CN102795011B - 用于瞄准结构内多个预定位置的方法和对应的瞄准系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于瞄准结构内多个预定位置的方法和对应的瞄准系统。根据本发明，系统(1)，由包括摄像机(3)的活动组件(2)构成，通过借助于所述摄像机(3)连续地执行第一图像识别过程和第二图像识别过程来自动地瞄准结构(T)内的多个预定位置。

Description

用于瞄准结构内多个预定位置的方法和对应的瞄准系统

技术领域

本发明涉及一种用于瞄准结构内的多个部件预定位置的方法和对应的瞄准系统（pointingsystem），所述结构包括航空器机身部。

背景技术

在装配例如内置于民用运输机上的机电系统组件时，大量的专业操作员介入，这些操作员中的每一位必须执行一项或多项预定的任务。

作为一个例子，紧固机身部的主结构上的部件例如活动支架需要三个不同类型的技术，允许任一技术员执行特定操作。因此，在第一步，操作员在主结构上在预定的地方手动地施加标记。标记一执行完毕，在第二步，在需紧固的（被用作模板的）部件的辅助下对主结构进行钻孔，从而精确地确定这些孔的位置。在最后一步，通过螺接、铆接或胶合到对应的框架来完成将该部件紧固到机身结构上。

然而，在紧固这些部件时所实现的操作之中，标记操作证明是最久并且是最使人疲劳的。此外，据发现，当出现安装问题时，标记操作经常是这类问题的根源，标记是不精确的甚至是不正确的。

发明内容

本发明的目的是弥补这样的缺点，并且包括在有限的时间内对结构执行可靠的标记。

为此，根据本发明，用于瞄准例如航空器机身部的主结构内的多个预定位置的方法的不同寻常之处在于：

A/形成至少一个活动组件，所述活动组件包括至少一个例如具有高清晰度的摄像机；

B/在所述结构内确定多个地点，所述活动组件能够从所述多个地点中的每一个到达所述预定位置中的至少一个；

C/所述活动组件借助第一图像识别过程从所述多个地点中的一个地点自动地移至另一个地点，该第一图像识别过程由所述摄像机执行并且能够识别所述地点；以及

D/在由所述活动组件如此到达的所述地点中的每一个处，借助第二图像识别过程自动地瞄准与所述到达的地点相关联的所述预定位置中的至少一个，该第二图像识别过程由所述摄像机执行并且能够识别与每个到达的地点相关联的位置。

因此，借助本发明，在接触或不接触例如航空器机身部的结构内的预定位置的情况下，能够执行自动瞄准，从而限制甚至取消在这种组装步骤中为了进行这种类型的操作的专业操作员的介入。在航空器安装时针对一些任务减少人为介入的同时，定位误差或缺少部件的风险降低，同时使得同一航空器内的乃至同一类型的各种航空器之间的这些部件的安装更一致。

在步骤C/的第一图像识别过程时，能够执行下列步骤：

-在所述摄像机的辅助下扫描所述结构的表面，从而获取所述表面的多个图像；以及

-将所获取的图像中的每一个与参考图像作比较，从而在所述被获取的图像上识别所述地点，所述参考图像分别与所述多个地点相关联。

而且，在步骤D/的所述第二图像识别过程期间，能够执行下列步骤：

-在所述摄像机的辅助下在所述到达的地点附近扫描所述结构的表面，从而在所述到达的地点获取所述结构的多个图像；以及

-将所获取的图像中的每一个与参考图像作比较，从而在所述被获取的图像中的至少一个上识别相关联的所述预定位置中的至少一个，所述参考图像分别与所述到达的地点相关联。

在本发明的实施方式中，所述活动组件进一步包括标记装置（例如，喷墨打印喷嘴），在步骤D/时，该标记装置借助所述第二识别过程自动地移动，以便为所述所识别的预定位置中的至少一个作标记。

因此，自动瞄准被实现为对结构内的预定位置的标记。在为需被紧固在机身部的主结构上的部件的位置作标记的特定情况下，标记操作被自动地执行，不需要专业操作员，这事实上减小了位置的标记误差，并且因此减小了随后部件在机身部的结构上定位的误差，并且使该部结构上的标记均匀化。在这后一种情况下，航空器安装时的人为介入减少了。

在本发明的另一实施方式中，在部件已经紧固到所述主结构上所述预定位置中的至少一个后，所述自动瞄准步骤D/是如下步骤：用于在所述摄像机的辅助下并且通过执行用于获得几何差异的计算算法，自动检查所述部件已经相对于参考图像在所述结构上正确地定位在所述对应的位置上。

在对这些部件进行定位和紧固之后进行这样的自动检查后，能够发出如下报告：列出了所发现的误差（定位误差、定向误差、缺少部件、部件损坏等）。

此外，本发明还涉及用于自动地瞄准例如航空器机身部的主结构内的多个预定位置的系统，该系统的不寻常处在于，它包括：

-至少一个活动组件，该活动组件包括至少一个摄像机；

-自动移动装罝，该装置用于将所述活动组件从所述结构内的多个确定地点中的一个地点自动地移至另一个，所述活动组件能够借助第一图像识别过程从所述多个确定地点中的每一个到达所述预定位置中的至少一个，该第一图像识别过程由所述摄像机执行并且能够识别所述地点；以及

-自动瞄准装罝，用于在所述活动组件到达的所述地点中的每一个处，借助第二图像识别过程自动瞄准与所述到达的地点相关联的所述预定位置中的至少一个，所述第二图像识别过程由所述摄像机执行并且能够识别与每个到达的地点相关联的位置。

因此，借助本发明，这样的瞄准系统能够是自动的并且因此不需要任何人为介入为其检查。

在本发明的一实施例中，所述活动组件还包括例如喷墨打印喷嘴的标记装置，该标记装置用以对通过所述第二图像识别过程预定和识别的所述位置中的至少一个作标记。

所述活动组件能够进一步包括传感器。

优选地，所述活动组件是安装在活动框架上的关节臂（jointedarm）。

附图说明

附图中的图将使得更好地理解能够如何实现本发明。在这样的图上，相同的标记表示相似的元件。

图1示出根据本发明的瞄准系统的框图。

图2是根据本发明的在机身部内移动的自动瞄准系统的示例性实施例的示意图。

图3是图2的自动瞄准系统的枢转头部的示意放大图。

图4示意性地示出在机身部的主结构上进行标记操作时的图2的自动瞄准系统。

具体实施方式

在图1上，根据本发明的系统1用框图表示，该系统用以自动地瞄准例如航空器机身部内的多个预定位置。

自动瞄准系统1包括：

-活动组件2，该活动组件包括高清晰度摄像机3。可替代地，活动组件能够包括几个摄像机，以提高自动瞄准的精确度和稳定性；

-自动移动装罝4，该装置用于借助第一图像识别过程将活动组件2从例如保存在存储器5中的机身部内多个先前确定的地点中的一个地点自动移至另一个地点，活动组件2能够从所述多个先前确定的地点中的每一个到达预定位置中的至少一个，该第一图像过程由摄像机3执行并且能够识别所述确定的地点。装罝4通过连接装置L1连接到活动组件2；以及

-自动瞄准装置6，该装置用于借助第二图像识别过程在活动组件2如此到达的每一个地点自动地瞄准与该到达的地点相关联的预定位置中的至少一个，该第二图像识别过程由摄像机3执行并且能够识别与这样的地点相关联的一个或多个位置。装罝6通过连接装置L2连接到活动组件2。

本发明的自动瞄准系统1还包括：

-控制装罝7，用于控制摄像机3的移动和启用或停用，使得该摄像机能够在机身部的内部进行至少部分的扫描并且收集它的多个图像。这样的装罝7通过连接装置L3、L4和L5分别连接到活动组件2、连接到自动移动装罝4和连接到自动瞄准装罝6；以及

-比较装置8，该装置用于对由摄像机3在所述机身部内部进行部分或整体扫描时所获取的图像作比较。在收到这些图像之后，装置8能够将所获得的图像与参考图像作比较，所述参考图像分别与所述多个地点中的地点相关联并且例如保存在存储器5中。这些装罝8通过连接装置L6、L7和L8分别连接到摄像机3、连接到自动移动装罝4和连接到自动瞄准装罝6。

自动移动装置4能够检查控制装置7以进行第一图像识别，该第一图像识别允许在由摄像机3对所述机身部内部进行扫描时所获取的图像上识别出所述多个地点中的地点。根据由比较装置8所传输的关于所述地点的识别信息，移动装置4确定活动组件2的移动信息并将该信息传输到控制装置7。控制装置7创建控制指令并将其传送到活动组件2的驱动发动机（未显示在图上），从而将所述组件2从所识别的地点中的一个地点自动地移至另一个。驱动发动机也能够使所述摄像机3移动并且对其定向。

以类似的方式，自动瞄准装置6能够检查控制装置7。因此，在由活动组件2所到达的地点中的每一个上，装置6能够进行第二图像识别，从而根据由比较装置8所传输的关于所述地点的位置的识别信息，精确地且自动地瞄准与所到达的地点相关联的预定位置中的至少一个。更确切地说，自动瞄准装置6产生关于摄像机3的移动的信息并将其传达给控制装置7，使得该控制装置确定控制指令并且将其传送至活动组件2的驱动发动机，从而使所述摄像机3自动地移动以自动地执行瞄准。

自动移动装置4、自动瞄准装置6、控制装置7、比较装置8以及存储器5被集成到中央单元9中。

中央单元9能够布置在活动组件外，或可替代地内置在活动组件上。

无论中央单元9的布置如何（在活动组件上或不在活动组件上），该中央单元能够借助有线或无线的连接装置L1、L2、L3和L6与活动组件2通信。

如图2至图4的示例性实施例所示，自动瞄准系统1被应用以对航空器机身(T)的一部分内的多个预定位置作标记。

在这样的实例中，活动组件2以机器人的形状呈现，该机器人包括框架10，该框架安装在轮子11上，并且关节臂12可旋转地紧固到该框架上。

关节臂12在其自由端包括枢转头部13，摄像机3可活动地安装在该枢转头部上。借助臂12的各种关节运动（articulation），摄像机3具有六个自由度，因此使得能够在所有可想到的方向上移动该摄像机并且对该摄像机定向。

机器人2的枢转头部13进一步包括喷墨打印喷嘴14，摄像机3紧固在该喷墨打印喷嘴上。打印喷嘴14能够对在第二图像识别过程期间所识别的所述预定位置中的至少一个作标记。

在该实例中，中央单元9安装在框架10上。

为了对例如部T的框架15上的预定位置作标记，占据相对于机身部T的内部所定义的起始位置O的自动瞄准系统1，通过在所述部T内的摄像机3的辅助下扫描而实现第一图像识别过程，如图2上所示。在这样的图上，区域I示出针对所示的摄像机3的定向所获取的图像。

第一图像识别过程允许自动瞄准系统1通过移动装置4对摄像机3的受控移动来识别保存在存储器5中的多个地点中的地点，并且该自动瞄准系统能够从所述多个地点中的每一个到达需作标记的预定位置中的至少一个，然后自动地朝如此被相继识别的所述地点中的每一个移动。为了执行这些移动，中央单元9的移动装置4将对应的控制指令传输到关节臂12和轮子11的驱动发动机。

未显示在图上的借助GPS（“全球定位系统”）的定位装置能够安装在自动瞄准系统1上，用以改进该自动瞄准系统的移动以到达识别的地点。

当该自动瞄准系统已经借助第一图像识别过程到达所识别的地点之一时，系统1通过第二图像识别过程对与所述到达的地点相关联的需作标记的位置之一执行自动瞄准。一旦打印喷嘴14通过关节臂12的移动而瞄准该位置，该打印喷嘴就通过形成印记16对机身部T的结构作标记。

作为例证性实例，当对位置的标记成为部件（例如，用于电气系统或机械系统的支撑件）紧固之前的步骤时，印记16能够表示：部件侧的各种轮廓，一旦被紧固，该部件侧就适于接触部T的结构；以及在结构中将成为孔的可能的区域。印记16也能包含特定于该部件本身的信息，所述信息如特定参考、预定的名称等。

当已经对与由自动瞄准系统1所识别和所到达的地点相关联的位置之一作好标记时，针对与所到达的地点相关联的全部预定位置重复进行标记操作。

一旦已经对所到达的地点的所有预定位置作好标记，自动瞄准系统1就借助第一图像识别过程自动地朝下一个识别的地点移动，从而对与被识别的该新地点相关联的预定位置执行标记。

瞄准系统1因此从所述多个地点中的一个地点自动地移至另一个以对所有相应的位置作标记。

列出了被标记的所有位置的报告能够通过中央单元9被传输到人机界面17或到打印机18，该人机界面或打印机安装在框架10上。

在对预定位置作标记之后，专业操作员在由所述标记16所指示的地方对部T的结构钻孔。然后，另一操作员将部件放置并紧固在对应的有标记的位置。

当所有部件已经被紧固到相应的位置时，自动瞄准系统1能够对如此紧固的部件的定位执行检查。

为此，自动瞄准系统1通过参考预定位置的标记来执行类似于先前所描述的那些操作的操作。

具体地，自动瞄准系统1再次占据起始位置O，通过用摄像机3的头部扫描所述部T的内部来实施第一图像识别过程（图2）：

-以便通过由移动装置4对摄像机3进行的受控移动来识别保存在存储器中的多个地点中的地点，并且该自动瞄准系统能够从所述多个地点中的每一个到达紧固在预定的带有标记的位置上的部件；以及

-以便自动地朝以这样的方式被相继识别的所述地点中的每一个自动地移动。

当该自动瞄准系统已经借助第一图像识别过程到达所识别的地点之一时，系统1通过第二图像识别过程对紧固在与所述到达的地点相关联的预定位置之一上的部件之一执行自动瞄准。

当已经针对与自动瞄准系统1所到达的地点相关联的部件中的每一个执行了用于检查的自动瞄准时，该自动瞄准系统借助第一图像识别过程朝下一个所识别的地点自动地移动，从而例如通过执行用于获得几何差异的计算算法来检验紧固在与该新地点相关联的预定位置上的部件的定位。

这样，自动瞄准系统1从所述多个地点中的一个地点自动地移至另一个，以检查部件已经被正确地紧固到对应的位置上。

误差报告能够通过中央单元9发送到人机界面17、发送到打印机18、发送到由专业操作员操纵的触觉板19、乃至发送到由专业操作员佩戴的电子眼镜。

在该误差报告中，如下预定位置能够特别地呈现：与其相关联的部件呈现例如误差或缺少定位，有必要进行检查并且需要时进行纠正。

显然地，在替代方案中，用于检查的自动瞄准系统，不同于用于标记的自动瞄准系统，能够被用以仅对预定位置上的部件执行定位检查，所述预定位置通过手动标记或通过根据本发明的被应用来作标记的自动瞄准系统标记。

此外，本发明决不限于通过对机身部作标记进行瞄准，而是适用于任何期望的结构。

Claims (11)

1.一种用于瞄准航空器机身部的主结构(T)内的多个预定位置的方法，其特征在于：

步骤一：形成至少一个活动组件(2)，所述活动组件包括至少一个摄像机(3)；

步骤二：在所述结构(T)的内部确定多个地点，所述活动组件(2)能够从所述多个地点中的每一个到达所述预定位置中的至少一个；

步骤三：所述活动组件(2)借助第一图像识别过程从所述多个地点中的一个地点自动地移至另一个地点，所述第一图像识别过程由所述摄像机(3)所执行并且能够识别所述地点；以及

步骤四：在由所述活动组件(2)如此到达的所述地点中的每一个处，借助第二图像识别过程自动瞄准与所述到达的地点相关联的所述预定位置中的至少一个，所述第二图像识别过程由所述摄像机(3)所执行并且能够识别与每个到达的地点相关联的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行步骤三的所述第一图像识别过程时，执行下列步骤：

-在所述摄像机(3)的辅助下扫描所述结构(T)的表面，从而获取所述表面的多个图像；以及

-将所获取的图像中的每一个与参考图像作比较，从而在所述获取的图像上识别所述地点，所述参考图像分别与所述多个地点相关联。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤四的所述第二图像识别过程期间，执行下列步骤：

-在所述摄像机(3)的辅助下在所述到达的地点附近扫描所述结构的表面，从而在所述到达的地点获取所述结构(T)的多个图像；以及

-将所获取的图像中的每一个与参考图像作比较，从而在所述获取的图像中的至少一个上识别相关联的所述预定位置中的至少一个，所述参考图像分别与所述到达的地点相关联。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述活动组件(2)进一步包括标记装置(14)，在步骤四时借助所述第二图像识别过程自动地移动所述标记装置，以便为所述预定位置中的至少一个作标记。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在部件已经紧固到所述主结构(T)上所述预定位置中的至少一个后，所述自动瞄准步骤四是如下步骤：用于在所述摄像机(3)的辅助下并且通过执行用于获得几何差异的计算算法，自动检查所述部件已经相对于参考图像在所述结构（T）上正确地定位在对应的位置上。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在检查步骤之后，列出所发现的误差的报告被发出。

7.一种用于自动地瞄准航空器机身部的主结构(T)内的多个预定位置的系统，其特征在于，它包括：

-至少一个活动组件(2)，所述活动组件包括至少一个摄像机(3)；

-自动移动装罝(4)，用于将所述活动组件(2)从所述结构(T)内的多个确定地点中的一个地点自动地移至另一个，所述活动组件能够借助第一图像识别过程从所述多个确定地点中的每一个到达所述预定位置中的至少一个，所述第一图像识别过程由所述摄像机(3)执行并且能够识别所述地点；以及

-自动瞄准装罝(6)，用于在所述活动组件(2)到达的所述地点中的每一个处，借助第二图像识别过程自动瞄准与所述到达的地点相关联的所述预定位置中的至少一个，所述第二图像识别过程由所述摄像机(3)执行并且能够识别与每个到达的地点相关联的位置。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述活动组件(2)还包括标记装置(14)，所述标记装置用以标记通过所述第二图像识别过程所识别的所述预定位置中的至少一个。

9.根据权利要求7或8中任一项所述的系统，其特征在于，所述活动组件(2)进一步包括传感器。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述标记装置是喷墨打印喷嘴(14)。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述活动组件(2)是安装在活动框架(10)上的关节臂(12)。