작은 작업자가 수동으로 수행하도록 구성될 수도 있다. 클램핑 모듈들(122b)은 프레임의 안쪽 방향으로 연장이 가능하고, X-Y 평면상에서 일정 각도로 회동이 가능하다. 피봉제물을 클램핑함에 있어서 클램핑 모듈들(122b) 모두가 동원될 하거나 일부만을 이용할 수도 있다. 카메라(130)는 클램핑 프레임(122)에 의해 고정되는 피봉제물의 형상을 촬영한다. 카메라(130)는 카메라 브라켓(132)에 의해 고정되고 봉제 작업대(110)을 향하도록 배치될 수 있다. 카메라(130)는 봉제 작업대(110)의 법선 방향을 따라 배치되는 것이 바람직하다. 카메라(130)와 봉제 작업대(110) 간의 간격은 예를 들어 300mm~500mm의 범위에서 정해지는 것이 바람직하나, 이 간격은 필요에 따라 줄이거나 더 늘릴 수 있다. 단차 감지 센서(140)는 피봉제물의 표면에 존재하는 단차선을 검출한다. 단차 감지 센서(140)는 레이저 스캐너나 변위 센서 등을 포함할 수 있다. 레이저 스캐너를 이용하는 경우, 레이저 스캐너가 피봉제물의 표면을 레이저 광을 조사하여 그 표면으로부터 반사되는 광을 수광하여, 피봉제물의 표면의 높이에 따른 수광량의 차이, 반사된 빛의 각도의 차이, 또는 반사되어 돌아오는 시간의 차이 등을 이용하여 그 피봉제물 표면의 높이차(단차)를 측정할 수 있다. 단차 감지 센서(140)는 라인 스캔 방식 또는 구조광 방식 등으로 구현될 수 있으며, 피봉제물의 미세한 단차도 감지 가능한 해상도를 가질 수 있다. 단차 감지 센서(140)는 약 60-70μm의 고해상도로 단차를 인식할 수 있다. 단차 감지 센서(140)는 센서 브라켓(142)에 의해 고정되고 센싱 방향이 봉제 작업대(110)을 향하도록 배치될 수 있다. 단차 감지 센서(140)는 카메라(130)가 봉제 작업대(110)을 향하여 촬영하는 시야각에서 벗어난 영역에 배치되는 것이 바람직하다. 단차 감지 센서(140)와 봉제 작업대(110) 간의 간격은 예를 들어, 100mm~200mm의 범위에서 정해지는 것이 바람직하나, 이 간격은 필요에 따라 줄이거나 더 늘릴 수 있다. 모니터(150)는 자동 봉제 시스템(100)의 각종 정보를 표시하는 동시에 자동 봉제 시스템(100)에 대하여 각종 입력을 수행한다. 모니터(150)는 모니터 브라켓(152)에 의해 고정되고 작업자를 향하도록 배치될 수 있다. 모니터 브라켓(152)은 수평 연장부재(154)의 일단에 연결되고, 수평 연장부재(154)의 타단은 카메라 브라켓(132)에서 수직으로 연장된 수직 연장부재(156)의 종단에 연결된다. 통합 제어부(170)는 자동 봉제 시스템(100)의 각종 동작을 제어하는 제어수단으로서의 기능을 수행한다. 통합 제어부(170)는 카메라(130)로부터 제공되는 피봉제물의 촬영 이미지로부터 피봉제물의 형상과 외곽선 데이터를 검출하고, 단차 감지 센서(140)로부터