CN113826995A - 具有集成的光源的拾取工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有集成的光源的拾取工具。提供了获取或拾取工具，获取或拾取工具本身帮助改善使通过其可以捕获所获取的衬底的图像容易。拾取工具可以包括适合于与异质衬底连接的拾取表面和与拾取工具集成的光源，使得当异质衬底与拾取表面暂时耦合时从光源发射的光通过拾取表面到达异质衬底以创建异质衬底的轮廓。视觉系统可以适合于当异质衬底与拾取表面暂时耦合时捕获异质衬底的轮廓。衬底拾取表面可以由透明的材料、半透明的材料或亚透明的材料中的一种材料形成，使得光可以至少部分通过衬底拾取表面。

Description

具有集成的光源的拾取工具

本申请是申请日为2014年12月18日，申请号为201910509654.X，发明名称为“具有集成的光源的拾取工具”的申请的分案申请。

申请日为2014年12月18日，申请号为201910509654.X，发明名称为“具有集成的光源的拾取工具”的申请是申请日为2014年12月18日，申请号为201410796111.8，发明名称为“具有集成的光源的拾取工具”的申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

不适用。

关于联邦资助研究或开发的声明

不适用。

技术领域

本发明涉及自动化制造。更具体地，本发明涉及以自动化的方式拾取衬底，衬底例如形成鞋组件的全部或部分的鞋部件，以及使用图像捕获创建衬底的轮廓。

背景技术

物品(例如鞋类物品)的制造通常需要许多装配步骤，例如切割、成型和/或将一些部件装配在一起。很多物品包括精确装配的多个独立切割和成型的部分，以这样的方式产生功能性和/或美观的产品物品。一些装配方法，例如严重依赖于手工执行的那些装配方法可能是资源密集型的并且可能具有高变化率，这可能导致非功能性和/或不美观的装配的产品。

发明内容

本发明内容提供本公开和本发明的各个方面的高层面概述并且介绍了在下文的详细描述中进一步描述的概念的选择。本发明内容不是旨在识别要求保护的主题的关键特征或重要特征，也不是旨在用作单独的帮助以确定要求保护的主题的范围。

简言之并且在高层面，本公开除了别的之外描述了利用获取或拾取工具(acquisition or pick-up tool)来获取异质衬底(foreign substrate)，异质衬底例如，鞋组件的一部分，获取或拾取工具本身帮助改善使通过其可以捕获所获取的衬底的图像容易。例如，可以利用获取或拾取工具来获取单独的鞋部件(或任何其它的期望的异质衬底)，获取或拾取工具具有适合于与单独的鞋部件相连接的拾取表面(例如可能绝缘或可能不绝缘的板或泡沫层的大体上平坦的表面)，并且获取或拾取工具包括与其集成的光源。一旦拾取工具的拾取表面与单独的鞋部件相连接并且施加适当的力(例如电吸附力(electro-adhesive force)或真空力)，则可以通过拾取工具获取(或“拾取”)单独的鞋部件。拾取工具可以移动使得具有获取的鞋部件的拾取表面被放置在与拾取工具集成的光源和适合于捕获所获取的鞋部件的图像的视觉系统之间。激活光源可以相对于拾取表面创建鞋部件的轮廓并且轮廓可以被视觉系统捕获。显出轮廓的图像然后可以被用于例如确定方位、尺寸、形状、位置、方向和/或关于获取的鞋部件的可以用于涉及鞋部件的另外的处理和装配的其它识别信息。

本领域普通技术人员应当理解和领会的是，鞋类物品和/或共同组成鞋类物品的部件仅仅是可以与根据本文的方面的衬底拾取工具一起使用的异质衬底的一个示例。鞋类物品和其组件在本文描述仅仅为了便于描述并且因此不旨在以任何方式限制本发明。很多其它异质衬底可以与在本文范围内描述的工具一起使用。

根据本发明的方面捕获异质衬底的轮廓的示例性系统可以包括各种构件。在一个示例性方面，系统包括衬底拾取工具和视觉系统，衬底拾取工具相对于视觉系统是可移动的。衬底拾取工具可以包括板组件，板组件具有适合于与异质衬底(例如鞋部件)暂时耦合的大体上平坦的拾取表面，板组件是透明的、半透明的或亚透明的中的一种，使得光可以至少部分通过板组件。衬底拾取工具还可以包括集成的光源，该集成的光源适合于使得当异质衬底与板组件的拾取表面暂时耦合时从光源发射的光通过板组件到达异质衬底，以相对于拾取表面创建异质衬底的轮廓。视觉系统可以适用于当异质衬底与板组件的拾取表面暂时耦合时捕获异质衬底的轮廓。

根据本发明的方面的示例性衬底获取或拾取工具可以包括拾取表面和光源。拾取表面可以适合于与异质衬底(例如鞋部件)连接并且可以是透明的、半透明的或亚透明的中的一种，使得光可以至少部分通过拾取表面。光源可以连同拾取表面相对于视觉系统是可移动的，并且可以适合于使得从光源发射的光通过拾取表面到达异质衬底以相对于拾取表面创建待被视觉系统捕获的异质衬底的轮廓。

在一个示例中，所述衬底拾取工具是真空驱动的。

在一个示例中，所述衬底拾取工具是电吸附驱动的。

在一个示例中，所述拾取表面包括泡沫层，并且其中所述泡沫层是透明的、半透明的或亚透明的中的一种。

在一个示例中，所述衬底拾取工具还包括适合于散射由所述光源发射的光的光扩散器。

在一个示例中，所述光源是发光二极管(LED)光源、紫外(UV)光源和红外(IR)光源中的一种。

在一个示例中，所述光源是从所述衬底拾取工具可移除的。

根据本发明的方面的相对于用于捕获一个或多个图像的视觉系统可移动的示例性衬底获取或拾取工具可以包括板组件、光源和光扩散器。板组件可以适合于与异质衬底(例如鞋部件)连接并且可以被制造使得光被允许通过板组件到达异质衬底。光源可以与衬底获取或拾取工具集成并且可以适合使得从光源发射的光通过板组件到达异质衬底以相对于拾取表面创建待被视觉系统捕获的异质衬底的轮廓。光扩散器可以定位在板组件和光源之间并且可以适合于散射由光源发射的光。

在一个示例中，所述板组件包括一种或多种透明的材料、半透明的材料、或亚透明的材料。

在一个示例中，所述衬底拾取工具是真空驱动的。

在一个示例中，所述衬底拾取工具是电吸附驱动的。

在一个示例中，所述板组件包括泡沫层，所述泡沫层适合使得从所述光源发射的光至少部分地通过其中。

在一个示例中，所述泡沫层包括透明的泡沫材料、半透明的泡沫材料或亚透明的泡沫材料中的一种。

在一个示例中，所述光源是发光二极管(LED)光源、紫外(UV)光源和红外(IR)光源中的一种。

在一个示例中，所述光源是从所述衬底拾取工具可移除的。

根据本发明的方面的示例性用于捕获异质衬底的轮廓的系统，所述系统包括：

衬底拾取工具，其包括：

板组件，所述板组件具有适合于与异质衬底暂时耦合的表面，所述板组件是透明的、半透明的或亚透明的中的一种；和

集成的光源，所述集成的光源适合使得当所述异质衬底与所述板组件的所述表面暂时耦合时，从所述集成的光源发射的光通过所述板组件到达所述异质衬底以创建所述异质衬底的轮廓；和

视觉系统，所述视觉系统适合于当所述异质衬底与所述板组件的所述表面暂时耦合时捕获所述异质衬底的轮廓，其中所述衬底拾取工具是相对于所述视觉系统可移动的。

在一个示例中，所述衬底拾取工具是真空驱动的。

在一个示例中，所述衬底拾取工具是电吸附驱动的。

在一个示例中，所述板组件包括透明的、半透明的或亚透明的泡沫层。

在一个示例中，所述集成的光源是从所述衬底拾取工具可移除的。

附图说明

图1是根据本发明的方面的用于和电吸附力一起使用的示例性获取或拾取工具的透视图的示意图，该示例性获取或拾取工具具有与其集成的光源并且包括可选的绝缘膜；

图2是根据本发明的方面的图1的示例性拾取工具的后视图的示意图；

图3是根据本发明的方面的图1的示例性拾取工具的前视图的示意图；

图4是根据本发明的方面的图1的示例性拾取工具的横截面视图的示意图，该横截面是在图1的线4-4处沿箭头方向截取的；

图5是根据本发明的方面的图1的示例性拾取工具的侧视图的示意图；

图6是根据本发明的方面的具有泡沫层、可选的绝缘膜和与其集成的光源的示例性获取或拾取工具的透视图的示意图；

图7是根据本发明的方面的图6的示例性拾取工具的后视图的示意图；

图8是根据本发明的方面的图6的示例性拾取工具的侧视图的示意图；

图9是根据本发明的方面的图6的示例性拾取工具的前视图的示意图；

图10是根据本发明的方面的图6的示例性拾取工具的横截面视图的示意图，该横截面是在图6的线10-10处沿箭头方向截取的；

图11A是根据本发明的方面的可以并入如本文描述的拾取工具的示例性光源的示意图，该光源具有中央发光区域；

图11B是根据本发明的方面的可以并入如本文描述的拾取工具的另一个示例性光源的示意图，该光源具有多个发光区域；

图12是根据本发明的方面的具有电吸附驱动的拾取表面且包括可选的绝缘膜层的示例性拾取工具的底部透视图的示意图；

图13是根据本发明的方面的图12的示例性拾取工具的横截面视图的示意图；

图14是根据本发明的方面的具有电吸附驱动的拾取表面且包括可选的绝缘膜层的另一种示例性拾取工具的底部透视图的示意图；

图15是根据本发明的方面的图14的示例性拾取工具的横截面视图的示意图；

图16是根据本发明的方面的示例性真空驱动的拾取工具的剖视图的示意图；

图17是根据本发明的方面的可以与例如图16的拾取工具的真空驱动的拾取工具一起使用的示例性拾取表面的示意图；

图18是根据本发明的方面的用于捕获异质衬底的轮廓的示例性系统的示意图；

图19是示出了根据本发明的方面的抵着示例性电吸附驱动的拾取工具的表面显示轮廓的异质衬底(例如鞋部件)的示意图；以及

图20是示出了可以与根据本发明的方面的系统和方法一起使用的示例性计算设备的框图。

具体实施方式

本发明的某些方面的主题在本文被具体描述以满足法定要求。但是描述本身不是旨在限定被视为发明的内容，权利要求限定发明的内容。要求保护的主题可以包括类似于在本文件中结合其它的当前技术或未来技术描述的元件或元件的组合的不同的元件或元件的组合。除非明确声明，术语不应当被解释为暗示在本文公开的各个元件之中或各个元件之间的任何特定的顺序。

本文描述的主题涉及用于获取或拾取异质衬底的拾取工具，衬底拾取工具具有与其集成的光源以用于创建异质衬底的轮廓，从而被视觉系统捕获。仅仅通过示例的方式，衬底拾取工具和合并如本文描述的衬底拾取工具的系统可以在鞋部件的自动化装配中使用。图1-5示出了根据本发明的方面的用于与电吸附力一起使用的示例性衬底获取或拾取工具10的各个视图，衬底拾取工具具有合并的光源并且包括可选的绝缘层。初始参考图1，拾取工具10包括板11，板11具有适合于与如在下文更加充分描述的异质衬底(参见例如图19)相连接的大体上平坦的拾取表面(在示出的视图中不可见)。在示出的方面中，板11至少部分被绝缘膜12覆盖，绝缘膜12适合于例如当电压足够高时减少或消除设置在板11的表面上的电极之间的电弧。然而，本领域普通技术人员应当理解的是，板11可以在没有绝缘膜12的情况下存在于根据本文方面的拾取工具中。板11被绝缘膜12覆盖的程度至少部分取决于电极(图1-5中未示出)在板11的一个或多个表面上的布置。包括各种配置的电极的电吸附表面在下文参考图12-15进行更加充分地描述。在各方面中，绝缘膜12利用偶联剂14与板11耦合，偶联剂14例如结合剂，比如抵抗湿度和温度条件而基本不丧失其吸附性能的非常高结合性(VHB)胶带。板11和绝缘膜12共同组成绝缘板组件13。

板11、绝缘膜12和偶联剂14中的每种可以由透明材料、半透明材料、亚透明材料或允许光至少部分通过其的任何其它材料制成。如本文使用的术语，透明材料是允许光通过使得物体可以被清楚地看到的材料。如本文使用的术语，半透明材料是部分或不完全透明的材料。如本文使用的术语，亚透明材料是部分允许光通过但是引起足够的扩散以妨碍感知清楚的图像的材料。板11、绝缘膜12和偶联剂14各自可以包括这些类型的材料中的任何材料、其任何组合、或只要光被至少部分允许通过那里的任何其它材料，通过的光足以产生暂时粘附到绝缘板组件13的拾取表面的异质衬底的轮廓。

拾取工具10还包括集成的光源15和电源机械装置16。拾取工具10适合于相对于异质衬底进行定位，使得一旦激活拾取工具10，异质衬底可以暂时粘附到绝缘板组件13的拾取表面(最佳地参见图19，在下文进行更加充分地描述)，并且光源15可以被激活以创建异质衬底的轮廓，轮廓能够被视觉系统捕获。如本文使用的轮廓是如当由光源15照明时通过衬底和更亮的背景(例如绝缘板组件13)之间的对比增强的异质衬底的外形和形状。如被视觉系统感知的异质衬底和绝缘板组件13之间的对比可以通过施加对绝缘板组件13进行照明的背光同时不对异质衬底的面向视觉系统的表面进行明显地照明来增强。正因如此，当光源15被点亮时，异质衬底和绝缘板组件13的拾取表面之间产生的对比可以引起视觉系统相对于如果光源15没有被点亮时感知和捕获异质衬底的面向视觉系统的表面的更少的细节。在示例性方面，虽然当光源15被点亮时可以捕获异质衬底的更少的表面细节，但是如被增加的对比暴露的异质衬底的位置和形状可以通过使用视觉系统来增强且更加精确和有效。

图1中示出的光源15被布置在绝缘板组件13和电源机械装置16之间。光源15可以是发光二极管(LED)光源、荧光灯光源、白炽灯光源或任何其它的产生光的构件。产生的光可以是可见光谱的光、紫外(UV)光、红外(IR)光、或来自适合于与拾取工具10一起使用以在被视觉系统捕获时创建暂时粘附到绝缘板组件13的拾取表面的异质衬底的轮廓的任何光源的任何其它的光谱的光。如所示出的，光源15形状上大体是矩形并且适合于放置在由拾取工具10的顶板组件22的第一突起侧边缘和第二突起侧边缘18、20创建的通道内，在示例性方面，第一突起侧边缘和第二突起侧边缘18、20延伸以至少部分包围光源15的底部表面。光源15还可以被顶板组件22的突起后边缘24包围，如最佳地在图2中看到的，图2示出了图1的拾取工具的后视图。顶板组件22和绝缘板组件13可以通过任何合适的耦合机械装置(例如可以延伸通过或可以不延伸通过绝缘板组件13的整体的螺钉23)彼此耦合。本领域普通技术人员应当理解的是，光源15的大体上矩形配置是示例性的并且不意味着以任何方式限制本文方面的范围。任何合适的尺寸、形状和配置的光源15可以在本文范围内使用，只要光源15适合于当激活光源15时创建与绝缘板组件13的拾取表面暂时耦合的异质衬底的轮廓。此外，可以预期的是，光源15可以保持与顶板组件22进行连接或以其它方式通过另外的装置与顶板组件22进行可靠连接。例如，可以预期的是，机械紧固件、结合剂、结构配置或其它耦合机械装置可以用于使光源15保持与拾取工具10的一个或多个部分进行连接。因为光源15通过顶板组件22与绝缘板组件13有效保持在一起，所以光源15与绝缘板组件13一起移动。因此，通常不考虑拾取工具10的位置和移动，在绝缘板组件13和异质衬底之间可以保持相对恒定的对比。

光源15可以包括单个发光区域(例如单个灯泡)或多个发光区域。此外，光源的不同区域可以产生不同颜色的光。例如，光源15的一个区域可以产生红光而相同光源的另一个区域可以产生绿光，并且又一个区域可以产生黄光。在另一个方面，光源15的单个区域可以产生多种不同颜色的光。图11A中示出了具有单个位于中央的发光区域62的示例性光源60。图11B中示出了具有以带状图案布置的多个发光区域66的示例性光源64。本领域普通技术人员应当理解的是，图11A和11B中的光源60和64分别仅仅是示例性的并且不意味着限制本发明方面的范围。任何合适的数量、配置和形状的发光区域可以在本发明范围内使用，只要光源15适合于当激活光源15时创建暂时粘附到绝缘板组件13的外表面的异质衬底的轮廓。在各方面中，光源15可以从拾取工具10移除。此外，在各方面中，光源15的不同区域可以独立于光源15的其它区域被激活或接通电源和停用或断电。

图3示出了图1的示例性拾取工具10的前视图。包括第一突起侧边缘和第二突起侧边缘18、20的拾取工具10的顶板组件22被示出延伸以至少部分包围光源15，如上文关于图1描述的。绝缘板组件13和电源机械装置16(在下文进行更加充分地描述)也被示出。

在各方面中，光源15可以包括适用于散射或扩散由光源15发射的光的光扩散器26。这最佳地参见图4，其是图1的拾取工具10的横截面视图，该横截面是沿图1的线4-4截取的。光扩散器26可以与光源15本身集成在一起，可以是适合于定位在光源15和绝缘板组件13之间的与光源15分离的构件，或可以是其组合。应当理解的是，本发明的方面可以根据需要包括或不包括光扩散器26。光扩散器26可以在示例性方面实现以扩散由光源15的单独的发光区域(例如分别图11A和11B的发光区域62和66)产生的光以更加均匀地跨越区域分布所产生的光。可以预期的是，通过扩散光和更加均匀地分布光，可以在绝缘板组件13和异质衬底之间实现更加一致的对比。在没有扩散器26或类似部分的情况下，异质衬底和光源15之间感知的对比度可以根据光源15内的单独的发光区域的位置进行变化。换言之，在示例性方面，对光进行扩散减少了照明“热点”或光的强度的变化的感知，这可以提供通过拾取工具10形成的更加一致的轮廓。

图5示出了图1的示例性拾取工具10的侧视图。至少部分包围光源(在示出的视图中不可见)的拾取工具10的顶板组件22被示出。电源机械装置16还被示出设置在拾取工具10的顶板组件22上。在图1-5中示出的方面中，电源机械装置16可以适合于为拾取工具10提供足够的电力，用于激活光源15和/或激活用于获取或拾取异质衬底的力或多个力，例如电吸附力，如下文更加充分描述的。本领域普通技术人员应当理解的是，适用于激活用于获取或拾取异质衬底的力或多个力的电源机械装置可以与适用于激活光源15的电源机械装置相同或不同。示出的单个电源机械装置16仅仅是示例性的，并且其独特的性质和/或相对于其它部件(包括拾取工具10)的布置不是旨在以任何方式限制本发明的范围。

图6-10示出了类似于图1-5的衬底拾取工具10、但是附加地包括泡沫层30的另一个示例性衬底获取或拾取工具28的各个视图。正如衬底拾取工具10，并且开始参考图6，衬底拾取工具28包括板31、集成的光源36和电源机械装置38。板31包括大体上平坦的表面，例如，利用例如VHB胶带或类似物的偶联剂32来使泡沫层30与该大体上平坦的表面相耦合。在各方面中，泡沫层30适合于至少部分符合被获取或拾取的异质衬底的形状和/或外形，以便帮助暂时粘附异质衬底和拾取工具28。

耦合的板31和泡沫层30至少部分被适合于例如当电压足够高时减少或消除设置在泡沫层30上的电极之间的电弧的绝缘膜33覆盖。本领域普通技术人员应当理解的是，例如，当电压和其它参数可以被适当地调整时，板31和泡沫层30可以在没有绝缘膜33的情况下存在于根据本发明方面的拾取工具中。耦合的板31和泡沫层30被绝缘膜33覆盖的程度至少部分取决于电极(图6-10中未示出)相对于泡沫层30的布置。包括各种配置的电极的电吸附表面在下文参考图12-15进行更加充分地描述。在各方面中，绝缘膜33利用偶联剂35与泡沫层30和/或板31相耦合，偶联剂35例如结合剂，比如抵抗湿度和温度条件而基本不损失其吸附性能的非常高结合性(VHB)胶带。板31、泡沫层30和绝缘膜33共同组成绝缘板组件34。

衬底拾取工具28适合于相对于异质衬底进行定位使得一旦激活衬底拾取工具28，异质衬底可以暂时与绝缘板组件34的拾取表面相耦合(最佳地参见图16，在下文进行更加充分地描述)。板31、泡沫层30、偶联剂32、绝缘膜33和偶联剂35中的每个可以由透明材料、半透明材料、亚透明材料或允许光至少部分通过那里的任何其它材料制成。板31、泡沫层30、偶联剂32、绝缘膜33和偶联剂35每个可以包括只要光至少部分被允许通过那里的任何材料或材料的任何组合，通过的光足以产生暂时粘附到绝缘板组件34的拾取表面的异质衬底的轮廓。

图6-10的拾取工具28的光源36被设置在绝缘板组件34和顶板组件40之间。光源36可以是发光二极管(LED)光源、荧光灯光源、白炽灯光源或任何其它的发光构件。所产生的光可以是可见光谱的光、紫外(UV)光、红外(IR)光、或来自适合于与拾取工具28一起使用以在被视觉系统捕获时创建暂时粘附到工具28的拾取表面的异质衬底的轮廓的任何光源的任何其它的光谱的光。如所示出的，光源36在形状上大体是矩形并且适合于设置在由拾取工具28的顶板组件40的第一突起侧边缘和第二突起侧边缘42、44创建的通道内，在示例性方面，第一突起侧边缘和第二突起侧边缘42、44延伸以至少部分包围光源36的底部表面。光源36还可以被顶板组件40的突起的后边缘46包围，如最佳地参见图7，其示出了图6的拾取工具的后视图。顶板组件40和绝缘板组件34可以通过任何合适的耦合机械装置(例如，可以延伸通过或可以不延伸通过绝缘板组件34的整体的螺钉(未示出))彼此耦合。任何合适的尺寸、形状和配置的光源36可以在本发明的范围内使用，只要光源36适合于当激活光源36时创建暂时粘附到绝缘板组件34的拾取表面的异质衬底的轮廓。此外，光源36可以包括在本发明范围内的以各种配置(例如图11A的单个发光区域配置和图11B的多个发光区域配置)的任何数量的发光区域。

图8示出了图6的示例性拾取工具的侧视图。至少部分包围光源(在示出的视图中不可见)的拾取工具28的顶板组件40被示出。在图6-10中示出的方面中，电源机械装置38被设置在拾取工具28的顶板组件40上。电源机械装置38可以适合于为拾取工具28提供足够的电力，用于激活光源36和激活用于获取或拾取异质衬底的力或多个力，例如电吸附力，如在下文更加充分描述的。本领域普通技术人员应当理解的是，适合于激活用于获取或拾取异质衬底的力或多个力的电源机械装置可以与适合于激活光源36的电源机械装置相同或不同。示出的单个电源机械装置38仅仅是示例性的，并且其独特的性质和/或相对于其它部件(包括拾取工具28)的布置不是旨在以任何方式限制本发明的范围。

图9示出了图6的示例性拾取工具28的前视图。包括第一突起侧边缘和第二突起侧边缘42、44的拾取工具28的顶板组件40被示出延伸以至少部分包围光源36，如上文关于图6描述的。绝缘板组件34和电源机械装置38也被示出。

在各方面中，如图6-10中示出的拾取工具28可以包括适用于散射或扩散由光源36发射的光的光扩散器48。这最佳地参见图10的横截面视图，该横截面是沿图6的线10-10截取的。光扩散器48可以与光源36本身一起集成，可以是适合于定位在光源36和绝缘板组件34的拾取表面之间的与光源36分离的构件，或可以是其组合。应当理解的是，本文方面可以根据需要包括或不包括光扩散器48。例如，可以预期的是，在示例性方面，泡沫层30和板31由足够透明的/亚透明的/半透明的材料形成以允许来自光源36的光充分地传播通过绝缘板组件34。在本示例中，泡沫层30可以有效地扩散光能以实现扩散器的本文预期的结果。因此，可以预期的是，因为泡沫层30用作扩散器，所以在示例性方面，单独的扩散器(例如光扩散器48)可以被省略。

如先前阐述的，图1-5和6-10中分别示出的拾取工具10和28可以适合于与电吸附力一起使用以获取或拾取异质衬底。适合于夹紧、保持和移动或以其它方式操纵各种异质衬底且利用电吸附力的衬底拾取工具通常使用柔性材料以夹紧到异质衬底。一个示例性电吸附拾取工具或系统在名称为“MATERIALS FOR ELECTROADHESION ANDELECTROLAMINATES”的第2013/0010398号美国专利申请中进行了描述，其公布通过引用并入本文，犹如以其整体在本文进行阐述。

如本文使用的术语，“电吸附”指的是使用静电力将两个物体机械耦合。如本文描述的电吸附使用这些静电力的电子控制以允许异质衬底和电吸附驱动的拾取工具的拾取表面(例如分别图1-5和6-10的拾取工具10和28的拾取表面)之间的暂时且可拆卸的附接。由于所施加的电场产生的静电力，所以该静电吸附将异质衬底和拾取表面保持在一起或增加异质衬底和绝缘板组件的表面之间的牵引力或摩擦力。拾取工具的拾取表面紧贴或靠近异质衬底的表面放置。然后经由电极使用与电极进行电通信的外部控制电子器件来施加静电吸附电压。静电吸附电压在相邻的电极上使用交替的正电荷和负电荷。由于电极之间的电压差，生成了一个或多个电吸附力，电吸附力作用以保持异质衬底和工具的拾取表面抵着彼此。由于施加的力的性质，将容易理解的是，拾取表面和异质衬底之间的实际接触不是必要的。例如，一张纸、薄膜或其它材料或衬底可以放置在异质衬底和工具的拾取表面之间。静电力保持工具的拾取表面相对于异质衬底的表面的当前位置。整体静电力可以足以克服异质衬底上的万有引力，使得拾取工具可以用于保持异质衬底在上面。

移除来自电极的静电吸附电压终止板的拾取表面和异质衬底的表面之间的静电吸附力。因此，当在电极之间不存在静电吸附电压时，拾取工具可以相对于异质衬底的表面容易地移动。这种条件允许拾取工具在施加静电吸附电压前和在施加静电吸附电压后移动。良好控制的电激活和去激活使能够快速吸附和脱离，例如响应时间小于约50毫秒，例如，同时消耗相对少量的电力。

在示例性方面，拾取工具的拾取表面包括在绝缘材料的外表面上的电极。该方面很好地适合用于控制到各个异质衬底的绝缘内部材料和弱导电内部材料的附接。如将容易理解的，拾取表面的表面和异质衬底的表面之间的越短的距离导致物体之间的越大的电吸附力。因此，可以使用适合于至少部分符合异质衬底的表面的可变形的表面。

如本文使用的术语，静电吸附电压指的是产生合适的静电力以将工具的拾取表面耦合到异质衬底的电压。拾取表面所需的最小电压将随着以下大量的因素而变化，诸如：拾取表面的尺寸、电极的材料导电性和间距、绝缘材料、异质衬底材料、存在的对电吸附的任何干扰(例如灰尘、其它颗粒或湿度)、由电吸附力支撑的任何衬底的重量、电吸附设备的顺从性、异质衬底的介电特性和电阻特性、以及电极和异质衬底表面之间的相关的间隙。

在一些方面中，电吸附拾取表面可以采取在其上有多个电极的大体上平坦的面板和片材的形式。在其它方面中，电吸附拾取表面可以采取与最常见被拾取工具提升或操纵的异质衬底的几何形状相匹配的固定的形状。可以通过各种方式来增强电极，例如通过在吸附设备表面上形成图案以提高电吸附性能，或通过使用柔软材料或柔性材料制造它们以增加顺从性并且因此增加对异质衬底上的不规则表面的符合性。

参考图12-15，示出了适合于与本文的衬底拾取工具一起使用并且具有以其上带有图案化的电极的大体上平坦的面板或片材的形式的电吸附拾取表面的板组件的两个示例。图12和13示出了具有以在其顶部表面和底部表面上具有图案化的电极72的片材或平坦的面板的形式的板70的板组件68。顶部电极组和底部电极组74、76设置在绝缘层78的相对的侧面上。在一些情况下，绝缘层78可以由坚硬或刚性材料形成。在各方面中，电极72以及绝缘层78可以是顺从的，并且包括例如丙烯酸系弹性体的聚合物以增加顺从性。在各方面中，聚合物的模量低于约10MPa。在各方面中，聚合物的模量更加具体地低于约1MPa。

电极组76设置在绝缘层78的顶部表面80上，并且包括线性图案化的电极72的阵列。公共的电极82与组76中的电极72电耦合并且允许使用通向公共的电极82的单个输入部与组76中的所有的电极72进行电通信。电极组74设置在绝缘层78的底部表面84上，并且包括从顶部表面80上的电极72侧向移位的线性图案化的电极72的第二阵列。底部电极组74还可以包括公共的电极(未示出)。如将被本领域的普通技术人员容易理解的，电极可以在绝缘层78的相对的侧面上图案化以增加电吸附拾取表面的能力以承受更高的电压差而不被电极之间的气隙中的击穿所限制。

绝缘层78的顶部表面80和底部表面84被适合于减少或消除设置在其上的电极之间的电弧的可选的绝缘膜85覆盖。如将被本领域的普通技术人员容易理解的，电弧可以产生非常高的热量，这可能引起包括要获取的异质衬底的材料的燃烧。因此，在本文一些方面，期望用绝缘膜85覆盖电极。在各方面中，绝缘膜85使用偶联剂87(例如VHB胶带或类似物)与绝缘层78的顶部表面和底部表面80、84相耦合。

可替代地，电极还可以在与绝缘层相同的表面上图案化，例如在图14和15的板组件86中示出的。如所示出的，板89包括仅仅在其一个表面上具有图案化的电极72的片材或大体上平坦的面板。除了电极组88和90被设置在顺从的绝缘层78的相同的表面80上之外，板89可以大体上类似于图12的板70。没有电极位于绝缘层78的底部表面84上。该特定方面减少了组88中的正电极72和组90中的负电极72之间的距离，并且允许将两组电极放置在板89的相同的表面上。功能上，由于如图12中示出的板70中的绝缘层78，这消除了电极组88和90之间的间距。当顶部表面80粘附到异质衬底的表面时，还消除了异质衬底表面和一组电极(先前在底部表面84上)之间的间隙。尽管可以使用板70或89，但是在后描述的板89中的这些改变增加了板89和待被操纵的对象异质衬底之间的电吸附力。

在图14和15中示出的方面中，仅仅绝缘层78的顶部表面80被适合于减少或消除电极之间的电弧的绝缘膜85覆盖。这是由于以下事实：电极仅仅被设置在其顶部表面80上，减少了覆盖板89的底部表面84的任何好处。本领域普通技术人员应当理解的是，图12-15的任何图中示出的绝缘膜85可以仅仅覆盖电极承载表面或如本文范围内期望的任何附加的表面(例如侧表面和类似表面)。本领域普通技术人员还应当理解的是，例如，当电压和其它参数被适当地调整时，根据本文方面的拾取工具可以没有绝缘膜85。任何和所有这些变化被考虑在本文方面的范围之内。

在一些方面中，电吸附板或拾取表面可以包括本质上大体柔软的片材或面纱类型抓紧器(veil type grasper)。在这些方面中，可以使用非衬垫结构或大体上柔软的衬垫结构，使得面纱类型的拾取表面的所有或部分可以大体上弯曲或以其它方式符合异质衬底，如可能是给定的应用所期望的。可以实现创建有利于这种符合或顺从于异质衬底的电吸附拾取工具，例如，除了其它的可能性之外，通过用薄的材料形成电吸附层或拾取表面，通过使用泡沫或弹性材料，通过对接外翼片(out flap)或从主要电吸附片材延伸的延伸部，或通过仅仅将片材施加到一些选定的基本位置而非施加到整个刚性衬垫。

尽管针对以大体上平坦的面板或片材形式的电吸附拾取表面的前述示例性方面描绘了用于电极的条或带，但是还应当理解的是，用于电极的任何合适的图案也可以用于这样的片材类型电吸附拾取表面。例如，片材类型电吸附拾取表面可以具有以围绕片材分布并且以适当的方式(例如以均匀间隔开的“圆点纹”风格的图案)极化的离散的正方形或圆形的形式的电极。还可以使用其它的示例，例如作为偏移的螺旋的两组图案化的电极。作为一个特定的示例，其中薄的并且柔性的材料用于绝缘层(例如聚合物)，并且其中电极大约以离散盘的形式在那里分布，产生的柔性且顺从的电吸附拾取表面“毯状物”将能够符合相对大的物体的不规则的表面，同时在电压施加期间向其提供大量不同的并且离散的电吸附力。

除了适合于利用如到目前为止描述的电吸附力的拾取工具之外，根据本文方面的拾取工具可以利用真空力来获取或拾取异质衬底。在图16中的剖视图中示出了适合于与真空力一起使用的示例性拾取工具100。图16除了其它特征之外还描述了真空分配空腔140和真空板150。真空分配器110和真空板150组合界定了形成真空分配空腔140的空间的容积。真空分配空腔140是允许气体流动以允许真空力的均衡分散的空间的容积，如在名称为MANUFACTURING VACUUM TOOL的具有代理人案卷号NIKE.162096的第13/299,934号美国专利申请中更充分描述的，并且其通过引用以其整体并入本文。图16的示例性拾取工具100包括设置在其内壁118上的光源160。应当理解的是，光源160可以设置在形成真空分配空腔140的内表面中的任何一个或多个内表面上，只要光源160设置在真空分配空腔140内。正如集成的光源14和34，光源160可以是发光二极管(LED)光源、荧光灯光源、白炽灯光源或任何其它的发光构件。产生的光可以是可见光谱的光、紫外(UV)光、红外(IR)光或来自适合于与拾取工具100一起使用以在被视觉系统捕获时创建暂时粘附到真空板150的拾取表面的异质衬底的轮廓的任何光源的任何其它光谱的光。光源160根据需要包括与用于激活光源160的光机械装置164耦合的电引线162。可以预期的是，电引线162可以密封地通过真空分配器110，使得电力可以被传输到分配空腔140内的光源160而不允许有害量的气体借助于电引线162通过的通道进入分配空腔140。

参考图17，示例性真空板150包括一个或多个孔152，一旦施加适当的真空力，空气向内流动穿过其中以暂时粘附异质衬底。真空板150可以由透明材料、半透明材料、亚透明材料或允许光至少部分通过那里的任何其它材料构成。如先前参考板12和32阐述的，真空板150可以包括只要光被至少部分允许通过那里的任何材料、或材料的任何组合，通过的光足以生成暂时粘附到板150的拾取表面的异质衬底的轮廓。可以预期的是，板150可以有效扩散由光源生成的光。此外，尽管没有示出，可以预期的是，另一个扩散器也可以定位在光源和板150的接触衬底的表面之间。例如，扩散器可以是有效扩散光同时不会不利地影响将气体/流体从接触衬底的表面传输到分配空腔140的气体可渗透衬底。

现在参考图18，在操作中，拾取力(例如电吸附力或真空力)可以被激活并且异质衬底可以被拾取工具170(例如本文描述的衬底拾取工具)拾取。虽然暂时粘附到拾取工具170的拾取表面，但是拾取工具170可以相对于视觉系统172进行定位，使得可以捕获拾取表面与暂时粘附的异质衬底的图像。如图19中所示，一旦激活与拾取工具172集成的光源，则可以创建紧贴拾取工具的异质衬底的轮廓174。轮廓174的图像可以被视觉系统172捕获，用于例如确定获取的异质衬底或其部分的方位、尺寸、形状、位置、方向等，这些可以在进一步处理和/或装配中使用。视觉系统172可以包括照相机或其它图像感测设备(例如电荷耦合设备)。此外，在示例性方面，如在下文中论述的，可以预期的是，视觉系统可以可操作地与计算设备耦合，有效用于控制一个或多个部分(例如视觉系统172，通过机器人装置移动拾取工具170，拾取工具170的光源的照明特性和拾取力的激活)。计算设备还可以有效用于捕获和存储作为抵着拾取工具170的板表面的轮廓的异质衬底的一个或多个图像/表示。

本文描述的技术可以除了其它的之外包括拾取工具、系统、方法或存储在一个或多个计算机可读介质上的指令集。存储在计算机可读介质上的信息可以用于指导计算设备的操作，并且在图20中示出了示例性计算设备2000。计算设备2000仅仅是合适的计算系统的一个示例，并且不旨在暗示如对使用的范围或本文创造性方面的功能的任何限制。计算系统2000也不应当解释为具有涉及示出的构件中的任何一个构件或组合的任何依赖或要求。此外，本发明的方面还可以在分布式计算系统中实施，其中任务由通过通信网络链接的单独的或远程处理设备执行。

计算设备2000具有总线2010，总线2010直接或间接耦合以下构件：存储器2012(其可以包括存储器芯片或其它的本地存储器结构)、一个或多个处理器2014(其可以包括可编程逻辑控制器)、一个或多个显示构件2016、输入/输出(I/O)端口2018、I/O构件2020和示例性电源2022。总线2010表示其可以是一个或多个总线(例如地址总线、数据总线或其组合)。尽管为了清楚起见图20的各个框被用线示出，但是在现实中，描绘各种构件不是如此清楚的，并且比喻性地，线将更加精确地是灰色的和模糊的。例如，处理器可以具有存储器。此外，本领域普通技术人员应当理解的是，不是所有的预期与本文方面一起使用的计算设备可以利用所有示出的构件。

计算设备2000通常包括各种计算机可读介质。计算机可读介质可以是可以被计算系统2000访问的并且包括易失性介质和非易失性介质两者、可移除介质和不可移除介质两者的任何可用的介质。通过示例并且非限制的方式，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质；不包括信号本身的计算机存储介质。计算机存储介质包括以任何方法或技术实施的用于存储信息(例如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据)的易失性介质和非易失性介质、可移除介质和不可移除介质。

通过示例并且非限制的方式，计算机存储介质包括随机存取存储器(RAM)；只读存储器(ROM)；电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)；闪速存储器或其它存储器技术；CD-ROM、数字化通用光盘(DVD)或其它光学或全息介质；磁带盒、磁带、磁盘存储器或其它磁存储设备。计算机存储介质不包括传播的数据信号。

通信介质通常体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或在调制的数据信号(例如载波或其它传输机制)中的其它数据，并且包括任何信息递送介质。术语“调制的数据信号”指的是其特征中的一个或多个特征以使得对信号中的信息进行编码的方式进行设置或改变的信号。通过示例并且非限制的方式，通信介质包括有线介质(例如有线网络或直接有线连接)和无线介质(例如声学、RF、红外和其它无线介质)。上文任何组合还应当被包括在通信介质的范围之内。

计算设备2000被描绘为具有从各个实体例如存储器2012或I/O构件2020读取数据的一个或多个处理器2014。被处理器读取的示例性数据可以包括计算机代码或机器可使用的指令，其可以是计算机可执行指令，例如程序模块，被计算机或其它机器执行。通常，程序模块例如例程、程序、对象、构件、数据结构等指的是执行特定的任务或实现特定的抽象数据类型的代码。

显示构件2016将数据指令显示到用户或其它设备。示例性的显示构件是显示器设备、扬声器、打印构件、发光构件等。I/O端口2018允许计算设备2000逻辑耦合到其它设备，包括I/O构件2020，其中一些可以是内置的。

在自动化制造的环境下，计算设备2000可以用于确定各种制造工具的操作。例如，计算设备可以用于控制拾取工具(例如本文描述的拾取工具)。

描绘的各种构件的很多不同的布置以及没有示出的构件是可能的，而不脱离所附权利要求的范围。已经以示例性的而非限制性的意图描述了本技术的示例性方面。在阅读本文之后并且因为阅读本文，可替代的方面将变得对本公开的读者是明显的。可以完成上文提到的实施的可替代的方式，而不脱离所附权利要求的范围。某些特征和子组合是实用的，并且可以在不参考其它特征和子组合的情况下被采用，并且预期在权利要求的范围之内。

Claims (6)

1.一种衬底拾取工具的板组件，所述板组件包括：

以片材或平坦的面板形式的板，所述板包括：

绝缘层；

电极，所述电极设置在所述绝缘层的顶部表面和底部表面上，所述电极包括：

顶部电极组，所述顶部电极组设置在所述绝缘层的所述顶部表面上，并且所述顶部电极组包括线性图案化的电极的阵列；

底部电极组，所述底部电极组设置在所述绝缘层的所述底部表面上，并且所述底部电极组包括从所述顶部表面上的所述电极侧向地移位的线性图案化的电极的第二阵列；

用于所述顶部电极组的公共的电极，用于所述顶部电极组的所述公共的电极与所述顶部电极组中的电极电耦合并且允许使用通向用于所述顶部电极组的所述公共的电极的单个输入部与所述顶部电极组中的所有的电极进行电通信；以及

用于所述底部电极组的公用的电极，用于所述底部电极组的所述公共的电极与所述底部电极组中的电极电耦合并且允许使用通向用于所述底部电极组的所述公共的电极的单个输入部与所述底部电极组中的所有的电极进行电通信；

绝缘膜，所述绝缘膜覆盖所述绝缘层的所述顶部表面和所述底部表面；以及

偶联剂，所述偶联剂被配置为使用所述偶联剂将所述绝缘膜与所述绝缘层的所述顶部表面和所述底部表面相耦合。

2.根据权利要求1所述的板组件，其中，所述绝缘层由坚硬或刚性材料形成。

3.根据权利要求1所述的板组件，其中，所述电极和所述绝缘层是顺从的。

4.根据权利要求2所述的板组件，其中，所述绝缘层包括丙烯酸系弹性体。

5.一种衬底拾取工具的板组件，所述板组件包括：

以片材或平坦的面板形式的板，所述板包括：

绝缘层；

电极，所述电极仅设置在所述绝缘层的顶部表面上，所述电极包括：

正电极组，所述正电极组包括多个线性图案化的正电极；和

负电极组，所述负电极组包括多个线性图案化的负电极，所述正电极组中的正电极和所述负电极组中的负电极交替地设置在所述绝缘层的所述顶部表面上；

绝缘膜，所述绝缘膜仅覆盖所述绝缘层的所述顶部表面；以及

偶联剂，所述偶联剂被配置为使用所述偶联剂将所述绝缘膜与所述绝缘层的所述顶部表面相耦合。

6.根据权利要求5所述的板组件，其中，所述绝缘层是顺从的。

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