本发明涉及一种自动加工机及加工方法，特别是涉及一种用于鞋制程的自动化穿鞋带机及鞋面加工方法。
背景技术：
一般来说，为方便消费者购买鞋子后能直接穿着用，在鞋子制作的流程中会加入一道穿鞋带的加工程序。由于以人工作业进行穿鞋带的加工相当耗费人力，所以现今发展出一种自动化的穿鞋带机，例如中国授权公告号cn103876393专利案。
该穿鞋带机用于将一个鞋带穿设于一个未加鞋底的鞋帮，该穿鞋带机包括一个机架、一个能相对于该机架前后移动且供该鞋帮固定设置的定位座、一个能夹持该鞋帮并能将该鞋帮定位于该定位座的吊臂，及一个能相对于该机架左右移动且设置高度高于该定位座的夹爪。
该穿鞋带机的穿鞋带步骤是先以该吊臂将该鞋帮定位于该定位座上后，该定位座移动至该夹爪下方，此时该夹爪已夹持该鞋带两端的其中一端准备进行穿设。接着，该夹爪下降并由左至右及由右至左往复移动，以一次穿一个孔的方式将该鞋带穿设于该鞋帮，配合该定位座的前后移动，能依序完成该鞋带的其中一端的穿设。最后，该夹爪夹持该鞋带的其中另一端，并依照与上述相同的方式依序完成该鞋带的其中另一端的穿设工作。
由上所述，能知该穿鞋带机的夹爪工作一趟仅能完成单一侧鞋带孔的穿设，所以需作业两趟才能完成一只鞋帮的鞋带穿设工作，因而使该夹爪的整体作业时间与人工作业的时间相比并没有显著的优势。另一方面，就鞋子作为产品在商场贩卖的层面而言，所有产品的鞋带都应该要能呈现一致的交叉形式，例如：左上右下或右上左下等，但该穿鞋带机所穿设的鞋带由于不是双侧同时完成，而是以类似跳跃的方式，先穿完一侧再穿另一侧，所以由该穿鞋带机所完成穿设的鞋带并无法达成出货时所要求的产品一致性。
此外，该穿鞋带机的夹爪进行鞋带穿孔时的对位与对准相当依赖该定位座移动至预定位置的精准度，该定位座的位置只要稍有偏差，该夹爪便无法顺利将该鞋带穿过鞋带孔，此时就要以人工的方式进行该定位座的位置的微调与修正，因而无法完全省去从旁监看该穿鞋带机作业的人力。
技术实现要素：
本发明的其中一个目的在于提供一种具有机器视觉功能而能自动侦测鞋带孔的位置，且工作一趟就能完成双侧的鞋带孔的穿设的自动化穿鞋带机。
本发明自动化穿鞋带机能将一个鞋带穿设于一个鞋面部。该鞋带包括两个覆端件，及一个连接于所述覆端件之间的挠性段。该鞋面部包括两个间隔设置的鞋眼片。每一个鞋眼片具有数个贯穿设置且间隔排列的鞋带孔。
该自动化穿鞋带机包含一个治具单元、一个机械手单元、一个机器视觉单元及一个控制单元。
该治具单元供该鞋面部设置。
该机械手单元设置于该治具单元的邻近处，并能同时对所述覆端件进行夹持或放开的动作，且能使所述覆端件依序穿过所述鞋带孔。
该机器视觉单元能侦测所述鞋带孔的位置，并输出一个相关于所述鞋带孔的其中一者的位置的坐标信号。
该控制单元接收该坐标信号，并输出一个控制该机械手单元进行作动的驱动信号。
本发明自动化穿鞋带机，该机械手单元包括一个手臂模组，及两个间隔设置于手臂模组的夹爪模组，该手臂模组具有一个固定设置且不会任意移动的载座，及一个设置于该载座且能相对于该载座作动的上臂机构，所述夹爪模组设置于该上臂机构且位于该上臂机构相反于该载座的一端，每一个夹爪模组具有一个夹爪座，及两个间隔设置于该夹爪座且能相对于该夹爪座进行伸缩并能对所述覆端件的其中一者进行夹持或放开的动作的夹爪机构，该上臂机构接收该驱动信号且能使所述夹爪模组移动至一个指定位置，并输出一个相关于该指定位置的位置信号至该控制单元，该控制单元能输出一个控制所述夹爪机构的其中一者进行夹持或放开的夹放信号，所述夹爪机构接收该夹放信号且执行一个指定动作并输出一个相关于该指定动作的状态信号至该控制单元。
本发明自动化穿鞋带机，该机器视觉单元包括一个设置于该治具单元的照明模组、一个设置于该治具单元与该机械手单元的其中一者的影像撷取模组，及一个影像运算模组，该照明模组能提供光源而使光线穿过该鞋面部的所述鞋带孔，该控制单元能输出一个控制该影像撷取模组执行影像撷取的撷取信号，该影像撷取模组接收该撷取信号且进行影像撷取并输出一个相关于所述鞋带孔的数字影像，该影像运算模组接收该数字影像并输出该坐标信号。
本发明自动化穿鞋带机，该治具单元包括一个旋转台，及一个设置于该旋转台且供该鞋面部设置的夹持装置，该旋转台具有一个底座、一个能转动且设置于该底座且供该夹持装置设置的转盘，及一个设置于该底座且能使该转盘相对于该底座转动的旋转致动器，该控制单元能输出一个控制该旋转致动器的转动信号，该旋转致动器接收该转动信号且驱动该转盘转动而使该鞋面部能相对于该机械手单元进行角度旋转。
本发明自动化穿鞋带机，该治具单元包括一个供该鞋面部设置的夹持装置，该机械手单元的手臂模组还具有一个设置于该上臂机构且能使所述夹爪模组相对于该上臂机构转动的旋转致动器，该控制单元能输出一个控制该旋转致动器的转动信号，该旋转致动器接收该转动信号且驱动所述夹爪模组转动而使所述夹爪模组能相对于该鞋面部进行角度旋转。
本发明自动化穿鞋带机，该鞋面部还包括一个位于所述鞋眼片之间的鞋舌，该鞋舌具有一个设置于顶面且呈环状的鞋舌环，该治具单元的夹持装置具有一个基座、两个间隔设置于该基座且能分别夹固所述鞋眼片的夹钳机构，及一个设置于该基座且位于所述夹钳机构之间并供该鞋舌环吊挂的悬臂机构。
本发明自动化穿鞋带机，每一个夹钳机构具有一个设置于该夹持装置的基座的夹钳支架、一个设置于该夹钳支架的内钳件，及一个与该内钳件相对且能移动且设置于该夹钳支架并能接近与远离该内钳件的外钳件，该悬臂机构具有一个设置于该夹持装置的基座的悬臂支架、一个枢设于该悬臂支架的悬臂件，及一个能伸缩且设置于该悬臂件且位于所述内钳件之间的挂钩件。
本发明的其中另一个目的在于提供一种加工时间短且作业时无需以人工进行对位校正的运用自动化穿鞋带机的鞋面加工方法。
该鞋面加工方法包含：
(a)设置一个鞋面部，并使该鞋面部不会任意滑动；
(b)让一个鞋带的两个覆端件受一个机械手单元夹持；
(c)撷取一个相关于该鞋面部的数个鞋带孔的数字影像，并利用该数字影像获得所述鞋带孔中相对应的两者的位置；
(d)该机械手单元将所述覆端件分别穿过所述鞋带孔中相对应的两者且穿过后一个连接于所述覆端件之间的挠性段呈现交叉，接着使所述覆端件远离该鞋面部；
(e)使该鞋面部相对于所述覆端件旋转或以该机械手单元使所述覆端件相对于该鞋面部旋转，该鞋面部或所述覆端件旋转后，该挠性段尚未穿设于所述鞋带孔的部分不会呈现交叉；及
(f)重复步骤(c)至步骤(e)，直到该鞋带穿设于该鞋面部全部的鞋带孔。
本发明鞋面加工方法，在该步骤(f)中，该鞋面部或所述覆端件的旋转方向全部都是与该步骤(e)中的该鞋面部或所述覆端件的旋转方向相同。
本发明鞋面加工方法，在该步骤(e)中，该鞋面部或所述覆端件的旋转角度实质上是180°。
本发明的有益效果在于：利用该机械手单元能同时对位于该鞋带两端的所述覆端件进行夹持或放开且能使所述覆端件依序穿过所述鞋带孔，使该机械手单元只需进行一趟作业就能完成该鞋面部上双侧的鞋带孔的穿设工作，能大幅缩短鞋面加工的时间。再者，利用该机器视觉单元能自动侦测所述鞋带孔的位置并提供该坐标信号给该控制单元，使该机械手单元能精准的将所述覆端件穿过所述鞋带孔，而无需再以人力从旁进行手动调整或校正，能省却监看的人事成本。此外，应用该鞋面加工方法中旋转该鞋面部或所述覆端件的步骤，除了能避免该挠性段发生缠绕而打结外，还能简化该机械手单元的动作路径及缩小该机械手单元的移动范围，降低作动复杂度，进而减少作业所需的时间。更进一步而言，本发明自动穿鞋带机的每一次作业都能使该鞋带以相同的交叉形式穿设于该鞋面部上，所以能达到产品出货时所要求的一致性。
附图说明
图1是一个立体图，显示本发明自动化穿鞋带机的一个第一实施例；
图2是该第一实施例的一个电路方块图；
图3是该第一实施例的一个不完整的立体图；
图4是一个类似于图3的视图，显示一个鞋面部设置于该第一实施例的一个夹持装置，且该第一实施例的两个夹爪模组分别夹持一个鞋带的两个覆端件；
图5是一个不完整的俯视图，显示该第一实施例将该鞋带穿设于该鞋面部的步骤；
图6是一个类似于图5的视图，显示该第一实施例将该鞋带穿设于该鞋面部的步骤；
图7是一个类似于图5的视图，显示该第一实施例将该鞋带穿设于该鞋面部的步骤；
图8是一个类似于图5的视图，显示该第一实施例将该鞋带穿设于该鞋面部的步骤；
图9是一个类似于图5的视图，显示该第一实施例将该鞋带穿设于该鞋面部的步骤；
图10是一个类似于图5的视图，显示该第一实施例将该鞋带穿设于该鞋面部的步骤；
图11是一个类似于图5的视图，显示该第一实施例将该鞋带穿设于该鞋面部的步骤；
图12是一个类似于图5的视图，显示该第一实施例将该鞋带穿设于该鞋面部的步骤；
图13是一个立体图，显示本发明的一个第二实施例；及
图14是该第二实施例的一个电路方块图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
在本发明被详细描述前，应当注意在以下的说明内容中，类似的组件是以相同的编号来表示。
参阅图1、2、4，为本发明自动化穿鞋带机的一个第一实施例，该自动化穿鞋带机包含一个治具单元1、一个机械手单元2、一个机器视觉单元3及一个控制单元4，并能将一个鞋带8穿设于一个鞋面部9。
参阅图4与图5，该鞋带8包括两个覆端件81，及一个连接于所述覆端件81之间的挠性段82。该鞋面部9包括两个间隔设置的鞋眼片91，及一个位于所述鞋眼片91之间的鞋舌92。每一个鞋眼片91具有数个贯穿设置且间隔排列的鞋带孔93。该鞋舌92具有一个设置于顶面且呈环状的鞋舌环94。
参阅图1、2、3，该治具单元1包括一个旋转台11，及一个设置于该旋转台11且供该鞋面部9设置的夹持装置12。
该旋转台11具有一个底座13、一个能转动且设置于该底座13且供该夹持装置12设置的转盘14，及一个设置于该底座13且能使该转盘14相对于该底座13转动的旋转致动器5。
该夹持装置12具有一个基座15、两个间隔设置于该基座15且能分别夹固所述鞋眼片91的夹钳机构16，及一个设置于该基座15且位于所述夹钳机构16之间并供该鞋舌环94吊挂的悬臂机构17。
在本实施例中，每一个夹钳机构16具有一个设置于该夹持装置12的基座15的夹钳支架161、一个设置于该夹钳支架161的内钳件162，及一个与该内钳件162相对且能移动且设置于该夹钳支架161并能接近与远离该内钳件162的外钳件163，但不限于此。在实际应用上，该内钳件162也可以是能移动且设置于该悬臂机构17且能接近与远离该外钳件163，而该外钳件163则是与该内钳件162相对且固定设置于该基座15。
同样在本实施例中，该悬臂机构17具有一个设置于该夹持装置12的基座15的悬臂支架171、一个枢设于该悬臂支架171的悬臂件172，及一个能伸缩且设置于该悬臂件172且位于所述内钳件162之间的挂钩件173，但不限于此。
该机械手单元2设置于该治具单元1的邻近处，并能同时对所述覆端件81进行夹持或放开的动作，且能使所述覆端件81依序穿过所述鞋带孔93。该机械手单元2包括一个手臂模组21，及两个间隔设置于手臂模组21的夹爪模组22。
该手臂模组21具有一个固定设置且不会任意移动的载座23，及一个设置于该载座23且能相对于该载座23作动的上臂机构24。
所述夹爪模组22设置于该上臂机构24且位于该上臂机构24相反于该载座23的一端。每一个夹爪模组22具有一个夹爪座25，及两个间隔设置于该夹爪座25且能相对于该夹爪座25进行伸缩并能对所述覆端件81的其中一者进行夹持或放开的动作的夹爪机构26。
该机器视觉单元3能侦测所述鞋带孔93的位置，并输出一个相关于所述鞋带孔93的其中一者的位置的坐标信号。该机器视觉单元3包括一个设置于该治具单元1的照明模组31、一个设置于该治具单元1与该机械手单元2的其中一者的影像撷取模组32，及一个影像运算模组33。该照明模组31能提供光源而使光线穿过该鞋面部9的所述鞋带孔93。
在本实施例中，该照明模组31实质上是设置于该旋转台11的转盘14的两个灯具，但不限于此，该照明模组31也可以是设置于该悬臂机构17的挂钩件173的一个发光二极管(led)灯组。同样在本实施例中，该影像撷取模组32实质上是设置于该旋转台11的转盘14的两个摄影机，但不限于此，该影像撷取模组32也可以是设置于所述夹爪模组22之间的一个微型镜头。
该控制单元4能输出一个控制该影像撷取模组32执行影像撷取的撷取信号。该影像撷取模组32接收该撷取信号且进行影像撷取并输出一个相关于所述鞋带孔93的数字影像。该影像运算模组33接收该数字影像并输出该坐标信号。
该控制单元4接收该坐标信号，并输出一个控制该上臂机构24进行作动的驱动信号。该上臂机构24接收该驱动信号且能使所述夹爪模组22移动至一个指定位置，并输出一个相关于该指定位置的位置信号至该控制单元4。
该控制单元4能输出一个控制所述夹爪机构26的其中一者进行夹持或放开的夹放信号。所述夹爪机构26接收该夹放信号且执行一个指定动作，并输出一个相关于该指定动作的状态信号至该控制单元4。
该控制单元4能输出一个控制该旋转致动器5的转动信号。该旋转致动器5接收该转动信号且驱动该转盘14转动而使该鞋面部9能相对于该机械手单元2进行角度旋转。
参阅图3与图4，运用该自动化穿鞋带机对该鞋面部9进行穿鞋带加工的流程详述于后。
首先，将该鞋面部9的每一个鞋眼片91置于各自的该夹钳机构16的内钳件162与外钳件163之间，并以该内钳件162与该外钳件163分别从内外夹固该鞋眼片91，使该鞋眼片91无法任意滑动。同时，将该鞋舌92的鞋舌环94套挂于该悬臂机构17的挂钩件173上，便完成该鞋面部9的设置工作。
接着，将该鞋带8的所述覆端件81分别穿过所述鞋带孔93中最接近鞋头的两者，再让所述夹爪模组22分别夹持所述覆端件81，此时该机械手单元2准备进行穿鞋带作业。要说明的是，每一个覆端件81是同时受到两组夹爪机构26夹持，且每一个夹爪机构26都能够独立进行夹放与伸缩的动作。
参阅图5与图6，该机器视觉单元3完成侦测所述覆端件81预计要穿设的鞋带孔93的坐标后，该上臂机构24开始作动以让所述覆端件81的其中一者接近所述鞋带孔93的其中一者。
当预计穿孔的覆端件81靠近预计穿设的鞋带孔93后，所述夹爪机构26中最靠近该鞋带孔93的一者会先放开预计穿孔的覆端件81并朝所述夹爪座25的方向缩回，接着该上臂机构24继续作动以将预计穿孔的覆端件81推过预计穿设的鞋带孔93。
当穿孔的覆端件81已过孔超过一半时，原本缩回的夹爪机构26会再度伸出夹持正在穿孔的覆端件81，而原本夹持穿孔的覆端件81的另一个夹爪机构26则会放开并缩回，以让位于穿设的鞋带孔93内侧的夹爪机构26能继续拉着正在穿孔的覆端件81顺利穿过该鞋带孔93。
当进行穿孔的覆端件81完成穿孔后，所有的夹爪机构26便回复夹持所述覆端件81的状态。
参阅图7，完成上述其中一侧的穿孔后，该上臂机构24继续作动以让所述覆端件81的其中另一者穿过相对应的另一侧的鞋带孔93，方法与上述相同。
参阅图8，当该机械手单元2完成所述鞋带孔93中相对应的两者的穿设后便会使所述覆端件81远离该鞋面部9一次，以让穿设于所述鞋带孔93之间的该挠性段82能被拉直而呈现平整、交叉的标准状态。
参阅图9，当所述覆端件81远离该鞋面部9后，该旋转台11的转盘14(见图4)便会顺时针方向旋转180°后停止，因而实质上使该鞋面部9相对于所述覆端件81旋转了180°。如此一来，该挠性段82尚未完成穿设的部分就不会呈现交叉的状态。在实际应用上，该鞋面部9的旋转方向并不限于顺时针方向，也可以是逆时针方向旋转，且旋转的角度也不限于180°。
参阅图10、11、12，该鞋面部9旋转后，该机器视觉单元3会再次侦测或以映射前次影像的方式取得所述覆端件81接下来预计要穿设的鞋带孔93的坐标。获得坐标后，该机械手单元2便能以相同于前述的方式进行所述鞋带孔93中相对应的两者的穿设工作。也就是：使所述覆端件81的其中一者先穿过其中一侧的一个孔；使所述覆端件81的其中另一者再穿过另一侧的一个孔；使所述覆端件81远离该鞋面部9；该鞋面部9进行旋转。如此重复执行，直到该鞋带8的挠性段82穿设于该鞋面部9所有的鞋带孔93。
要说明的是，该机械手单元2穿设该鞋面部9两侧相对应的鞋带孔93的先后顺序能决定该鞋带8的挠性段82在所述鞋眼片91之间呈现的交叉形式。举例来说，在本实施例中，穿设的顺序一律是先穿过俯视图中位于左侧的孔，再穿过俯视图中位于右侧的孔，结果就是如图12所示的交叉形式。假如将穿设的顺序更改为每次的左右顺序皆不同，例如：先左后右接着再先右后左，就能呈现出不同于本实施例的交叉形式。
综合上述，能归纳出本发明运用自动化穿鞋带机的鞋面加工方法，包含以下步骤：
(a)设置一个鞋面部9，并使该鞋面部9不会任意滑动；
(b)让一个鞋带8的两个覆端件81受一个机械手单元2夹持；
(c)撷取一个相关于该鞋面部9的数个鞋带孔93的数字影像，并利用该数字影像获得所述鞋带孔93中相对应的两者的位置；
(d)该机械手单元2将所述覆端件81分别穿过所述鞋带孔93中相对应的两者且穿过后一个连接于所述覆端件81之间的挠性段82呈现交叉，接着使所述覆端件81远离该鞋面部9；
(e)实质上使该鞋面部9相对于所述覆端件81旋转180°，该鞋面部9旋转后，该挠性段82尚未穿设于所述鞋带孔93的部分不会呈现交叉；及
(f)重复步骤(c)至步骤(e)，直到该鞋带8穿设于该鞋面部9全部的鞋带孔93，该鞋面部9的旋转方向全部都是与该步骤(e)中的旋转方向相同。
经由以上的说明，再将本发明的优点归纳如下：
一、本发明利用该机械手单元2能同时对位于该鞋带8两端的所述覆端件81进行夹持或放开，且能使所述覆端件81依序穿过所述鞋带孔93，相较于现今的穿鞋带机，本发明的该机械手单元2只需进行一趟的作业就能完成该鞋面部9上双侧的鞋带孔93的穿设工作，能大幅缩短鞋子制程中穿鞋带的加工时间，并能提供一致的交叉形式。
二、本发明利用该机器视觉单元3能自动侦测所述鞋带孔93的位置，并提供该坐标信号给该控制单元4以正确的控制该机械手单元2，相较于现今的穿鞋带机，本发明的该机械手单元2能精准的将所述覆端件81穿过所述鞋带孔93，而无需再以人力从旁进行手动的调整或校正，能省去监看穿鞋带作业的人事成本。
三、本发明应用该鞋面加工方法中使该鞋面部9相对于所述覆端件81旋转的步骤，相较于现今的穿鞋带机，本发明除了能避免该鞋带8的挠性段82发生缠绕而打结外，还能简化该机械手单元2的动作路径与缩小该机械手单元2的移动范围，降低作动的复杂度，进而减少自动化穿鞋带所需的作业时间。
参阅图13与图14，为本发明的一个第二实施例，该第二实施例是类似于该第一实施例。该第二实施例与该第一实施例的差异在于：
该治具单元1包括一个供该鞋面部9设置的夹持装置12。该夹持装置12具有一个基座15、两个间隔设置于该基座15且能分别夹固所述鞋眼片91的夹钳机构16，及一个设置于该基座15且位于所述夹钳机构16之间并供该鞋舌环94吊挂的悬臂机构17。在本实施例中，该夹持装置12仅有该基座15与该第一实施例不同，所述夹钳机构16与该悬臂机构17皆与该第一实施例相同。
该机械手单元2的手臂模组21还具有一个设置于该上臂机构24且能使所述夹爪模组22相对于该上臂机构24转动的旋转致动器5。
在本实施例中，该照明模组31实质上是设置于该夹持装置12的基座15的两个灯具，但不限于此。同样在本实施例中，该影像撷取模组32实质上是设置于该夹持装置12的基座15的两个摄影机，但不限于此。
该控制单元4能输出一个控制该旋转致动器5的转动信号，该旋转致动器5接收该转动信号且驱动所述夹爪模组22转动而使所述夹爪模组22能相对于该鞋面部9进行角度旋转。
由上述的差异，可以归纳出运用该第二实施例的鞋面加工方法，包含以下步骤：
(a)设置一个鞋面部9，并使该鞋面部9不会任意滑动；
(b)让一个鞋带8的两个覆端件81受一个机械手单元2夹持；
(c)撷取一个相关于该鞋面部9的数个鞋带孔93的数字影像，并利用该数字影像获得所述鞋带孔93中相对应的两者的位置；
(d)该机械手单元2将所述覆端件81分别穿过所述鞋带孔93中相对应的两者且穿过后一个连接于所述覆端件81之间的挠性段82呈现交叉，接着使所述覆端件81远离该鞋面部9；
(e)以该机械手单元2使所述覆端件81相对于该鞋面部9旋转180°，所述覆端件81旋转后，该挠性段82尚未穿设于所述鞋带孔93的部分不会呈现交叉；及
(f)重复步骤(c)至步骤(e)，直到该鞋带8穿设于该鞋面部9全部的鞋带孔93，所述覆端件81的旋转方向全部都是与该步骤(e)中的旋转方向相同。
如此，该第二实施例也能达到与上述该第一实施例相同的目的与功效。此外，由于该旋转致动器5是设置于该上臂机构24，相较于该第一实施例的旋转致动器5是设置于该旋转台11的底座13(见图1)，本发明的第二实施例能免除该旋转台11的设置，使该自动穿鞋带机的设备更为精简，有利于多个产线的配置。
综上所述，本发明自动化穿鞋带机不仅能大幅缩短自动化穿鞋带的加工时间，还能自动侦测所述鞋带孔93的位置，更能简化该机械手单元2作动的复杂度，所以确实能达成本发明的目的。