TWI687649B - 鞋面檢測裝置，及其鞋面檢測方法 - Google Patents

Abstract

一種鞋面檢測裝置，用於檢測一待測物，該待測物包括一楦頭，及套置在該楦頭的一鞋面，該鞋面檢測裝置包含用於辨識該待測物且輸出一光學訊號的一光學單元，及一處理單元。該處理單元用於接收該光學訊號，及根據該光學訊號建構出一三維模型，且沿一剖線方向，截取該三維模型的至少一斷面，獲得相關於該至少一斷面的至少一斷面數據，並比對該至少一斷面數據與預設的一標準數據，產生用於判斷該鞋面正常或異常的一檢測結果。藉此，在該鞋面結幫之前，通過建構該三維模型，及截取該三維模型至少一斷面的方式，就能正確判斷該鞋面與該鞋楦的位置是否正常，進而提升成品品質。

Description

鞋面檢測裝置，及其鞋面檢測方法

本發明是有關於一種鞋面檢測裝置，特別是指一種鞋面檢測裝置，及其鞋面檢測方法。

參閱圖1，一般結合一鞋底11與一鞋面12的製程，主要包括下列步驟：

1. 拉幫，或稱攀幫(Board lasting)：將該鞋面12套入一鞋楦13，使該鞋面12定型。

2.結幫：將該鞋底11的一中底層111結合於該鞋面12。

3.貼大底：將該鞋底11的一大底層112黏結於該鞋面12與該中底層111，使包括該中底層111與該大底層112的該鞋底11結合於該鞋面12。

而前述拉幫的步驟，主要是以人工或機具(圖未示)進行，惟，由於該鞋面12相對於該鞋楦13的位置，會決定成品的外型，而影響舒適性，因此，不管是以人工或機具進行拉幫，都需要仰賴經驗豐富的師傅來判斷拉幫後的品質，不但耗費時間及人力，且人力養成不易，容易因為經驗值不同而有不同的判斷結果，導致品質控管無法穩定。

因此，本發明的目的，即在提供一種能夠準確且快速的判斷成品品質及提升檢測效益的鞋面檢測裝置，及其鞋面檢測方法。

於是，本發明鞋面檢測方法，適用於安裝在一前幫機，而用於檢測一待測物，該待測物包括一楦頭，及套置在該楦頭的一鞋面，鞋面檢測方法包含下列步驟：

步驟a：以光學辨識該待測物，而建構出相同於該待測物的一三維模型。

步驟b：沿一剖線方向，截取該三維模型的至少一斷面。

步驟c：獲得相關於該至少一斷面的至少一斷面數據。

步驟d：比對該至少一斷面數據與預設的一標準數據，產生用於判斷該鞋面正常或異常的一檢測結果。

本發明鞋面檢測裝置，適用於安裝在一前幫機，而用於檢測一待測物，該待測物包括一楦頭，及套置在該楦頭的一鞋面，該鞋面檢測裝置包含一光學單元，及一處理單元。

該光學單元用於辨識該待測物，並輸出至少一光學訊號。

該處理單元用於接收該至少一光學訊號，及根據該光學訊號建構出一三維模型，且沿一剖線方向，截取該三維模型的至少一斷面，獲得相關於該至少一斷面的至少一斷面數據，並比對該至少一斷面數據與預設的一標準數據，產生用於判斷該鞋面正常或異常的一檢測結果。

本發明之功效在於：在該鞋面結幫之前，通過建構該三維模型，及截取該三維模型至少一斷面的方式，就能正確判斷該鞋面與該鞋楦的位置是否正常，進而能夠提升成品品質。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2與圖3，本發明鞋面檢測裝置，適用於安裝在一前幫機2，而用於檢測一待測物3。該待測物3包括一楦頭31，及套置在該楦頭31的一鞋面32。該前幫機2包括定位該鞋面32的一夾爪裝置21，及一警示裝置22。該警示裝置22包括一警示燈221、一警報器222，及一顯示器223。該鞋面檢測裝置包含一光學單元4，及一處理單元5。

該光學單元4包括沿一軸線X方向相隔一間距且位於二定點位置的二影像擷取模組41。每一影像擷取模組41沿一軸線Z的方向與該待測物3相隔一間距，且用於擷取一張該待測物3的影像91，及輸出該影像91的一光學訊號O。

參閱圖2、圖3與圖4，該處理單元5通過有線或無線通訊技術，連接於該等影像擷取模組41與該警示裝置22，且通過一應用程式執行一三D建模程序6，及一鞋面檢測程序7。

該三D建模程序6包括以下步驟：

步驟601：參閱圖2、圖3、圖5與圖6，定義該待測物3具有數雲點P，每一雲點P對應該待測物3上一真實的點。

步驟602：控制每一個影像擷取模組41擷取一張該待測物3的影像91。

步驟603：接收來自於每一個影像擷取模組41所傳送的光學訊號O，獲得該等影像91。

步驟604：由該等影像91取得對應每一個雲點P的二投影點P`。

步驟605：根據該等投影點P`的視差，及與對應之雲點P的三角位置關係，以三角量測法計算出該待測物3上每一個雲點P的三維座標P(x,y,z)。

步驟606：根據該等雲點P的該等三維座標P(x,y,z)，建構出該三維模型3`。

值得說明的是，前述計算每一個雲點P的三維座標P(x,y,z)，及建構該三維模型3`的原理，可參考立體視覺（Stereo Vision）之三D感測技術，由於是一種已具備商業化應用水準的技術，因此不多加說明。

參閱圖2、圖3，該鞋面檢測程序7包括以下步驟：

步驟701：參閱圖6、圖7、圖8與圖9，沿一剖線L方向，截取一個以上該三維模型3`在軸線X-軸線Z之平面上的斷面30。

步驟702：獲得相關於該斷面30的一斷面數據D。該斷面數據D可以是該斷面30之一型心C的座標值C(x,y,z)、或該斷面30的一慣性矩I、或該斷面30的一斷面輪廓301、或一個以上該斷面輪廓301上由任二點A、B所構成之直線

的斜率M。

在本實施例中，是以一單位長度之直線

為基礎，由該斷面輪廓301的一起點依循該斷面輪廓301取得數直線

後，獲得每一直線

前、後二點A、B的座標值(x,z)，並計算出每一直線

的斜率M。

步驟703：比對該斷面數據D與預設的一標準數據T，判斷該斷面數據D是否符合該標準數據T，如果是，進行步驟704，如果否，進行步驟705。

該標準數據T配合前述型心C之座標值C(x,y,z)可以是一座標閥值C’(x,y,z)，或配合前述慣性矩I可以是一判斷閥值I’，或配合該一個以上的斜率M可以是一個以上的斜率閥值M’，或配合該斷面輪廓301可以是一標準輪廓301’。

值得說明的是，該標準數據T的各項數據，是由一標準之鞋面32與鞋楦31的三維模型3’所建立。

步驟703：產生判斷該鞋面32正常的一檢測結果，供該前幫機2繼續進行塗膠、結幫等程序。

步驟704：產生判斷該鞋面32異常的一檢測結果，並產生一警示訊息W，用於控制該警示燈221產生亮光、或控制該警報器222產生聲音、或控制該顯示器223產生文字，提醒工作人員排除異常的鞋面32。

值得說明的是，前述警示訊息W不限於是亮光、或聲音、或文字，在本實施例的其它變化例中，也可以是數位訊號，而通過一通訊模組(圖未示)傳送給遠端的一電子裝置。

以該座標閥值C’(x,y,z)=C’(21≦x≦22, 11≦y≦12, 31≦z≦32)為例，當獲得該斷面30的型心座標值C(20,20,30)時，則判斷該斷面數據D符合該標準數據T，而產生判斷該鞋面32正常的檢測結果，當獲得該型心座標值C(23,19,30)時，則判斷該斷面數據D不符合該標準數據T，而產生判斷該鞋面32異常的檢測結果。

以該判斷閥值I’介於50~55為例，當獲得該斷面30的慣性矩I =53時，則判斷該斷面數據D符合該標準數據T，而產生判斷該鞋面32正常的檢測結果，當獲得該慣性矩I=56時，則判斷該斷面數據D不符合該標準數據T，而產生判斷該鞋面32異常的檢測結果。

以其中一斜率閥值M’為3≦M’≦4為例，當獲得對應之直線

的斜率M =3時，則判斷該斷面數據D符合該標準數據T，而產生判斷該鞋面32正常的檢測結果，當獲得對應之直線

的斜率M=5時，則判斷該斷面數據D不符合該標準數據T，而產生判斷該鞋面32異常的檢測結果。

另外，以該標準數據T是該標準輪廓301’為例，該處理單元4會通過輪廓比對法(Contour Matching Method)比對該斷面輪廓301與該標準輪廓301’，當該斷面輪廓301與該標準輪廓301’相同時，則判斷該斷面數據D符合該標準數據T，而產生判斷該鞋面32正常的檢測結果，當該斷面輪廓301與該標準輪廓301’不相同時，則判斷該斷面數據D不符合該標準數據T，而產生判斷該鞋面32異常的檢測結果。

應當注意是，比對時，不限於僅比對一項斷面數據D，在本實施例的其它變化例中，也可以比對該型心座標值C(x,y,z)、該慣性矩I、該斜率M、該斷面輪廓301任二項以上的斷面數據D，且只要一項斷面數據D不符合，就產生判斷該鞋面32異常的檢測結果，藉此，可以提高檢測時的精準度。由於本領域中具有通常知識者根據以上說明可以推知擴充細節，因此不多加說明。

前述排除異常之鞋面32的程序，可以是通過該夾爪裝置21重新調整該鞋面32與該鞋楦31的相對位置，或移除該待測物3。

參閱圖10、圖11與圖12，是本發明一第二實施例，其與該第一實施例大致相同，同樣包含該光學單元4，及該處理單元5。其差異在於：

該光學單元4包括沿該軸線X相隔一間距且位於二定點位置的一光源模組43與一影像擷取模組44。該光源模組43用於產生投射於該鞋面32的數結構光431，使該鞋面32上形成一光斑P。在本實施例中，該光源模組43是一種投影機(Digital Light Processing，DLP)，該等結構光431是一種投影光，該光斑P是一種覆蓋整個待測物的光柵。該影像擷取模組44用於擷取一張包括該光斑P之待測物3的影像92，及輸出該影像92的一光學訊號O。

應當注意的是，該光斑P不限於是一種光柵，在本實施例的其他變化例中，也可以是一種依序掃描該待測物3的光線，且該光源模組43不限於是一種投影機，在本實施例的其他變化例中，也可以是一種用於產生雷射光的雷射發射器，選用投影機的優點在於，可以利用投影機的投影原理，在不需要移動該光源模組43的情形下，控制該等結構光431的投影角度。

參閱圖10、圖4，該處理單元5同樣通過該應用程式執行執行該三D建模程序6，及該鞋面檢測程序7。

其中，該三D建模程序6包括以下步驟：

步驟611：參閱圖10、圖11與圖12，控制該光源模組43產生投射於該鞋面32的數結構光431，使該待測物3上形成光柵式的光斑P。

步驟612：控制該影像擷取模組44擷取一張包括該光斑P的影像92。

步驟613：接收來自於該影像擷取模組44所傳送的光學訊號O，獲得該影像92。

步驟614：根據該影像92中該光斑P的變形程度，及該光源模組43、該影像擷取模組44與該待測物3間的位置關係，計算出該光斑P的一三維座標訊息。

步驟615：根據該光斑P的三維座標訊息，建構出如圖6的該三維模型3`。

值得說明的是，前述建構該三維模型3`(如圖6)的原理，可參考結構光（Structure Light）之三D感測技術，由於是一種已具備商業化應用水準的技術，因此不多加說明。

藉此，同樣可以如圖4與圖5所示，通過前述鞋面檢測程序7，產生判斷該鞋面32(如圖10)異常或正常的檢測結果。由於本領域中具有通常知識者根據以上說明可以推知擴充細節，因此不多加說明。

經由以上的說明，可將前述實施例的優點歸納如下：

1、本發明能夠在該鞋面32結幫之前，通過建構該三維模型3’，及截取該三維模型3’至少一斷面30的方式，就能正確判斷該鞋面32與該鞋楦31的位置是否正常，藉此，異常的鞋面32可以重新調整位置，而不需報廢，不但能夠提升成品品質，且能夠減NG產生的數量，大幅減少該鞋面32損耗率。

2、重要的是，前述以該斷面30之斷面數據D進行判斷的方式，有別於以往單純以外觀進行判斷的方式，不但判斷快速、準確，且能夠減少人工成本，及確實達到品質控管的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

2:前幫機

21:夾爪裝置

22:警示裝置

221:警示燈

222:警報器

223:顯示器

3:待測物

3’:三維模型

30:斷面

301:斷面輪廓

31:楦頭

32:鞋面

4:光學單元

41:顯像擷取模組

42:光源模組

43:光源模組

431:結構光

44:影像擷取模組

5:處理單元

6:3D建模程序

601~606:步驟流程

611~615:步驟流程

7:鞋面檢測程序

701~704:步驟流程

91:影像

92:影像

P:雲點、光斑

P’:投影點

O:光學訊號

D:斷面數據

C:型心

C(x,y,z):座標值

I:慣性矩

M:斜率

T:標準數據

C’(x,y,z):座標閥值

I’:判斷閥值

M’:斜率閥值

301’:標準輪廓

W:警示訊息

X:軸線

Z:軸線

A:點

B:點

:直線

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一張立體示意圖，說明一種習知結合一鞋底與一鞋面的製程； 圖2是一張立體示意圖，說明本發明鞋面檢測裝置安裝在一前幫機的一第一實施例； 圖3是一張示意圖，說明該第一實施例中二影像擷取模組與其中一雲點的幾何關係； 圖4是一張流程圖，說明該第一實施例通過一應用程式執行一三D建模程序，及一鞋面檢測程序； 圖5是一張流程圖，說明該3D建模程序的步驟流程； 圖6是一張立體圖，說明一三維模型； 圖7是一張流程圖，說明該鞋面檢測程序的步驟流程； 圖8是一張示意圖，說明沿著圖6中之線Ⅴ-Ⅴ所截取的一斷面與一標準輪廓； 圖9是一張示意圖，說明該第一實施例中一斷面數據與一標準數據的項目； 圖10是一張示意圖，說明本發明鞋面檢測裝置安裝在一前幫機的一第二實施例；及 圖11是一張示意圖，說明該第二實施例中一影像擷取模組所擷取的影像；及 圖12是一張流程圖，說明該第二實施例通過一應用程式執行一三D建模程序的步驟流程。

2:前幫機

21:夾爪裝置

22:警示裝置

221:警示燈

222:警報器

223:顯示器

3:待測物

32:鞋面

4:光學單元

41:顯像擷取模組

5:處理單元

O:光學訊號

X:軸線

Y:軸線

31:楦頭

Z:軸線

Claims (14)

1. 一種鞋面檢測方法，適用於安裝在一前幫機，而用於檢測一待測物，該待測物包括一楦頭，及套置在該楦頭的一鞋面，鞋面檢測方法包含下列步驟：步驟a-1：產生投射於該鞋面的數結構光，使該待測物上形成至少一光斑；步驟a-2：擷取一張包括該至少一光斑之待測物的影像；步驟a-3：根據該影像中該至少一光斑的變形程度，及與該待測物間的位置關係，計算出該至少一光斑的三維座標訊息；步驟a-4：根據該至少一光斑的該三維座標訊息，而建構出相同於該待測物的一三維模型；步驟b：沿一剖線方向，截取該三維模型的至少一斷面；步驟c：獲得相關於該至少一斷面的至少一斷面數據；及步驟d：比對該至少一斷面數據與預設的一標準數據，產生用於判斷該鞋面正常或異常的一檢測結果。
2. 如請求項1所述的鞋面檢測方法，其中，該至少一光斑可以是光柵、光線其中之一，該等結構光可以是雷射光、投影光其中一種，該投影光來自於一投影機(Digital Light Processing，DLP)。
3. 如請求項1所述的鞋面檢測方法，其中，該至少一斷面數 據可以是該至少一斷面的一型心座標值，該標準數據可以是一座標閥值，當該型心座標值不符合該座標閥值時，產生用於判斷該鞋面異常的檢測結果。
4. 如請求項1所述的鞋面檢測方法，其中，該至少一斷面數據包括該至少一斷面的一慣性矩，該標準數據可以是一判斷閥值，當該慣性矩不符合該判斷閥值時，產生用於判斷該鞋面異常的檢測結果。
5. 如請求項1所述的鞋面檢測方法，其中，該至少一斷面數據包括該至少一斷面之一斷面輪廓上由任二點所構成之直線的至少一斜率，該標準數據包括至少一斜率閥值，當該至少一斜率不符合該至少一斜率判斷閥值時，產生用於判斷該鞋面異常的檢測結果。
6. 如請求項1所述的鞋面檢測方法，其中，該至少一斷面數據包括該至少一斷面的一斷面輪廓，該標準數據包括一標準輪廓，當該斷面輪廓不同於該標準輪廓時，產生用於判斷該鞋面異常的檢測結果。
7. 如請求項1所述的鞋面檢測方法，還包括在步驟d後的步驟e：在檢測結果判斷該鞋面異常後，產生一警示訊息，該警示訊息可以是聲音、光、文字、數位訊號其中一種。
8. 一種鞋面檢測裝置，適用於安裝在一前幫機，而用於檢測一待測物，該待測物包括一楦頭，及套置在該楦頭的一鞋面，該鞋面檢測裝置包含：一光學單元，包括相隔一間距且位於二定點位置的一光源模組，及一影像擷取模組，該光源模組用於產生投射 於該鞋面的數結構光，使該鞋面上形成至少一光斑，該影像擷取模組用於擷取一張包括該至少一光斑的影像，及輸出該影像的至少一光學訊號；及一處理單元，用於接收該光學訊號，及根據該影像中該至少一光斑的變形程度，計算出該至少一光斑的一三維座標訊息，及根據該至少一光斑的三維座標訊息建構出一三維模型，且沿一剖線方向，截取該三維模型的至少一斷面，獲得相關於該至少一斷面的至少一斷面數據，並比對該至少一斷面數據與預設的一標準數據，產生用於判斷該鞋面正常或異常的一檢測結果。
9. 如請求項8所述的鞋面檢測裝置，其中，該光源模組是一種投影機(Digital Light Processing，DLP)，該至少一光斑可以是光柵、光線其中之一。
10. 如請求項8所述的鞋面檢測裝置，其中，該至少一斷面數據可以是該至少一斷面的一型心座標值，該標準數據可以是一座標閥值，該處理單元在該型心座標值不符合該座標閥值時，產生用於判斷該鞋面異常的檢測結果。
11. 如請求項8所述的鞋面檢測裝置，其中，該至少一斷面數據可以是該至少一斷面的一慣性矩，該標準數據可以是一判斷閥值，該處理單元在該慣性矩不符合該判斷閥值時，產生用於判斷該鞋面異常的檢測結果。
12. 如請求項8所述的鞋面檢測裝置，其中，該至少一斷面數據包括該至少一斷面之一斷面輪廓上由任二點所構成之直線的至少一斜率，該標準數據包括至少一斜率閥值，當 該至少一斜率不符合該至少一斜率判斷閥值時，產生用於判斷該鞋面異常的檢測結果。
13. 如請求項8所述的鞋面檢測裝置，其中，該至少一斷面數據包括該至少一斷面的一斷面輪廓，該標準數據包括一標準輪廓，該處理單元在該斷面輪廓不同於該標準輪廓時，產生用於判斷該鞋面異常的檢測結果。
14. 如請求項8所述的鞋面檢測裝置，其中，該處理單元在檢測結果判斷該鞋面異常後，還進一步產生一警示訊息，該警示訊息可以是聲音、光、文字、數位訊號其中一種。

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