CN107076539A - 激光视觉检查***和方法 - Google Patents

激光视觉检查***和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107076539A
CN107076539A CN201580051117.5A CN201580051117A CN107076539A CN 107076539 A CN107076539 A CN 107076539A CN 201580051117 A CN201580051117 A CN 201580051117A CN 107076539 A CN107076539 A CN 107076539A
Authority
CN
China
Prior art keywords
feature
composite component
inspection
image
manufacturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201580051117.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107076539B (zh
Inventor
法尔亚迪·沙德梅里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bombardier Inc
Original Assignee
Bombardier Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bombardier Inc filed Critical Bombardier Inc
Publication of CN107076539A publication Critical patent/CN107076539A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107076539B publication Critical patent/CN107076539B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G01B21/045—Correction of measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/1717—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with a modulation of one or more physical properties of the sample during the optical investigation, e.g. electro-reflectance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G01N29/2418—Probes using optoacoustic interaction with the material, e.g. laser radiation, photoacoustics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30—Wind power

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

这里描述了用于使用激光视觉组件来检查复合部件的各种制造特征、例如丝束/铺层位置、角度偏差以及间隙大小的方法和***。在一些实施例中，提供此种制造特征的公差来作为检查特征，并且激光投影装置将该检查特征投影到材料上。替代地或者与其组合地，将校准特征投影到材料上，该校准特征包括已知的尺寸信息。图像获取装置利用投影在其上的检查/校准特征来获取材料的图像。可自动地或手动地分析这些图像，以检测制造特征是否是相符的和/或获得这些制造特征的测量数据。

Description

激光视觉检查***和方法
相关申请的交叉引用
本申请在35 U.S.C.119(e)下要求在2014年9月24日提交的、题为“激光视觉检查***和方法(Laser Vision Inspection System and Method)”的美国申请号62/054,738，在此通过参考引入其全部内容。
技术领域
本发明涉及机器视觉检查的领域，并且更具体地涉及将特征投影到用于检查各种制造特征的零件上。
背景技术
复合部件(或材料)大体由具有相当不同的物理或化学特性的两种或更多种组成材料制成。当组合时，它们产生具有不同于各个材料的特征，以试图使用两者的益处。
当使用诸如自动纤维放置(AFP)或者自动带分层(ATL)之类的制造过程来制造复合部件时，对所制造部件的尺寸需求的检查是制造过程的重要部分。
用于执行尺寸检查的已知方法包含使用手持激光***来经由手动检查收集数据，并且使得操作者将所测得的数据与来自计算机辅助设计(CAD)文件的理论数据进行比较。在具有许多铺层的复合部件的情形中，对于部件的每个铺层的纤维的检查是极其费时的。手动检查的另一缺点在于其取决于操作者的手和眼睛的技能，这会使得之后难以验证检查。
因此，需要改进对于某些部件的制造过程的检查阶段。
发明内容
这里描述了用于使用激光视觉组件来检查复合部件的各种制造特征、例如丝束/铺层位置、角度偏差以及间隙大小的方法和***。在一些实施例中，提供此种制造特征的公差来作为检查特征，并且激光投影装置将该检查特征投影到材料上。替代地或者与其组合地，将校准特征投影到材料上，该校准特征包括已知的尺寸信息。图像获取装置利用投影在其上的检查/校准特征来获取材料的图像。可自动地或手动地分析这些图像，以检测制造特征是否是相符的和/或获得这些制造特征的测量数据。
根据第一主要方面，提供一种用于检查复合部件的方法。该方法包括将复合部件定位在三维坐标系中；致使激光生成检查特征能在三维坐标系中与复合部件的制造特征相对应的位置处、投影到复合部件上，该检查特征具有与针对制造特征的尺寸公差相关联的几何参数；利用检查特征来获取复合部件的图像，该检查特征投影在该复合部件上并且可在图像中可视；以及基于制造特征相对于检查特征的相对位置来确定该制造特征的相符性。
在一些实施例中，确定制造特征的相符性包括制造特征相对于激光生成检查特征的视觉检查。在一些实施例中，该方法进一步包括针对不相符制造特征输出不相符信号。在一些实施例中，该方法进一步包括将尺寸公差转换成检查特征。
在一些实施例中，该检查特征是适合于复合部件的形状的三维检查特征。在一些实施例中，该检查特征是公差窗口，其具有对应于该尺寸公差的宽度W。在一些实施例中，该检查特征是根据尺寸公差的参考点和参考线，该参考线具有长度L并且相对于参考点定位。
根据一些实施例，制造特征是丝束位置、间隙大小以及纤维角度偏差的一个。
在一些实施例中，激光生成检查特征以相对于复合部件的表面的法线的预定倾斜角度投影到复合部件上。
在一些实施例中，在对于复合部件的每个铺层制造复合部件时执行该方法。
在一些实施例中，将多个检查特征投影到复合部件上，用于多个制造特征的检查。在一些实施例中，多个检查特征包括至少两个不同的检查特征，用于投影到至少两个不同的制造特征上。
在一些实施例中，该方法进一步包括通过虚拟检查特征来替换所获取图像中的所投影检查特征。
在一些实施例中，该方法进一步包括获取复合部件的另一图像而无需将检查特征投影在其上，并且将虚拟检查特征添加到另一图像上以表示所投影的检查特征，并且其中，确定制造特征的相符性包括使用另一图像来确定相符性。
根据另一主要方面，提供一种用于检查制造工具上的复合部件的***。该***包括：至少一个激光投影装置，其配置成在与复合部件的制造特征相对应的位置处将检查特征投影到复合部件上，该检查特征具有与针对制造特征的尺寸公差相关联的几何参数；以及至少一个图像获取装置，其相对于复合部件和激光投影装置定位，以利用检查特征获取复合部件的图像，该检查特征投影在该复合部件上并且可在图像中可视。
在一些实施例中，该***进一步包括控制器，其可操作地连接于至少一个激光投影装置和至少一个图像获取装置的至少一个，并且配置成用于控制检测特征的投影和图像获取中的至少一个。
在一些实施例中，该***进一步包括控制器，其连接于至少一个激光投影装置和至少一个图像获取装置的至少一个，并且配置成比较制造特征和检查特征以确定制造特征与尺寸公差的相符性。在一些实施例中，控制器进一步配置成用于控制检查特征的投影和图像获取中的至少一个。
在一些实施例中，该控制器进一步配置成将尺寸公差转换成检查特征。在一些实施例中，至少一个激光投影装置是固定的。在一些实施例中，至少一个图像获取装置能沿着轨道或框架移位。在一些实施例中，至少一个图像获取装置具有平移、倾斜以及变焦能力的至少一种。在一些实施例中，至少一个图像获取装置是摄像机。
在一些实施例中，至少一个激光投影装置定位成相对于复合部件的表面的法线以预定倾斜角度投影。
在一些实施例中，该检查特征是适合于复合部件的形状的三维检查特征。在一些实施例中，该检查特征是公差窗口，其具有对应于该尺寸公差的宽度W。在一些实施例中，该检查特征是根据尺寸公差的参考点和参考线，该参考线具有长度L并且相对于参考点定位。
在一些实施例中，制造特征是丝束位置、间隙大小以及纤维角度偏差的一个。
在一些实施例中，激光投影装置进一步配置成扫描制造工具上的目标，以确定复合部件在三维空间中的位置。
根据另一主要方面，提供一种计算机可读介质，其具有存储在其上的程序代码用以检查复合部件。该程序代码可由处理器执行，用以将复合部件定位在三维坐标系中；致使激光生成检查特征能在三维坐标系中与复合部件的制造特征相对应的位置处、投影到复合部件上，该检查特征具有针对制造特征的尺寸公差相关联的几何参数；利用检查特征来获取复合部件的图像，该检查特征投影在该复合部件上并且可在图像中可视；以及基于制造特征相对于检查特征的相对位置来确定该制造特征的相符性。
根据又一主要方面，提供一种用于检查复合部件的方法。该方法包括将复合部件定位在三维坐标系中；致使激光生成校准特征能在三维坐标系中与复合部件的制造特征相对应的位置处、投影到复合部件上，该校准特征具有已知的尺寸信息；利用校准特征来获取复合部件的图像，该校准特征投影在该复合部件上并且可在图像中可视；从校准特征和所获取图像中的已知尺寸信息确定用于校准该图像的校准数据；以及使用该校准数据和制造特征相对于校准特征的相对位置来确定该校准特征的测量值。
在一些实施例中，从校准特征确定校准数据包括将像素大小转换成尺寸数值。在一些实施例中，从校准特征确定校准数据包括将图像坐标系中的点变换成复合部件上的局部坐标系。在一些实施例中，从校准特征确定校准数据包括在复合部件的虚拟模型中、将局部坐标系中的点变换成全局坐标系。在一些实施例中，确定校准数据包括在图像坐标系中确定校准特征上两个点之间绘制的线的角度。在一些实施例中，确定校准数据包括在图像坐标系中确定校准特征上两个点之间的距离。
在一些实施例中，确定制造特征的测量值包括确定复合部件上的丝束位置。在一些实施例中，确定制造特征的测量值包括测量复合部件的纤维的角度。在一些实施例中，确定制造特征的测量值包括测量复合部件上的间隙大小。
在一些实施例中，该方法进一步包括通过将制造特征的测量值与预定公差相比较来确定制造特征的相符性。在一些实施例中，预定公差作为其几何参数嵌入到校准特征中。
在一些实施例中，确定制造特征的测量值包括从图形用户界面接收图像中至少一个点的选择。在一些实施例中，确定制造特征的测量值包括在图形用户界面上输出制造特征的测量值。
在一些实施例中，该方法进一步包括将已知的尺寸信息转换成校准特征。
在一些实施例中，校准特征是具有已知原点和已知的节点之间距离的网格。在一些实施例中，校准特征是一对十字，该对十字相对地定位成具有与预定角度相对应的、在对应的相交点之间绘制的线的角度。在一些实施例中，校准特征是双十字，该双十字在两个平行线之间具有与预定距离相对应的间距。
在一些实施例中，激光生成校准特征以相对于复合部件的表面的法线的预定倾斜角度投影到复合部件上。
在一些实施例中，在对于复合部件的每个铺层制造复合部件时执行该方法。在一些实施例中，将多个校准特征投影到复合部件上，用于多个制造特征的检查。在一些实施例中，多个校准特征包括至少两个不同的校准特征，用于投影到至少两个不同的制造特征上。
在一些实施例中，该方法进一步包括通过虚拟校准特征来替换所获取图像中的所投影校准特征。
在一些实施例中，该方法进一步包括获取复合部件的另一图像而无需将校准特征投影在其上，并且其中，确定制造特征的测量值包括使用另一图像来确定该测量值。
在一些实施例中，该方法进一步包括获取复合部件的另一图像而无需将校准特征投影到其上，并且将虚拟校准特征添加到另一图像上以表示所投影的校准特征。
根据另一主要方面，提供一种用于检查制造工具上的复合部件的***。该***包括：至少一个激光投影装置，其配置成在与复合部件的制造特征相对应的位置处将校准特征投影到复合部件上，该校准特征具有已知的尺寸公信息；以及至少一个图像获取装置，其相对于复合部件和激光投影装置定位，以利用校准特征获取复合部件的图像，该校准特征投影在该复合部件上并且可在图像中可视。
在一些实施例中，该***进一步包括控制器，其可操作地连接于至少一个激光投影装置和至少一个图像获取装置的至少一个，并且配置成用于控制校准特征的投影和图像获取的至少一个。
在一些实施例中，该***进一步包括控制器，其连接于至少一个激光投影装置和至少一个图像获取装置的至少一个，并且配置成用于从校准特征和所获取图像中的已知尺寸信息来确定用于校准图像的校准数据；以及使用该校准数据和制造特征相对于校准特征的相对位置来确定该制造特征的测量值。
在一些实施例中，控制器进一步配置成用于控制校准特征的投影和图像获取中的至少一个。
在一些实施例中，至少一个激光投影装置是固定的。在一些实施例中，至少一个图像获取装置能沿着轨道或框架移位。在一些实施例中，至少一个图像获取装置具有平移、倾斜以及变焦能力的至少一种。在一些实施例中，至少一个图像获取装置是摄像机。
在一些实施例中，至少一个激光投影装置定位成相对于复合部件的表面的法线以预定倾斜角度投影。
在一些实施例中，激光投影装置进一步配置成扫描制造工具上的目标，以确定复合部件在三维空间中的位置。
在一些实施例中，从校准特征确定校准数据包括将像素大小转换成尺寸数值。在一些实施例中，从校准特征确定校准数据包括将图像坐标系中的点变换成复合部件上的局部坐标系。在一些实施例中，从校准特征确定校准数据包括在复合部件的虚拟模型中、将局部坐标系中的点变换成全局坐标系。在一些实施例中，确定校准数据包括在图像坐标系中确定校准特征上两个点之间绘制的线的角度。在一些实施例中，确定校准数据包括在图像坐标系中确定校准特征上两个点之间的距离。
在一些实施例中，确定制造特征的测量值包括确定复合部件上的丝束位置。在一些实施例中，确定制造特征的测量值包括测量复合部件的纤维的角度。在一些实施例中，确定制造特征的测量值包括测量复合部件上的间隙大小。
在一些实施例中，该控制器进一步配置成通过将制造特征的测量值与预定公差相比较来确定制造特征的相符性。在一些实施例中，预定公差作为其几何参数嵌入到校准特征中。
在一些实施例中，确定制造特征的测量值包括从图形用户界面接收图像中至少一个点的选择。在一些实施例中，确定制造特征的测量值包括在图形用户界面上输出制造特征的测量值。
在一些实施例中，该控制器进一步配置成用于将已知的尺寸信息转换成校准特征。
在一些实施例中，校准特征是具有已知原点和已知的节点之间距离的网格。在一些实施例中，校准特征是一对十字，该对十字相对地定位成具有与预定角度相对应的、在对应的相交点之间绘制的线的角度。在一些实施例中，校准特征是双十字，该双十字在两个平行线之间具有与预定距离相对应的间距。
在一些实施例中，该控制器进一步配置成致使至少一个图像获取装置来获取复合部件的另一图像而无需将校准特征投影到其上，并且将虚拟校准特征添加到另一图像上以表示所投影的校准特征。
在一些实施例中，该控制器进一步配置成致使至少一个图像获取装置来获取复合部件的另一图像而无需将校准特征投影到其上，并且其中，确定制造特征的测量值包括使用另一图像来确定测定值。
在一些实施例中，该控制器进一步配置成通过虚拟校准特征来替换所获取图像中的所投影校准特征。
根据又一主要方面，提供一种计算机可读介质，其具有存储在其上的程序代码用以检查复合部件。该程序代码能由处理器执行，用以将复合部件定位在三维坐标系中；致使激光生成校准特征能在三维坐标系中与复合部件的制造特征相对应的位置处、投影到复合部件上，该校准特征具有已知的尺寸信息；利用校准特征来获取复合部件的图像，该校准特征投影在该复合部件上并且可在图像中可视；从校准特征和所获取图像中的已知尺寸信息确定用于校准该图像的校准数据；以及使用该校准数据和制造特征相对于校准特征的相对位置来确定该制造特征的测量值。
本申请的主题的这些和其它方面的进一步细节将从下文包括的详细描述和附图中显而易见。
附图说明
附图如下：
图1a示出作为丝束位置的检查特征的示例性公差窗口；
图1b示出投影到相符的复合部件上的图1a所示公差窗口；
图1c示出投影到不相符的复合部件上的图1a所示公差窗口；
图1d示出对于激光厚度t具有补偿的示例性公差窗口；
图2a示出作为用于纤维角度的检查特征的示例性参考点和参考线；
图2b示出投影到相符的复合部件上的图2a的参考点和参考线；
图2c示出投影到不相符的复合部件上的图2a的参考点和参考线；
图2d示出从沿着弯曲路径的形状提取的检查特征的示例；
图2e示出从沿着弯曲路径的形状提取的检查特征的另一示例；
图3a示出作为用于间隙大小的检查特征的示例性参考点和参考线；
图3b示出投影到相符的复合部件上的图3a的参考点和参考线；
图3c示出投影到不相符的复合部件上的图3a的参考点和参考线；
图3d示出作为用于间隙大小的两个相交线的检查特征的示例；
图4是用于检查复合部件的示例性方法的流程图；
图5是用于将制造特征与检查特征进行比较的示例性图形用户界面；
图6是用于检查复合部件的***的示例性设置；
图7是用于测量丝束布置的校准特征的示例性实施例；
图8a和8b是在x和y方向上将像素转换成尺寸数值的示例性实施例；
图9a是用于测量角度偏差的校准特征的示例性实施例；
图9b是使用图9a的校准特征的校准步骤的示例性实施例；
图9c是使用图9a的校准特征的测量步骤的示例性实施例；
图10是用于测量间隙大小的校准特征的示例性实施例；
图11是针对图6的控制器的示例性实施例；以及
图12a、12b、12c是用于在图11的处理器上运行的应用的示例性实施例。
应注意的是，在所有附图中，类似的特征由类似的附图标记所标识。
具体实施方式
将描述一种用于检查使用自动制造工艺所制造的复合部件的方法。出于说明的目的，所描述的工艺是自动纤维放置(AFP)工艺，但也可使用其它自动制造工艺，例如自动带分层(ATL)。为了使用AFP来制造复合部件，纤维条(丝束)以多个层沿着模具铺设，以产生具有模具的形状的复合部件。纤维条根据输入到AFP机器中的纤维铺设轨迹沿着模具放置，以根据一组设计参数来产生给定的部件。
复合部件可包括各种材料，例如但不限于水泥、混凝土、增强塑料、金属复合材料、聚合物复合材料和陶瓷复合材料。例如，复合部件可由复合纤维增强塑料构成。复合部件可用于各种应用，包括但不限于建筑物、桥梁、空间飞行器、飞行器、水运工具、包括铁路车辆的陆地车辆以及诸如风力涡轮机叶片、游泳池垫板、浴缸、储存槽和柜台之类的结构。
检查方法用于评估复合部件的各种制造特征。制造特征的示例是铺层/丝束位置、角度偏差以及间隙大小。这些特征由制造工艺产生并且具有特定的容许变化极限。这里称为尺寸公差的容许极限可相对于复合部件的大小、位置、角度、间隔以及任何其它可测量数值或物理特性。尺寸公差可用于确保复合部件满足零件和/或零件与其它部件的组装的几何和应力需求。与尺寸公差的适当相符性确保所制造的复合部件具有期望的形式、匹配、性能以及预期的功能。
尺寸公差可使用激光投影装置视觉地表示在复合部件上。激光投影装置将具有与针对复合部件上的制造特征的尺寸公差相关联的特定几何参数的检查特征投影到制造特征的区域中。检查特征可以是形状、点、一组点或者它们的任何组合。替代地或者与其组合的，激光投影装置就那个具有已知尺寸信息的校准特征投影到复合部件上。
图1a示出用于丝束位置的示例性检查特征。该检查特征包括具有宽度W的公差窗口102。在该示例中，针对丝束的端部的放置的尺寸公差是±q单位。宽度W由此设定为2*q单位。公差窗口102可定形为匹配复合部件的形状，其可以是平坦的，具有单个曲率(沿一个方向弯曲的表面)或者具有双曲率(沿两个方向弯曲的表面)。在该示例中，复合部件是圆顶形的，且公差窗口由此根据圆顶形状弯曲。
图1b示出投影到放置在模具上的一组丝束104上的公差窗口102。公差窗口102定位在空间中，以使得该公差窗口的中心位于丝束104的位置的标称位置处，并且使得该公差窗口的上边缘105a在距标称位置+q单位处，而该公差窗口的下边缘105b处于距标称位置的-q单位处。如图所示，所有丝束104的端部均落在公差窗口102内，并且由此丝束位置与特定的尺寸公差相符。图1c示出第一丝束108超出公差窗口102的上边缘105a且第二丝束110超出公差窗口102的下边缘105b的示例。这些丝束108、110由此并不与特定的尺寸公差相符。注意到，根据与公差窗口102相关联的设置，可将其它配置认为是相符的。例如，如果丝束的最左侧角部或者丝束的最右侧角部落在公差窗口102内，可将将丝束位置认为是相符的。其它变型会由本领域技术人员所理解。
在一些实施例中，将公差窗口102的宽度W调节成补偿激光线的厚度。这在图1d中示出，其中W设定为2*q+t或者2*q-t，并且t是激光线的厚度。
图2a示出针对角度偏差的示例性检查特征。提供参考点202和参考线204来视觉地表示±θ°的尺寸公差。参考线204具有长度L。角度θ形成在第一线206和第二线208之间，该第一线在参考点202和参考线204的端部之间延伸，而该第二线垂直于参考线204并且横穿参考点202。图2b示出参考点202和参考线204投影到复合部件212上的示例。纤维210如图所示在其横穿参考点202和参考线204两者时、与针对该制造特征的尺寸公差相符。在图2c中，纤维210如图所示在其并不横穿参考线204时是不相符的并且由此该纤维的角度偏差超过θ°。为了将参考点定位在正确位置处(使得参考点与制造特征对准)，会需要使得参考点偏移。在一些实施例中，角度偏差可沿着弯曲路径得以验证。图2d和2e示出可如何通过使用弯曲线218从弯曲形状214中提取检查特征216来将角度偏差变换为轮廓公差。
图3a示出针对间隙大小的示例性检查特征。提供参考点302和参考线304以针对相邻丝束之间的间隙来视觉地表示S单位的尺寸公差。参考线304具有设定为S单位的长度L。参考线304的一个端部与参考点302对准。图3b示出参考点302和参考线304投影到复合部件上并且相对于第一丝束306定位的示例，该第一丝束通过间隙与相邻的丝束308隔开。该间隙大小如图所示由于其小于参考线304的长度而与针对该制造特征的尺寸公差相符。在图3c中，丝束306和丝束308之间的间隙大小如图所示由于其超过参考线304的长度L而是不相符的。
图1至3中示出的实施例是检查特征的示例并且它们可改变或修改。例如，针对丝束位置的尺寸公差可使用具有长度L的线视觉地表示，该线定位在3D坐标系中、而非公差窗口中。类似地，针对间隙大小的尺寸on过程可由具有宽度W的公差窗口视觉地表示，该宽度对应于两个相邻丝束之间的最大可允许间隙大小。交叉并且具有预定长度的一对线也可用于评估间隙，例如图3d中所示，用在参考点314和量规312处。其它变型会由本领域技术人员所理解。
现转向图4，示出用于检查复合部件的示例性方法的流程图。提供将复合部件定位在三维坐标系中的第一步骤402。该复合部件可形成在诸如模具或心轴之类的工具上。该工具可在坐标系中具有已知且固定的位置，并且以自动的方式简单地铺设纤维，以形成该部件的可构成部件在坐标系中定位的每个铺层。在一些实施例中，目标设置在工具上并且经扫描，以建立其在坐标系中的位置。在其它实施例中，使用具有已知和固定位置的参考点、而非工具本身来确定复合部件的空间中的位置。将容易地理解将部件定位在参考线中的其它技术。任何参考线均可用于表示在复合部件的空间中的位置和定向。
一旦定位在空间中，就使用在步骤402中建立的三维坐标系将检查特征投影到复合部件404上。因此，检查特征与相应制造特征相关联地精确定位在复合部件404上。如上所述，检查特征是激光生成的并且可包括形状、线、点或它们的任何组合。检查特征设有与在检查下的制造特征的尺寸公差相关联的几何参数。根据步骤406，获取具有投影在其上的检查特征的复合部件的图像。这可通过将图像获取装置移位至合适的位置以获取图像来进行。检查特征投影在复合部件上，以可在所获取的图像中可视。在一些实施例中，该方法包括在投影到复合部件之前、将尺寸公差转换成检查特征的步骤。注意到，图像可包括具有投影在其上的对应检查特征的一个以上制造特征。同时投影的检查特征可针对相同或不同类型的制造特征。针对相同或不同类型的制造特征的所有检查特征可针对任何给定铺层一起或依次投影。对于任何给定铺层，可针对所有检查特征来获取一个或多个图像。
在一些实施例中，根据407，用于检查复合部件的方法包括利用虚拟检查特征来替换所获取图像中的所投影检查特征。可获取两个图像；具有所投影检查特征的第一图像和不具有所投影检查特征的第二图像。图像处理软件可用于识别第一图像中的所投影检查特征并且将虚拟检查特征***到其在第二图像中的位置中。替代地，虚拟检查特征可简单地叠加或覆盖在所投影的检查特征上。虚拟检查特征可提供更加的可视性并且补偿来自激光投影的模糊点和/或断开激光线。
在一些实施例中，将所获取的图像存档以便之后分析和/或验证。替代地，该方法可包括比较制造特征和检查特征以确定制造特征与尺寸公差的相符性的步骤408。因此，基于制造特征相对于激光生成检查特征的相对位置来确定相符性。在一些实施例中，可通过操作者观察显示屏上的所获取图像来手动地执行比较。在这些情形中，确定相符性通过操作者来执行，该操作者视觉地检查制造特征相对于激光生成检查特征的定位。如上文参照图1B和1C所进行地描述，操作者的视觉检查可简单地包含确定制造特征的所有部分或一部分是否落在由所投影的检查特征所限定的公差范围内和/或与该公差范围相交/对准。也就是说，并不使用特定的设备，且操作者能快速地视觉地评估制造特征的相符性，而无需测量丝束的精确定位。
替代地，确定制造特征的相符性可使用图像处理工具而自动进行。在一些实施例中，自动比较可包括确定制造特征是否位于所投影的特征内，和/或与所投影的检查特征相交/对准。可将位于所投影的检查特征内和/或与所投影的检查特征相交/对准的制造特征(或者制造特征的至少一部分)确定为相符制造特征，并且可将至少部分地位于所投影的检查特征外部和/或并不与所投影的检查特征相交/对准的制造特征(或者制造特征的至少一部分)确定为不相符的。该比较可进一步包括针对不相符制造特征输出不相符信号。可将信号发送至需要修理的技术建议。在此种情形中，信号可包括关于不相符制造特征、例如其位置和不相符参数的信息。该信号也可根据不相符制造特征的总数、不相符制造特征的性质和/或不相符的严重程度来接受或决绝复合部件。一旦已检测到不相符制造特征，就也可使用其它因素来接受或拒绝复合部件。
在一些实施例中，在制造部件时，比较实时执行。例如，纤维放置在模具上以形成第一铺层，一个或多个检查特征投影到第一铺层上，获取图像，并且评估第一铺层的制造特征。如果所有的制造特征满足它们的相应的尺寸公差，就将纤维放置在模具上以在第一铺层的顶部上形成第二铺层。将一个或多个制造特征投影到第二铺层上，获取图像，并且评估第二铺层的制造特征。可对于复合部件的所有铺层和或对于多个复合部件重复该过程。不相符制造特征可实时修复，并且可将检查特征投影到具有经修复制造特征的铺层上以验证修复。可获取新的图像，并且一旦发现经修复的制造特征是相符的，则对于后续铺层和/或后续部件持续这一过程。
图5是用于执行制造特征的手动评估的示例性图形用户界面(GUI)502。公差窗口102和丝束104显示在GUI 502上，用以视觉地评估丝束位置是否匹配检查特征的几何参数。提供可作用对象504。可作用对象504是任何图形控制元件，其在由用户激活时调用动作。可由用户选择针对所显示的制造特征来提交“相符”512还是“不相符”514的判定。在一些实施例中，如果选择“不相符”514选项，与不相符特征相关的其它信息可进入到GUI中。此种信息的一些示例是超出公差的丝束数量和超出公差的丝束位置。可作用对象504可采取各种形式，例如按钮、滑块、图标、列表框、旋转器、下拉表、链接、标签、滚动条和/或它们的任何组合。在该示例中，另一可作用对象506也设有两个元件，“下一”按钮508以使得新的制造特征显示在GUI502上，以及“完成”按钮510以确认完成检查或者已检查出铺层/部件/批组的所有制造特征。注意到，也可设有“前一”按钮(未示出)，以使得操作者能返回至已检查出的特征。对于可作用对象504、506可使用或多或少的元件。例如，视觉***功能可控制与图像获取相关的功能，包括但不限于手动干预(以允许用户能无视预定设置并且通过操纵杆或其它用户控制装置来获取对图像获取装置的控制)和预设放大(以提供对制造特征的更深入观察)。激光***功能可控制与激光投影相关的功能，包括但不限于激光自动校准(以自动地扫描用于将部件定位在3D空间中的目标)和偏移(用于参考点的对准)。在GUI 502中可提供其它附加的信息。例如，针对给定制造特征的尺寸公差可以靠近图像的图例格式来提供。还可提供在检查下对于铺层和/或部件和/或批组的识别数据。
现转向图6，示意地示出用于投影激光生成检查特征以及获取其图像的设置。在该示例中，提供图像获取装置602和激光投影装置604。图像获取装置602可以是能够录制图像的任何仪器，这些图像能直接地存储、传递至另一位置或者两者。这些图像可以是静止照片或者诸如视频或电影之类的运动图像。在一些实施例中，图像获取装置602是具有1080水平线的垂直分辨率和全帧高清晰度图像传输能力的摄像机。在一些实施例中，图像获取装置602和/或激光投影装置604安装在轨道/框架***614上，以自动地或手动地移位至期望位置。图像获取装置602可具有平移-倾斜-变焦控制特征和36倍光学变焦与12倍数字变焦。激光投影装置604可以是能够将可视变化的激光束投影在表面上的任何仪器。其可由激光、镜子、检流计和容纳在封壳中的其它光学部件构成。其可包含用于单色投影的一个激光光源或者用于多色投影的多个激光光源。激光投影装置604可由激光二极管、二极管激发式固态(DPSS)激光器或玻璃激光器构成。在一些实施例中，激光投影装置604具有±0.006英寸/5英尺的精确度、0.02英寸半高全宽(FWHM)的光束宽度以及12x 4.5x 4.5英寸的尺寸。在其它实施例中，激光投影装置604具有±0.010英寸的精确度。
图像获取装置602和激光投影装置604可使用各种配置来定位。合适的配置可取决于激光生成检查特征投影在其上的材料和/或复合部件的每个铺层的厚度以及总的层数。例如，固化材料可具有漫射表面，且由此光以基本上相等的所有角度反射。未固化的材料可具有镜面，且入射光将反射成单一出射方向。因此，对于固化材料，图像获取装置602可更自由地定位并且仍能够捕获图像，以使得检查特征在其上可视。在未固化材料的情形中，图像获取装置602可定位成捕获从复合部件的表面反射的单一光射线。考虑到材料厚度，如果材料的表面是镜面的并且仅仅在单一方向上反射，所反射射线的位置可随着复合部件的厚度增大而改变。激光投影装置604可定位成以相对于复合部件的表面的发现成限制倾斜角度(例如±30°)投影，以限制由于材料的厚度而引起的变化所产生的误差。
在图6中，复合部件如图所示具有四个铺层606、608、610、612。激光投影装置604定位成基本上以相对于最上铺层606的表面的法向矢量成限制角度来投影，同时图像获取装置602定位成捕获所反射的射线616。在一些实施例中，图像获取装置602设有椎体，其具有围绕所反射射线616的观察角度618，其中只要图像获取装置602定位在该椎体内部，其就能获取特征的可视图像。这也允许定位中的一定误差。例如，观察角度618可以是20°、30°或者任何其它可接受的观察角度。
在一些实施例中，激光投影装置604是固定的，且图像获取装置602可例如使用轨道***或框架***移位。替代地，图像获取装置602可以是固定的，而激光投影装置604可以是可移位的。此外替代地，激光投影装置604和图像获取装置602均是可移位的。在一些实施例中，多个图像获取装置602设置在各种位置中，并且根据制造特征在复合部件上的位置来做出选择。类似地，多个激光投影装置604也可设置在各种位置中，并且根据制造特征在复合部件上的位置来做出选择。
可提供控制器605以分别控制图像获取装置602和/或激光投影装置604的移位和/或选择用于成像和投影的合适一种。控制器605可控制工具旋转角度以将其定位在用于检查的合适角度中。还可提供控制器605以管理检查特征的图像获取和投影。控制器605可使用各种装置来与激光投影装置604和/或图像获取装置602相通信。例如，可使用基于线的技术，例如电线或电缆和/或光纤。也可使用诸如RF、红外线、Wi-Fi、蓝牙之类的无线技术。
在一些实施例中，也可使用图6的设置来获得检查数据，例如铺层位置、角度偏差以及间隙大小。可从通过图像获取装置602获取的图像中直接地获得此种检查数据。然而，由于图像获取装置602可具有变焦/平移/倾斜能力，其可能在校准方面具有挑战性。为此，校准特征可使用激光投影装置604投影到复合部件上用以校准所获取的图像。类似于检查特征，校准特征可以是形状、点、一组点或者它们的任何组合。例如，校准特征可以是网格、十字或圆圈。在一些实施例中，一些特征可用于检查和校准两者。因此，这些特征可包括校准信息和检查信息。校准信息对应于来自特征的已知数据，例如网格的节点之间的已知距离或者圆圈的已知直径。检查信息对应于针对给定制造特征的尺寸公差信息。
校准特征可用于将图像中的点(像素坐标中)变换成部件表面上的局部曲线坐标系(P1、P2)、至理论CAD模型中的全局坐标系(X、Y、Z)。Z坐标可基于来自理论CAD模型的所测得(X、Y)坐标。因此，经校准的图像可针对每个点以坐标信息(X、Y、Z)输出。注意到，所投影的校准特征也可由虚拟校准特征所替代或重叠。在一些实施例中，使用图像获取装置602获取两个图形，一个具有投影在其上的校准特征，而一个不具有投影在其上的校准特征。在校准工艺期间，可将虚拟校准特征添加至不具有所投影校准特征的图像。此外，一旦已进行校准，不具有所投影特征的图像就可用于获得检查数据。
所投影到部件上的校准特征具有在全局坐标系(X、Y、Z)内已知或参考的至少一个点。出于说明的目的，该点可称为原点。获取具有投影在其上的校准特征的部件的图像允许将图像坐标系变换成局部曲线坐标系(P1、P2)。在图7中示出的是，校准特征包括网格650。在网格650的相交点(或节点)处的点652是网格的原点并且在局部坐标系并且在全局坐标系中是已知的。网格中的点652和另一节点、例如点656之间的距离在局部坐标系中也是已知的。网格650中两个节点之间的已知距离和从图像获得的信息可用于使得像素大小与局部坐标系中在x方向和y方向上的尺寸数据相关联。
在图像坐标系654中，点652例如确定为位于给定位置处(862、369)。将点656确定为位于图像坐标系654中的另一给定位置处，例如在(560、362)处。因此，像素在图像坐标系中距两个点652、654的距离是ΔX＝302、ΔY＝7。类似地，点658确定为位于例如(858、672)处。因此，像素在图像坐标系中距两个点652、658的距离是ΔX＝4、ΔY＝303。在图8a和8b中示出确定像素的针对x和y两个主要方向的尺寸数值的一个示例性方法。假定网格650的两个节点之间的已知距离是0.5英寸，可使用事先获得的ΔX和ΔY来算术地确定角度α。然后，也可算术地获得针对每个方向的像素大小。在该示例中，X像素英寸＝0.00165英寸，而Y像素英寸＝0.00165英寸。注意到，一个方向上的像素尺寸可不同于另一个方向上的像素尺寸。这将取决于部件的曲率和与部件和校准特征两者相关联的其它尺寸参数。
利用两个方向上的像素尺寸以及在全局坐标系(X、Y、Z)内已知或参考的至少一个点，变得可获得检查/测量数据，以测量局部坐标系和全局坐标系中的制造特征，例如铺层/丝束位置、角度偏差以及间隙大小。注意到，由于部件时三维的并且在深度上改变，因而上文描述的校准过程应对于部件上的每个新的位置进行重复。校准也应在图像获取装置602每次沿着轨道614移位或者变焦、平移或倾斜时重复。
丝束位置可通过识别图像中的点并且将其变换成获得该点在局部坐标系中的位置来确定。例如，如果发现丝束端部(识别为图7中的点660)处于图像中的(693、610)处，像素在图像坐标系中距原点的距离是ΔX＝169、ΔY＝241。将实现确定的0.00165英寸用作局部坐标系中在X和Y方向上的像素长度，局部坐标系中的丝束端部发现为如下：
ΔX＝169x 0.00165＝0.27885”
ΔY＝241x 0.00165＝0.39765”
已知在负X方向上距原点发现丝束，点660在局部坐标系中的位置是(-0.27885、0.39765)。然后，可例如使用CAD模型将该位置变换成全局坐标系。
可使用与丝束位置测量类似的技术来获得角度偏差测量值。例如，可使用与用于发现图7的图像中的点660相同的过程来从图像中确定第一点和第二点的坐标。然后，使用各种计算手动地或自动地获得两个点之间的角度。替代地，可从图像中直接地获得角度偏差测量值，而无需使用像素的尺寸信息。在图9a至9c中示出该实施例的示例。图9a示出针对角度偏差测量值的校准特征的实施例。一对十字670a、670b投影到视场内的图像上，以示出所要获得角度偏差测量值的纤维676。十字670a、670b具有相应的相交点674a、674b并且具有定位成延伸到纤维676之上的相应线672a、672b。图9b示出校准步骤。通过选择图像上的相交点674a、674b，在它们之间绘制线678a。该线678a用作例如通过十字670a与十字670b的相对位置所确定的标称角度。图形控制元件690可激活，以校准图像并且输出经校准的设定点。在该示例中，在校准步骤期间也输出公差(以角度)。图9c示出测量步骤。通过选择分别表示线672a、672b和纤维676之间的相交点的点682a、682b，绘制它们之间的线678b。线678b用作纤维676的实际角度测量。因此，控制器605可在激活图形控制元件692的情形下、将标称角度与实际角度进行比较并且确定差值。可将该差值显示为角度偏差。还可比较角度偏差的公差，并且可将合格/不合格指示器呈现给用户。
可使用类似于丝束位置测量的技术来获得间隙大小测量值。例如，可使用与用于发现图7的图像中的点660相同的过程来从图像中确定第一点和第二点的坐标。然后，使用差值计算手动地或自动地获得两个点之间的角度。替代地，可从图像中直接地获得间隙大小测量值，而无需发现两个点在局部坐标系中的位置。而是，可获得间隙的像素数量并且使用所投影校准特征的已知数值来将其转换成尺寸数值。图10示出该方法的示例性实施例。包括形成双十字的三根线692a、692b、692c的校准特征690投影到部件上并且获取其图像。使用线692b和692c沿着线692a的相交点之间的间隔694来将标称间隙大小构建成校准特征690。该距离在全局坐标系中已知。在图形控制元件690的激活情形下，可显示针对设定点(或标称间隙大小)的经校准数值。在图形控制元件692的激活情形下，使用沿着线692a的像素数量发现所测得的间隙大小696。在一个实施例中，可将针对间隙大小696的像素数量与针对间隙大小694的像素大小进行比较，并且可显示差值。可使用已知大小的间隔694将该差值转换成尺寸数值。替代地，可使用已知大小的间隔694将像素数量自身转换成尺寸数值，并且可比较这些尺寸数值来获得差值。
因此，控制器605可配置成利用检查特征来使用合格/不合格方法来执行尺寸公差的检查。其也可配置成通过使用校准特征的实际测量值来执行尺寸公差的检查。在一些实施例中，控制器605配置成使用校准和检查特征两者。使用可基于用户选择来选择，或者其可以进行组合，以使得输出是合格/不合格指示器和对应的测得数据两者。
图11示出用于控制器605的示例性实施例。在所说明的实施例中，控制器605适合于经由无线网络708、例如因特网、蜂窝网络、Wi-Fi或者本领域技术人员已知的其它网络由多个装置710访问。装置710可包括适合于经由无线网络708通信的任何装置，例如膝上型计算机、个人数字助理(PDA)、智能电话等等。替代地，控制器605可部分地或整体地作为本地应用程序或网络应用程序直接地设置在装置710上。应理解的是，也可使用云计算以使得控制器605部分地或完整地设置在云中。在一些实施例中，应用程序706a可直接地下载到装置710上，而应用程序706n经由网络708与应用程序706a通信。在一些实施例中，控制器605可作为下载软件应用程序、固件应用程序或者其组合与激光投影装置604和/或图像获取装置602集成。
控制器605可驻留在一个或多个服务器700上。例如，可使用对应于网络服务器、应用程序服务器以及数据库服务器的一系列服务器。这些服务器都由图11中的服务器700表示。控制器605可尤其是包括处理器704，其与存储器702数据通信并且具有在其上运行的多个应用程序706a至706n。处理器704可访问存储器702以检索数据。处理器704可以是能对于数据执行操作的任何装置。示例是中央处理单元(CPU)、微处理器以及前端处理器。应用程序706a至706n耦接于处理器704并且配置成执行各种任务。应理解的是，虽然将这里呈现的应用程序706a至706n说明并且描述为单独的实体，它们能以各种方式组合或分开。应理解的是，操作***(未示出)可用作处理器704和应用程序706a至706n之间的中介。
可由处理器704访问的存储器702可接收和存储数据，例如3D坐标系、坐标、制造特征、检查特征、校准特征、尺寸公差、测得数据、所获取图像、指示相符/不相符制造特征的输出信号等等。存储器702可以是诸如高速随机访问存储器(RAM)之类的主存储器或者诸如硬盘或闪存之类的辅助存储器单元。存储器702可以是任何其它类型的存储器，例如只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(ERPOM)或者诸如视频盘和光盘之类的光学存储介质。
一个或多个数据库712可直接地集成到存储器702中或者可与其单独地提供并且远离服务器700(如图所示)。在远程访问数据库712的情形中，可经由任何类型的网络708来进行访问，如上所述。也可通过替代的无线网络或通过有线连接来访问数据库712。可将这里描述的数据库712提供为用于由计算机快速搜索和检索所组织的数据或信息集合。数据库712可定结构成便于结合各种数据处理操作来存储、检索、修改和删除数据。数据库712可由文件或文件集构成，其可分解成记录，每个记录由一个或多个字段构成。数据库信息可通过使用关键字和分类命令的查询来检索，以快速地搜索、重新排列、组群以及选择字段。数据库712可以是诸如一个或多个服务器之类的数据存储介质上的任何数据组织。
控制器605可具有用作控制单元、检查单元、图像处理单元(IPU)、修复数据制备单元以及报告和归档单元的一个或多个应用程序。例如，控制单元可同步各种子***，例如激光投影***、视觉***以及AFP***。检查单元可执行任务，例如零件识别(例如，经由条形码读取)、存储和处理检查数据、检查缺陷密度和是否需要修复以及评估检查期间的操作者性能。IPU可执行诸如利用视觉图案替换激光图案、旋转和剪切、线角度计算以及网格重叠之类的任务。修复数据和制备单元可执行诸如获得铺层位置修复数据和/或异物损坏视觉检查修复数据以及缺陷映射之类的任务。报告和归档单元可管理检查报告、不相符报告以及性能报告。
图12a是用于在控制器605的处理器704上运行的应用程序706a的示例性实施例。应用程序706a说明性地包括图像获取模块802、激光投影模块804、比较模块806以及检查特征模块808。检查特征模块808可配置成将尺寸公差转换成检查特征，并且将检查特征提供给激光投影模块804。这样，其可从另一应用程序或者经由接口由用户输入而接收为输入尺寸公差和针对对应制造特征的坐标。替代地，检查特征模块808配置成接收检查特征，并且将它们提供给激光投影模块804。在一些实施例中，检查特征模块808可配置成根据对于给定制造特征所接收的坐标、来定位复合部件或者复合部件坐落在其上的工具。
激光投影模块804可配置成致使激光投影装置604能扫描目标并且将检查特征投影到复合部件上。图像获取模块802可配置成致使图像获取装置602能获取制造特征和所投影检查特征的图像，并且接收所获取的图像。激光投影模块804能可操作地连接于图像获取模块802，以协调投影和图像获取。由于图像获取装置602和/或激光投影装置604是可移位的，它们的定位可分别通过图像获取模块802和激光投影模块804来控制。图像获取模块802和激光投影模块804还可配置成根据给定制造特征在复合部件上的位置、分别选自多个图像获取装置602和/或激光投影装置604。
比较模块806可配置成从图像获取模块802接收所获取的图像。在一些实施例中，比较模块806配置成将数据提供给诸如图5的GUI502之类的用户接口，用于手动比较。替代地，比较模块806配置成比较制造特征和检查特征，以自动地确定制造特征与尺寸公差的相符性。该比较可包括确定制造特征是否位于所投影的检查特征内。可将位于所投影的检查特征内的制造特征(或者制造特征的至少一部分)确定为相符制造特征，并且可将至少部分地位于所投影的检查特征外部的制造特征(或者制造特征的至少一部分)确定为不相符的。该比较还可包括针对不相符制造特征输出不相符信号。
图12b是用于在控制器605的处理器704上运行的应用程序706b的示例性实施例。应用程序706b说明性地包括图像获取模块802、激光投影模块804、比较模块806以及校准特征模块810。校准特征模块810可配置成利用这里设计的标称数值来产生校准特征，例如双十字690或者一对十字670a、670b。其还可配置成利用诸如网格或其它形状、点、线之类的已知尺寸数据来产生校准特征。这样，校准特征模块810可从其它应用程序或者经由接口由用户输入接收为输入尺寸公差和针对对应制造特征的坐标。替代地，校准特征模块810配置成接收校准特征并且将它们提供给激光投影模块804。在一些实施例中，校准特征模块810可配置成根据对于给定制造特征所接收的坐标、来定位复合部件或者复合部件坐落在其上的工具。校准特征模块810可配置成在部件上执行各种检查过程，例如但不限于阳角测量、角度偏差测量以及间隙大小测量。
图12c是用于在控制器605的处理器704上运行的应用程序706c的示例性实施例。应用程序706c说明性地包括图像获取模块802、激光投影模块804、比较模块806以及检查/校准特征模块812。检查/校准特征模块812可配置成利用标称数值和这里设计的尺寸公差来产生检查/校准特征。这样，检查/校准特征模块812可从另一应用程序或者经由接口由用户输入而接收为输入尺寸公差和针对对应制造特征的坐标。替代地，检查/校准特征模块812配置成接收检查/校准特征并且将它们提供给激光投影模块804。在一些实施例中，检查/校准特征模块812可配置成根据对于给定制造特征所接收的坐标、来定位复合部件或者复合部件坐落在其上的工具。检查/校准特征模块812可配置成在部件上执行各种检查过程，例如但不限于阳角测量检查/、角度偏差测量检查/以及间隙大小测量检查/。
上文描述并不意指仅仅是示例性的，且相关技术领域的技术人员会认识到可对于所描述的实施例做出改变，而不会偏离所公开的本发明的范围。例如，这里描述的流程图和附图中的框块和/或操作仅仅是出于示例的目的。可存在对于这些框块和/或操作的许多变型，而不会偏离本发明的教示。例如，框块能以不同的顺序执行，或者可添加、删除或修改这些框块。虽然框图中的说明是作为离散部件的组群，它们通过不同的数据信号连接来互相通信，本领域技术人员应理解的是，本实施例通过硬件和软件部件的组合来提供，一些部件通过硬件或软件***的给定功能或操作来实施，并且所说明的许多数据路径通过在计算机应用程序或操作***内的数据通信来实施。因此，提供所说明的结构来有效地教示本实施例。本发明能以其它特定的形式来体现，而不会偏离权利要求的主题。此外，相关技术领域的技术人员将意识到的是，虽然这里公开并示出的***、方法以及计算机可读介质可包括特定数量的元件/部件，但也可对这些***、方法以及计算机可读介质进行修改以包括附加地或较少的这些元件/部件。本发明还意图覆盖并包含技术上的所有合适改变。根据本发明的审阅，落在本发明的范围内的修改对于本领域技术人员会是显而易见的，并且这些修改意图落在所附的权利要求内。

Claims (20)

1.一种用于检查复合部件的方法，所述方法包括：
将所述复合部件定位在三维坐标系中；
致使激光生成检查特征能在所述三维坐标系中与所述复合部件的制造特征相对应的位置处、投影到所述复合部件上，所述检查特征具有与针对所述制造特征的尺寸公差相关联的几何参数；
利用所述检查特征来获取所述复合部件的图像，所述检查特征投影在所述复合部件上并且在所述图像中可视；以及
基于所述制造特征相对于所述检查特征的相对位置来确定所述制造特征的相符性。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述制造特征的相符性包括所述制造特征相对于所述激光生成检查特征的视觉检查。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括针对不相符制造特征输出不相符信号。
4.根据权利要求任一项1至3中任一项所述的方法，进一步包括将所述尺寸公差转换成所述检查特征。
5.根据权利要求任一项1至4中任一项所述的方法，其中，所述检查特征是适合于所述复合部件的形状的三维检查特征。
6.根据权利要求任一项1至5中任一项所述的方法，其中，所述检查特征是公差窗口，所述公差窗口具有对应于所述尺寸公差的宽度W。
7.根据权利要求任一项1至5中任一项所述的方法，其中，所述检查特征是根据所述尺寸公差的参考点和参考线，所述参考线具有长度L并且相对于所述参考点定位。
8.根据权利要求任一项1至7中任一项所述的方法，其中，所述制造特征是丝束位置、间隙大小以及纤维角度偏差的一个。
9.根据权利要求任一项1至8中任一项所述的方法，其中，所述激光生成检查特征以相对于所述复合部件的表面的法线的预定倾斜角度投影到所述复合部件上。
10.根据权利要求任一项1至9中任一项所述的方法，其中，在对于所述复合部件的每个铺层制造所述复合部件时执行所述方法。
11.一种用于检查制造工具上的复合部件的***，所述***包括：
至少一个激光投影装置，其配置成在与所述复合部件的制造特征相对应的位置处、投影到所述复合部件上，所述检查特征具有与针对所述制造特征的尺寸公差相关联的几何参数；以及
至少一个图像获取装置，其相对于所述复合部件和所述激光投影装置定位，以利用所述检查特征获取所述复合部件的图像，所述检查特征投影在所述复合部件上并且在所述图像中可视。
12.根据权利要求11所述的***，进一步包括控制器，其可操作地连接于所述至少一个激光投影装置和所述至少一个图像获取装置的至少一个，并且配置成用于控制所述检测特征的投影和图像获取中的至少一个。
13.根据权利要求11所述的***，进一步包括控制器，其连接于所述至少一个激光投影装置和所述至少一个图像获取装置的至少一个，并且配置成用于比较所述制造特征和所述检查特征来确定所述制造特征与所述尺寸公差的相符性。
14.根据权利要求13所述的***，其中，所述控制器进一步配置成控制所述检查特征的投影和图像获取的至少一个。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的***，其中，所述控制器进一步配置成将所述尺寸公差转换成所述检查特征。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的***，其中，所述至少一个激光投影装置是固定的。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的***，其中，所述至少一个图像获取装置能沿着轨道或框架移位。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的***，其中，所述至少一个图像获取装置具有平移、倾斜以及变焦能力的至少一种。
19.根据权利要求11至18中任一项所述的***，其中，所述至少一个图像获取装置是摄像机。
20.根据权利要求11至19中任一项所述的***，其中，所述至少一个激光投影装置定位成以相对于所述复合部件的表面的法线成预定倾斜角度投影。
CN201580051117.5A 2014-09-24 2015-09-24 激光视觉检查***和方法 Expired - Fee Related CN107076539B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462054738P 2014-09-24 2014-09-24
US62/054,738 2014-09-24
PCT/IB2015/057365 WO2016046788A1 (en) 2014-09-24 2015-09-24 Laser vision inspection system and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107076539A true CN107076539A (zh) 2017-08-18
CN107076539B CN107076539B (zh) 2020-03-10

Family

ID=54292862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580051117.5A Expired - Fee Related CN107076539B (zh) 2014-09-24 2015-09-24 激光视觉检查***和方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10408603B2 (zh)
EP (1) EP3198221A1 (zh)
CN (1) CN107076539B (zh)
CA (1) CA2962026A1 (zh)
WO (1) WO2016046788A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109099837A (zh) * 2018-08-14 2018-12-28 远景能源（江苏）有限公司 一种用于制造叶片的方法及装置
CN109142380A (zh) * 2018-09-19 2019-01-04 广州视源电子科技股份有限公司 电路板的故障检测方法、装置和***
CN111998774A (zh) * 2020-08-12 2020-11-27 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种零部件形位尺寸的快速检测方法
CN114701185A (zh) * 2022-01-11 2022-07-05 中材科技风电叶片股份有限公司 一种叶片制备的方法
CN117870566A (zh) * 2024-01-11 2024-04-12 中铁第一勘察设计院集团有限公司 一种基于轨道式机器视觉仪的变形监测***

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9963836B1 (en) 2005-02-23 2018-05-08 Gomaco Corporation Method for operating paving train machines
JP6560366B2 (ja) * 2016-01-06 2019-08-14 富士フイルム株式会社 構造物の部材特定装置及び方法
CN106289064B (zh) * 2016-10-18 2019-10-22 上海船舶工艺研究所 一种便携式船板肋位线检测装置
DK3645255T3 (da) 2017-06-30 2023-10-02 Tpi Composites Inc Optimering af oplægningsproces til fremstilling af vindmøllevinger ved brug af modelbaseret optisk projektionssystem
DE102019204933A1 (de) * 2018-04-10 2019-10-10 Virtek Vision International Ulc Gerichtete energie und abtastung zur erkennung von inkonsistenzen in laminaten
US20190315076A1 (en) * 2018-04-11 2019-10-17 Bell Helicopter Textron Inc. Automated placement of composite material
US10996177B2 (en) * 2019-07-03 2021-05-04 The Boeing Company Automated inspection system for composite structures
CN113983907A (zh) * 2021-10-12 2022-01-28 江西洪都航空工业集团有限责任公司 一种复杂蒙皮零件检具的设计、制造及使用方法
WO2023237170A1 (en) * 2022-06-10 2023-12-14 Vestas Wind Systems A/S A method of making a wind turbine blade component

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6174392B1 (en) * 1999-03-04 2001-01-16 Northrop Grumman Corporation Composite structure repair process
US20050280803A1 (en) * 2004-06-17 2005-12-22 The Boeing Company Method for calibration and certifying laser projection beam accuracy
EP1640688A1 (de) * 2004-09-24 2006-03-29 Konrad Maierhofer Verfahren und Vorrichtung zur 3-dimensionalen Vermessung der Oberfläche eines Gegenstands
CN102003938A (zh) * 2010-10-11 2011-04-06 中国人民解放军信息工程大学 大型高温锻件热态在位检测方法
US20130033596A1 (en) * 2011-08-03 2013-02-07 The Boeing Company Projection aided feature measurement using uncalibrated camera
CN103322943A (zh) * 2012-03-22 2013-09-25 维蒂克影像国际公司 激光投影***及方法
US20130293684A1 (en) * 2011-04-15 2013-11-07 Faro Technologies, Inc. Three-dimensional coordinate scanner and method of operation

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5562788A (en) 1994-09-20 1996-10-08 The Boeing Company Composite material laser flaw detection
US5902935A (en) 1996-09-03 1999-05-11 Georgeson; Gary E. Nondestructive evaluation of composite bonds, especially thermoplastic induction welds
US6799081B1 (en) 2000-11-15 2004-09-28 Mcdonnell Douglas Corporation Fiber placement and fiber steering systems and corresponding software for composite structures
DE10308383A1 (de) * 2003-02-27 2004-09-16 Storz Endoskop Produktions Gmbh Verfahren und optisches System zur Vermessung der Topographie eines Meßobjekts
US7372552B2 (en) 2003-12-22 2008-05-13 American Gem Society Methods, apparatus, and systems for evaluating gemstones
US7039485B2 (en) 2004-03-12 2006-05-02 The Boeing Company Systems and methods enabling automated return to and/or repair of defects with a material placement machine
US7193696B2 (en) 2004-04-12 2007-03-20 United Technologies Corporation Systems and methods for using light to indicate defect locations on a composite structure
US7424902B2 (en) 2004-11-24 2008-09-16 The Boeing Company In-process vision detection of flaw and FOD characteristics
US8668793B2 (en) 2005-08-11 2014-03-11 The Boeing Company Systems and methods for in-process vision inspection for automated machines
US7835567B2 (en) 2006-01-24 2010-11-16 Ingersoll Machine Tools, Inc. Visual fiber placement inspection
US7555404B2 (en) 2007-08-09 2009-06-30 The Boeing Company Methods and systems for automated ply boundary and orientation inspection
US7807002B2 (en) 2007-12-17 2010-10-05 The Boeing Company Verification of tow cut for automatic fiber placement
US9694546B2 (en) 2008-02-12 2017-07-04 The Boeing Company Automated fiber placement compensation
CA2731680C (en) * 2008-08-06 2016-12-13 Creaform Inc. System for adaptive three-dimensional scanning of surface characteristics
JP5602392B2 (ja) * 2009-06-25 2014-10-08 キヤノン株式会社 情報処理装置、情報処理方法およびプログラム
US8753458B2 (en) 2009-07-26 2014-06-17 The Boeing Company Mapping tow splices in composite structures
US9031314B2 (en) * 2010-05-03 2015-05-12 Northern Digital Inc. Establishing coordinate systems for measurement
US9969131B2 (en) 2011-06-22 2018-05-15 The Boeing Company Automated ply layup system
US20140081444A1 (en) 2012-09-18 2014-03-20 Todd W. Rudberg Sequencer system for an automatic tape laying and projection system
US8840742B2 (en) 2012-11-07 2014-09-23 The Boeing Company System and method of detecting a missing tow in a composite layup
US9418431B2 (en) * 2012-12-19 2016-08-16 Tenaris Connections Limited Straightness measurements of linear stock material
SE537979C2 (sv) * 2014-04-07 2016-01-05 Optonova Sweden Ab Förfarande för produktkontroll med kamera och belysningsanordning
US9933252B2 (en) * 2014-08-04 2018-04-03 Nissan Motor Co., Ltd. Self-position calculating apparatus and self-position calculating method

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6174392B1 (en) * 1999-03-04 2001-01-16 Northrop Grumman Corporation Composite structure repair process
US20050280803A1 (en) * 2004-06-17 2005-12-22 The Boeing Company Method for calibration and certifying laser projection beam accuracy
EP1640688A1 (de) * 2004-09-24 2006-03-29 Konrad Maierhofer Verfahren und Vorrichtung zur 3-dimensionalen Vermessung der Oberfläche eines Gegenstands
US20070058175A1 (en) * 2004-09-24 2007-03-15 Konrad Maierhofer Method and apparatus for 3-dimensional measurement of the surface of an object
CN102003938A (zh) * 2010-10-11 2011-04-06 中国人民解放军信息工程大学 大型高温锻件热态在位检测方法
US20130293684A1 (en) * 2011-04-15 2013-11-07 Faro Technologies, Inc. Three-dimensional coordinate scanner and method of operation
US20130033596A1 (en) * 2011-08-03 2013-02-07 The Boeing Company Projection aided feature measurement using uncalibrated camera
CN103322943A (zh) * 2012-03-22 2013-09-25 维蒂克影像国际公司 激光投影***及方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109099837A (zh) * 2018-08-14 2018-12-28 远景能源（江苏）有限公司 一种用于制造叶片的方法及装置
CN109142380A (zh) * 2018-09-19 2019-01-04 广州视源电子科技股份有限公司 电路板的故障检测方法、装置和***
CN111998774A (zh) * 2020-08-12 2020-11-27 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种零部件形位尺寸的快速检测方法
CN114701185A (zh) * 2022-01-11 2022-07-05 中材科技风电叶片股份有限公司 一种叶片制备的方法
CN114701185B (zh) * 2022-01-11 2024-03-12 中材科技风电叶片股份有限公司 一种叶片制备的方法
CN117870566A (zh) * 2024-01-11 2024-04-12 中铁第一勘察设计院集团有限公司 一种基于轨道式机器视觉仪的变形监测***

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016046788A1 (en) 2016-03-31
US20170248406A1 (en) 2017-08-31
EP3198221A1 (en) 2017-08-02
CN107076539B (zh) 2020-03-10
CA2962026A1 (en) 2016-03-31
US10408603B2 (en) 2019-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107076539A (zh) 激光视觉检查***和方法
Chen et al. UAV bridge inspection through evaluated 3D reconstructions
RU2643619C2 (ru) Способы и системы для контроля заготовки
Khaloo et al. Hierarchical dense structure-from-motion reconstructions for infrastructure condition assessment
Lattanzi et al. 3D scene reconstruction for robotic bridge inspection
Xu et al. TLS-based composite structure deformation analysis validated with laser tracker
US20160349193A1 (en) Apparatus and method for examining components comprising laid fiber composite fabrics or woven fiber composite fabrics
Dickins et al. Multi-view fringe projection system for surface topography measurement during metal powder bed fusion
CN101801650A (zh) 用于自动检查层板边界和取向的方法和***
CN107110642A (zh) 用于在线视觉检查的参考***
JP7095232B2 (ja) 作業支援システム、作業支援方法及び作業支援プログラム
KR20130033374A (ko) 측량 방법
JP2019049951A (ja) 構造物管理装置、構造物管理方法、及び構造物管理プログラム
Castro et al. Measuring geometric imperfections of variable–angle filament–wound cylinders with a simple digital image correlation setup
Elkhrachy Modeling and visualization of three dimensional objects using low-cost terrestrial photogrammetry
Jo et al. Application of three‐dimensional scanning, haptic modeling, and printing technologies for restoring damaged artifacts
CN107504917B (zh) 一种三维尺寸测量方法及装置
JP6325834B2 (ja) 整備支援システムおよび整備支援方法
Dahaghin et al. Precise 3D extraction of building roofs by fusion of UAV-based thermal and visible images
Sansoni et al. Feasibility of contactless 3D optical measurement for the analysis of bone and soft tissue lesions: new technologies and perspectives in forensic sciences
JP6778148B2 (ja) 評価方法及び評価システム
KR101747960B1 (ko) 시설물 안전관리 시스템
Toschi et al. Improving automated 3D reconstruction methods via vision metrology
Chen et al. Monitoring deformation of small scale model tunnels under load testing
Sužiedelytė-Visockienė Photogrammetry requirements for digital camera calibration applying Tcc and MatLab software

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20200310

Termination date: 20200924