TWI726569B - 建立組合件之交界軌跡的系統及方法 - Google Patents
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Abstract
一種建立組合件之交界軌跡的系統，包括立體模型建立模組、處理模組及材質檢測模組。組合件包括彼此組合的第一部件與第二部件。立體模型建立模組掃描第一部件以及第二部件以分別建立第一立體模型資料與第二立體模型資料。處理模組依據第一立體模型資料與第二立體模型資料建立組合立體模型資料，並自組合立體模型資料判定交界區，再依據交界區決定映射於組合件上的檢測點。材質檢測模組檢測組合件在檢測點的材質，處理模組依據材質檢測結果，建立第一部件與第二部件在組合件中的交界軌跡。
Description
本揭露是有關於一種檢測組合件交界的系統及方法，且特別是一種建立組合件之交界軌跡的系統及方法。
隨著自動化技術的發展，各類型產品之製造業皆已開始導入自動化設備取代大量人力，尤其以3D(Dirty, Dangerous, Difficult)產業最為優先導入。不過，對於金屬業以外之產業而言，各零件之加工結果容易受到加工條件因素或材料特殊性質(軟質材料、發泡材料)等影響而使得尺寸變異量變大，很難建立準確的加工軌跡，難以導入自動化設備，因此目前都還是以大量人力製造為主。以鞋業製造而言，雖然鞋業加工使用大量化學藥劑符合3D產業特性，但卻因為材料限制、加工條件複雜(鞋面縫製尺寸變異，且顏色、材質眾多)等影響，使得實現自動化的難度大幅提升。
本揭露提供一種建立組合件之交界軌跡的系統，有助於正確的建立組合件的交界軌跡。
本揭露提供一種建立組合件之交界軌跡的方法，可正確的建立組合件的交界軌跡以提升組合件之加工工序的製程良率。
本揭露的建立組合件之交界軌跡的系統包括立體模型建立模組、處理模組以及材質檢測模組。組合件包括彼此組合的第一部件與第二部件。立體模型建立模組掃描第一部件以及第二部件以分別建立第一立體模型資料與第二立體模型資料。處理模組依據第一立體模型資料與第二立體模型資料，建立組合立體模型資料，並自組合立體模型資料判定出交界區，依據交界區決定映射於組合件上的檢測點。材質檢測模組檢測組合件在檢測點的材質，處理模組依據材質檢測結果，建立第一部件與第二部件在組合件中的交界軌跡。
本揭露的建立組合件之交界軌跡的方法包括以下步驟，但不以此為限。掃描第一部件以及第二部件以分別建立第一立體模型資料與第二立體模型資料。依據第一立體模型資料與第二立體模型資料建立組合立體模型資料，並自組合立體模型資料判定交界區，依據交界區決定映射於組合件上的檢測點。檢測組合件在檢測點的材質。依據材質檢測結果，建立第一部件與第二部件在組合件中的交界軌跡。
基於上述，本揭露實施例的系統與方法中，除了利用影像視覺系統找出組合件中第一部件與第二部件的交界區外，還進一步利用材質分析的結果判斷交界軌跡的點。因此，經本揭露實施例所建立出來的交界軌跡可以更正確反應出第一部件與第二部件組合成組合件的實際狀態，而有助於提高部件加工路徑的正確性並提高部件加工的良率。
圖1為本揭露一實施例的建立組合件之交界軌跡的系統的示意圖。在圖1中，建立組合件之交界軌跡的系統100包括立體模型建立模組110、材質檢測模組120以及處理模組130。處理模組130可與立體模型建立模組110通訊連接也可與材質檢測模組120通訊連接，並可用於建立組合件之交界軌跡。建立組合件之交界軌跡的系統100可將所建立的交界軌跡的資訊提供給加工機台200，以使加工機台200依據組合件之交界軌跡規劃加工工序路徑。在部分的實施例中，立體模型建立模組110所取得的資訊可以透過處理模組130的分析、計算、比較與轉換而得出檢測路徑或檢測點，而材質檢測模組120可依據處理模組130所得到的檢測路徑或檢測點對組合件進行檢測。處理模組130可進一步再依據檢測模組120所檢測到的結果判定出所要的資訊。整體來說，系統100可用於分析第一部件與第二部件的個別立體資訊，建立兩部件組合成組合件時的交界軌跡，並將交界軌跡的資訊提供給加工機台200以應用於第一部件及/或第二部件的加工，促使第一部件及/或第二部件的加工自動化。在部分實施例中，系統100可應用於鞋類製品的加工。舉例而言，第一部件可以為鞋面，而第二部件可以為鞋底模型。
在製作鞋類製品時，須將鞋面與鞋底黏合才獲得完整的鞋。一般來說，鞋面與鞋底的材質差異甚大，且鞋面是柔性材料，例如布料、皮革、織物等。因此，鞋面與鞋底的黏合加工並不容易。舉例而言，鞋面需先套設於鞋楦或類似的治具上(此可稱為撐楦鞋面)，再於鞋面的底部欲貼合鞋底的部分或是鞋底內表面欲貼合鞋面的部分或者兩者上塗佈黏膠之類的黏合材料。接著，將撐楦鞋面的塗膠部分與鞋底的塗膠部分相互抵接、施壓，並固化黏合材料即完成鞋面與鞋底的貼合。這樣的製作流程中，由於鞋面與鞋底具有一定的柔軟性，特別是鞋面，鞋面與鞋底的抵接與組合可能使鞋面與鞋底任一者或兩者變形。如此，塗膠的部分很容易因為對位不準或是其他製程上的因素而部分露出或是位移，這會導致鞋類製品的良率無法提升。因此，正確界定出鞋面與鞋底組合時的交界軌跡以應用於加工程序是重要的一環。
在本實施例中，立體模型建立模組110可用於掃描第一部件及第二部件以獲得第一部件的第一立體模型資料以及第二部件的第二立體模型資料。立體模型建立模組110包括多景深影像擷取裝置112，例如多視野相機、立體相機、立體影像擷取裝置等。立體模型建立模組110可掃描欲分析的第一部件與第二部件的外型，並且建立第一部件的第一立體模型資料以及第二部件的第二立體模型資料。舉例來說，立體模型建立模組110掃描第一部件及第二部件之後，可建立個別部件的點雲，並且將點雲資訊傳送至處理模組130，以利處理模組130計算與分析。在另一部分的實施例中，立體模型建立模組110除了包括可擷取立體影像的相機之外，也包括內建的處理器，且內建的處理器可以分析由相機所取得的影像及/或對應的立體資訊而獲得第一立體模型資料以及第二立體模型資料，並將已建立好的第一立體模型資料以及第二立體模型資料提供給處理模組130。換言之，個別部件的立體模型資料，例如點雲的建立可以由處理模組100建立，也可以由立體模型建立模組110建立，本揭露不予限制。
材質檢測模組120可用來檢測物件表面的材質。材質檢測模組120可以為非破懷性材質檢測裝置。也就是說，材質檢測模組120可以不需破壞物件而檢測物件表面的材質，因此，經檢測之後的物件仍可被加工而製作成最終成品。在一些實施例中，材質檢測模組120可包括X-射線螢光光譜分析儀(X-ray Fluorescence Spectrometer, XRF)、原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope, AFM)、導電原子力顯微鏡(C-AFM)、離子束剖面研磨(Cross section polisher, CP)、掃描電子顯微鏡/能量色散X-射線光譜(SEM/EDS)、雙束聚焦離子束/能量色散X-射線光譜(DB FIB/EDS)、穿透式電子顯微鏡/能量色散X-射線光譜(TEM/EDS)，或其他類似的裝置。材質檢測模組120所得到的檢測結果可用來做為判定所需資訊的依據。
在部分實施例中，處理模組130可包括處理器132以及儲存單元134等。立體模型建立模組110取得的第一立體模型資料以及第二立體模型資料可儲存於儲存單元134，且可提供給處理器132進行分析、比較等處理。在部分實施例中，處理器132可比對與分析第一立體模型資料以及第二立體模型資料，以獲得想要的資訊。舉例而言，處理器132適於將第一立體模型資料與第二立體模型資料組合出組合立體模型資料，並自組合立體模型資料判定出第一部件與第二部件組合成組合件時的交界區。此外，處理器132還可更依據判定出來的交界區來決定映射於組合件上的檢測點，而處理模組130可將決定出來的檢測點提供給材質檢測模組120使得材質檢測模組120檢測組合件在檢測點的材質。也就是說，材質檢測模組120可依據處理模組130提供的檢測點及/或檢測路徑執行檢測步驟。之後，處理器132還可進一步依據材質檢測模組120的檢測結果建立出第一部件與第二部件在組合件中的交界軌跡。如此一來，第一部件與第二部件在組合件中的交界軌跡除了應用了影像的立體模型來估計外，還考量了材質的參數，這可正確的反應出實際的交界線，而有助於應用於後續自動化流程。
舉例而言，第一部件與第二部件分別為鞋面與鞋底模型時，系統100所建立的交界軌跡可以做為後續塗膠程序的依據，其中鞋面正向放置時，鞋面在交界軌跡以下的部位即可設定為可塗膠的面積。因此，交界軌跡可用來決定塗膠程序的加工軌跡。不過，交界軌跡可應用的後續製程不以塗膠為限，也可應用於其他流程中。
另外，立體模型建立模組110與材質檢測模組120的任一者或是兩者還可包括自動化載具(圖1未示)，自動化載具例如是多軸機器人手臂，且自動化載具可依據處理模組130提供的資訊而帶著所承載的裝置在多個軸向上轉動、移動等。在一些實施例中，立體模型建立模組110與材質檢測模組120可包括不同的自動化載具也可以共用同一個自動化載具。舉例而言，圖2為本揭露一實施例的自動化載具的示意圖。在圖2中，自動化載具140例如為多軸機器人手臂，且自動化載具140應用於圖1的立體模型建立模組110時，多景深影像擷取裝置112可以設置在自動化載具140的開放端而由自動化載具140承載。自動化載具140可以在設定的工作範圍內帶動多景深影像擷取裝置112在多個軸向上轉動與移動。待分析或檢測的物品TG可以放置於自動化載具140的工作範圍內。此外，在一些實施例中，物品TG可放置於載台CS上，載台CS可設置成可轉動或是可移動的，且載台CS可將物品TG定位在立體模型建立模組110的工作範圍內。如此，放置於載台CS上的物品TG可被旋轉、橫移而使立體模型建立模組110可完整分析物品TG的整個三維表面。
在另一實施例中，自動化載具140可應用於圖1的材質檢測模組120，材質檢測模組120中的非破懷性材質檢測裝置可設置於自動化載具140的開放端，且自動化載具140可通訊連接處理模組130。在一些實施例中，物品TG可放置於載台CS上，載台CS可設置成可轉動或是可移動的，且載台CS可將物品TG定位在非破懷性材質檢測裝置的工作範圍內。如此，自動化載具140可帶著材質檢測模組120中的非破懷性材質檢測裝置沿著處理模組130所決定出來的檢測點進行分析。在其他實施例中，材質檢測模組120中的非破懷性材質檢測裝置以及立體模型建立模組110的多景深影像擷取裝置112可以都被安裝在同一個自動化載具140上，因此，自動化載具140的應用不以上述方式為限。
圖3為本揭露一實施例的第一部件與立體模型資料的示意圖。請同時參照圖1與圖3，本實施例的第一部件OB1例如是已套設於鞋楦LS的鞋面SU，但在其他實施方式中，第一部件OB1可以為其他的物品，不以此為限。第一部件OB1可被放置於系統100的立體模型建立模組110的工作範圍內，使立體模型建立模組110擷取第一部件OB1的外貌資訊。在一些實施例中，立體模型建立模組110擷取到第一部件OB1的外貌資訊後，可將外貌資訊轉換成第一部件點雲COB1並且將第一部件點雲COB1的資訊傳遞給處理模組130。在另外一些實施例中，可將立體模型建立模組110擷取到第一部件OB1的外貌資訊傳遞給處理模組130，而由處理模組130將第一部件OB1的外貌資訊轉換成第一部件點雲COB1。
圖4為本揭露一實施例的第二部件與立體模型資料的示意圖。請同時參照圖1與圖4，本實施例的第二部件OB2例如是鞋底模型MB。在此所謂的鞋底模型MB是可以被重複利用的模型，其應用於製鞋流程中。鞋底模型MB可以暫時的與不同的鞋面組合，以輔助鞋面加工面積與加工路徑的建立。換言之，最終製作完成的鞋物品可不包含鞋底模型MB，而鞋底模型MB可視為是製作流程中的輔助工具。但在其他實施方式中，第二部件OB2可以為其他的物品，不以鞋底模型MB為限。
第二部件OB2可被放置於系統100的立體模型建立模組110的工作範圍內，使立體模型建立模組110擷取第二部件OB2的外貌資訊。在一些實施例中，立體模型建立模組110擷取到第二部件OB2的外貌資訊後，可將外貌資訊轉換成第二部件點雲COB2並且將第二部件點雲COB2的資訊傳遞給處理模組130。在另外一些實施例中，立體模型建立模組110擷取到第二部件OB2的外貌資訊後，可將外貌資訊傳遞給處理模組130，而由處理模組130將第二部件OB2的外貌資訊轉換成第二部件點雲COB2。另外，第一部件點雲COB1與第二部件點雲COB2中每個點都可包括座標資訊以及強度資訊，以表示出被掃描第一部件OB1及/或第二部件OB2的外觀特徵，但不以此為限。
在圖3與圖4中，第一部件點雲COB1可以對應於第一部件OB1的局部選定區域，不一定需呈現出整個第一部件OB1，且第二部件點雲COB2可以對應於第二部件OB2的局部選定區域，不一定需呈現出整個第二部件OB2。在其他實施例中，可依實際需求選擇將整個第一部件OB1及/或第二部件OB2的點雲都建立出來，以供後續流程使用。
在一些實施例中，第一部件點雲COB1與第二部件點雲COB2各自可由兩個或兩個以上的點雲組合而成。例如，掃描第一部件OB1時，可以先掃描第一部件OB1的一部分(例如前2/3段)而獲得局部部分的點雲，並且在另一次掃描步驟中掃描第一部件OB1的另一部分(例如後2/3段)以獲得另一局部部分的點雲。之後，再利用演算法，例如迭代最近點演算法(Iterative Closest Point, ICP)，將兩局部部位的點雲拼接在一起即可獲得完整的第一部件點雲COB1。
圖5為本揭露一實施例的建立立體模型的點雲的示意圖。請參照圖3與圖5，本實施例例如以建立第一部件OB1的立體模型的點雲來做說明，但本實施例所採用的方法也可應用於其他立體模型的點雲建立。在本實施例中，可採用圖1的系統100中的立體模型建立模組110掃描第一部件OB1的一部分而獲得第一局部點雲CP1，並且掃描第一部件OB1的另一部分而獲得第二局部點雲CP2。接著，可以利用三維點雲比對技術，將第一局部點雲CP1與第二局部點雲CP2拼接而獲得第一部件點雲COB1，其中點雲比對技術可為迭代最近點演算法(ICP)、通用疊代最近點演算法(G-ICP)、分段疊代最近點演算法(F-ICP)、點特徵直方圖演算法(PFH)、快速點特徵直方圖演算法(FPFH)或其他任一種可進行模型比對之技術。
舉例而言，可將第一局部點雲CP1與第二局部點雲CP2的其中一者設定為目標點雲，而另一者設定為源點雲。接著，以取向角度相近之兩點雲點資訊進行點雲拼接，其中選定的兩點雲點之轉換關係可表示為
，其中
為目標點雲(即為擬合後之新點雲資訊)，
為源點雲即為原始點雲資訊，R例如為3×3旋轉矩陣，T則例如為3×1平移矩陣。之後，使用ICP迭代最近點演算法，於目標點雲中尋找雲集
，然後在源點雲中找到相對應的鄰近點雲
，並要求
。之後，給定誤差函數
，其中
為一對點雲對應點，且總共有
對點雲進行比對。接著，用對應點所計算的座標轉換關係或是特徵比對結果來更新點雲座標，轉換關係例如為
。之後，可採用上述演算法所對應之迭代算式或權重計算方法進行一次或多次比對，以更新點雲比對結果。例如，採用最小平方法計算新的變換點雲集
與原先點雲
之平均距離
，其中
為新的變換點雲，
為原先點雲，而
d為點雲間的平均距離。若平均距離d小於給定的誤差閥值，則迭代結束，得到旋轉平移矩陣。否則，繼續迭代演算直到平均距離d小於給定的誤差閥值為止。如此，即可由第一局部點雲CP1與第二局部點雲CP2建立出第一部件點雲COB1。
圖6為本揭露一實施例中第一部件與第二部件的交界區間的判定的示意圖。請參照圖1與圖6，獲得第一部件點雲COB1以及第二部件點雲COB2之後，處理模組130中的處理器132可以分析並且比較第一部件點雲COB1以及第二部件點雲COB2並以疊代法或權重計算等三維點雲比對技術來建立第一部件OB1與第二部件OB2結合組成組合件AB的組合件點雲CAB。處理模組130還可以透過點雲比對與演算的技術進一步由第一部件點雲COB1、第二部件點雲COB2以及組合件點雲CAB判定出交界區JR。交界區JR是由第一部件點雲COB1與第二部件點雲COB2經由演算而判定出來第一部件OB1與第二部件OB2組合成組合件AB時的可能交界處。
在一些實施例中，交界區JR的判定方法可包括將第一部件點雲COB1與第二部件點雲COB2的其中一者設定為目標點雲，而另一者設定為源點雲；在目標點雲中尋找點雲點
，在源點雲中找出相對應的鄰近點雲點
，並要求
；給定誤差函數
，其中
為一對點雲對應點，總共有
對點雲對應點進行比對，R例如為3×3旋轉矩陣，T則例如為3×1平移矩陣；用對應點所計算之旋轉平移矩陣代入
，更新點雲座標；採用最小平方法計算新的變換點雲集
與原先點雲
之平均距離
；以及給定閥值，若平均距離d小於該閥值，則迭代結束，可求解最佳的旋轉平移矩陣。如此一來，可以由第一部件點雲COB1與第二部件點雲COB2建立出交界區JR。圖5與圖6僅是示意性的舉例說明三維點雲比對技術的一種實施方式，但本揭露不以此為限。在其他實施例中，其他任一種可進行模型比對之技術，可將兩個立體模型的點雲作分析、組合等的技術都可應用於本揭露的任何實施例中。
圖7為本揭露一實施例組合件的示意圖，而圖8為本揭露一實施例的建立組合件的交界軌跡的流程示意圖。根據本揭露的一些實施例，由圖6的組合件點雲CAB判定出交界區JR後，圖1的系統100中的處理模組130可依據交界區JR的資訊決定出檢測點，並且由材質檢測模組120量測組合件AB在選定的檢測點的材質。接著，材質檢測模組120所量測的結果可用來判定出組合件AB中第一部件OB1與第二部件OB2之間的交界軌跡JL。
請參照圖7與圖8，在建立出圖6的組合件點雲CAB之後即可開始建立交界軌跡JL。在步驟S001中，可將組合件點雲CAB中的交界區JR分割成n個點，並將其依序編號為P
1至P
n。n的數值可以是正整數，其大小可依據組合件AB的尺寸、應用方式等因素而決定。舉例而言，在組合件AB為鞋類製品，且第一部件OB1與第二部件OB2分別為撐楦鞋面與鞋底模型的應用中，n的數值可以依據鞋底模型的周長或是交界區的長度來決定，但不以此為限。或是，在部分實施例中，n的大小選擇為使每個點的距離小於預定距離(例如0.1mm至1mm、由0.3mm至0.8mm、由0.4mm至0.6mm等範圍)，但不以此為限。
在步驟S002中，設定允許誤差ε。在部分的實施例中，允許誤差ε可以視第一部件OB1、第二部件OB2以及組合件AB的尺寸以及 第一部件OB1與第二部件OB2的拼接組合關係來決定。舉例而言，在組合件AB為鞋類製品，且第一部件OB1與第二部件OB2分別為撐楦鞋面與鞋底模型的應用中，允許誤差ε可以由0.1mm至1mm、由0.3mm至0.8mm、由0.4mm至0.6mm等範圍，但不以此為限。
接著，可先將第P
i點作為設定點，且沿Z軸方向分析組合件AB在設定點附近的曲面變化以獲得表面輪廓。在部分實施例中，Z軸方向可相交於交界區JR，且沿Z軸方向分析組合件AB的曲面變化時分析路徑可由第一部件OB1橫越至第二部件OB2。另外，沿Z軸方向分析組合件AB的曲面變化的分析範圍可以大於交界區JR的範圍。
接著，在步驟S003中，找出第一檢測點S
1以及第二檢測點S
2。在本實施例中，可將表面輪廓上與P
i點在Z軸的正方向相隔第一間隔距離的點作為第一檢測點S
1並且將與P
i點在Z軸的負方向相隔第二間隔距離的點作為第二檢測點S
2。在部分的實施例中第一間隔距離與第二間隔距離可以相同，但在其他實施例中兩間隔距離也可彼此不同。第一間隔距離與第二間隔距離可以大於交界區JR在Z軸方向上的寬度的一半。也就是說，第一檢測點S
1以及第二檢測點S
2可以位於交界區JR之外。
材質檢測模組120可檢測組合件AB在第一檢測點S
1與第二檢測點S
2的材質，並且可檢測第一檢測點S
1與第二檢測點S
2之間的第三檢測點S
3的材質。在部分實施例中，第三檢測點S
3的座標高度可以為第一檢測點S
1的座標高度與第二檢測點S
2的座標高度的平均高度。在另外一些實施例中，第三檢測點S
3可以為第一檢測點S
1與第二檢測點S
2之間的點。第一檢測點S
1與第二檢測點S
2可以分別落在第一部件OB1上以及第二部件OB2上。第三檢測點S
3則不限定落在第一部件OB1或第二部件OB2上。
在一些實施例中，第一部件OB1的材質可以包括布料、皮料等織物的材質，而第二部件OB2的材質可包括環氧樹脂、發泡材料等材質。換言之，第一組合件OB1與第二組合件OB2的材質明顯不同。因此，測得組合件AB在第一檢測點S
1、第二檢測點S
2與第三檢測點S
3的材質之後，可比較組合件AB在第一檢測點S
1、第二檢測點S
2與第三檢測點S
3的材質，以判定第一部件OB1與第二部件OB2的交界。進一步而言，第一部件OB1與第二部件OB2的交界會落在第一檢測點S
1、第二檢測點S
2與第三檢測點S
3中檢測到材質不同的兩個點之間。在部分實施例中，可以計算第一檢測點S
1、第二檢測點S
2與第三檢測點S
3中檢測到材質不同的兩個點之間的距離。材質不同的兩個點之間的距離小於預設的允許誤差時，可將材質不同的兩個點之間的中間點作為交界軌跡的交界座標點，但不以此為限。
在一些實施例中，找出第一檢測點S
1、第二檢測點S
2以及第三檢測點S
3後，可檢測第一檢測點S
1與第三檢測點S
3的材質，並進行步驟S004，判斷第一檢測點S
1與第三檢測點S
3的材質是否相同。若第一檢測點S
1與第三檢測點S
3檢測到的材質相同時，可進行步驟S005A，計算第二檢測點S
2與第三檢測點S
3之間的距離。若第一檢測點S
1與第三檢測點S
3檢測到的材質不同時，可進行步驟S005B，計算第一檢測點S
1與第三檢測點S
3之間的距離。此時，第二檢測點S
2的材質檢測可選擇性的省略，但不以此為限。
接著，如步驟S006所示，判斷計算出來的距離是否小於允許誤差ε。若距離小於允許誤差ε，則進行步驟S007，決定交界座標點P'
i 
。若計算出來的距離大於允許誤差ε，則回到步驟003。若由步驟S006回到步驟003，可調整第一間隔距離與第二間隔距離的大小，例如縮小第一間隔距離與第二間隔距離，以更新第一檢測點、第二檢測點與第三檢測點再進行步驟S003直到取得交界座標點P'
i。
在步驟S007完成後，可如步驟S008與S009，令i=i+1並且判斷新得到的i是否大於n。若新得到的i不大於n，則繼續執行步驟S003，以取得P
i+1點、P
i+2點…P
i-2點、P
i-1點等n個點所對應的交界座標點P'
i…P'
i-1 、P'
i-2。若新得到的i大於n，則表示n個點所對應的交界座標點P'
i…P'
i-1 、P'
i-2都已取得，而已完成計算分析流程。n個點所對應的交界座標點P'
i…P'
i-1 、P'
i-2都已取得之後，即可利用這n個點所計算出來的交界座標點P'
i建立出交界軌跡JL。
根據上述步驟，圖1的系統100利用立體模型建立模組110建立第一部件OB1與第二部件OB2的立體模型的點雲後，可由第一部件點雲COB1與第二部件點雲COB2判定出交界區JR。接著，根據交界區JR決定出檢測點，使得材質檢測模組120對組合件AB的檢測點進行材質檢測。接著，利用材質檢測結果決定出交界軌跡JL。如此一來，交界軌跡JL並非單獨以視覺系統所建立的立體模型來判定，而是進一步對組合件AB作材質分析，才由材質分析的結果來判定交界軌跡JL。因此，系統100所建立出來的交界軌跡JL可更貼近組合件AB上的實際交界，而提高組合件AB後續加工流程的正確性。
在部分實施例中，組合件AB中的第一部件OB1為撐楦鞋面，而第二部件OB2為鞋底模型。第一部件OB1與第二部件OB2組合時可以部分重疊，而第一部件OB1可以局部被第二部件OB2遮蔽。在部分實施例中，交界軌跡JL例如是沿著第二部件OB2的鄰近於第一部件OB1的邊緣分布的軌跡線。撐楦鞋面一般是由柔軟的材質組成，其與鞋底模型暫時組合時，可能因為組合的壓力而變形。如此一來，若只以立體模型建立模組110所建立的撐楦鞋面的點雲來判定交界軌跡JL可能因無法估計各部件在組合時產生的變形而導致不正確的結果。換言之，系統100由個別部件的點雲可先判定出交界區JR，並且進一步依據材質檢測模組120的檢測結果對交界區JR的各個點作校正或調整，而建立出更貼近實際交界的交界軌跡JL。在交界軌跡JL建立完成後。可將組合件AB分離，並對組合件AB的任一部件進行加工。例如，可對撐楦鞋面加工，且加工撐楦鞋面的流程可以依據交界軌跡JL來規劃工作路徑。在部分實施例中，加工撐楦鞋面的流程包括噴膠程序，且噴膠程序可設定成在撐楦鞋面在交界軌跡JL以下的部位上噴塗膠材，但不以此為限。
綜上所述，本揭露實施例在建立組合件之交界軌跡的系統中包含有材質檢測模組。本揭露實施例中，交界軌跡除了利用視覺系統(例如立體模型建立模組)依照組合件的個別部件外型模型(例如點雲)來判定之外，還進一步以材質檢測結果輔助建立交界軌跡。如此一來，組成組合件的個別部件如果在組合狀態下發生變形或位移，本揭露實施例的系統仍可以正確的判定出兩部件交界。換言之，本揭露實施例的建立組合件之交界軌跡的系統可以更正確的建立出部件交界。因此，本揭露實施例的系統所建立出來的交界軌跡應用於其他製作或加工程序時，有助於提高製程良率。
100:建立組合件之交界軌跡的系統
110:立體模型建立模組
112:多景深影像擷取裝置
120:材質檢測模組
130:處理模組
132:處理器
134:儲存單元
140:自動化載具
AB:組合件
CAB:組合件點雲
COB1:第一部件點雲
COB2:第二部件點雲
CP1:第一局部點雲
CP2:第二局部點雲
CS:載台
JL:交界軌跡
JR:交界區
LS:鞋楦
MB:鞋底模型
OB1:第一部件
OB2:第二部件
P
i、P
i+1、P
i+2…P
i-2、P
i-1:點
P'
i…P'
i-1 、P'
i-2:交界座標點
S001~S009:步驟
S
1:第一檢測點
S
2:第二檢測點
S
3:第三檢測點
SU:鞋面
TG:物品
Z:軸
圖1為本揭露一實施例的建立組合件之交界軌跡的系統的示意圖。
圖2為本揭露一實施例的自動化載具的示意圖。
圖3為本揭露一實施例的第一部件與立體模型資料的示意圖。
圖4為本揭露一實施例的第二部件與立體模型資料的示意圖。
圖5為本揭露一實施例的建立立體模型的點雲的示意圖。
圖6為本揭露一實施例中第一部件與第二部件的交界區間的判定的示意圖。
圖7為本揭露一實施例組合件的示意圖。
圖8為本揭露一實施例的建立組合件的交界軌跡的流程示意圖。
S001~S009:步驟
Claims (20)
- 一種建立組合件之交界軌跡的系統，其中所述組合件包括彼此組合的第一部件與第二部件，且所述系統包括：立體模型建立模組，掃描所述第一部件以及所述第二部件，以建立所述第一部件的第一立體模型資料，與所述第二部件的第二立體模型資料；處理模組，依據所述第一立體模型資料與所述第二立體模型資料，以疊代法或權重計算來建立組合立體模型資料，並自所述組合立體模型資料，以點雲比對與演算來判定交界區，再依據所述交界區決定映射於所述組合件上的檢測點；以及材質檢測模組，檢測所述組合件在所述檢測點的材質；其中所述處理模組依據所述材質檢測模組的檢測結果，建立所述第一部件與所述第二部件在所述組合件中的交界軌跡。
- 如申請專利範圍第1項所述的系統，其中所述材質檢測模組包括非破懷性材質檢測裝置。
- 如申請專利範圍第2項所述的系統，其中所述材質檢測模組包括X-射線螢光光譜分析儀(X-ray Fluorescence Spectrometer,XRF)、原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope,AFM)、導電原子力顯微鏡(C-AFM)、離子束剖面研磨(Cross section polisher,CP)、掃描電子顯微鏡/能量色散X-射線光譜(SEM/EDS)、雙束聚焦離子束/能量色散X-射線光譜(DB FIB/EDS)、或穿透式電子顯微鏡/能量色散X-射線光譜(TEM/EDS)。
- 如申請專利範圍第2項所述的系統，其中所述材質檢測模組更包括自動化載具，所述自動化載具承載所述非破懷性材質檢測裝置。
- 如申請專利範圍第4項所述的系統，其中所述自動化載具包括多軸機器人手臂。
- 如申請專利範圍第1項所述的系統，其中所述立體模型建立模組包括多景深影像擷取裝置。
- 如申請專利範圍第6項所述的系統，其中所述立體模型建立模組更包括自動化載具，所述自動化載具承載所述多景深影像擷取裝置。
- 如申請專利範圍第7項所述的系統，其中所述自動化載具包括多軸機器人手臂。
- 如申請專利範圍第1項所述的系統，更包括載台，承載所述組合件，且將所述組合件定位在所述材質檢測模組或所述立體模型建立模組的工作範圍內。
- 如申請專利範圍第1項所述的系統，其中所述處理模組包括處理器及儲存單元，所述儲存單元儲存所述第一立體模型資料與所述第二立體模型資料，且所述處理器比較與分析所述第一立體模型資料與所述第二立體模型資料以建立所述組合立體模型資料，並自所述組合立體模型資料判定所述交界區，再依據所述交界區決定映射於所述組合件上的所述檢測點，其中所述檢測點包括與設定點相隔第一間隔距離的第一檢測點、與所述設定點相 隔第二間隔距離的第二檢測點，以及位於所述第一檢測點與所述第二檢測點之間的第三檢測點，且所述設定點位於所述交界區內。
- 一種建立組合件之交界軌跡的方法，由建立組合件之交界軌跡的系統執行，且包括：掃描所述組合件的第一部件以及第二部件，以建立所述第一部件的第一立體模型資料與所述第二部件的第二立體模型資料；依據所述第一立體模型資料與所述第二立體模型資料，建立組合立體模型資料，並自所述組合立體模型資料判定交界區，再依據所述交界區決定映射於所述組合件上的檢測點；檢測所述組合件在所述檢測點的材質；以及依據材質檢測結果，建立所述第一部件與所述第二部件在所述組合件中的交界軌跡。
- 如申請專利範圍第11項所述的方法，其中建立所述組合立體模型資料的方法包括疊代最近點(ICP)演算法、通用疊代最近點演算法、分段代最近點演算法、點特徵直方圖演算法、快速點特徵直方圖演算法或上述演算法的任一組合。
- 如申請專利範圍第11項所述的方法，其中所述檢測點包括與設定點相隔第一間隔距離的第一檢測點、與所述設定點相隔第二間隔距離的第二檢測點，以及位於所述第一檢測點與所述第二檢測點之間的第三檢測點，且所述設定點位於所述交界區內。
- 如申請專利範圍第13項所述的方法，更包括設定允許誤差，且比較在所述第一檢測點與所述第三檢測點檢測到的材質。
- 如申請專利範圍第14項所述的方法，其中若所述第一檢測點與所述第三檢測點檢測到的材質相同時，則計算所述第二檢測點與所述第三檢測點的距離。
- 如申請專利範圍第15項所述的方法，其中若所述距離小於所述允許誤差時，即判斷所述第二檢測點與所述第三檢測點之間的中間點為所述交界軌跡的交界座標點。
- 如申請專利範圍第15項所述的方法，其中若所述距離大於所述允許誤差時，則縮減所述第一間隔距離以及所述第二間隔距離，以更新所述第一檢測點、所述第二檢測點與所述第三檢測點。
- 如申請專利範圍第14項所述的方法，其中若所述第一檢測點與所述第三檢測點檢測到的材質不同時，則計算所述第一檢測點與所述第三檢測點的距離。
- 如申請專利範圍第18項所述的方法，其中若所述距離小於所述允許誤差時，即判斷所述第一檢測點與所述第三檢測點之間的中間點為所述交界軌跡的交界座標點。
- 如申請專利範圍第18項所述的方法，其中若所述距離大於所述允許誤差時，則縮減所述第一間隔距離以及所述第二間隔距離，以更新所述第一檢測點、所述第二檢測點與所述第三檢測點。
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