CN110203417A - 制造环境中的混合位置定位系统 - Google Patents

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Abstract

制造环境中的混合位置定位系统。使用宏观位置定位器对制造环境内的工具进行定位以形成近似定位。使用近似定位、附接到工具的回射靶和激光跟踪系统来识别精确定位。

Description

制造环境中的混合位置定位系统
技术领域
本公开总体上涉及在制造环境内对对象进行定位。更具体地，本公开涉及一种在制造环境中自动对对象进行定位的有成本效益的方法。
背景技术
在制造中，执行检查以验证工件上的制造工艺。例如，在工件中钻孔之后，测量孔的尺寸。作为另一示例，在将紧固件安装到孔中之后，验证紧固件的存在和安装。
工件的许多检查由操作员执行。例如，操作员可以视觉上验证紧固件的存在。作为另一示例，操作员可以使用诸如千分尺的手持工具来测量孔的尺寸。
一些工件有数百或数千个项要检查。对于具有大量项的工件，可以利用检查抽样计划。检查抽样计划选择性地检查一小部分项。
当操作员执行检查时，操作员也识别所检查的项或定位。手动输入所检查的项的定位可能比所期望的更耗时或更不准确。此外，操作员识别检查抽样计划的抽样定位可能比所期望的更耗时。
因此，具有考虑了至少一些上述问题以及其它可能的问题的方法和设备将是可取的。例如，提供以有成本效益的方式识别对象在制造环境内的定位的设备和方法将是可取的。
发明内容
本公开的例示性实施方式提供了一种方法。使用工具对工件执行操作。使用宏观位置定位器检测制造环境内的工具。使用宏观位置定位器生成工具的近似定位。使用近似定位和微观位置定位器识别工具的精确定位。将关于操作的数据与精确定位关联。
本公开的另一例示性实施方式提供了一种方法。使用宏观位置定位器对制造环境内的工具进行定位以形成近似定位。使用近似定位、附接到工具的回射靶和激光跟踪系统来识别精确定位。
本公开的另一例示性实施方式提供了一种混合位置定位系统。该混合位置定位系统包括连接到工具的超宽带射频标签和连接到工具的回射靶。
特征和功能可以在本公开的各种实施方式中独立地实现或者可以在其它实施方式中被组合，其中可以参照以下描述和附图看到进一步的细节。
附图说明
在所附权利要求中阐述了被认为是例示性实施方式的特性的新颖特征。然而，当结合附图阅读时通过参照本公开的例示性实施方式的以下详细描述，将最佳地理解例示性实施方式以及其优选使用模式、进一步的目的和特征，附图中：
图1是根据例示性实施方式的使用混合制造环境位置定位系统对工具进行定位的制造环境的框图的例示；
图2是根据例示性实施方式的具有待检查的紧固件的工件的例示；
图3是根据例示性实施方式的宏观位置定位器的例示；
图4是根据例示性实施方式的微观位置定位器的例示；
图5是根据例示性实施方式的安装有混合位置定位系统的制造环境的例示；
图6是根据例示性实施方式的识别工具的位置的方法的流程图的例示；
图7是根据例示性实施方式的识别工具的位置的方法的流程图的例示；
图8是根据例示性实施方式的框图形式的飞机制造和服务方法的例示；以及
图9是可以实现例示性实施方式的框图形式的飞机的例示。
具体实施方式
例示性实施方式认识到并考虑到一个或更多个不同的考虑因素。例如，例示性实施方式认识到并考虑到，目前，检查或其它操作期间的工作位置不是自动测量的。结果，例示性实施方式认识到并考虑到，对工件执行检查或其它手动操作可能增加操作员工作时间。此外，例示性实施方式认识到并考虑到，执行检查或其它手动操作可能没期望的那么高效。
例示性实施方式认识到并考虑到，操作员阅读抽样报告或其它工作指令以确定期望的工作定位和期望的操作。例示性实施方式认识到并考虑到，确定实际工件上的工作定位可能比所期望的更困难或更耗时。例如，例示性实施方式认识到并考虑到，为了找到指定接受检查的紧固件，目前，操作员数大工件中的紧固件，以找到工作定位。例如，操作员可能在大工件上数出共计二十个紧固件以定位要接受检查的紧固件。同样，操作员可以从当前检查定位数指定数量的紧固件。例示性实施方式认识到并考虑到，具有一种确定大工件上的工作定位的更高效的方法将是可取的。
例示性实施方式认识到并考虑到，目前，操作员使用诸如便利贴的机械手段来标记和保存用于后续操作的工作记录。便利贴可以采取胶带、背胶纸或者可粘附到工件的任何其它产品的形式。例示性实施方式认识到并考虑到，操作员也可以在便利贴上书写注释以保存工作记录。例示性实施方式认识到并考虑到，具有工作定位的集中记录将是可取的。
例示性实施方式认识到并考虑到，传统激光跟踪设备不可取地昂贵。例示性实施方式认识到并考虑到，传统激光跟踪设备可以具有比若干操作所需的精度更高的精度。例示性实施方式认识到并考虑到，传统激光跟踪系统的速度可能受到激光跟踪系统的尺寸限制。例示性实施方式认识到并考虑到，传统激光跟踪设备可以在约一平方英寸内有效地搜寻。例示性实施方式认识到并考虑到，断开的光束或太大的搜索区域均可能导致传统激光跟踪设备“错误输出”。
例示性实施方式认识到并考虑到，存在诸如Wi-Fi、蓝牙、RFID或GPS信号的若干种可以用于对对象进行定位的传统射频技术。然而，例示性实施方式认识到并考虑到，传统Wi-Fi、蓝牙、RFID或GPS信号可能无法提供制造操作所期望的精度。例如，例示性实施方式认识到并考虑到，传统射频技术可以具有±3英寸或更高的精度。
例示性实施方式认识到并考虑到，具有一种提供工作测量定位与工作管理系统之间的无缝集成的系统将是可取的。例示性实施方式认识到并考虑到，系统将可取地易于集成到现有的便携式的工厂生产和质量工具中。
现在参照附图，具体地，参照图1，根据例示性实施方式描绘了使用混合制造环境位置定位系统来对工具进行定位的制造环境的框图的例示。制造环境100包括要接受操作104的工件102。在一些例示性示例中，操作104选自检查操作106、紧固操作108、钻孔操作110和涂漆操作112中的一个。对工件102执行操作104生成了数据114。
混合位置定位系统116存在于制造环境100中以对制造环境100内的工具118进行定位。在一些例示性示例中，工具118用于执行操作104。例如，工具118可以是执行检查操作106的千分尺。在另一例示性示例中，工具118可以是用于形成孔或安装紧固件的钻头。在一些例示性示例中，工具118用于传输来自操作104的数据114。在一些其它例示性示例中，工具118可以不用于执行操作104。在一些例示性示例中，工具118可以仅用于执行定位处理。
混合位置定位系统116包括连接到工具118的超宽带射频标签120和连接到工具118的回射靶122。回射靶122可以采取任何可取的形式。例如，回射靶122可以采取胶带或角锥棱镜的形式。如所描绘的，超宽带射频标签120是宏观位置定位器124的一部分。混合位置定位系统116还包括在制造环境100内的已知位置128处的多个超宽带射频锚点126。
宏观位置定位器124在制造环境100内对附接到工具118的超宽带射频标签120进行定位以形成近似定位130。近似定位130是利用多个超宽带射频锚点126和三角测量确定的。宏观位置定位器124理想地快速，但是精度132不足以对用于工件102上的操作104的工具118进行定位。在一些例示性示例中，宏观位置定位器124的精度132达到±2.5英寸以内。
基于制造环境100内的已知位置128处的多个超宽带射频锚点126的三角测量的射频(RF)信号强度，在X、Y、Z坐标系中定位超宽带射频标签120。超宽带射频标签120和多个超宽带射频锚点126相对便宜并且可商购。
在一些例示性示例中，超宽带射频标签120配备有3轴加速度计、陀螺仪和磁强计(尽管未描绘)，其给出超宽带射频标签120在制造环境100中的取向。在一些例示性示例中，多个超宽带射频锚点126中的每一个配备有3轴加速度计、陀螺仪和磁强计(尽管未描绘)，其给出相应射频锚点在制造环境100中的取向。
超宽带射频标签120和多个超宽带射频锚点126形式的宏观位置定位器124具有若干可取的操作特征。在一些例示性示例中，超宽带射频标签120和多个超宽带射频锚点126形成用于小区通信的工厂网状网络。另外，超宽带射频标签120和多个超宽带射频锚点126是低功率的并且可以用电池工作。诸如超宽带射频标签120和多个超宽带射频锚点126的可以用电池工作的部件减少了制造环境100中的导线。减少制造环境100中的导线降低了在制造环境100中移动的复杂度。当宏观位置定位器124是无线的时，宏观位置定位器124的安装时间也可以减少。
在一些例示性示例中，超宽带射频标签120可以通信并且可以经由USB供电。另外，在一些例示性示例中，超宽带射频标签120可以链接到计算机164。
近似定位130被发送到微观位置定位器134以帮助生成具有比近似定位130更高的精度的定位。微观位置定位器134使用近似定位130来识别精确定位136。微观位置定位器134具有比宏观位置定位器124的精度132更高的精度138。在一些例示性示例中，微观位置定位器134具有足以区分要接受操作104的工件102上的不同定位的精度138。在一些例示性示例中，微观位置定位器134的精度138达到±1英寸以内。在一些例示性示例中，微观位置定位器134的精度138达到±0.5英寸以内。在其它例示性示例中，微观位置定位器134的精度138达到±0.25英寸以内。
在一些例示性示例中，混合位置定位系统116包括制造环境100内的一组激光跟踪系统140。如本文所用，“一组”项目是一个或更多个项目。因此，“一组激光跟踪系统140”是一个或更多个激光跟踪系统。如所描绘的，一组激光跟踪系统140具有激光跟踪系统142。然而，在其它例示性示例中，一组激光跟踪系统140包括不止一个激光跟踪系统。
一组激光跟踪系统140中的各个激光跟踪系统被固定在制造环境100中的相应固定位置处以形成跟踪组件144。跟踪组件144中的各个相应固定位置被配置为使得一组激光跟踪系统140提供工件102的工作区域146的完全覆盖。工作区域146是工件102的将执行操作104的区域。
如所描绘的，激光跟踪系统142被固定在相应固定位置148处。相应固定位置148被配置为使得一组激光跟踪系统140提供工件102的工作区域146的完全覆盖。在一些例示性示例中，激光跟踪系统142具有90度圆锥投影和跟踪。在这些例示性示例中，相应固定位置148考虑了90度圆锥的投影和跟踪。
在一些例示性示例中，一组激光跟踪系统140被安装在脚手架(未描绘)、建筑物(未描绘)、制造环境100内的另一工件(未描绘)、成间隔的工作台(未描绘)或者制造环境100内的任何其它可取形式的安装装置141上，以提供工作区域146的完全覆盖。在一些例示性示例中，跟踪组件144由电池供电。
如所描绘的，激光跟踪系统142包括被配置用于激光束152转向的微反射镜150。在一些例示性示例中，使用与激光跟踪系统142关联的跟踪算法161来对激光束152进行转向。微反射镜150可以具有任何可取的尺寸。在一些例示性示例中，微反射镜150的直径在1mm至3mm的范围内。通过移动微反射镜150来执行激光束152的转向。
在一些例示性示例中，微反射镜150是双轴反射镜。在一些例示性示例中，微反射镜150是扫描双轴(偏摆(tip-tilt))MEMS反射镜。在激光跟踪系统142中，微反射镜150被实现为光束转向(或2D光学扫描)技术。
在此例示性示例中，激光束152通过微反射镜150转向。另外，激光跟踪系统142用于将图像154投影到工件102上。在此例示性示例中，可以无线地命令激光跟踪系统142将矢量图形以图像154的形式投影到工件102上，以指导用于操作104的工作指令。例如，图像154可以采取用于操作104的拾取定位或检查区的形式。
在一些例示性示例中，图像154指示工件102的要接受操作104的定位156。例如，图像154可以包括围绕要接受检查操作106的工件102的紧固件的圆圈。作为另一示例，图像154可以包括涂漆操作112的设计。
在存在光功率检测器158的情况下，微反射镜150也可以“跟踪”回射靶122。在一些例示性示例中，光功率检测器158是包含微反射镜150的反射镜组件159的一部分。在一些其它例示性示例中，光功率检测器158与微反射镜150分离。光功率检测器158检测从回射靶122反射的激光能量160。在一些例示性示例中，可以利用微反射镜150的角度来计算回射靶122的精确定位136。
激光跟踪系统142最初将激光束152朝着近似定位130引导。在一些例示性示例中，控制器162通信地连接到超宽带射频标签120。在这些例示性示例中，超宽带射频标签120传输近似定位130。
在一个例示性示例中，宏观位置定位器124连续地操作。在另一例示性示例中，宏观位置定位器124基于输入开始操作。
在一个例示性示例中，操作员(未描绘)向宏观位置定位器124提供输入。在一个例示性示例中，输入可以采取操作员按压工具118上的按钮的形式。在接收到输入之后，超宽带射频标签120无线地用信号通知激光跟踪系统142中的控制器162精确地定位回射靶122。超宽带射频标签120将工具118的近似定位130发送到激光跟踪系统142，激光跟踪系统142将微反射镜150指向近似定位130并开始跟踪搜索模式。当激光束152入射到回射靶122时，激光能量160反射回光功率检测器158。在接收到激光能量160之后，控制器162的跟踪算法161锁定到回射靶122上。控制器162计算回射靶122的X、Y、Z坐标以形成精确定位136。
在一些例示性示例中，控制器162将精确定位136无线地发送到工具118以供显示。在一些例示性示例中，控制器162将精确定位136发送到计算机164以供存储以及与数据114相关联。在一些例示性示例中，工具118将来自操作104的数据114与精确定位136相关联。在这些例示性示例中，工具118将数据114和精确定位136发送到计算机164以供存储。
控制器162和计算机164可以按照任何可取的方式通信。控制器162和计算机164可以无线地或通过有线连接通信。控制器162可以自动地或响应于接收到输入将精确定位136发送到计算机164或工具118。
工具118和计算机164可以无线地或通过有线连接通信。在一些例示性示例中，当工具118使用有线通信连接将数据114传输到计算机164时，工具118将在连接到计算机164之后发送数据114。例如，工具118可以存储数据114，直至在操作104之后工具118和计算机164连接。在此示例中，工具118可以保持无连线直至操作104完成。
在一些例示性示例中，工件102是飞机168的部件166。当工件102是飞机168的部件166时，工件102可能极大，例如机翼或机身。
当工件102是飞机168的部件166时，一组激光跟踪系统140可以被固定到飞机168的一部分。例如，一组激光跟踪系统140可以被固定到飞机168的机身筒体(未描绘)的内部。当一组激光跟踪系统140被固定到飞机168的一部分时，跟踪组件144将为半永久性的。另外，当一组激光跟踪系统140被固定到飞机168的一部分时，跟踪组件144可以在固定立体空间上和/或飞机168上的固定靶上自检查或校准。
图1中的制造环境100的例示并非意在暗示对可以实现例示性实施方式的方式的物理或架构限制。除了所示的部件之外或者代替所示的部件，也可以使用其它部件。一些部件可能是不必要的。另外，还呈现了方框以示出一些功能部件。当在例示性实施方式中实现时，这些方框中的一个或更多个可以被组合、分割、或者被组合并被分割成不同的方框。
例如，一组激光跟踪系统140可以包括任何可取的数量的激光跟踪系统。在一些例示性示例中，一组激光跟踪系统140可以不仅包括激光跟踪系统142。
在一些例示性示例中，当一组激光跟踪系统140包含不止一个激光跟踪系统时，可以使用三角测量来确定精确定位136。例如，一组激光跟踪系统140中的不止一个激光跟踪系统可以将相应激光束引导至近似定位130。所利用的各个激光跟踪系统将使用跟踪算法，直至相应激光束可取地从回射靶122反射，从而从所利用的各个激光跟踪系统得到回射靶122的相应估计的定位。使用所利用的各个激光跟踪系统所提供的相应估计的定位和三角测量，确定精确定位136。
来自一组激光跟踪系统140的任何可取的数量的激光跟踪系统可以与三角测量一起使用。在一些例示性示例中，一组激光跟踪系统140中的各个激光跟踪系统与三角测量一起使用。在一些例示性示例中，一组激光跟踪系统140的仅一小部分与三角测量一起使用。
现在转向图2，根据例示性实施方式描绘了具有待检查的紧固件的工件的例示。工件200是图1的工件102的物理实现。在制造环境204中相对于工件200设置工具202。工具202是图1的工具118的物理实现。
如所描绘的，紧固件206存在于工件200中。在一些例示性示例中，期望检查紧固件206。工具202用于执行以下中的至少一个：检查紧固件206或传输与检查紧固件206有关的数据。
如本文所用，当与项目列表一起使用时，短语“……中的至少一个”意指可以使用所列项目中的一个或更多个的不同组合，并且可以仅需要列表中的各个项目中的一个。换言之，“……中的至少一个”意指可以从列表中使用项目的任何组合以及任何数量的项目，而非需要列表中的所有项目。项目可以是特定对象、事物或类别。
该示例还可以包括项目A、项目B和项目C，或者项目B和项目C。当然，可以存在这些项目的任何组合。在其它示例中，“……中的至少一个”可以是(例如但不限于)两个项目A、一个项目B和十个项目C；四个项目B和七个项目C；或者其它合适的组合。
在一些例示性示例中，检查紧固件206的子集。可以在工作指令中指定该子集。当工作指令(未描绘)包括相对于紧固件206中的紧固件的操作时，对紧固件206中的相应紧固件进行定位是可取的。
如所描绘的，图像208和图像210被投影到工件200上。图像208和图像210代表工作指令。例如，操作员可以检查图像208内的紧固件212。作为另一示例，操作员可以检查图像210内的紧固件214。
尽管图2被描绘为涉及相对于紧固件206执行操作，但这是非限制性示例。定位不限于涉及紧固件的操作。在其它未描绘的示例中，工件200不具有紧固件206。在其它未描绘的示例中，存在紧固件206，但是针对除紧固件206之外的工件200的其它部分执行定位。可以针对工件200的任何可取部分执行例示性示例中的定位。
现在转向图3，根据例示性实施方式描绘了宏观位置定位器的例示。宏观位置定位器300是图1的宏观位置定位器124的物理实现。宏观位置定位器300包括超宽带射频标签304和多个超宽带射频锚点302。
为了识别工具在制造环境306中的近似定位，超宽带射频标签304将被连接到工具(未描绘)。为了识别工具的近似定位，使用制造环境306中的已知定位308中的多个超宽带射频锚点302来三角测量超宽带射频标签304的位置。
现在转向图4，根据例示性实施方式描绘了微观位置定位器的例示。微观位置定位器400是微观位置定位器134的物理实现。微观位置定位器400被配置为使用提供给微观位置定位器400的近似定位来确定工具402的精确定位。
微观位置定位器400包括激光跟踪系统404以及连接到工具402的回射靶406。激光跟踪系统404根据被回射靶406反射的激光能量确定工具402的精确定位。
激光跟踪系统404将激光束408引导至宏观位置定位器(例如，图1的宏观位置定位器124)所提供的近似定位。然后，激光跟踪系统404对激光束408进行转向以“搜寻”回射靶406。为了对激光束408进行转向，移动激光跟踪系统404内的微反射镜(未描绘)。由于微反射镜的小尺寸，微反射镜的移动以及激光束408的随后转向显著快于较大的传统激光跟踪系统。
当激光束408入射到回射靶406时，激光能量410被反射。激光跟踪系统404检测从回射靶406反射的激光能量410。在一些例示性示例中，可以使用激光能量410的角度计算回射靶406的精确定位(未描绘)。在一些例示性示例中，可以使用微反射镜(未描绘)的角度计算回射靶406的精确定位。
现在转向图5，根据例示性实施方式描绘了安装有混合位置定位系统的制造环境的例示。制造环境500是制造环境100的物理实现。工件502是图1中的工件102的物理实现。混合位置定位系统504包括一组激光跟踪系统506。混合位置定位系统504是图1的混合位置定位系统116的物理实现。
一组激光跟踪系统506中的各个激光跟踪系统被固定在制造环境500中的相应固定位置处以形成跟踪组件508。跟踪组件508中的各个相应固定位置被配置为使得一组激光跟踪系统506提供工件502的工作区域510的完全覆盖。
例如，激光跟踪系统512被固定在相应固定位置514处。激光跟踪系统512的覆盖范围516与激光跟踪系统520的覆盖范围518交叠。激光跟踪系统520被固定在相应固定位置522处。激光跟踪系统520的覆盖范围518与激光跟踪系统526的覆盖范围524交叠。激光跟踪系统526被固定在相应固定位置528处。相应固定位置514、相应固定位置522和相应固定位置528中的每一个被选择为使得一组激光跟踪系统506提供工件502的工作区域510的完全覆盖。
现在转向图6，根据例示性实施方式描绘了识别工具位置的方法的流程图的例示。可以使用图1的混合位置定位系统116执行方法600以定位工具118的位置。可以执行方法600以确定图2的工具202的定位。可以使用图3的宏观位置定位器300和图4的微观位置定位器400执行方法600。可以在图5的制造环境500中执行方法600。
方法600使用宏观位置定位器检测制造环境内的工具(操作602)。方法600使用宏观位置定位器生成工具的近似定位(操作604)。方法600使用近似定位和微观位置定位器识别工具的精确定位(操作606)。此后，该方法终止。
在一些例示性示例中，方法600使用工具对工件执行操作(操作608)。在一些例示性示例中，方法600将关于操作的数据与精确定位关联(操作610)。在一些例示性示例中，操作选自检查操作、紧固操作、钻孔操作或涂漆操作中的一个(操作612)。
在一些例示性示例中，使用宏观位置定位器检测制造环境内的工具包括对工具上的超宽带射频标签进行定位(操作614)。在一些例示性示例中，宏观位置定位器的精度达到±2.5英寸以内(操作616)。宏观位置定位器不具有足以识别许多制造操作的定位的精度。±2.5英寸的精度减小了微观位置定位器的搜索范围。例如，激光跟踪系统将在较小的区域内搜索回射靶。
在一些例示性示例中，微观位置定位器的精度达到±1英寸以内(操作618)。在一些例示性示例中，微观位置定位器的精度达到±0.5英寸以内。微观位置定位器提供足以区分工件上的不同有限定位的精度。例如，微观位置定位器提供足以在工件的不同紧固件定位之间进行区分的精度。作为另一示例，微观位置定位器提供足以在工件中的不同孔定位之间进行区分的精度。
在一些例示性示例中，识别工具的精确定位包括使用激光跟踪系统对回射靶进行定位(操作620)。在一些例示性示例中，使用激光跟踪系统对回射靶进行定位包括使用激光跟踪系统的微反射镜将激光束朝着近似定位引导(操作622)。在一些例示性示例中，引导激光跟踪系统的激光束包括使用与激光跟踪系统关联的跟踪算法对激光束进行转向(操作623)。
在一些例示性示例中，宏观位置定位器是激光跟踪系统，并且方法600使用激光跟踪系统将图像投影到工件上(操作624)。在一些例示性示例中，工件是飞机的部件。
现在转向图7，根据例示性实施方式描绘了识别工具位置的方法的流程图的例示。可以使用图1的混合位置定位系统116执行方法700以定位工具118的位置。可以执行方法700以确定图2的工具202的定位。可以使用图3的宏观位置定位器300和图4的微观位置定位器400执行方法700。可以在图5的制造环境500中执行方法700。
方法700使用宏观位置定位器对制造环境内的工具进行定位以形成近似定位(操作702)。方法700使用近似定位、附接到工具的回射靶和激光跟踪系统识别精确定位(操作704)。此后，该方法终止。
在一些例示性示例中，方法700将近似定位发送到激光跟踪系统的控制器(操作706)。在一些例示性示例中，方法700将激光跟踪系统的激光束引导至近似定位(操作708)。在一些例示性示例中，方法700通过激光跟踪系统检测从回射靶反射的激光能量(操作710)。
在一些例示性示例中，引导激光跟踪系统的激光束包括使用激光跟踪系统的微反射镜对激光束进行转向(操作712)。在一些例示性示例中，引导激光跟踪系统的激光束包括使用与激光跟踪系统关联的跟踪算法对激光束进行转向(操作713)。在一些例示性示例中，方法700使用激光跟踪系统将图像投影到制造环境内的工件上(操作714)。
在一些例示性示例中，使用宏观位置定位器对制造环境内的工具进行定位包括对附接到制造环境内的工具的超宽带射频标签进行定位以形成近似定位(操作715)。在一些例示性示例中，激光跟踪系统包括通信地连接到超宽带射频标签的控制器(操作716)。
所描绘的不同实施方式中的流程图和框图示出了例示性实施方式中的设备和方法的一些可能实现方式的架构、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的各个方框可以表示模块、片段、功能和/或操作或步骤的一部分。
在例示性实施方式的一些另选实现方式中，方框中提到的功能可以不按图中提到的顺序发生。例如，根据所涉及的功能，在一些情况下，连续示出的两个方框可以基本上同时执行，或者所述方框有时可以按照相反的顺序执行。另外，除了流程图或框图中所示的方框以外，可以添加其它方框。
在一些例示性示例中，并非执行方法600或方法700的所有方框。例如，图6的操作612至操作624是可选的。作为另一示例，图7的操作706至操作716是可选的。
可以在如图8所示的飞机制造和服务方法800以及如图9所示的飞机900的背景下描述本公开的例示性实施方式。首先转向图8，根据例示性实施方式描绘了飞机制造和服务方法的例示。在生产前，飞机制造和服务方法800可以包括图9中的飞机900的规格和设计802以及材料采购804。
在生产期间，进行飞机900的部件和分总成制造806以及系统集成808。此后，飞机900可以经过认证和交货810以便投入服务812。在被客户投入服务812的同时，为飞机900安排例行维护和保养814(可以包括改造、重新配置、翻新以及其它维护或保养)。
飞机制造和服务方法800的各个过程可以由系统集成商、第三方和/或运营商来执行或完成。在这些示例中，运营商可以是客户。为了本说明书的目的，系统集成商可以包括(但不限于)任何数量的飞机制造商或主系统分包商；第三方可以包括(但不限于)任何数量的销售商、分包商或供应商；运营商可以是航空公司、租赁公司、军方实体、服务组织等。
现在参照图9，描绘了可以实现例示性实施方式的飞机的例示。在此示例中，飞机900通过图8中的飞机制造和服务方法800来生产，并且可以包括具有多个系统904和内部906的机身902。系统904的示例包括推进系统908、电气系统910、液压系统912和环境系统914中的一个或更多个。可以包括任何数量的其它系统。尽管示出了航空航天示例，但是可以将不同的例示性实施方式应用于诸如汽车行业的其它行业。
可以在飞机制造和服务方法800的至少一个阶段期间采用本文中具体实现的设备和方法。可以在图8的部件和分总成制造806、系统集成808或者维护和保养814期间使用一个或更多个例示性实施方式。例如，图1的混合位置定位系统116可以用于在部件和分总成制造806期间确定用于检查部件的工具(例如，工具118)的位置。作为另一示例，图1的混合位置定位系统116可以用于在图8的维护和保养814期间确定用于检查飞机900的一部分的工具(例如，工具118)的位置。
可以在制造飞机900的至少一个部件时采用本文中具体实现的设备和方法。例如，图1的混合位置定位系统116可以用于在制造机身902或内部906期间对工具进行定位。
在以下条款中也提及了本发明的方法，这些条款不应与权利要求相混淆。
A1.一种方法，该方法包括以下步骤：
使用宏观位置定位器(124)检测(602)制造环境(100)内的工具(118)；
使用宏观位置定位器(124)生成(604)工具(118)的近似定位(130)；以及
使用近似定位(130)和微观位置定位器(134)识别(606)工具(118)的精确定位(136)。
A2.还提供了根据段落A1所述的方法，其中，使用宏观位置定位器(124)检测(602)制造环境(100)内的工具(118)的步骤包括对工具(118)上的超宽带射频标签(120)进行定位。
A3.还提供了根据段落A1所述的方法，其中，识别(620)工具(118)的精确定位(136)的步骤包括使用激光跟踪系统(142)对回射靶(122)进行定位。
A4.还提供了根据段落A3所述的方法，其中，使用激光跟踪系统(142)对回射靶(122)进行定位的步骤包括使用激光跟踪系统(142)的微反射镜(150)将激光束(152)朝着近似定位(130)引导。
A5.还提供了根据段落A4所述的方法，其中，引导(623)激光跟踪系统(142)的激光束(152)的步骤包括使用与激光跟踪系统(142)关联的跟踪算法(161)对激光束(152)进行转向。
A6.还提供了根据段落A1所述的方法，该方法还包括以下步骤：
使用工具(118)对制造环境(100)中的工件(102)执行(608)操作(104)；以及
将关于操作(104)的数据(114)与精确定位(136)关联(610)。
A7.还提供了根据段落A6所述的方法，其中，宏观位置定位器(124)是激光跟踪系统(142)，该方法还包括以下步骤：
使用激光跟踪系统(142)将图像(154)投影(624)到工件(102)上。
A8.还提供了根据段落A6所述的方法，其中，工件(102)是飞机(168)的部件(166)。
A9.还提供了根据段落A6所述的方法，其中，(612)操作(104)选自检查操作(106)、紧固操作(108)、钻孔操作(110)、涂漆操作(112)中的一个。
A10.还提供了根据段落A1所述的方法，其中，(616)宏观位置定位器(124)的精度(132)达到±2.5英寸以内。
A11.还提供了根据段落A1所述的方法，其中，(618)微观位置定位器(134)的精度(138)达到±1英寸以内。
根据本发明的方法的另一方面，提供了：
B1.一种方法，该方法包括以下步骤：
使用宏观位置定位器(124)对制造环境(100)内的工具(118)进行定位(702)以形成近似定位(130)；以及
使用近似定位(130)、附接到工具(118)的回射靶(122)和激光跟踪系统(142)来识别(704)精确定位(136)。
B2.还提供了根据段落B1所述的方法，该方法还包括以下步骤：
将近似定位(130)发送(706)到激光跟踪系统(142)的控制器(162)；
将激光跟踪系统(142)的激光束(152)引导(708)至近似定位(130)；以及
通过激光跟踪系统(142)检测(710)从回射靶(122)反射的激光能量(160)。
B3.还提供了根据段落B2所述的方法，其中，(712)引导激光跟踪系统(142)的激光束(152)的步骤包括使用激光跟踪系统(142)的微反射镜(150)对激光束(152)进行转向。
B4.还提供了根据段落B3所述的方法，其中，(713)引导激光跟踪系统(142)的激光束(152)的步骤包括使用与激光跟踪系统(142)关联的跟踪算法(161)对激光束(152)进行转向。
B5.还提供了根据段落B1所述的方法，该方法还包括以下步骤：
使用激光跟踪系统(142)将图像(154)投影(714)到制造环境(100)内的工件(102)上。
B6.还提供了根据段落B5所述的方法，其中，工件(102)是飞机(168)的部件(166)。
B7.还提供了根据段落B1所述的方法，其中，(715)使用宏观位置定位器(124)对制造环境(100)内的工具(118)进行定位的步骤包括对附接到制造环境(100)内的工具(118)的超宽带射频标签(120)进行定位以形成近似定位(130)。
B8.还提供了根据段落B7所述的方法，其中，(716)激光跟踪系统(142)包括通信地连接到超宽带射频标签(120)的控制器(162)。
根据本发明的设备的另一方面，提供了：
C1.一种混合位置定位系统(116)，该混合位置定位系统(116)包括：
连接到工具(118)的超宽带射频标签(120)；以及
连接到工具(118)的回射靶(122)。
C2.还提供了根据段落C1所述的混合位置定位系统(116)，该混合位置定位系统(116)还包括：
在制造环境(100)内的已知位置(128)处的多个超宽带射频锚点(126)。
C3.还提供了根据段落C2所述的混合位置定位系统(116)，该混合位置定位系统(116)还包括：
在制造环境(100)内的一组激光跟踪系统(140)。
C4.还提供了根据段落C3所述的混合位置定位系统(116)，其中，所述一组激光跟踪系统(140)中的各个激光跟踪系统(142)被固定在制造环境(100)中的相应固定位置(148)处以形成跟踪组件(144)，并且其中，跟踪组件(144)中的各个相应固定位置(148)被配置为使得所述一组激光跟踪系统(140)提供工件(102)的工作区域(146)的完全覆盖。
C5.还提供了根据段落C4所述的混合位置定位系统(116)，其中，工件(102)是飞机(168)的部件(166)。
C6.还提供了根据段落C1所述的混合位置定位系统(116)，该混合位置定位系统(116)还包括：
在制造环境(100)内的激光跟踪系统(142)。
C7.还提供了根据段落C6所述的混合位置定位系统(116)，其中，激光跟踪系统(142)包括配置用于激光束(152)转向的微反射镜(150)。
C8.还提供了根据段落C7所述的混合位置定位系统(116)，其中，激光跟踪系统(142)包括通信地连接到超宽带射频标签(120)的控制器(162)。
已出于图示和描述的目的呈现了不同例示性实施方式的描述，并且不旨在为穷尽性的或限于所公开的形式的实施方式。对于本领域普通技术人员而言，许多修改和变化将是显而易见的。此外，与其它例示性实施方式相比，不同的例示性实施方式可以提供不同的特征。选择并描述了所选的实施方式以便最佳地解释实施方式的原理、实际应用，并且使本领域普通技术人员能够理解各种实施方式的公开以及适于所想到的特定用途的各种修改。

Claims (15)

1.一种方法，所述方法包括以下步骤：
使用宏观位置定位器(124)检测(602)制造环境(100)内的工具(118)；
使用所述宏观位置定位器(124)生成(604)所述工具(118)的近似定位(130)；以及
使用所述近似定位(130)和微观位置定位器(134)来识别(606)所述工具(118)的精确定位(136)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，使用宏观位置定位器(124)检测(614)所述制造环境(100)内的所述工具(118)的步骤包括对所述工具(118)上的超宽带射频标签(120)进行定位。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，识别(620)所述工具(118)的精确定位(136)的步骤包括使用激光跟踪系统(142)对回射靶(122)进行定位。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，使用激光跟踪系统(142)对所述回射靶(122)进行定位(622)的步骤包括使用所述激光跟踪系统(142)的微反射镜(150)将激光束(152)朝着所述近似定位(130)引导。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，引导(623)所述激光跟踪系统(142)的所述激光束(152)的步骤包括使用与所述激光跟踪系统(142)关联的跟踪算法(161)对所述激光束(152)进行转向。
6.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
使用所述工具(118)对所述制造环境(100)中的工件(102)执行(608)操作(104)；以及
将关于所述操作(104)的数据(114)与所述精确定位(136)关联(610)。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述宏观位置定位器(124)是激光跟踪系统(142)，所述方法还包括以下步骤：
使用所述激光跟踪系统(142)将图像(154)投影(624)到所述工件(102)上。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述工件(102)是飞机(168)的部件(166)。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，(612)所述操作(104)选自检查操作(106)、紧固操作(108)、钻孔操作(110)、涂漆操作(112)中的一个。
10.一种混合位置定位系统(116)，所述混合位置定位系统(116)包括：
连接到工具(118)的超宽带射频标签(120)；以及
连接到所述工具(118)的回射靶(122)。
11.根据权利要求10所述的混合位置定位系统(116)，所述混合位置定位系统(116)还包括：
在制造环境(100)内的已知位置(128)处的多个超宽带射频锚点(126)。
12.根据权利要求11所述的混合位置定位系统(116)，所述混合位置定位系统(116)还包括：
在所述制造环境(100)内的一组激光跟踪系统(140)。
13.根据权利要求12所述的混合位置定位系统(116)，其中，所述一组激光跟踪系统(140)中的各个激光跟踪系统(142)被固定在所述制造环境(100)中的相应固定位置(148)处以形成跟踪组件(144)，并且其中，所述跟踪组件(144)中的各个相应固定位置(148)被配置为使得所述一组激光跟踪系统(140)提供工件(102)的工作区域(146)的完全覆盖。
14.根据权利要求10所述的混合位置定位系统(116)，所述混合位置定位系统(116)还包括：
在制造环境(100)内的激光跟踪系统(142)。
15.根据权利要求14所述的混合位置定位系统(116)，其中，激光跟踪系统(142)包括被配置用于激光束(152)转向的微反射镜(150)。
CN201910132075.8A 2018-02-28 2019-02-22 制造环境中的混合位置定位系统 Pending CN110203417A (zh)

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US15/908,471 2018-02-28
US15/908,471 US10823815B2 (en) 2018-02-28 2018-02-28 Hybrid position locating system in a manufacturing environment

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