CN114714244B

CN114714244B - 自动研磨***及其操作方法

Info

Publication number: CN114714244B
Application number: CN202210485606.3A
Authority: CN
Inventors: 袁廖杰; 黄宇庆; 赖宏忠; 罗振家; 彭新杰; 朱官权; 陈彦任; 赖诗涵; 徐朝贤
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2021-12-29
Filing date: 2022-05-06
Publication date: 2023-08-22
Anticipated expiration: 2042-05-06
Also published as: TW202325473A; TWI807564B; CN114714244A

Abstract

本发明公开一种自动研磨***及其操作方法，该自动研磨***的操作方法包括：借由影像传感器扫描物体的表面，以获得多个表面地形图案；借由处理器将表面地形图案转换为拼接图案；根据物体的使用次数对拼接图案进行分区，使物体具有多个研磨区域；根据物体的研磨区域上的颗粒尺寸以及颗粒数量分别产生多个阈值；以及根据阈值分别提供多个研磨参数。

Description

自动研磨***及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种自动研磨***及一种自动研磨***的操作方法。

背景技术

随着靶材(例如氧化铟锡)的使用次数增加，靶材表面将产生凸起物(Nodules)。一般而言，通常以人工的方式清除靶材表面的凸起物。举例来说，当研磨人员使用无尘布擦拭靶材表面感觉到阻力时，得知靶材表面具有凸起物，接着使用研磨工具对靶材表面进行研磨。然而，由于靶材表面上的凸起物的尺寸通常小于肉眼可见范围，并且是否进行研磨取决于研磨人员擦拭靶材表面时的个人感觉，并无数据参考，造成靶材表面上的凸起物有时无法完全清除。此外，每位研磨人员的作业质量皆不同，造成研磨后的靶材易具有质量不稳定的问题。另外，研磨人员在研磨靶材时，靶材表面将产生大量粒子(例如粉尘)。若研磨人员吸入过多粒子，将危害研磨人员的健康。

发明内容

本发明的一技术态样为一种自动研磨***的操作方法。

根据本发明一实施方式，一种自动研磨***的操作方法包括：借由影像传感器扫描物体的表面，以获得多个表面地形图案；借由处理器将表面地形图案转换为拼接图案；根据物体的使用次数对拼接图案进行分区，使物体具有多个研磨区域；根据物体的研磨区域上的颗粒尺寸以及颗粒数量分别产生多个阈值；以及根据阈值分别提供多个研磨参数。

在本发明一实施方式中，上述每一研磨参数包括研磨区域其中一者的深度与选用的砂纸粗度。

在本发明一实施方式中，上述每一表面地形图案的面积不同于物体的研磨区域其中一者的面积。

在本发明一实施方式中，上述研磨区域的阈值不同，且研磨区域的研磨参数不同。

在本发明一实施方式中，上述对拼接图案进行分区经由默认选项、自定义选项或人工智能操作完成。

在本发明一实施方式中，上述影像传感器扫描物体的表面系使用结构光。

在本发明一实施方式中，上述方法更包括借由研磨头根据研磨参数研磨物体的研磨区域。

在本发明一实施方式中，上述方法更包括：在研磨物体的研磨区域后，更新物体的使用次数；以及储存更新后的物体的使用次数于记忆体中。

在本发明一实施方式中，上述方法更包括借由环境监控器监控研磨头在研磨物体时的粒子浓度。

在本发明一实施方式中，上述方法更包括使用机械手臂抓取研磨头与影像传感器其中一者。

在本发明一实施方式中，上述方法更包括：在抓取研磨头与影像传感器其中一者前，使用机械手臂抓取压力传感器；以及借由压力传感器侦测研磨头在研磨物体时的下压力。

在本发明一实施方式中，上述方法更包括在机械手臂的底座上设置滑轨，使机械手臂在一方向上移动。

在本发明一实施方式中，上述方法更包括分析表面地形图案，以调整研磨参数。

在本发明一实施方式中，上述方法更包括借由定位块抵接物体的边框，以获得物体的坐标位置。

本发明的另一技术态样为一种自动研磨***。

根据本发明一实施方式，一种自动研磨***包括影像传感器以及处理器。影像传感器配置以扫描物体的表面，以获得多个表面地形图案。处理器电性连接影像传感器。处理器配置以将表面地形图案转换为拼接图案。处理器根据物体的使用次数对拼接图案进行分区，使物体具有多个研磨区域。处理器根据物体的研磨区域上的颗粒尺寸以及颗粒数量提供多个阈值以及分别对应于阈值的多个研磨参数。

在本发明一实施方式中，上述自动研磨***更包括研磨头以及压力传感器。研磨头配置以根据研磨参数分别研磨物体的研磨区域。压力传感器连接于研磨头。压力传感器配置以侦测研磨头在研磨物体时的下压力。

在本发明一实施方式中，上述自动研磨***更包括机械手臂。机械手臂可拆卸地连接影像传感器以及压力传感器其中一者。

在本发明一实施方式中，上述自动研磨***更包括更换砂纸装置。更换砂纸装置配置以容纳供研磨头更换的多张砂纸。更换砂纸装置具有多个沟槽。多张砂纸的边缘分别位于多个沟槽内。

在本发明一实施方式中，上述自动研磨***更包括定位块。定位块配置以抵接物体的边框。

在本发明上述实施方式中，自动研磨***的影像传感器可扫描物体的表面，并根据物体的使用次数进行分区，使物体具有多个研磨区域。并且，自动研磨***可根据物体的研磨区域上的颗粒(例如凸起物)尺寸以及颗粒数量提供其对应的研磨参数。如此一来，自动研磨***可依据研磨参数对其对应的研磨区域进行研磨，以清除每一研磨区域上的凸起物。此外，自动研磨***可根据影像传感器及处理器提供的资料进行研磨，因此可改善物体(例如靶材)研磨后的质量。另外，自动研磨***可自动进行研磨，因此可缩短整体作业时间，并且研磨人员仅需在监控室监控自动研磨***研磨靶材的情形，可避免研磨人员因手动研磨靶材而吸入研磨靶材时所产生的粒子(例如粉尘)，改善了整体作业环境及研磨人员的健康。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

当结合随附诸图阅读时，得自以下详细描述最佳地理解本发明的一实施方式。应强调，根据工业上的标准实务，各种特征并未按比例绘制且仅用于说明目的。事实上，为了论述清楚，可任意地增大或减小各种特征的尺寸。

图1A绘示根据本发明一实施方式的自动研磨***的立体图。

图1B绘图1A的影像传感器的立体图。

图2绘示图1A的更换砂纸装置的局部放大图。

图3绘示根据本发明另一实施方式的机械手臂的立体图。

图4绘示根据本发明一实施方式的自动研磨***的操作方法的流程图。

图5至图7绘示根据本发明一实施方式的扫描物体时的示意图。

其中，附图标记：

100:自动研磨***

110:影像传感器

120:处理器

130:机械手臂

130a:机械手臂

140:压力传感器

150:研磨头

160:更换砂纸装置

162:砂纸

164:皮带

166:沟槽

170:定位块

180:环境监控器

200:物体

210:表面

220:表面地形图案

230:拼接图案

240:研磨区域

300:研磨平台

400:多任务件置换机构

D:方向

S1:步骤

S2:步骤

S3:步骤

S4:步骤

S5:步骤

具体实施方式

以下揭示的实施方式内容提供了用于实施所提供的目标的不同特征的许多不同实施方式，或实例。下文描述了组件和布置的特定实例以简化本案。当然，该等实例仅为实例且并不意欲作为限制。此外，本案可在各个实例中重复元件符号及/或字母。此重复用于简便和清晰的目的，且其本身不指定所论述的各个实施方式及/或配置之间的关系。

诸如「在……下方」、「在……之下」、「下部」、「在……之上」、「上部」等等空间相对术语可在本文中为了便于描述的目的而使用，以描述如附图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。空间相对术语意欲涵盖除了附图中所示的定向之外的在使用或操作中的装置的不同定向。装置可经其他方式定向(旋转90度或以其他定向)并且本文所使用的空间相对描述词可同样相应地解释。

图1A绘示根据本发明一实施方式的自动研磨***100的立体图。图1B绘示图1A的影像传感器110及处理器120的立体图。同时参照图1A及图1B，自动研磨***100包括影像传感器110以及处理器120。影像传感器110配置以扫描物体200(例如靶材)的表面210，以获得多个表面地形图案220(将于图5详细说明)。此外，自动研磨***100还包括定位块170。定位块170可位于研磨平台300中且配置以抵接物体200的边框，使物体200固定于研磨平台300中。影像传感器110可借由定位块170抵接物体200的边框以获得物体200的坐标位置，使影像传感器110可精准扫描物体200的表面210。

自动研磨***100的处理器120电性连接影像传感器110。处理器120配置以将物体200的表面地形图案220(见图5)转换为拼接图案230(将于图6详细说明)。值得注意的是，自动研磨***100可根据物体200的使用次数对拼接图案230进行分区，使物体200具有多个研磨区域240(将于图7详细说明)。举例来说，当物体200的使用次数在1至3次时，物体200的表面210为平面，因此自动研磨***100将对物体200进行平面研磨。当物体200的使用次数在4至6次时，物体200的两侧产生轻微凹痕，因此自动研磨***100将对物体200进行自动化平面研磨。亦即，自动研磨***100可自动调整研磨角度，以研磨物体200两侧的凹痕。当物体200的使用次数在7至10次时，物体200的两侧产生明显凹痕，因此自动研磨***100将对物体200进行智能化研磨(例如变化研磨角度的曲面研磨)。

此外，自动研磨***100的处理器120可根据物体200的研磨区域240(见图7)上的颗粒(例如凸起物)尺寸以及颗粒数量提供多个阈值以及分别对应于阈值的多个研磨参数。也就是说，物体200的每一研磨区域240具有其对应的研磨参数。因此，自动研磨***100可针对物体200的每一研磨区域240进行不同程度的研磨，以清除每一研磨区域240上的凸起物(Nodules)。此外，自动研磨***100还包括机械手臂130、压力传感器140以及研磨头150。举例来说，自动研磨***100具有多任务件置换机构400。自动研磨***100的影像传感器110、压力传感器140以及研磨头150在未使用时，可放置于多任务件置换机构400上。当欲使用影像传感器110、压力传感器140或研磨头150时，机械手臂130可从多任务件置换机构400上抓取。

在一些实施方式中，机械手臂130可拆卸地连接影像传感器110以及压力传感器140其中一者。压力传感器140可连接于研磨头150。举例来说，在图1A中，机械手臂130可拆卸地连接压力传感器140以及研磨头150。压力传感器140配置以侦测研磨头150在研磨物体200时的下压力。研磨头150配置以根据研磨参数分别研磨物体200的研磨区域240(将于图7详细说明)。

具体而言，自动研磨***100的影像传感器110可扫描物体200的表面210，并根据物体200的使用次数进行分区，使物体200具有多个研磨区域240(将于第X图详细说明)。并且，自动研磨***100可根据物体200的研磨区域240上的颗粒尺寸以及颗粒数量提供其对应的研磨参数。如此一来，自动研磨***100可依据研磨参数对其对应的研磨区域240进行研磨，以清除每一研磨区域240上的凸起物。此外，自动研磨***100可根据影像传感器110及处理器120提供的资料进行研磨，因此可改善物体200研磨后的质量。另外，自动研磨***100可自动进行研磨，因此可缩短整体作业时间，并且研磨人员仅需在监控室监控自动研磨***100研磨物体200的情形，可避免研磨人员因手动研磨物体200而吸入研磨物体200时所产生的粒子(例如粉尘)，改善了整体作业环境及研磨人员的健康。

图2绘示图1A的更换砂纸装置160的局部放大图。同时参照图1A及图2，自动研磨***100还可包括更换砂纸装置160。更换砂纸装置160配置以容纳供研磨头150更换的砂纸162。更换砂纸装置160具有多个沟槽166。沟槽166配置以容纳砂纸162的边缘，也就是当砂纸162为多张时，砂纸162的边缘能分别位于各个沟槽166内。举例来说，研磨头150在更换砂纸162时，更换砂纸装置160的沟槽166可提供分离效果，以避免多张砂纸162之间的黏片，使研磨头150可容易抓取砂纸162。在本实施方式中，沟槽166可设置于皮带164上。但并不以此为限。在其他实施方式中，沟槽166可设置于不同材质的对象上，例如塑料件或金属件上，又或是可一体成形地形成于更换砂纸装置160的内侧壁上。此外，自动研磨***100还可包括环境监控器180。环境监控器180可位于研磨平台300中，并且环境监控器180可侦测研磨头150在研磨物体200时所产生的粒子(例如粉尘)。当环境监控器180侦测粒子浓度过高时，研磨人员可开启抽风设备以降低研磨时的粒子浓度。

在以下叙述中，将说明其他形式的机械手臂。已叙述的元件连接关系与材料将不重复赘述，合先叙明。

图3绘示根据本发明另一实施方式的机械手臂130a的立体图。与图1A的机械手臂130的实施方式不同地方在于，机械手臂130a的底座上设置有滑轨132，使机械手臂130a可在一方向D上移动，以扩充机械手臂130a的工作距离。机械手臂130a的滑轨132可使用齿轮及齿条的方式驱动，以在方向D上进行移动。举例来说，滑轨132的最大速度可在1.5m/s至2.5m/s之间，但并不以此为限。

在以下叙述中，将说明自动研磨***的操作方法。

图4绘示根据本发明一实施方式的自动研磨***的操作方法的流程图。自动研磨***的操作方法包括下列步骤。首先在步骤S1中，借由影像传感器扫描物体的表面，以获得多个表面地形图案。接着在步骤S2中，借由处理器将表面地形图案转换为拼接图案。之后在步骤S3中，根据物体的使用次数对拼接图案进行分区，使物体具有多个研磨区域。接着在步骤S4中，根据物体的研磨区域上的颗粒尺寸以及颗粒数量分别产生多个阈值。之后在步骤S5中，根据阈值分别提供多个研磨参数。在以下叙述中，将详细说明上述各步骤。

图5至图7绘示根据本发明一实施方式的扫描物体200时的示意图。同时参照图1A及图5，首先，可将物体200放置于研磨平台300上，并且定位块170可抵接物体200的边框，以获得物体200的坐标位置。接着，可使用机械手臂130抓取影像传感器110，并借由影像传感器110扫描物体200的表面210，以获得多个表面地形图案220(见图6)。举例来说，影像传感器110可对物体200的表面210进行不同方向(例如往右及往下)的扫瞄，以获得物体200的表面地形图案220。在一些实施方式中，影像传感器110扫描物体200的表面210系使用结构光，因此可提供快速面扫描的效果。此外，使用结构光无须搭载额外的动力源，并且数据的稳定度高。举例来说，影像传感器110使用结构光可将目标物体投影为条纹影像，并对条纹影像进行深度计算以获得原始深度影像，并将原始深度影像经由3D校正以获得3D点云图像，再将3D点云图像处理后可获得物体200的表面地形图案220。

同时参照图1A、图5以及图6，获得表面地形图案220后，处理器120可将表面地形图案220转换为拼接图案230。详细来说，处理器120可处理3D点云图像的噪声数据，并针对表面地形图案220不同区块的3D点云图像及像素进行分区处理，以将表面地形图案220分条件拼接为拼接图案230。

同时参照图1A、图6以及图7，转换为拼接图案230后，可根据物体200的使用次数对拼接图案230进行分区，使物体200具有多个研磨区域240。举例来说，可设定物体200的坐标演算并根据物体200的使用次数对拼接图案230进行分区(例如分为九宫格或自定义格数)，使物体200具有多个研磨区域240。在一些实施方式中，对拼接图案230进行分区可经由默认选项、自定义选项或人工智能操作完成。

接着，在对拼接图案230进行分区使物体200具有研磨区域240后，可根据物体200的研磨区域240上的颗粒(例如凸起物)尺寸以及颗粒数量分别产生多个阈值，并根据阈值分别提供多个研磨参数。也就是说，物体200的每一研磨区域240具有其对应的研磨参数。在一些实施方式中，每一研磨参数包括研磨区域240其中一者的深度与选用的砂纸粗度。此外，研磨区域240的阈值可不同，且研磨区域240的研磨参数可不同。举例来说，当研磨区域240的其中一者具有最多数量的颗粒或最大尺寸的颗粒时，研磨区域240的其中一者的阈值可大于研磨区域240的其中另一者的的阈值，且研磨区域240的其中一者的研磨参数可大于研磨区域240的其中另一者的的研磨参数。在一些实施方式中，操作方法还包括分析表面地形图案220(见图5)，以获得物体200的表面210的地形，并根据地形调整研磨参数(例如研磨角度、速度以及深度)。

接着，可将影像传感器110放回多任务件置换机构400上，并使用机械手臂130抓取压力传感器140及研磨头150。压力传感器140连接于研磨头150。接着，研磨头150可根据研磨参数研磨物体200的研磨区域240。压力传感器140可侦测研磨头150在研磨物体200时的下压力。举例来说，压力传感器140可提供研磨头150研磨时下压力的感知回馈，并使研磨头150柔性接触物体200，以精准控制研磨头150。此外，压力传感器140可提供角度补偿的效果，使研磨头150可进行不同角度的研磨(例如曲面研磨)。在一些实施方式中，操作方法还包括在研磨物体200的研磨区域240后，自动研磨***100可更新物体200的使用次数，并且可将更新后的物体200的使用次数储存于记忆体中。此外，操作方法还包括使用环境监控器180监控研磨头150在研磨物体200时的粒子浓度(例如粉尘)。环境监控器180可位于研磨平台300中。当环境监控器180侦测粒子浓度过高时，研磨人员可开启抽风设备以降低研磨时的粒子浓度。

参照图3，操作方法还包括在机械手臂130a的底座上设置滑轨132，使机械手臂130a可在一方向D上移动，以扩充机械手臂130a的工作距离。机械手臂130a的滑轨132可使用齿轮及齿条方式驱动，以在方向D上移动。举例来说，滑轨132的最大速度可在1.5m/s至2.5m/s之间，但并不以此为限。

前述概述了几个实施方式的特征，使得本领域技术人员可以更好地理解本发明的态样。本领域技术人员应当理解，他们可以容易地将本发明用作设计或修改其他过程和结构的基础，以实现与本文介绍的实施方式相同的目的和/或实现相同的优点。本领域技术人员还应该认识到，这样的等效构造不脱离本发明的精神和范围，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，它们可以在这里进行各种改变，替换和变更。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims

1.一种自动研磨***的操作方法，其特征在于，包含：

借由一影像传感器扫描一物体的一表面，以获得多个表面地形图案；

借由一处理器将所述表面地形图案转换为一拼接图案；

根据该物体的一使用次数对该拼接图案进行分区，使该物体具有多个研磨区域，其中所述多个研磨区域组成所述拼接图案；

根据该物体的所述研磨区域上的颗粒尺寸以及颗粒数量分别产生多个阈值；以及

根据所述阈值分别提供多个研磨参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每一所述研磨参数包括所述研磨区域其中一者的深度与选用的砂纸粗度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每一所述表面地形图案的面积不同于该物体的所述研磨区域其中一者的面积。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述研磨区域的所述阈值不同，且所述研磨区域的所述研磨参数不同。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对该拼接图案进行分区经由默认选项、自定义选项或人工智能操作完成。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该影像传感器扫描该物体的该表面为使用结构光。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，更包含：

借由一研磨头根据所述研磨参数研磨该物体的所述研磨区域。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，更包含：

在研磨该物体的所述研磨区域后，更新该物体的该使用次数；以及

储存更新后的该物体的该使用次数于记忆体中。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，更包含：

借由一环境监控器监控该研磨头在研磨该物体时的粒子浓度。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，更包含：

使用一机械手臂抓取该研磨头与该影像传感器其中一者。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，更包含：

在抓取该研磨头与该影像传感器其中一者前，使用该机械手臂抓取一压力传感器；以及

借由该压力传感器侦测该研磨头在研磨该物体时的下压力。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，更包含：

在该机械手臂的底座上设置滑轨，使该机械手臂在一方向上移动。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，更包含：

分析所述表面地形图案，以调整所述研磨参数。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，更包含：

借由定位块抵接该物体的边框，以获得该物体的坐标位置。

15.一种自动研磨***，其特征在于，包含：

一影像传感器，配置以扫描一物体的一表面，以获得多个表面地形图案；以及

一处理器，电性连接该影像传感器，且配置以将所述表面地形图案转换为一拼接图案，并根据该物体的一使用次数对该拼接图案进行分区，使该物体具有多个研磨区域，其中所述多个研磨区域组成所述拼接图案，并根据该物体的所述研磨区域上的颗粒尺寸以及颗粒数量提供多个阈值以及分别对应于所述阈值的多个研磨参数。

16.根据权利要求15所述的自动研磨***，其特征在于，更包含：

一研磨头，配置以根据所述研磨参数分别研磨该物体的所述研磨区域；以及

一压力传感器，连接于该研磨头，配置以侦测该研磨头在研磨该物体时的下压力。

17.根据权利要求16所述的自动研磨***，其特征在于，更包含：

一机械手臂，能拆卸地连接该影像传感器以及该压力传感器其中一者。

18.根据权利要求16所述的自动研磨***，其特征在于，更包含：

一更换砂纸装置，配置以容纳供该研磨头更换的多张砂纸，其中该更换砂纸装置具有多个沟槽，且所述砂纸的边缘分别位于所述沟槽内。

19.根据权利要求15所述的自动研磨***，其特征在于，更包含：

一定位块，配置以抵接该物体的边框。