TWI626171B - Inkjet alignment system and inkjet device with automatic alignment function - Google Patents
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Abstract
一種噴墨對位系統適用於從一具有複數凹痕的素色真空吸塑板獲得一相關於噴墨位置的參數資料。該噴墨對位系統包含一攝像單元及一處理單元。該攝像單元用以朝該素色真空吸塑板進行打光且擷取至少一影像。該處理單元用以接收且分析該影像，以運算複數分別由該等凹痕所界定的著色區塊，並且該處理單元依據由一設計圖檔所運算的複數設計區塊與該等著色區塊進行特徵匹配，而獲得相關於特徵匹配之結果的該參數資料。在分析該影像過程中，該處理單元偵測該素色真空吸塑板對光線的反射強度，以依據該反射強度調整該攝像單元的打光強度。
Description
本發明是有關於一種系統與設備，特別是指一種噴墨對位系統與具自動對位功能的噴墨設備。
由於無車縫（No Sew）製程可以精簡製造過程的人力需求，以及減少其中所需進行的裁剪、車縫及修整等工序，而得以降低製造成本及提高產能，使得無車縫製程在成衣及皮件產業逐漸地被廣為運用，其中又因為真空吸塑技術能夠快速地構成如縫線、標記或特定圖形的圖紋分布，以達到外觀的多樣變化，所以最常應用於無車縫製程之中。
然而，因為真空吸塑技術必須藉由加熱吸塑板，使其軟化而貼合於模具上，再透過真空吸塑成型。所以，該吸塑板在成型過程中必然得經過溫度升降變化，而這溫度變化過程勢必會對該吸塑板上的顏料產生影響，使得成型後的產品色澤與設計圖面容易產生極大差異。因此，對於產品色澤要求較高的製鞋產業要採行真空吸塑技術來進行鞋面製作，就得調整製程順序，例如先將素色的吸塑板進行真空吸塑成型以形成鞋面再進行噴墨程序。然而，對於已經成型而呈立體形狀的吸塑板而言，為了讓噴墨裝置能正確地在所對應的位置上進行噴墨作業，還是得透過操作人員從旁對其進行擺放調整而缺乏加工彈性。
因此，本發明之其中一目的，即在提供一種噴墨對位系統，適用於從一具有複數凹痕的素色真空吸塑板獲得一相關於噴墨位置的參數資料，使噴墨裝置能藉由該參數資料準確且自動地調整對該素色真空吸塑板進行噴墨的位置。
於是，本發明噴墨對位系統包含一攝像單元，及一處理單元。
該攝像單元用以朝該素色真空吸塑板進行打光且擷取至少一影像。
該處理單元用以接收且分析該影像，以運算複數分別由該等凹痕所界定的著色區塊，並且該處理單元依據由一設計圖檔所運算的複數設計區塊與該等著色區塊進行特徵匹配，而獲得相關於特徵匹配之結果的該參數資料。在分析該影像過程中，該處理單元偵測該素色真空吸塑板對光線的反射強度，以依據該反射強度調整該攝像單元的打光強度。
本發明之另一目的，即在提供一種採用上述噴墨對位系統而具自動對位功能的噴墨設備，適用將至少一具有複數凹痕的素色真空吸塑板與一設計圖檔的形狀特徵進行擷取與分析，以獲得一相關於噴墨位置的參數資料，使噴墨裝置能藉由該參數資料準確且自動地調整對該素色真空吸塑板進行噴墨的位置。
該噴墨設備包含一機台單元、一攝像單元，及一處理單元。
該機台單元包括一噴墨裝置、一用以將該素色真空吸塑板輸送至該噴墨裝置的輸送裝置，及一設置於該輸送裝置上方的支架。
該攝像單元係設置於該支架且包括至少一攝影機及一打光裝置。該攝影機朝在該輸送裝置上的素色真空吸塑板擷取至少一影像。該打光裝置朝該素色真空吸塑板打光。
該處理單元包括一信號連接於該機台單元與該攝像單元的控制器，及一信號連接於該控制器且儲存有該設計圖檔的處理器。該處理器接收且分析該影像，以運算複數分別由該等凹痕所界定的著色區塊，並且依據由該設計圖檔所運算的複數設計區塊與該等著色區塊進行特徵匹配，而獲得相關於特徵匹配之結果的該參數資料。該控制器依據該參數資料控制該噴墨裝置相對於該素色真空吸塑板的噴墨位置。在分析該影像過程中，該處理器偵測該素色真空吸塑板對光線的反射強度，以依據該反射強度調整該打光裝置的打光強度。
本發明之功效在於：透過該攝像單元與該處理單元所建構的機器視覺，讓該噴墨裝置能夠自動且正確地在所對應的著色區塊上進行噴墨作業，不再需要透過人工排放該素色真空吸塑板，使得生產效率及加工彈性得以提升，同時也能降低人力資源。
參閱圖1與圖2，本發明具自動對位功能的噴墨設備之一實施例包含一機台單元100、一攝像單元200，及一處理單元300，而適用將至少一具有複數凹痕410的素色真空吸塑板400（見圖5）與一設計圖檔500的形狀特徵進行擷取與分析，以獲得一相關於噴墨位置的參數資料。要說明的是，在本實施例中，該素色真空吸塑板400的顏色為白色，此為一般最為常見的顏色，但不以此為限，也能因應產品需求而為其它顏色。
該機台單元100包括一噴墨裝置110、一用以將該素色真空吸塑板400輸送至該噴墨裝置110的輸送裝置120，及一設置於該輸送裝置120上方的支架130。
配合參閱圖3與圖4，該攝像單元200包括一攝影機210、一設置於該支架130且朝該素色真空吸塑板400打光的打光裝置220，及一設置於該支架130且供該攝影機210設置的伺服裝置230。該攝影機210朝在該輸送裝置120上的素色真空吸塑板400擷取至少一影像。該伺服裝置230用以帶動該攝影機210沿一第一方向D1移動。
該處理單元300包括一信號連接於該機台單元100與該攝像單元200的控制器310，及一信號連接於該控制器310且儲存有該設計圖檔500的處理器320。
藉此，該處理器320接收且分析該影像，以運算複數分別由該等凹痕410所界定的著色區塊，並且依據由該設計圖檔500所運算的複數設計區塊與該等著色區塊進行特徵匹配，而獲得相關於特徵匹配之結果的該參數資料。接著，該控制器310便能依據該參數資料控制該噴墨裝置110相對於該素色真空吸塑板400的噴墨位置，使得該噴墨裝置110能正確地在所對應的著色區塊進行噴墨作業。
而在分析該影像的過程中，該處理器320係執行以下動作，以運算出該等著色區塊：
首先，由於該素色真空吸塑板400容易反射該打光裝置220的光線，造成該影像過度曝光，所以要對該影像進行曝光補償。同時，藉由該處理器320分析該影像獲得該素色真空吸塑板400對光線的反射強度，使得該處理器320能依據該反射強度而透過該控制器控制該打光裝置220的打光強度，而讓該等凹痕410在該影像中的影像特徵強度增加。如此，即能讓該影像中的凹痕410邊緣明顯，再將該影像進行灰階轉換，並透過調整一閥值而取得最佳化的凹痕邊緣，以清楚界定該等著色區塊的邊界。接著，再透過維納（Wiener）反褶積，以強化該灰階影像中的凹痕410邊緣，並使用坎尼（Canny）偵測器搜尋強化後的凹痕邊緣。值得一提的是，該等凹痕410的導角與深度也會影響打光強度，其導角愈小、深度愈深，該影像愈容易判別出該等凹痕410，就能降低打光強度；反之，則愈難判別。一般而言，每一凹痕410的導角應不大於0.5公釐，深部應不小於1.7公釐，才能讓該等凹痕410清楚地顯現在該影像中。
另一方面，該處理器320依據由該設計圖檔500所運算的複數設計區塊與該等著色區塊進行特徵匹配，以運算出該等設計區塊分別對應到該等著色區塊的旋轉平移矩陣，而該等旋轉平移矩陣中的元素值即構成該參數資料。當該噴墨裝置110接收該參數資料且要對其中一著色區塊進行噴墨作業時，便能從對應該著色區塊的設計區塊，以及由該參數資料找到對應的旋轉平移矩陣，進而移動至對應的著色區塊進行噴墨作業。
值得一提的是，在本實施例中，該攝影機210的數量為一個，但不以此為限，也能為兩個以上，使得該處理器320分別接收該等攝影機210所擷取的影像，而能根據該等影像進行三維重建（3D Reconstruction），以進一步獲得該等凹痕410的三維空間座標，以及識別該等著色區塊的凹凸結構。如此一來，該參數資料便能引入噴墨路徑規劃，而讓該噴墨裝置110更有效率地移動至對應的著色區塊進行噴墨作業，同時也能將所識別的凹凸結構作為影像特徵，以輔助該處理器320運算出該參數資料。
此外，該處理器320在運算該等著色區塊的過程中，也會提供該影像的解析度供使用者參考，而讓使用者或是運行於該處理器320內的軟體能進一步地調整該攝影機210擷取該影像的解析度，以獲得最佳化運算結果。舉例來說，使用者可以透過光學變焦的方式調整該攝影機210的鏡頭焦距，或是利用軟體手動或自動地進行數位變焦，而讓該影像中的凹痕特徵更為顯著，有助於提升該處理器320運算該參數資料的精度。
另一方面，該伺服裝置230係受該控制器310控制，而能帶動該攝影機210沿該第一方向D1來回移動，不僅能透過影像拼組的方式，將該影像所擷取的範圍擴大而涵蓋多個素色真空吸塑板400，使得該處理器320能同時對該等素色真空吸塑板400進行運算，以縮短整體運算時間，並且藉由該攝影機210的移動，也能有效地降低該影像的擷取死角，提高對每一素色真空吸塑板400立體側面的影像解析度，進而提升該處理器320運算的精度。
綜上所述，本發明具自動對位功能的噴墨設備透過機器視覺進行對位，就能夠自動且正確地讓該噴墨裝置110在所對應的著色區塊上進行噴墨作業，而不再需要透過人工排放待噴墨作業的素色真空吸塑板400，使得生產效率及加工彈性得以提升，同時也能降低人力資源，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 100···················· 機台單元 110···················· 噴墨裝置 120···················· 輸送裝置 130···················· 支架 200···················· 攝像單元 210···················· 攝影機 220···················· 打光裝置 230···················· 伺服裝置 </td><td> 300···················· 處理單元 310···················· 控制器 320···················· 處理器 400···················· 素色真空吸塑板 410···················· 凹痕 500···················· 設計圖檔 D1····················· 第一方向 </td></tr></TBODY></TABLE>
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明具自動對位功能的噴墨設備之一實施例的一示意圖； 圖2是一部分正視圖，說明該實施例中的一機台單元； 圖3是圖2的一局部放大立體圖，說明該機台單元中的一攝像單元； 圖4是圖3在不同視角下的一局部放大立體圖；及 圖5是一示意圖，說明該實施例所使用的一具有複數凹痕的素色真空吸塑板。
Claims (9)
- 一種噴墨對位系統，適用於從一具有複數凹痕的素色真空吸塑板獲得一相關於噴墨位置的參數資料，該噴墨對位系統包含：一攝像單元，用以朝該素色真空吸塑板進行打光且擷取至少一影像；及一處理單元，用以接收且分析該影像，以運算複數分別由該等凹痕所界定的著色區塊，並且該處理單元依據由一設計圖檔所運算的複數設計區塊與該等著色區塊進行特徵匹配，而獲得相關於特徵匹配之結果的該參數資料，在分析該影像過程中，該處理單元偵測該素色真空吸塑板對光線的反射強度，以依據該反射強度調整該攝像單元的打光強度，其中，該處理單元信號連接於該攝像單元，該處理單元於運算該等著色區塊的過程中，同步調整該攝像單元對該素色真空吸塑板的打光強度，以最佳化運算結果。
- 如請求項1所述的噴墨對位系統，其中，該攝像單元對該素色真空吸塑板的打光強度係相關於該等凹痕的導角及深度。
- 如請求項2所述的噴墨對位系統，其中，該攝像單元包括至少一攝影機，及一供該攝影機設置的伺服裝置，該伺服裝置受該控制器控制而帶動該攝影機沿一第一方向移動。
- 如請求項1所述的噴墨對位系統，其中，該處理單元係執行以下動作，以運算出該等著色區塊：對該影像進行曝光補償，使該影像中的凹痕邊緣明顯，再將該影像進行灰階轉換，並透過調整一閥值而取得最佳化的凹痕邊緣，以界定該等著色區塊。
- 如請求項1所述的噴墨對位系統，還包含一機台單元，該機台單元包括一信號連接於該處理單元的噴墨裝置，該噴墨裝置由該處理單元接收該參數資料，並依據該參數資料調整對該素色真空吸塑板的噴墨位置，以對應該等設計區塊分別在該等著色區塊進行噴墨。
- 一種具自動對位功能的噴墨設備，適用將至少一具有複數凹痕的素色真空吸塑板與一設計圖檔的形狀特徵進行擷取與分析，以獲得一相關於噴墨位置的參數資料，該噴墨設備包含：一機台單元，包括一噴墨裝置、一用以將該素色真空吸塑板輸送至該噴墨裝置的輸送裝置，及一設置於該輸送裝置上方的支架；一攝像單元，係設置於該支架且包括至少一攝影機及一打光裝置，該攝影機朝在該輸送裝置上的素色真空吸塑板擷取至少一影像，該打光裝置朝該素色真空吸塑板打光；及 一處理單元，包括一信號連接於該機台單元與該攝像單元的控制器，及一信號連接於該控制器且儲存有該設計圖檔的處理器，該處理器接收且分析該影像，以運算複數分別由該等凹痕所界定的著色區塊，並且依據由該設計圖檔所運算的複數設計區塊與該等著色區塊進行特徵匹配，而獲得相關於特徵匹配之結果的該參數資料，該控制器依據該參數資料控制該噴墨裝置相對於該素色真空吸塑板的噴墨位置，在分析該影像過程中，該處理器偵測該素色真空吸塑板對光線的反射強度，以依據該反射強度調整該打光裝置的打光強度，其中，該處理單元信號連接於該攝像單元，該處理單元於運算該等著色區塊的過程中，同步調整該攝像單元對該素色真空吸塑板的打光強度，以最佳化運算結果。
- 如請求項6所述的具自動對位功能的噴墨設備，其中，該攝像單元包括複數攝影機，該處理器分別接收該等攝影機所擷取的影像，並對該等影像進行三維重建。
- 如請求項6所述的具自動對位功能的噴墨設備，其中，該攝像單元還包括一設置於該支架且供該攝影機設置的伺服裝置，該伺服裝置受該控制器控制而帶動該攝影機沿一第一方向移動。
- 如請求項8所述的具自動對位功能的噴墨設備，其中，該打光裝置係固定地設置於該支架且受該控制器控制打光的強度，使該等凹痕在該影像中的影像特徵強度增加。
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