[發明專利]與用于確定形成在工件中的孔的位置和向量的系統和方法一起使用的基于表面的孔靶件

有效

• 申請號: 201710872079.0
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107917668B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: M·德斯亞迪恩;J·阿德里恩
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙志剛;董巍

在示例中，描述了一種用于基于工件的掃描數據確定形成在工件中的孔的位置和向量的系統。該系統包括靶件、掃描儀和處理器，該靶件用于聯接到形成在工件中的孔，該掃描儀用于將光圖案投影到靶件和周圍工件上，并且用于生成表示靶件的圓柱體主體的表面區域的多個數據點，該處理器用于接收由掃描儀生成的多個數據點，并且生成工件的至少一部分的三維(3D)模型。處理器基于表示圓柱體主體的表面區域的多個數據點，為3D模型確定形成在工件中的孔的位置和向量。

技術領域

本公開大體涉及工件部件的三維(3D)建模，并且更特別地，涉及用于插入到形成在工件中的孔中的基于表面的靶件，從而使得能夠在工件的掃描數據內高精度地確定孔的位置和孔的向量。

背景技術

在制造包括部件或工件的組件的物品期間，經常生成每個部件的三維(3D)模型，并且然后使用3D模型虛擬地組裝部件，以在實際構建物品之前評估所制造的物品。

可使用結構光掃描儀掃描部件，以生成部件的3D模型。當部件包括孔(例如，諸如用于附接配件的鉆孔)時，在掃描過程中靶件通常附接或聯接到孔，以使得能夠識別掃描數據內的孔的方位或位置，以及確定孔向量。孔的位置可為必要的，以使得能夠虛擬組裝單獨掃描的部件，使得部件由用于聯接的孔對齊。

由于靶件通常僅使用一個到兩個掃描點來生成向量的事實，所以用于確定孔位置和孔向量的現有攝影測量學靶件能夠在孔位置中產生一些不確定性。例如，在單點靶件的情況下，由于僅一個掃描數據點，所以如果孔不正交于局部表面，則所掃描的單點靶件的方位的投影能夠出現誤差。在兩點靶件的情況下，使用兩個掃描點以生成直線來限定用于向量孔位置的靶件的中心線是可能的，但是這能夠導致孔的預測表面位置和方向的誤差達到點中的一個點變得被遮擋或有陰影的程度。此外，在單點或兩點靶件的情況下，靶件應相對于掃描儀適當取向，否則掃描儀會在向量計算中引入一些不精確度。

可在不使用靶件的情況下使用結構光掃描儀掃描部件，以嘗試找到孔的位置，但是由于孔具有未知方向和/或取向，所以確定孔位置和孔向量將是困難的，且缺乏高精度。會影響難度的其他因素包括：當部件是金屬時，結構光掃描儀可能不能檢測在加工孔之后通常保留的反射表面，并且對于較小尺寸的孔，可能難以捕獲足夠的內表面數據來計算精確的孔位置和孔向量。

需要的是與表面掃描儀(諸如結構光掃描儀)一起使用的掃描靶件，其使得能夠高精度地確定部件內的孔的位置和向量。

發明內容

在一個示例中，描述了用于基于工件的掃描數據確定形成在工件中的孔的位置和向量的系統。該系統包括靶件，靶件用于聯接到形成在工件中的孔，并且靶件包括從軸延伸的圓柱體主體。軸聯接到孔，并且圓柱體主體從孔延伸，使得孔的中心線與圓柱體主體的縱向軸線共線。該系統還包括掃描儀，掃描儀用于將光圖案投影到靶件和周圍工件上，并且用于生成表示圓柱體主體的表面區域的多個數據點。該系統還包括處理器，處理器用于接收由掃描儀生成的表示圓柱體主體的表面區域的多個數據點并且生成工件的至少一部分的三維(3D)模型。處理器基于表示圓柱體主體的表面區域的多個數據點針對3D模型確定形成在工件中的孔的位置和孔的向量。

在另一個示例中，描述了靶件，該靶件用于聯接到形成在工件中的孔并且用于與掃描儀一起使用以確定掃描數據中的孔的位置和向量。靶件包括軸，該軸用于聯接到孔且具有沿著軸縱向延伸的中心線，并且軸聯接到孔使得孔的中心線與軸的中心線共線。靶件還包括圓柱體主體，圓柱體主體從軸延伸，使得圓柱體主體的中心線與軸的中心線對準，并且圓柱體主體包括在其間具有體積的兩個平行圓形面。圓柱體主體包括空腔，并且圓柱體主體的中心線在兩個平行圓形面之間沿圓柱體主體縱向延伸。孔的位置和向量基于圓柱體主體的中心線與軸的中心線的交點。靶件還包括第一環結構和第二環結構，該第一環結構聯接到圓柱體主體的端部并且包括在連接到圓柱體主體的一部分上的底切，該第二環結構被定位在圓柱體主體和軸之間并且包括在連接到圓柱體主體的一部分上的底切。