[發明專利]一種在工件上投影模版的方法

有效

• 申請號: 201310092884.3
• 申請日: 2013-03-22
• 公開（公告）號: CN103324007B
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: K·D·魯博
• 申請（專利權）人: 維蒂克影像國際公司
• 主分類號: G03B21/00
• 分類號: G03B21/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 康建忠

在先申請

本申請要求在2012年3月22日提交的美國臨時專利申請No.61/614252的優先權。

技術領域

本發明總體涉及將激光模板投影到工件上的方法。更具體而言，本發明涉及使激光投影的模板與工件的幾何相關特征部（feature）對準的方法。

背景技術

制造工藝的尺寸精度的提高是每個制造設施的目標。統計質量控制利用幾何尺寸和公差（geometric dimensioning and tolerancing）（GD&T），關注于工件的各種基準（datum）或相關特征部。統計質量控制現在主要關注于工件的各種基準或相關特征部的尺寸精度，而不是嘗試實現整個工件的尺寸精度。

許多大的工件（諸如例如重工業設備的構件）需要手動操作以將各種元件組裝和施加到工件上。當前，大多數的制造設施利用物理模板，以將操作員指引到工件的需要執行制造操作的位置。但是，當工件的多于一個的表面或特征部沒有精確地反映工件的由其設計物理模板的計算機模型時，物理模板無法精確地定位工件上的多個基準或相關特征部。

此外，供大的工件使用的物理模板大、難處理且沉重，從而使得模板進出制造空間變得困難，并且有時是危險的。此外，當工件已被修改或重新設計時，物理模板必須被替換或重新加工。這是昂貴和耗時的，并且已知在實現新的產品設計時導致延遲。

因此，希望提供如下方法，該方法在工件上定位關于工件的計算機模型在幾何上不精確的模板并且對應于用于制造工件的GD&T計劃使模板與相關特征部或基準對準。

發明內容

一種在工件上投影模板的方法包括用于確定工件的位置的測量系統和用于將激光模板投影到工件上的激光投影儀。識別具有幾何意義的工件上的特征部。在三維坐標系中確定具有幾何意義的特征部的物理位置，并將這些特征部的物理位置與該特征部的在工件的計算機模型上的理論位置相比較。用于指引工件上的加工的模板與具有幾何意義的特征部相關。通過特征部的物理位置與特征部的計算機模型的相關對準，相對于特征部優化模板在工件上的投影。基于用于指引要在工件上執行的加工的優化投影將模板投影到工件上。

物理模板不能應對部分變化，以相對于工件上的具有幾何意義（geometric significance）的特征部精確地定位模板。因此，工件（更具體地是，大的工件）的公差沒有變得足夠窄以提供足以滿足當代的質量標準的尺寸精度。通過至少一個或更多個幾何重要（geometrically significant）特征部對準的激光投影模板解決了與物理制造模板相關的許多問題，并提供了明顯提高制造的工件的尺寸精度的能力。

附圖說明

當結合附圖參照以下的詳細描述時，本發明的其它優點將變得容易理解并且被更好地理解。

圖1示出本發明的激光投影儀的對準系統的示意性表示。

圖2示出固定于工件的反射元件。

圖3示出闡述本發明的方法的步驟的流程圖。

圖4示出用于識別工件的幾何重要的特征部的定位探測器。

圖5示出實際工件與工件的計算機模型的對準，該對準示出工件與理論模型之間的不一致性。

圖6示出激光投影中的幾何重要特征部的理論對準，其示出對準。

圖7示出幾何重要特征部與理論模型的二次對準。

具體實施方式

本發明方法利用圖1中的總體由10示出的激光投影系統。系統10總體上基于共同未決的美國專利申請No.13/652735中所公開的，將該美國專利申請的其內容并入此作為參考。雖然在本申請中解釋本發明的激光投影系統的一個實施例，但本領域技術人員應理解，系統10的其它實施例也處于本申請的范圍內。

激光投影系統10包含激光投影儀12和攝影測量組件14。在一個實施例中，攝影測量組件14利用均與發光器件18相關聯的協作的照相機16。發光器件在包含暫時固定的反射元件22的工件20的方向上發射光，該反射元件22向著攝影測量組件14的照相機16反射回光。基于檢測到從工件20反射的光，攝影測量組件建立用于確定工件20在三維坐標系中的位置的測量系統。如在美國專利申請No.13/652735中闡述的那樣，通過在工件20安置于其中的加工空間周圍投影任意的激光圖像以使得照相機16可識別任意的圖像并且通過三角測量法關聯激光投影儀12的位置，相對于工件20和攝影測量組件14確定激光投影儀12的位置。