TWI721876B - 基板拾取工具及捕捉外來基板剪影的系統 - Google Patents

Abstract

本發明提供獲取或拾取工具，該等獲取或拾取工具本身有助於改良可捕獲所獲取基板之影像的方便性。拾取工具可包括經配適以與外來基板介接之拾取表面及與拾取工具整合之光源，以使得當外來基板與拾取表面暫時耦合時自光源發射之光穿過拾取表面到達外來基板，以產生外來基板之剪影。視覺系統可經配適以當外來基板與拾取表面暫時耦合時捕獲外來基板之剪影。基板拾取表面可由透明材料、半透明材料或半透光材料中之一者形成，以使得光可至少部分地穿過基板拾取表面。

Description

基板拾取工具及捕捉外來基板剪影的系統

本本發明係關於自動化製造。更特定而言，本發明係關於以自動化方式拾取基板(例如，形成鞋總成之全部或部分之鞋部件)以及產生基板之剪影以便在影像捕獲中使用。

製造例如鞋類物品之物品通常需要若干裝配步驟，諸如切割、成型及/或將數個部件裝配在一同。許多物品由複數個經單獨切割及成型之部分組成，該等部分係以產生功能性的及/或美觀的產品物品之方式精確地裝配。一些裝配方法(諸如，嚴重依賴於手動執行之方法)可能係資源密集型的並且可能具有高速變化性，從而可能導致非功能性的及/或不美觀的裝配產品。

此〔發明內容〕提供對本揭露內容及本發明之各個觀點之高層級概述並且選出引入在下文之〔實施方式〕中進一步描述之概念。此〔發明內容〕並不意欲識別所請求標的之關鍵特徵或 主要特徵，亦不意欲孤立地用來幫助判定所請求標的之範疇。

簡要且就高層級而言，本揭露內容尤其描述利用獲取或拾取工具來獲取外來基板(例如，鞋總成之一部分)，該獲取或拾取工具本身有助於改良可捕獲所獲取基板之影像的方便性。舉例而言，可利用獲取或拾取工具來獲取個別鞋部件(或任何其他所要的外來基板)，該獲取或拾取工具具有經配適以與個別鞋部件介接之拾取表面(例如，可經隔離或可未經隔離之板或泡沫層之實質上平坦的表面)且包括與獲取或拾取工具整合之光源。在拾取工具之拾取表面與個別鞋部件介接且施加適當力(例如，電黏附力或真空力)後，可藉由拾取工具獲取(或「拾取」)個別鞋部件。拾取工具可移動，以使得具有所獲取鞋部件的拾取表面安置於與拾取工具整合之光源與經配適以捕獲所獲取鞋部件之影像的視覺系統之間。啟動光源可產生鞋部件相對於拾取表面之剪影，且該剪影可由視覺系統捕獲。顯出剪影之影像隨後可用來例如判定關於所獲取鞋部件的位置、大小、形狀、定位、定向及/或其他識別資訊，該資訊可在涉及該鞋部件之進一步處理及裝配中使用。

一般技藝人士將瞭解並理解，鞋類物品及/或共同組成鞋類物品之部件僅係可與根據本文之觀點之基板拾取工具一同使用之外來基板的一個實例。本文僅為了便於描述起見來描述鞋類物品及其裝配，且此並不意欲以任何方式限制本發明。許多其他外來基板可與在本文之範疇內描述之工具一同使用。

根據本發明之觀點之捕獲外來基板之剪影之示範性系統 可由各種組件組成。在一示範性觀點中，該系統包括基板拾取工具及視覺系統，基板拾取工具可相對於視覺系統移動。基板拾取工具可包括板總成，該板總成具有經配適以與外來基板(例如，鞋部件)暫時耦合之實質上平坦的拾取表面，該板總成係透明的、半透明的或半透光的中之一者以使得光可至少部分地穿過該板總成。基板拾取工具可進一步包括整合光源，該整合光源經調適以使得當外來基板與板總成之拾取表面暫時耦合時自光源發射之光穿過板總成到達外來基板，以產生外來基板相對於拾取表面之剪影。視覺系統可經配適以當外來基板與板總成之拾取表面暫時耦合時捕獲外來基板之剪影。

根據本發明之觀點之示範性基板獲取或拾取工具可由拾取表面及光源組成。拾取表面可經配適以與外來基板(例如，鞋部件)介接且可為透明的、半透明的或半透光的中之一者以使得光可至少部分地從穿過拾取表面。光源可與拾取表面一同相對於視覺系統移動，且可經調適以使得自光源發射之光穿過拾取表面到達外來基板以產生外來基板相對於拾取表面之剪影，該剪影將由視覺系統捕獲。

根據本發明之觀點之可相對於用於捕獲一或多個影像之視覺系統移動的示範性基板獲取或拾取工具可由板總成、光源及光漫射體組成。板總成可經配適以與外來基板(例如，鞋部件)介接且可經製作以使得容許光穿過其到達外來基板。光源可與基板獲取或拾取工具整合且可經調適以使得自該光源發射之光穿過 板總成到達外來基板，以產生外來基板相對於拾取表面之剪影，該剪影將由視覺系統捕獲。光漫射體可定位於板總成與光源之間且可經配適以散射由光源發射的光。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

10:基板獲取或拾取工具/拾取工具/基板拾取工具

11:板

12:絕緣膜

13:絕緣板總成

14:耦合劑

15:整合光源/光源

16:電源機構

18:第一突出側邊緣

20:第二突出側邊緣

22:頂部板總成

23:螺釘

24:突出後邊緣

26:光漫射體

28:基板獲取或拾取工具/基板拾取工具/拾取工具

30:泡沫層

31:板

32:耦合劑

33:絕緣膜

34:絕緣板總成

35:耦合劑

36:整合光源/光源

38:電源機構

40:頂部板總成

42:第一突出側邊緣

44:第二突出側邊緣

46:突出後邊緣

48:光漫射體

60:光源

62:光產生區

64:光源

66:光產生區

68:板總成

70:板

72:電極

74:頂部電極組/電極組

76:電極組/組/底部電極組

78:絕緣層

80:頂部表面/表面

82:共同電極

84:底部表面

85:絕緣膜

86:板總成

87:耦合劑

88:電極組/組

89:板

90:電極組

100:拾取工具

110:真空分佈器

118:內壁

140:真空分佈腔/分佈腔

150:真空板/板

152:孔

160:光源

162:電導線

164:光機構

170:拾取工具

172:視覺系統

174:剪影

2000:計算裝置/計算系統

2010:匯流排

2012:記憶體

2014:處理器

2016:呈現組件

2018:輸入/輸出埠

2020:輸入/輸出組件

2022:電源供應器

圖1係根據本發明之觀點的與電黏附力一同使用之示範性獲取或拾取工具之透視圖的示意圖，該獲取或拾取工具具有與其整合之光源且包括可選絕緣膜。

圖2係根據本發明之觀點的圖1之示範性拾取工具之後視圖的示意圖。

圖3係根據本發明之觀點的圖1之示範性拾取工具之前視圖的示意圖。

圖4係根據本發明之觀點的圖1之示範性拾取工具之橫截面圖的示意圖，橫截面係在圖1之線4-4處在箭頭方向上取得。

圖5係根據本發明之觀點的圖1之示範性拾取工具之側視圖的示意圖。

圖6係根據本發明之觀點的示範性獲取或拾取工具之透視圖的示意圖，該獲取或拾取工具具有與其整合之光源、泡沫層及可選絕緣膜。

圖7係根據本發明之觀點的圖6之示範性拾取工具之後視圖的示意圖。

圖8係根據本發明之觀點的圖6之示範性拾取工具之側視圖的示意圖。

圖9係根據本發明之觀點的圖6之示範性拾取工具之前視圖的示意圖。

圖10係根據本發明之觀點的圖6之示範性拾取工具之橫截面圖的示意 圖，橫截面係在圖6之線10-10處在箭頭方向上取得。

圖11A係根據本發明之觀點的可併入至如本文所描述之拾取工具中的示範性光源之示意圖，該光源具有中心光產生區。

圖11B係根據本發明之觀點的可併入至如本文所描述之拾取工具中的另一示範性光源之示意圖，該光源具有複數個光產生區。

圖12係根據本發明之觀點的示範性拾取工具之底透視圖的示意圖，該拾取工具具有具備電黏附能力之拾取表面且包括可選絕緣膜層。

圖13係根據本發明之觀點的圖12之示範性拾取工具之橫截面圖的示意圖。

圖14係根據本發明之觀點的另一示範性拾取工具之底透視圖的示意圖，該拾取工具具有具備電黏附能力之拾取表面且包括可選絕緣膜層。

圖15係根據本發明之觀點的圖14之示範性拾取工具之橫截面圖的示意圖。

圖16係根據本發明之觀點的示範性具備真空能力之拾取工具之剖面圖的示意圖。

圖17係根據本發明之觀點的可與具備真空能力之拾取工具(諸如，圖16之拾取工具)一同使用之示範性拾取表面的示意圖。

圖18係根據本發明之觀點的用於捕獲外來基板之剪影的示範性系統之示意圖。

圖19係例示出根據本發明之觀點的外來基板(例如，鞋部件)的示意圖，該外來基板以示範性具備電黏附能力之拾取工具的表面為背景顯出剪影。

圖20係例示出可與根據本發明之觀點的系統及方法一同使用之示範性計算裝置的方塊圖。

本文中特定描述本發明之某些觀點之主題以滿足法定要求。但描述本身並不意欲界定被視為發明的內容，而是由申請專利範圍界定。所請求標的可包含不同元件或與本文獻中所描述的元件類似之元件之組合，以及其他目前或將來的技術。除非明確指出，否則術語不應被解釋為暗示本文揭示之各個元件當中或之間的任何特定次序。

本文描述之主題係關於用於獲取或拾取外來基板之拾取工具，該基板拾取工具具有與其整合之光源，該光源用於產生外來基板之剪影以便由視覺系統捕獲。僅作為實例，如本文所描述之基板拾取工具以及併入有基板拾取工具的系統可用於鞋部件之自動化裝配。圖1至圖5例示出與電黏附力一同使用之示範性基板獲取或拾取工具10的各種視圖，該基板拾取工具具有併入光源且包括可選絕緣層。初始參考圖1，拾取工具10包括板11，該板11具有經配適以與外來基板介接之實質上平坦的拾取表面(在所例示之視圖中不可見)，該外來基板如下文更全面地描述(參見，例如圖19)。在所例示之觀點中，板11至少部分地由絕緣膜12覆蓋，該絕緣膜12經配適以當電壓充分高時減少或消除安置於板11之表面上的電極之間的電弧。然而，一般技藝人士將理解，根據 本文中之觀點之拾取工具中可存在板11而無絕緣膜12。板11由絕緣膜12覆蓋之程度至少部分地取決於板11之一或多個表面上的電極(圖1至圖5中未展示)之置放。下文參考圖12至圖15更全面地描述包含各種電極組態之電黏附表面。在各觀點中，利用耐濕氣及溫度條件而不實質上損失其黏附性質之耦合劑14(例如，黏合劑，諸如極高黏性(VHB)帶)將絕緣膜12與板11耦合。板11及絕緣膜12共同組成絕緣板總成13。

板11、絕緣膜12及耦合劑14中之每一者可由透明材料、半透明材料、半透光材料或容許光至少部分地穿過其之任何其他材料製成。當在本文中使用術語時，透明材料係容許光穿過以使得可清楚地看見物件之材料。當在本文中使用術語時，半透明材料係部分地或不完全透明的材料。當在本文中使用術語時，半透光材料係容許光部分地穿過但造成充分漫射以阻礙感知清楚影像之材料。板11、絕緣膜12及耦合劑14各自可由此等類型之材料中之任一者、其任何組合或任何其他材料組成，只要容許光至少部分地穿過其即可，穿過之光足以產生暫時黏附至絕緣板總成13之拾取表面的外來基板之剪影。

拾取工具10進一步包括整合光源15及電源機構16。拾取工具10經配適以相對於外來基板來定位，以使得在啟動拾取工具10後，外來基板可暫時黏附至絕緣板總成13之拾取表面(最佳可見於圖19，下文更全面性地描述)，且可啟動光源15以產生外來基板之剪影，該剪影能夠由視覺系統捕獲。如本文中所使用 之剪影係藉由基板與在由光源15照明時較亮之背景(諸如，絕緣板總成13)之間的對比度來增強的外來基板之剪影及形狀。可藉由應用背光來增強視覺系統所感知的外來基板與絕緣板總成13之間的對比度，該背光照明絕緣板總成13而不顯著照明外來基板之面向視覺系統之表面。因而，當點亮光源15時，在外來基板與絕緣板總成13之拾取表面之間產生的對比度可致使視覺系統感知且捕獲外來基板之面向視覺系統之表面的相對於未點亮光源15之情況而言較少的細節。在示範性觀點中，儘管在點亮光源時可捕獲外來基板之較少表面細節，但增加之對比度所曝露之外來基板的定位及形狀可得以增強且由視覺系統更精確地且有效地使用。

圖1中例示出之光源15安置於絕緣板總成13與電源機構16之間。光源15可為發光二極體(LED)光源、螢光光源、白熾光光源，或任何其他光產生組件。所產生之光可為可見光譜光、紫外線(UV)光、紅外線(IR)光，或來自任何光源的任何其他光譜，該光源適合於與拾取工具10一同用來產生暫時黏附至絕緣板總成13之拾取表面的外來基板之剪影(如視覺系統所捕獲)。如所例示，光源15具有實質上矩形的形狀且經配適以安置於由拾取工具10之頂部板總成22之第一突出側邊緣18及第二突出側邊緣20產生之通道內，在示範性觀點中，第一突出側邊緣18及第二突出側邊緣20延伸以至少部分地容納光源15之底部表面。光源15可進一步由頂部板總成22之突出後邊緣24進一步容納，如圖2中最佳所見，圖2例示出圖1之拾取工具之後視圖。頂部板總成22 與絕緣板總成13可藉由任何適合的耦合機構(例如，可能或可能不延伸穿過絕緣板總成13之整體的螺釘23)彼此耦合。一般技藝人士將理解，光源15之實質上矩形組態係示範性的且並不意欲以任何方式限制本文之觀點之範疇。可在本文之範疇內利用光源15之任何適合大小、形狀及組態，只要光源15適合於在啟動後產生與絕緣板總成13之拾取表面暫時耦合之外來基板的剪影即可。此外，已設想可藉由其他手段來維持或以其他方式確保光源15與頂部板總成22連通。舉例而言，已設想可使用機械扣件、黏合劑、結構組態或其他耦合機構來維持光源15與拾取工具10之一或多個部分連通。因為經由頂部板總成22將光源15與絕緣板總成13有效地維持在一同，所以光源15與絕緣板總成13一同移動。因而，一般而言，不管拾取工具10之定位及移動如何，均可維持絕緣板總成13與外來基板之間的相對恆定之對比度。

光源15可包括單個光產生區(例如，單個燈泡)或複數個光產生區。另外，光源之不同區可產生不同顏色之光。例如，光源15之一個區可產生紅色光，而同一光源之另一區可產生綠色光，且又一區可產生黃色光。在另一觀點中，光源15之單個區可產生複數個不同顏色之光。在圖11A中例示出具有位於中心之單個光產生區62之示範性光源60。在圖11B中例示出具有排列成條狀圖案之複數個光產生區66之示範性光源64。一般技藝人士將理解，圖11A及圖11B之光源60及光源64分別僅為示範性的且並不意味著限制本文之觀點的範疇。可在本文之範疇內利用任何 適合數目、組態及形狀之光產生區，只要光源15適合於在啟動後產生暫時黏附至絕緣板總成13之外表面之外來基板的剪影即可。在各觀點中，光源15可能係可自拾取工具10移除的。此外，在各觀點中，光源15之不同區可獨立於光源15之其他區加以啟動或供電以及加以去啟動或斷電。

圖3例示出圖1之示範性拾取工具10之前視圖。拾取工具10之包括第一突出側邊緣18及第二突出側邊緣20的頂部板總成22被例示為延伸以至少部分地容納光源15，如上文關於圖1所描述。亦例示出絕緣板總成13及電源機構16(下文更全面地描述)。

在各觀點中，光源15可包括經配適以散射或散開由光源15發射之光的光漫射體26。此在圖4中最佳所見，圖4係圖1之拾取工具10之橫截面圖，橫截面係在圖1之線4-4處取得。光漫射體26可與光源15本身整合，可為經配適以定位於光源15與絕緣板總成13之間的與光源15分開的組件，或可為以上情況之組合。將理解，本文之觀點可根據需要包括或不包括光漫射體26。在示範性觀點中可實施光漫射體26來漫射由光源15之個別光產生區(例如，圖11A之光產生區62及圖11B之光產生區66)產生之光，以在一區域上更均勻地分佈所產生之光。已設想，藉由漫射光且更均勻地分佈光，可在絕緣板總成13與外來基板之間達成更一致之對比度。在無漫射體26或可比較的部分之情況下，外來基板與光源15之間所感知之對比度之等級可取決於光源15內 之個別光產生區的位置而變化。換言之，在示範性觀點中，漫射光減少對照明「熱點」或光強度變化的感知，從而可提供由拾取工具10形成之更一致剪影。

圖5例示出圖1之示範性拾取工具10之側視圖。展示拾取工具10之頂部板總成22，頂部板總成22至少部分地容納光源(在所例示之視圖中不可見)。亦展示安置於拾取工具10之頂部板總成22上的電源機構16。在圖1至圖5中例示出之觀點中，電源機構16可經配適以向拾取工具10供應足夠電力以用於啟動光源15及/或啟動用來獲取或拾取外來基板之一或多個力(例如，電黏附力)，如下文更全面地描述。一般技藝人士將理解，經配適以啟動用來獲取或拾取外來基板之一或多個力的電源機構可與經配適以啟動光源15之電源機構相同或不同。所例示之單個電源機構16僅為示範性，且其單數性質及/或相對於組成拾取工具10之其他部件的置放並不意欲以任何方式限制本文之範疇。

圖6至圖10例示出與圖1至圖5之基板拾取工具10類似但另外包括泡沫層30之另一示範性基板獲取或拾取工具28的各種視圖。如同基板拾取工具10一樣，且最初參考圖6，基板拾取工具28包括板31、整合光源36及電源機構38。板31包括實質上平坦的表面，例如利用耦合劑32(諸如，VHB帶或類似者)將泡沫層30與該表面耦合。在各觀點中，泡沫層30經配適以至少部分地適應正在獲取或拾取之外來基板的形狀及/或外形，以便有助於外來基板與拾取工具28之暫時黏附。

經耦合的板31與泡沫層30至少部分地由絕緣膜33覆蓋，該絕緣膜33經配適以例如當電壓充分高時減少或消除安置於泡沫層30上的電極之間的電弧。一般技藝人士將理解，例如當可適當地調整電壓及其他參數時，根據本文之觀點的拾取工具中可存在板31及泡沫層30而無絕緣膜33。經耦合的板31與泡沫層30由絕緣膜33覆蓋之程度至少部分地取決於電極(在圖6至圖10中未展示)相對於泡沫層30之置放。下文參考圖12至圖15更全面地描述包含各種電極組態之電黏附表面。在各觀點中，利用耐濕氣及溫度條件而不實質上損失其黏附性質之耦合劑35(例如，黏合劑，諸如極高黏性(VHB)帶)將絕緣膜33與泡沫層30及/或板31耦合。板31、泡沫層30及絕緣膜33共同地組成絕緣板總成34。

基板拾取工具28經配適以相對於外來基板來定位，以使得在啟動基板拾取工具28後，外來基板可與絕緣板總成34之拾取表面暫時耦合(下文更全面地描述)。板31、泡沫層30、耦合劑32、絕緣膜33及耦合劑35中之每一者可由透明材料、半透明材料、半透光材料或容許光至少部分地穿過其之任何其他材料製成。板31、泡沫層30、耦合劑32、絕緣膜33及耦合劑35各自可由任何材料或任何材料組合組成，只要容許光至少部分地穿過其即可，穿過之光足以產生暫時黏附至絕緣板總成34之拾取表面的外來基板之剪影。

圖6至圖10之拾取工具28之光源36安置於絕緣板總成 34與頂部板總成40之間。光源36可為發光二極體(LED)光源、螢光光源、白熾光光源，或任何其他光產生組件。所產生之光可為可見光譜光、紫外線(UV)光、紅外線(IR)光，或來自任何光源的任何其他光譜，該光源適合於與拾取工具28一同用來產生暫時黏附至工具28之拾取表面的外來基板之剪影(如視覺系統所捕獲)。如所例示，光源36具有實質上矩形的形狀且經配適以安置於由拾取工具28之頂部板總成40之第一突出側邊緣42及第二突出側邊緣44產生之通道內，在示範性觀點中，第一突出側邊緣42及第二突出側邊緣44延伸以至少部分地容納光源36之底部表面。光源36可進一步由頂部板總成40之突出後邊緣46進一步容納，如在圖7中最佳所見，圖7例示出圖6之拾取工具之後視圖。頂部板總成40與絕緣板總成34可藉由任何適合的耦合機構(例如，可能或可能不延伸穿過絕緣板總成34之整體的螺釘(未展示))彼此耦合。可在本文之範疇內利用光源36之任何適合大小、形狀及組態，只要光源36適合於在啟動後產生暫時黏附至絕緣板總成34之拾取表面的外來基板之剪影即可。另外，在本文之範疇內，光源36可包括呈各種組態之任何數目個光產生區(例如，圖11A之單個光產生區組態及圖11B之多個光產生區組態)。

圖8例示出圖6之示範性拾取工具之側視圖。展示拾取工具28之頂部板總成40，頂部板總成40至少部分地容納光源(在所例示之視圖中不可見)。在圖6至圖10中例示出之觀點中，電源機構38安置於拾取工具28之頂部板總成40上。電源機構38 可經配適以向拾取工具28供應足夠電力以用於啟動光源36及啟動用來獲取或拾取外來基板之一或多個力(例如，電黏附力)，如下文更全面地描述。一般技藝人士將理解，經配適以啟動用來獲取或拾取外來基板之一或多個力的電源機構可與經配適以啟動光源36的電源機構相同或不同。所例示之單個電源機構38僅為示範性，且其單數性質及/或相對於組成拾取工具28之其他部件的置放並不意欲以任何方式限制本文之範疇。

圖9例示出圖6之示範性拾取工具28的前視圖。拾取工具28之包括第一突出側邊緣42及第二突出側邊緣44的頂部板總成40被例示為延伸以至少部分地容納光源36，如上文關於圖6所描述。亦例示出絕緣板總成34及電源機構38。

在各觀點中，如圖6至圖10中所例示之拾取工具28可包括經配適以散射或散開由光源36發射之光的光漫射體48。此在圖10之橫截面圖中最佳所見，橫截面係在圖6之線10-10處取得。光漫射體48可與光源36本身整合，可為經配適以定位於光源36與絕緣板總成34之拾取表面之間的與光源36分開組件，或可為以上情況之組合。將理解，本文之觀點可根據需要包括或不包括光漫射體48。舉例而言，已設想，在示範性觀點中，泡沫層30及板31由充分透明/半透光/半透明材料組成以允許來自光源36之光充分透射穿過絕緣板總成34。在此實例中，泡沫層30可有效地擴散光能量以達成漫射體之本文所設想的結果。因而，已設想，因為泡沫層30在示範性觀點中充當漫射體，所以可省略單獨漫射 體(諸如，光漫射體48)。

如先前所闡述，分別在圖1至圖5及圖6至圖10中例示出之拾取工具10及拾取工具28可經配適以與電黏附力一同使用以便獲取或拾取外來基板。經配適以夾緊、固持及移動或以其他方式搬運多種外來基板且利用電黏附力之基板拾取工具通常使用順應材料來夾緊至外來基板。標題為「MATERIALS FOR ELECTROADHESION AND ELECTROLAMINATES」之美國專利公告第2013/0010398號中描述一個示範性電黏附拾取工具或系統，該公告特此以全文引用之方式併入本文中，如同在本文中闡述一樣。

當在本文中使用術語時，「電黏附」係指使用靜電力對兩個物件之機械耦合。如本文中所描述之電黏附使用對此等靜電力之電控制來容許外來基板與具備電黏附能力之拾取工具之拾取表面(例如，分別為圖1至圖5及圖6至圖10之拾取工具10及拾取工具28之拾取表面)之間的暫時且可拆開的附接。此靜電黏附歸因於由所施加之電場產生之靜電力而將外來基板與拾取表面固持在一同或增加外來基板與絕緣板總成之表面之間的牽引力或摩擦力。抵靠或靠近外來基板之表面來置放拾取工具之拾取表面。隨後使用與電極電連通之外部控制電子裝置來經由電極施加靜電黏附電壓。靜電黏附電壓使用相鄰電極上之交替的正電荷及負電荷。由於電極之間的電壓差，產生一或多個電黏附力，該等電黏附力起作用以將工具之拾取表面與外來基板彼此抵靠地固持在一 同。由於所施加的力之性質，將容易理解，拾取表面與外來基板之間的實際接觸並非必需的。舉例而言，紙張、薄膜或其他材料或基板可置放於工具之拾取表面與外來基板之間。靜電力維持工具之拾取表面相對於外來基板之表面的當前定位。總體靜電力可足以克服對外來基板之萬有引力，以使得拾取工具可用來將外來基板固持在高處。

自電極移除靜電黏附電壓會終止板之拾取表面與外來基板之表面之間的靜電黏附力。因此，當電極之間不存在靜電黏附電壓時，拾取工具可容易地相對於外來基板之表面移動。此狀況允許拾取工具在施加靜電黏附電壓之前及之後移動。受良好控制之電啟動及去啟動實現例如快速的黏附及拆開，諸如小於約50毫秒之回應時間，同時消耗相對少量之電力。

在示範性觀點中，拾取工具之拾取表面包括絕緣材料外表面上之電極。此觀點非常適合於與各種外來基板之絕緣的且弱導電性的內部材料之受控附接。如將容易理解，拾取表面之表面與外來基板之表面之間的較短距離導致物件之間的較強電黏附力。因此，可使用經配適以至少部分地適應外來基板之表面的可變形表面。

當在本文中使用術語時，靜電黏附電壓係指產生適合的靜電力以將工具之拾取表面耦合至外來基板的電壓。拾取表面所需之最小電壓將隨多個因素而變化，該等因素諸如：拾取表面之大小、材料導電性及電極間距、絕緣材料、外來基板材料、對電 黏附之任何干擾(諸如，灰塵、其他微粒或濕氣)的存在、由電黏附力支撐之任何基板的重量、電黏附裝置之順應性、外來基板之介電性質及電阻性質，以及電極與外來基板表面之間的相關間隙。

在一些觀點中，電黏附拾取表面可採取上面具有複數個電極之實質上平坦的面板或薄片形式。在其他觀點中，電黏附拾取表面可採取與最常見地由拾取工具提起或搬運的外來基板之幾何形狀相匹配的固定形狀。可藉由多種手段來增強電極，諸如藉由在黏附裝置表面上進行圖案化以改良電黏附效能，或藉由使用柔軟或可撓性材料製造該等電極以增加順應性且因此增加對外來基板上之不規則表面的適應性。

參考圖12至圖15，展示適合於與本文之基板拾取工具一同使用且具有呈實質上平坦的面板或薄片形式之電黏附拾取表面之板總成之兩個實例，其中在該等電黏附拾取表面上圖案化有電極。圖12及圖13例示出具有呈薄片或平板形式之板70的板總成68，其中在板70之頂部表面及底部表面上圖案化有電極72。底部電極組74及頂部電極組76安置於絕緣層78之相對側上。在一些情況下，絕緣層78可由硬性或剛性材料形成。在各觀點中，電極72以及絕緣層78可為順應性的且由諸如丙烯酸彈性物之聚合物構成以增加順應性。在各觀點中，聚合物之模數低於約10MPa。在各觀點中，聚合物之模數更具體而言低於約1MPa。

電極組76安置於絕緣層78之頂部表面80上，且包括線 性圖案化電極72之陣列。共同電極82電耦合組76中之電極72且容許使用至共同電極82之單一輸入導線來與組76中之所有電極72電連通。電極組74安置於絕緣層78之底部表面84上，且包括自頂部表面80上之電極72橫向位移之線性圖案化電極72之第二陣列。底部電極組74亦可包括共同電極(未展示)。如一般技藝人士將容易理解，可將電極圖案化於絕緣層78之相對側上以增加電黏附拾取表面的如下能力：耐受較高電壓差而不受電極之間的空氣間隙中之崩潰之限制。

絕緣層78之頂部表面80及底部表面84由可選絕緣膜85覆蓋，該可選絕緣膜85經配適以減少或消除安置於該等表面上之電極之間的電弧。如一般技藝人士將容易理解，電弧可產生可致使包含將要獲取之外來基板之材料燃燒的極高熱量。因此，用絕緣膜85覆蓋電極在本文之一些觀點中係合乎需要的。在各觀點中，利用耦合劑87(例如，VHB帶或類似者)將絕緣膜85與絕緣層78之頂部表面80及底部表面84耦合。

或者，亦可將電極圖案化於與絕緣層相同的表面上，諸如圖14及圖15之板總成86中所展示。如所展示，板89包含具有僅圖案化於其一個表面上之電極72的薄片或實質上平坦的面板。板89可實質上類似於圖12之板70，只是電極組88及90係安置於順應性絕緣層78之相同表面80上。無電極位於絕緣層78之底部表面84上。此特定觀點減小組88中之正電極72與組90中之負電極72之間的距離，且允許兩個電極組置放於板89之相 同表面上。功能上，此消除電極組88與電極組90之間由絕緣層78(如在圖12中例示出之板70中)引起的間距。當頂部表面80黏附至外來基板之表面時，此亦消除一組電極(先前在底部表面84上)與外來基板表面之間的間隙。儘管可使用板70或板89，但稍後描述之板89的此等變化增加了板89與將要搬運之主題外來基板之間的電黏附力。

在圖14及圖15中例示出之觀點中，僅絕緣層78之頂部表面80由經配適以減少或消除電極之間的電弧之絕緣膜85覆蓋。此係由於如下事實：電極僅安置於該絕緣層78之頂部表面80上，從而減小覆蓋板89之底部表面84的任何益處。一般技藝人士將理解，在圖12至圖15中之任一者中展示之絕緣膜85可在本文之範疇內根據需要僅覆蓋電極承載表面或任何額外表面(例如，側表面及類似者)。一般技藝人士將進一步理解，例如當適當地調整電壓及其他參數時，根據本文之觀點的拾取工具可能沒有絕緣膜85。已設想任何及所有此類變化均在本文之觀點的範疇內。

在一些觀點中，電黏附板或拾取表面可包含本質上係實質上可撓的之薄片或面罩型抓取器。在此類觀點中，可能不使用背襯結構或實質上可撓的背襯結構，以使得面罩型拾取表面的全部或一部分可實質上撓曲或以其他方式適應外來基板，如給定應用可能需要的。產生促進對外來基板之此適應或順應性的電黏附拾取工具例如可藉由以下來達成：由薄材料形成電黏附層或拾取表面；使用泡沫或彈性材料；使舌片或延伸部分自主要電黏附薄 片伸出；或僅將薄片應用於少數個所選下伏位置，而非整個剛性背襯；以及其他可能性。

儘管呈實質上平坦的面板或薄片形式之電黏附拾取表面的前述示範性觀點描繪用於電極之條或條帶，但是將理解，用於電極之任何適合圖案亦可用於此薄片型電黏附拾取表面。舉例而言，薄片型電黏附拾取表面可具有呈繞薄片來分佈且以適當方式經極化之離散正方形或圓形形式(諸如，呈均勻間隔之「圓點花紋」式圖案)的電極。亦可使用其他實例，諸如圖案化為偏移螺旋形之兩組電極。作為一個特定實例，其中將薄且可撓的材料(諸如，聚合物)用於絕緣層，且其中電極以離散圓盤形式繞絕緣層來分佈，所得可撓性且順應性電黏附拾取表面「敷層」將能夠適應相對大的物件之不規則表面，同時在電壓施加期間對該物件提供眾多不同且離散的電黏附力。

除了目前為止描述之經配適以利用電黏附力之拾取工具之外，根據本文之觀點之拾取工具亦可利用真空力來獲取或拾取外來基板。在圖16中之剖面圖中例示出經配適以與真空力一同使用之示範性拾取工具100。圖16描繪真空分佈腔140及真空板150，以及其他特徵。真空分佈器110與真空板150組合來界定形成真空分佈腔140之空間體積。真空分佈腔140係允許氣體流動以允許真空力均衡分散之空間體積，如在標題為「MANUFACTURING VACUUM TOOL」之美國專利申請案第13/299,934號中更全面地描述，該美國專利申請案具有代理人案號 NIKE.162096且以全文引用之方式併入本文中。圖16之示範性拾取工具100包括安置於其內壁118上之光源160。將理解，光源160可安置於形成真空分佈腔140之內表面中之任何一或多者上，只要光源160安置於真空分佈腔140內即可。如同整合光源15一樣，光源160可為發光二極體(LED)光源、螢光光源、白熾光光源，或任何其他光產生組件。所產生之光可為可見光譜光、紫外線(UV)光、紅外線(IR)光，或來自任何光源的任何其他光譜，該光源適合於與拾取工具100一同用來產生暫時黏附至真空板150之拾取表面的外來基板之剪影(如視覺系統所捕獲)。光源160根據需要包括與用於啟動光源160之光機構164耦合的電導線162。已設想，電導線162可密封地穿過真空分佈器110，以使得電力可傳輸至分佈腔140內之光源160，而不允許有害量之氣體經由電導線162所穿過之通道進入分佈腔140。

參考圖17，示範性真空板150中包括一或多個孔152，在施加適當真空力後，空氣穿過該等孔152向內流動以黏附外來基板。真空板150可由透明材料、半透明材料、半透光材料或容許光至少部分地穿過其之任何其他材料構成。如先前關於板11及板31所闡述，真空板150可由任何材料或任何材料組合組成，只要容許光至少部分地穿過其即可，穿過之光足以產生暫時黏附至板150之拾取表面的外來基板之剪影。已設想，板150可有效地漫射由光源產生的光。此外，儘管未描繪，但已設想另一漫射體亦可定位於光源與板150之基板接觸表面之間。舉例而言，漫射 體可為有效地漫射光而不會有害地影響氣體/流體自基板接觸表面至分佈腔140之傳輸的氣體可滲透物質。

現在參考圖18，在操作中，可啟動拾取力(例如，電黏附力或真空力)，且可藉由拾取工具170(諸如，本文中描述之基板拾取工具)拾取外來基板。在暫時黏附至拾取工具170之拾取表面的同時，可相對於視覺系統172來定位拾取工具170，以使得可捕獲具有暫時黏附之外來基板之拾取表面的影像。如圖19中所展示，在啟動與拾取工具170整合之光源後，可產生外來基板的以拾取工具為背景之剪影174。可藉由視覺系統172捕獲剪影174之影像以用於例如判定所獲取外來基板或其部分的位置、大小、形狀、定位、定向及類似者，所判定的位置、大小、形狀、定位、定向及類似者可在進一步處理及/或裝配中使用。視覺系統172可由相機或諸如電荷耦合裝置之其他影像感測裝置組成。此外，如下文所論述，在示範性觀點中，已設想視覺系統可與有效地用於控制一或多個部分(例如，視覺系統172、藉由機器人手段對拾取工具170的移動、拾取工具170之光源的照明特性，以及拾取力的啟動)的計算裝置可操作地耦合。計算裝置亦可有效地用於捕獲及儲存外來基板之一或多個影像/表示，該或該等影像/表示係以拾取工具170之板表面為背景之剪影。

本文中描述之技術可包含拾取工具、系統、方法或儲存於一或多個電腦可讀媒體上的指令集以及其他。儲存於電腦可讀媒體上的資訊可用來指導計算裝置之操作，且圖20中描繪示範性 計算裝置2000。計算裝置2000僅係適合的計算系統之一個實例且並不意欲暗示對本文之發明性觀點的用途或功能性之範疇的任何限制。計算系統2000不應被解釋為具有與所例示之組件之任一者或組合有關的任何相依性或要求。此外，本發明之觀點亦可在分散式計算系統中實踐，在分散式計算系統中係由經由通訊網路加以鏈接之單獨或遠端處理裝置來執行任務。

計算裝置2000具有匯流排2010，其直接或間接地耦合以下組件：記憶體2012(其可包括記憶體晶片或其他本端記憶體結構)、一或多個處理器2014(其可包括可程式化邏輯控制器)、一或多個呈現組件2016、輸入/輸出(I/O)埠2018、I/O組件2020，以及例示性電源供應器2022。匯流排2010所表示的可為一或多個匯流排(諸如，位址匯流排、資料匯流排，或其組合)。儘管為清晰起見用線來展示圖20之各個方塊，但實際上，繪示各個組件並非如此清晰的，且在比喻意義上，該等線更精確而言將為灰色且模糊的。舉例而言，處理器可具有記憶體。此外，一般技藝人士將理解，並非所設想的與本文之觀點一同使用之所有計算裝置均可利用所例示之所有組件。

計算系統2000通常包括多種電腦可讀媒體。電腦可讀媒體可為可由計算系統2000存取之任何可利用的媒體，且包括依電性及非依電性媒體、可移除媒體及不可移除媒體。作為實例而非限制，電腦可讀媒體可包含電腦儲存媒體及通訊媒體；電腦儲存媒體不包括訊號本身。電腦儲存媒體包括以任何方法或技術實施 來儲存諸如電腦可讀指令、資料結構、程式模組或其他資料之資訊的依電性及非依電性媒體、可移除媒體及不可移除媒體。

作為實例而非限制，電腦儲存媒體包括隨機存取記憶體(RAM)；唯讀記憶體(ROM)；電可抹除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)；快閃記憶體或其他記憶體技術；CD-ROM、數位多功能磁碟(DVD)或其他光學或全像媒體；磁帶盒、磁帶、磁碟儲存器或其他磁性儲存裝置。電腦儲存媒體不包含傳播資料訊號。

通訊媒體通常在諸如載波或其他傳送機構之經調製資料訊號中體現電腦可讀指令、資料結構、程式模組或其他資料，且通訊媒體包括任何資訊傳遞媒體。術語「經調製資料訊號」意指其特性中之一或多者係以在訊號中編碼資訊的方式加以設定或改變之訊號。作為實例而非限制，通訊媒體包括：有線媒體，諸如有線網路或直接連線式連接；以及無線媒體，諸如聲學媒體、射頻(RF)媒體、紅外媒體及其他無線媒體。以上中之任一者之組合亦應包括於通訊媒體之範疇內。

計算裝置2000經描繪為具有自各個實體(諸如，記憶體2012或I/O組件2020)讀取資料之一或多個處理器2014。由處理器讀取之示範性資料可由電腦程式碼或機器可用指令組成，該等指令可為由電腦或其他機器執行之電腦可執行指令(諸如，程式模組)。一般而言，程式模組(諸如，常式、程式、物件、組件、資料結構等)係指執行特定任務或實施特定抽象資料類型之程式碼。

呈現組件2016向使用者或其他裝置呈現資料指示。示範性呈現組件係顯示裝置、揚聲器、列印組件、發光組件等。I/O埠2018允許計算裝置2000邏輯耦合至包括I/O組件2020之其他裝置，該等I/O組件2020中之一些可為內建式的。

在自動化製造之情境中，計算裝置2000可用來判定各種製造工具之操作。舉例而言，計算裝置可用來控制拾取工具，例如本文描述之拾取工具。

在不脫離以下申請專利範圍之範疇的情況下，所描繪之各個組件以及未展示之組件的許多不同配置係可能的。已以例示性而非限制性意圖描述了本發明技術之示範性觀點。在閱讀本揭露內容之後且由於閱讀了本揭露內容，替代性觀點將變得對本揭露內容之讀者顯而易見。可在不脫離以下申請專利範圍之範疇的情況下實現實施上述內容之替代手段。某些特徵及子組合具有實用性且可在不參考其他特徵及子組合的情況下使用，且已設想該等特徵及子組合係在申請專利範圍之範疇內。

10:基板獲取或拾取工具/拾取工具/基板拾取工具

11:板

12:板/絕緣膜

13:絕緣板總成

14:耦合劑

15:整合光源/光源

16:電源機構

18:第一突出側邊緣

20:第二突出側邊緣

22:頂部板總成

23:螺釘

26:光漫射體

Claims (20)

1. 一種基板拾取工具，包括： 第一板，具有第一表面，所述第一表面為透明、半透明及半透光之一者，且所述第一表面適於與外來基板互接；以及 光源，可與所述第一表面一起相對視覺系統移動，所述光源適於使自所述光源發出的光通過所述第一表面而到達所述外來基板，來產生要被所述視覺系統捕獲的所述外來基板的剪影，所述視覺系統定位成自所述第一表面與所述外來基板相對。
2. 如申請專利範圍第1項所述的基板拾取工具，其中所述基板拾取工具為真空致動式。
3. 如申請專利範圍第1項所述的基板拾取工具，其中所述基板拾取工具為電黏附力致動式。
4. 如申請專利範圍第3項所述的基板拾取工具，其中所述拾取表面包括泡沫層，且其中所述泡沫層為透明、半透明及半透光之一者。
5. 如申請專利範圍第1項所述的基板拾取工具，更包括光漫射體，所述光漫射體適於散射由所述光源發出的所述光。
6. 如申請專利範圍第1項所述的基板拾取工具，其中所述光源為發光二極體光源、紫外光光源、及紅外光光源中的一者。
7. 如申請專利範圍第1項所述的基板拾取工具，其中所述光源為可自所述基板拾取工具移除的。
8. 一種基板拾取工具，可相對於用以捕獲一或多個影像的視覺系統移動，所述基板拾取工具包括： 絕緣板總成，具有適於與外來基板互接的拾取表面，所述絕緣板總成適於允許光線通過所述拾取表面而到達所述外來基板； 光源，耦接至所述絕緣板總成且可與所述拾取表面一起相對所述視覺系統移動，所述光源適於使自所述光源發出的光通過所述拾取表面而到達所述外來基板，來產生要被所述視覺系統捕獲的所述外來基板的剪影，所述視覺系統定位成自所述拾取表面與所述外來基板相對；以及 光漫射體，定位在所述拾取表面與所述光源之間，所述光漫射體適於散射由所述光源發出的所述光。
9. 如申請專利範圍第8項所述的基板拾取工具，其中所述絕緣板總成由透明材料、半透明材料或半透光材料中之一者或多者形成。
10. 如申請專利範圍第8項所述的基板拾取工具，其中所述基板拾取工具為真空致動式。
11. 如申請專利範圍第8項所述的基板拾取工具，其中所述基板拾取工具為電黏附力致動式。
12. 如申請專利範圍第11項所述的基板拾取工具，更包括泡沫層，耦接至所述拾取表面，其中所述泡沫層適於使來自所述光源發出的光至少部分通過所述泡沫層。
13. 如申請專利範圍第12項所述的基板拾取工具，其中所述泡沫層包括透明、半透明或半透光中之一者。
14. 如申請專利範圍第8項所述的基板拾取工具，其中所述光源為發光二極體光源、紫外光光源、及紅外光光源中的一者。
15. 如申請專利範圍第8項所述的基板拾取工具，其中所述光源為可自所述基板拾取工具移除的。
16. 一種捕獲外來基板的剪影的系統，所述系統包括： 基板拾取工具，包括： 絕緣板總成，具有適於與外來基板暫時耦接的拾取表面，所述拾取表面為透明、半透明或半透光； 光源，耦接至所述絕緣板總成且適於在所述外來基板暫時地耦接至所述絕緣板總成的所述拾取表面時使自所述光源發出的光通過所述拾取表面而到達所述外來基板，來產生所述外來基板的剪影，所述光源可與所述拾取表面一起相對視覺系統移動；以及 所述視覺系統適於在所述外來基板暫時地耦接至所述絕緣板總成的所述拾取表面時捕獲所述外來基板的所述剪影，其中所述基板拾取工具可相對所述視覺系統移動，其中所述視覺系統定位成自所述拾取表面與所述外來基板相對。
17. 如申請專利範圍第16項所述的系統，其中所述基板拾取工具為真空致動式。
18. 如申請專利範圍第16項所述的系統，其中所述基板拾取工具為電黏附力致動式。
19. 如申請專利範圍第18項所述的系統，更包括透明、半透明或透光的泡沫層，所述泡沫層耦接至所述拾取表面。
20. 如申請專利範圍第16項所述的系統，其中所述光源為可自所述絕緣板總成移除的。

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