TW202325473A - 自動研磨系統及其操作方法 - Google Patents

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TW202325473A TW110149429A TW110149429A TW202325473A TW 202325473 A TW202325473 A TW 202325473A TW 110149429 A TW110149429 A TW 110149429A TW 110149429 A TW110149429 A TW 110149429A TW 202325473 A TW202325473 A TW 202325473A
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Abstract

一種自動研磨系統的操作方法包括：藉由影像感測器掃描物體的表面，以獲得複數個表面地形圖案；藉由處理器將表面地形圖案轉換為拼接圖案；根據物體的使用次數對拼接圖案進行分區，使物體具有複數個研磨區域；根據物體的研磨區域上的顆粒尺寸以及顆粒數量分別產生複數個閥值；以及根據閥值分別提供複數個研磨參數。

Description

自動研磨系統及其操作方法
本揭露係關於一種自動研磨系統及一種自動研磨系統的操作方法。
隨著靶材(例如氧化銦錫)的使用次數增加，靶材表面將產生凸起物(Nodules)。一般而言，通常以人工的方式清除靶材表面的凸起物。舉例來說，當研磨人員使用無塵布擦拭靶材表面感覺到阻力時，得知靶材表面具有凸起物，接著使用研磨工具對靶材表面進行研磨。然而，由於靶材表面上的凸起物的尺寸通常小於肉眼可見範圍，並且是否進行研磨取決於研磨人員擦拭靶材表面時的個人感覺，並無數據參考，造成靶材表面上的凸起物有時無法完全清除。此外，每位研磨人員的作業品質皆不同，造成研磨後的靶材易具有品質不穩定的問題。另外，研磨人員在研磨靶材時，靶材表面將產生大量粒子(例如粉塵)。若研磨人員吸入過多粒子，將危害研磨人員的健康。
本揭露之一技術態樣為一種自動研磨系統的操作方法。
根據本揭露一實施方式，一種自動研磨系統的操作方法包括：藉由影像感測器掃描物體的表面，以獲得複數個表面地形圖案；藉由處理器將表面地形圖案轉換為拼接圖案；根據物體的使用次數對拼接圖案進行分區，使物體具有複數個研磨區域；根據物體的研磨區域上的顆粒尺寸以及顆粒數量分別產生複數個閥值；以及根據閥值分別提供複數個研磨參數。
在本揭露一實施方式中，上述每一研磨參數包括研磨區域其中一者的深度與選用的砂紙粗度。
在本揭露一實施方式中，上述每一表面地形圖案的面積不同於物體的研磨區域其中一者的面積。
在本揭露一實施方式中，上述研磨區域的閥值不同，且研磨區域的研磨參數不同。
在本揭露一實施方式中，上述對拼接圖案進行分區經由預設選項、自訂選項或人工智能操作完成。
在本揭露一實施方式中，上述影像感測器掃描物體的表面係使用結構光。
在本揭露一實施方式中，上述方法更包括藉由研磨頭根據研磨參數研磨物體的研磨區域。
在本揭露一實施方式中，上述方法更包括：在研磨物體的研磨區域後，更新物體的使用次數；以及儲存更新後的物體的使用次數於記憶體中。
在本揭露一實施方式中，上述方法更包括藉由環境監控器監控研磨頭在研磨物體時的粒子濃度。
在本揭露一實施方式中，上述方法更包括使用機械手臂抓取研磨頭與影像感測器其中一者。
在本揭露一實施方式中，上述方法更包括：在抓取研磨頭與影像感測器其中一者前，使用機械手臂抓取壓力感測器；以及藉由壓力感測器偵測研磨頭在研磨物體時的下壓力。
在本揭露一實施方式中，上述方法更包括在機械手臂的底座上設置滑軌，使機械手臂在一方向上移動。
在本揭露一實施方式中，上述方法更包括分析表面地形圖案，以調整研磨參數。
在本揭露一實施方式中，上述方法更包括藉由定位塊抵接物體的邊框，以獲得物體的座標位置。
本揭露之另一技術態樣為一種自動研磨系統。
根據本揭露一實施方式，一種自動研磨系統包括影像感測器以及處理器。影像感測器配置以掃描物體的表面，以獲得複數個表面地形圖案。處理器電性連接影像感測器。處理器配置以將表面地形圖案轉換為拼接圖案。處理器根據物體的使用次數對拼接圖案進行分區，使物體具有複數個研磨區域。處理器根據物體的研磨區域上的顆粒尺寸以及顆粒數量提供複數個閥值以及分別對應於閥值的複數個研磨參數。
在本揭露一實施方式中，上述自動研磨系統更包括研磨頭以及壓力感測器。研磨頭配置以根據研磨參數分別研磨物體的研磨區域。壓力感測器連接於研磨頭。壓力感測器配置以偵測研磨頭在研磨物體時的下壓力。
在本揭露一實施方式中，上述自動研磨系統更包括機械手臂。機械手臂可拆卸地連接影像感測器以及壓力感測器其中一者。
在本揭露一實施方式中，上述自動研磨系統更包括更換砂紙裝置。更換砂紙裝置配置以容納供研磨頭更換的多張砂紙。更換砂紙裝置具有多個溝槽。多張砂紙的邊緣分別位於多個溝槽內。
在本揭露一實施方式中，上述自動研磨系統更包括定位塊。定位塊配置以抵接物體的邊框。
在本揭露上述實施方式中，自動研磨系統的影像感測器可掃描物體的表面，並根據物體的使用次數進行分區，使物體具有複數個研磨區域。並且，自動研磨系統可根據物體的研磨區域上的顆粒(例如凸起物)尺寸以及顆粒數量提供其對應的研磨參數。如此一來，自動研磨系統可依據研磨參數對其對應的研磨區域進行研磨，以清除每一研磨區域上的凸起物。此外，自動研磨系統可根據影像感測器及處理器提供的資料進行研磨，因此可改善物體(例如靶材) 研磨後的品質。另外，自動研磨系統可自動進行研磨，因此可縮短整體作業時間，並且研磨人員僅需在監控室監控自動研磨系統研磨靶材的情形，可避免研磨人員因手動研磨靶材而吸入研磨靶材時所產生的粒子(例如粉塵)，改善了整體作業環境及研磨人員的健康。
以下揭示之實施方式內容提供了用於實施所提供的標的之不同特徵的許多不同實施方式，或實例。下文描述了元件和佈置之特定實例以簡化本案。當然，該等實例僅為實例且並不意欲作為限制。此外，本案可在各個實例中重複元件符號及/或字母。此重複係用於簡便和清晰的目的，且其本身不指定所論述的各個實施方式及/或配置之間的關係。
諸如「在……下方」、「在……之下」、「下部」、「在……之上」、「上部」等等空間相對術語可在本文中為了便於描述之目的而使用，以描述如附圖中所示之一個元件或特徵與另一元件或特徵之關係。空間相對術語意欲涵蓋除了附圖中所示的定向之外的在使用或操作中的裝置的不同定向。裝置可經其他方式定向(旋轉90度或以其他定向)並且本文所使用的空間相對描述詞可同樣相應地解釋。
第1A圖繪示根據本揭露一實施方式之自動研磨系統100的立體圖。第1B圖繪示第1A圖之影像感測器110及處理器120的立體圖。同時參照第1A圖及第1B圖，自動研磨系統100包括影像感測器110以及處理器120。影像感測器110配置以掃描物體200(例如靶材)的表面210，以獲得複數個表面地形圖案220(將於第5圖詳細說明)。此外，自動研磨系統100還包括定位塊170。定位塊170可位於研磨平台300中且配置以抵接物體200的邊框，使物體200固定於研磨平台300中。影像感測器110可藉由定位塊170抵接物體200的邊框以獲得物體200的座標位置，使影像感測器110可精準掃描物體200的表面210。
自動研磨系統100的處理器120電性連接影像感測器110。處理器120配置以將物體200的表面地形圖案220(見第5圖)轉換為拼接圖案230(將於第6圖詳細說明)。值得注意的是，自動研磨系統100可根據物體200的使用次數對拼接圖案230進行分區，使物體200具有複數個研磨區域240(將於第7圖詳細說明)。舉例來說，當物體200的使用次數在1至3次時，物體200的表面210為平面，因此自動研磨系統100將對物體200進行平面研磨。當物體200的使用次數在4至6次時，物體200的兩側產生輕微凹痕，因此自動研磨系統100將對物體200進行自動化平面研磨。亦即，自動研磨系統100可自動調整研磨角度，以研磨物體200兩側的凹痕。當物體200的使用次數在7至10次時，物體200的兩側產生明顯凹痕，因此自動研磨系統100將對物體200進行智能化研磨(例如變化研磨角度的曲面研磨)。
此外，自動研磨系統100的處理器120可根據物體200的研磨區域240(見第7圖)上的顆粒(例如凸起物)尺寸以及顆粒數量提供複數個閥值以及分別對應於閥值的複數個研磨參數。也就是說，物體200的每一研磨區域240具有其對應的研磨參數。因此，自動研磨系統100可針對物體200的每一研磨區域240進行不同程度的研磨，以清除每一研磨區域240上的凸起物(Nodules)。此外，自動研磨系統100還包括機械手臂130、壓力感測器140以及研磨頭150。舉例來說，自動研磨系統100具有多工件置換機構400。自動研磨系統100的影像感測器110、壓力感測器140以及研磨頭150在未使用時，可放置於多工件置換機構400上。當欲使用影像感測器110、壓力感測器140或研磨頭150時，機械手臂130可從多工件置換機構400上抓取。
在一些實施方式中，機械手臂130可拆卸地連接影像感測器110以及壓力感測器140其中一者。壓力感測器140可連接於研磨頭150。舉例來說，在第1A圖中，機械手臂130可拆卸地連接壓力感測器140以及研磨頭150。壓力感測器140配置以偵測研磨頭150在研磨物體200時的下壓力。研磨頭150配置以根據研磨參數分別研磨物體200的研磨區域240(將於第7圖詳細說明)。
具體而言，自動研磨系統100的影像感測器110可掃描物體200的表面210，並根據物體200的使用次數進行分區，使物體200具有複數個研磨區域240(將於第X圖詳細說明)。並且，自動研磨系統100可根據物體200的研磨區域240上的顆粒尺寸以及顆粒數量提供其對應的研磨參數。如此一來，自動研磨系統100可依據研磨參數對其對應的研磨區域240進行研磨，以清除每一研磨區域240上的凸起物。此外，自動研磨系統100可根據影像感測器110及處理器120提供的資料進行研磨，因此可改善物體200研磨後的品質。另外，自動研磨系統100可自動進行研磨，因此可縮短整體作業時間，並且研磨人員僅需在監控室監控自動研磨系統100研磨物體200的情形，可避免研磨人員因手動研磨物體200而吸入研磨物體200時所產生的粒子(例如粉塵)，改善了整體作業環境及研磨人員的健康。
第2圖繪示第1A圖的更換砂紙裝置160的局部放大圖。同時參照第1A圖及第2圖，自動研磨系統100還可包括更換砂紙裝置160。更換砂紙裝置160配置以容納供研磨頭150更換的砂紙162。更換砂紙裝置160具有多個溝槽166。溝槽166配置以容納砂紙162的邊緣，也就是當砂紙162為多張時，砂紙162的邊緣能分別位於各個溝槽166內。舉例來說，研磨頭150在更換砂紙162時，更換砂紙裝置160的溝槽166可提供分離效果，以避免多張砂紙162之間的黏片，使研磨頭150可容易抓取砂紙162。在本實施方式中，溝槽166可設置於皮帶164上。但並不以此為限。在其他實施方式中，溝槽166可設置於不同材質的物件上，例如塑膠件或金屬件上，又或是可一體成形地形成於更換砂紙裝置160的內側壁上。此外，自動研磨系統100還可包括環境監控器180。環境監控器180可位於研磨平台300中，並且環境監控器180可偵測研磨頭150在研磨物體200時所產生的粒子(例如粉塵)。當環境監控器180偵測粒子濃度過高時，研磨人員可開啟抽風設備以降低研磨時的粒子濃度。
在以下敘述中，將說明其他形式的機械手臂。已敘述的元件連接關係與材料將不重覆贅述，合先敘明。
第3圖繪示根據本揭露另一實施方式之機械手臂130a的立體圖。與第1A圖之機械手臂130的實施方式不同地方在於，機械手臂130a的底座上設置有滑軌132，使機械手臂130a可在一方向D上移動，以擴充機械手臂130a的工作距離。機械手臂130a的滑軌132可使用齒輪及齒條的方式驅動，以在方向D上進行移動。舉例來說，滑軌132的最大速度可在1.5m/s至2.5m/s之間，但並不以此為限。
在以下敘述中，將說明自動研磨系統的操作方法。
第4圖繪示根據本揭露一實施方式之自動研磨系統的操作方法的流程圖。自動研磨系統的操作方法包括下列步驟。首先在步驟S1中，藉由影像感測器掃描物體的表面，以獲得複數個表面地形圖案。接著在步驟S2中，藉由處理器將表面地形圖案轉換為拼接圖案。之後在步驟S3中，根據物體的使用次數對拼接圖案進行分區，使物體具有複數個研磨區域。接著在步驟S4中，根據物體的研磨區域上的顆粒尺寸以及顆粒數量分別產生複數個閥值。之後在步驟S5中，根據閥值分別提供複數個研磨參數。在以下敘述中，將詳細說明上述各步驟。
第5圖至第7圖繪示根據本揭露一實施方式之掃描物體200時的示意圖。同時參照第1A圖及第5圖，首先，可將物體200放置於研磨平台300上，並且定位塊170可抵接物體200的邊框，以獲得物體200的座標位置。接著，可使用機械手臂130抓取影像感測器110，並藉由影像感測器110掃描物體200的表面210，以獲得複數個表面地形圖案220(見第6圖)。舉例來說，影像感測器110可對物體200的表面210進行不同方向(例如往右及往下)的掃瞄，以獲得物體200的表面地形圖案220。在一些實施方式中，影像感測器110掃描物體200的表面210係使用結構光，因此可提供快速面掃描之效果。此外，使用結構光無須搭載額外的動力源，並且資料的穩定度高。舉例來說，影像感測器110使用結構光可將目標物體投影為條紋影像，並對條紋影像進行深度計算以獲得原始深度影像，並將原始深度影像經由3D校正以獲得3D點雲圖像，再將3D點雲圖像處理後可獲得物體200的表面地形圖案220。
同時參照第1A圖、第5圖以及第6圖，獲得表面地形圖案220後，處理器120可將表面地形圖案220轉換為拼接圖案230。詳細來說，處理器120可處理3D點雲圖像的雜訊資料，並針對表面地形圖案220不同區塊的3D點雲圖像及像素進行分區處理，以將表面地形圖案220分條件拼接為拼接圖案230。
同時參照第1A圖、第6圖以及第7圖，轉換為拼接圖案230後，可根據物體200的使用次數對拼接圖案230進行分區，使物體200具有複數個研磨區域240。舉例來說，可設定物體200的座標演算並根據物體200的使用次數對拼接圖案230進行分區(例如分為九宮格或自定義格數)，使物體200具有複數個研磨區域240。在一些實施方式中，對拼接圖案230進行分區可經由預設選項、自訂選項或人工智能操作完成。
接著，在對拼接圖案230進行分區使物體200具有研磨區域240後，可根據物體200的研磨區域240上的顆粒(例如凸起物)尺寸以及顆粒數量分別產生複數個閥值，並根據閥值分別提供複數個研磨參數。也就是說，物體200的每一研磨區域240具有其對應的研磨參數。在一些實施方式中，每一研磨參數包括研磨區域240其中一者的深度與選用的砂紙粗度。此外，研磨區域240的閥值可不同，且研磨區域240的研磨參數可不同。舉例來說，當研磨區域240之其中一者具有最多數量的顆粒或最大尺寸的顆粒時，研磨區域240之其中一者的閥值可大於研磨區域240之其中另一者的的閥值，且研磨區域240之其中一者的研磨參數可大於研磨區域240之其中另一者的的研磨參數。在一些實施方式中，操作方法還包括分析表面地形圖案220(見第5圖)，以獲得物體200的表面210的地形，並根據地形調整研磨參數(例如研磨角度、速度以及深度)。
接著，可將影像感測器110放回多工件置換機構400上，並使用機械手臂130抓取壓力感測器140及研磨頭150。壓力感測器140連接於研磨頭150。接著，研磨頭150可根據研磨參數研磨物體200的研磨區域240。壓力感測器140可偵測研磨頭150在研磨物體200時的下壓力。舉例來說，壓力感測器140可提供研磨頭150研磨時下壓力的感知回饋，並使研磨頭150柔性接觸物體200，以精準控制研磨頭150。此外，壓力感測器140可提供角度補償之效果，使研磨頭150可進行不同角度的研磨(例如曲面研磨)。在一些實施方式中，操作方法還包括在研磨物體200的研磨區域240後，自動研磨系統100可更新物體200的使用次數，並且可將更新後的物體200的使用次數儲存於記憶體中。此外，操作方法還包括使用環境監控器180監控研磨頭150在研磨物體200時的粒子濃度(例如粉塵)。環境監控器180可位於研磨平台300中。當環境監控器180偵測粒子濃度過高時，研磨人員可開啟抽風設備以降低研磨時的粒子濃度。
參照第3圖，操作方法還包括在機械手臂130a的底座上設置滑軌132，使機械手臂130a可在一方向D上移動，以擴充機械手臂130a的工作距離。機械手臂130a的滑軌132可使用齒輪及齒條方式驅動，以在方向D上移動。舉例來說，滑軌132的最大速度可在1.5m/s至2.5m/s之間，但並不以此為限。
前述概述了幾個實施方式的特徵，使得本領域技術人員可以更好地理解本揭露的態樣。本領域技術人員應當理解，他們可以容易地將本揭露用作設計或修改其他過程和結構的基礎，以實現與本文介紹的實施方式相同的目的和/或實現相同的優點。本領域技術人員還應該認識到，這樣的等效構造不脫離本揭露的精神和範圍，並且在不脫離本揭露的精神和範圍的情況下，它們可以在這裡進行各種改變，替換和變更。
100:自動研磨系統 110:影像感測器 120:處理器 130:機械手臂 130a:機械手臂 140:壓力感測器 150:研磨頭 160:更換砂紙裝置 162:砂紙 164:皮帶 166:溝槽 170:定位塊 180:環境監控器 200:物體 210:表面 220:表面地形圖案 230:拼接圖案 240:研磨區域 300:研磨平台 400:多工件置換機構 D:方向 S1:步驟 S2:步驟 S3:步驟 S4:步驟 S5:步驟
當結合隨附諸圖閱讀時，得自以下詳細描述最佳地理解本揭露之一實施方式。應強調，根據工業上之標準實務，各種特徵並未按比例繪製且僅用於說明目的。事實上，為了論述清楚，可任意地增大或減小各種特徵之尺寸。 第1A圖繪示根據本揭露一實施方式之自動研磨系統的立體圖。 第1B圖繪第1A圖之影像感測器的立體圖。 第2圖繪示第1A圖的更換砂紙裝置的局部放大圖。 第3圖繪示根據本揭露另一實施方式之機械手臂的立體圖。 第4圖繪示根據本揭露一實施方式之自動研磨系統的操作方法的流程圖。 第5圖至第7圖繪示根據本揭露一實施方式之掃描物體時的示意圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100:自動研磨系統
110:影像感測器
120:處理器
130:機械手臂
140:壓力感測器
150:研磨頭
160:更換砂紙裝置
170:定位塊
180:環境監控器
200:物體
210:表面
300:研磨平台
400:多工件置換機構

Claims (19)

  1. 一種自動研磨系統的操作方法，包含： 藉由一影像感測器掃描一物體的一表面，以獲得複數個表面地形圖案； 藉由一處理器將該些表面地形圖案轉換為一拼接圖案； 根據該物體的一使用次數對該拼接圖案進行分區，使該物體具有複數個研磨區域； 根據該物體的該些研磨區域上的顆粒尺寸以及顆粒數量分別產生複數個閥值；以及 根據該些閥值分別提供複數個研磨參數。
  2. 如請求項1所述之方法，其中每一該些研磨參數包括該些研磨區域其中一者的深度與選用的砂紙粗度。
  3. 如請求項1所述之方法，其中每一該些表面地形圖案的面積不同於該物體的該些研磨區域其中一者的面積。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該些研磨區域的該些閥值不同，且該些研磨區域的該些研磨參數不同。
  5. 如請求項1所述之方法，其中對該拼接圖案進行分區經由預設選項、自訂選項或人工智能操作完成。
  6. 如請求項1所述之方法，其中該影像感測器掃描該物體的該表面係使用結構光。
  7. 如請求項1所述之方法，更包含： 藉由一研磨頭根據該些研磨參數研磨該物體的該些研磨區域。
  8. 如請求項7所述之方法，更包含： 在研磨該物體的該些研磨區域後，更新該物體的該使用次數；以及 儲存更新後的該物體的該使用次數於記憶體中。
  9. 如請求項7所述之方法，更包含： 藉由一環境監控器監控該研磨頭在研磨該物體時的粒子濃度。
  10. 如請求項7所述之方法，更包含： 使用一機械手臂抓取該研磨頭與該影像感測器其中一者。
  11. 如請求項10所述之方法，更包含： 在抓取該研磨頭與該影像感測器其中一者前，使用該機械手臂抓取一壓力感測器；以及 藉由該壓力感測器偵測該研磨頭在研磨該物體時的下壓力。
  12. 如請求項10所述之方法，更包含： 在該機械手臂的底座上設置滑軌，使該機械手臂在一方向上移動。
  13. 如請求項1所述之方法，更包含： 分析該些表面地形圖案，以調整該些研磨參數。
  14. 如請求項1所述之方法，更包含： 藉由定位塊抵接該物體的邊框，以獲得該物體的座標位置。
  15. 一種自動研磨系統，包含： 一影像感測器，配置以掃描一物體的一表面，以獲得複數個表面地形圖案；以及 一處理器，電性連接該影像感測器，且配置以將該些表面地形圖案轉換為一拼接圖案，並根據該物體的一使用次數對該拼接圖案進行分區，使該物體具有複數個研磨區域，並根據該物體的該些研磨區域上的顆粒尺寸以及顆粒數量提供複數個閥值以及分別對應於該些閥值的複數個研磨參數。
  16. 如請求項15所述之自動研磨系統，更包含： 一研磨頭，配置以根據該些研磨參數分別研磨該物體的該些研磨區域；以及 一壓力感測器，連接於該研磨頭，配置以偵測該研磨頭在研磨該物體時的下壓力。
  17. 如請求項16所述之自動研磨系統，更包含： 一機械手臂，可拆卸地連接該影像感測器以及該壓力感測器其中一者。
  18. 如請求項16所述之自動研磨系統，更包含： 一更換砂紙裝置，配置以容納供該研磨頭更換的多張砂紙，其中該更換砂紙裝置具有多個溝槽，且該些砂紙的邊緣分別位於該些溝槽內。
  19. 如請求項15所述之自動研磨系統，更包含： 一定位塊，配置以抵接該物體的邊框。
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