自动化穿鞋带系统技术方案

一种自动化穿鞋带系统，适用将一条鞋带穿设于一只鞋子。该鞋带具有一段挠性段，及两个各自设置于该挠性段两端的端件。该鞋子具有两片鞋带孔片，及设置于每一片鞋带孔片的多个鞋带孔。该自动化穿鞋带系统包含一个机架、至少一个机械臂，及一个视觉反馈单元。该机架包括一个供该鞋子设置的置鞋装置。该机械臂用于根据一笔控制信号带动其中一端件依序地穿设所述鞋带孔，且能输出一笔相关于自身姿态及动作的伺服反馈信号。该视觉反馈单元用于朝所述鞋带孔片撷取且分析至少一幅平面影像，而探知所述鞋带孔的位置，并根据所接收的该伺服反馈信号进行视觉反馈，以输出相关于该反馈结果的该控制信号至该机械臂。

Automatic shoelace system

An automatic shoelace system, which is suitable for wearing a shoelace in a shoe. The shoelace has a flexible section and two ends each set at both ends of the flexible section. The shoe has two shoelace holes and a plurality of shoelace holes arranged on each piece of shoelace hole. The automatic shoelace system consists of a rack, at least one manipulator, and a visual feedback unit. The frame includes a shoe setting device for the shoe. The manipulator is used to drive one end of the shoe into a sequence according to a control signal, and output a servo feedback signal related to its posture and action. The visual feedback unit for toward the shoelace hole plate capture and analysis of at least one plane image, and detect the shoelace hole position, and according to the received the servo feedback signal to output visual feedback, which is related to the results of the feedback control signal to the mechanical arm.

【技术实现步骤摘要】
自动化穿鞋带系统
本专利技术涉及一种自动化加工系统，特别是涉及一种自动化穿鞋带系统。
技术介绍
随着全球产业自动化技术日渐进步，机器人与计算机加工平台已能逐渐地取代人力劳动。但是对于制鞋业来说，由于不同款式的鞋子彼此间的外形差异甚大，而且每款鞋子也都有着不同的尺寸型号，使得制鞋产业还难以达成全自动化作业，仍旧需要依靠大量人力的投入。因此，在比较利益及全球分工的原则下，制鞋产业只能不断地往劳力充沛及人力成本低廉的地区转移。不过，在面对劳力终将不再便宜的未来，能够协助提高制鞋效率及降低人力成本的自动化机器设备需求已是迫在眉睫。尤其是在穿鞋带这道技术性低、重复性高的加工过程，往往必须配置最多的人力，不仅浪费人力资源，也是影响生产成本及加工效率的一大因素。所以，制鞋产业莫不希望能自动化地完成穿鞋带这道工序。因此，有如中国专利技术专利申请案第201210155160.4号及第201410117490.3号所公开的一种自动穿鞋带机，采用多个仿效人手的机械臂将一条鞋带依序地穿设于该鞋件的多个鞋孔，以达成穿鞋带作业的自动化。然而，所述自动穿鞋带机都必须得先确保所述鞋孔排列在规划好的穿孔位置上，才能让所述机械臂顺利地进行穿鞋带作业，所以还是得需要操作人员从旁对该鞋件的置放摆设进行调整，而缺乏加工弹性。另外，所述机械臂彼此间的协调作业也只能靠马达的伺服反馈来加以控制，对于像穿鞋带这项如此细微的作业，所述机械臂所需要的机构强度与控制精度势必都会垫高其设置的成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种自动化穿鞋带系统，使得系统中的机械臂能通过计算机视觉的反馈，优化穿鞋带作业的效率及流程，并能有效地提高该机械臂的操控精度与效能。本专利技术的自动化穿鞋带系统，适用将一条鞋带穿设于一只鞋子。该鞋带具有一段挠性段，及两个各自地设置于该挠性段两端的端件。该鞋子具有两片鞋带孔片，及设置于每一片鞋带孔片的多个鞋带孔。该自动化穿鞋带系统包含一个机架、至少一个机械臂，及一个视觉反馈单元。该机架包括一个供该鞋子固定设置的置鞋装置。该机械臂用于根据一笔控制信号带动其中一端件依序地穿设所述鞋带孔，且能输出一笔相关于自身姿态及动作的伺服反馈信号。该视觉反馈单元用于朝所述鞋带孔片撷取且分析至少一幅平面影像，而探知所述鞋带孔的位置，并根据所接收的该伺服反馈信号进行视觉反馈(VisualFeedback)，以输出相关于该反馈结果的该控制信号至该机械臂。较佳地，该视觉反馈单元包括一个影像撷取模块、一个视觉运算模块，及一个反馈控制模块。该影像撷取模块用于朝所述鞋带孔片撷取该平面影像。该视觉运算模块对该平面影像进行分析运算，以输出一笔相关于所述鞋带孔位置的坐标信号。该反馈控制模块根据该坐标信号及该伺服反馈信号，并配合一个相关于该鞋带穿设次序及动作的控制规划，以进行视觉反馈。较佳地，该反馈控制模块根据该坐标信号及该伺服反馈信号，而探知该端件与所述鞋带孔间的相对位置。同时，通过该控制规划决定将该端件穿设于其中一个鞋带孔，以设定该机械臂的目标位置，及对该端件的操作编程，而输出该控制信号。让该机械臂移动至该目标位置，并依照该操作编程带动该端件穿设于该鞋带孔，进而让该端件依序地穿设于所述鞋带孔。较佳地，该视觉运算模块所进行的分析运算，是相关于一个三维重建算法，或一个两个维图像特征分析流程。较佳地，该视觉反馈单元包括一个光源模块。该光源模块用于发出穿过所述鞋带孔的光线，且该光线能被撷取在该平面影像上，使所述鞋带孔在该平面影像中的影像特征强度增加，以提升该视觉反馈单元对所述鞋带孔坐标的分析运算效率。较佳地，该机械臂包括一个夹爪模块、一个机臂，及一个控制器。该控制器接收该控制信号，并解析该控制信号，以分别向该夹爪模块及该机臂输出一笔夹放信号及一笔驱动信号。该夹爪模块受该夹放信号控制，而能对所带动的端件进行夹拉或松放。该机臂受该驱动信号控制，而能带动该夹爪模块相对于该机架移动。该控制器根据该夹爪模块及该机臂的感测组件，探知该夹爪模块的夹放状态与该机臂的空间姿态，而输出相关于该探知结果的该伺服反馈信号。较佳地，该机架还包括一个载台。该置鞋装置是能滑移地设置于该载台，且相对于该载台在一个自动化作业位置及一个人工操作位置间移动。当该置鞋装置连同该鞋子在该自动化作业位置时，该视觉反馈单元输出该控制信号，以驱使该机械臂带动该端件依序地穿设所述鞋带孔。当该置鞋装置在该人工操作位置时，操作者能取下已穿设好该鞋带的鞋子，或是将另一只尚未穿设鞋带的鞋子套置于该置鞋装置。较佳地，该机架还包括一个架板。该置鞋装置是设置于该架板。当操作者将尚未穿设鞋带的鞋子套置于该置鞋装置时，该视觉反馈单元输出该控制信号，以驱使该机械臂带动该端件依序地穿设所述鞋带孔，再由操作者取下已穿设好该鞋带的鞋子。较佳地，该机架还包括一个夹持装置。该夹持装置具有两个分别用于夹掣对应鞋带孔片的夹钳组。每一个夹钳组包括一个设置于该置鞋装置其中一侧的内夹钳，及一个能相对于该内夹钳在一个夹持位置与一个非夹持位置间移动的外夹钳。当该外夹钳在该夹持位置时，其中一片鞋带孔片被夹持撑立于该内夹钳与该外夹钳间。当该外夹钳在该非夹持位置时，该外夹钳远离于该内夹钳，使该鞋子能从该置鞋装置上取下或套置。较佳地，该鞋子还具有一个介于所述鞋带孔片间的鞋舌，及一片设置于该鞋舌顶面，且能挠曲形成一个穿绕孔的穿绕片。该机架还包括一个勾舌装置。该勾舌装置具有一个与该视觉反馈单元信号连接的驱动器，及一个用于穿设于该穿绕孔的勾环件。该视觉反馈单元输出一笔相关于该反馈结果的抬降信号至该驱动器，使该勾环件受到该驱动器的带动，而能相对于该置鞋装置在一个抬升位置与一个压降位置间枢摆。当该勾环件在该抬升位置时，该鞋舌被带动远离该置鞋装置，使该鞋舌顶面高于所述鞋带孔的位置，而让该穿绕孔能被撷取在该平面影像上。该视觉反馈单元驱使该机械臂带动该端件穿设该穿绕孔。当该勾环件在该压降位置时，该鞋舌被带动压向该置鞋装置，使该鞋舌顶面低于所述鞋带孔的位置。该视觉反馈单元驱使该机械臂依序地带动该端件穿设所述鞋带孔。本专利技术的有益效果在于：借由该视觉反馈单元对该机械臂所进行的视觉反馈，不仅能作为该机械臂在穿鞋带作业上的操作规划，使作业的效率及流程得以优化，并且配合该伺服反馈信号，能进一步加强该机械臂的操控精度与效能，而有效地提升该机械臂的性能价格比。附图说明本专利技术的其他特征及功效，将于参照图式的实施方式清楚地呈现，其中：图1是本专利技术自动化穿鞋带系统的一个实施例的一个立体图，说明该实施例中的一个机械臂将一条鞋带穿设于一只鞋子；图2是类似于图1，但省略该机械臂及该鞋带的一个不完整立体图，说明该实施例中的一个机架，及一个视觉反馈单元的两个摄影机与两个灯具，并且，一个勾环件在一个穿设位置，而穿设于该鞋子的一个穿绕孔；图3是类似于图2，但省略了该鞋子的一个不完整立体图，说明所述灯具的另一个实施态样，并设置于一个置鞋装置，而能由该鞋子内面向外透光；图4是类似于图2，但省略了该鞋子及该视觉反馈单元的一个不完整立体图，说明该置鞋装置、一个夹持装置的两个内夹钳，及一个勾舌装置相对于一个载台在一个人工操作位置；图5是类似于图4的一个不完整立体图，说明该置鞋装置、所述内夹钳，及该勾舌装置相对于该载台在一个自动化作业位置，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动化穿鞋带系统，适用将一条鞋带穿设于一只鞋子，该鞋带具有一段挠性段，及两个各自地设置于该挠性段两端的端件，该鞋子具有两片鞋带孔片，及设置于每一片鞋带孔片的多个鞋带孔；该自动化穿鞋带系统包含一个机架、至少一个机械臂，及一个视觉反馈单元；其特征在于：该机架包括一个供该鞋子设置的置鞋装置；该机械臂用于根据一笔控制信号带动其中一端件依序地穿设所述鞋带孔，且能输出一笔相关于自身姿态及动作的伺服反馈信号；及该视觉反馈单元用于朝所述鞋带孔片撷取且分析至少一幅平面影像，而探知所述鞋带孔的位置，并根据所接收的该伺服反馈信号进行视觉反馈，以输出相关于该反馈结果的该控制信号至该机械臂。

【技术特征摘要】
2016.07.07 CN 201610530886X1.一种自动化穿鞋带系统，适用将一条鞋带穿设于一只鞋子，该鞋带具有一段挠性段，及两个各自地设置于该挠性段两端的端件，该鞋子具有两片鞋带孔片，及设置于每一片鞋带孔片的多个鞋带孔；该自动化穿鞋带系统包含一个机架、至少一个机械臂，及一个视觉反馈单元；其特征在于：该机架包括一个供该鞋子设置的置鞋装置；该机械臂用于根据一笔控制信号带动其中一端件依序地穿设所述鞋带孔，且能输出一笔相关于自身姿态及动作的伺服反馈信号；及该视觉反馈单元用于朝所述鞋带孔片撷取且分析至少一幅平面影像，而探知所述鞋带孔的位置，并根据所接收的该伺服反馈信号进行视觉反馈，以输出相关于该反馈结果的该控制信号至该机械臂。2.根据权利要求1所述的自动化穿鞋带系统，其特征在于：该视觉反馈单元包括一个影像撷取模块、一个视觉运算模块，及一个反馈控制模块，该影像撷取模块用于朝所述鞋带孔片撷取该平面影像，该视觉运算模块对该平面影像进行分析运算，以输出一笔相关于所述鞋带孔位置的坐标信号，该反馈控制模块根据该坐标信号及该伺服反馈信号，并配合一个相关于该鞋带穿设次序及动作的控制规划，以进行视觉反馈。3.根据权利要求2所述的自动化穿鞋带系统，其特征在于：该反馈控制模块根据该坐标信号及该伺服反馈信号，而探知该端件与所述鞋带孔间的相对位置，同时，通过该控制规划决定将该端件穿设于其中一个鞋带孔，以设定该机械臂的目标位置，及对该端件的操作编程，而输出该控制信号，让该机械臂移动至该目标位置，并依照该操作编程带动该端件穿设于该鞋带孔，进而让该端件依序地穿设于所述鞋带孔。4.根据权利要求2所述的自动化穿鞋带系统，其特征在于：该视觉运算模块所进行的分析运算，是相关于一个三维重建算法，或一个二维图像特征分析流程。5.根据权利要求1所述的自动化穿鞋带系统，其特征在于：该视觉反馈单元包括一个光源模块，该光源模块用于发出穿过所述鞋带孔的光线，且该光线能被撷取在该平面影像上，使所述鞋带孔在该平面影像中的影像特征强度增加，以提升该视觉反馈单元对所述鞋带孔坐标的分析运算效率。6.根据权利要求1所述的自动化穿鞋带系统，其特征在于：该机械臂包括一个夹爪模块、一个机臂，及一个控制器，该控制器接收该控制信号，并解析该控制信号，以分别向该夹爪模块及该机臂输出一笔夹放信号及一笔驱动信号，该夹爪模块受该夹放信...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文堡，徐伟信，柯昭全，
申请(专利权)人：宝成工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71