本發(fā)明涉及用于從具有不確定形狀的坯件制造板體的一種系統(tǒng)和一種方法。

背景技術：

當制造不同類型的板體（諸如，滑板、滑水板、滑雪板、淺水沖浪板、雪地滑板、沖浪板等）時，以呈豎直層疊的芯或者交叉層疊的薄板（veneer）形式的木材開始，將該木材擠壓并且成型為實質上矩形的三維內凹形狀，這被稱為毛邊坯件或者在下文稱為坯件。由于坯件由木質原材料制成并且有時在相同模具中同時壓制多個坯件，所以坯件的形狀將根據坯件在模具中的放置而變化，此外，由于諸如溫度和濕度的周圍條件，坯件的形狀在壓制之后也能夠改變。由于起始材料具有不確定形狀，所以當制造板體時，變化的形狀將是一個挑戰(zhàn)。

如果以滑板作為示例，用于生產滑板的材料是軟楓木或者將如上文所提到的那樣受到溫度和濕度的影響的一些其它木質材料。這意味著，制造滑板的每個坯件將具有單個的或者不確定的形狀。因此，如今的滑板是手工制作的，使得坯件的變型得以納入考慮。然而，即使手工制作的滑板也不總能滿足有關準確性的高要求。

關于滑板，過去數年市場中還出現(xiàn)了設有配件的滑板，該配件設在后端和前端處。這種配件使得該板的生產變得復雜，原因在于磨削（mill）該配件需要高度的準確性。

為了生產在鼻部和尾部區(qū)域中配備有配件等的滑板，在滑板的鼻部和尾部處設置凹部，使得當將配件安裝到滑板上時，該配件與滑板的騎乘表面的其余部分齊平。安裝在配件中的元件由具有比滑板主體的其余部分更低的機械減震能力和更高的彈性模數的材料制成。歐洲專利no. 1 156 858 B1中更接近地描述了這種滑板。配件是能夠替換的，并且當配件磨損時可以更換配件，從而延長滑板的功能壽命。代替替換滑板的整個主體或者坯件，在不減損滑板的性質的情況下更換一個或者多個配件就已足夠。針對淺水沖浪板的類似專利在美國專利nr. 3,481,619中描述。

配件的使用不僅顯著地改變了淺水沖浪板和滑板的壽命期限，而且對于滑板，當執(zhí)行現(xiàn)代滑板技巧中的前提操縱（即，翱驪（ollie））時還經由更加可預見的打板（pop）提供了改進的性能。然而，相比于制造沒有任何配件的傳統(tǒng)滑板，制造這些新滑板甚至更加復雜。原因在于，需要用高精度來磨削配件將接合在其內的凹部。

因此，需要用于用高度的準確性以及高效率制造不同類型的板（諸如，滑板、滑水板、滑雪板、淺水沖浪板和雪地滑板等）的方法還有系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施例的目的在于提供一種方法和一種系統(tǒng)，用該方法和該系統(tǒng)可以提高制造準確性和效率。

根據本發(fā)明的第一方面，該目的可以由一種用于從具有不確定形狀的坯件制造諸如滑板的板體的方法來實現(xiàn)。所述方法包括借助于操縱機器人（handling robot）從裝載區(qū)域收集帶有不確定形狀的坯件；使該坯件運動到掃描區(qū)域；借助于視覺系統(tǒng)掃描坯件的三維形狀并且將所述坯件的虛擬圖像儲存在存儲器中；基于坯件的所述虛擬圖像計算三維切削路徑以便將坯件磨削成所述板體；借助于操縱機器人使坯件運動到機加工區(qū)域；以及借助于機加工機器人將坯件磨削成板體。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，磨削的步驟進一步包括借助于機加工機器人在所述板體的前部和/或后部處將凹部磨削于板體內，其中，每個凹部適應于接收配件。

在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，板體還印制有個體的圖像。為此，提供一種方法，該方法進一步包括以下步驟：通過使用虛擬圖像來識別坯件的表面法線；以及借助于印制機器人將圖像印制于坯件上，通過基于所識別的表面法線將印制機器人的印制頭對齊使得所述印制頭在印制期間以平行于坯件的表面的方式被承載（carry）。根據示例性實施例，該印制步驟可以在磨削步驟之前執(zhí)行。

在本發(fā)明的又一個優(yōu)選實施例中，在磨削操作之后執(zhí)行印制。在這種情況下，該方法進一步包括借助于視覺系統(tǒng)掃描板體的三維形狀并且將所述板體的虛擬圖像儲存在存儲器中；通過使用該虛擬圖像識別板體的表面法線；以及借助于印制機器人將圖像印制于板體上，通過基于所識別的表面法線使印制機器人的印制頭對齊使得所述印制頭在印制期間以平行于板體的表面的方式被承載。

在又一個優(yōu)選實施例中，該方法進一步包括用唯一的識別特征來標記坯件。

根據本發(fā)明的另一方面，所述目的可以由用于從具有不確定形狀的坯件制造板體（諸如滑板）的一種系統(tǒng)實現(xiàn)。所述系統(tǒng)包括裝載區(qū)域、操縱機器人、掃描區(qū)域、視覺系統(tǒng)、機加工區(qū)域以及機加工機器人，并且配置為執(zhí)行根據上文所描述的第一方面的方法。

在優(yōu)選實施例中，該系統(tǒng)可以進一步包括印制機器人以便將圖像印制于坯件上或者板體上。如果印制機器人在坯件已被磨削之后印制圖像，則該系統(tǒng)進一步配置為執(zhí)行新的掃描，現(xiàn)在掃描板體的形狀，以便為印制機器人創(chuàng)建新的虛擬圖像。

該系統(tǒng)可以進一步包括布置在操縱機器人上的激光器，并且配置為用唯一的識別特征來標記坯件。

通過在磨削操作之前確定坯件的精確形狀，提高制造板體的準確度和效率兩者是可能的。

附圖說明

本公開的實施例的這些和其它方面、特征和優(yōu)點將從對各種實施例的以下描述中變得顯而易見和清晰，描述參照了附圖，附圖中：

圖1是不同類型的滑板的示意圖；

圖2示出翹尾式內凹滑板的典型形狀的透視圖；

圖3是用于滑板的配件的底視后視圖以及滑板的部分視圖；

圖4是用于制造滑板的系統(tǒng)的示意圖；以及

圖5是示出根據本發(fā)明的方法的流程圖，并且可選步驟用虛線標記。

具體實施方式

在以下描述中，出于解釋并且沒有限制性的目的，列出了具體細節(jié)，諸如具體部件、元件、技術等，以便提供例示實施例的透徹理解。然而，對于本領域技術人員將顯而易見的是，可以以不同于這些具體細節(jié)的其它方式來實踐例示實施例。在其它情形中，省略了公知方法和元件的詳細描述，以便不使示例性實施例的描述模糊不清。本文使用的術語是出于描述示例實施例的目的，并且不旨在限制本文所呈現(xiàn)的實施例。

在更加詳細地描述根據本發(fā)明的用于制造板體的方法和系統(tǒng)之前，將簡短地概述不同類型的滑板。將使用不同類型的滑板來說明本發(fā)明。然而，應當理解的是，可以用根據本發(fā)明的方法和系統(tǒng)制造任何類型的板體（諸如，滑板、滑水板、滑雪板、淺水沖浪板、雪地滑板、沖浪板等）。人們認為在示例中描述的滑板的類型，即，在滑板的后部和/或背部處帶有凹部的滑板是制造最為復雜的類型，并且因此對于所有類型的板都具有說明性。

因此，圖1示出可以用本發(fā)明的方法和系統(tǒng)制造的不同類型的滑板。附圖標記2表示街式滑板，附圖標記4表示公園式（park）或者過渡式（transition）滑板，附圖標記6表示長板，以及附圖標記8表示下沉長板?；宓膶挾鹊拇笮】梢栽?5 cm至30 cm之間變化，并且長度的大小可以在70 cm至150 cm之間變化。本發(fā)明對于翹尾式內凹滑板10尤其有用，圖2中示出了翹尾式內凹滑板10的基本形狀。這意味著滑板具有向上傾斜的端部部分和內凹的騎乘部分。在圖2中，滑板10還設有配件14。如上文在背景技術中提到的那樣，配件14用于當執(zhí)行翱驪時保護滑板的前部和后部。圖3中示出了滑板的后端的放大視圖。配件14以拆卸狀態(tài)示出，并且還清楚地示出了對應的凹部12，配件14將插入該對應凹部12內。取決于配件的形狀，可以將這種凹部12設在滑板的上側和下側兩者上。在這種情況下，該配件可以更加U形，諸如在例如公開了若干類型的配件的EP 1 156 858B1中所示的那樣。為了以能夠移除的方式將配件緊固在滑板上，凹部12中設有孔16，使得配件可以螺紋旋擰于滑板的凹部12上。

現(xiàn)在轉向圖4，將描述根據本發(fā)明的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括裝載區(qū)域40、操縱機器人50、第一印制單元43、第二印制單元45、兩個印制機器人60、目視系統(tǒng)47、掃描區(qū)域46、機加工區(qū)域48、機加工機器人70、工具儲存區(qū)域80以及輸出區(qū)域44。應當理解的是，系統(tǒng)中的所有機器人均是計算機控制的，并且可以以許多不同方式編程以便執(zhí)行根據本發(fā)明的方法步驟。相信根據本公開中所描述的內容來執(zhí)行這種編程處于本領域技術人員的能力之內。

取決于系統(tǒng)的期望生產能力，可以存在一個或多個裝載區(qū)域40。在裝載區(qū)域40中，設有坯件20的托盤正進入制造單元，該制造單元的主要區(qū)域用虛線示出。托盤可以布置在包含八個托盤的圓盤傳送帶中，并且?guī)в胁煌愋偷呐骷员闵a不同類型的滑板。該圓盤傳送帶將以圓圈形式旋轉直到坯件20的正確托盤到達，即，將制造滑板板面的坯件20的類型。

操縱機器人50可以是六軸機器人并且用于使坯件20在制造單元中的不同區(qū)域之間運動，即，在裝載區(qū)域、第一印制區(qū)域43和第二印制區(qū)域45、掃描區(qū)域46、機加工區(qū)域48、以及輸出區(qū)域44中往來。在本發(fā)明的一些實施例中，操縱機器人50可以配備有激光視覺系統(tǒng)47以便掃描毛邊滑板坯件的托盤，從而識別待用于制造下一個滑板主體10的坯件。視覺系統(tǒng)47還可以用于創(chuàng)建所述坯件的三維虛擬圖像，該虛擬圖像將稍后在切削、印制和/或磨削坯件時使用。在另一個實施例中，代替地，視覺系統(tǒng)47設在掃描區(qū)域46中并且使用操縱機器人50以將坯件20或者在可用時將滑板主體10運輸至掃描區(qū)域46或者從掃描區(qū)域46運輸出。在本發(fā)明的背景中，坯件20是未加工的工件，并且滑板主體或者板體是已經在坯件上執(zhí)行了所有機加工步驟（諸如，磨削、鉆削、砂磨和精整）之后的坯件。

第一印制區(qū)域43和第二印制區(qū)域45中的每一個分別可以劃分為具有12個位置的兩個區(qū)，其中每個位置用于接收坯件20或者滑板主體10。印制區(qū)域43和45設有固定件42，其適應于在將在下文描述的印制過程期間接收和保持坯件20或者滑板主體。印制區(qū)域43和45中的每一個由印制機器人60服務。

機加工機器人70也是六軸線機器人并且用于將坯件20機加工成滑板主體10。在機加工區(qū)域48中執(zhí)行該機加工。由于機加工機器人70配置為執(zhí)行不同的機加工操作，諸如，鉆削、磨削、砂磨和精整，因此工具儲存區(qū)域80設在機加工機器人70所能及的范圍內。工具儲存區(qū)域80儲存不同的工具82-88。

如上文所提到的那樣，系統(tǒng)還包括輸出區(qū)域44，在將完成的滑板主體10進一步運送至最終客戶之前，完成的滑板主體10在該輸出區(qū)域44中緩沖（buffer）。因此，已經描述了本發(fā)明的系統(tǒng)。為了更好地理解該系統(tǒng)的不同功能，將結合圖5描述用于制造滑板主體10的方法。

圖5是示出根據本發(fā)明的方法的流程圖，并且可選步驟用虛線標記。應當理解的是，本發(fā)明涉及從具有不確定形狀的坯件制造板體10。在優(yōu)選實施例中，板體可以是在所述主體的前部和/或后部具有凹部12的滑板主體，并且每個凹部12適應于接收如上文提到的配件14。

該方法始于步驟100，在步驟100中，操縱機器人50從裝載區(qū)域40收集坯件20。如上文提到的那樣，每個坯件具有唯一且單個的形狀，系統(tǒng)必須知道這種形狀以便恰當地將坯件20機加工成滑板主體。如上文所提到的，操縱機器人50可以設有目視系統(tǒng)47以便識別用于待生產的下一個板體10的適當坯件。如果操縱機器人50不具有視覺系統(tǒng)47，則操縱機器人50可以代替地在步驟200中使坯件20運動至掃描區(qū)域46，并且使用設在該掃描區(qū)域46處的視覺系統(tǒng)47。在步驟300中，借助于視覺系統(tǒng)47以三維方式掃描坯件20的形狀，以便創(chuàng)建坯件20的三維虛擬圖像。獨立于如何通過布置在操縱機器人50上的視覺系統(tǒng)47或者布置在掃描區(qū)域46處的視覺系統(tǒng)47創(chuàng)建虛擬圖像，儲存該圖像以便稍后使用。在本發(fā)明的背景中，應當理解的是，如果視覺系統(tǒng)設在操縱機器人50上，則掃描坯件的掃描區(qū)域46可以是操縱機器人50周圍的區(qū)域。

在從裝載區(qū)域40收集坯件20之后并且當已經將坯件20牢固地固定至第一印制區(qū)域43和第二印制區(qū)域45、掃描區(qū)域46或者機加工區(qū)域48中的任一者的固定件42時，操縱機器人50在步驟150中用唯一的識別特征和其它信息來標記坯件20。這種信息可以例如是訂購滑板的客戶的姓名、層疊結構、形狀號碼、表面號碼、長度、寬度、軸距、鼻部長度、尾部長度、鼻部TIP號、尾部TIP號、制造日期和時間。步驟150是可選步驟。

儲存了虛擬三維圖像之后，該數據將用于在步驟400中計算三維切削路徑以便將坯件20磨削成滑板主體。在步驟500中，操縱機器人50使坯件20運動至機加工區(qū)域48，在機加工區(qū)域48中，機加工機器人70在步驟600中將坯件20磨削成包括所述至少一個凹部12的板體。如果機加工機器人70需要調換工具82-88或者更換磨損的工具，則機加工機器人70運動至工具儲存區(qū)域80并且調換工具。因此，通過執(zhí)行步驟100-600，以高準確性和高效率從坯件20制造滑板主體10是可能的。這是由于當生產滑板主體時，認識并且考慮到了坯件的每一個單個形狀。此外，通過使用根據本發(fā)明的系統(tǒng)，還可能創(chuàng)建非常靈活的制造系統(tǒng)，其中，最終用戶（即，任何板的騎手（rider））在訂購其板時可以通過選擇不同的參數來訂制其自己的板體。在不需要針對每次生產板重新編程機加工機器人70的情況下可以完成所有這些。在計算用于機加工機器人70的三維切削路徑時，機加工機器人70可以使用相同的計算機輔助制造（CAM）文件和用戶選擇的參數，其中計算機輔助制造（CAM）文件能夠使用來自視覺系統(tǒng)47的輸入，即，坯件20的形狀。如將在下文解釋的那樣，根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例，還可能在板體上印制個性化圖像。

如上文提到的那樣，該系統(tǒng)可以也作為選項提供在板體上印制圖像。印制在第一印制區(qū)域43或者第二印制區(qū)域45中的任一者中執(zhí)行。在該示例性實施例中使用兩個印制區(qū)域的原因在于，這將提高制造能力；當一個印制區(qū)域忙于借助印制機器人60印制坯件或者板體時，可以卸載另一個印制區(qū)域并且然后由操縱機器人50用新的工件裝載。當然，根據系統(tǒng)的期望能力，還可能使用一個或者兩個以上的印制區(qū)域?？梢曰蛘咴趯⑴骷?0機加工成板體之前或者在已將坯件機加工成板體之后執(zhí)行印制操作。在第一種情況下，印制操作始于在步驟700中通過使用所儲存的虛擬圖像識別坯件20的表面法線，并且然后在步驟800中借助于印制機器人60將圖像印制于坯件上。這通過以下操作完成：基于所識別的表面法線使印制機器人60的印制頭對齊，使得在印制圖像印制期間所述印制頭被承載為平行于坯件20的表面。

在將圖像印制在板體上的情況下，即，在已將坯件20機加工成板體之后，需要另一個步驟，這是由于所儲存的坯件的虛擬圖像不再有效。所儲存的虛擬圖像與坯件有關但與板體無關。因此，在步驟900中，執(zhí)行借助于視覺系統(tǒng)47以三維方式對滑板主體10的形狀的掃描，并且將所述板體10的虛擬圖像儲存在存儲器中。其后，執(zhí)行與上文相同的用于印制坯件20的步驟。因此，在步驟700中，利用新的虛擬圖像識別板體的表面法線并且然后以與針對坯件那樣的對應方式印制圖像。

因此，認為已經處于圖示和描述的目的透徹地描述了不同的實施例。然而，前述描述不旨在是詳盡的或者將示例性實施例限制于所公開的精確形式。因此，根據上述教導改型和變型是可能的，或者可以從所提供的實施例的各種替代的實踐中獲取更改和變型。選取和描述本文所討論的示例是為了解釋各種示例實施例的原理和本質及其實踐應用，以使得本領域技術人員能夠以各種方式利用該示例實施例，以及在適合于所設想的特定用途的情況下用各種改型利用示例實施例。本文所描述的實施例的特征可以在方法、設備、模塊、系統(tǒng)和計算機程序產品的所有可能的組合中進行組合。應當認識的是，本文所呈現(xiàn)的任何示例實施例均可以結合另一示例實施例，或者與另一實施例以任何組合的方式使用。

還應當注意的是，詞語“包括”不必須排除所列出的那些元件或者步驟之外的其它元件或者步驟的存在，并且元件之前的詞語“一”或者“一個”不排除多個這種元件的存在。應當進一步注意的是，任何附圖標記均不限制示例實施例的范圍，示例實施例可以至少部分地借助于硬件和軟件兩者來實現(xiàn)，并且若干“構件”、“單元”或者“裝置”可以由硬件的相同物件來表示。