專利名稱:用于瞄準結構內多個預定位置的方法和對應的瞄準系統的制作方法
技術領域:
本發明涉及一種用于瞄準結構內的多個部件預定位置的方法和對應的瞄準系統(pointing system),所述結構包括航空器機身部。
背景技術:
在裝配例如內置于民用運輸機上的機電系統組件時,大量的專業操作員介入,這些操作員中的每一位必須執行一項或多項預定的任務。作為一個例子,緊固機身部的主結構上的部件例如活動支架需要三個不同類型的技術,允許任一技術員執行特定操作。因此,在第一步,操作員在主結 構上在預定的地方手動地施加標記。標記一執行完畢,在第二步,在需緊固的(被用作模板的)部件的輔助下對主結構進行鉆孔,從而精確地確定這些孔的位置。在最后一步,通過螺接、鉚接或膠合到對應的框架來完成將該部件緊固到機身結構上。然而,在緊固這些部件時所實現的操作之中,標記操作證明是最久并且是最使人疲勞的。此外,據發現,當出現安裝問題時,標記操作經常是這類問題的根源,標記是不精確的甚至是不正確的。
發明內容
本發明的目的是彌補這樣的缺點,并且包括在有限的時間內對結構執行可靠的標記。為此,根據本發明,用于瞄準例如航空器機身部的主結構內的多個預定位置的方法的不同尋常之處在于
A/形成至少一個活動組件,所述活動組件包括至少一個例如具有高清晰度的攝像機;B/在所述結構內確定多個地點,所述活動組件能夠從所述多個地點中的每一個到達所述預定位置中的至少一個;
C/所述活動組件借助第一圖像識別過程從所述多個地點中的一個地點自動地移至另一個地點,該第一圖像識別過程由所述攝像機執行并且能夠識別所述地點;以及
D/在由所述活動組件如此到達的所述地點中的每一個處,借助第二圖像識別過程自動地瞄準與所述到達的地點相關聯的所述預定位置中的至少一個,該第二圖像識別過程由所述攝像機執行并且能夠識別與每個到達的地點相關聯的位置。因此,借助本發明,在接觸或不接觸例如航空器機身部的結構內的預定位置的情況下,能夠執行自動瞄準,從而限制甚至取消在這種組裝步驟中為了進行這種類型的操作的專業操作員的介入。在航空器安裝時針對一些任務減少人為介入的同時,定位誤差或缺少部件的風險降低,同時使得同一航空器內的乃至同一類型的各種航空器之間的這些部件
的安裝更一致。在步驟C/的第一圖像識別過程時,能夠執行下列步驟
-在所述攝像機的輔助下掃描所述結構的表面,從而獲取所述表面的多個圖像;以及-將所獲取的圖像中的每一個與參考圖像作比較,從而在所述被獲取的圖像上識別所述地點,所述參考圖像分別與所述多個地點相關聯。而且,在步驟D/的所述第二圖像識別過程期間,能夠執行下列步驟
-在所述攝像機的輔助下在所述到達的地點附近掃描所述結構的表面,從而在所述到達的地點獲取所述結構的多個圖像;以及
-將所獲取的圖像中的每一個與參考圖像作比較,從而在所述被獲取的圖像中的至少一個上識別相關聯的所述預定位置中的至少一個,所述參考圖像分別與所述到達的地點相關聯。在本發明的實施方式中,所述活動組件進一步包括標記裝置(例如,噴墨打印噴嘴),在步驟D/時,該標記裝置借助所述第二識別過程自動地移動,以便為所述所識別的預定位置中的至少一個作標記。因此,自動瞄準被實現為對結構內的預定位置的標記。在為需被緊固在機身部的 主結構上的部件的位置作標記的特定情況下,標記操作被自動地執行,不需要專業操作員,這事實上減小了位置的標記誤差,并且因此減小了隨后部件在機身部的結構上定位的誤差,并且使該部結構上的標記均勻化。在這后一種情況下,航空器安裝時的人為介入減少了。在本發明的另一實施方式中,在部件已經緊固到所述主結構上所述預定位置中的至少一個后,所述自動瞄準步驟D/是如下步驟用于在所述攝像機的輔助下并且通過執行用于獲得幾何差異的計算算法,自動檢查所述部件已經相對于參考圖像在所述結構上正確地定位在所述對應的位置上。在對這些部件進行定位和緊固之后進行這樣的自動檢查后,能夠發出如下報告列出了所發現的誤差(定位誤差、定向誤差、缺少部件、部件損壞等)。此外,本發明還涉及用于自動地瞄準例如航空器機身部的主結構內的多個預定位置的系統,該系統的不尋常處在于,它包括
-至少一個活動組件,該活動組件包括至少一個攝像機;
-自動移動裝罝,該裝置用于將所述活動組件從所述結構內的多個確定地點中的一個地點自動地移至另一個,所述活動組件能夠借助第一圖像識別過程從所述多個確定地點中的每一個到達所述預定位置中的至少一個,該第一圖像識別過程由所述攝像機執行并且能夠識別所述地點;以及
-自動瞄準裝罝,用于在所述活動組件到達的所述地點中的每一個處,借助第二圖像識別過程自動瞄準與所述到達的地點相關聯的所述預定位置中的至少一個,所述第二圖像識別過程由所述攝像機執行并且能夠識別與每個到達的地點相關聯的位置。因此,借助本發明,這樣的瞄準系統能夠是自動的并且因此不需要任何人為介入為其檢查。在本發明的一實施例中,所述活動組件還包括例如噴墨打印噴嘴的標記裝置,該標記裝置用以對通過所述第二圖像識別過程預定和識別的所述位置中的至少一個作標記。所述活動組件能夠進一步包括傳感器。優選地,所述活動組件是安裝在活動框架上的關節臂(jointed arm)。
附圖中的圖將使得更好地理解能夠如何實現本發明。在這樣的圖上,相同的標記表示相似的元件。圖I示出根據本發明的瞄準系統的框圖。圖2是根據本發明的在機身部內移動的自動瞄準系統的示例性實施例的示意圖。圖3是圖2的自動瞄準系統的樞轉頭部的示意放大圖。圖4示意性地示出在機身部的主結構上進行標記操作時的圖2的自動瞄準系統。具體實施方式
在圖I上,根據本發明的系統I用框圖表示,該系統用以自動地瞄準例如航空器機身部內的多個預定位置。自動瞄準系統I包括
-活動組件2,該活動組件包括高清晰度攝像機3。可替代地,活動組件能夠包括幾個攝像機,以提高自動瞄準的精確度和穩定性;
-自動移動裝罝4,該裝置用于借助第一圖像識別過程將活動組件2從例如保存在存儲器5中的機身部內多個先前確定的地點中的一個地點自動移至另一個地點,活動組件2能夠從所述多個先前確定的地點中的每一個到達預定位置中的至少一個,該第一圖像過程由攝像機3執行并且能夠識別所述確定的地點。裝罝4通過連接裝置LI連接到活動組件2 ;以及
-自動瞄準裝置6,該裝置用于借助第二圖像識別過程在活動組件2如此到達的每一個地點自動地瞄準與該到達的地點相關聯的預定位置中的至少一個,該第二圖像識別過程由攝像機3執行并且能夠識別與這樣的地點相關聯的一個或多個位置。裝罝6通過連接裝置L2連接到活動組件2。本發明的自動瞄準系統I還包括
-控制裝罝7,用于控制攝像機3的移動和啟用或停用,使得該攝像機能夠在機身部的內部進行至少部分的掃描并且收集它的多個圖像。這樣的裝罝7通過連接裝置L3、L4和L5分別連接到活動組件2、連接到自動移動裝罝4和連接到自動瞄準裝罝6 ;以及
-比較裝置8,該裝置用于對由攝像機3在所述機身部內部進行部分或整體掃描時所獲取的圖像作比較。在收到這些圖像之后,裝置8能夠將所獲得的圖像與參考圖像作比較,所述參考圖像分別與所述多個地點中的地點相關聯并且例如保存在存儲器5中。這些裝罝8通過連接裝置L6、L7和L8分別連接到攝像機3、連接到自動移動裝罝4和連接到自動瞄準裝罝6。自動移動裝置4能夠檢查控制裝置7以進行第一圖像識別,該第一圖像識別允許在由攝像機3對所述機身部內部進行掃描時所獲取的圖像上識別出所述多個地點中的地點。根據由比較裝置8所傳輸的關于所述地點的識別信息,移動裝置4確定活動組件2的移動信息并將該信息傳輸到控制裝置7。控制裝置7創建控制指令并將其傳送到活動組件2的驅動發動機(未顯示在圖上),從而將所述組件2從所識別的地點中的一個地點自動地移至另一個。驅動發動機也能夠使所述攝像機3移動并且對其定向。以類似的方式,自動瞄準裝置6能夠檢查控制裝置7。因此,在由活動組件2所到達的地點中的每一個上,裝置6能夠進行第二圖像識別,從而根據由比較裝置8所傳輸的關于所述地點的位置的識別信息,精確地且自動地瞄準與所到達的地點相關聯的預定位置中的至少一個。更確切地說,自動瞄準裝置6產生關于攝像機3的移動的信息并將其傳達給控制裝置7,使得該控制裝置確定控制指令并且將其傳送至活動組件2的驅動發動機,從而使所述攝像機3自動地移動以自動地執行瞄準。自動移動裝置4、自動瞄準裝置6、控制裝置7、比較裝置8以及存儲器5被集成到中央單元9中。中央單元9能夠布置在活動組件外,或可替代地內置在活動組件上。無論中央單元9的布置如何(在活動組件上或不在活動組件上),該中央單元能夠借助有線或無線的連接裝置LI、L2、L3和L6與活動組件2通信。如圖2至圖4的示例性實施例所示,自動瞄準系統I被應用以對航空器機身(T)的一部分內的多個預定位置作標記。
在這樣的實例中,活動組件2以機器人的形狀呈現,該機器人包括框架10,該框架安裝在輪子11上,并且關節臂12可旋轉地緊固到該框架上。關節臂12在其自由端包括樞轉頭部13,攝像機3可活動地安裝在該樞轉頭部上。借助臂12的各種關節運動(articulation),攝像機3具有六個自由度,因此使得能夠在所有可想到的方向上移動該攝像機并且對該攝像機定向。機器人2的樞轉頭部13進一步包括噴墨打印噴嘴14,攝像機3緊固在該噴墨打印噴嘴上。打印噴嘴14能夠對在第二圖像識別過程期間所識別的所述預定位置中的至少一個作標記。在該實例中,中央單元9安裝在框架10上。為了對例如部T的框架15上的預定位置作標記,占據相對于機身部T的內部所定義的起始位置0的自動瞄準系統1,通過在所述部T內的攝像機3的輔助下掃描而實現第一圖像識別過程,如圖2上所示。在這樣的圖上,區域I示出針對所示的攝像機3的定向所獲取的圖像。第一圖像識別過程允許自動瞄準系統I通過移動裝置4對攝像機3的受控移動來識別保存在存儲器5中的多個地點中的地點,并且該自動瞄準系統能夠從所述多個地點中的每一個到達需作標記的預定位置中的至少一個,然后自動地朝如此被相繼識別的所述地點中的每一個移動。為了執行這些移動,中央單元9的移動裝置4將對應的控制指令傳輸到關節臂12和輪子11的驅動發動機。未顯示在圖上的借助GPS (“全球定位系統”)的定位裝置能夠安裝在自動瞄準系統I上,用以改進該自動瞄準系統的移動以到達識別的地點。當該自動瞄準系統已經借助第一圖像識別過程到達所識別的地點之一時,系統I通過第二圖像識別過程對與所述到達的地點相關聯的需作標記的位置之一執行自動瞄準。一旦打印噴嘴14通過關節臂12的移動而瞄準該位置,該打印噴嘴就通過形成印記16對機身部T的結構作標記。作為例證性實例,當對位置的標記成為部件(例如,用于電氣系統或機械系統的支撐件)緊固之前的步驟時,印記16能夠表示部件側的各種輪廓,一旦被緊固,該部件側就適于接觸部T的結構;以及在結構中將成為孔的可能的區域。印記16也能包含特定于該部件本身的信息,所述信息如特定參考、預定的名稱等。
當已經對與由自動瞄準系統I所識別和所到達的地點相關聯的位置之一作好標記時,針對與所到達的地點相關聯的全部預定位置重復進行標記操作。一旦已經對所到達的地點的所有預定位置作好標記,自動瞄準系統I就借助第一圖像識別過程自動地朝下一個識別的地點移動,從而對與被識別的該新地點相關聯的預定位置執行標記。瞄準系統I因此從所述多個地點中的一個地點自動地移至另一個以對所有相應的位置作標記。列出了被標記的所有位置的報告能夠通過中央單元9被傳輸到人機界面17或到打印機18,該人機界面或打印機安裝在框架10上。在對預定位置作標記之后,專業操作員在由所述標記16所指示的地方對部T的結構鉆孔。然后,另一操作員將部件放置并緊固在對應的有標記的位置。 當所有部件已經被緊固到相應的位置時,自動瞄準系統I能夠對如此緊固的部件的定位執行檢查。為此,自動瞄準系統I通過參考預定位置的標記來執行類似于先前所描述的那些操作的操作。具體地,自動瞄準系統I再次占據起始位置0,通過用攝像機3的頭部掃描所述部T的內部來實施第一圖像識別過程(圖2)
-以便通過由移動裝置4對攝像機3進行的受控移動來識別保存在存儲器中的多個地點中的地點,并且該自動瞄準系統能夠從所述多個地點中的每一個到達緊固在預定的帶有標記的位置上的部件;以及
-以便自動地朝以這樣的方式被相繼識別的所述地點中的每一個自動地移動。當該自動瞄準系統已經借助第一圖像識別過程到達所識別的地點之一時,系統I通過第二圖像識別過程對緊固在與所述到達的地點相關聯的預定位置之一上的部件之一執行自動瞄準。當已經針對與自動瞄準系統I所到達的地點相關聯的部件中的每一個執行了用于檢查的自動瞄準時,該自動瞄準系統借助第一圖像識別過程朝下一個所識別的地點自動地移動,從而例如通過執行用于獲得幾何差異的計算算法來檢驗緊固在與該新地點相關聯的預定位置上的部件的定位。這樣,自動瞄準系統I從所述多個地點中的一個地點自動地移至另一個,以檢查部件已經被正確地緊固到對應的位置上。誤差報告能夠通過中央單元9發送到人機界面17、發送到打印機18、發送到由專業操作員操縱的觸覺板19、乃至發送到由專業操作員佩戴的電子眼鏡。在該誤差報告中,如下預定位置能夠特別地呈現與其相關聯的部件呈現例如誤差或缺少定位,有必要進行檢查并且需要時進行糾正。顯然地,在替代方案中,用于檢查的自動瞄準系統,不同于用于標記的自動瞄準系統,能夠被用以僅對預定位置上的部件執行定位檢查,所述預定位置通過手動標記或通過根據本發明的被應用來作標記的自動瞄準系統標記。此外,本發明決不限于通過對機身部作標記進行瞄準,而是適用于任何期望的結構。
權利要求
1.一種用于瞄準例如航空器機身部的主結構(T)內的多個預定位置的方法,其特征在于 A/形成至少一個活動組件(2),所述活動組件包括至少一個攝像機(3); B/在所述結構(T)的內部確定多個地點,所述活動組件(2)能夠從所述多個地點中的每一個到達所述預定位置中的至少一個; C/所述活動組件(2)借助第一圖像識別過程從所述多個地點中的一個地點自動地移至另一個地點,所述第一圖像識別過程由所述攝像機(3)所執行并且能夠識別所述地點;以及 D/在由所述活動組件(2)如此到達的所述地點中的每一個處,借助第二圖像識別過程自動瞄準與所述到達的地點相關聯的所述預定位置中的至少一個,所述第二圖像識別過程由所述攝像機(3)所執行并且能夠識別與每個到達的地點相關聯的位置。
2.根據權利要求I所述的方法,其特征在于,在進行步驟C/的所述第一圖像識別過程時,執行下列步驟 -在所述攝像機(3)的輔助下掃描所述結構(T)的表面,從而獲取所述表面的多個圖像;以及 -將所獲取的圖像中的每一個與參考圖像作比較,從而在所述被獲取的圖像上識別所述地點,所述參考圖像分別與所述多個地點相關聯。
3.根據權利要求I或2中任一項所述的方法,其特征在于,在步驟D/的所述第二圖像識別過程期間,執行下列步驟 -在所述攝像機(3)的輔助下在所述到達的地點附近掃描所述結構的表面,從而在所述到達的地點獲取所述結構(T)的多個圖像;以及 -將所獲取的圖像中的每一個與參考圖像作比較,從而在所述被獲取的圖像中的至少一個上識別相關聯的所述預定位置中的至少一個,所述參考圖像分別與所述到達的地點相關聯。
4.根據權利要求I至3中任一項所述的方法,其特征在于,所述活動組件(2)進一步包括標記裝置(14),在步驟D/時借助所述第二識別過程自動地移動所述標記裝置,以便為所述被識別的預定位置中的至少一個作標記。
5.根據權利要求I至4中任一項所述的方法,其特征在于,在部件已經緊固到所述主結構(T)上所述預定位置中的至少一個后,所述自動瞄準步驟D/是如下步驟用于在所述攝像機(3)的輔助下并且通過執行用于獲得幾何差異的計算算法,自動檢查所述部件已經相對于參考圖像在所述結構(T)上正確地定位在所述對應的位置上。
6.根據權利要求5所述的方法,其特征在于,在檢查步驟之后,列出所發現的誤差的報告被發出。
7.一種用于自動地瞄準例如航空器機身部的主結構(T)內的多個預定位置的系統,其特征在于,它包括 -至少一個活動組件(2),所述活動組件包括至少一個攝像機(3); -自動移動裝罝(4),用于將所述活動組件(2)從所述結構(T)內的多個確定地點中的一個地點自動地移至另一個,所述活動組件能夠借助第一圖像識別過程從所述多個確定地點中的每一個到達所述預定位置中的至少一個,所述第一圖像識別過程由所述攝像機(3)執行并且能夠識別所述地點;以及 -自動瞄準裝罝¢),用于在所述活動組件(2)到達的所述地點中的每一個處,借助第二圖像識別過程自動瞄準與所述到達的地點相關聯的所述預定位置中的至少一個,所述第二圖像識別過程由所述攝像機(3)執行并且能夠識別與每個到達的地點相關聯的位置。
8.根據權利要求7所述的系統,其特征在于,所述活動組件(2)還包括標記裝置(14),所述標記裝置用以標記通過所述第二圖像識別過程所識別的所述預定位置中的至少一個。
9.根據權利要求7或8中任一項所述的系統,其特征在于,所述活動組件(2)進一步包括傳感器。
10.根據權利要求7至9中任一項所述的系統,其特征在于,所述標記裝置是噴墨打印噴嘴(14)。
11.根據權利要求7至10中任一項所述的系統,其特征在于,所述活動組件(2)是安裝在活動框架(10)上的關節臂(12)。
全文摘要
本發明涉及用于瞄準結構內多個預定位置的方法和對應的瞄準系統。根據本發明,系統(1),由包括攝像機(3)的活動單元(2)構成,通過借助于所述攝像機(3)連續地執行第一圖像識別過程和第二圖像識別過程來自動地瞄準結構(T)內的多個預定位置。
文檔編號B41M5/00GK102795011SQ20121016348
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月24日 優先權日2011年5月24日
發明者Y-H.洛德蘭, M.勒萊 申請人:空中客車運營簡化股份公司