신발 부품들의 자동화된 식별 및 조립

신발 부품들의 자동화된 식별 및 조립{AUTOMATED IDENTIFICATION AND ASSEMBLY OF SHOE PARTS}

신발 제조는, 여러 개의 부품들을 형성(forming), 배치, 및 조립하는 것과 같은 여러 조립 단계들을 통상적으로 요구한다.

수작업 기술에 크게 의존하는 단계들과 같은 이러한 단계들을 완료하기 위한 일부 방법들은 자원 집중적일 수 있고 그리고 높은 비율(rate)의 가변성을 가질 수 있다.

본 개요는 발명의 개시 및 다양한 양태들 관한 높은-수준의 개관을 제공하며 그리고 이하의 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용' 부분에서 추가적으로 설명되는 개념들의 선택을 소개한다. 이러한 개요는 청구항에 기재된 청구 대상의 주요 특징들 또는 본질적인 특징들을 확인하고자 하는 것도 아니고, 청구항에 기재된 청구 대상의 범위를 결정하기 위한 별도의 도움으로 사용되도록 할 의도도 아니다.

간략한 그리고 높은 수준으로, 본 개시는, 여러 중에서, 신발 부품들의 자동화된 배치 및 부착과 같은 신발의 제조 및 조립을 설명한다. 예를 들어, 부품-인식 시스템은, 부품을 식별하고 부품의 위치를 결정하기 위해 신발 부품의 이미지를 분석한다. 부품이 식별되고 배치되면, 그 부품이 자동화된 방식으로 취급될 수 있을 것이다. 예를 들어, 제조 도구를 이용하여, 제1 식별된 부품이 제2 식별된 부품 상의 요구되는 위치에 배치될 수 있을 것이다. 또한, 제조 도구를 이용하여, 제1 식별된 부품이 제2 식별된 부품에 부착될 수 있을 것이다.

신발 부품을 자동화된 방식으로 배치하고 부착하는 예시적인 시스템이, 부착 신발 부품의 화상을 묘사하는 이미지를 기록하는 이미지 기록기와 같은 다양한 구성요소를 가질 수 있을 것이다. 시스템은 또한 컴퓨팅 디바이스를 포함할 수 있을 것이고, 상기 컴퓨팅 디바이스는: (1) 부착 신발 부품의 2-차원적인 화상의 복수의 기준 특징부(reference features)를 식별하고; (2) 상기 복수의 기준 특징부들에 상응하는 이미지의 픽셀 좌표들을 결정하고; (3) 상기 이미지의 픽셀 좌표들을, 상기 부착 신발 부품이 내부에 배치되고 그리고 제조 도구가 내부에서 작동하는 3-차원적인 공간을 맵핑하는, 기하학적 좌표계(geometric coordinate system) 내의 기하학적 좌표로 변환하고; 그리고 (4) 베이스(base) 신발 부품의 다른 이미지를 분석함으로써 기하학적 좌표계 내의 다른 기하학적 좌표를 결정한다.

상기 시스템은 제조 도구를 더 포함할 수 있을 것이고, 상기 제조 도구는 부착 신발 부품과 접촉하도록 구성된 바닥 표면을 가지는 진공-동력형(powered) 부품 홀더 및, 상기 부착 신발 부품과 접촉하도록 구성되는 말단부(distal end)를 포함하며, 상기 말단부가 적어도 상기 진공-동력형 부품 홀더 바닥 표면에 의해 한정되는 평면까지 연장되도록 하는, 초음파-용접 혼(horn)을 가질 수 있을 것이다. 상기 제조 도구는 다른 기하학적 좌표들을 받을 수 있을 것이고 상기 부착 신발 부품을 다른 기하학적 좌표로 이송(transfer)할 수 있을 것이며, 그에 의해 부착 신발 부품이 상기 베이스 신발 부품에 일시적으로 부착되는 3-차원적인 공간 내의 위치로 상기 부착 신발 부품을 이동시킨다.

신발-제조 프로세스 중에 자동화된 방식으로 신발 부품을 배치 및 조립하기 위한 예시적인 방법이 여러 단계들을 가질 수 있을 것이다. 예를 들어, 베이스 신발 부품에 부착되어야 할 부착 신발 부품의 2-차원적인 화상을 묘사하는 이미지가 수신될 수 있을 것이다. 부착 신발 부품의 2-차원적인 화상이, 식별된 적어도 하나의 기준 특징부와 연관될 수 있을 것이다. 이미지를 기준 이미지에 실질적으로 맞추는 것(matching)에 의해, 이미지의 정체(identity)가 결정될 수 있을 것이고; 상기 기준 이미지는 적어도 하나의 미리-결정된 기준 특징부를 가진다. 또한, 적어도 하나의 미리-결정된 기준 특징부에 상응하고 기하학적 좌표계의 기하학적 좌표로 변환될 수 있는 이미지의 픽셀 좌표들이 결정될 수 있을 것이다.

또한, 부착 신발 부품이 부착될 베이스 신발 부품의 상이한 이미지를 분석하는 것에 의해, 다른 기하학적 좌표가 또한 결정될 수 있을 것이다. 또한 다기능 제조 도구를 이용하여, 부착 신발 부품을 다른 기하학적 좌표로 전달할 수 있을 것이다. 다기능 제조 도구가, 상기 부착 신발 부품을 상기 베이스 신발 부품에 부착하기 위해, 활용될 수 있을 것이다.

제조 부품들의 자동화된 식별, 그리고 진공-동력형 부품 홀더 및 초음파-용접 혼을 포함하는 제조 도구를 이용하여 다수의 제조 부품을 배치 및 결합하는 다른 예시적인 방법 또한 여러 단계들을 가질 수 있을 것이다. 예를 들어, 제1 제조 부품이 그 내부에 배치되고 제조 도구가 그 내부에서 작동하는 3-차원 공간이 자동적으로 식별될 수 있을 것이다. 또한, 제2 제조 부품의 위치가 또한 자동적으로 식별될 수 있을 것이다. 제1 제조 부품의 식별에 기초하여, 진공-동력형 부품 홀더가 상기 제1 제조 부품에 근접하도록 제조 도구가 배치될 수 있을 것이다. 이어서, 제1 제조 부품을 상기 진공-동력형 부품 홀더의 적어도 일부와 접촉하는 상태에서 일시적으로 유지하기에 충분한, 진공력(vacuum force)이 생성되고 진공-동력형 부품 홀더의 바닥 표면을 통해서 전달된다.

계속하여, 제2 제조 부품의 위치에 기초하여, 제1 제조 부품이 제2 제조 부품으로 전달될 수 있을 것이다. 후속하여, 제1 제조 부품은, 제1 제조 부품이 제2 제조 부품과 접촉하도록, 상기 진공-동력형 부품 홀더로부터 해방될 수 있을 것이다. 상기 초음파-용접 혼이 상기 제1 제조 부품에 근접하도록 그리고 초음파 에너지가 상기 초음파-용접 혼을 통해서 인가되도록 제조 도구가 배치될 수 있을 것이고, 여기에서 초음파 에너지는 상기 제1 제조 부품을 상기 제2 제조 부품과 결합시키는데 있어서 효과적일 수 있을 것이다.

첨부 도면들을 참조하여, 본 발명의 예시적인 예들을 이하에서 구체적으로 설명한다.
도 1a는 본 발명에 따른 신발 부품 식별을 위한 예시적인 시스템의 개략적 도면을 도시한다.
도 1b는 본 발명에 따라 생성될 수 있고 분석될 수 있는 예시적인 신발-부품 기준들을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 신발-부품 식별을 위한 예시적인 시스템의 개략적 도면을 도시한다.
도 3은 신발 부품의 이미지를 분석하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
도 4는 예시적인 이미지-기록 시스템의 개략적 도면을 도시한다.
도 5 및 도 6은 신발-제조 방법들을 실행하기 위한 예시적인 시스템의 개별적인 개략적 도면을 도시한다.
도 7 및 도 8은 신발 부품의 이미지를 분석하기 위한 방법의 개별적인 흐름도를 도시한다.
도 9는 본 발명에 따른 시스템들 및 방법들과 함께 이용될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 디바이스의 블록도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른, 예시적인 진공 툴의 평면도를 도시한다.
도 11은 본 발명의 양태들에 따른, 도 10의 진공 툴의 절단선 12-12에 평행한 절단선을 따르는 정면측 단면도를 도시한다.
도 12는 본 발명의 양태들에 따른, 도 10의 절단선 12-12를 따르는 진공 툴의 정면도를 도시한다.
도 13은 본 발명의 양태들에 따른, 도 10의 절단선 12-12를 따라 절단한 진공 발생기의 확대도를 도시한다.
도 14는 본 발명의 양태들에 따른, 다수의 구멍을 포함하는 예시적인 플레이트를 도시한다.
도 15-24는 본 발명의 양태들에 따른, 플레이트 내의 여러 구멍 변형예들을 도시한다.
도 25는 본 발명의 양태들에 따른, 진공 툴 및 초음파 용접기를 포함하는 제조 도구의 분해도를 도시한다.
도 26은 본 발명의 양태들에 따른, 도 25에 이미 도시된 제조 도구의 평면도를 도시한다.
도 27은 본 발명의 양태들에 따른, 도 25에 이미 도시된 제조 도구의 측면도를 도시한다.
도 28은 본 발명의 양태들에 따른, 6개의 구분된 진공 분배기들을 포함하는 제조 도구의 분해도를 도시한다.
도 29는 본 발명의 예시적인 양태들에 따른, 도 28과 관련하여 앞서 설명된 제조 도구의 평면도를 도시한다.
도 30은 본 발명의 양태들에 따른, 도 28의 제조 도구의 측면도를 도시한다.
도 31은 본 발명의 양태들에 따른, 진공 발생기 및 초음파-용접기를 포함하는 제조 도구를 도시한다.
도 32는 본 발명의 양태들에 따른, 도 31의 제조 도구의 평면도를 도시한다.
도 33은 본 발명의 양태들에 따른, 도 31의 제조 도구의 측면도를 도시한다.
도 34는 본 발명의 양태들에 따른, 단일 구멍 진공 툴 및 초음파-용접기를 포함하는 제조 도구의 측단면도를 도시한다.
도 35는 본 발명의 양태들에 따른, 진공 툴 및 초음파-용접기를 포함하는 제조 도구를 이용한 다수의 제조 부품들을 결합하기 위한 방법을 도시한다.

본 발명의 특정 양태들의 대상이, 법정 요건들을 충족시키기 위해, 여기에서 구체적으로 설명된다. 그러나, 설명 자체가, 청구항들이 청구하는 발명으로서 간주되는 것을 한정하고자 하는 것은 아니다. 청구되는 대상은, 다른 현재의 또는 미래의 기술들과 함께, 본원 명세서에서 설명된 것과 유사한 다른 요소들 또는 요소들의 조합들을 포함할 수 있을 것이다. 용어들은, 다른 명백한 설명이 없는 경우에, 여기에서 개시된 여러 요소들 사이의 또는 요소들 간의 임의의 특별한 순서를 의미하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

간략한 그리고 높은 수준으로, 본 개는, 다른 것을 중에서, 신발 부품들의 자동화된 배치 및 부착과 같은 신발의 제조 및 조립을 설명한다. 예를 들어, 부품-인식 시스템이, 부품을 식별하고 부품의 위치를 결정하기 위해 신발 부품의 이미지를 분석한다. 일단 부품이 식별되고 위치결정되면, 그 부품은 자동화된 방식으로 취급될 수 있을 것이다. 예를 들어, 제조 도구를 이용하여, 제1 식별된 부품이 제2 식별된 부품 상의 희망 위치에 배치될 수 있을 것이다. 또한, 제조 도구를 이용하여, 제1 식별된 부품이 제2 식별된 부품에 부착될 수 있을 것이다.

A. 신발 부품들의 자동화된 식별

여기에서 설명되는 대상은 신발 부품의 자동화된 배치에 관한 것이며, 도 1a는 신발-제조 프로세스에서 여러 작업을 실행할 수 있는 예시적인 시스템(10)을 도시한다. 예를 들어, 신발 부품(12)이 몇 개의 다른 신발 부품과 함께 공급 스테이션(14)에 제공될 수 있을 것이다. 공급 스테이션(14)은 단지 단일 유형의 부품만을 또는 시스템(10)에 의해 개별적으로 식별되는 복수 유형의 부품들을 제공할 수 있을 것이다. 공급 스테이션(14)은, 컨베이어 벨트, 테이블, 로봇 암, 또는 신발 부품(12)을 본 발명에 따른 식별 및/또는 취급을 위해 이용가능하도록 하는 임의의 다른 디바이스를 포함할 수 있을 것이다. 자동화된 툴(16)이 신발 부품(12)을 공급 스테이션(14)으로부터 픽업할 수 있을 것이고, 신발 부품(12)은 다기능 제조 도구(20)에 의해 조립 스테이션(18)으로 이송될 수 있을 것이다. 다기능 제조 도구(20)는 부품-픽업 부분, 부품-이송 부분, 및/또는 부품-부착 부분을 포함할 수 있을 것이다. 본원 전체에 걸쳐 사용된 바와 같이, 부품-픽업 툴/장치, 부품-이송 툴/장치, 부품-부착 또는 부착 툴/장치와 같은 용어들은 다기능 제조 도구(20)의 부분들에 대한 다른 명칭들을 포함할 수 있을 것이고, 다기능 제조 도구(20)라는 용어와 상호교환 가능하게 이용될 수 있을 것이다. 다기능 제조 도구(20)는 이하에서 보다 구체적으로 논의될 것이다.

부품-이송 장치의 점선 도시 부분(21)은, 부품-이송 장치가 여러 위치들로 이동할 수 있다는 것을 예시하도록 도시된다. 또한, 여러 화살표들(30a-d)은, 부품-이송 장치(20)의 각각의 구성요소들의 가능한 이동 방향들 또는 회전들을 보여줄 수 있도록 도시된다. 도 1a에 의해 도시되는, 부품-이송 장치(20) 및 이동 방향들 및 회전들은 단지 예시적인 것이다. 예를 들어, 화살표들(30a, 30d)은, 부품-이송 장치(20)의 개별적인 암들이 회전할 수 있다는 것을 나타내는 반면, 화살표들(30b, 30c)은 개별적인 암들이 수직 또는 수평으로(예를 들어, 망원경 방식으로) 이동할 수 있다는 것을 나타낸다. 비록 도시하지는 않았지만, 부품-이송 장치의 암들은 또한, 부품-이송 장치(20)의 부가적인 이동 범위들을 가능하게 하는 관절형 조인트들을 포함할 수 있을 것이다. 이송되는 신발 부품(12)은 조립 스테이션(18)에서 베이스 신발 부품(24)으로서 기능할 수 있을 것이다. 대안적으로, 이송되는 신발 부품(12)은 조립 스테이션(18)에 이미 배치된 베이스 신발 부품(24)에 부착될 수 있을 것이다.

부품-이송 장치(20)에 의한 신발 부품(12)의 식별 및/또는 배치시에, 하나 이상의 카메라(22a-f)가, 신발 부품(12)을 인식하기 위해 이용될 수 있는, 신발 부품(12)의 이미지들을 기록할 수 있을 것이다. 카메라들(22a-f)은 시스템(10) 내의 여러 위치들에, 예를 들어 부품 공급 스테이션 위에(예를 들어, 22a), 부품-이송 장치(20) 상에(예를 들어, 22b), 바닥면(26)을 따라서(예를 들어, 22c 및 22d), 및/또는 조립 스테이션(18) 위에(예를 들어, 22e 및 22f), 배열될 수 있을 것이다. 부가적으로, 카메라들(22a-f)은 여러 시각(perspective)에서, 예를 들어 수직으로(예를 들어, 22b, 22c, 22d, 및 22e), 수평으로(예를 들어, 22f), 및 경사지게(예를 들어, 22a) 배열될 수 있을 것이다. 카메라들(22a-f)의 수, 위치 및/또는 방향은, 도 1a에 도시된 예와 다르게 변할 수 있을 것이다.

이미지들은, 부품-이송 장치(20)에 대한 신발 부품(12)의 위치 및/또는 방향을 그리고 신발 부품(12)이 이송되어야 할 위치를 결정하기 위해 사용될 수 있을 것이다. 신발 부품(12)이 일단 인식되면, 신발 부품을 이송하는 것, 임의의 부착 방법을 통해서 신발 부품을 부착하는 것, 신발 부품을 절단하는 것, 신발 부품을 몰딩하는 것, 등과 같은, 다른 신발-제조 프로세스들이 수작업 및/또는 자동화된 방식으로 실행될 수 있을 것이다.

다른 양태에서, 신발 부품(12)의 이미지들을 분석함에 의해 획득되는 정보(예를 들어, 신발-부품의 정체 및 방향)가, 신발-제조 프로세스들을 실행하기 위해, 다른 신발-부품 분석 시스템들로부터 유도된 정보와 조합될 수 있을 것이다. 예를 들어, 3-차원적인(이하, 3D) 스캐닝 시스템이 신발 부품의 스캔들로부터(또는 그 신발 부품과 조립되는 다른 신발 부품의 스캔들로부터) 정보(예를 들어, 신발-부품 표면-형태 정보, 신발-부품-크기 정보, 등)를 유도할 수 있을 것이고, 3D 시스템-유도 정보는 신발-부품의 정체 및/또는 신발-부품의 방향 정보와 조합될 수 있을 것이다. 즉, 3D-시스템-유도 정보는 상류에서 결정될 수 있고 시스템(10)의 하류로 전달될 수 있을 것이다(또는 그 반대가 될 수 있을 것이다).

상이한 시스템들로부터 조합되는 정보가 다양한 방식들로 이용될 수 있을 것이다. 예시적인 양태에서, 만약 시스템(10)이 신발 부품(12)을 신발 부품(24) 상에 부착하기 위해 이용된다면, 다른 시스템으로부터 획득된 정보가 부착 방법을 지시하고 실행하기 위해 이용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 신발 부품을 하나 이상의 다른 신발 부품(24)에 충분히 부착하기 위해 신발 부품(12)에 대해서 가해지도록 권장되는, 압력의 양이 (다른 시스템에 의해 제공된 정보를 기초로) 계산될 수 있을 것이다. 그러한 압력 값들은, 신발 부품의 크기(예를 들어, 두께) 및/또는 부착되는 신발 부품(즉, 층들)의 수와 같은, 다른 시스템에서 결정되는 및/또는 전달되는, 여러 인자들에 의존할 것이다.

예를 들어, 이미지들을 분석하는 것 및 신발-제조 장비로 명령(instructions)을 제공하는 것에 의해, 컴퓨팅 디바이스(32)는 여러 작동을 실행할 수 있도록 것이다. 컴퓨팅 디바이스(32)는 단일 디바이스 또는 복수의 디바이스들일 수 있고, 시스템(10)의 나머지와 물리적으로 통합될 수 있거나 시스템(10)의 다른 구성요소들로부터 물리적으로 구분질 수 있을 것이다. 컴퓨팅 디바이스(32)는 임의의 매체(media) 및/또는 프로토콜을 이용하여 시스템(10)의 하나 이상의 구성요소와 상호작용할 수 있을 것이다. 컴퓨팅 디바이스(32)는 시스템(10)의 다른 구성요소들로부터 거리를 두거나 근접하게 위치하게 될 수 있을 것이다.

발광 디바이스들(28)이, 시스템(10) 전체에 걸쳐 배치될 수 있으며 그리고, 신발 부품(12)의 이미지가 신발 부품(12)을 인식하기 위해 이용될 때 유용할 수 있는, 신발 부품(12)의 대비(contrast)를 향상시키기 위해 이용될 수 있을 것이다. 발광 디바이스들은 백열(incandescent) 전구들, 형광 디바이스들, LED들, 또는 광 방출이 가능하거나 광을 방출하는 임의의 다른 디바이스일 수 있을 것이다. 발광 디바이스가, 공급 스테이션(14) 또는 부품-픽업 툴(16)에 인접하게 및/또는 공급 스테이션(14) 또는 부품-픽업 툴(16)에 통합되는 것과 같이, 다양한 위치에 배치될 수 있을 것이다. 부가적으로, 발광 디바이스가 조립 스테이션(18) 근처에 배치되거나 조립 스테이션(18)에 통합될 수 있을 것이다. 또한, 발광 디바이스들은, 부품-이송 장치(20), 부품-픽업 툴(16), 부품 공급 스테이션(14), 조립 스테이션(18), 및 카메라들(22a-f)을 둘러싸는 공간 전체에 걸쳐 배치될 수 있을 것이다. 발광 디바이스들의 수들, 유형들, 및 위치들의 변화시키는 것이, 본 발명에 따라서 이용될 수 있을 것이다. 발광 디바이스들은 방출되는 광의 스펙트럼에 기초하여 그리고 그 스펙트럼이 신발 부품(12), 공급 스테이션(14), 조립 스테이션(18), 부품-픽업 툴(16), 등에 의해 반사된 스펙트럼들과 어떻게 상호작용하는지에 기초하여 선택될 수 있을 것이다. 예를 들어, 발광 디바이스들이 전체-스펙트럼 광 및/또는 부분적-스펙트럼 광(예를 들어, 유색 광(colored light))을 제공할 수 있을 것이다.

도 1a의 다양한 양태들은, 도 2, 4, 5, 및 6에 도시된 시스템들과 같은, 본 개시에서 설명되는 다른 시스템들에 대해서 또한 적용될 수 있다고 설명되었다. 따라서, 이러한 다른 시스템들을 설명할 때, 도 1a가 또한 참조될 수 있을 것이고, 그리고 도 1a에 설명된 양태들이 또한 이러한 다른 시스템들에서 적용될 수 있을 것이다.

도 1a에 대해서 표시된 바와 같이, 발명의 일부 양태들은, 신발 부품의 정체 및 신발 부품의 방향(예를 들어, 위치 및 회전)과 같은 특정 신발-부품 정보를 식별하기 위해 신발 부품의 이미지를 이용하는 것에 관한 것이다. 이때, 신발-부품 정체 및 신발-부품 방향은, 여러 신발-제조 단계들(예를 들어, 배치, 부착, 몰딩, 품질 제어, 등)을 실행하기 위해 이용될 수 있다. 따라서, 신발-부품-이미지 분석을 용이하게 하기 위해 이미지가 기록되기 이전에, 특정 프로세스들이 실행될 수 있을 것이며, 그러한 양태들을 설명하기 위해 도 1b를 참조한다.

도 1b는 여러 도면(1010a-d)을 도시하고, 그러한 도면들은 각각은 하나 이상의 예시적인 신발-부품 기준 패턴들 또는 모델들(이하에서, 신발-부품 기준들로 언급됨)을 제공한다. 예를 들어, 도면(1010a)은 예시적인 신발-부품 기준(1012a)을 제공하고, 그리고 도면(1010b)은 다른 신발-부품 기준(1014a)을 제공한다. 도면들(1010a-d)은 컴퓨터-저장 매체 내에서 유지되고 컴퓨팅 기능들을 실행하기 위해 검색가능한, 데이터를 나타낼 수 있을 것이다. 예를 들어, 도면들(1010a-d)은 기준 모델들 또는 패턴들로서 컴퓨터-저장 매체 내에 저장될 수 있을 것이고, 컴퓨팅 출력 디바이스(예를 들어, 컴퓨터 디스플레이 모니터) 상에서 보이도록 검색될 수 있을 것이다.

신발-부품 기준들(1012a 및 1014a)이, 컴퓨터-보조 도면작성(drawing) 프로그램, 자동 형상-윤곽화(shape-outlining) 컴퓨터 프로그램, 또는 다른 경계-결정 컴퓨터 프로그램을 이용하는 것과 같은, 여러 기술들을 이용하여 결정 및/또는 생성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 신발 부품의 전자적 이미지가, 신발 부품을 포함하는 형상들의 경계들 또는 둘레들을 자동적으로 추적하는, 자동 형상-윤곽화 컴퓨터 프로그램에 의해, 기록되고 분석될 수 있을 것이다. 다른 양태에서, 신발 부품의 전자적 이미지 내에 도시된 형상들이 컴퓨터-도면작성 애플리케이션을 이용하여 수작업으로 추적될 수 있을 것이다. 다른 예에서, 신발 부품 및/또는 그와 연관된 경계가 컴퓨터-도면작업 애플리케이션을 이용하여 수작업으로 그려질 수 있을 것이다. 도 1b는, 신발-부품 기준들이, 신발-부품 둘레 또는 경계(예를 들어, 1030)뿐만 아니라 둘레(1030)에 의해 경계지어지는 내부 부분(예를 들어, 1032)을 포함할 수 있다는 것을 도시한다. 전술한 바와 같이, 일단 생성되면, 신발-부품 기준이 전자적으로 저장될 수 있을 것이고(예를 들어, 도 2의 물품(234)), 예를 들어 신발-부품 이미지들을 분석하기 위해, 다양한 방식으로 이용될 수 있을 것이다.

하나의 양태에서, 신발-부품 기준(예를 들어, 신발-부품 기준(1012a))이, 복수의 다른 신발 크기들에 상응하도록 비율이 조정될 수 있도록, 생성된다. 예를 들어, 모델 크기(즉, 여성을 위한 모델 크기 및 남성을 위한 모델 크기)에 상응하는 신발-부품 기준이 생성되고, 모든 다른 맞춰지는 신발-부품 기준들이 상기 모델 크기에 상응하는 신발-부품 기준으로부터 비율 조정된다. 예를 들어, 상이한 크기들을 고려하기 위해, 신발-부품 기준은 5회 스케일 조정될 수 있을 것이다. 나아가, 신발-부품 기준은, 임의의 특별한 크기를 위한 확대 및/또는 축소를 허용하도록, 비율 조정될 수 있을 것이다.

계속하여, 기준들(1012a 및 1014a)은, 신발 부품들을 조립하기 위해 후속하여 이용될 수 있는, 기준 정보를 결정하기 위해 이용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 부착 신발 부품(예를 들어, 도 2의 224)이 베이스 신발 부품(예를 들어, 도 2의 226)에 대해서 위치하게 될 수 있으나; 부착 신발 부품이 배치되기 이전에, 상기 부착 신발 부품이 배치되어야 할 배치 위치를 결정하는 것이 유리할 수 있을 것이다.

그에 따라, 예시적인 양태에서, 도면(1010c)이, 베이스 신발 부품의 물리적 경계를 나타내는 기준(1014b), 및 부착 신발 부품의 물리적 경계를 나타내는 기준(1012b)을 포함한다. 예시적인 양태에서, 기준(1012b)은, 기준(1014b)과 겹쳐지도록 배치될 수 있을 것이고, 기준(1014b)의 적어도 일부와 정렬될 수 있을 것이다. 예를 들어, 기준(1012b)은, 상기 부착 신발 부품이 상기 신발 부품에 부착될 때 부착 신발 부품이 베이스 신발 부품 상에 어떻게 배열될지와 더불어, 일치되는 방식으로 수작업으로 및/또는 자동적으로 배치될 수 있을 것이다(예를 들어, 입력 디바이스를 통한 끌기(drag)). 그에 따라, 도면(1010d)은, 부착 위치와 일치되는 위치에서 기준(1014c)과 정렬되는 기준(1012c)을 포함하는, 기준들(1016)의 디지털 묘사 조립체를 도시한다.

본 발명의 다른 양태에서, 기준(1012c)의 부분을 기준(1014c)의 부분과 정렬시키는 기준 특징부(1020)가 식별될 수 있을 것이다. 따라서, 기준들(1012c 및 1014c)은 각각 서로 대체로 정렬되는 개별적인 기준 특징부를 포함한다. 이러한 개별적인 기준 특징부들이 도면(1010c)에 도시되고, 참조 부호들(1021 및 1022)에 의해 식별된다. 예를 들어, 개별적인 기준 특징부가 신발 부품의 방향(예를 들어, 위치 및 회전) 뿐만 아니라, 다른 신발 부품과 정렬되는, 그 신발 부품의 부분을 결정하기 위해 이용될 수 있을 것이다.

이제, 예시적인 신발-제조 시스템(210)이 도시된 도 2를 설명한다. 시스템(210)은, 신발-제조 장비와, 장비의 자동화된 작동들을 결정하는 것을 지원할 수 있는, 컴퓨팅 디바이스들의 조합을 구비할 수 있을 것이다.

시스템(210) 내에서 실행되는 작동들은, 예를 들어 신발 부품(224)을 이송하는 것 및 신발 부품(224)을 신발 부품(226) 상에 부착하는 것에 의해, 신발 부품(224) 및 신발 부품(226)의 취급을 용이하게 할 것이다. 예를 들어, 신발 부품들(224 및 226)은, 신발 상부(shoe upper)의 부품을 형성하기 위해 서로 부착되는 가요성 재료의 2개의 상이한 조각을 포함할 수 있을 것이다. 신발 부품들(224 및 226)은, 직물들, 가죽들, TPU 재료들 등과 같은, 동일한 또는 상이한 유형의 가요성 재료를 포함할 수 있을 것이다. 신발 부품들(224 및 226)은 완성된 신발의 물리적 구조물들 및/또는, 신발 제조 프로세스 도중에 신발 구성요소들을 결합시키기 위해 이용될 수 있는, 접착 필름과 같은 구성요소일 수 있을 것이다.

부품-이송 장치(212), 카메라들(214a 및 214b), 및 컨베이어(222)는 신발-제조 장비의 예들이다. 신발-제조 장비의 하나 이상의 물품이 좌표계(예를 들어, 장비가 그 내부에 배치되는 3D 공간을 맵핑하는 기하학적 좌표계) 내에서 알려진 위치를 갖는다는 것을 나타내기 위해, 그리드(grid)(225)가 도 2에 도시된다. 신발 부품들과 같은 다른 물품들은 좌표 시스템 내에서 알려진 거리들에 이동될 수 있을 것이다. 비록 설명 목적들을 위해, 그리드(225)가 2개의 좌표들만을 도시하고 있지만, 축 화살표들(223)은 3개의 축을 나타낸다.

이미지 분석기들(216a 및 216b) 및 차원 변환기(218: dimension converter)가, 컴퓨팅 디바이스에 의해 실행될 수 있는, 작동들 및/또는 모듈들을 나타낸다. 또한, 도 2는, 신발-제조 장비가, 네트워크 연결(227)을 통해서, 도시된 작동들을 실행하는 컴퓨팅 디바이스들과 통신할 수 있다는 것(즉, 네트워킹될 수 있다는 것)을 도시한다. 예를 들어, 이하에서 보다 구체적으로 설명될 것으로서, 이미지 분석기들(216a 및 216b)은, 신발 제조 프로세스에서 이용되는 신발 부품들을 인식하기 위해, 카메라들(214a 및 214b)에 의해 기록된 이미지들을 평가할 수 있을 것이다. 부가적으로, 이미지 분석기들(216a 및 216b) 및 차원 변환기(218)는 부품-이송 장치(212)와 명령들을 송신한다. 이러한 유형의 비전 인식 시스템의 하나의 예가 Cognex? 기계 비전 시스템들을 포함한다.

시스템(210) 내에 도시된 구성요소들은, 신발-제조 방법의 여러 단계들을 실행하는 것을 지원하기 위해 상이한 방식들로 협력한다. 예를 들어, 시스템(210)의 일부 구성요소들은, 신발-부품 정체 및 부품-이송 장치(212)에 대한 신발-부품 방향(예를 들어, 위치 및 회전)과 같은 여러 신발-부품 특성들을 결정하기 위해 이용되는, 2-차원적인("2D") 부품-인식 시스템의 일부로서 집합적으로 작동할 수 있을 것이다. 예를 들어, 부품-인식 시스템이, 카메라들(214a 및 214b), 이미지 분석기들(216a 및 216b), 신발-부품 데이터 저장부(220), 차원 변환기(218), 및 부품-이송 장치(212)의 일부 또는 전부를 포함할 수 있을 것이다.

부품-인식 시스템이 신발 제조 프로세스 내에서 다양한 방식으로 이용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 부품-인식 시스템이 도 3에 요약된 방법(310)을 실행하기 위해 이용될 수 있을 것이다. 방법(310)은 신발 부품을 식별하는 것 및 신발 부품의 방향(예를 들어, 기하학적 위치 및 회전 각도(degree)를 결정하는 것과 관련된다. 신발 부품의 정체 및 방향이 알려지거나 결정될 때, 신발 부품은 자동화된 방식으로 취급될(예를 들어, 이송될, 부착될, 절단될, 몰딩될, 등) 수 있다. 도 3을 설명할 때, 도 2 및 4를 또한 참조할 것이다.

단계(312)에서, 신발 부품의 화상을 나타내는 이미지가 기록된다. 예를 들어, 이미지가 카메라(214a 또는 214b)에 의해 기록될 수 있고 이미지 분석기(216a 또는 216b)로 송신될 수 있을 것이다. 예시적인 이미지들(228 및 230)이 이미지 분석기들(216a 및 216b)(각각) 내에서 도시되고, 각각의 이미지는 개별적인 신발 부품의 2-차원적인("2D") 화상(232 및 233)을 나타낸다.

단계(314)에서, 이미지 내에 묘사된 화상의 윤곽 또는 둘레가 인식된다. 예를 들어, 일단 이미지 분석기(216a)가 이미지(228)를 획득하면, 이미지 분석기(216)는 이미지(228) 내에 묘사된 2D 화상(232)의 둘레 또는 윤곽을 인식한다. 둘레 또는 윤곽 인식은, 예를 들어, 이미지 내에 표시된 부품을 크게 대비시키는 배경 표면을 제공하는 것 뿐만 아니라 다양한 주변 조명 요소들(예를 들어, 전체-스펙트럼 발광 디바이스들)을 제공하는 것에 의한, 다양한 기술들을 이용하는 것에 의해, 향상될 수 있을 것이다. 예를 들어, 만약 이미지 내에서 포착될 신발 부품의 표면이 회색이라면, 부품의 윤곽과 배경 사이에서 이미지 내에서의 대비를 생성하기 위해, 배경 표면(예를 들어, 공급 스테이션, 부품-픽업 툴, 또는 조립 스테이션의 표면)이 황색으로 채색될 수 있을 것이다. 하나의 양태에서, 신발-부품의 내측을 바라보는 표면들(즉, 신발로 조립될 때 내측으로 그리고 착용자의 발을 향해서 바라보는 신발 부품의 측면) 및 배경 표면이, 공지의 대비되는 색채들을 포함하도록, 제작될(즉, 의도적으로 제작될) 수 있을 것이다.

부가적인 툴들이 화상의 둘레 또는 윤곽을 인식하는 것을 지원하기 위해 이용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 시스템(210)은, 여러 소스로부터 신발 부품을 조명하는 발광 디바이스들(241a 및 241b)을 포함할 수 있을 것이다. 도 1a에 대해서 설명한 바와 같이, 발광 디바이스들은 시스템(210) 전체에 걸쳐 여러 위치들에 배열될 수 있을 것이다. 예를 들어, 표면(229)이 디바이스(241a)로 조명되거나 배면광(241b)에 의해 조명될 수 있을 것이고, 그에 의해 2D 인식 시스템에서 더욱 잘 인식가능하도록 부품(224)을 묘사하기 위해 표면(229)과 부품(224) 사이의 대비를 향상시킬 수 있을 것이다. 다시 말해, 이미지(228)가 포착될 때 부품(224)이 조명되거나 배면광에 의해 조명된다면, 이미지(228) 내에서 보다 양호한 대비가 화상(232)과 이미지의 다른 부분들 사이에 나타날 수 있을 것이다. 전체-스펙트럼 광이, 여러 색채들을 가지는 부품들의 부품 인식을 향상시키기 위해, 이용될 수 있을 것이다. 대안적으로, 광의 색채가, 부품(224)의 색채 및/또는 공급 스테이션 및/또는 조립 스테이션의 색채에 기초하여, 맞춰질 수 있을 것이다. 예를 들어, 흑색 또는 백색인 품들 및 공급 조립 스테이션 사이의 대비를 향상시키기 위해, 적색 광이 이용될 수 있을 것이다.

다음에, 단계(316)에서, 이미지 분석기(216a)가 이미지(228) 내에 묘사된 2D 화상(232)과 연관된 다수의 기준 특징부들을 결정할 수 있을 것이다. 예를 들어, 기준 특징부들은, 2D 화상의 윤곽 또는 둘레를 형성하는 많은 수의 이격된 라인들 및/또는 지점들을 포함할 수 있을 것이다. 인접한 기준 특징부들 사이의 간격은 가변적일 수 있을 것이다. 예를 들어, 보다 높은 정밀도를 위해, 보다 작은-크기의 신발 부품들에 대한 기준 특징부들 사이의 간격이 보다 큰-크기의 신발 부품들에 대한 기준 특징부들 사이의 간격 보다 작을 수 있을 것이다. 각각의 기준 특징부가 가변적인 수의 픽셀들을 포함할 수 있을 것이다.

2D 화상(232)의 경계의 식별이 다양한 기술들을 이용하여 인식될 수 있을 것이다. 예를 들어, 신발-부품 화상(232)은, 신발-부품 화상(232)의 정체를 결정하기 위해, 신발-부품 데이터 저장부(220) 내에 저장된, 여러 알려진 또는 모델 신발-부품 기준들(234-236)에 대해 비교될 수 있을 것이다.

신발-부품 데이터 저장부(220)는 예시의 목적으로 분해도(240)에 도시된 정보(238)를 저장한다. 예로서, 분해도(240)는, 2D 화상(232)의 정체를 인식하기 위해 이용될 수 있는 다수의 알려진 신발-부품 기준들(234-236)을 도시한다. 신발-부품 기준들(234-236)은, 개별적인 신발 부품을 신발로 조립할 때 이용될 수 있는, 도 1b에 대해 이상에서 요약된 바와 같은, 미리 결정된 기준 특징부들(예를 들어, 242 및 244)과 연관될 수 있을 것이다. 그러한 기준 특징부들은, 신발 부품들의 조립 중의 신발 부품의 알려진 위치와 같은, 여러 인자들에 기초하여 미리 결정될 수 있을 것이다. 예를 들어, 신발로 통합될 때, 신발 부품(224)은 신발 부품(226)에 대한 위치에 조립된다. 따라서, 이러한 위치는, 신발 부품(224)의 배치 및 부착에 관해 신발-제조 장비를 지시하기 위해, 측정될 수 있고 이용될 수 있을 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 신발-부품 기준들(234-236)은 여러 2D 형상들을 형성한다. 발명의 양태에서, 미리-결정된 기준 특징부들은 신발-부품 기준들(234-236)의 둘레 또는 윤곽과 연관되는 임의의 수의 특징부들을 포함할 수 있을 것이다. 예를 들어, 기준 특징부가 2D 형상의 상이한 측부들 사이의 특정된 비율을 포함할 수 있을 것이다. 또한, 기준 특징부는 2D 형상의 2개의 인접한 측부들 사이의 교차 지점을 포함할 수 있을 것이다. 형상의 둘레를 따르는 미리-결정된 기준 특징부들을 생성하는 것은, 신발 부품들이 정렬되고 연결될 때 생성될 수 있는 가변성을 감소시킬 수 있다.

이미지 분석기(216a)는, 2D 신발-부품 화상(232)과 실질적으로 맞춰지는 다수의 신발-부품 기준들(234-236) 중 적어도 하나의 신발-부품 기준을 식별하는 것에 의해, 2D 화상(232)의 정체를 인식할 수 있을 것이다. 예를 들어, 이미지 분석기(216a)는, 2D 화상(232)의 적어도 하나의 기준 특징부와 실질적으로 맞춰지는 신발-부품 기준의 적어도 하나의 미리-결정된 기준 특징부를 식별하는 것에 의해, 2D 신발-부품 화상(232)의 정체를 인식할 수 있을 것이다.

일단 신발-부품 화상(예를 들어, 232)이 알려진 신발-부품 기준(예를 들어, 234)과 실질적으로 맞춰지면, 미리-결정된 기준 특징부(들)가 화상을 묘사하는 이미지를 분석하기 위해 이용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 이미지 분석기(216a)는, 2D 화상(232)과 실질적으로 맞춰지는, 신발-부품 기준(234)에 기초하여 인식된 실체(entity)(249)를 검색한다. 도시된 바와 같이, 인식된 실체(249)는 경계 및 미리-결정된 기준 특징부(들)를 가진다. 따라서, 도 1b 및 2에 대한 설명들이 총체적으로 고려될 때, 예시적인 방법이 여러 단계들을 포함할 수 있을 것이다. 예를 들어, 모델 기준들(예를 들어, 1012a 및 1014a) 및 그들의 상응하는 미리-결정된 기준 특징부들(예를 들어, 1021 및 1022)이 결정되고, 예를 들어 데이터 저장부(220) 내에 전자적으로 유지된다. 이어서, 기록된 이미지(예를 들어, 228 및 230)가, 기록된 이미지의 기준 특징부들을 모델의 미리-결정된 기준 특징부들과 실질적으로 맞추는 것에 의해, 모델 기준과 실질적으로 맞춰질 수 있을 것이다. 이러한 기준 정보는 알려진 기준 시스템에 대해서 수학적으로 묘사될 수 있을 것이다.

단계(318)에서, (이미지 내에서 도시된 바와 같은) 화상의 회전 및 이미지의 픽셀 좌표들이 식별된다. 이미지 분석기(216a)가 단계(318)를 실행하기 위해 인식된 실체(249)를 활용하는 하나의 방식을 설명하기 위해, 정보(250)가 분해도(252) 내에서 도시된다. 분해도(252)는 이미지(228)와 동일한 이미지(254)를 표시한다. 예를 들어, 이미지(254) 및 이미지(228)가 동일한 데이터일 수 있고, 또는 이미지(254)가 이미지(228)의 복사본일 수 있을 것이다. 이미지(254)는, 이미지(254)의 픽셀들을 맵핑하는 좌표계(256)에 대해서 표시된다. 예를 들어, 인식된 실체(249)의 경계들 내에서 이미지(254)를 실질적으로 중심에 배치하는 것 및 기준 특징부(들)(258)에 의해 정렬하는 것에 의해, 인식된 실체(249)가 이미지(254)에 적용된다. 따라서, 좌표계(252)에 속하는 이미지(254)의 픽셀 좌표들이 결정될 수 있다. 또한, 기준 라인들(260 및 262) 사이의 각도를 측정하는 것에 의해, 신발-부품 화상(이미지(254) 내에 표시된 바와 같음)의 회전 각도(즉, θ)가 결정된다.

이미지로부터 추출된 픽셀 좌표들 및 회전 각도가 부품-이송 장치(212)를 지시하기 위해 이용될 수 있을 것이다. 즉, 이미지(228)는, 부품-이송 장치(212)가 그 내부에서 작동하는 3D 공간 내의 어딘가에서 신발 부품(224)이 지향하게 될(즉, 배치되고 회전될) 때, 카메라(214a)에 의해 기록될 수 있을 것이다. 신발 부품(224)이 위치하게 될 수 있는 위치들의 예들은, 부품 공급 스테이션, 조립 스테이션을 포함할 수 있을 것이고, 및/또는 부품-이송 장치(212)에 의해 유지될 수 있을 것이다. 따라서, 특정 입력들이 제공될 때, 이미지(228)의 픽셀 좌표들이 차원 변환기(218)에 의해 그리드(225)에 의해 표시되는 좌표계의 기하학적 좌표(205)로 변환될 수 있을 것이다. 따라서, 방법(310)의 단계(320)에서, 픽셀 좌표들이 기하학적 좌표로 변환될 수 있을 것이다.

차원 변환기(218)에 의해 이용되는 입력들은, 시스템(210), 카메라(214a), 및 부품-이송 장치(212)를 설명하는 측정 값들을 포함할 수 있을 것이다. 그러한 측정 값들의 예들은m 카메라(214a)의 그리고 부품-이송 장치(212)의 상대적인 위치들(즉, 제로(zero) 위치들); 좌표계(256)의 X 및 Y 좌표들의 픽셀들의 수; 카메라(214a)와 부품(224) 사이의 거리; 카메라(214a) 내의 CCD의 칩 크기; 렌즈 초점 거리; 시야(field of view); 픽셀 크기, 및 픽셀 당 해상도이다. 이러한 입력들은 시스템(210) 내에서 이용되는 장비들의 성능들에 의존하여 변화할 수 있을 것이고, 일부 입력들은, 장비가 시스템(210) 내에서 위치하게 될 수 있는 장소에 대해 직접적인 관련성(direct bearing)을 가질 수 있을 것이다. 예를 들어, 카메라(214a)가 부품(224)의 이미지를 기록할 때, 카메라(214a)의 강도(strength)는, 부품(224)이 위치되어야 할 장소(카메라(214a)에 대한)에 관해 관련성을 가질 수 있을 것이다. 픽셀 좌표를 기하학적 좌표로 변환하기 위해 이용되는 여러 입력들 사이의 관계를 추가로 설명하기 위해, 도 4는 이미지를 기록하고 분석할 수 있는 시스템의 개략적 도면을 도시한다.

차원 변환기(218)에 의해 생성되는 기하학적 좌표는 신발 부품(224)의 위치를 부품-이송 장치(212)에 보고하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 회전 각도는, 후속 취급(예를 들어, 다른 신발 부품에 대한 부착, 절단, 도색, 등)을 위해 적절하게 정렬되도록 하기 위해 신발 부품(224)이 어느 정도 만큼 부품-이송 장치(212)에 의해 회전될 필요가 있는지를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 부품-이송 장치(212)는, 부품-이송 장치(212)가 부품-공급 영역으로부터 부품(224)을 획득할 수 있도록 하고 부품(224)을 새로운 위치로 이송하는 동안에 부품(224)을 일시적으로 유지할 수 있게 하는 부품-픽업 툴을 포함할 수 있을 것이다. 예를 들어, 부품-이송 장치(212)는 파지 구조물, 흡입, 전자기력, 표면 초벌 고정(tack), 또는 신발 부품을 일시적으로 맞물고 이동시키기 위한 임의의 다른 방법론을 이용할 수 있을 것이다.

비록 상기 2D 인식 프로세스가 신발 부품(224) 및 이미지(228)를 참조하여 설명되지만, 유사한 분석이, 신발 부품(226)을 식별하고 그의 방향을 결정하기 위해, 그에 의해 부품-이송 장치(212)가 부품(224)을 취급할 때 부품(226)을 고려할 수 있도록 하기 위해, 이용될 수 있을 것이다. 즉, 정보(270)가 이미지 분석기(216b) 내에 표시되고 설명 목적을 위해 분해도(272) 내에 도시된다. 분해도(272)는, 기준 특징부(들)(279) 및 쎄타(theta)에 기초하여 부품(226)의 방향(즉, 기하학적 좌표 및 회전 각도)을 결정하기 위해, 이미지(228)와 유사하게 분석될 수 있다는 것을 알려준다. 임의의 수의 신발 부품들이, 본 발명에 따라서 동시적으로 또는 순차적으로, 식별되고 및/또는 배치될 수 있을 것이다.

일단 부품(224) 및 부품(226)의 각각의 기하학적 좌표들이 알려지면, 부품-이송 장치(212)가 부품(224)을 픽업하고 그 부품(224)을 부품(226)의 기하학적 좌표에 대한 부품-배치 좌표(203)로 이동시킨다. 예를 들어, 도 2는 부품-이송 장치의 이동 및 부품(224)의 이송을 보여주기 위해 부품-이송 장치(212)의 복수의 파선 모습들을 도시한다. 부품-배치 좌표(203)는, 베이스 부품(예를 들어, 부품(226))에 부착되도록 하기 위해 부착 부품(예를 들어, 부품(224))이 이송되는, 기하학적 좌표계(예를 들어, 그리드(225)에 의해 도시되는 좌표계) 내의 좌표를 지칭한다. 예를 들어, 부품-이송 장치(212)는 부품(224)을 부품(226)에 부착되도록 하기 위해 기하학적 좌표(203)로 이송할 수 있을 것이다.

부품-배치 좌표(203)가 다양한 방식으로 결정될 수 있을 것이다. 예를 들어, 부품(226)은, (부품들이 조립될 때) 부품(226)에 대한 부품(224)의 위치가 알려지게 되도록 하는, 부품(224)이 자체에 부착되는, 베이스 신발 부품일 수 있을 것이다. 따라서, 알려진 위치는, 도 1b에 대해서 설명한 것과 유사한 방법을 이용하여 미리 결정되었던, 저장된 기준 특징부를 검색하는 것에 의해 결정될 수 있을 것이다. 그러나, 알려진 이러한 위치는, 부품(226)이 부품-이송 장치(212)의 좌표계 내부에 배치되었을 때, 부품-이송 장치(212)에 의해 인식되는 좌표로 여전히 변환될 수 있을 것이다. 즉, 좌표계(225)의 외부에서, 부품(224)이 자체에 배열되는 부품(226)에 대한 위치가 알려지게 되고, 그리고 데이터 저장부(220) 내에서 참조 부호(274)에 의해 식별된다. 이러한 위치는 또한, 그러한 위치가 "부품(224)에 대한 부품-배치 위치"로서 식별되는 분해도(272)에서 식별된다. 부품(226)의 방향이, 예를 들어 방법(310)의 실행에 의해, 결정될 때, 부품(224)이 자체에 배열되는 부품(226)에 대한 지점(274)(또한 분해도(272)에 도시됨)은 좌표계(225) 내의 기하학적 좌표(203)로 변환될 수 있고, 그에 의해 부품-배치 좌표(203)를 계산할 수 있다. 따라서, 예시적인 양태에서, 부품-배치 좌표(203)는, 도 1b를 참조하여 설명한, 기준 특징부(1022)에 부분적으로 기초하여 기하학적 좌표로 변환된다.

추가적인 양태에서, 일단 부품-배치 지점(203)이 결정되면, 부품(224)이, 부품(224)에 대해서 결정되는 기준 정보(예를 들어, 도 1b의 1021)에 기초하여, 부품-배치 좌표(203)로 이송될 수 있다. 예를 들어, (전술한 바와 같이) 픽셀 좌표들 및 방향이 이미지(228)로부터 유도될 수 있을 것이고, 그리고 기하학적 좌표(예를 들어, 205)로 변환될 수 있을 것이다. 이어서, 부품(224)을 지점(203)으로 이송하기 위한 계산들이 이루어질 수 있을 것이다. 예를 들어, 가상의(virtual) 로봇 엔드 이펙터(end effector)가 기하학적 데이터(예를 들어, 203 및 205)에 기초하여 생성될 수 있을 것이고 그리고 지점(205)으로부터 지점(203)으로 이동될 수 있을 것이다. 비록 이러한 단계들은 예시의 목적으로 도 2에서 도식적으로 도시되지만, 이러한 단계들은 또한 순차적인 변환 알고리즘들을 풀이하는 것에 의해 수학적으로 실행될 수 있을 것이다.

따라서, 전술한 인식 프로세스(예를 들어, 방법(310))는 신발-제조 프로세스에서 많은 다른 시나리오들에 이용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 신발 부품(224)이 신발 부품(226)에 대해서 일단 배치되면, 예를 들어 봉합, 접착, 및/또는 음파 용접에 의해, 신발 부품(224)이 신발 부품(226)에 부착될 수 있다. 따라서, 자동화를 가능하게 하기 위해, 부착 지점의 기하학적 좌표(201)가 또한 결정된다. 즉, 부품들(224 및 226)의 기하학적 좌표들이 좌표계(225) 내에서 일단 알려지면, 부착 위치들의 기하학적 좌표들이 또한 계산될 수 있다.

부착-지점 좌표(201)가 다양한 방식으로 결정될 수 있을 것이다. 예를 들어, 부품(226)은, 부품(224)이 자체에 부착되는, 베이스 신발 부품일 수 있을 것이다. 따라서, 베이스 신발 부품 상에의 부착 지점이 알려지지만, 그 지점은 부품-이송 장치(212)에 의해 인식되는 좌표로 또한 변환될 수 있을 것이다. 즉, 좌표계(225)의 외부에서, 부품(224)이 자체에 부착되는 부품(226) 상의 지점이 알려지고, 데이터 저장부(220)에서 참조 부호(274)에 의해 식별된다. 예를 들어 방법(310)을 실행함에 의해 부품(226)의 방향이 결정되면, 부품(224)이 자체에 부착되는 부품(226) 상의 지점(274)(또한, 분해도(272)에 도시됨)이 좌표계(225) 내의 기하학적 좌표(201)로 변환될 수 있다. 따라서, 부착 프로세스가 기하학적 좌표(201)에서 실행될 수 있다. 전술한 바와 같이, 비록 이러한 단계들이 예시의 목적으로 도 2에 도식적으로 도시되지만, 이러한 단계들은 또한 순차적인 변환 알고리즘들을 풀이하는 것에 의해 수학적으로 실행될 수 있을 것이다.

하나의 양태에서, 부품-이송 장치(212)는 또한, 부품(224)을 부품(226)에 부착하기 위해 작동하는 부착 디바이스를 가질 수 있을 것이다. 예시적인 부착 디바이스들은, 초음파 용접기, 열 프레스, 봉합 장치, 또는 개별적인 부착 방법을 달성하는 디바이스이다. 예를 들어, 초음파 용접기가, 일시적인 또는 영구적인 방식으로 부품들(224 및 226)을 부착하기 위해, 초음파-용접 혼을 통해서 초음파 에너지를 인가할 수 있을 것이다.

시스템(210)의 구성요소들은, 넓은 범위의 신발-제조 프로세스들을 달성하기 위해 다양한 구성으로 배열될 수 있을 것이다. 부가적으로, 일련의 스테이션들로 배열되는 부가적인 구성요소들이 존재할 수 있을 것이다. 예를 들어, 시스템(210)은 카메라들(214a-b)에 부가되는 카메라들뿐만 아니라, 부가적인 부품-이송 장치들을 포함할 수 있을 것이다. 상이한 유형들의 카메라들 및/또는 부품 이송 장치들이 본 발명에 따라서 조합될 수 있을 것이다. 이러한 부가적인 도구들은, 부가적인 부품들이 부가되도록 허용하고(예를 들어, 부품들(224 및 226)의 조립에 부가되도록) 그리고 부가적인 신발-부품 취급을 허용하도록 하기 위해, 컨베이어(222)를 따르는 상이한 위치들에 배열될 수 있을 것이다.

또한, 시스템(210)의 카메라들은 신발 부품에 대해 상이한 위치들에서 배열될 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 1a에 도시된 바와 같이, 카메라들은, 카메라 위치가 부품의 기하학적 좌표가 계산되는 것을 허용하는 한, 신발 부품 위에, 신발 부품 아래에, 신발 부품에 대해서 수평으로, 또는 신발 부품으로부터 떨어진 각도로 배치될 수 있을 것이다. 하나의 그러한 카메라 위치는 관찰 평면에 수직(즉, 직각)일 수 있을 것이다. 그러나, 카메라는, 각도가 화상 방향을 기하학적 좌표로 변환할 때 시스템에 대한 입력으로서 제공되는 한, 관찰 평면에 대해 각도를 갖도록 배치될 수 있다. 따라서, 시스템(210)은 보다 큰 신발-제조 프로세스들에 통합될 수 있을 것이다.

2D 인식 시스템이, 부품-이송 장치(212)가 베이스 신발 부품을 컨베이어 또는 다른 부품-이송 장치 상에 배치할 수 있도록 하기 위해, 초기 스테이지에서 이용될 수 있을 것이다. 베이스 신발 부품은, 하나 이상의 다른 신발 부품이 그 위해 부착되는 신발 부품을 지칭하고, 그리고 베이스 신발 부품은 단일 부품 또는 조립된 다수의 부품을 포함할 수 있을 것이다. 따라서, 부품(226)은, 부품(224)이 그 위에 부착되는 베이스 신발 부품으로 간주될 수 있을 것이다. 이송되는 부품들은 또한, 발포체, 망(mesh), 및/또는, 궁극적으로 다른 부품들을 함께 결합시키기 위해 이용되는 PTU 필름들과 같은 접착제 층들일 수 있을 것이다. 또한, 본 발명에 따라 서로에 대해 이전에 부착된 구성요소 부품들이 후속하는 식별 이송 등에서 단일 부품으로서 다뤄질 수 있을 것이다.

도 5를 참조하면, 다양한 구성으로 이루어질 수 있는 베이스 신발 부품(526)이 부품-공급 스테이션(580)에 초기에 저장될 때와 같은, 초기 제조 스테이지에서 2D 부품-인식 시스템이 이용될 수 있는 시스템(510)이 도시된다. 예를 들어, 부품-공급 스테이션(580)은, 부품-이송 장치(512)가 최상부의 베이스 신발 부품을 획득하는, 적층된 베이스 신발 부품들의 세트를 포함할 수 있다. 대안적으로, 부품-공급 스테이션은, 부품-이송 장치(512)가 베이스 신발 부품을 획득하는, 픽업 위치(584)로 베이스 신발 부품을 이송하는 컨베이어(582)를 가질 수 있을 것이다. 전술한 바와 같이, 부품-이송 장치(512)는 부품-픽업 툴(585)을 가질 수 있을 것이다.

베이스 신발 부품(526)을 컨베이어(596)로 이송하기에 앞서서, 카메라가, 부품-이송 장치(512)가 베이스 신발 부품(526)의 기하학적 위치 및 방향을 결정하도록 허용하기 위해, 베이스 신발 부품(526)의 이미지를 기록할 수 있을 것이다. 예를 들어, 카메라가, 베이스 신발 부품(526)이 부품-이송 장치(512)에 의해 획득되기 위에 라인 상의 다음 위치(next-in-line)에 있을 때, 즉 베이스 신발 부품(526)이 부품-이송 장치(512)에 의해 획득되기 직전에, 그리고 베이스 신발 부품(526)이 픽업 위치(584)에 있을 때, 베이스 신발 부품(526)의 이미지를 기록할 수 있을 것이다. 카메라는, 베이스 신발 부품(526)의 상부에 그리고 수직으로 장착되는 상부-장착형 카메라(590a-b)일 수 있을 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상부-장착형 카메라(590a-b)는 부품-이송 장치(512)로부터 이격되어(예를 들어, 590a) 또는 부품-이송 장치(512) 상에(예를 들어, 590b) 장착될 수 있을 것이다.

비록 부품-이송 장치(512)가 도 5에 도시된 특정 구성을 구비하는 것으로 도시되지만, 부품-이송 장치는, 부품-이송 장치에 장착되는 카메라가 베이스 신발 부품(526)의 바로 위에 수직으로 배치될 수 있는, 도 1a에 도시된 구성과 같은, 상이한 구성을 가질 수 있을 것이다. 부품-이송 장치(512)는 또한, 요구되는 각도 또는 위치로의 카메라(또는 획득된 신발 부품)의 이동을 가능하게 하는 복수의 관절형 암들을 포함할 수 있을 것이다.

또한, 만약 베이스 신발 부품(526)이 부품-공급 스테이션(예를 들어, 위치(584)에)에 있는 가운데 이미지가 기록된다면, 발광 디바이스가 시스템(510) 전체에 걸처 여러 위치들에 배열될 수 있을 것이다. 예를 들어, 베이스 신발 부품(526)에 배면광을 제공하기 위해, 발광 디바이스(541a)가 부품-공급 스테이션(580)에 인접하게 배치되거나 부품-공급 스테이션(580) 내부에 통합될 수 있을 것이다. 또한, 발광 디바이스(541b)가 전방측으로부터 베이스 신발 부품(526)을 조명하도록, 발광 디바이스(541b)가 베이스 신발 부품을 둘러싸는 공간 내에 배치될 수 있을 것이다.

대안적으로, 부품-이송 장치(512)는, 이미지가 기록되기 전에 베이스 신발 부품(526)을 획득할 수 있고, 획득된 베이스 신발 부품을 카메라의 전방에 배치할 수 있을 것이다. 예를 들어, 하부-장착형 카메라(592)가 바닥면 근처에 고정될 수 있고, 부품-이송 장치(512)는 획득된 베이스 신발 부품을 하부-장착형 카메라(592)의 바로 위에 수직으로 배치할 수 있을 것이다. 대안적으로, 부품-이송 장치(512)는 획득된 베이스 신발 부품을 상부-장착형 카메라(590a 또는 594)의 바로 아래에 수직으로 배치할 수 있을 것이다. 전술한 바와 같이, 비록 부품-이송 장치(512)가 도 5에 도시된 특정 구성을 가지는 것으로 도시되지만, 부품-이송 장치는 다른 구성을 가질 수 있을 것이다. 예를 들어, 부품-이송 장치(512)는 도 1a에 도시된 구성을 가질 수 있을 것이다. 또한, 부품-이송 장치는 다수의 관절형 암들을 포함할 수 있을 것이다.

만약, 베이스 신발 부품(526)이 부품-이송 장치에 의해 획득된 후에, 이미지가 기록된다면, 발광 디바이스(541c)가 여러 위치들에 배열될 수 있을 것이다. 예를 들어, 발광 디바이스(541c)가, 예를 들어 부품-픽업 툴(585)의 뒤쪽(또는 부품-픽업 툴(585)로 통합되어)에서, 부품-이송 장치(512)에 통합되어, 베이스 신발 부품(526)에 배면광을 제공하도록 할 수 있을 것이다. 부가적으로, 시스템(510) 전체에 걸쳐 배치되는 다른 발광 디바이스들(예를 들어, 541d)이, 부품-이송 장치(512)에 의해 획득된 베이스 신발 부품의 전방측을 조명할 수 있을 것이다.

이미지가 일단 기록되면, 베이스 신발 부품의 기하학적 위치 및 방향이 전술한 방법들(예를 들어, 방법(310))을 이용하여 결정될 수 있을 것이다. 이어서, 기하학적 위치 및 방향은, 베이스 신발 부품이 컨베이어(596)로 이송될 때, 베이스 신발 부품의 위치를 결정하기 위해 이용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 부품-이송 장치(512)는, 베이스 신발 부품(526)을 부품-공급 스테이션(580)으로부터 또는 카메라(예를 들어, 590a, 592, 또는 594)의 전방으로부터 컨베이어(596)로 이송할 때마다, 미리 결정된 이동 경로를 이용할 수 있을 것이다. 따라서, 베이스 신발 부품의 기하학적 위치 및 방향이 일단 알려지면, 부품-이송 장치는, 미리 결정된 이동 경로가 실행될 때 베이스 신발 부품이 배치될 장소를 결정할 수 있을 것이다. 대안적으로, 컨베이어(596) 상의 기하학적 위치가, 부품-이송 장치(512)(또는 연관된 일부 컴퓨팅 디바이스)가 매번 새로운 이동 경로를 계산하도록, 미리 결정될 수 있을 것이다. 다시 말해서, 새로운 이동 경로는, 베이스 신발 부품(526)의 계산된 위치(이미지가 기록될 때)로부터 컨베이어(596) 상의 미리 결정된 위치까지 연장된다. 컴퓨팅 디바이스(532)는, 예를 들어 이미지들을 분석함으로써 그리고 신발-제조 장비에 명령들을 제공함으로써, 여러 작동들을 실행하는 것을 돕는다.

다른 양태에서, 2D 인식 시스템이, 베이스 신발 부품(526)이 컨베이어(596)로 이미 이송되었을 때, 컨베이어(596) 상에 배열됨에 따른 베이스 신발 부품(526)의 기하학적 위치 및 회전을 결정하기 위해, 이용될 수 있을 것이다. 따라서, 컨베이어(596)는 조립 라인을 따라 그리고 상부-장착형 카메라(예를 들어, 594) 아래의 위치까지 베이스 신발 부품을 이동시킬 수 있을 것이다. 일단 이미지가 상부-장착형 카메라에 의해 기록되고 베이스 신발 부품의 위치가 결정되면, 다른 신발 부품들이 이송될 수 있고 베이스 신발 부품에 부착될 수 있을 것이다.

따라서, 다른 양태에서, 2D 인식 시스템이, 부품-이송 장치가 부착 신발 부품을 배치할 수 있도록 하기 위한 초기 스테이지 이후에, 이용될 수 있을 것이다. 부착 신발 부품은, 베이스 신발 부품에 부착될 신발 부품을 지칭한다. 따라서, 도 2에서, 부품(224)은, 신발 부품(226)에 부착될, 부착 신발 부품으로 간주될 수 있을 것이다.

도 6을 참조하면, 2D 인식 시스템이, 예를 들어 다양한 구성들로 배열될 수 있는 부품-공급 스테이션(682)에 부착 신발 부품(624)이 초기에 저장될 때, 부착 부품(624)을 배치하기 위해 이용될 수 있는 시스템(610)이 도시된다. 전술한 바와 같이, 부품-공급 스테이션(682)은, 부품-이송 장치(612)가 최상부의 베이스 신발 부품을 획득하는, 적층된 베이스 신발 부품들의 세트를 포함할 수 있다. 대안적으로, 부품-공급 스테이션(682)은 컨베이어들(682a 및 682b)의 세트를 포함할 수 있고, 이 컨베이어들 중 하나가 부착 신발 부품(624)을 픽업 위치(684)로 이송하고, 이 위치에서 부품-이송 장치(612)가 부착 신발 부품(624)을 획득할 수 있을 것이다.

전술한 바와 같이, 부품-이송 장치(612)는 부품-픽업 툴(685)을 가질 수 있을 것이다. 비록 부품-이송 장치(612)가 도 6에서 특정 구성을 가지는 것으로 도시되지만, 부품-이송 장치는, 도 1a에 도시된 구성과 같은, 또는 요구되는 각도 또는 위치로의 카메라(또는 획득된 신발 부품)의 이동을 가능하게 하는 다수의 관절형 암들을 포함하는 구성과 같은, 상이한 구성을 구비할 수 있을 것이다.

부착 신발 부품(624)은, 공급 스테이션(682)에서, 각각 베이스 신발 부품(626)의 개별적인 부분에 부착될, 다수의 상이한 부착 신발 부품들(예를 들어, 606 및 608) 사이에 제공될 것이다. 따라서, 2D 인식 시스템은, 시스템이 요구되는 부착 부품을 식별하고 선택할 수 있도록 하는, 부품-선택 프로토콜을 실행할 수 것이다.

예시적인 부품-선택 프로토콜에서, 2D 인식 시스템은, 부착 부품들의 미리 결정된 순서를 따르도록 - 즉, 제1 부품(624)을, 이어서 제2 부품(608)을, 이어서 제3 부품(606), 등등을 부착하도록 - 프로그래밍될 수 있을 것이다. 따라서, 2D 인식 시스템은, 다수 사이에 배열되는 모든 부품들의 이미지들을 기록할 수 있고, (예를 들어, 데이터 저장부(220)에 기초하여) 각 부품을 식별할 수 있으며, 그리고 공급 스테이션(682)에 배치될 때 각 부품의 기하학적 위치를 결정할 수 있을 것이다. 일단 이러한 위치 정보가 2D 인식 시스템에 의해 결정되면, 부품-이송 장치(612)가 미리 결정된 순서로 각 부품을 획득하고 부착할 수 있을 것이다.

다른 부품-선택 프로토콜에서, 2D 인식 시스템은, 순서와 관계없이 부품들의 세트를 이송 및 부착하도록 - 즉, 임의의 순서로 제1, 제2 및 제3 부품을 부착하도록 - 프로그래밍될 수 있을 것이다. 따라서, 일단 각 부품(예를 들어, 606, 608, 및 624)의 이미지들이 기하학적 위치를 결정하기 위해 분석되면, 부품-이송 장치(612)는, 모든 부품들이 어떤 지점에서 베이스 부품(626)으로 이송되는 한, 다양한 순서로 부품들을 획득할 수 있을 것이다. 또한, 2D 인식 시스템은, 공급 스테이션(682)으로부터 베이스 신발 부품(626)까지 가장 효율적인 이송을 허용하는 방식으로 배치되는, 부품들을 검색하도록 프로그래밍될 수 있을 것이다. 예를 들어, 만약 2개의 제1 부품(698a 및 698b)이 공급 스테이션에서 제공되고 (각각의 기하학적 좌표에 기초하여) 하나의 제1 부품(698a)이 다른 제1 부품(698b) 보다 더 가깝다면, 부품-이송 장치(612)는 다른 제1 부품(698b) 대신에 보다 가까운 제1 부품(698a)을 픽업하도록 지시받을 수 있을 것이다. 유사하게, 만약 제1 부품(698a)이 베이스 부품(626)에 부착되도록 하기 위해 (다른 제1 부품(698b)에 비해서) 적은 조정을 필요로 하는 각도로 회전하게 된다면, 부품-이송 장치(612)는 제1 부품(698a)을 픽업하도록 지시받을 수 있을 것이다. 컴퓨팅 디바이스(632)는, 예를 들어 부품-선택 프로토콜에서 특정 단계들을 실행함에 의해, 이미지들을 분석함에 의해, 그리고 신발-제조 장비로 명령들을 제공함에 의해, 다양한 작동들을 실행하는 것을 도울 수 있을 것이다.

다른 예시적인 양태에서, 부품들(606, 608, 및 624)이 미리 결정된 구성의 부품-픽업 위치(684)에 배열되어, 미리 결정된 구성의 좌표들이 부품 선택을 지원하기 위해 장치(612)에 제공되도록 할 수 있을 것이다. 즉, 만약 각 부품(606, 608, 및 624)의 좌표가 (픽업되기 전에) 부품들의 그룹이 어떻게 배열되어야 하는지에 기초하여 미리 결정된다면, 이때 좌표가 이미지에 기초하여 계산되지 않아도 될 것이다. 또는, 미리 결정된 좌표가, 계산된 좌표가 정확하다(예를 들어, 미리 결정된 좌표로부터 벗어난 임계 양 이내인지)는 것을 확인하기 위한 체크로서, 이용될 수 있을 것이다.

다른 양태에서, 부품-픽업 위치(684)에서의 부품들(606, 608, 및 624)의 미리 결정된 배열이, 부품들이 베이스 부품(626)에 부착될 때의 부품들(606, 608, 및 624)의 배열과 맞춰질 수 있을 것이다. 즉, 각각의 부품(606, 608, 및 624)은, 베이스 부품(626)에 부착될 때 각 부품의 간격 및 회전과 맞춰지는 방식으로, 서로로부터 이격되고 회전될 수 있을 것이다. 따라서, 부품들(606, 608, 및 624)은, 미리 결정된 배열을 유지하는(즉, 간격 및 회전을 유지하는) 방식의, 총체적인 그룹으로서(즉, 한번에 하나 초과의) 픽업되고, 배치되고, 및/또는 부착될 수 있을 것이다.

부착 신발 부품(624)의 이미지가 부착 신발 부품(624)의 방향을 결정하기 위해 기록될 때, 카메라가 여러 위치에 배치될 수 있을 것이다. 전술한 바와 같이, 만약 이미지가 포착될 때 부착 신발 부품(624)이 공급 스테이션(682)에 배치된다면, 카메라(예를 들어, 690b)는, 부품-이송 장치(612)에 직접적으로 결합되거나, 상부-장착형 카메라(690a)일 수 있을 것이다. 카메라(690b) 또는 카메라(690a)는, 이미지가 기록될 때, 신발 부품(624)으로부터 수직으로 지향하게 될 수 있을 것이다. 예를 들어, 부품-이송 장치(612)는, 신발 부품(624)의 상부에 수직으로 카메라(690b)를 배치시키는 하나 이상의 관절형 암을 포함할 수 있을 것이다.

또한, 발광 디바이스들이, 부품-공급 스테이션(682)에 배치될 때 신발 부품(624)을 조명하기 위해, 시스템(610) 전체에 걸쳐 배열될 수 있을 것이다. 예를 들어, 광 디바이스(641a 또는 641b)가, 컨베이어들(682a 및 682b) 상에 배치되는 부착 신발 부품들을 후방에서 조명하기 위해, 공급 스테이션(682)에 근접하게 배치되고나 공급 스테이션(682)에 통합될 수 있을 것이다. 또한, 발광 디바이스들(641c)이m 신발 부품(624)의 전방측을 조명하기 위해 부품-공급 스테이션(682)을 둘러싸는 공간 내에 배치될 수 있을 것이다.

만약 이미지가 포착될 때 부착 신발 부품(624)이 부품-이송 장치(612)에 의해 구속된다면, 카메라(690a, 692, 또는 694)와 같은 카메라가 부품-이송 장치(612)로부터 원거리에 장착될 수 있을 것이다. 그러한 배열에서, 신발-이송 장치(612)는 카메라(690a, 692, 또는 694)의 전방에(예를 들어, 카메라의 시야에 수직으로) 부착 신발 부품을 배치할 수 있을 것이다. 또한, 발광 디바이스(641d)가, 이미지가 포착될 때 획득된 신발 부품들을 조명하기 위해, 예를 들어 부품-픽업 툴들(685)의 후방에서, 부품-이송 장치(612) 내로 통합될 수 있을 것이다.

비록 전술한 방법들 중 일부가 방향을 결정하기 위해 단일 이미지를 분석하는 것을 설명하고 있지만, 하나 이상의 카메라들에 의해 기록되는 단일 부품의 복수의 이미지가, 신발 부품의 위치를 정확하게 나타내는 것으로 생각되는 기하학적 좌표들의 세트를 유도하기 위해, 분석될 수 있을 것이다. 그러한 시스템에서, 기하학적 좌표들의 세트는 최종적인 기하학적 좌표에 도달하도록 평균화되거나 그렇지 않으면 조합될 수 있을 것이다.

이제 도 7을 참조하면, 신발-제조 프로세스 도중에 자동화된 방식으로 신발 부품을 배치하기 위한 방법(710)의 흐름도가 도시된다. 도 7을 설명하는데 있어서, 도 2를 또한 참조한다. 부가적으로, 방법(710), 또는 적어도 방법의 일부는, 컴퓨팅 디바이스가 컴퓨터 저장 매체에 저장된 컴퓨터-실행가능 명령들의 세트를 실행할 때, 수행될 수 있을 것이다.

단계(712)에서, 베이스 신발 부품(예를 들어, 226)에 부착되어야 할 부착 신발 부품(예를 들어, 224)의 2-차원적인 화상(예를 들어, 232)을 나타내는 이미지(예를 들어, 228)가 수신될 수 있을 것이고, 상기 부착 신발 부품의 2-차원적인 화상은 다수의 기준 특징부(258)를 포함한다. 단계(714)에서, 기준 특징부들에 상응하는 이미지의 픽셀 좌표들(예를 들어, 좌표계(256)의 좌표)이 식별된다. 단계(716)는, 이미지의 픽셀 좌표들을, 그 내부에 부착 신발 부품(예를 들어, 224)이 위치하게 되고 그 내부에서 부품-이송 장치(예를 들어, 212)가 작동하는 3-차원적인 공간을 맵핑하는, 기하학적 좌표계(예를 들어, 225)의 기하학적 좌표(예를 들어, 205)로 변환한다. 또한, 단계(718)에서, 기하학적 좌표계(예를 들어, 225)의 다른 기하학적 좌표들(예를 들어, 203)이, 부착 신발 부품(예를 들어, 224)이 부착될 베이스 신발 부품(예를 들어, 226)의 2-차원적인 화상(예를 들어, 233)을 나타내는 상이한 이미지(예를 들어, 230)를 분석하는 것에 의해 결정된다. 단계(720)는, 부품-이송 장치(212)에 의해, 부착 신발 부품(예를 들어, 224)을 다른 기하학적 좌표(예를 들어, 203)로 이송하고, 그에 의해 부착 신발 부품이 베이스 신발 부품에 부착되는 3-차원적인 공간 내의 위치로 부착 신발 부품을 이동시킨다.

이제 도 8을 참조하면, 신발-제조 프로세스 도중에 자동화된 방식으로 신발 부품을 배치하기 위한 방법(810)의 다른 흐름도가 도시된다. 도 8을 설명하는데 있어서, 도 2를 또한 참조한다. 또한, 컴퓨팅 디바이스가 컴퓨터 저장 매체에 저장된 컴퓨터-실행가능 명령들의 세트를 실행할 때, 방법(810), 또는 적어도 방법의 일부가 수행될 수 있을 것이다.

단계(812)에서, 베이스 신발 부품(예를 들어, 226)에 부착되어야 할 부착 신발 부품(예를 들어, 224)의 2-차원적인 화상(예를 들어, 232)을 나타내는 이미지(예를 들어, 228)가 수신되고, 상기 부착 신발 부품의 2-차원적인 화상은 적어도 하나의 기준 특징부(258)를 포함한다. 단계(814)에서, 적어도 하나의 기준 특징부(258)에 상응하는 이미지의 픽셀 좌표들(예를 들어, 좌표계(256)의 좌표)이 식별된다. 단계(816)는, 이미지의 픽셀 좌표들을, 그 내부에 부착 신발 부품(예를 들어, 224)이 위치하게 되고 그 내부에서 부품-이송 장치(예를 들어, 212)가 작동하는 3-차원적인 공간을 맵핑하는, 기하학적 좌표계(예를 들어, 225)의 기하학적 좌표(예를 들어, 205)로 변환한다. 또한, 단계(818)는, 부착 신발 부품(예를 들어, 224)이 부착될 베이스 신발 부품(예를 들어, 226)의 2-차원적인 화상(예를 들어, 233)을 나타내는 상이한 이미지(예를 들어, 230)를 분석하는 것에 의해, 기하학적 좌표계(예를 들어, 225) 내의 다수의 다른 기하학적 좌표들(예를 들어, 203 및 202)을 결정한다. 다수의 다른 기하학적 좌표들은 부품-배치 좌표(예를 들어, 203) 및 부품-부착 좌표(예를 들어, 201)를 포함할 수 있을 것이다. 단계(820)는, 부품-이송 장치에 의해, 부착 신발 부품(예를 들어, 224)을 부품-배치 좌표(예를 들어, 203)로 이송하고, 단계(822)는 부착 신발 부품을 부품-부착 좌표(예를 들어, 201)에서 베이스 부품에 부착한다.

전술한 2D 인식 시스템은 또한 품질 제어 목적들을 위해 이용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 2D 인식 시스템은, 맞춰진 적층된 부착 부품들의 세트 내에서 맞춰지지 않는 부착 부품의 검출을 허용할 수 있을 것이다. 또한, 2D 인식 시스템은, 배치 위치 정확도를 보장하기 위해 신발-부품 배치의 품질 제어를 가능하게 할 수 있을 것이다.

전술한 바와 같이, 본원의 기술은, 다른 것들 중에서도, 방법, 시스템, 또는 하나 이상의 컴퓨터-판독가능 매체에 저장된 명령들의 세트를 포함할 수 있을 것이다. 컴퓨터-판독가능 매체에 저장된 정보는, 컴퓨팅 디바이스의 작동들을 지시하기 위해 이용될 수 있을 것이고, 예시적인 컴퓨팅 디바이스(900)가 도 9에 도시된다. 컴퓨팅 디바이스(900)는 적합한 컴퓨팅 시스템의 단지 하나의 예이고, 발명의 양태들의 기능성 또는 이용의 범위에 대한 어떠한 제한도 가하지 않는 것으로 의도된다. 또한, 컴퓨팅 시스템(900)이, 설명된 구성요소들 중 어느 하나 또는 조합과 관련된 어떠한 의존성 또는 요건을 갖는 것으로 해석되지 않아야 할 것이다. 게다가, 발명의 양태들은 또한, 통신 네트워크를 통해서 링크된 분리형의 또는 원격의-프로세싱 디바이스들에 의해 과제들이 실시되는 분산형 컴퓨팅 시스템들에서, 실행될 수 있을 것이다.

컴퓨팅 디바이스(900)는, 이하의 구성요소들을 직접적으로 또는 간접적으로 결합시키는 버스(910)를 구비한다: 메모리(912), 하나 이상의 프로세서(914), 하나 이상의 프리젠테이션 구성요소(916), 입/출력 포트들(918), 입/출력 구성요소들(920), 및 예시적인 전원(922). 버스(910)는 하나 이상의 버스들일 수 있다(예를 들어, 어드레스 버스, 데이터 버스, 또는 이들의 조합). 비록 명료함을 위해 도 9의 여러 블록들은 라인들로 도시되지만, 실제로, 여러 구성요소들을 그림으로 나타내는 것(delineating)은 그렇게 명료하지 않으며, 비유적으로, 라인들은 보다 정확하게는 불분명할 수 있을 것이다. 예를 들어, 프로세서들은 메모리를 가질 수 있을 것이다.

전형적으로, 컴퓨팅 디바이스(900)는 다양한 컴퓨터-판독가능 매체를 가질 수 있을 것이다. 예로서, 그리고 비제한적으로, 컴퓨터-판독가능 매체는, 랜덤 액세스 메모리(RAM); 리드 온리 메모리(ROM); 전자적으로 소거가능한 프로그래밍 가능 리드 온리 메모리(EEPROM); 플래시 메모리 또는 다른 메모리 기술들; CDROM, 디지털 다기능 디스크들(DVD) 또는 다른 광학적 또는 홀로그래픽 매체; 자기 카세트들, 자기 테입, 자기 디스크 저장장치, 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 반송파 또는 요구되는 정보를 인코딩하기 위해 이용될 수 있고 컴퓨팅 디바이스(900)에 의해 접속될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있을 것이다.

메모리(912)는 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리 형태의 형태를 갖는 컴퓨터-저장 매체들을 포함한다. 메모리(912)는, 제거가능하거나, 제거불가능하거나, 또는 이들의 조합일 수 있을 것이다. 예시적인 하드웨어 디바이스들로서, 솔리드-스테이트 메모리, 하드 드라이브들, 광-디스크 드라이브들, 등이 있다.

컴퓨팅 디바이스(900)는 메모리(912) 또는 I/O 구성요소들(920)과 같은 여러 실체들로부터 데이터를 판독하는 하나 이상의 프로세서(914)를 가지는 것으로 도시된다. 프로세서에 의해 판독되는 예시적인 데이터는, 컴퓨터 또는 다른 기계에 의해 실행되는, 프로그램 모듈들과 같은 컴퓨터-실행가능 명령들일 수 있는 컴퓨터 코드 또는 기계-이용가능 명령들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 루틴들, 프로그램들, 항목들(objects), 구성요소들, 데이터 구조들, 등과 같은 프로그램 모듈들은 특별한 과제를 실시하거나 특별한 요약 데이터 유형들을 구현하는 코드를 지칭한다.

프리젠테이션 구성요소(들)(916)는 데이터 표시들을 사용자 또는 다른 디바이스에 제공한다. 예시적인 프리젠테이션 구성요소들로서, 디스플레이 디바이스, 스피커, 인쇄 구성요소, 발광 구성요소, 등이 있다. I/O 포트들(918)은 컴퓨팅 디바이스(900)가 다른 I/O 구성요소들(920)을 포함하는 다른 디바이스들에 논리적으로 연결될 수 있도록 하고, 상기 I/O 구성요소들 중 일부는 내장형일 수 있을 것이다.

신발 제조의 관점에서, 컴퓨팅 디바이스(900)는 여러 신발-제조 도구의 작동들을 결정하기 위해 이용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스는, 신발 부품들을 하나의 위치로부터 다른 위치로 이송하는 부품-픽업 툴 또는 컨베이어를 제어하기 위해 이용된다. 또한, 컴퓨팅 디바이스는, 하나의 신발 부품을 다른 신발 부품에 부착(예를 들어, 용접, 접착, 봉합, 등)하는 부품-부착 디바이스를 제어하기 위해 이용될 수 있을 것이다.

B. 다기능 제조 도구를 이용하는 신발 부품들의 조립

본 발명의 양태들은 또한, 제조 도구를 위한 시스템들, 방법들, 및 장치에 관한 것이다. 제조 도구는, 자동화된 제조 시스템 내에서, 다양한 재료, 다양한 형상, 다양한 부품 크기, 다양한 제조 프로세스, 및 다양한 위치와 함께 이용하는데, 매우 적응가능하다. 이러한 높은 레벨의 적응성은, 자동화된 제조 프로세스에서 중요 구성요소인 제조 도구를 제공한다. 이러한 것을 달성하기 위해, 제조 도구는, 단일의 위치와 관련된 부재로부터 취급될 수 있는 단일화된 제조 도구로서, 진공 툴 및 초음파 용접기를 포함한다. 제조 도구는, 이후에 연관된 초음파 용접기에 의해 용접되거나 결합되는, 신발 부품과 같은 제조 부품을 픽업하고 배치하기 위해 이용될 수 있다.

도 10은, 본 발명의 실시예들에 따른, 예시적인 진공 툴(3100)의 평면도를 도시한다. 여러 양태들에서, 진공 툴(3100)은 또한 진공-동력형(powered) 부품 홀더, 제조 도구, 다기능 제조 도구, 부품-픽업 툴/장치, 및/또는 부품-이송 툴/장치로서 지칭될 수 있을 것이고; 상기 모든 용어들은 여기에서 상호교환가능하게 사용된다. 예를 들어, 진공 툴(3100)은, 자동화된(또는 부분적으로 자동화된) 제조 프로세스에서, 하나 이상의 부품들의 이동, 배치, 및/또는 유지를 위해, 이용될 수 있을 것이다. 진공 툴(3100)에 의해 취급되는 부품들은, 강성(rigid)이거나, 가단성(malleable)있거나, 또는 특성들(예를 들어, 다공성, 비-다공성)의 임의의 조합을 가질 수 있을 것이다. 예시적인 양태에서, 진공 툴(3100)은, 적어도 부분적으로, 가죽, 폴리머들, 직물들(textiles), 고무, 발포체(foam), 망 및/또는 기타 등등으로 구성되는 부품을 픽업 및 배치하기 위한 기능을 한다.

진공 툴에 의해 취급되는 재료는 임의의 유형일 수 있을 것이다. 예를 들어, 여기에서 설명된 진공 툴이, 여러 형상들, 재료들, 및 다른 물리적 특성들(예를 들어, 패턴 절단된 직물들, 부직포(non-woven) 재료들, 망, 플라스틱 시트(sheeting) 재료, 발포체, 고무)의 편평한, 얇은, 및/또는 경량의 부품들을 취급(예를 들어, 픽업 및 배치)하기 위해 구성된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그에 따라, 무거운, 강성의, 또는 비-다공성의 재료를 취급하는 기능을 하는 산업적인-규모의 진공 툴들과 달리, 여기에서 제공되는 진공 툴들은 다양한 재료들(예를 들어, 경량, 다공성, 가요성)을 효과적으로 취급할 수 있다.

진공 툴(3100)은 진공 발생기(3102)를 포함한다. 진공 발생기는 진공력(예를 들어, 주변 환경에 비해서 낮은 압력 구배)을 생성한다. 예를 들어, 진공 발생기(3102)는 모터(또는 엔진)에 의해 작동되는 통상적인 진공 펌프들을 이용할 수 있을 것이다. 진공 발생기(3102)는 또한 진공 발생을 위해 벤투리(venturi) 펌프를 이용할 수 있을 것이다. 또한, 코안다(coanda) 효과 펌프로서 또한 지칭되는 공기 증폭기(amplifier)가 진공력 발생을 위해 또한 이용될 수 있다는 것이 예상된다. 벤투리 펌프 및 코안다 효과 펌프 모두 가압 공기를, 흡입 작용을 유지하는데 효과적인, 진공력으로 전환하는 다양한(varied) 원리들 하에서 작동한다. 이하의 개시 내용이 벤투리 펌프 및/또는 코안다 효과 펌프에 초점을 맞출 것이지만, 진공 발생기(3102)는 또한, 진공 툴(3100)에 대해서 근거리의(local) 또는 원거리의(튜브, 파이프, 및 기타 등등에 의해 연결되는) 기계적인 진공 장치일 수 있다는 것이 예상된다.

도 1의 진공 툴(3100)은 또한 진공 분배기(3110)를 포함한다. 진공 분배기(3110)는 진공 발생기(3102)에 의해 발생된 진공력을 한정된 표면적에 걸쳐서 분배한다. 예를 들어, 진공 툴(3100)에 의해 취급되어야 할 재료가, 표면적이 몇 평방 인치인 가요성 재료(예를 들어, 신발 상부(upper)의 가죽 부분)일 수 있을 것이다. 재료가 적어도 반-가요성인 것의 결과로서, 부품을 픽업하기 위해 이용되는 진공력은 부품의 상당한 면적에 걸쳐 유리하게 분산될 수 있을 것이다. 예를 들어, 일단 부품 하부의 지지대가 제거되면(예를 들어, 부품이 들어 올려질 때) 부품의 굽힘 또는 접힘(creasing)을 초래할 수 있는, 가요성 부품의 제한된 표면적 상에 흡입 효과를 집중하는 대신에, 보다 큰 면적에 걸쳐 흡입 효과를 분산시키는 것이 부품의 바람직하지 못한 굽힘 또는 접힘을 방지할 수 있을 것이다. 또한, 일단 충분한 진공이 인가되면, 집중된 진공(분산되지 않은 진공력)이 부품을 손상시킬 수 있다는 것이 예상된다. 그에 따라, 본 발명의 양태에서, 진공 발생기(3102)에 의해 생성되는 진공력은 진공 분배기(3110)에 의해 보다 큰 잠재적 표면적에 걸쳐서 분배된다.

예시적인 양태에서, 진공 분배기(3110)는 금속(예를 들어, 알루미늄) 또는 고분자들과 같은 반-강성 내지 강성 재료로 형성된다. 그러나, 다른 재료들이 고려될 수 있다. 진공 툴(3100)은, 예를 들어, 부품-인식 시스템으로부터 수신된 명령들에 응답하여 복수-축 프로그램가능 로봇과 같은 로봇에 의해 취급되는(예를 들어, 이동되는/배치되는) 것으로 예상될 수 있을 것이다. 따라서, 로봇의 제한 사항들이 진공 툴(3100)에 대한 고려 사항에 포함될 수 있을 것이다. 예를 들어, 진공 툴(3100)(및/또는 후술되는 제조 도구(3100))의 중량 제한이, 취급 로봇과 연관된 잠재적인 크기 및/또는 비용들을 제한하기 위해, 요구될 수 있을 것이다. 제한 인자로서 중량을 이용할 때, 진공력의 요구되는 분배를 여전히 달성하는 가운데, 중량을 줄이기 위한 특별한 방식으로 진공 분배기를 형성하는데 유리할 수 있을 것이다.

다른 고려 사항이 진공 툴(3100)의 설계 및 구현에서 고려될 수 있을 것이다. 예를 들어, 이하에서 도 26에 대해 설명될 것으로서, 진공 툴(3100)의 요구되는 수준의 강성이, 진공 툴(3100) 내로 통합되는 보강 부분들 및 재료 제거 부분들을 생기게 할 수 있을 것이다.

진공 분배기(3110)는 외측 상부 표면(3112) 및 외측 측방 표면(3116)을 포함할 수 있을 것이다. 도 10은 실질적으로 직사각형인 점유공간(footprint)을 가지는 진공 분배기를 도시한다. 그러나, 임의의 점유공간이 이용될 수 있다는 것을 예상할 수 있을 것이다. 예를 들어, 비-원형 점유공간이 이용될 수 있을 것이다. 예시적인 양태에서, 비-원형 점유공간은, 다양한 부품 형상을 취급하기 위한 보다 큰 가용 표면적을 제공함에 따라, 유리할 수 있을 것이다. 따라서, 비-원형 점유공간의 이용은, 원형 점유공간에 대비하여, 더 큰 비율의 점유공간이 취급되는 부품과 접촉할 수 있도록 한다. 점유공간 이외에 또한 진공 툴(3100)의 형상에 관련하여, 후술하는 바와 같이, 임의의 3-차원적 형상이 진공 분배기(3110)를 위해 구현될 있다는 것이 예상될 수 있을 것이다. 예를 들어, 달걀-유사 형상, 피라미드-유사 형상, 입방체-유사 형상, 및 기타 등등이 이용될 수 있을 것이다.

도 10의 예시적인 진공 분배기(3110)는 외측 상부 표면(3112) 및 다수의 외측 측방 표면(3116)을 포함한다. 진공 분배기(3110)는 또한, 제1 측방 가장자리(3128), 평행한 제2 측방 가장자리(3130), 전방 가장자리(3132), 및 대향하는 평행한 후방 가장자리(3134)를 포함하는, 가장자리들에서 마감된다.

도 10은 도 11에 대해 평행한 시야를 경계 짓는 절단선 12-12를 도시한다. 도 11은, 본 발명의 양태들에 따른 진공 툴(3100)의 절단선 12-12를 따라 평행한 정면측 단면도를 도시한다. 도 11은, 다른 특징들 중에서, 진공 분배 캐비티(3140) 및 진공 플레이트(3150)(또한 종종 "플레이트"라고 여기에서 지칭된다)를 도시한다. 진공 분배기(3110) 및 플레이트(3150)는, 조합되어, 진공 분배 캐비티(3140)를 형성하는 공간의 용적을 한정한다. 진공 분배 캐비티(3140)는, 진공력의 균일한 분산을 허용하기 위해 가스의 막힘 없는 유동을 허용하는 공간의 용적이다. 예시적인 양태에서, 플레이트(3150)로부터 진공 발생기(3102)까지의 가스(예를 들어, 공기)의 유동이 각을 이룬 내측 측방 표면(들)(3118)의 이용을 통해 집중된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 4개의 일차적인 내측 측방 표면들, 즉 제1 내측 측방 표면(3120)(미도시), 제2 내측 측방 표면(3122), 제3 내측 측방 표면(3124), 및 제4 내측 측방 표면(3126)(미도시)이 존재한다. 그러나, 다른 기하형태들이 이용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

내측 측방 표면들(3118)은 내측 상부 표면(3114)으로부터 플레이트(3150)를 향해 연장된다. 예시적인 양태에서, 둔각(3142)이 내측 상부 표면과 내측 측방 표면들(3118) 사이에 형성된다. 둔각(3142)은, 공기가 플레이트(3150)로부터 진공 발생기(3102)를 위해 역할을 하는 진공 개구부(3138)를 향해서 이동할 때, 공기의 내부 난류를 감소시키는 진공 분배 효과를 제공한다. 공기가 진공 개구부(3138)로 진입할 때 공기의 접근이 각을 이루게 하는 것에 의해, 감소된 양의 재료가 진공 분배기(3110)에 활용될 수 있고(예를 들어, 중량의 잠재적인 감소를 초래할 수 있다), 공기의 유동이 공기 난류의 감소를 통해서 제어될 수 있을 것이다. 각도(3144)가 또한 내측 측방 표면들(3118) 및 플레이트(3150)의 교차에 의해 형성될 수 있을 것이다.

이하에서, 도 15 내지 도 24에 관해 보다 더 구체적으로 논의되는 플레이트(3150)는, 내부 플레이트 표면(3152)(즉, 상부 표면) 및 대향하는 외부 플레이트 표면(3158)(즉, 바닥 표면)을 가진다. 외부 플레이트 표면(3158)은 진공 툴(3100)에 의해 취급되는 부품과 접촉하도록 구성된다. 예를 들어, 전반적으로 플레이트가, 특히 외부 플레이트 표면(3158)이 비-훼손(non-marring) 재료로 형성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 플레이트(3150) 전체 또는 일부를 형성하기 위해. 알루미늄 또는 고분자가 이용될 수 있을 것이다. 또한, 진공 발생기(3102)에 의해 발생된 진공으로부터 플레이트로 가해지는 힘에 저항하기 위해, 플레이트(3150)가 반-강성 또는 강성 구조물인 것이 고려될 수 있을 것이다. 그에 따라, 진공 발생기(3102)에 의해 생성된 압력들 하에서 변형에 대해서 저항하도록, 플레이트(3150)가 충분한 두께를 가지는 재료로 형성될 수 있을 것이다. 부가적으로, 취급하고자 하는 물품에 대해서, 어느 정도, 순응하는 재료로 플레이트(3150)를 형성하는 것이 예상될 수 있을 것이다. 예를 들어, 플레이트(3150)는 망-유사 재료(예를 들어, 직물 방, 금속 망) 내에 공극들에 의해 한정되는 다수의 구멍을 가지는 망-유사 재료로 구축될 수 있을 것이다.

진공 발생기(3102), 진공 분배기(3110), 및 플레이트(3150)가 조합으로 이용될 때, 진공 툴(3100)은 흡입력을 생성하는 기능을 하고, 그러한 흡입력은, 재료로 인가된 힘이 재료를 플레이트(3150)로부터 밀어내는 힘(예를 들어, 중력, 진공) 보다 작아질 때까지 재료가 플레이트(3150)에 대항하여 유지되는, 외부 플레이트 표면(3158)(또한, 제조-부품-접촉 표면으로 지칭된다)을 향해서 재료를 끌어당긴다. 그에 따라, 사용시에, 진공 툴(3100)은 부품에 접근할 수 있고, 플레이트(3150)와 접촉하여 부품을 일시적으로 유지할 수 있는 진공력을 생성할 수 있으며, 진공 툴(3100) 및 부품을 새로운 위치로 이동시킬 수 있고, 이어서 새로운 위치(예를 들어, 새로운 장소, 새로운 재료와의 접촉, 새로운 제조 프로세스, 및 기타 등등)에서 진공 툴(3100)로부터 부품을 해방시킬 수 있다.

도 12는 본 발명의 양태들에 따른, 도 10의 절단선 12-12를 따르는 진공 툴(3100)의 정면도를 도시한다. 특히, 도 12는 진공 발생기(3102)의 단면도를 제공한다. 도 13과 관련하여 보다 구체적으로 논의될 것으로서, 예시적인 양태에서, 진공 발생기(3102)는, 진공력을 생성하기 위해 코안다 효과를 이용하는, 공기 증폭기이다.

이러한 예에서, 공기는, 외부 플레이트 표면(3158)으로부터, 플레이트(3150)를 관통하는 다수의 구멍(3160)을 통해, 진공 분배 캐비티(3140)로 유입되고. 진공 분배 캐비티(3140)는 진공 분배기(3110) 및 플레이트(3150) 사이에 둘러싸이고, 그에 따라 플레이트(3150)가 비-다공성인(즉, 다수의 구멍(3160)이 없는) 표면인 경우에, 진공 발생기(3102)가 활성화될 때, 저압 영역이 진공 분배 캐비티(3140) 내에 생성될 것이다. 그러나, 다수의 구멍(3160)을 포함하는 예로 다시 돌아가면, 공기가 진공 분배 캐비티(3140) 내로 진공 개구부(3138)를 향해 유입되고, 상기 진공 개구부(3138)는 공기가 진공 발생기(3102)로 유입될 수 있도록 한다.

도 13은 도 12에 도시된 진공 발생기(3102)의 확대도를 도시한다. 도 13은 본 발명의 양태들에 따른, 도 10의 절단선 12-12를 따라 절단한 진공 발생기(3102)의 확대도를 도시한다. 도 13에 도시된 진공 발생기는, 코안다 효과(즉, 공기 증폭기) 진공 펌프(3106)이다. 코안다 효과 진공 펌프는 유입구(3103)에서 가압 공기를 주입한다. 유입구(3103)는 가압 공기를 내부 챔버(3302)를 통해서 측벽 플랜지(3304)로 지향시킨다. 코안다 효과 이용에 의해, 가압 공기가 측벽 플랜지(3304) 주변에서 만곡되고 내부 측벽(3306)을 따라서 유동한다. 가압 공기 이동의 결과로서, 진공력이, 내부 측벽(3306)을 따르는 가압 공기의 유동과 동일한 방향으로 생성된다. 결과적으로, 흡입 방향이 진공 개구부(3138)를 통해 연장된다.

도 14는 본 발명의 양태들에 따른, 다수의 구멍(3160)을 포함하는 예시적인 플레이트(3150)를 도시한다. 전술한 바와 같이, 플레이트(3150)가 직사각형 점유공간을 가지는 것으로 도시되지만, 부분적으로, 취급되는 재료, 진공 툴(3100)을 제어하는 로봇 또는 위치와 관련된 부재, 및/또는 진공 툴(3100)의 구성요소들에 의존하여, 임의의 기하학적 형상(예를 들어, 원형, 비-원형)이 구현될 수 있다는 것이 예상될 수 있을 것이다.

다수의 구멍(3160)은, 적어도 부분적으로, 기하학적 형상(예를 들어, 원형, 알 형상(hatch), 구근형(bulbous), 직사각형), 크기(예를 들어, 직경, 반경(예를 들어, 반경(3167), 면적, 길이, 폭), 요소들로부터의 오프셋(예를 들어, 오프셋(3169))(예를 들어, 외측 가장자리로부터의 거리, 비-다공성 부분으로부터의 거리), 및 피치[예를 들어, 구멍들 사이의 거리(예를 들어, 피치(3168))]에 의해, 한정될 수 있을 것이다. 두 개의 구멍의 피치가 제1 구멍(예를 들어, 제1 구멍(3162))으로부터 제2 구멍(예를 들어, 제2 구멍(3164))까지의 거리로서 정의된다. 피치는 다양한 방식으로 측정될 수 있을 것이다. 예를 들어, 피치는 두 개의 구멍의 가장 근접한 지점들로부터, 두 개의 구멍의 표면적 중심(예를 들어, 원형 구멍들의 중심)으로부터, 및/또는 두 개의 구멍의 특별한 특징부로부� �� 측정될 수 있을 것이다.

진공 툴의 바람직한 특성들에 따라서, 구멍들과 연관된 변수들이 조정될 수 있을 것이다. 예를 들어, 저밀도의 비-다공성 재료는, 정상 작동 조건 하에서 재료를 진공 툴과의 접촉 상태로 유지하기 위해 큰 진공력을 필요로 하지 않을 수 있을 것이다. 그러나, 다른 한편으로, 큰 다공성 망 재료는 정상 작동 조건 하에서 재료를 진공 툴에 대해서 유지하기 위해 큰 크기의 진공력을 필요로 할 수 있을 것이다. 그에 따라, 시스템 내부로 제공되는 에너지의 양(예를 들어, 코안다 효과 진공 펌프를 작동시키기 위한 가압 공기의 양, 기계적 진공 펌프를 작동시키기 위한 전기)을 제한하기 위해, 구멍들의 최적화가 구현될 수 있을 것이다.

예를 들어, 신발(footwear), 의복, 및 기타 등등의 산업에서 취급되는 전형적인 재료에 대해서 충분할 수 있는 변수가, 비제한적으로, 0.5 내지 5 밀리미터(mm) 사이, 1 mm 내지 4 mm 사이, 1 mm 내지 3 mm 사이, 1.5 mm, 2 mm, 2.5 mm, 3 mm, 및 기타 등등의 직경을 가지는 구멍들을 포함할 수 있을 것이다. 그러나, 그보다 큰 그리고 그보다 작은 직경(또는 비교가능한(comparable) 표면적)의 구멍들이 고려된다. 유사하게 피치가 1 mm 내지 8 mm 사이, 2 mm 내지 6 mm 사이, 2 mm 내지 5 mm 사이, 3 mm, 3.5 mm, 4 mm, 4.5 mm, 5 mm, 5.5 mm, 6 mm, 및 기타 등등일 수 있을 것이다. 그러나, 그보다 큰 그리고 그보다 작은 피치 값들이 예상된다.

부가적으로, 다양한 크기 및 다양한 피치가 본 발명의 양태들에서 구현될 수 있다는 것이 예상된다. 예를 들어, 다공성 재료 부분 및 비-다공성 재료 부분 모두로 구성되는 혼합형 부품이 동일한 수준의 취급을 달성하기 위해 상이한 변수들을 이용한다. 이러한 예에서, 비-다공성 재료와 접촉하게 될 영역 내의 필요 진공력의 감소를 유도하는 변수들 및 다공성 재료와 접촉하게 될 영역 내의 보다 큰 진공력들을 유도하는 변수들이 구현될 수 있을 것이다. 또한, 비전(vision) 시스템 또는 다른 부품-식별 시스템이, 다수의 구멍에 대한 재료의 적절한 배치를 추가적으로 보장하기 위해 함께 이용될 수 있을 것이다. 부가적으로, 피치와 크기 사이의 관계가 다수의 구멍을 배치하기 위해 이용될 수 있다는 것이 예상될 수 있을 것이다. 예를 들어, 보다 큰 크기의 구멍으로부터의 피치가 보다 작은 크기의 구멍으로부터의 피치 보다 클 수 있을 것이다(또는 그 반대).

부가적인 변수는 오프셋이다. 예시적인 양태에서, 오프셋은 플레이트(3150)의 외측 가장자리로부터의 구멍의 거리이다. 상이한 구멍들이 상이한 오프셋들을 가질 수 있을 것이다. 또한 다른 가장자리들이 다른 오프셋들을 구현할 수 있을 것이다. 예를 들어, 전방 가장자리를 따르는 오프셋은 측방 가장자리를 따르는 오프셋과 상이할 수 있을 것이다. 오프셋은, 오프셋이 없는 것으로부터 8 mm(또는 그 초과)까지의 범위를 가질 수 있을 것이다. 실제로, 1 mm 내지 5 mm 범위의 오프셋이 본 발명의 예시적인 양태들의 특성들을 달성할 수 있을 것이다.

다수의 구멍(3160)은 많은 제조 기술들을 이용하여 플레이트(3150) 내에 형성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 구멍들은 플레이트(3150)로부터 펀칭되고, 드릴 가공되고, 에칭되고, 조각되고(carved), 용융되고, 및/또는 절단될 수 있을 것이다. 예시적인 실시예에서, 플레이트(3150)는 레이저 절단에 반응하는 재료로 형성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 고분자-기반의 재료들 및 일부 금속-기반의 재료들이 다수의 구멍의 레이저 절단과 함께 이용될 수 있을 것이다.

도 15 내지 도 24는 본 발명의 양태들에 따른, 도 14에 대해 논의된 것과 유사한 예시적인 구멍 변수 선택들을 제공한다. 이하의 예들은 제한하고자 하는 것이 아니라 본질적으로 예시적인 것으로 의도된다. 도 15는 5 mm의 제1 오프셋과 8 mm의 제2 오프셋 그리고 7 mm의 피치를 갖는 비-원형 구멍들을 도시한다. 도 16은 직경이 2 mm이고 오프셋 및 피치가 5 mm인 원형 구멍들을 도시한다. 도 17은 1 mm의 직경, 2 mm의 피치, 그리고 4 mm 및 5 mm의 오프셋들을 가지는 원형 구멍들을 도시한다. 도 18은 2 mm의 직경, 4 mm의 피치, 그리고 5 mm 및 4 mm의 오프셋들을 가지는 원형 구멍들을 도시한다. 도 19는 4 mm의 피치 및 5 mm의 오프셋들을 가지는 예시적인 기하학적 구멍들을 도시한다. 도 20은 1 mm의 직경, 4 mm의 피치, 그리고 5 mm 및 4 mm의 오프셋들을 가지는 원형 구멍들을 도시한다. 도 21은 1 mm의 직경, 5 mm의 피치, 및 5 mm의 오프셋을 가지는 원형 구멍들을 도시한다. 도 22는 1.5 mm의 직경, 4 mm의 피치, 그리고 5 mm 및 4 mm의 오프셋들을 가지는 원형 구멍들을 도시한다. 도 23은 1.5 mm의 직경, 3 mm의 피치, 및 4 mm의 오프셋을 가지는 원형 구멍들을 도시한다. 도 24는 2 mm의 직경, 3 mm의 피치, 그리고 5 mm 및 4 mm의 오프셋들을 가지는 원형 구멍들을 도시한다. 전술한 바와 같이, 바람직한 결과를 달성하기 위해 형상, 크기, 피치, 및 오프셋이 임의의 조합으로 균일하게 또는 가변적으로 변경될 수 있다는 것이 예상된다.

도 25는 본 발명의 양태들에 따른, 진공 툴(3100) 및 초음파 용접기(3200)를 포함하는 제조 도구(3310)의 분해도를 도시한다. 도 10 및 11에 대해서 설명한 진공 툴(3100)과 달리, 도 25의 진공 툴(3100)은 복수의 진공 발생기들(3102), 진공 분배기들(3110), 및 진공 분배 캐비티들(3140)을 단일형 진공 툴(3100)로 통합시킨다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 진공 툴(3100)의 개별적인 부분들 내에서 진공력을 선택적으로 활성화/비활성화시킬 수 있는 능력에 의해, 장점들이 실현될 수 있을 것이다. 부가적으로, 진공 툴(3100)의 격리된(segregated) 부분들을 구비함에 의해, 연속적인 진공력의 보다 큰 제어가 달성될 수 있을 것이다.

제조 도구(3310)는 또한 커플링 부재(3300)를 포함할 수 있을 것이다. 커플링 부재(3300)는, 위치와 관련된 부재(미도시)가 제조 도구(3310)의 위치, 자세(attitude), 및/또는 방향을 조작할 수 있도록 하는, 제조 도구(3310)(또는, 개별적으로, 진공 툴(3100) 또는 초음파 용접기(3200))의 특징부이다. 예를 들어, 커플링 부재(3300)는, 비-일시적인(non-transitory) 컴퓨터-판독가능 매체 상에 내장된 일련의 명령(instruction)을 가지는 컴퓨터-수치-제어형(CNC) 로봇에 제조 도구를 부가하는 것을 허용할 수 있을 것이고, 상기 일련의 명령은, 프로세서 및 메모리에 의해 실행될 때, CNC 로봇이 일련의 단계들을 실시하도록 야기한다. 예를 들어, CNC 로봇은, 진공 발생기(들)(3102), 초음파 용접기(3200), 및/또는 제조 도구(3310)가 배치되는 위치를, 부품-인식 시스템으로부터 수신된 명령들에 응답하여, 제어할 수 있을 것이다. 그에 따라, 커플링 부재(3300)는, CNC 로봇과 같은 위치와 관련된 부재에의 제조 도구(3310)의 일시적인 또는 영구적인 결합을 허용할 수 있을 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 양태들이 질량을 최소화할 의도를 갖는 제조 도구(3310)의 부분들을 형성할 수 있을 것이다. 따라서, 도 25의 다수의 진공 분배기들(3110)은 감소된 재료 부분들(3113)을 포함한다. 감소된 재료 부분들(3113)은, 그렇지 않았다면 균일한 외측 상부 표면을 형성할 수 있었던 부분들을 제거한다. 감소된 재료 부분들(3113)의 도입은, 공간 및 비용을 절감할 수 있도록, 잠재적으로 보다 작은 위치 관련 부재가 이용될 수 있도록, 제조 도구(3310)의 중량을 감소시킨다. 감소된 재료 부분들(3113)을 위한 부가적인 위치들이 진공 툴(3100) 주위(예를 들어, 측부, 바닥, 상부)에 대해 예상될 수 있을 것이다.

그러나, 본 발명의 양태들은, 단일 커플링 부재(3300)에 의해 지지되는 것과 같은 다수의 진공 분배기들(3110)의 강성 레벨을 유지하도록 요구할 수 있을 것이다. 감소된 재료 부분들(3113)을 여전이 도입하면서도 강성 레벨을 유지하기 위해, 보강 부분들(3115)이 또한 도입될 수 있을 것이다. 예를 들어, 보강 부분들(3115)은 하나의 진공 분배기(3110)로부터 다른 진공 분배기(3110)로 연장될 수 있을 것이다. 또 다르게, 본 발명의 양태들에서, 보강 부분들(3115)은, 유사한 이유(rationale)를 위해, 커플링 부재(3300)에 근접하게 포함될 수 있다는 것이 예상된다.

예시의 목적들을 위해, 플레이트(3150)는 도 25에서 다수의 진공 분배기들(3110)로부터 분리되어 있다. 결과적으로, 내부 플레이트 표면(3152)이 가시적이다. 전통적으로, 내부 플레이트 표면(3152)은 다수의 진공 분배기들(3110)의 바닥 부분과 맞춰져, 기밀 결합을 형성한다.

진공 툴(3100)은, 다수의 진공 발생기들(3102), 진공 분배기들(3110), 및 연관된 진공 분배 캐비티들(3140)을 포함한다. 각각 임의의 수로 진공 툴(3100) 내에서 활용될 수 있다는 것이 예상된다. 예를 들어, 10, 8, 6, 4, 2, 1, 또는 임의의 수의 유닛들이, 응집된 형태의 진공 툴(3100)을 형성하기 위해 조합될 수 있을 것이라는 것이 예상된다. 또한, 임의의 점유공간이 형성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 25에 직사각형 점유공간이 도시되지만, 정사각형, 삼각형, 원형, 비-원형, 부품-합치 형상, 또는 기타 등등이 그 대신에 구현될 수 있다는 것이 예상된다[예를 들어, 유닛들은, 취급되는 재료에 의존하여 부가적인 유닛들이 진공 툴(3100)에 부가되거나 진공 툴로부터 제거될 수 있도록, 모듈형일 수 있을 것이다. 커플링 메커니즘이 진공 툴(3100)을 형성하기 위해 제1 진공 분배기(3110)를 하나 이상의 부가적인 진공 분배기들(3110)과 결합할 수 있을 것이다]. 부가적으로, 여러 양태들에서, 진공 발생기(3102) 및/또는 진공 분배기(3110)의 크기가 변경될 수 있을 것이다(예를 들어, 불균일하게). 예를 들어, 예시적인 양태에서, 진공력의 보다 큰 집중이 특정 적용을 위해 요구되는 경우에, 보다 작은 진공 분배기가 이용될 수 있을 것이고, 그리고 덜 집중된 진공력이 요구될 때, 보다 큰 진공 분배기가 구현될 수 있을 것이다.

도 25 내지 도 34는 예시적인 제조 도구들(3310)을 도시하지만; 하나 이상의 구성요소들이 각각의 양태에 부가되거나 그로부터 제거될 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 예를 들어, 각각의 양태는, 초음파 용접기(3200) 및 진공 툴(3100)을 포함할 수 있으나, 초음파 용접기(3200)가 모두 함께 제거될 수 있다는 것도 예상된다. 유사하게, 하나 이상의 부가적인 초음파 용접기들(3200)이 여러 양태들과 함께 구현될 수 있다는 것이 예상된다. 또한, 부가적인 특징부들이 또한 통합될 수 있다는 것이 예상된다. 예를 들어, 부품-인식 시스템들, 접착제 도포기들(예를 들어, 스프레이, 롤, 고온-용융, 및 다른 도포 방법들), 기계적인 체결 구성요소들, 압력 인가장치들, 경화 디바이스들(예를 들어, 자외선광, 적외선광, 열 인가장치들, 및 화학물질 인가장치들), 레이저들, 열 용접기들, 아크(arc) 용접기들, 마이크로파들, 다른 에너지 집중형 체결 디바이스들, 및 기타 등등이 또한, 전체적으로 또는 부분적으로 예시적인 양태들에 통합될 수 있을 것이다. 예를 들어, 상기한 체결 툴들(예를 들어, 접착제 도포기들, 기계적 체결구들, 용접기들, 및 기타 등등) 중 임의의 것 여기에서 논의된 바와 같은 초음파 용접기에 부가적으로 또는 그 대신에 이용될 수 있을 것이다. 그에 따라, 양태들은 하나 이상의 진공 툴들과 함께 이용되는 대안적인 체결 툴들을 예상한다.

예시적인 양태에서, 초음파 용접기(3200)는, 초음파 용접 혼(3210)(또한 소노트로드(sonotrode)라고 지칭될 수 있음), 변환기(3220)(또한 압전 변환기로 지칭될 수 있음), 및 부스터(도면 부호 부여되지 않음)를 포함하는, 적층체(stack)를 포함한다. 초음파 용접기(3200)는 전자적 초음파 발생기(또한 전원으로 지칭될 수 있음) 및 제어기를 더 포함할 수 있을 것이다. 전자적 초음파 발생기는 상기 적층체(예를 들어, 혼, 변환기, 및 부스터)의 공진 주파수와 정합하는 주파수를 가지는 고-전력 교류 전류 신호를 전송하기 위해 이용될 수 있을 것이다. 제어기는 초음파 용접기로부터 하나 이상의 부품들로 초음파 에너지를 전달하는 것을 제어한다.

적층체 내에서, 변환기는 전자적 초음파 발생기로부터 수신된 전기 신호를 기계적 진동으로 변환한다. 부스터는 변환기로부터의 진동의 진폭을 변경한다. 초음파 용접 혼은, 하나 이상의 부품들을 부착시키기 위해, 기계적인 진동을 용접될 하나 이상의 부품들에 인가한다. 그러한 부착은 일시적 또는 영구적일 수 있을 것이다. 예를 들어, 일시적인 부착은, 부가적인 부품들이 부가 및/또는 부착될 것으로 예상되는 위치에, 부품들을 유지하기 위해, 활용될 수 있을 것이다. 초음파 용접 혼은, 부품과의 접촉을 위해 형성되는 말단부(3212)를 포함할 수 있을 것이다. 예를 들어, 말단부(3212)는, 필요 시간, 압력, 특별한 용접을 위해 필요한 표면적을 제한하는 가운데, 부품으로 기계적인 진동을 효과적으로 전달하도록 형성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 말단부는, 용접될 재료들에 대한 특정 크기의 용접 헤드 스폿 크기를 생성하도록 형성될 수 있을 것이다. 초음파 용접 헤드 스폿 크기는, 1 mm 내지 8 mm의 직경 범위 또는, 특히 정확히/대략 4 mm, 4.5 mm, 5 mm, 5.5 mm, 6 mm, 및/또는 6.5 mm 의 직경일 수 있을 것이다. 또한, 15 kHz 내지 70 kHz와 같은, 다양한 초음파 용접 주파수들이 구현될 수 있을 것이다. 예시적인 양태에서, 용접 주파수는 15 kHz 내지 35 kHz, 25 kHz 내지 30 kHz, 26 kHz, 27 kHz, 28 kHz, 및/또는 29 kHz일 수 있을 것이다. 여러 다른 전력 이용 변수들이 변경될 수 있을 것이다. 예를 들어, 전력 소비는 또한 초음파 용접기의 소비 전력(wattage)을 포함할 수 있을 것이다. 소비 전력은 재료, 시간, 압력, 두께, 용접 침투깊이, 등에 기초하여 조절될 수 있을 것이다. 예시적인 양태에서, 전력량은 약 300 watts이다.

초음파 용접기(3200)는 진공 툴(3100)에 대해 다수의 위치에 배치될 수 있을 것이다. 예를 들어, 초음파 용접기는 진공 툴(3100)의 둘레를 따라 임의의 위치에 배치될 수 있을 것이다. 또한, 초음파 용접기(3200)는 진공 툴(3100)의 둘레로부터 임의의 거리만큼 오프셋되는 것이 예상된다. 예시적인 양태에서, 초음파 용접기(3200)는, 진공으로부터 용접으로 전이될 때, 제조 도구(3310)의 이동을 최소화하기 위해, 커플링 부재(3300)에 근접한 둘레를 따라서 위치하게 된다. 또한, 다수의 초음파 용접기들(3200)이, 제조 도구(3310)의 이동 시간을 추가적으로 단축시키기 위해, 진공 툴(3100) 주위의 다수의 위치에서 활용되는 것이 예상된다. 또한, 하나 이상의 초음파 용접 툴이 진공 툴(3100) 내부에 통합되는 것이 예상된다. 예를 들어, 초음파 용접기가 2개의 구분된 진공 분배기들 사이의 위치(예를 들어, 감소된 재료 부분들(3113)의 위치)에서 통합될 수 있을 것이고; 그에 따라 초음파 용접기(3200)가 진공 툴(3100)의 상부 표면으로부터 외부 플레이트 표면(3158)을 관통하여 연장될 수 있을 것이다. 그에 따라, 임의의 체결 툴(예를 들어, 초음파 용접기)이, 진공 툴에 대한 임의의 위치에서 및 임의의 방향으로, 외부 플레이트(3158)를 관통하여 , 진공 툴의 상부 표면을 관통하여, 연장될 수 있다는 것이 예상된다. 도 34에 대해서 보다 구체적으로 설명되는 바와 같이, (예를 들어, 용접될 부품들의 안정화를 제공하기 위해) 진공 툴(3100)의 부분들이 초음파 용접기(3200)에 의해 이용되는 압축력 보다 더 큰 압축력을 인가할 수 있도록 하기 위해, 편향 메커니즘(biasing mechanism)이 또한 구현될 수 있을 것이다.

도 26은 본 발명의 양태들에 따른, 도 25에서 앞서 도시된 제조 도구(3310)의 평면도를 도시한다. 도 26의 평면도는 진공 툴(3100)을 형성하기 위한 다수의 진공 분배기들(3110)의 잠재적인 방향의 예시적인 도면을 제공한다. 도 29와 관련하여 후술하는 바와 같이, 다양한 진공 발생기(3102)/진공 분배기(3110) 조합들이 선택적으로, 특정 부품들을 취급하기 위해, 활성화 및/또는 비활성화될 수 있을 것이다.

도 27은 본 발명의 양태들에 따른, 도 25에 앞서 도시된 제조 도구(3310)의 측면도를 도시한다. 혼(3210)의 말단부(3212)는 외부 플레이트 표면(3158)에 의해 한정되는 평면 아래로 연장된다. 말단부(3212)가 평면 아래로 연장됨에 따라, 말단부(3212)는, 제조 도구(3310)의 진공 툴(3100) 부분으로부터의 간섭 없이, 재료와 접촉할 수 있을 것이다. 그러나, 말단부(3212)가 외부 플레이트 표면(3158)의 평면과 대략 동등하게 연장되는 것이 예상될 수 있을 것이다. 또한, 말단부(3212)가 외부 플레이트 표면(3158)의 평면에 의해 한정되는 관통하여 연장되지 않는 것이 예상된다. 이러한 예에서, 진공 툴(3100)은, 외부 플레이트 표면(3158)의 평면이 말단부(3212)에 대해서 이동하는 것을 허용하도록, 커플링 부재에 이동가능하게 결합될 수 있다는 것이 예상된다(예를 들어, 외부 플레이트 표면(3158)으로 충분한 압력이 인가되면, 스프링들 및/또는 공압장치들과 같은 편향 메커니즘이, 외부 플레이트 표면(3158)의 평면을 상방으로 이동하도록 허용할 수 있을 것이다). 또한 추가적으로, 위치 관련 부재에 의한 축에 대한 회전이 재료 취급 평면을 외부 플레이트 표면(3158)의 평면에 의해 한정되는 평면으로부터 말단부(3212)에 의해 한정되는 평면으로 변경하도록, 말단부(3212)(및/또는 일반적으로 초음파 용접기(3200))가 재료 도구(3310) 상에서 지향하게 되는 것이 예상된다[예를 들어, 초음파 용접기(3200)가 용접될 재료에 대해서 수직(또는 임의의 용인가능한 각도)이 될 때까지, 진공 툴(3100)이 취급되는 재료에 대해 평행하게 되도록 회전하게 된다]. 달리 설명하면, XYZ 이동들을 이용하여 말단부(3212)를 적절한 위치에 배치하는 대신에, X-축, Y-축, Z-축 에 대한 회전이 말단부(3212)를 배치하기 위해 구현될 수 있다는 것이 예상된다.

도 28은 본 발명의 양태들에 따른, 6개의 구분된 진공 분배기들(3110)을 포함하는 제조 도구(3310)의 분해도를 도시한다. 이러한 예시적인 양태에서, 플레이트(3150)는 다수의 구멍(3160) 및 비-구멍 부분들(3170)을 갖는 것으로 도시된다. 상기 비-구멍 부분(3170)은, 구멍들이 통과하여 연장되지 않는 플레이트의 부분이다. 예를 들어, 2개의 진공 분배기들(3110)이 수렴하는 선분(segment)을 따라, 플레이트(3150)는, 2개의 연관된 진공 분배 캐비티들(3140) 사이에서 진공의 교차 공급(feeding)을 방지하기 위해, 비-구멍 부분(3170)을 포함한다. 또한, 비-구멍 부분(3170)은, 플레이트가 진공 분배기(들)(3110)의 하나 이상의 부분에 접합(일시적 또는 영구적)되는 선분을 따라 연장할 수 있다는 것이 예상된다. 또한 추가적으로, 하나 이상의 비-구멍 부분들이, 진공력들이 외부 플레이트 표면(3158)을 따라서 분산됨에 따라 진공력들의 배치를 추가적으로 제어하기 위해, 플레이트(3150)로 통합되는 것이 예상된다. 부가적으로, 비-구멍 부분(3170)은, 하나 이상의 구멍들에 의해 전달되는 진공의 인가에 대해서 잘 반응하지 않을 수 있는, 가단성(malleable)(및 다른 특성들)있는 재료의 부분들과 접촉하게 되도록 의도되는 영역 내에 구현될 수 있을 것이다.

도 29는 본 발명의 예시적인 양태에 따른, 도 28에 대해 앞서 논의된 제조 도구(3310)의 평면도를 도시한다. 특히 6개의 분리된 진공 툴 부분은, 제1 진공 부분(3402), 제2 진공 부분(3404), 제3 진공 부분(3406), 제4 진공 부분(3408), 제5 진공 부분(3410), 및 제6 진공 부분(3412)으로 식별된다. 본 발명의 예시적인 양태에서, 하나 이상의 진공 부분이 선택적으로 활성화 및 비활성화될 수 있을 것이다. 이러한 기능성은 여기에서 제공되는 모든 양태들에 대해서 적용될 수 있으나, 간결함을 위해 도 29에 대해서만 논의되는 것으로 이해해야 한다.

도 30은 본 발명의 양태들에 따른, 도 28의 제조 도구(3310)의 측면도를 도시한다.

도 31은 본 발명의 양태들에 따른, 진공 툴(3100) 및 초음파 용접기(3200)를 포함하는 제조 도구(3310)를 도시한다. 특히, 도 31의 진공 툴(3100)은 벤투리 진공 발생기(3104)이다. 코안다 효과 진공 펌프와 유사하게, 벤투리 진공 발생기는 진공력을 생성하기 위해 가압 공기를 이용한다. 도 31의 진공 툴(3100)이, 다수의 구멍을 가지는 플레이트와 대조적으로, 단일 구멍을 이용한다는 점에서, 도 31의 진공 툴(3100)은 이전에 논의된 도면들의 진공 툴(3100)과 상이하다. 예시적인 양태에서, 단일 구멍에 대한 진공력의 집중은 보다 높은 정도의 집중된 부품 취급을 허용할 수 있을 것이다. 예를 들어, 심지어 복수-부분 진공 툴 중의 단일 부분 전체가 활성화될 필요가 없는 작은 부품들은, 도 31의 단일 구멍 진공 툴에 의한 취급으로부터 이득을 취할 수 있을 것이다. 그러나, 부가적인 양태들이, (예를 들어, 전통적으로 바람직하지 않을 수 있는 흡입 손실을 초래하는) 취급하고자 하는 부품에 의해 접촉/커버되도록 의도되지 않는 다수의 구멍을 가지는 플레이트를 이용하는 것이 예상된다.

도 31의 단일 구멍 진공 툴은, 벤투리 진공 발생기(3104)로부터 취급 부품으로 진공력을 전달하기 위해, 컵(3161)을 이용한다. 컵(3161)은, 부품과 접촉하도록 형성되는, 바닥 표면(3159)을 가진다. 예를 들어, 바닥 표면의, 표면 마감, 표면 재료, 또는 크기가 취급될 부품과의 접촉을 위해 적합할 수 있을 것이다. 바닥 표면(3159)은, 예를 들어, 도 27의 외부 플레이트 표면(3158)으로부터 한정되는 바와 같은, 이전에 설명된 평면과 유사한 평면을 한정할 수 있을 것이다. 따라서, 초음파 용접기(3200)의 말단부(3212)는 바닥 표면(3159)의 평면에 대해서 한정될 수 있다는 것이 예상된다.

컵(3161)이 취급될 부품에 기초하여 조절될 수 있다는 것이 예상된다. 예를 들어, 만약 부품이 특정 형상, 다공성, 밀도, 및/또는 재료를 갖는다면, 상이한 컵(3161)이 이용될 수 있을 것이다.

2개의 조합의 진공 툴(3100) 및 초음파 용접기(3200)가 도 31의 제조 도구(3310)를 형성하는 것으로 도시되지만, 임의의 수의 특징부들이 구현될 수 있다는 것이 예상된다. 예를 들어, 다수의 진공 툴(3100)이 단일 초음파 용접기(3200)와 함께 이용될 수 있을 것이다. 유사하게, 다수의 초음파 용접기들(3200)이 단일 진공 툴(3100)과 함께 구현될 수 있다는 것이 예상된다. 또한, 다양한 유형의 진공 툴들이 함께 구현될 수 있다는 것이 예상된다. 예를 들어, 제조 도구(3310)는 단일 구멍 진공 툴 및 복수-구멍 진공 툴(예를 들어, 도 31)을 포함할 수 있을 것이다. 또한 추가적으로, 하나 이상의 단일 구멍 진공 툴들이 하나 이상의 복수-구멍 진공 툴들 및 하나 이상의 체결 툴들과 결합되는 것이 예상된다. 따라서, 임의의 수의 특징부들(예를 들어, 툴들)이 조합될 수 있을 것이다.

도 32는 본 발명의 양태들에 따른, 도 31의 제조 도구의 평면도를 도시한다.

도 33은 본 발명의 양태들에 따른, 도 31의 제조 도구의 측면도를 도시한다. 오프셋 거리(3169)가 제조 도구(3310)를 위해 조절될 수 있을 것이다. 오프셋 거리(3169)는 초음파 용접기(3200)의 말단부(3212)와 컵(3161) 사이의 거리이다. 예시적인 양태에서, 상기 거리(3169)는, 부품을 배치하는 장소로부터 부품을 용접하는 장소로의 제조 도구(3310)의 이동을 감소시키기 위해, 최소화된다. 그러나, 다른 예시적인 양태에서, 거리(3169)는, 취급 또는 용접 작동들 중의 다른 툴 부분에 의한 간섭을 방지하기 위해, 충분한 거리로 유지된다.

도 34는 본 발명의 양태들에 따른, 단일 구멍(3160) 및 초음파 용접기(3200)로 이루어진 제조 도구(3310)의 측단면도를 도시한다. 도 34의 제조 도구(3310)는, 초음파 용접기(3200)가 바닥 표면(3159)에 의해 한정되는 평면에 수직인 방향으로 슬라이딩될 수 있도록 하는, 이동가능한 커플링 메커니즘과 통합된다. 이러한 예시적인 이동가능한 커플링을 달성하기 위해, 커플링 부재(3300)를 통해서 동일한 방향으로 가해지는 압력과 관계없이, 편향 메커니즘(3240)이 부품 상으로 가해지는 말단부(3212)의 압력의 양을 조절하도록 구현된다. 이러한 예에서, 플랜지(3214)가 편향 메커니즘(3240)에 대향하는 채널 내에서 슬라이딩된다. 스프링-유형 부분이 편향 메커니즘(3240)으로서 도시되지만, 임의의 메커니즘(예를 들어, 중력, 평형추, 공압, 수압, 압축, 인장, 스프링들, 및 기타 등등)이 구현될 수 있다는 것이 예상될 수 있을 것이다.

사용시에, 초음파 용접기(3200)에 의한 부품의 용접에 필요한 것 보다 더 큰 힘이 제조 도구(3310)에 의해 부품 상으로 가해질 수 있다는 것이 예상된다. 결과적으로, 편향 메커니즘(3240)이 현재의 용접 작동을 위한 적절한 압력을 인가하기 위해 이용되는 가운데, 보다 큰 힘이 용접 작동 중에 부품을 유지하기 위해 영향을 미칠 것이다. 추가적으로, 편향 메커니즘은 또한, 물체들(예를 들어, 부품들, 작업 표면)과 접촉할 때, 제조 도구(3310)의 하나 이상의 부분들이 받게 되는 충격력들을 감소시키기 위한 감쇠 메커니즘으로서 이용될 수 있다는 것이 예상된다.

사용시에, 초음파 용접기(3200)에 의한 부품의 용접에 필요한 것 보다 더 큰 힘이 제조 도구(3310)에 의해 부품 상으로 가해질 수 있다는 것이 예상된다. 결과적으로, 편향 메커니즘(3240)이 현재의 용접 작동을 위한 적절한 압력을 인가하기 위해 이용되는 가운데, 보다 큰 힘이 용접 작동 중에 부품을 유지하기 위해 영향을 미칠 것이다. 예를 들어, 편향 메커니즘(3240)은 거리들의 범위에 걸친 말단부(3212)의 이동을 허용할 수 있다는 것이 예상된다. 예를 들어, 상기 범위는 1 mm 내지 10 mm, 3 내지 6 mm, 및/또는 약 5mm를 포함할 수 있을 것이다. 편향 메커니즘은 또한, 물체들(예를 들어, 부품들, 작업 표면)과 접촉할 때, 제조 도구(3310)의 하나 이상의 부분들이 받게 되는 충격력들을 감소시키기 위한 감쇠 메커니즘으로서 이용될 수 있다는 것이 예상된다.

또한 추가적으로, 편향 메커니즘을 이용하는 대신에(또는 부가적으로), 초음파 용접기(3200)(또는 임의의 체결 디바이스)에 의해 가해지는 힘의 양이, 접합되는 재료에 기초하여, 조정될 수 있을 것이다. 예를 들어, 결정된 압축 비율이, 플레이트 바닥 표면으로부터의 말단부의 오프셋 높이가 특정 재료들을 위한 결정된 수준의 압축을 허용하기 위해 조정될 수 있도록, 접합될 재료들에 대해 허용될 수 있을 것이다. 실제로, (크기 또는 힘으로 측정되는) 동일한 양의 압축을 허용하지 않을 수 있는 크게 압축될 수 없는 재료들에 대비하여, 크게 압축가능한 재료가 체결 툴의 말단부와 진공 플레이트의 바닥 표면 사이에 보다 큰 거리를 허용할 수 있을 것이다.

또한, 진공 툴(3100)이 대안적으로 또는 부가적으로 편향 메커니즘을 구현하는 것이 예상된다. 예를 들어, 본 발명의 예시적인 양태에서, 진공 툴(3100)에 의해 가해지는 압력의 양은, 말단부(3212)에 의해 부품으로 가해지는 압력 보다 작은 것이 바람직할 수 있을 것이다. 결과적으로, 편향 메커니즘(3240)의 형태가, 진공 툴(3100)에 의해 부품으로 압력을 제어가능하게 가하기 위해 채용될 수 있을 것이다.

편향 메커니즘을 구비하는(또는 편향 메커니즘을 가지지 않는) 말단부에 의해 가해질 수 있는 힘의 양이, 350 그램 내지 2500 그램 범위가 될 수 있을 것이다. 예를 들어, 말단부에 의해 부품 상으로 가해지는 힘의 양은, 편향 메커니즘에 의해 이동하게 되는 거리의 양이 증가함에 따라, 증가할 수 있다는 것이 예상된다. 그에 따라, (예를 들어, 편향 메커니즘의 계수에 기초하는) 관계가, 이동 거리에 기초하여, 인가되는 압력의 양을 나타낼 수 있을 것이다. 용접 작동 도중에, 베이스 재료, 망 재료, 및 외피를 부착하는 것과 같은 예시적인 작동에서, 약 660 그램의 힘이 가해질 수 있을 것이다. 그러나, 그보다 크거나 작은 힘이 이용될 수 있다는 것이 예상된다.

도 35는 본 발명의 양태들에 따른, 진공 툴(3100) 및 초음파 용접기(3200)를 포함하는 제조 도구(3310)를 이용하여 다수의 제조 부품을 결합하기 위한 방법(32600)을 도시한다. 블록(32602)은, 진공 툴(3100)이 제1 부품에 근접하도록 제조 도구(3310)를 배치하는 단계를 도시한다. 여기에서 사용된 바와 같이, "근접"이라는 용어는 위에, 상부에, 그리고 가깝게 놓이는 것을 포함하는 물리적 관계를 지칭한다. 예를 들어, 제조 도구가 하나의 위치로부터 제조 도구의 길이 또는 폭 이내에 있을 때, 제조 도구는 하나의 위치에 근접한 것일 수 있을 것이다. 또한,

취급될 부품의 허용오차(tolerance) 이내에 있도록 한정되는 위치에 제조 도구가 있을 때, 제조 도구는 하나의 위치에 근접하는 것으로 고려될 수 있다. 제조 도구(3310)의 배치는, 전술한 위치 관련 부재에 의해 달성될 수 있을 것이다. 다시, 위치 관련 부재는 , 제1 부품의 이미지 분석에 기초하여 제조 도구의 배치를 지시하는 부품-인식 시스템과 통신할 수 있을 것이다.

블록(32604)은 진공 툴(3100)의 바닥 표면을 통해서 전달되는 진공력을 생성하는 단계를 도시한다. 예를 들어, 하나 이상의 진공 발생기들(3102)이, 도 28의 외부 플레이트 표면(3158)(또는 도 31의 바닥 표면(3159))으로 부품을 흡착하는 흡입 효과를 생성하는 진공력을 생성하기 위해, (예를 들어, 전체적으로, 또는 선택적으로) 활성화될 수 있을 것이다. 전술한 바와 같이, 하나 이상의 진공 부분들이, 요구되는 진공력의 양 및 요구되는 진공력의 위치에 의존하여, 선택적으로 활성화(또는 비활성화)될 수 있을 것이다.

블록(32606)은 진공 툴(3100)의 적어도 일부와 접촉하는 상태로 제1 부품을 일시적으로 유지하는 단계를 도시한다. 그에 따라, 일단 진공이 부품으로 인가되고 그리고 부품이 진공 툴(3100)에 흡착되면, 부품이 진공 툴(3100)과 접촉하는 상태로 유지되고, 그에 따라 진공 툴이 이동하는 경우에(또는 부품의 하부 지지 표면이 이동하는 경우에) 부품이 진공 툴과 함께 머무를 것이다. 이러한 의미에서, 일시적이라는 용어는, 영구적인 또는 부품을 진공 툴로부터 분리시키기 위해 상당한 노력을 필요로 하는 그 밖의 상당한 접합을 의미하지 않도록 하기 위해 사용된다. 대신에, 부품은, 충분한 진공력이 인가되는 기간 동안, "일시적으로" 유지된다.

블록(32608)은 제1 부품을 제2 부품으로 이송하는 단계를 도시한다. 제1 부품은 제조 도구(3310)의 이동을 통해서 이송될 수 있을 것이다. 제조 도구의 이동은 전술한 위치 관련 부재에 의해 달성될 수 있을 것이다. 다시, 위치 관련 부재는, 예를 들어, 제2 부품의 이미지 분석에 기초하여 제1 부품을 제2 부품으로 이송하는 것을 지시하는, 부품-인식 시스템과 통신 상태에 있을 것이다. 또한, 제1 부품의 이송은 제1 부품에 대한 제2 부품의 이동을 통해서 달성될 수 있다는 것(예를 들어, 하부의 컨베이어 시스템이 제2 부품을 제1 부품을 향해 이동시키는 것)이 예상된다.

블록(32610)은 진공 툴(3100)로부터 제1 부품을 해방시키는 단계를 도시한다. 예를 들어, 하나 이상의 진공 발생기들(3102)에 의한 진공 압력의 발생을 중단시키는 것이 제1 부품의 해방을 달성하기에 충분하다는 것이 예상된다. 또한, 진공 발생기(3102) 내에서 진공을 생성하기에 불충분하지만(예를 들어, 코안다 효과의 장점을 취하기에는 불충분한) 부품의 해방을 야기하기에 충분한, 공기의 분출(burst)이 구현될 수 있다는 것이 예상된다.

또한, 제1 부품을 해방하는 단계가 진공 툴(3100)의 진공 압력에 반대되는 다른 메커니즘을 활성화시키는 것을 더 포함하는 것이 예상된다. 예를 들어, 진공 툴(3100)에 대향하는 작업 표면(예를 들어, 컨베이어, 테이블 상부)이 진공 툴의 진공에 반대되는 진공 압력을 생성할 수 있을 것이다. 이는, 진공 툴이 다시 새로운 위치로 이동함에 따라, 부품을 정밀하게 배치 및 유지하는 것을 허용할 수 있을 것이다. 반대되는 진공 압력은, 주기적인 오프 및 온이 진공 툴(3100)과 동일한 비율(rate)일 필요가 없을 수 있음에 따라, 기계적인 진공(예를 들어, 송풍기)으로 생성될 수 있을 것이다.

본 발명의 예시적인 양태에서, 작업 표면 진공 및 진공 툴 진공은, 이하의 표들에 기재된 바와 같은, 예시적인 프로세스들에 대한 이하의 온/오프 관계를 구비할 수 있다는 것이 예상된다. 비록, 예시적인 프로세스들이 표시되어 있지만, 부가적인 프로세스들이 대체될 수 있거나 상기 프로세스 내에서 재-배열될 수 있다는 것이 예상된다. 또한, 여기에서 사용된 바와 같이, 제조 표면은, 초기에 고정하는 것, 유지하는 것, 정렬시키는 것, 또는 그 밖에 취급된 부품(들)으로부터 생성되는 제품의 제조를 지원하는 것을 위한, 베이스를 형성할 수 있는 이동가능한 물품을 지칭한다.

단순화된 작동들에 대한 표

부가적인 작동들에 대한 표

결론적으로, 작업 표면 진공과 진공 툴 진공의 임의의 조합이, 본 발명의 양태들을 달성하기 위해, 이용될 수 있다는 것이 예상된다. 예시적인 양태에서, 제조 표면이 존재하는 동안, 작업 표면 진공이 온으로 유지된다. 결과적으로, 작업 표면 진공은, 코안다 또는 벤투리 진공 발생기 보다 더 효율적이지만 시동 또는 멈춤(wind down) 시간을 필요로 하는, 기계적인 진공 발생기를 이용할 수 있을 것이다. 또한, 기계적인 진공 발생기는, 코안다 또는 벤투리 진공 발생기들이 전형적으로 생성하는 것 보다 더 넓은 영역에 걸쳐 보다 큰 양의 진공력을 생성할 수 있을 것이다.

블록(32612)은, 초음파 용접기(3200)의 말단부(3212)가 제1 부품에 근접하도록 제조 도구(3310)를 배치하는 단계를 도시한다. 초음파 용접기를 배치하는 단계는, 이상에서 요약된 바와 같이 부품-인식 시스템으로부터 수신되는 명령들에 응답일 수 있을 것이다. 이러한 예에서, 제1 부품 및 제2 부품은 초음파 용접기(3200)를 이용하여 결합되도록 의도되는 것이 예상된다. 결과적으로, 초음파 용접기는 제1 부품과 제2 부품 사이에 초음파 유도 접합을 인가하는 방식으로 배치된다. 초음파 유도 접합은 일시적(즉, 초벌 고정(tack) 목적들을 위해) 또는 영구적일 수 있을 것이다.

블록(32614)은 혼(3210)을 통해 초음파 에너지를 인가하는 단계를 도시한다. 초음파 에너지의 인가는 초음파 용접으로 제1 부품과 제2 부품을 접합시킨다.

방법(32600)의 여러 단계들이 식별되는 가운데, 부가적인 단계들 또는 보다 적은 수의 단계들이 구현될 수 있다는 것이 예상된다. 또한, 방법(32600)의 단계들이 임의의 순서로 실시될 수 있으며, 제시된 순서로 제한되지 않는다는 것이 예상된다.

부가적인 배열들, 특징부들, 조합들, 하위조합, 단계들, 및 기타 등등이 제공된 개시 내에서 예상된다. 따라서, 부가적인 실시예들이 제공된 설명에 의해 본질적으로 개시된다.