TWM599288U

TWM599288U - 自動貼標系統

Info

Publication number: TWM599288U
Application number: TW109205544U
Authority: TW
Inventors: 周大立
Original assignee: 新代科技股份有限公司
Priority date: 2020-05-08
Filing date: 2020-05-08
Publication date: 2020-08-01

Abstract

一種自動貼標系統，包括第一列印模組將第一標籤列印在第一物件的第一標籤位置上、第二列印模組將第二標籤列印在第二物件的第二標籤位置上、加工決策優化模組根據第一物件的第一標籤位置或第二物件的第二標籤位置計算最短的加工路徑、驅動器根據CNC控制器的指令及最短的加工路徑驅動軸向電機，並將第一列印模組及第二列印模組移動至標籤位置、及人機顯示器顯示當前第一物件或第二物件的貼標執行狀態及設備在異常時的警報資訊。

Description

自動貼標系統

本創作關於一種家具生產加工技術，特別是關於一種自動貼標系統。

在板式家具的生產的前端流程中有兩個重要的流程：貼標與開料。不論是櫃體或是門板，皆需要在每一塊板材上貼上標籤，標籤上帶有每一塊板材專屬的條碼資訊，於後續加工站調用。

近年來因訂製家具風潮盛行，工廠單日生產的板材類型數以千計，若小板材上無正確的標籤資訊，加工資訊的調取將極為困難。因此為了將標籤正確的貼附於對應的板材上，並且減少人為失誤的可能性，自動貼標的技術與設備成為生產流程的關鍵。

自動貼標設備(以下簡稱為貼標機)的主要目的是將正確的標籤圖檔印附於對應的板材的表面上，目前有幾種方式：第一種方式是在貼標機構上加裝工業用條碼列印機，列印機固定於機頭，隨著軸向移動至貼標處，將圖檔列印於紙質標籤上，透過機構取標及壓附，讓標籤黏貼於板材表面。第二種方式是在貼標機構上加裝雷射打標振鏡模組，此振鏡模組固定於機頭，隨著機構軸向移動至打標處，再將標籤資訊列印於板材表面。第三種方式是在貼標機構上加裝噴墨頭，噴墨頭固定於機頭，隨著機構軸向移動至噴印處，透過噴墨的方式將標籤資訊噴印於板材的表面。

在上述的第一種方式是目前最常見，且常用於櫃體與門板的生產流水線上，因列印紙成本低，且能貼附於大部份種類的板材上，應用上的限制較少，但其缺點為印標及取標耗時，加上取標機構多為吸附式，較難保證取標及印標的過程的確實性，容易出現漏標的情況。第二種方式則是透過雷射列印標籤資訊於板材的表面，此種方式不需等待標籤印出，隨到隨打，效率高，可以節省紙張成本，打標範圍不受板材的大小限制。但是其缺點在於標籤列印上之後無法清除，同時對於工件表面的光學性質要求高，相同的打標參數無法通用於所有的貼皮材質。第三種方式是噴墨式印標，但其不在本創作討論的技術範圍內，因為噴頭在工業環境下容易堵塞與損壞，且噴墨使用的碳粉成本高，以及噴附於表面後較難清除等限制，至今應用較少。

門板生產與櫃體生產最大的不同有兩點：第一，門板工藝上，通常需要正反兩面加工，櫃體則有70%以上的板子僅需要單面加工，因此門板的自動化產線上，都有一站為自動翻板機。若門板生產選用紙質標籤的貼標機，在翻板的過程中可能出現標籤掉落的狀況。另外，標籤紙通常具有一定的厚度，在板材翻面之後加工的狀況，真空吸附與板材的接觸面可能會因為標籤紙的厚度出現空隙，導致開料時無法確保固定板材。第二，櫃體生產在進行貼標時，表面已經有貼皮，且貼皮材質種類眾多，不適用雷射打標的方式。門板的表面貼皮技術則是在貼標與開料之後，因此，門板自動化產線非常適合使用雷射打標的貼標機，可以減少翻板過程中的漏標風險，效率高，且打上的標籤隱藏於貼皮內，無需去除，可以節省除標的時間。

根據上述，在電控的配置上，除了機構本身，通常都會在設備旁配置一台電腦，輔以軸向運動控制卡，若為上述第一種方式使用工業印表機，則須要安裝印表機的驅動軟體；若為第二種方式，則需要再加裝雷射振鏡、雷射控制卡及CAD/CAM軟體。最後，為了做到自動貼標的流程控制例如軸向移動、印標、取標及/或列印等步驟，需要第三方軟體來整合控制卡、驅動程式及軟體之間的通訊。然而，目前並沒有同時整合條碼印表機、雷射打標及軸向控制的第三方軟體，這限縮了自動貼標的應用彈性，也讓單一產線不易同時兼顧門板/櫃體的人性化生產需求。

於加工效率上，以櫃體加工為例，因櫃體加工的切割技術比門板單純，自動貼標與開料(在此可以稱為切割)的時間比約為4：6，時間上相差不多，若產線上開料機的數量遠大於貼標機，自動貼標機的效率必需能夠匹配多台開料機的產能。自動貼標的加工效率除了需視機構印標、取標、打標的時間之外，軸向移動的時間也是影響效率的關鍵因素。舉例來說，一張大板材的長x寬為2440x1220公分(cm)，平均一張板材上至少會有15處以上的標籤。因此，若軸向移動的過程中有多餘的移動距離，也是會影響到生產效率。

為了解決上述的技術問題，本創作的主要目的是提供一種可同時適用於櫃體與門板兩個不同產線的自動貼標系統，利用自動貼標系統的中控系統模組同時整合軸向控制、雷射光打標設備控制以及標籤列印設備控制功能，可以整合門板跟櫃體兩種生產線，節省成本，並應用於工業環境，同時兼顧櫃體與門板的生產流水線的自動貼標需求，提高加工效率。

本創作的另一目的在於提供一種自動貼標系統，利用中控系統模組整合加工決策優化模組，可根據標籤在門板上的位置進行加工路徑的最佳化，選擇最短的加工路徑，節省加工時間。

根據上述目的，本創作揭露一種自動貼標系統，包括第一列印模組、第二列印模組及中控系統模組，其中第一列印模組用以將第一標籤列印在第一物件的第一標籤位置上，第二列印模組用以將第二標籤列印在第二物件的第二標籤位置上。此外，中控系統模組還包括CNC控制器、驅動器、加工決策優化模組以及人機顯示器，其中CNC控制器分別與第一列印模組及第二列印模組連接，用以控制第一列印模組及第二列印模組、加工決策優化模組是根據第一物件的第一標籤位置或是第二物件的第二標籤位置進行加工路徑最佳化，並計算第一列印模組對第一物件的第一標籤位置或第二列印模組對第二物件的第二標籤位置的最短的加工路徑、驅動器是根據CNC控制器的指令及第一物件的第一標籤位置或第二列印模組對第二物件的第二標籤位置的最短的加工路徑用以驅動軸向電機，並透過此軸向電機將第一列印模組及第二列印模組移動至標籤位置、以及人機顯示器是用以顯示當前第一物件或是第二物件的貼標執行狀態及設備在異常時的警報資訊。

在本創作的較佳實施例中，第一列印模組為標籤列印模組，且標籤列印模組至少包含標籤列印裝置、標籤剝離裝置以及取標裝置。

在本創作的較佳實施例中，第一物件為櫃體及第二物件為門板。

在本創作的較佳實施例中，第二列印模組為雷射光打標模組，且雷射光打標模組至少由雷射控制驅動器、振鏡、雷射光源及準直器所組成。

在本創作的較佳實施例中，CNC控制器分別用以控制第一列印模組及第二列印模組的軸向移動。

根據上述自動貼標系統，本創作還揭露一種自動貼標方法，其步驟包括：提供物件，於物件上具有多個標籤位置、對物件上的多個標籤位置進行加工路徑最佳化計算以得到最短的加工路徑、判斷物件的種類以執行標籤列印步驟或是雷射光打標步驟，若物件為門板則執行雷射光打標步驟，若物件為櫃體則執行標籤列印步驟，其中雷射光打標步驟包括：根據物件上的標籤位置的最短的加工路徑驅動雷射光打標模組在物件的軸向移動，以決定在物件上的這些標籤位置的打標順序、根據最短的加工路徑在物件上的每一個標籤位置上進行雷射光打標步驟，使得在每一個標籤位置具有標籤、以及重覆根據物件的這些標籤位置的最短的加工路徑驅動雷射光打標模組在物件上的軸向移動以及雷射光打標模組在物件上的其中一個標籤位置上進行雷射光打標步驟，直到在物件上的所有的標籤位置都具有標籤為止。又，標籤列印步驟包括：由標籤列印模組執行取標步驟，由標籤紙上取得至少一個標籤、根據物件上的多個標籤位置的最短的加工路徑驅動標籤列印模組在物件上的軸向移動，以決定這些標籤位置的貼標順序、標籤列印模組在物件的其中一個標籤位置上進行貼標步驟，使得在其中一個標籤位置上具有此標籤、以及根據最短的加工路徑重覆標籤列印模組於標籤紙上執行取標步驟，根據物件上的多個標籤位置的最短的加工路徑驅動標籤列印模組在物件上的軸向移動以及標籤列印模組在物件上的其中一個標籤位置上進行貼標步驟，直到在物件上的所有標籤位置都有標籤為止。

在本創作的較佳實施例中，計算物件的多個標籤位置進行加工路徑最佳化的步驟還包括計算密排資訊及標籤圖檔。

在本創作的較佳實施例中，密排資訊包括構成物件的多個零件的尺寸資訊、位置資訊及標籤資訊。

在本創作的較佳實施例中，在判斷物件執行標籤列印步驟或是雷射光打標步驟之前更包含判斷雷射光打標模組或是標籤列印模組是否故障，當雷射打標模組故障時，啟動標籤列印模組對物件執行標籤列印步驟。

1:自動貼標系統

10:第一列印模組

102:標籤列印裝置

104:標籤剝離裝置

106:取標裝置

20:第二列印模組

202:雷射控制驅動器

204:振鏡

206:雷射光源

208:準直器

30:中控系統模組

302:CNC控制器

304:驅動器

308:加工決策優化模組

310:人機顯示器

50:第一物件

50a、50b、50c、50d:零件

502:第一標籤位置

502a、502b、502c、502d:標籤位置

52a、52b、52c、52d、62:標籤

60:第二物件

602:第二標籤位置

S100-S104:自動貼標方法的步驟流程示意圖

C100-C108:標籤列印步驟

D100-D104:雷射光打標步驟

E102:判斷當雷射光打標模組20發生故障步驟

圖1是根據本創作所揭露的技術，表示自動貼標系統的方塊示意圖。

圖2A是根據本創作所揭露的技術，表示具有多個零件的物件的標籤位置及最短的加工路徑的示意圖。

圖2B是根據本創作所揭露的技術，表示具有多個零件的物件另一示意圖。

圖3是根據本創作所揭露的技術，表示自動貼標方法的步驟流程示意圖。

圖4是根據本創作所揭露的技術，表示在判斷物件的種類以執行標籤列印步驟或是雷射光打標步驟之前，進行判斷當雷射光打標模組是否發生故障以執行標籤列印步驟的步驟流程示意圖。

以下提供本創作具體實施例的詳細內容說明，然而本創作並不受限於下述實施例，且本創作中的圖式均屬於示意圖式，主要意在表示各模組之間的連接關係，於此實施方式搭配各圖式作詳細說明如下。

首先請同時參考圖1及圖2A及圖2B。圖1是根據本創作所揭露的技術，表示自動貼標系統的方塊示意圖以及圖2A是表示具有第一標籤的第一物件的示意圖及圖2B是表示具有第二標籤的第二物件的示意圖。在圖1中，自動貼標系統1至少包括第一列印模組10、第二列印模組20以及中控系統模組30。在本創作的實施例中，第一列印模組10為標籤列印模組至少由標籤列印裝置102、標籤剝離裝置104及取標裝置106所構成，其中標籤列印裝置102及標籤剝離裝置104為工業列印裝置的元件。第二列印模組20為雷射光打標模組，其至少由雷射控制驅動器202、振鏡204、雷射光源206及準直器208所組成，其中振鏡204、雷射光源206及準直器208為雷射打標裝置的元件。

中控系統模組30包括CNC控制器302、驅動器304、加工決策優化模組308以及人機顯示器310所構成。第一列印模組10及第二列印模組20分別與中控系統模組30的CNC控制器302連接，具體來說，CNC控制器302分別與雷射控制驅動器202及標籤列印裝置102連接，且CNC控制器302分別控制第一列印模組10及第二列印模組20的軸向移動。加工決策優化模組308則是根據第一物件50的第一標籤位置502或是第二物件60的第二標籤位置602進行加工路徑最佳化，並且計算出第一列印模組10對第一物件50的第一標籤位置502、或是第二列印模組20對第二物件60的第二標籤位置602的最短的加工路徑。驅動器304是根據CNC控制器302的指令以及經由加工決策優化模組308計算第一列印模組10對第一物件50的第一標籤位置502、或是第二列印模組20對第二物件60的第二標籤位置602的最短的加工路徑來驅動軸向電機(未在圖中表示)，再透過軸向電機將第一列印模組10及第二列印模組20以軸向移動至標籤位置。最後，利用人機顯示器310顯示當前第一物件50或是第二物件60的標籤貼標執行狀態及設備在異常時的警報資訊。

根據上述，本創作還揭露了一種應用於自動貼標系統的自動貼標方法，其步驟流程如圖3所示。並請同時參考圖2A及圖2B。步驟S100：提供物件，在物件上具有多個標籤位置。在此步驟中，物件可以是門板或是櫃體，不論是櫃體或是門板都需要在每塊板材上貼上標籤，如圖2A或是圖2B中，於第一物件50上具有多個標籤位置502a、502b、502c、502d或是第二物件60上分別具有多個第二標籤位置602。以圖2A為例，每一個標籤位置502a、502b、502c、502d都有其對應的標籤52a、52b、52c、52d，而每一個標籤52a、52b、52c、52d都帶有該物件的每一個零件50a、50b、50c、50d專屬的條碼資訊。也就是說，以圖2A中的第一物件50為例，第一物件50由零件50a、50b、50c、50d所構成，而每一個零件50a、50b、50c、50d上各具有標籤位置502a、502b、502c、502d，而對應每一個零件50a、50b、50c、50d的標籤52a、52b、52c、52d會貼附在這些標籤位置502a、502b、502c、502d上。

接著，於步驟S102：對物件上的這些標籤位置進行加工路徑最佳化計算以得到最短的加工路徑。在此步驟中，利用中控系統模組30中的加工決策優化模組308根據物件上多個標籤位置來進行最短的加工路徑，目的是為了達到節省加工時間，其中計算加工路徑最佳化的步驟包括計算密排資訊及標籤圖檔。要說明的是，一般家具生產皆會使用生產最佳化軟體，此軟體會輸出用於生產的數據，即密排資訊及標籤圖檔，其中密排資訊通常至少包含三種資訊：物件上所有零件的尺寸資訊、物件上所有零件的位置資訊以及物件上所有零件的標籤資訊。通常密排資訊會以特定的檔案格式予以儲存，例如：可延伸標記式語言格式(*.xml(extensible markup language),*.csv(common-separated values))，而標籤圖檔儲存則可以是*.bmp或是*.jpg格式。在本創作中，加工決策優化模組308透過解譯密排資訊可以得到物件上所有零件的位置與標籤貼標位置，並且根據標籤的位置決定標籤的貼標順序，通常來說，加工決策優化模組308會尋找距離當前位置最近的標籤作為下一個貼標位置，如此可以避免第一列印模組10及第二列印模組20多餘的軸向移動，可以節省貼標的時間，增加自動貼標的效率。

舉例來說，以圖2A中的第一物件50為例，當加工決策優化模組308透過解譯密排資訊可以得到第一物件50上所有的零件50a、50b、50c、50d的位置與標籤貼附位置，並且根據標籤位置502a、502b、502c、502d來決定標籤52a、52b、52c、52d的貼標順序，在圖2A中的虛線即代表加工決策優化模組308根據密排資訊及標籤圖檔計算出的最短的加工路徑，而箭頭指的方向則是第一列印模組10或是第二列印模組20在第一物件50上軸向移動的方向及順序，據此，第一列印模組10或是第二列印模組20可以利用此最短的加工路徑對第一物件50進行自動貼標的作業。

接著步驟S104：判斷物件的種類以執行標籤列印步驟或是雷射光打標步驟，若物件為門板則執行步驟D100，雷射光打標步驟，或執行步驟C100，標籤列印步驟，若物件為櫃體則執行步驟C100，標籤列印步驟。因此，當執行雷射光打標步驟D100時，則進一步進行步驟D102：根據最短的加工路徑在物件上的每一個標籤位置上進行雷射光打標步驟，使得每一個標籤位置具有標籤。於此步驟中，由於雷射光打標模組20與中控系統模組30連接，因此，將要在物件上打標的圖像資訊可以事先儲存於中控系統模組30中，根據中控系統模組30的驅動器304根據CNC控制器302的指令驅動軸向電機，透過軸向電機驅動雷射光打標模組20移動至標籤貼附位置。接著CNC控制器302控制雷射光打標模組20的雷射控制驅動器202發出雷射光源206，且雷射控制驅動器202驅動振鏡204讓雷射光源206經過準直器208之後由雷射光打標模組20發射出來，而振鏡204接收CNC控制器302的訊號來控制雷射光源的光路，同時雷射光打標模組20會根據中控系統模組30中的加工決策優化模組308所計算的最短的加工路徑，以軸向移動的方式將儲存於中控系統模組30內的圖像資訊列印在物件的標籤位置上。

接著於步驟D104：重覆根據物件的所有標籤位置的最短的加工路徑驅動雷射光打標模組在物件上的軸向移動，以及雷射光打標模組在物件上的其中一個標籤位置進行雷射光打標步驟，直到物件上的所有標籤位置上都具有創作標籤為止。於此步驟是重覆前述步驟D102，雷射光打標模組20會根據中控系統模組30中的加工決策優化模組308所計算的最短的加工路徑，以軸向移動的方式將儲存於中控系統模組30內的圖像資訊一一的打標在物件的所有標籤位置上，直到在物件上的所有標籤位置上都具有標籤為止。

另外，若物件判斷為櫃體，則執行標籤列印步驟C100，並進一步的執行步驟C102：由標籤列印模組執行取標步驟，由標籤紙上取得至少一張標籤。於此步驟中，當中控系統模組30判斷物件為櫃體時，則會驅動標籤列印模組10來進行打標的步驟，首先利用標籤列印模組10中的取標裝置106由標籤紙(未在圖中表示)上取得一張標籤。

接著進行步驟C104：根據物件上的標籤位置的最短的加工路徑驅動標籤列印模組在物件上的軸向移動，以決定所有標籤位置的貼標順序。在此步驟中，同樣是利用中控系統模組30的加工決策優化模組308計算標籤列印模組10在物件的所有標籤位置上以軸向移動的最短的加工路徑。

步驟C106：標籤列印模組在物件上的其中一個標籤位置進行貼標步驟，使得在其中一個標籤位置上具有對應的標籤。於此步驟中，標籤列印模組10與中控系統模組30連接，同樣的要貼標的圖像資訊也儲存於中控系統模組30中，根據中控系統模組30的命令，驅動標籤列印裝置102將對應於物件上所有零件的標籤都列印出來而得到一張具有所有標籤的標籤紙。接著，標籤剝離裝置104將標籤紙上的標籤與黏著紙分離。接著，取標裝置106負責將標籤取下，並且將標籤壓附(列印)在物件的其中一個零件的標籤位置上。

要說明的是，在一般的情況下，標籤紙經過標籤剝離裝置104之後，透過標籤列印裝置102將圖像資料列印於空白的標籤紙上，再透過取標裝置106進行取標，再根據前述步驟C106將標籤貼標於櫃體或門板的其中一個小零件的標籤位置上，即先進行列印再進行貼標。

接著於步驟C108：根據最短的加工路徑重覆標籤列印模組於標籤紙上執行取標步驟、根據物件的所有標籤位置的最短的加工路徑驅動標籤列印模組在物件上的軸向移動，以及標籤列印模組在物件上的其中一個標籤位置上進行貼標步驟，直到在物件上的所有標籤位置上都具有對應的標籤為止。此步驟則是重覆前述步驟C102至步驟106，標籤列印模組10依據加工決策優化模組308所計算出的最短的加工路徑，如圖2A中的箭頭所表示的路徑，以軸向移動的方式在物件的所有標籤位置進行上述貼標步驟，直到物件50上所有的零件50a、50b、50c、50d的標籤位置502a、502b、502c、502d都貼上對應的標籤52a、52b、52c、52d。

另外，於本創作的另一實施例中，如圖4所示，中控系統模組30還可以在步驟S104，判斷物件的種類以執行標籤列印步驟或是雷射光打標步驟之前，進行步驟E102：判斷當雷射光打標模組20發生故障時，中控系統模組30會啟動標籤列印模組10對物件直接進行標籤列印步驟C100至步驟C108。

根據上述，本創作的自動貼標系統及其自動貼標方法是利用中控系統模組30整合了軸向控制、雷射光打標的控制以及標籤列印裝置的控制功能，具備自動貼標功能，可以整合門板跟櫃體兩種生產線，以節省成本及設備的使用空間，並可以完全的應用於工業環境。另一優點在於：中控系統模組30整合了加工決策優化模組308，可以根據物件的種類的不同來決定利用雷射光打標步驟或是標籤列印步驟進行貼標的作業，並且依據物件的小零件的標籤位置最加工路徑的最佳化，選擇最短的加工距離來節省加工時間，提高產線的效率。

以上所述僅為本創作較佳的實施方式，並非用以限定本創作權利的範圍；同時以上的描述，對於相關技術領域中具有通常知識者應可明瞭並據以實施，因此其他未脫離本創作所揭露概念下所完成之等效改變或修飾，應均包含於申請專利範圍中。