CN106152921B - 磁性目标的感测 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及磁性目标的感测，其中公开了一种装置(110)包含：磁性目标(120)，用于产生均匀的并且关于该目标(120)的中心轴线同心的磁场；三轴数字磁性罗盘的阵列(130)，用于感测该磁场；以及处理器(140)，用于找到从罗盘(210)到目标(120)的矢量的交点。所述矢量位于垂直于中心轴线的全局X‑Y平面中。每个矢量指示从罗盘(210)中的一个到磁性目标(120)的被感测磁场的方向。

Description

磁性目标的感测
背景技术
磁性目标和传感器阵列可以被用来定位在非磁性壁后面的隐藏特征件。磁性目标被放置在壁后面的特征件处，并且遍及该壁的前表面扫描该传感器阵列。来自磁性目标的通量线由传感器阵列来感测。
阵列的每个传感器可以使用绝对场强度作为磁场的位置的测量值。可以通过确定不同的传感器对之间的测量的磁场强度的差异并且利用该差异对磁性目标的相对位置进行三角测量来推测磁性目标的相对位置。
一般来说，感测的场强度的差异与阵列到磁性目标的距离成比例，但并不总是这样。如果磁性目标产生弱场，或者如果一对中的两个传感器都离磁性目标很远，那么差异表现得较弱。由于阵列会呈现为比实际上更远离磁性目标，因此可能导致定位误差。
发明内容
根据本文中的一个实施例，一种装置包含：磁性目标，用于产生均匀的并且关于目标的中心轴线同心的磁场；三轴数字磁性罗盘的阵列，用于感测磁场；以及处理器，用于找到从罗盘到目标的矢量的交点。所述矢量位于垂直于中心轴线的全局X-Y平面中。每个矢量指示从罗盘中的一个到磁性目标的被感测磁场的方向。
根据本文中的另一实施例，一种机器人系统包含用于对非磁性结构执行制造操作的第一和第二机器人。第一机器人包括：磁性目标，用于产生均匀的并且关于目标的中心轴线同心的磁场；以及第一末端执行器和用于将磁性目标定位在结构的第一侧处的定位系统。第二机器人包括：用于感测磁场的三轴数字磁性罗盘的感测阵列；制造工具；以及第二末端执行器和用于沿着结构的第二相对侧的表面扫描感测阵列以定位磁性目标的定位系统。第二机器人进一步包括处理器，用于找到从罗盘到磁性目标的矢量的交点。所述矢量位于全局X-Y平面中。每个矢量指示从罗盘中的一个到目标的被感测磁场的方向。第二机器人利用交点来相对于磁性目标定位制造工具。
根据本文中的另一实施例，一种磁性目标包含圆柱形铁磁芯体、环绕该芯体的环形磁体以及围绕该芯体并邻近环形磁体的聚焦锥体。
根据本文中的另一实施例，一种定位在非磁性结构后面的隐藏特征件的方法包含：将磁性目标放置在该特征件处，利用三轴数字磁性罗盘的阵列扫描该结构的前面，以及计算从每个罗盘到磁性目标的方向矢量。每个方向矢量位于垂直于磁性目标的中心轴线的X-Y平面中。该方法进一步包含：找到方向矢量的交点，利用交点来计算从目标到基准点的偏移矢量，以及利用偏移矢量来移动基准点。
这些特征和功能可以在各种实施例中被独立地实现或可以在其他实施例中被组合。参考以下描述和附图能够看出实施例的进一步细节。
附图说明
图1是包括磁性目标和三轴数字磁性罗盘阵列的装置的图示。
图2是该阵列的示例的图示。
图3是确定磁性目标相对于阵列的位置的方法的图示。
图4A是确定方向矢量的相交的方法的图示。
图4B是偏移矢量的图示。
图5A和图5B是计算磁性目标的深度的方法的图示。
图6A-6C是磁性目标的示例的图示。
图7是包括磁性目标和三轴数字磁性罗盘阵列的机器人系统的图示。
图8是利用机器人系统来执行制造操作的方法的图示。
具体实施方式
参考图1，其图示了包括磁性目标120的装置110，该磁性目标120用于产生相当均匀且关于其中心轴线(A)同心的磁场。通量线从磁性目标120向外辐射。
磁性目标120定义全局X轴、Y轴和Z轴，所述全局X轴、Y轴和Z轴形成全局坐标系。Z轴与磁性目标120的中心轴线(A)重合，并且全局X-Y平面由X轴和Y轴形成。全局X-Y平面垂直于中心轴线(A)。当在全局X-Y平面中观察时，考虑到磁场是相当均匀且同心的，则通量线被假设为是直的。
装置110进一步包括用于感测磁场的三轴数字磁性罗盘的阵列130。每个数字磁性罗盘感测沿着其局部a轴、b轴和c轴的磁场，所述局部a轴、b轴和c轴形成局部坐标系。例如，每个数字磁性罗盘包括用于感测沿着每个局部轴线的磁分量的传感器。如果三个传感器几乎被堆叠在彼此的顶部上(这在常规数字磁性罗盘中是典型的)，则相同的磁场将会影响所有三个传感器。每个磁性传感器可以包括磁阻设备，该磁阻设备的阻抗响应于所施加的磁场而改变。每个数字磁性罗盘还可以包括用于提供磁场强度和方向的数字值的接口电子装置。
此外参考图2，其图示了阵列130的示例。图2的阵列130包括在诸如电路板的基底220上的四个三轴数字磁性罗盘210。数字磁性罗盘210被布置在正方形的顶点处。开口230在基底220的中心处，并且基准点在开口230的中心处。
每个数字磁性罗盘210的局部a轴、b轴和c轴不必与全局X轴、Y轴和Z轴对齐。例如，在图2中，局部a轴和b轴围绕局部c轴旋转了45度，以简化涉及将测量结果从局部坐标系转换为全局坐标系并且也用于确定磁性目标120的位置的计算。
在感测操作期间，磁性目标120被放置在非磁性结构(W)的表面后面，并且阵列130沿着结构(W)的前表面移动。每个数字磁性罗盘210测量沿着其a轴、b轴和c轴的磁场强度。
装置110进一步包括处理器140。对于每个数字磁性罗盘，处理器140计算在全局X-Y平面中从数字磁性罗盘210朝向磁性目标120行进的矢量。
处理器140利用这些矢量的方向来确定磁性目标120的位置，但是不利用矢量的绝对磁场强度。因此，这些矢量将会在下文中被称为“方向矢量”。
处理器140找到方向矢量在全局X-Y平面中的交点。交点指示磁性目标120相对于数字罗盘210的位置。根据该相对位置，可以推导出偏移矢量。例如，偏移矢量识别相距基准点的距离和方向。
例如，图2中的开口230允许钻头穿过基底220。开口230的中心表示钻头的中心。因此，开口230的中心也表示基准点。偏移矢量可以表示钻头应当被移动以将它放置在磁性目标120上方的距离和方向。
现在参考图3，其图示了方向矢量可以如何被计算并且然后被用来确定磁性目标120相对于数字磁性罗盘210的位置的示例。
在方框310处，为每个数字磁性罗盘210确定方向矢量。每个数字磁性罗盘210感测该磁场沿着a轴和b轴的分量(a分量和b分量)，并且处理器140根据a分量和b分量确定到磁性目标120的方向矢量。
在方框320处，局部坐标系中的方向矢量被转换为全局X-Y平面中的方向矢量。方向矢量在全局X-Y平面中的交点被确定。
图4A提供了可以如何针对具有图2所示的构造的阵列130确定方向矢量和交点的示例。数字磁性罗盘210在角落A、B、C和D处。磁性目标120在位置P处。
在每个角落处是局部坐标系的a轴和b轴。全局X-Y平面由X轴和Y轴来定义。
由于局部a-b平面中的通量线呈现为直的，因此不管磁场强度如何，通量线都以相同的角度与数字磁性罗盘210相交。如果磁场从磁性目标120的尖端向外辐射，那么轴线的偏差不会显著地影响方向。
对于每个角落存在一对互补的角度：对于角落A是A1和A2，对于角落B是B1和B2，对于角落C是C1和C2，并且对于角落D是D1和D2。在位置P处还存在四个中心角：∠APB、∠BPC、∠CPD和∠DPA。每个角度由两个方向矢量形成，并且点P位于两个方向矢量的相交处。
可以利用所感测的磁场的a分量和b分量来找到针对每个角落的互补角度。例如，角度A1和A2可以根据在角落A处感测的a分量(a)和b分量(b)被计算为如下：
A1＝atan(b/a)-π/4
A2＝π/2-A2
然后中心角被计算。例如，中心角∠DPA被计算为∠DPA＝π-(D2+A1)。
线段AP、BP、CP和DP的平面内长度被计算。理想地，所有方向矢量都将会在磁性目标120的位置P处相交。然而，由于存在包括轴线中的未对齐和偏差的各种因素，它们不会相交于一处。因此，矢量在不同的交点处相交。
因此，对于每个平面内长度可以存在两种解决方案：AP1、AP2、BP1、BP2、CP1、CP2、DP1和DP2。每个长度可以利用正弦定律来确定。例如，
AP1＝dAB*sin(D2)/sin(∠DPA)
AP2＝dAB*sin(B1)/sin(∠DPA)
其中dAB是角落A与B之间的已知距离。距离dAB应当与距离dBC、dCD和dDA相同。
然后磁性目标在全局X-Y平面中的位置P被确定。首先，找到每个中心三角形的高度h。例如，中心角∠DPA的高度h可以被发现是h＝DP2*sin(D2)。
距离LAD和磁性目标120在位置P处的全局坐标YP和XP可以被计算为如下：
YP＝dAB/2-h
LAD＝DP2*cos(D2)
XP＝距离/2+LAD
使用dAB/2的原因是中心角∠DPA的高度(h)被计算，然后该高度(h)被从X轴(Y＝0)到线段DA的距离中减去。
因此，每个线段AP、BP、CP和DP的平面内长度被计算为从磁性罗盘到其交点的距离。因此，相交将会针对X和Y产生四个值。避免使用对置传感器的相交，因为当磁性目标120在阵列130的中心处时，方向几乎平行。
再次参考图3。在方框330处，磁性目标120在全局X-Y平面中的位置被确定。例如，平面内距离的统计量(例如，平均值)被计算。
处理器140可以使用统计量(诸如标准偏差)来度量磁性目标120的计算位置的置信度。坏的传感器、铁的影响或计算的位置中的奇点可能导致大的方差。
因此，处理器140不依赖于矢量的量值来确定目标的位置。也就是说，处理器140不依赖于矢量的场强度，因为不管磁场强度如何(达到传感器饱和或传感器压降的程度)，磁场强度的a分量和b分量都将会随着彼此缩放，产生相同的方向。
在方框340处，偏移矢量可以被确定。磁性目标120的位置P刚好被计算，并且基准点在全局X-Y平面中的位置R被获知。偏移矢量可以指示从基准点R到磁性目标120的距离和方向(参见图4B)。
虽然上面的示例涉及具有四个数字磁性罗盘210的阵列130，但是阵列130并不局限于此。阵列130具有至少两个数字磁性罗盘，因为需要至少两个方向矢量来识别交点。然而，如果磁性目标120正好在两个罗盘之间，则会形成奇点，由此没有交点被识别，或者交点远离磁性目标120。额外的数字磁性罗盘的使用降低了奇点的可能性。已经发现总共四个数字磁性罗盘充分地降低了这种可能性。即使一个测量结果作为异常值被放弃，其余测量结果仍然能够避免奇点。
处理器140不限于仅计算磁性目标120在全局X-Y平面中的位置。处理器140还可以计算磁性目标120的深度。
处理器140可以通过利用至少一个数字磁性罗盘的z分量(HZ)来确定磁性目标120的深度。如图5A中所示，计算全局X-Y平面中的场强度(HX-Y)，计算来自所有三个传感器的总场强度(HX-Y-Z)，并且计算反正切以确定磁性目标的角度(θ)。
如图5B中所示，然后使用磁性目标的角度(θ)来确定深度。由于之前确定了到磁性目标的平面内距离(dX-Y)，因此深度(dZ)可以被计算为平面内距离与tan(θ)的乘积。
详细叙述图4A的示例，针对线段AP1、AP2、BP1、BP2、CP1、CP2、DP1和DP2的每个平面内距离的深度被计算。因而产生的是总共八个深度。可以计算深度的平均值或其他统计量以确定磁性目标120的深度。
阵列130中的传感器测量结果可能受到由于地球的磁场或附近的铁产生的场效应影响。处理器140可以利用来自额外的三轴数字磁性罗盘的测量结果来补偿这些影响。额外的磁性罗盘被设置为远离磁性目标120，以便不感测来自磁性目标120的磁场。例如，目标的磁场以指数方式下降，从而其在相距中心轴线大约八英寸处几乎为零。由于地球的磁场相当均匀并且由大型铁结构(例如，由于建筑物中或组装夹具的钢铁)产生的铁影响也是均匀的，因此额外的数字罗盘将会仅仅感测该杂散场的a分量、b分量和c分量。这些分量可以被转换到每一个罗盘的局部坐标系上，并且然后从由数字磁性罗盘测量的相应分量中减去。
装置110不限于特定类型的磁性目标120。然而，具有圆柱形铁磁芯体和环绕该芯体的环形磁体的磁性目标120是特别有益的。
图6A是磁性目标120的示例的图示。图6的磁性目标120包括圆柱形铁磁芯体610和环绕芯体610的环形磁体620。铁磁聚焦锥体630被设置在芯体610周围并且邻近环形磁体620。来自磁体620的通量流过聚焦锥体630而非周围的空气。以此方式，聚焦锥体630聚焦磁场，以改善在聚焦锥体630的尖端处的场的通量密度和均匀性。
如图6A和图6B中所示，铁磁芯体610吸收磁场，并且将其轴向地投射到磁体620，由此将磁场与磁体620的物理主体对齐。这减少了由未对齐引起的误差。芯体610的高磁导率也有助于使磁场变均匀。
现在参考图6C，其图示了图6A的磁性目标120的部件的示例。芯体610和聚焦锥体630形成一体化结构。磁体620滑动到芯体610上。磁性目标120进一步包括壳体640和端帽650。芯体610、磁体620和聚焦锥体630被封装在壳体640和端帽650内。壳体640和端帽650可以具有剪切销的形状，以便插入到导向孔内。
芯体610可以延伸穿过端帽650中的开口。壳体640内的弹簧660可以朝向端帽650向外偏置磁体620。对于钻孔和物体穿过结构的其他操作，这种弹簧加载的构造是有利的。例如，当正在执行钻孔时，图6A-6C的磁性目标120可以保持在导向孔中。如果钻头穿过并且延伸越过该结构，则钻头将会挤压芯体610、磁体620和聚焦锥体630。
装置110可以被手动地使用。例如，装置110可以进一步包括手持工具(未示出)，并且阵列130和处理器140可以与手持工具集成在一起。可以横跨结构的前表面扫描手持工具。处理器140可以将偏移矢量和其他信息发送到工具上的视觉显示器。操作者能够利用该信息将手持工具手动地定位在磁性目标120上方。
然而，由于磁性目标120的位置的自动计算和偏移矢量的计算，装置110尤其适用于机器人操作。例如，一对机器人可以使用装置110来执行制造操作。
图7示出了用于在非磁性壁(W)的相对两侧上执行制造操作的机器人系统710。机器人系统710包括在壁(W)的相对两侧上同步地操作的内机器人720和外机器人730。内机器人720包括磁性目标120，该磁性目标可以是末端执行器722的一部分。内机器人720进一步包括用于沿着壁(W)的内表面移动末端执行器722以定位磁性目标120的定位系统724。磁性目标120可以被末端执行器722和定位系统724保持在适当位置，或者它可以被固定到在壁(W)的内表面处的特征件(例如，被插入在抵靠内表面的零件中的孔中)。
外机器人730包括处理器140和阵列130。阵列130可以是末端执行器732的一部分。末端执行器732还包括制造工具734。外机器人730进一步包括用于沿着壁(W)的外表面移动末端执行器732的定位系统736。用于测量杂散场的额外罗盘也可以被承载在外机器人730上。
阵列130可以与制造工具734集成在一起。例如，如果制造工具734包括钻，则阵列130可以被集成在该钻的心轴中。
图8示出了利用机器人系统710钻出一个孔穿过壁(W)并进入盲导向孔的方法。导向孔位于壁(W)的内侧上的零件(未示出)中。仅作为一个示例，壁(W)由飞行器蒙皮形成，并且零件包括抵靠飞行器蒙皮的内表面设置的加强筋。该加强筋包含导向孔。
在方框810处，内机器人720移动其末端执行器722以将磁性目标120插入到导向孔中。在方框820处，位于壁(W)的外侧上的外机器人730将阵列130移动经过壁(W)的外表面到导向孔的预期位置。作为第一示例，内机器人720被编程为移动其末端执行器722经过导向孔的预期位置，并且外机器人730被编程为移动其末端执行器732经过导向孔的预期位置。作为第二示例，内机器人720将其末端执行器722从目前位置移动到磁性目标120被放置在导向孔中的第二位置。内机器人720还确定从目前位置到第二位置的移动矢量。内机器人720将移动矢量传达给外机器人730，并且外机器人730利用该移动矢量来移动其末端执行器732。
在方框830处，阵列130的每个数字磁性罗盘测量磁性目标120的场强度。在方框840处，对测量结果补偿地球的磁场和大的铁影响。
在方框850处，处理器140计算方向矢量的交点在全局X-Y平面中的位置。根据这些交点，处理器计算磁性目标120在全局X-Y平面中的位置。
在方框860处，处理器140计算磁性目标120的全局位置到基准点的全局位置的偏移矢量。如果基准点对应于钻头的中心线，则偏移矢量可以指示钻头应当被移动到哪里，或者它可以核实钻头在磁性目标120正上方。
在方框870处，可以计算额外的信息(诸如磁性目标120的深度和极性)。磁性目标具有南极和北极。当磁性目标120被插入到导向孔中时，一个磁极比另一个磁极更靠近阵列130。处理器140可以通过检测每一个数字磁性罗盘的z分量的极性来确定磁性目标120的极性。
在方框880处，如果偏移矢量指示磁性目标120与基准点之间的距离超过阈值(即超过位置公差)，则外机器人730根据偏移矢量移动基准点。方框830-880可以被重复，直至位置公差是可接受的。
一旦位置公差是可接受的，就执行制造操作(方框890)。钻头被用来钻通蒙皮并且进入导向孔。
可以执行额外的制造操作。例如，在该孔已经被钻通飞行器蒙皮之后，内机器人720移除磁性目标120，外机器人730将紧固件插入通过钻孔，并且内机器人720使紧固件终止。
关于极性的信息可以被用来确定正确的磁性目标是否被安装。极性信息也可以辅助制造操作。不同磁体的极性信息可以被用来例如依据通过阵列130看到的极性而发信号给机器使用不同的钻孔工艺(不同的钻孔速度、进给速度、啄序(peck)循环等)。
关于磁性目标的深度的信息可以被用来确定钻孔的深度。如果使用图6A-6C的磁性目标120，则深度测量不必是精确的，因为在钻通结构之后钻头将会使弹簧偏置的磁体移位。
另外，本公开包含根据以下条款的实施例：
条款1.一种装置，其包含：
磁性目标，用于产生均匀的并且关于目标的中心轴线同心的磁场；
三轴数字磁性罗盘的阵列，用于感测磁场；以及
处理器，用于找到从罗盘到目标的矢量的交点，所述矢量位于垂直于中心轴线的全局X-Y平面中，每个矢量指示从罗盘中的一个到磁性目标的所感测的磁场的方向。
条款2.根据条款1所述的装置，其中所述相交是从矢量的方向而不是矢量的量值推导出的。
条款3.根据条款1所述的装置，其中处理器利用交点来推导磁性目标在全局X-Y平面中相对于磁性罗盘的位置。
条款4.根据条款3所述的装置，其中处理器确定从目标到基准点的偏移矢量。
条款5.根据条款3所述的装置，其中每个数字磁性罗盘包括用于感测磁场沿着局部a轴和b轴的分量的磁性传感器，并且其中所述分量被从局部a轴和b轴变换到全局X-Y平面。
条款6.根据条款3所述的装置，其中处理器
为每个罗盘确定方向矢量；
根据方向矢量确定交点；以及
根据交点计算目标的平面内距离。
条款7.根据条款6所述的装置，其中处理器将磁性目标的位置计算为平面内距离的统计量。
条款8.根据条款7所述的装置，其中处理器计算平面内距离的统计置信度。
条款9.根据条款6所述的装置，其中处理器利用平面内距离和磁场强度的至少一个z分量来计算磁性目标的深度。
条款10.根据条款1所述的装置，其中所述阵列进一步包括额外的数字磁性罗盘；并且其中处理器利用来自额外的罗盘的测量结果来补偿地球的磁场和铁的影响。
条款11.根据条款1所述的装置，其中磁性目标包括圆柱形铁磁芯体和环绕芯体的环形磁体。
条款12.根据条款11所述的装置，其中磁性目标进一步包括围绕芯体并且邻近环形磁体的聚焦锥体。
条款13.根据条款12所述的装置，其中磁性目标进一步包括壳体和在壳体内用于向外偏置环形磁体的弹簧。
条款14.一种利用条款1的装置对非磁性结构执行制造操作的方法，所述方法包含：
从结构的一侧定位磁性目标；
从结构的相对侧移动阵列经过磁性目标的预期位置；
利用处理器来确定磁性目标与基准位置之间的偏移矢量；
根据偏移矢量移动基准位置；以及
在基准位置已经被移动之后，对结构执行制造操作。
条款15.一种机器人系统，其包含用于对非磁性结构执行制造操作的第一机器人和第二机器人，
第一机器人，其包括：磁性目标，用于产生均匀的并且关于目标的中心轴线同心的磁场；以及第一末端执行器和用于将磁性目标定位在结构的第一侧处的定位系统；
第二机器人，其包括：用于感测磁场的三轴数字磁性罗盘的感测阵列；制造工具；以及第二末端执行器和用于沿着结构的第二相对侧的表面扫描感测阵列以定位磁性目标的定位系统；
第二机器人进一步包括用于找到从罗盘到磁性目标的矢量的交点的处理器，所述矢量位于全局X-Y平面中，每个矢量指示从罗盘中的一个到目标的所感测的磁场的方向；第二机器人利用交点来相对于磁性目标定位制造工具。
条款16.一种包含利用条款15所述的系统的方法，其中第一机器人被用来从结构的第一侧定位目标，并且第二机器人被用来从结构的第二侧移动阵列，并且其中处理器计算偏移矢量以便移动工具经过磁性目标。
条款17.根据条款16所述的方法，其进一步包含确定磁性目标的极性并且利用该极性来执行制造操作。
条款18.一种磁性目标，其包含圆柱形铁磁芯体；环绕芯体的环形磁体；以及围绕芯体并且邻近环形磁体的聚焦锥体。
条款19.一种定位非磁性结构后面的隐藏特征件的方法，该方法包含：
将磁性目标放置在该特征件处；
利用三轴数字磁性罗盘的阵列来扫描该结构的前面；
计算从每个罗盘到磁性目标的方向矢量，每个方向矢量位于垂直于磁性目标的中心线的X-Y平面中；
找到方向矢量的交点；以及
利用交点来计算从目标到基准点的偏移矢量，并且利用偏移矢量来移动基准点。
条款20.根据条款19所述的方法，其中该结构包括飞行器蒙皮，其中该隐藏特征件包括在飞行器蒙皮后面的加强筋中的导向孔；其中该磁性目标被放置在导向孔中；并且其中经过飞行器蒙皮的前面扫描该阵列。
此外，关于深度的信息还可以被用来确定钻孔循环。钻到期望的深度而非钻过所述深度能够减少循环时间。

Claims (13)

1.一种磁性目标的感测装置(110)，其包含：
磁性目标(120)，用于产生均匀的并且关于所述磁性目标(120)的中心轴线同心的磁场；
三轴数字磁性罗盘的阵列(130)，用于感测所述磁场；以及
处理器(140)，用于找到从所述三轴数字磁性罗盘(210)到所述磁性目标(120)的矢量的交点，所述矢量的交点被用于推导所述磁性目标相对于所述三轴数字磁性罗盘在全局X-Y平面中的位置；
所述矢量位于垂直于所述中心轴线的所述全局X-Y平面中，
每个矢量指示从所述三轴数字磁性罗盘中的一个到所述磁性目标(120)的被感测磁场的方向，
其中所述处理器为每个三轴数字磁性罗盘确定方向矢量，根据所述方向矢量确定所述交点，计算从所述交点到所述三轴数字磁性罗盘的平面内距离，并且将所述磁性目标的所述位置计算为所述平面内距离的统计量。
2.根据权利要求1所述的感测装置(110)，其中所述交点是从所述矢量的方向而不是所述矢量的量值推导出的。
3.根据权利要求1所述的感测装置(110)，其中所述处理器(140)确定从所述磁性目标(120)到基准点的偏移矢量；以及
其中每个三轴数字磁性罗盘(210)包括用于感测所述磁场沿着局部a轴和b轴的分量的磁性传感器，并且其中所述分量被从所述局部a轴和b轴变换到所述全局X-Y平面。
4.根据权利要求1所述的感测装置(110)，其中所述处理器(140)计算所述平面内距离的统计置信量度。
5.根据权利要求4所述的感测装置(110)，其中所述处理器(140)利用所述平面内距离和磁强度的至少一个z分量来计算所述磁性目标(120)的深度。
6.根据权利要求1所述的感测装置(110)，其中所述阵列(130)进一步包括额外的数字磁性罗盘(210)；并且其中所述处理器(140)利用来自所述额外的数字磁性罗盘的测量值来补偿地球的磁场和铁的影响。
7.根据权利要求1所述的感测装置(110)，其中所述磁性目标(120)包括圆柱形铁磁芯体(610)和环绕所述芯体(610)的环形磁体(620)；并且其中所述磁性目标(120)进一步包括围绕所述芯体(610)并邻近所述环形磁体(620)的聚焦锥体(630)。
8.根据权利要求7所述的感测装置(110)，其中磁性目标(120)进一步包括壳体(640)和在所述壳体(640)内用于向外偏置所述环形磁体(620)的弹簧(660)。
9.一种机器人系统(710)，其包含用于对非磁性结构执行制造操作的第一机器人(720)和第二机器人(730)以及权利要求1所述的感测装置，其中
所述第一机器人(720)包括：所述磁性目标(120)；以及第一末端执行器(722)和用于将所述磁性目标(120)定位在所述结构的第一侧处的定位系统(724)；
所述第二机器人(730)包括：所述阵列(130)；制造工具(734)；以及第二末端执行器和用于沿着所述结构的第二相对侧的表面扫描所述阵列以定位所述磁性目标(120)的定位系统；
所述第二机器人(730)进一步包括所述处理器(140)；
所述第二机器人(730)利用所述交点相对于所述磁性目标(120)定位所述制造工具(734)。
10.一种利用权利要求1所述的感测装置(110)对非磁性结构执行制造操作的方法，所述方法包含：
从所述结构的一侧定位所述磁性目标(120)；
从所述结构的相对侧移动所述阵列(130)经过所述磁性目标(120)的预期位置；
利用所述处理器(140)为每个三轴数字磁性罗盘(210)确定方向矢量，根据所述方向矢量确定所述交点，计算从所述交点到所述三轴数字磁性罗盘的平面内距离，并且将所述磁性目标(120)在所述全局X-Y平面中的所述位置计算为所述平面内距离的统计量；
利用所述处理器(140)确定所述磁性目标(120)与基准位置之间的偏移矢量；
根据所述偏移矢量移动所述基准位置；以及
在所述基准位置已经被移动之后，对所述结构执行所述制造操作。
11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包含利用权利要求9所述的机器人系统(710)，其中所述第一机器人(720)被用来从所述结构的所述一侧定位所述磁性目标(120)，并且所述第二机器人(730)被用来从所述结构的所述相对侧移动所述阵列(130)，并且其中所述处理器(140)计算偏移矢量以便移动工具经过所述磁性目标(120)。
12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包含：确定所述磁性目标(120)的极性，以及利用所述极性来执行所述制造操作。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述非磁性结构包括飞行器蒙皮；其中所述磁性目标(120)被放置在所述飞行器蒙皮后面的加强筋中的导向孔中；并且其中经过所述飞行器蒙皮的前面扫描所述阵列(130)。
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