CN102017814A - 电子纺织物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纺织物(1)，其用于将第一电子部件安装于纺织物上的第一指定位置(121)处并用于将第二电子部件安装于纺织物上的第二指定位置(122)处，所述纺织物包括与第一指定位置相关联的第一标记图案(111，112)和与第二指定位置相关联的第二标记图案(113，114)。通过根据本发明的纺织物，电子纺织物能够使用从电子组装工业所获知的常规设备可靠地制造，这些常规设备诸如拾取与放置设备，因此电子部件被合适地在纺织物上设于其相应指定位置处。

Description

电子纺织物
技术领域
本发明涉及一种纺织物，其用于将第一电子部件安装于纺织物上的第一指定位置处并用于将第二电子部件安装于纺织物上的第二指定位置处。本发明还涉及一种用于制造电子纺织物的方法。本发明还涉及一种用于制造电子纺织物的设备。本发明还涉及一种包括第一电子部件、第二电子部件和纺织物的电子纺织物。
背景技术
纺织物是包括交错纤维的材料，其例如可通过将纤维编织(weaving)、针织(knitting)、钩编(crocheting)、打结(knotting)或压制在一起而形成。许多类型的纺织物用于我们的日常生活。当电子部件(即，通过控制电子流而工作的装置)集成于纺织物中时，出现新的应用领域。当纺织物是包括电子部件的电路的一个整体部分时，获得一种电子纺织物。
电子部件的实例是以表面安装装置(SMD-LED)形式存在的LED封装，其可通过胶合、钎焊、按扣连接或缝合的方式附装到纺织物基底上。所得到的发光纺织物可开拓宽广范围的新的内部应用和服装应用，这些应用包括从照明到气氛营造到信息传达。
从UK专利申请GB2396252A获知一种电子纺织物。这种获知的电子纺织物包括SMD-LED，该SMD-LED用手或通过使用从电子组装工业获知的常规设备来安装于纺织物上的指定位置处。SMD-LED可经由导电轨道进行电寻址，导电轨道由编织到纺织物内的纱线或者由印刷到纺织物上的轨道所形成。
这种已知电子纺织物的缺点在于，通过使用电子组装工业获知的常规设备来制造常常导致电子部件中的至少某些并未设于纺织物上其相应指定位置处。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纺织物，其可用于以更可靠方式来制造电子纺织物。
本发明的另一目的在于提供一种使用纺织物来制造电子纺织物的方法。
本发明的另一目的在于提供一种使用纺织物来制造电子纺织物的设备。
本发明的另一目的在于提供一种包括纺织物的电子纺织物。
根据本发明的第一方面，这个目的这样实现：根据开篇段落所述的纺织物包括与第一指定位置相关联的第一标记图案和与第二指定位置相关联的第二标记图案。
在根据本发明的纺织物中，提供第一标记图案和第二标记图案以分别标出第一电子部件与第二电子部件的指定位置。至于纺织物相对于第一和电子部件对准，已经增加了纺织物尺寸不均匀性的公差。
电子组装工业中的常规制造过程是所谓的拾取与放置过程。在此过程中，使用标记图案来相对于电子部件对准基底，从而为将电子部件放置于指定位置处做准备。为此目的，设备配备光学检测器，光学检测器识别基底上的标记图案。在识别了标记图案之后，计算应放置电子部件的指定位置。换言之，为了将电子部件放置于其相应指定位置，已知的拾取与放置程序涉及共同的标记图案，即由多个电子部件共享的单个标记图案。
本发明者实现了：共同使用的拾取与放置程序并不适合于电子部件在纺织物上的自动拾取与放置，因为共同标记图案的使用需要纺织物具有基本上恒定的尺寸。实际上，纺织物尺寸不是恒定的，因为它们例如可能由于拉伸或受热而改变，且部件之间的距离变化常常超过可用的连接公差。
在根据本发明的纺织物的第一实施例中，可通过使用不可见的辐射来检测第一标记图案和第二标记图案。这种可检测性例如是基于诸如X射线、紫外线辐射或红外辐射这样的不可见辐射的吸收，可能会导致标记图案的照明。这种实施例确保了标记图案不会不利地影响纺织物外观，因为它们对于观察者而言是不可见的，至少在正常日光条件下是不可见的。
在根据本发明的纺织物的第二实施例中，可通过使用磁场检测来检测第一标记图案和第二标记图案。
在根据本发明的纺织物的第三实施例中，第一标记图案与第二标记图案由编织到纺织物内的纱线形成。这个实施例表示例如可使用自动化织机而常规地制造的根据本发明的纺织物。在纱线是导电纱线(该导电纱线形成可磁性检测的标记图案)的情况下，纱线也可用于改进纺织物内的散热。
在根据本发明的纺织物的第四实施例中，纺织物包括第一层与第二层，第一层被布置成具备电子部件，且第二层包括第一标记图案与第二标记图案。由于多层纺织物可易于使用自动化织机制成，这是确保标记图案不会不利地影响观察者所看到的纺织物外观的简便实施例。
根据本发明的第二方面，通过制造电子纺织物的方法来实现目的，该方法包括以下步骤：向纺织物提供与第一电子部件的第一指定位置相关联的第一标记图案和与第二电子部件的第二指定位置相关联的第二标记图案，提供第一电子部件，使用第一标记图案使纺织物相对于第一电子部件对准，从而为将第一电子部件放置于第一指定位置处做准备，将第一电子部件放置于第一指定位置上，提供第二电子部件，使用第二标记图案使纺织物相对于第二电子部件对准，从而为将第二电子部件放置于第二指定位置处做准备，以及将第二电子部件放置于第二指定位置上。
在根据本发明的方法的第一实施例中，使纺织物对准的步骤涉及包括检测器的设备的使用，检测器被布置成检测第一标记图案和第二标记图案。此实施例允许实践根据本发明的方法的简便方式。
在根据本发明的方法的第二实施例中，使纺织物对准涉及使用包括检测器的设备，检测器被布置成识别第一标记图案与第二标记图案，其中检测器是光学检测系统。诸如照相机这样的光学检测系统的使用是识别纺织物上的第一标记图案与第二标记图案的简便方式。
根据本发明的第三方面，利用制造电子纺织物的设备来实现这个目的，该设备包括：保持器，其用于保持纺织物；以及对准工具，其通过检测纺织物上与第一电子部件的第一指定位置相关联的第一标记图案来使纺织物相对于第一电子部件对准，且通过识别纺织物上与第二电子部件的第二指定位置相关联的第二标记图案来使纺织物相对于第二电子部件对准。
根据本发明的第四方面，这个目的由电子纺织物实现，该电子纺织物包括第一电子部件、第二电子部件和纺织物，纺织物包括与第一指定位置相关联的第一标记图案和与第二指定位置相关联的第二标记图案，其中第一电子部件设于第一指定位置处且第二电子部件设于第二指定位置处。
附图说明
现将参看附图来详细地描述本发明的实例，在附图中：
图1是根据本发明的第一纺织物的顶视图；
图2是根据本发明的第二纺织物的分解透视图；
图3A和图3B示意性地示出根据本发明制造电子纺织物的第一方法与第二方法。
图4示出根据本发明用于制造电子纺织物的设备。
应当指出的是这些图是示意性的且未必按照比例绘制。为了清楚和方便起见，这些图的部件的相对尺寸和比例被夸大或者以减小的大小示出。
具体实施方式
在下文的描述中，参考根据本发明的示范性纺织物描述了本发明。
根据本发明的纺织物的第一实施例是图1所示的纺织物1，其被布置成通过包括导电纤维的经纱和纬纱来对电子部件进行电寻址。图1分别示出经纱141和142与纬纱151和152。
纺织物1包括以2乘2排列的四个指定位置121、122、123和124。指定位置是在纺织物上要提供电子部件的位置，将电子部件连接到纺织物上的可能公差考虑在内。换言之，指定位置限定在纺织物上必须放置电子部件的区域，以便能经由纺织物进行电寻址。
纺织物1包括八个标记111、112、113、114、115、116、117和118，其例如可编织、刺绣或印刷到纺织物1上。
标记111-118限定一组标记图案。在本发明的情形下，标记图案可包括单个标记或者包括多个标记的排列。包括单个标记的标记图案限定一点，包括两个标记的标记图案限定一根线，个体标记为线的端点，且包括三个或三个以上标记的标记图案限定一区域，个体标记为该区域的角点。在本描述的其余部分，标记图案将表示为{x，y，…}，其中x和y为一起构成标记图案的个体标记。举例而言，在纺织物1中，标记图案{111，112}限定一根线，其中标记111与标记112处于其端点处。
在纺织物1上的标记图案中的每一个与不同的指定位置相关联。举例而言，标记图案{111，112}与指定位置121相关联。希望标记图案位于紧邻其相关联的指定图案处。更具体而言，希望并无其它标记图案比与一指定位置相关联的标记图案更靠近该指定位置，且并无其它指定位置比与一标记图案相关联的指定位置更靠近该标记图案。这是特别合乎需要的，因为其可改进遭受尺寸不稳定性的纺织物的加工性能。
到指定位置的距离相对于指定位置的质心来确定。到标记图案的距离的确定取决于图案类型。在标记图案限定一根线的情况下，相对于线的中心来确定该距离，且在标记图案限定一区域的情况下，相对于区域的质心来确定该距离。
表1列出电子纺织物1的指定位置，以及其相关联的标记图案。
表1：纺织物1的指定位置和其相关联的标记图案
  指定位置   标记图案
  121   {111，112}
  122   {113，114}
  123   {115，116}
  124   {117，118}
纺织物1包括八个十字形标记以限定四个标记图案，这些标记图案中的每一个标出电子部件的指定位置。本领域技术人员应了解，对于呈确定排列的给定数量的指定位置，任意数量任意形状的标记和任何给定材料是足够的，只要每个标记图案可与不同的指定位置相关联。
优选地，由标记图案所限定的点、线或区域与其相关联的指定位置重叠。举例而言，由标记图案{111，112}限定的线与其相关联的指定位置121重叠，在标记图案的个体标记位于其相关联指定位置外部的情况下，其优选地位于距其相关联的指定位置10mm距离的范围内。
标记111-118由电绝缘纱线制成，电绝缘纱线编织到纺织物1内且其具有足以与纺织物1颜色(例如白色)形成反差的颜色(例如，黑色)，使得它们可容易地由检测器检测到，检测器(诸如光学照相机)使用了通过可见光对标记所进行的辐照。
也可使用人眼看不到的辐射，诸如X射线、紫外线或红外线辐射来检测标记。这些标记例如可由涂覆有可由紫外线辐射激发的照明材料的纱线制成，或者由强烈地吸收X射线、紫外线或红外线辐射的纱线制成。这种标记的优点在于，其不能由观察者观察到，至少是在正常日光条件下不能由观察者观察到，这表示标记图案不会不利地影响纺织物外观。
或者，也可通过使用磁场检测来检测标记。可磁性地检测的标记可由任何可磁性地检测的材料制成。举例而言，可使用包括磁性粒子的组合物将可磁性地检测的标记印刷于纺织物上。可磁检测的标记也可由具有涂层的纱线制成，涂层包括磁性粒子。优选地，可磁检测的标记由导电纱线形成。当电流通过纱线流动时，感应可检测的磁场。当电流通过具有交点的两个纱线流动时，所感应的磁场在交点处将会最高，因此交点可构成标记。由导电纱线制成的标记也可充当交织的散热器。
根据本发明的纺织物的第二实施例是如图2所示的纺织物2，其包括第一层21与第二层22，第一层21与第二层22可易于使用自动化织机来制成。
在纺织物2中，第一层21被布置成在指定位置221、222、223与224处提供电子部件，而第二层22包括标记211、212、213、214、215、216、217和218。在图2中，标记211-218在第一层21上的投影由虚线轮廓示出。与图1的纺织物1类似，标记211-218限定四个标记图案，其中的每个标记由第一层21上的指定位置来标记，诸如由标记图案{211，212}标记的指定位置221，其限定一根线，这根线在第一层21上的投影与相关联的指定位置221重叠。
标记211-218可由朝向第一层21的检测器检测到或者由朝向第二层22的检测器检测到。在前者的情况下，标记211-218例如可由于其吸收诸如X射线这样的不可见辐射的能力而检测到，X射线可穿透纺织物2。为此目的，标记211-218可由编织到第二层22内的金属纱线形成。
第一层21与第二层22被布置成当从观察方向23来观察纺织物2时，第二层22被第一层21覆盖。从观察者的角度而言，包括标记211-218的第二层22被第一层21覆盖，标记211-218不能由观察者观察到，这意味着标记211-218不会不利地影响纺织物2的外观。
用于制造根据本发明的电子纺织物的方法在图3A中示意性地示出。
在第一步骤31中，提供纺织物3。纺织物3包括导电纱线341、342、343和345，和标记311、312、313、314、315、316、317和318。标记311-318限定与纺织物3上要提供电子部件的指定位置相关联的标记图案{311，312}、{313，314}、{315，316}和{317，318}。纺织物3例如可通过刺绣或印刷而具备标记311-318。
在第二步骤32中，提供第一电子部件331。
在第三步骤33中，使用包括检测器的设备来使纺织物3相对于第一电子部件331对准，检测器被布置成检测第一标记图案{311，312}，从而为将第一电子部件331布置于第一指定位置321处做准备。
在第四步骤34中，电子部件331被放置到指定位置321上且随后利用按扣连接或通过缝合而连接到导电纱线341和342。或者，可使用诸如导电环氧化物或钎焊的粘附装置，在此情况下，必须在放置电子部件331之前将粘附装置施加到指定位置321，且通常必须施加刺激(诸如热)以在放置电子部件331后使连接固化。
为了放置另外的电子部件332、333和334以制造电子纺织物301，对于另外的部件中的每一个，重复第二步骤、第三步骤和第四步骤。
在图3A所示的方法中，对于每个电子部件循序地执行以下步骤：提供电子部件(第二步骤32)，使纺织物3相对于电子部件对准(第三步骤33)且将电子部件放置于纺织物3上的指定位置上(第四步骤34)。但也可对于待放置于纺织物上的所有电子部件，同时执行这些步骤中的每一步骤。这在图3B中示出，其中在第二步骤32中同时提供电子部件331、332、333和334，在第三步骤33中使纺织物3相对于电子部件331、332、333和334对准，且在第四步骤31中将电子部件331、332、333和334放置于其相应指定位置321、322、323和324处。
使用配备了检测器的拾取与放置设备来执行第二步骤32、第三步骤33和第四步骤34，检测器用于识别标记311至318。优选地，在将纺织物3固定于框架中或固定于刚性保持器上的同时来执行第二步骤32、第三步骤33和第四步骤34，以防止在拾取与放置过程中纺织物3的形状和/或尺寸变化。在必需施加诸如热的刺激以使粘附装置固化的情况下，这种措施具有纺织物3在加热步骤期间不可收缩的额外优点，从而防止电子部件从其指定位置释放，当电子部件是相当大的电子部件时，这是特别有利的。
用于制造根据本发明的电子纺织物的设备在图4中示意性地示出。设备4包括纺织物保持器41和对准工具42。纺织物保持器41和对准工具42可相对于彼此移动。与图1所示的纺织物1类似的纺织物43固定于纺织物保持器41上，以在制造过程中防止纺织物43的形状和/或尺寸变化。对准工具42被布置成通过检测纺织物43上与第一电子部件的第一指定位置相关联的第一标记图案来使纺织物43相对于第一电子部件对准，且通过识别纺织物上与第二电子部件的第二指定位置相关联的第二标记图案使纺织物43相对于第二电子部件对准。为此目的，对准工具42包括检测器44，检测器44能检测纺织物43上的标记图案。对准工具42还包括用于保持电子部件的部件保持器45。
虽然在附图和前文的描述中详细地说明和描述了本发明，这些说明和描述被认为是说明性的或示范性的而不是限制性的，本发明并不限于所公开的实施例。本领域技术人员在实践所主张的本发明时，可通过学习附图、公开内容和所附权利要求书来理解并实现所公开的实施例的变型。在权利要求书中，词语“包括”并不排除其它要素，且不定冠词“一”并不排除多个。在相互不同的附属权利要求中陈述若干措施的简单事实并不表示不能使用这些措施的组合来取得益处，在权利要求书中的任何附图标记不应认为限制范围。

Claims (10)

1.一种纺织物(1)，其用于将第一电子部件安装于所述纺织物(1)上的第一指定位置(121)处并用于将第二电子部件安装于所述纺织物(1)上的第二指定位置(122)处，其特征在于，所述纺织物(1)包括与所述第一指定位置(121)相关联的第一标记图案(111，112)和与所述第二指定位置(122)相关联的第二标记图案(113，114)。
2.如权利要求1所述的纺织物(1)，其中可通过使用不可见的辐射来检测所述第一标记图案(111，112)和所述第二标记图案(113，114)。
3.如权利要求1所述的纺织物，其中可通过使用磁场检测来检测所述第一标记图案(111，112)和所述第二标记图案(113，114)。
4.如前述权利要求中任一项所述的纺织物(1)，其中所述第一标记图案(111，112)与所述第二标记图案(113，114)由编织到所述纺织物(1)内的纱线形成。
5.如前述权利要求中任一项所述的纺织物(2)，其中所述纺织物(2)包括第一层(21)与第二层(21)，所述第一层(21)被布置成提供所述电子部件，且所述第二层(22)包括所述第一标记图案(211，212)与第二标记图案(213，214)。
6.一种制造电子纺织物(301)的方法，其包括以下步骤：
向纺织物(3)提供第一标记图案(311，312)与第二标记图案(313，314)，第一标记图案(311，312)与第一电子部件(331)的第一指定位置(321)相关联，第二标记图案(313，314)与第二电子部件(332)的第二指定位置(322)相关联，
提供第一电子部件(331)，
使用所述第一标记图案(311，312)使所述纺织物(3)相对于所述第一电子部件(331)对准，从而为将第一电子部件(331)放置于所述第一指定位置(321)处做准备，
将所述第一电子部件(331)放置于所述第一指定位置(321)上，
提供所述第二电子部件(332)，
使用第二标记图案(313，314)使所述纺织物(3)相对于所述第二电子部件(332)对准，从而为将所述第二电子部件(332)放置于所述第二指定位置(322)处做准备，以及，
将所述第二电子部件(332)放置于所述第二指定位置(322)上。
7.如权利要求6所述的方法，其中使所述纺织物(3)的对准步骤涉及使用包括检测器(44)的设备(4)，所述检测器(44)被布置成检测所述第一标记图案(311，312)和第二标记图案(313，314)。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述检测器(44)是光学检测器。
9.一种制造电子纺织物的设备(4)，其包括：
保持器(41)，其用于保持纺织物(43)；以及
对准工具(42)，其用于通过检测所述纺织物(43)上与所述第一电子部件的第一指定位置相关联的第一标记图案来使所述纺织物(43)相对于第一电子部件对准，并通过识别所述纺织物(43)上与所述第二电子部件的第二指定位置相关联的第二标记图案来使所述纺织物(43)相对于第二电子部件对准。
10.一种电子纺织物(301)，其包括第一电子部件(331)、第二电子部件(332)以及纺织物(3)，所述纺织物(3)包括与所述第一指定位置(321)相关联的第一标记图案(311，312)和与所述第二指定位置(322)相关联的第二标记图案(313，314)，其中所述第一电子部件(331)设于所述第一指定位置(321)处且所述第二电子部件(332)设于所述第二指定位置(322)处。
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