用于制造板体的系统和方法与流程

本发明涉及用于从具有不确定形状的坯件制造板体的一种系统和一种方法。

背景技术：

当制造不同类型的板体（诸如，滑板、滑水板、滑雪板、浅水冲浪板、雪地滑板、冲浪板等）时，以呈竖直层叠的芯或者交叉层叠的薄板（veneer）形式的木材开始，将该木材挤压并且成型为实质上矩形的三维内凹形状，这被称为毛边坯件或者在下文称为坯件。由于坯件由木质原材料制成并且有时在相同模具中同时压制多个坯件，所以坯件的形状将根据坯件在模具中的放置而变化，此外，由于诸如温度和湿度的周围条件，坯件的形状在压制之后也能够改变。由于起始材料具有不确定形状，所以当制造板体时，变化的形状将是一个挑战。

如果以滑板作为示例，用于生产滑板的材料是软枫木或者将如上文所提到的那样受到温度和湿度的影响的一些其它木质材料。这意味着，制造滑板的每个坯件将具有单个的或者不确定的形状。因此，如今的滑板是手工制作的，使得坯件的变型得以纳入考虑。然而，即使手工制作的滑板也不总能满足有关准确性的高要求。

关于滑板，过去数年市场中还出现了设有配件的滑板，该配件设在后端和前端处。这种配件使得该板的生产变得复杂，原因在于磨削（mill）该配件需要高度的准确性。

为了生产在鼻部和尾部区域中配备有配件等的滑板，在滑板的鼻部和尾部处设置凹部，使得当将配件安装到滑板上时，该配件与滑板的骑乘表面的其余部分齐平。安装在配件中的元件由具有比滑板主体的其余部分更低的机械减震能力和更高的弹性模数的材料制成。欧洲专利no. 1 156 858 B1中更接近地描述了这种滑板。配件是能够替换的，并且当配件磨损时可以更换配件，从而延长滑板的功能寿命。代替替换滑板的整个主体或者坯件，在不减损滑板的性质的情况下更换一个或者多个配件就已足够。针对浅水冲浪板的类似专利在美国专利nr. 3,481,619中描述。

配件的使用不仅显著地改变了浅水冲浪板和滑板的寿命期限，而且对于滑板，当执行现代滑板技巧中的前提操纵（即，翱骊（ollie））时还经由更加可预见的打板（pop）提供了改进的性能。然而，相比于制造没有任何配件的传统滑板，制造这些新滑板甚至更加复杂。原因在于，需要用高精度来磨削配件将接合在其内的凹部。

因此，需要用于用高度的准确性以及高效率制造不同类型的板（诸如，滑板、滑水板、滑雪板、浅水冲浪板和雪地滑板等）的方法还有系统。

技术实现要素：

本发明的实施例的目的在于提供一种方法和一种系统，用该方法和该系统可以提高制造准确性和效率。

根据本发明的第一方面，该目的可以由一种用于从具有不确定形状的坯件制造诸如滑板的板体的方法来实现。所述方法包括借助于操纵机器人（handling robot）从装载区域收集带有不确定形状的坯件；使该坯件运动到扫描区域；借助于视觉系统扫描坯件的三维形状并且将所述坯件的虚拟图像储存在存储器中；基于坯件的所述虚拟图像计算三维切削路径以便将坯件磨削成所述板体；借助于操纵机器人使坯件运动到机加工区域；以及借助于机加工机器人将坯件磨削成板体。

在本发明的优选实施例中，磨削的步骤进一步包括借助于机加工机器人在所述板体的前部和/或后部处将凹部磨削于板体内，其中，每个凹部适应于接收配件。

在本发明的另一优选实施例中，板体还印制有个体的图像。为此，提供一种方法，该方法进一步包括以下步骤：通过使用虚拟图像来识别坯件的表面法线；以及借助于印制机器人将图像印制于坯件上，通过基于所识别的表面法线将印制机器人的印制头对齐使得所述印制头在印制期间以平行于坯件的表面的方式被承载（carry）。根据示例性实施例，该印制步骤可以在磨削步骤之前执行。

在本发明的又一个优选实施例中，在磨削操作之后执行印制。在这种情况下，该方法进一步包括借助于视觉系统扫描板体的三维形状并且将所述板体的虚拟图像储存在存储器中；通过使用该虚拟图像识别板体的表面法线；以及借助于印制机器人将图像印制于板体上，通过基于所识别的表面法线使印制机器人的印制头对齐使得所述印制头在印制期间以平行于板体的表面的方式被承载。

在又一个优选实施例中，该方法进一步包括用唯一的识别特征来标记坯件。

根据本发明的另一方面，所述目的可以由用于从具有不确定形状的坯件制造板体（诸如滑板）的一种系统实现。所述系统包括装载区域、操纵机器人、扫描区域、视觉系统、机加工区域以及机加工机器人，并且配置为执行根据上文所描述的第一方面的方法。

在优选实施例中，该系统可以进一步包括印制机器人以便将图像印制于坯件上或者板体上。如果印制机器人在坯件已被磨削之后印制图像，则该系统进一步配置为执行新的扫描，现在扫描板体的形状，以便为印制机器人创建新的虚拟图像。

该系统可以进一步包括布置在操纵机器人上的激光器，并且配置为用唯一的识别特征来标记坯件。

通过在磨削操作之前确定坯件的精确形状，提高制造板体的准确度和效率两者是可能的。

附图说明

本公开的实施例的这些和其它方面、特征和优点将从对各种实施例的以下描述中变得显而易见和清晰，描述参照了附图，附图中：

图1是不同类型的滑板的示意图；

图2示出翘尾式内凹滑板的典型形状的透视图；

图3是用于滑板的配件的底视后视图以及滑板的部分视图；

图4是用于制造滑板的系统的示意图；以及

图5是示出根据本发明的方法的流程图，并且可选步骤用虚线标记。

具体实施方式

在以下描述中，出于解释并且没有限制性的目的，列出了具体细节，诸如具体部件、元件、技术等，以便提供例示实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，可以以不同于这些具体细节的其它方式来实践例示实施例。在其它情形中，省略了公知方法和元件的详细描述，以便不使示例性实施例的描述模糊不清。本文使用的术语是出于描述示例实施例的目的，并且不旨在限制本文所呈现的实施例。

在更加详细地描述根据本发明的用于制造板体的方法和系统之前，将简短地概述不同类型的滑板。将使用不同类型的滑板来说明本发明。然而，应当理解的是，可以用根据本发明的方法和系统制造任何类型的板体（诸如，滑板、滑水板、滑雪板、浅水冲浪板、雪地滑板、冲浪板等）。人们认为在示例中描述的滑板的类型，即，在滑板的后部和/或背部处带有凹部的滑板是制造最为复杂的类型，并且因此对于所有类型的板都具有说明性。

因此，图1示出可以用本发明的方法和系统制造的不同类型的滑板。附图标记2表示街式滑板，附图标记4表示公园式（park）或者过渡式（transition）滑板，附图标记6表示长板，以及附图标记8表示下沉长板。滑板的宽度的大小可以在15 cm至30 cm之间变化，并且长度的大小可以在70 cm至150 cm之间变化。本发明对于翘尾式内凹滑板10尤其有用，图2中示出了翘尾式内凹滑板10的基本形状。这意味着滑板具有向上倾斜的端部部分和内凹的骑乘部分。在图2中，滑板10还设有配件14。如上文在背景技术中提到的那样，配件14用于当执行翱骊时保护滑板的前部和后部。图3中示出了滑板的后端的放大视图。配件14以拆卸状态示出，并且还清楚地示出了对应的凹部12，配件14将插入该对应凹部12内。取决于配件的形状，可以将这种凹部12设在滑板的上侧和下侧两者上。在这种情况下，该配件可以更加U形，诸如在例如公开了若干类型的配件的EP 1 156 858B1中所示的那样。为了以能够移除的方式将配件紧固在滑板上，凹部12中设有孔16，使得配件可以螺纹旋拧于滑板的凹部12上。

现在转向图4，将描述根据本发明的系统。该系统包括装载区域40、操纵机器人50、第一印制单元43、第二印制单元45、两个印制机器人60、目视系统47、扫描区域46、机加工区域48、机加工机器人70、工具储存区域80以及输出区域44。应当理解的是，系统中的所有机器人均是计算机控制的，并且可以以许多不同方式编程以便执行根据本发明的方法步骤。相信根据本公开中所描述的内容来执行这种编程处于本领域技术人员的能力之内。

取决于系统的期望生产能力，可以存在一个或多个装载区域40。在装载区域40中，设有坯件20的托盘正进入制造单元，该制造单元的主要区域用虚线示出。托盘可以布置在包含八个托盘的圆盘传送带中，并且带有不同类型的坯件以便生产不同类型的滑板。该圆盘传送带将以圆圈形式旋转直到坯件20的正确托盘到达，即，将制造滑板板面的坯件20的类型。

操纵机器人50可以是六轴机器人并且用于使坯件20在制造单元中的不同区域之间运动，即，在装载区域、第一印制区域43和第二印制区域45、扫描区域46、机加工区域48、以及输出区域44中往来。在本发明的一些实施例中，操纵机器人50可以配备有激光视觉系统47以便扫描毛边滑板坯件的托盘，从而识别待用于制造下一个滑板主体10的坯件。视觉系统47还可以用于创建所述坯件的三维虚拟图像，该虚拟图像将稍后在切削、印制和/或磨削坯件时使用。在另一个实施例中，代替地，视觉系统47设在扫描区域46中并且使用操纵机器人50以将坯件20或者在可用时将滑板主体10运输至扫描区域46或者从扫描区域46运输出。在本发明的背景中，坯件20是未加工的工件，并且滑板主体或者板体是已经在坯件上执行了所有机加工步骤（诸如，磨削、钻削、砂磨和精整）之后的坯件。

第一印制区域43和第二印制区域45中的每一个分别可以划分为具有12个位置的两个区，其中每个位置用于接收坯件20或者滑板主体10。印制区域43和45设有固定件42，其适应于在将在下文描述的印制过程期间接收和保持坯件20或者滑板主体。印制区域43和45中的每一个由印制机器人60服务。

机加工机器人70也是六轴线机器人并且用于将坯件20机加工成滑板主体10。在机加工区域48中执行该机加工。由于机加工机器人70配置为执行不同的机加工操作，诸如，钻削、磨削、砂磨和精整，因此工具储存区域80设在机加工机器人70所能及的范围内。工具储存区域80储存不同的工具82-88。

如上文所提到的那样，系统还包括输出区域44，在将完成的滑板主体10进一步运送至最终客户之前，完成的滑板主体10在该输出区域44中缓冲（buffer）。因此，已经描述了本发明的系统。为了更好地理解该系统的不同功能，将结合图5描述用于制造滑板主体10的方法。

图5是示出根据本发明的方法的流程图，并且可选步骤用虚线标记。应当理解的是，本发明涉及从具有不确定形状的坯件制造板体10。在优选实施例中，板体可以是在所述主体的前部和/或后部具有凹部12的滑板主体，并且每个凹部12适应于接收如上文提到的配件14。

该方法始于步骤100，在步骤100中，操纵机器人50从装载区域40收集坯件20。如上文提到的那样，每个坯件具有唯一且单个的形状，系统必须知道这种形状以便恰当地将坯件20机加工成滑板主体。如上文所提到的，操纵机器人50可以设有目视系统47以便识别用于待生产的下一个板体10的适当坯件。如果操纵机器人50不具有视觉系统47，则操纵机器人50可以代替地在步骤200中使坯件20运动至扫描区域46，并且使用设在该扫描区域46处的视觉系统47。在步骤300中，借助于视觉系统47以三维方式扫描坯件20的形状，以便创建坯件20的三维虚拟图像。独立于如何通过布置在操纵机器人50上的视觉系统47或者布置在扫描区域46处的视觉系统47创建虚拟图像，储存该图像以便稍后使用。在本发明的背景中，应当理解的是，如果视觉系统设在操纵机器人50上，则扫描坯件的扫描区域46可以是操纵机器人50周围的区域。

在从装载区域40收集坯件20之后并且当已经将坯件20牢固地固定至第一印制区域43和第二印制区域45、扫描区域46或者机加工区域48中的任一者的固定件42时，操纵机器人50在步骤150中用唯一的识别特征和其它信息来标记坯件20。这种信息可以例如是订购滑板的客户的姓名、层叠结构、形状号码、表面号码、长度、宽度、轴距、鼻部长度、尾部长度、鼻部TIP号、尾部TIP号、制造日期和时间。步骤150是可选步骤。

储存了虚拟三维图像之后，该数据将用于在步骤400中计算三维切削路径以便将坯件20磨削成滑板主体。在步骤500中，操纵机器人50使坯件20运动至机加工区域48，在机加工区域48中，机加工机器人70在步骤600中将坯件20磨削成包括所述至少一个凹部12的板体。如果机加工机器人70需要调换工具82-88或者更换磨损的工具，则机加工机器人70运动至工具储存区域80并且调换工具。因此，通过执行步骤100-600，以高准确性和高效率从坯件20制造滑板主体10是可能的。这是由于当生产滑板主体时，认识并且考虑到了坯件的每一个单个形状。此外，通过使用根据本发明的系统，还可能创建非常灵活的制造系统，其中，最终用户（即，任何板的骑手（rider））在订购其板时可以通过选择不同的参数来订制其自己的板体。在不需要针对每次生产板重新编程机加工机器人70的情况下可以完成所有这些。在计算用于机加工机器人70的三维切削路径时，机加工机器人70可以使用相同的计算机辅助制造（CAM）文件和用户选择的参数，其中计算机辅助制造（CAM）文件能够使用来自视觉系统47的输入，即，坯件20的形状。如将在下文解释的那样，根据本发明的优选实施例，还可能在板体上印制个性化图像。

如上文提到的那样，该系统可以也作为选项提供在板体上印制图像。印制在第一印制区域43或者第二印制区域45中的任一者中执行。在该示例性实施例中使用两个印制区域的原因在于，这将提高制造能力；当一个印制区域忙于借助印制机器人60印制坯件或者板体时，可以卸载另一个印制区域并且然后由操纵机器人50用新的工件装载。当然，根据系统的期望能力，还可能使用一个或者两个以上的印制区域。可以或者在将坯件20机加工成板体之前或者在已将坯件机加工成板体之后执行印制操作。在第一种情况下，印制操作始于在步骤700中通过使用所储存的虚拟图像识别坯件20的表面法线，并且然后在步骤800中借助于印制机器人60将图像印制于坯件上。这通过以下操作完成：基于所识别的表面法线使印制机器人60的印制头对齐，使得在印制图像印制期间所述印制头被承载为平行于坯件20的表面。

在将图像印制在板体上的情况下，即，在已将坯件20机加工成板体之后，需要另一个步骤，这是由于所储存的坯件的虚拟图像不再有效。所储存的虚拟图像与坯件有关但与板体无关。因此，在步骤900中，执行借助于视觉系统47以三维方式对滑板主体10的形状的扫描，并且将所述板体10的虚拟图像储存在存储器中。其后，执行与上文相同的用于印制坯件20的步骤。因此，在步骤700中，利用新的虚拟图像识别板体的表面法线并且然后以与针对坯件那样的对应方式印制图像。

因此，认为已经处于图示和描述的目的透彻地描述了不同的实施例。然而，前述描述不旨在是详尽的或者将示例性实施例限制于所公开的精确形式。因此，根据上述教导改型和变型是可能的，或者可以从所提供的实施例的各种替代的实践中获取更改和变型。选取和描述本文所讨论的示例是为了解释各种示例实施例的原理和本质及其实践应用，以使得本领域技术人员能够以各种方式利用该示例实施例，以及在适合于所设想的特定用途的情况下用各种改型利用示例实施例。本文所描述的实施例的特征可以在方法、设备、模块、系统和计算机程序产品的所有可能的组合中进行组合。应当认识的是，本文所呈现的任何示例实施例均可以结合另一示例实施例，或者与另一实施例以任何组合的方式使用。

还应当注意的是，词语“包括”不必须排除所列出的那些元件或者步骤之外的其它元件或者步骤的存在，并且元件之前的词语“一”或者“一个”不排除多个这种元件的存在。应当进一步注意的是，任何附图标记均不限制示例实施例的范围，示例实施例可以至少部分地借助于硬件和软件两者来实现，并且若干“构件”、“单元”或者“装置”可以由硬件的相同物件来表示。