CN112762849A - 扫描装置和扫描的方法 - Google Patents

扫描装置和扫描的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112762849A
CN112762849A CN202010847437.4A CN202010847437A CN112762849A CN 112762849 A CN112762849 A CN 112762849A CN 202010847437 A CN202010847437 A CN 202010847437A CN 112762849 A CN112762849 A CN 112762849A
Authority
CN
China
Prior art keywords
scanner
scanning
axis
scan data
along
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.)
Pending
Application number
CN202010847437.4A
Other languages
English (en)
Inventor
D·I·巴伦苏埃拉
E·M·里德
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.)
Boeing Co
Original Assignee
Boeing Co
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 Boeing Co filed Critical Boeing Co
Publication of CN112762849A publication Critical patent/CN112762849A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G06T7/0008—Industrial image inspection checking presence/absence
    • 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
    • G01B11/245—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using a plurality of fixed, simultaneously operating transducers
    • 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
    • G01B11/14—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/97—Determining parameters from multiple pictures
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/54—Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/695—Control of camera direction for changing a field of view, e.g. pan, tilt or based on tracking of objects
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/90—Arrangement of cameras or camera modules, e.g. multiple cameras in TV studios or sports stadiums
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/41805—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by assembly
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/42—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
    • G05B19/4202—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine preparation of the programme medium using a drawing, a model
    • G05B19/4207—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine preparation of the programme medium using a drawing, a model in which a model is traced or scanned and corresponding data recorded
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

用于预测填隙的扫描装置包括扫描平台。扫描装置还包括耦接到扫描平台的第一扫描仪和耦接到扫描平台的第二扫描仪。扫描平台被配置为使第一扫描仪和第二扫描仪沿X轴线和Z轴线一起移动。扫描平台还被配置为使第一扫描仪和第二扫描仪沿Y轴线和Z轴线彼此独立并且相对于彼此移动。当第一扫描仪和第二扫描仪沿Y轴线在相反方向上移动时，第一扫描仪的第一视场和第二扫描仪的第二视场至少部分重叠。

Description

扫描装置和扫描的方法
技术领域
本公开总体上涉及制造，并且更具体地，涉及用于间隙的预测填隙(shimming)的扫描装置和扫描方法。
背景技术
现代飞机可能需要定制垫片来填充由于制造公差而导致的机身结构部件之间的间隙。垫片用于消除间隙，保持结构性能并最小化下拉力。垫片的数量可能会在大型结构中迅速增加。当前，间隙填充过程涉及手动检查以收集用于垫片制造的测量数据。在任何一种情况下，该过程可能导致制造周期的时间和成本的显著增加。另外，由于要检查的部件的尺寸，收集测量数据可能很麻烦。
发明内容
因此，旨在至少解决上述问题的装置和方法将是实用的。以下是根据本公开的主题的示例的非穷举性列表，其可以或可以不被要求保护。
在一个示例中，公开的扫描装置包括扫描平台。扫描装置还包括耦接到扫描平台的第一扫描仪和耦接到扫描平台的第二扫描仪。扫描平台被配置为使第一扫描仪和第二扫描仪沿X轴线和Z轴线一起移动。扫描平台还被配置为沿Y轴线和Z轴线彼此独立并且相对于彼此移动第一扫描仪和第二扫描仪。
在一个示例中，公开的扫描方法包括以下步骤：(1)将扫描平台移动到相对于零件的扫描位置；(2)在扫描位置，使第一扫描仪和第二扫描仪沿X轴线相对于零件移动；(3)在第一扫描仪处于第一X位置的情况下，使第一扫描仪相对于零件沿Y轴线移动；(4)在第二扫描仪位于第二X位置的情况下，使第二扫描仪相对于零件沿Y轴线移动；(5)在移动第一扫描仪的同时，扫描零件的第一部分以形成第一扫描数据；以及(6)在移动第二扫描仪的同时，扫描零件的第二部分以形成第二扫描数据。由第一扫描仪扫描的零件的第一部分和由第二扫描仪扫描的零件的第二部分彼此部分重叠。第一扫描数据的第一子集和第二扫描数据的第二子集表示第一部分和第二部分的重叠。
根据以下详细描述、附图和所附权利要求，所公开的装置、系统和方法的其他示例将变得显而易见。
附图说明
图1是扫描装置的示例的示意性框图；
图2是图1的扫描装置的示例的示意性立体图；
图3是图1的扫描装置的示例的示意性立体图；
图4是飞机的示例的示意图；
图5是使用图1的扫描装置进行扫描的零件的示例的示意图；
图6是使用图1的扫描装置进行扫描的零件的示例的示意图；
图7是图1的扫描装置的示例的示意性透视图，该扫描装置相对于该零件位于多个扫描位置之一处；
图8是图1的扫描装置的示例的示意性透视图；
图9是图1的扫描装置的扫描仪的示例的示意性透视图；
图10是图1的扫描装置的一部分的示例的示意性透视图；
图11是图1的扫描装置的一部分的示例的示意性透视图；
图12是利用图1的扫描装置进行扫描的方法的一部分的示例的流程图；
图13是利用图1的扫描装置进行扫描的方法的一部分的示例的流程图；
图14是在图12的方法的一部分期间图1的扫描装置的示例的示意图；
图15是图13的方法的一部分的示意图；
图16是利用图1的扫描装置进行扫描的方法的一部分的示例的流程图；
图17是利用图1的扫描装置进行扫描的方法的一部分的示例的流程图；
图18是在图16的方法的一部分期间图1的扫描装置的示例的示意图；
图19是图17的方法的一部分的示意图；
图20是利用图1的扫描装置进行扫描的方法的一部分的示例的流程图；
图21是利用图1的扫描装置进行扫描的方法的一部分的示例的流程图；
图22是在图20的方法的一部分期间，图1的扫描装置的示例的示意图；
图23是图21的方法的一部分的示意图；
图24是利用图1的扫描装置进行扫描的方法的一部分的示例的流程图；
图25是利用图1的扫描装置进行扫描的方法的一部分的示例的流程图；
图26是在图24的方法的一部分期间图1的扫描装置的示例的示意图；
图27是在图24的方法的一部分期间图1的扫描装置的示例的示意图；和
图28是飞机制造和服务方法的流程图。
具体实施方式
以下详细描述参考附图，其示出了由本公开描述的具体示例。具有不同结构和操作的其他示例不脱离本公开的范围。在不同附图中，相似的附图标记可以指代相同的特征、元件或部件。
下面提供了说明性的非穷举性示例，其可以是但不一定是要求保护的根据本公开的主题。本文中所提及的“示例”是指结合示例所描述的一个或多个特征、结构、元件、部件、特性和/或操作步骤被包括在根据本公开的主题的至少一个实施例和/或实施方式中。因此，贯穿本公开的短语“一个示例”，“另一个示例”，“一个或多个示例”和类似语言可以但不一定指相同的示例。此外，表征任何一个示例的主题可以但不一定包括表征任何其他示例的主题。而且，表征任何一个示例的主题可以但不一定与表征任何其他示例的主题相结合。
本公开认识到，在飞机的组装期间，由于制造公差，可能在机身的零件的配合表面之间形成间隙。可以制造垫片并将其放置在尺寸超出预定公差的间隙内。但是，间隙和相应垫片的几何构型可能会在整个零件上发生变化，因此在制造垫片之前，可能需要检查每个垫片位置并需要测量每个间隙。因此，期望快速且精确地识别垫片间隙并制造垫片。
本公开认识到通常将检查工具带入制造区域以检查零件。检查工具的设置和操作增加了制造周期的时间和成本。垫片位置的检查和垫片的制造需要精确的测量，这进一步增加了制造周期的时间和成本。因此，期望减少与检查零件和制造垫片相关的时间和成本。
本公开认识到，需要填充的间隙的预测可以使得能够在组装飞机部件之前制造垫片。间隙和相应垫片的预测可以减少制造时间和成本中的至少一种，并且可以导致更自动化的过程。但是，预测填隙需要高度的扫描精度。因此，期望获得一个或两个配合零件的高度精确且密集的扫描数据。
本公开认识到，对于非常大的零件或对于具有变化的几何构型的零件，获得期望的精确的扫描数据可能变得具有挑战性。例如，常规检查工具的范围可能受到限制。为了检查大型零件，可能需要将检查工具移动到相对于零件的不同位置，或者可能需要额外检查工具才能完全扫描零件。每个额外设置可以增加零件的制造周期的时间。此外，多次设置可能会导致扫描数据不一致。因此，期望快速且精确地获得大零件的扫描数据。
本公开认识到，由常规检查工具(例如激光扫描仪)获得的扫描数据的精确性随着从检查工具到被扫描位置的距离的增加而降低。因此，期望在扫描位置和检查工具之间保持最佳且一致的距离。
参考图1，通过示例的方式，本公开描述了一种用于预测填隙的扫描装置100。例如，扫描装置100用于扫描零件200的至少一部分以进行预测填隙操作。零件200是经受在准备进行一个或多个后续制造操作而执行的扫描操作的各种类型的对象中的任何一种。扫描装置100提供了用于扫描零件200的至少一部分并收集表示零件200的扫描数据184的器件。扫描数据184是零件200的至少一部分的数字表示并且被用于预测在零件200和第二零件之间的垫片间隙(图3)。例如扫描数据184包括测量数据或采用测量数据的形式，该测量数据代表零件200的几何构型的至少一部分，例如零件200的表面202的至少一部分的几何构型。
在一个示例中，扫描数据184用于生成零件200的模型130。模型130是零件200的表面202的实际几何构型的虚拟(例如数字)表示。在一个示例中，将零件200的模型130(例如，实际几何构型)与零件200的设计(例如，理论几何构型)进行比较，并基于零件200和设计之间的差异来制造垫片222(图5)。在另一个示例中，将零件200的模型130与第二零件220(图5)的第二模型(例如，实际几何构型)进行比较，并且基于零件200和第二零件220之间的差异来制造垫片222。
大体上参考图1，具体参考图2和图3，扫描装置100包括扫描平台102、形成用于预测填隙的第一扫描数据112的第一扫描仪104以及形成用于预测填隙的第二扫描数据114的第二扫描仪106。第一扫描仪104耦接到扫描平台102。第二扫描仪106耦接到扫描平台102。扫描平台102被配置为沿X轴线一起移动第一扫描仪104和第二扫描仪106。扫描平台102还被配置为沿Z轴线一起和/或彼此独立地移动第一扫描仪104和第二扫描仪106。扫描平台102还被配置为使第一扫描仪104和第二扫描仪106彼此独立并且沿Y轴线相对于彼此移动。
在整个本公开中，物品的相对位置和/或物品的移动方向是指物品在三维空间中的空间状况，例如相对于固定坐标系188(图2和图3)。在一个示例中，固定坐标系188是由三个正交轴(诸如X轴线、Y轴线和Z轴线)定义的笛卡尔坐标系。在一个示例中，坐标系188的定向相对于扫描装置100是固定的。在另一个示例中，坐标系188的定向相对于扫描装置100在其中操作的制造环境是固定的。
扫描平台102被配置为在扫描操作开始时相对于零件200移动到扫描位置。在一个示例中，扫描平台102被配置为沿X轴线、Y轴线和Z轴线中的至少一个移动。在扫描位置时，扫描平台102在扫描操作期间使第一扫描仪104和第二扫描仪106相对于零件200并且相对于彼此移动。
在一个示例中，第一扫描仪104相对于零件200沿第一扫描路径(例如，平行于Y轴线)移动以形成(例如，获取或生成)扫描数据184的第一部分，该第一部分表示零件200的第一部分204。在一个示例中，零件200的第一部分204是零件200的表面202的第一部分。因此，在整个本公开中，术语“第一部分204”通常是指零件200的一部分，尤其是零件200的表面202的一部分。
在一个示例中，第二扫描仪106相对于零件200沿第二扫描路径(例如，平行于Y轴线)移动以形成(例如，获取或生成)扫描数据184的第二部分，表示零件200的第二部分206。在一个示例中，零件200的第二部分206是零件200的表面202的第二部分。因此，在整个本公开中，术语“第二部分206”通常指的是，零件200的一部分，尤其是零件200的表面202的一部分。
在一个示例中，当沿第一扫描路径移动第一扫描仪104时，扫描平台102被配置为沿Y轴线(例如，第一扫描路径具有沿Y方向的分量)移动第一扫描仪104。在一个示例中，当沿第一扫描路径移动第一扫描仪104时，扫描平台102还被配置为沿Z轴线移动第一扫描仪104(例如，第一扫描路径具有沿Z方向的分量)。
在一个示例中，当沿第二扫描路径移动第二扫描仪106时，扫描平台102被配置为沿Y轴线移动第二扫描仪106(例如，第二扫描路径具有沿Y方向的分量)。在一个示例中，当沿第二扫描路径移动第二扫描仪106时，扫描平台102还被配置为沿Z轴线(例如，第二扫描路径具有沿Z方向的分量)移动第二扫描仪106。
参考图2和图3，在一个示例中，扫描平台102包括基座136和滑架138。滑架138耦接至基座136，并且可以沿X轴线相对于基座136移动。扫描平台102还包括支撑梁140。支撑梁140耦接至滑架138，并且可沿Z轴线相对于滑架138移动。扫描平台102还包括第一臂142和第二臂144。第一臂142耦接到支撑梁140，并且可相对于支撑梁140沿Y轴线和Z轴线移动。第二臂144耦接至支撑梁140，并且可相对于支撑梁140沿Y轴线和Z轴线移动。第一臂142和第二臂144沿Y轴线在相反的方向上延伸。第一扫描仪104耦接到第一臂142。第二扫描仪106耦接到第二臂144。
在一个示例中，基座136包括支撑框架，并提供或用作滑架138的支撑结构。基座136被配置为在扫描操作开始时相对于零件200移动到扫描位置。在一个示例中，基座136被配置为沿X轴线、Y轴线和Z轴线中的至少一个移动。
滑架138配置为相对于零件200并且相对于基座136例如沿X轴线移动。滑架138沿X轴线相对于基座136的移动又将第一扫描仪104和第二扫描仪106沿X轴线相对于零件200移动到相应的位置。
在一个示例中，扫描平台102包括滑架驱动机构232。滑架驱动机构232可操作地耦接至基座136和滑架138。滑架驱动机构232被配置为使滑架138相对于基座136例如沿X轴线移动。
滑架驱动机构232包括被配置为使滑架138相对于基座136精确且可重复地移动的任何合适的驱动组件。在一个示例中，滑架驱动机构232包括驱动部件。驱动部件被配置为产生足以使滑架138移动的驱动力。滑架驱动机构232还包括传动部件。传动部件配置为将驱动力从驱动部件传递到滑架138。
在一个示例中，滑架驱动机构232是线性驱动组件，例如机械驱动组件、气动驱动组件或液压驱动组件。例如，滑架驱动机构232包括电动机(驱动部件)和齿轮部件(传动部件)。在一个示例中，滑架驱动机构232还包括制动器和行程限制器。
在一个示例中，滑架138包括支撑框架，并为支撑梁140提供或用作支撑结构。支撑梁140被配置为相对于零件200和相对于滑架138例如沿Y轴线移动。
支撑梁140相对于滑架138沿Y轴线的移动又使第一扫描仪104和第二扫描仪106相对于零件200沿Y轴线移动到相应的位置。
在一个示例中，扫描平台102包括支撑梁驱动机构234。支撑梁驱动机构234可操作地耦接至滑架138和支撑梁140。支撑梁驱动机构234被配置为诸如沿Z轴线相对于滑架138移动支撑梁140。
支撑梁驱动机构234包括被配置为相对于滑架138精确且可重复地移动支撑梁140的任何合适的驱动组件。在一个示例中，支撑梁驱动机构234包括被配置为产生足以使支撑梁140移动的驱动力的驱动部件。支撑梁驱动机构234还包括传动部件，该传动部件被配置为将驱动力从驱动部件传递到支撑梁140。
在一个示例中，支撑梁驱动机构234是线性驱动组件，例如机械驱动组件、气动驱动组件或液压驱动组件。例如，支撑梁驱动机构234包括伺服电动机(驱动部件)和滚珠丝杠组件(传动部件)。在一个示例中，支撑梁驱动机构234还包括制动器和行程限制器。
在一个示例中，支撑梁140包括支撑框架，并为第一臂142和第二臂144提供支撑结构或用作第一臂142和第二臂144的支撑结构。第一臂142和第二臂144中的每一个均被配置为相对于零件200并且相对于支撑梁140诸如沿Y轴线和Z轴线中的至少一个移动。
第一臂142沿Y轴线相对于支撑梁140的移动继而将第一扫描仪104沿Y轴线移动到相对于零件200的相应位置。第一臂142沿Z轴线相对于支撑梁140的移动继而将第一扫描仪104沿Z轴线移动到相对于零件200的相应位置。
第二臂144沿Y轴线相对于支撑梁140的移动继而将第二扫描仪106沿Y轴线移动到相对于零件200的相应位置。第二臂144沿Z轴线相对于支撑梁140的移动继而将第二扫描仪106沿Z轴线移动到相对于零件200的相应位置。
在一个示例中，扫描平台102包括第一臂驱动机构236。第一臂驱动机构236可操作地耦接到支撑梁140和第一臂142。第一臂驱动机构236被配置为使第一臂142相对于支撑梁140诸如沿Y轴线和Z轴线中的至少一个移动。第一臂驱动机构236包括被配置为相对于支撑梁140精确且可重复地移动第一臂142的任何合适的驱动组件。
在一个示例中，扫描平台102包括第二臂驱动机构238。第二臂驱动机构238可操作地耦接至支撑梁140和第二臂144。第二臂驱动机构238被配置为使第二臂144相对于支撑梁140诸如沿Y轴线和Z轴线中的至少一个移动。第二臂驱动机构238包括被配置为使第二臂144相对于支撑梁140精确且可重复地移动的任何合适的驱动组件。
第一臂驱动机构236和第二臂驱动机构238中的每一个均包括至少一个驱动部件，该至少一个驱动部件被配置为产生足以使第一臂142和第二臂144中的相应一个移动的驱动力。第一臂驱动机构236和第二臂驱动机构238中的每一个还包括至少一个传动部件，该传动部件被配置为将驱动力从驱动部件传递到第一臂142和第二臂144中的相应一个。
在一个示例中，第一臂驱动机构236和第二臂驱动机构238中的每一个是线性驱动组件，诸如机械驱动组件、气动驱动组件或液压驱动组件。例如，第一臂驱动机构236和第二臂驱动机构238中的每一个包括至少一个伺服电动机(驱动部件)和至少一个辊小齿轮组件(传动部件)。在一个示例中，第一臂驱动机构236和第二臂驱动机构238中的每一个还包括制动器和行程限制器。
在一个示例中，第一臂驱动机构236和第二臂驱动机构238中的每一个包括一对驱动部件和一对传动部件。所述一对中的每一个都配置为驱动沿Y轴线和Z轴线之一的移动。
因此，扫描平台102被配置为通过基座136相对于零件200的移动来提供第一扫描仪104和第二扫描仪106在X方向和Y方向上的总体移动控制。扫描平台102被配置为通过滑架138相对于基座136的移动来提供第一扫描仪104和第二扫描仪106在X方向上的精细移动控制。扫描平台102被配置为通过支撑梁140相对于滑架138的移动来提供对第一扫描仪104和第二扫描仪106在Z方向上的总体移动控制。扫描平台102被配置为通过第一臂142相对于支撑梁140的移动来提供第一扫描仪104在Y方向和Z方向上的精细移动控制。扫描平台102被配置为通过第二臂144相对于支撑梁140的移动来提供第二扫描仪106在Y方向和Z方向上的精细移动控制。
在一个示例中，支撑梁140是细长构件，其为第一臂142和第二臂144提供沿Y轴线的移动范围。例如，第一臂142和第二臂144中的每一个都可以在支撑梁140的第一支撑梁末端242和与第一支撑梁末端242相对的支撑梁140的第二支撑梁末端244之间移动。当第一臂142移动到第一支撑梁末端242和第二支撑梁末端244中的一个时实现第一扫描仪104的最大范围。类似地，当第二臂144移动至第一支撑梁末端242和第二支撑梁末端244中的任何一个时实现第二扫描仪106的最大范围。
沿Y轴线延伸的第一臂142增加了第一扫描仪104的最大范围。例如，当第一臂142移动到第二支撑梁末端244时，第一臂142延伸超过第二支撑梁末端244，因此将第一扫描仪104定位在第二支撑梁末端244以外的Y位置。类似地，当第二臂144移动到第一支撑梁末端244时，第二臂144延伸超过第一支撑梁末端242，并因此将第二扫描仪106定位在第一支撑梁末端242以外的Y位置。在该示例中，第一臂142和第二臂144到支撑梁140的相对端的移动使得第一扫描仪104和第二扫描仪106能够以零件200的最大宽度和最小宽度接近零件200的边缘定位，使得零件200的整个宽度W(图6)可以沿零件200的长度L(图6)扫描。
沿Y轴线在相反方向上延伸的第一臂142和第二臂144增加了扫描装置100的最大扫描宽度，并减小了其最小扫描宽度。例如，当第一臂142移动到第二支撑梁末端244并且第二臂144移动到第一支撑梁末端242时，第一扫描仪104和第二扫描仪106位于距离彼此最大距离处。该配置表示扫描装置100的最大扫描宽度并适应零件200的最大宽度。相反，当第一臂142移动到第一支撑梁末端242且第二臂144移动到第二支撑臂时在支撑梁末端244时，第一扫描仪104和第二扫描仪106位于距离彼此最小距离处。该配置表示扫描装置100的最小扫描宽度，并适应零件200的最小宽度。
在一个或多个示例中，扫描平台102包括一个或多个另外的自由度。在一个示例中，第一臂142和第二臂144被配置为相对于支撑梁140(例如，绕平行于X轴线的轴线)旋转。在另一个示例中，支撑梁140被配置为相对于滑架138(例如，绕平行于Z轴线的轴线)旋转。还可以想到扫描平台102的结构部件之间的附加自由度和/或相对移动。
在一个示例中，扫描装置100还包括至少一个传感器240(图1)。传感器240被配置为检测滑架138、支撑梁140、第一臂142和第二臂144中的至少一个的位置或测量滑架138、支撑梁140、第一臂142和第二臂144中的至少一个的相对移动。在一个示例中，扫描装置100包括多个传感器240。传感器240的每一个检测滑架138、支撑梁140、第一臂142和第二臂144中的相应一个例如相对于固定坐标系188的位置。
传感器240包括被配置为检测物品的位置变化并将指示这种位置变化的信息发送给计算机处理器的任何合适的设备或机器。例如，传感器240包括编码器、机器视觉系统、光学传感器、压力传感器等中的至少一个。
在一个示例中，传感器240中的每一个被配置为形成(例如，获取或生成)位置数据186(图1)。位置数据186是滑架138、支撑梁140、第一臂142和第二臂144中的相应一个例如相对于固定坐标系188的空间位置的数字表示。位置数据186用于确定例如相对于固定坐标系188并因此相对于零件200的第一扫描仪104和第二扫描仪106中的每个的位置。
仍然参考图2和图3，第一扫描仪104具有第一视场108，第二扫描仪106具有第二视场110。在一个示例中，当第一臂142和第二臂144相对于支撑梁140沿Y轴线移动时，第一视场108和第二视场110至少部分重叠。
例如，当第一扫描仪104沿第一扫描路径移动并且第二扫描仪106沿第二扫描路径移动时，第一视场108的至少一部分和第二视场110的至少一部分彼此重叠。第一视场108和第二视场110的至少部分重叠发生在第一扫描仪104和第二扫描仪106沿它们各自的扫描路径的移动的至少一部分期间。第一视场108和第二视场110的至少部分重叠使得第一扫描仪104和第二扫描仪106中的每一个能够生成表示零件200的表面202的相同部分在扫描操作过程中的扫描数据184，而不改变第一扫描仪104和第二扫描仪106中的任何一个的相应X位置。
在一个示例中，第一视场108和第二视场110中的每一个都是至少九十度。在一个示例中，第一视场108和第二视场110中的每一个都是至少一百五十度。在一个示例中，第一视场108和第二视场110中的每一个都是至少一百八十度。在一个示例中，第一视场108和第二视场110中的每一个都是一百九十度。
在一个示例中，第一臂142和第二臂144中的每一个具有第一臂端246和与第一臂端246相对的第二臂端248。第一臂142的第一臂端246例如通过第一臂驱动机构236耦接到支撑梁140。第一扫描仪104被耦接到第一臂142的第二臂端248。第二臂144的第一臂端246例如通过第二臂驱动机构238耦接到支撑梁140。第二扫描仪106被耦接到第二臂144的第二臂端248。
在一个示例中，第一臂142和第二臂144中的每一个均相对于Y轴线倾斜。倾斜于Y轴线的第一臂142和第二臂144将第一扫描仪104和第二扫描仪106定位在适当的Z位置，使得第一视场108和第二视场110在扫描操作期间不被支撑梁140遮挡。换句话说，倾斜于Y轴线的第一臂142和第二臂144将第一扫描仪104和第二扫描仪106保持在支撑梁140上方，而与第一臂142和第二臂144沿Z轴线的位置无关。
在扫描操作开始时倾斜于Y轴线的第一臂142还最初将第一扫描仪104定位在更靠近零件200的Z位置处。类似地，在扫描操作开始时，倾斜于Y轴线的第二臂144最初还将第二扫描仪106定位在更靠近零件200的Z位置。
在一个示例中，第一臂142和第二臂144相对于Y轴线以任何期望的倾斜角定向。在一个示例中，第一臂142和第二臂144相对于Y轴线以相同的倾斜角定向。在一个示例中，第一臂142和第二臂144相对于Y轴线以不同的倾斜角定向。在一个示例中，倾斜角为大约四十五度。在一个示例中，倾斜角为大约六十度。
现在参考图4，在一个或多个示例中，零件200是飞机1200的结构、子结构、组件、子组件、部件或其他零件。例如，零件200是飞机1200或其部件的机翼部段、机体部段、纵梁、翼梁、肋、框架、内部面板和外部蒙皮面板中的任何一个。
参考图5，在一个或多个示例中，零件200是飞机1200(图4)的机翼1220的一部分。机翼1220包括框架1222、至少一个下面板1224和至少一个上面板1226。在一个或多个示例中，零件200的下侧表面是被扫描装置100扫描的表面202。例如，在一个示例中，框架1222的下侧表面是由扫描装置100扫描的表面。在该示例中，如图7所示，扫描装置100位于框架1222下方。
框架1222形成用于机翼1220的底层支撑结构，并且包括结构部件(诸如纵梁、翼梁和肋)的组合。下面板1224耦接至框架1222并形成机翼1220的外蒙皮的一部分。上面板1226耦接至框架1222，与下面板1224相对，并形成机翼1220的外蒙皮的一部分。
在说明性示例中，零件200是框架1222，并且第二零件220是下面板1224。在该示例中，框架1222的下侧表面是被扫描装置100扫描的表面。零件200是下面板1224，并且第二零件220是框架1222。在该示例中，下面板1224的内表面是被扫描装置100扫描的表面。在这些示例中，垫片222用于填充框架1222和下面板1224的配合表面之间的间隙。
在又一个示例中，零件200是框架1222，并且第二零件220是上面板1226。在该示例中，垫片222用于填充框架1222和上面板1226的配合表面之间的间隙。
框架1222、下面板1224、上面板1226和垫片222中的每一个均由任何合适的材料(诸如金属材料、复合材料或材料的组合)制成。
本公开认识到，在机翼1220的组装期间，可以在框架1222和下面板1224的配合表面之间形成间隙。例如，在框架1222的下表面和下面板1224的上表面之间可以在Z方向上存在间隙。这些间隙中的某些间隙可以用垫片222填充。由于在机翼1220的组装过程中机翼1220的定向和下面板1224上的重力的影响，框架1222的下表面和下面板1224的上表面之间的间隙可能很难识别和测量。因此，期望在机翼1220的组装之前预测垫片间隙。
在说明性示例中，垫片222是预测填隙的结果。在一个示例中，基于零件200的表面202和零件200的设计之间的差异来制造垫片222。在另一个示例中，基于零件200的表面202和第二零件220的第二表面224之间的差异来制造垫片222。在又一个示例中，垫片222基于第二零件220的第二表面224与第二零件220的第二表面224的设计之间的差异而制造。
在说明性示例中，零件200的表面202与零件200的设计之间的差异，或者零件200的表面202与第二零件220的第二表面224之间的差异为在Z方向上，垂直于零件200的表面202。具有尺寸超出预定公差的间隙可以用垫片222填充。在这些示例中，垫片222用于在垂直于零件200的表面202的方向上填充间隙。虽然在Z方向上描述差异，但是差异可以存在于任何方向或沿任何轴线。
参考图6，通常，零件200具有沿纵向轴线A1测得的长度L和横向于纵轴A测得的宽度W。在说明性示例中，零件200是机翼1220的框架1222(图5)。在一个示例中，零件200的宽度W沿纵向轴线从第一零件端226到与第一零件端226相对的第二零件端228减小。在这样的示例中，零件200的最大宽度靠近第一零件端226，并且零件200的最小宽度靠近第二零件端228。例如，框架1222从根部到尖端逐渐变细。
在一个示例中，零件200关于纵向轴线A1不对称。在一个示例中，零件200关于垂直于纵向轴线A1的横向轴线A2不对称。在一个示例中，零件200具有沿纵向轴线A1和横向轴线A2中的至少一个的曲率。例如，框架1222具有平面内曲率和平面外曲率。
参考图7，在一个示例中，零件200水平固定在顶置位置。例如，保持夹具230用于将零件200沿水平方向保持在顶置位置。在一个示例中，由扫描装置100执行的扫描操作和随后的制造操作，例如垫片222的放置(图5)以及零件200与第二零件220的组装是在制造环境中的相同位置执行的。将扫描操作和至少一个制造操作并置放置可减少制造周期的时间和成本。
在一个示例中，扫描平台102被配置为相对于零件200移动到多个扫描位置192(图6)中的任何一个。例如，在一个示例中，扫描平台102被配置为被移动到零件200(例如，框架1222)下面的多个扫描位置192中的任何一个位置，如图7中所示。例如，扫描平台102被配置为相对于机翼1220的框架1222的下侧被顺序地移动通过多个扫描位置192。
图7所示的示例示出了相对于零件200在多个扫描位置192中的一个处的扫描平台102。在一个或多个示例中，扫描平台102是可移动的(例如，被配置为被移动或被配置为移动)到零件200下方的多个扫描位置192(图6)中的任何一个，以相对于零件200(例如，框架1222)的下侧表面定位第一扫描仪104和第二扫描仪106。在该示例中，零件200的下侧表面是被扫描装置100扫描的表面202。
如图7所示，在扫描平台102位于多个扫描位置192中的一个的情况下，第一扫描仪104和第二扫描仪106相对于零件200移动并且基于滑架138相对于基座136沿X轴线的移动而位于相应的初始X位置。第一扫描仪104和第二扫描仪106进一步相对于零件200移动并且基于支撑梁140相对于滑架138沿Z轴线的移动而位于相应的初始Z位置处。
当在相应的初始X位置处时，基于第一臂142相对于支撑梁140沿Y轴线(以及可选地，沿Z轴线)的移动，第一扫描仪104相对于零件200沿第一扫描路径进一步移动。类似地，在处于相应的初始X位置时，基于第二臂144沿Y轴线(以及可选地，沿Z轴线)相对于支撑梁140的移动，第二扫描仪106相对于零件200沿第二扫描路径进一步移动。第一扫描仪104和第二扫描仪106中的每一个沿各自的扫描路径执行至少一次通过，以收集表示零件200的表面202的初始部分的扫描数据184。
应当理解，在将零件200耦接至保持夹具230的情况下，零件200在制造环境中的相对位置是已知的。此外，例如基于由传感器240(图1)提供的位置数据186(图1)，第一扫描仪104和第二扫描仪106中的每一个的相对位置是已知的。因此，扫描平台102被配置为基于零件200的已知位置以及第一扫描仪104和第二扫描仪106的已知位置，在计算机的控制下相对于零件200自动移动第一扫描仪104和第二扫描仪106。
第一扫描仪104和第二扫描仪106沿Y轴线的移动导致零件200的宽度W(图6)，并且使得第一扫描仪104和第二扫描仪106中的每一个能够在零件200的宽度W的至少一部分上扫描表面202并且形成表明表面202的至少一部分的扫描数据184。例如，如图6和图7中最佳所示，在靠近第一零件端226(图6)的多个扫描位置192(图6)中的一个或多个处，第一臂142和第二臂144可沿Y轴线在相反的方向上彼此远离地移动，从而第一扫描仪104和第二扫描仪106能够扫描零件200的整个宽度W(例如，最大宽度WMAX(图26))。在靠近第二零件端228(图6)的多个扫描位置192中的一个或多个位置，第一臂142和第二臂144可沿Y轴线在相反的方向上彼此靠近地移动，因此，第一扫描仪104和第二扫描仪106能够扫描零件200的整个宽度W(例如，最小宽度WMIN(图27))。
因此，第一扫描仪104到第一臂142的连接以及第二扫描仪106到第二臂144的连接增加了扫描装置100的扫描宽度。增加扫描宽度有利地减少了完全扫描零件200所需的时间。另外，增加扫描宽度可以减少第一扫描仪104和第二扫描仪106横跨零件200的通过次数。
在一个示例中，在第一扫描仪104和第二扫描仪106沿Y轴线移动期间(例如，沿相应的第一扫描路径和第二扫描路径)，表面202的至少一部分被第一扫描仪104和第二扫描仪106扫描。因此，来自第一扫描仪104和第二扫描仪106中的每一个的扫描数据184的至少一部分表示零件200的表面202的相同部分。
第一扫描仪104和第二扫描仪106沿Z轴线的移动导致了零件200的平面外曲率，例如零件200的沿零件200的宽度W具有不同的Z位置的部分。并使得第一扫描仪104和第二扫描仪106能够在扫描操作期间与零件200保持一致的偏移距离。
一旦第一扫描仪104和第二扫描仪106已经完成了在初始X位置处扫描零件200的初始部分，则扫描平台102被配置为使第一扫描仪104和第二扫描仪106进一步沿X轴线移动，使得可以扫描沿零件200的长度L(图6)的零件200的后续部分。例如，在扫描平台102保持在多个扫描位置192(图6)中相同的一个位置的情况下，第一扫描仪104和第二扫描仪106相对于零件200移动，并基于滑架138相对于基座136沿X轴线的移动位于相应的后续X-位置。在一个或多个示例中，基于支撑梁140相对于滑架138沿Z轴线的移动，第一扫描仪104和第二扫描仪106进一步相对于零件200移动，并且位于相应的后续Z位置。
当在相应的后续X位置时，基于第一臂142相对于支撑梁140沿Y轴线(以及可选地，沿Z轴线)的移动，第一扫描仪104沿第一扫描路径相对于零件200进一步移动。类似地，当在在相应的后续X位置时，基于第二臂144相对于支撑梁140沿Y轴线(以及可选地，沿Z轴线)的移动，第二扫描仪106沿第二扫描路径相对于零件200进一步移动。第一扫描仪104和第二扫描仪106中的每一个沿各自的扫描路径执行至少一次通过，以收集表示零件200的表面202的后续部分的扫描数据184。
通过滑架138沿X轴线相对于基座136的进一步后续移动，沿零件200的长度L(图6)的至少一部分重复上述过程。滑架138沿X轴线的进一步后续移动继而使第一扫描仪104和第二扫描仪106相对于零件200沿零件200的长度L移动，并将第一扫描仪104和第二扫描仪106定位在相应的进一步后续X位置。
在一个示例中，基座136是细长构件，该细长构件的长度使得能够在扫描平台102的相对于零件200的扫描位置192中的一个处扫描零件200的长度L的大部分(图6)。例如，滑架138被配置为在基座136的第一基座端250和基座136的与第一基座端250相对的第二基座端252之间移动(图2和图3)。滑架138沿X轴线从第一基座端250到第二基座端252的移动适应了零件200的长度L的至少一部分。
在零件200(图6)的长度L大于基座136的长度的情况下，扫描平台102被配置为相对于零件200(例如在其下方)移动到多个扫描位置192(图6)中的后续一个位置。一旦将扫描平台102相对于零件200移动到多个扫描位置192中的随后一个位置，例如进一步沿零件200的长度L向下移动，上述过程就沿零件200的长度L的后续部分重复。
简要地参考图2和图3，在一个示例中，扫描平台102包括多个轮组件146。每个轮组件146均耦接至基座136。轮组件146使扫描平台102能够相对于零件200沿制造环境的地板移动。
在一个示例中，每个轮组件146包括轮和辊中的至少一个。轮耦接至传动系，该传动系配置为驱动轮的旋转，从而推动扫描平台102。辊可自由旋转，并因此使得扫描平台102能够通过施加外力而移动。。
在一个示例中，在扫描操作开始时，扫描平台102相对于零件200移动到多个扫描位置192中的第一个扫描位置，诸如在水平定向的零件200下方。在扫描位置192中的第一个扫描位置处，第一扫描仪104和第二扫描仪106扫描零件200的长度L(图6)的第一部分，例如零件200的第一部段。在扫描零件200的长度L的第一部分之后，扫描平台102相对于零件200移动到多个扫描位置192(图6)中的第二个扫描位置。在扫描位置192中的第二个扫描位置处，第一扫描仪104和第二扫描仪106扫描零件200的长度L的第二部分，例如零件200的第二部段。在零件200的整个长度L上重复该过程。在扫描零件200的整个长度L之后，扫描平台102移动远离零件200，并且可以执行后续制造操作，例如放置垫片222(图5)或零件组装。
在一个示例中，诸如扫描平台102的基座136和轮组件146之类的扫描平台102采用手动引导车辆的形式或用作手动引导车辆。例如，操作者可以向扫描平台102提供转向输入，以在整个制造环境中移动扫描平台102。
在另一个示例中，诸如基座136和轮组件146之类的扫描平台102采用自动引导车辆(AVG)的形式或用作自动引导车辆(AVG)。例如，扫描平台102被配置为在制造环境内自动沿预定的行进路径行进。制造环境包括至少一个自动引导系统，该自动引导系统被配置为沿预定行进路径引导扫描平台102。自动引导系统的示例包括但不限于轨道、导线、引导带、激光目标导航系统、视觉制导系统等。
参考图8，在一个示例中，扫描平台102包括多个千斤顶174。多个千斤顶174中的每一个都耦接至基座136并且被配置为接合制造环境的地板。多个千斤顶174被配置为向基座136施加恒定的力F，使得基座136在多个扫描位置192(图7)中的每一个处保持可重复的形状。
在一个示例中，多个千斤顶174中的每一个包括刚性主体和配置为将恒定力F施加到基座136的致动器。例如，千斤顶174中的每一个包括合适的线性致动器，例如机械致动器、气动致动器或液压致动器。因此，千斤顶174在扫描操作期间有利地稳定了扫描平台102的基座136，并使基座136能够保持可重复的形状。
本公开认识到，在某些情况下，制造地板不是完全平坦的。因此，在扫描位置192中的每个(图7)处，扫描平台102的基座136可具有不同的机器形状。所公开的扫描装置100通过向基座136施加恒定的力F来解决制造地板中的变化。有益地，千斤顶174使基座136的形状返回到补偿且可重复的形状，而不是地板的形状，这改善了零件200的表面202(例如，机翼1220的框架1222的下侧)的扫描操作的精度，以及因此，预测填隙操作的精度。
在一个示例中，每个千斤顶174包括测力传感器，该测力传感器被配置为当将扫描平台102设置在初始扫描位置时感测由扫描平台102施加在千斤顶174上的初始力。在X轴线是已知且可重复的位置的情况下，千斤顶174施加恒定力F，该恒定力F被设置成与初始力相等。因此，在扫描平台102的每个随后的扫描位置处，由千斤顶174施加到基座136的恒定力F使基座136返回到其在初始扫描位置处具有的相同(例如，可重复的)形状，而与生产车间地板的状况无关。另外，在一个示例中，扫描平台102被校准以补偿在扫描操作期间机器形状的改变。
参考图9，在一个示例中，第一扫描仪104和第二扫描仪106可相对于零件200独立地移动。例如，扫描平台102被配置为经由第一臂142和第二臂144相对于支撑梁140的相应移动而相对于彼此沿Y轴线(以及可选地，沿Z轴线)独立地移动第一扫描仪104和第二扫描仪106。应当理解，图9示出了扫描装置100的一个臂的一部分和相关的扫描仪的示例，其表示第一臂142和第一扫描仪104以及第二臂144和第二扫描仪106。
在一个示例中，第一扫描仪104可相对于第一臂142旋转。类似地，第二扫描仪106可相对于第二臂144旋转。例如，第一扫描仪104相对于第一臂142绕相应的旋转轴线R旋转，以及第二扫描仪106相对于第二臂144绕相应的旋转轴线R旋转。在说明性示例中，旋转轴线R与Z轴线平行(例如，大体上竖直)。
第一扫描仪104相对于第一臂142的旋转有利地增加了第一扫描仪104提供的最大扫描测量面积。类似地，第二扫描仪106相对于第二臂144的旋转有利地增加了由第二扫描仪106提供的最大扫描测量面积。另外，第一扫描仪104相对于第一臂142的旋转和第二扫描仪106相对于第二臂144的旋转有利地使得扫描机构(例如，激光)能够选择性地平行于待扫描的零件200定向。例如，框架1222的肋(图5和6)和框架1222的翼梁彼此垂直。因此，在该示例中，在扫描操作期间，第一扫描仪104和/或第二扫描仪106在肋和翼梁之间旋转大约九十度。
在一个示例中，第一扫描仪104和第二扫描仪106分别包括相对于第一臂142和第二臂144的一个或多个附加自由度。例如，第一扫描仪104也相对于第一臂142绕相应的第二旋转轴线(未示出)旋转，并且第二扫描仪106也相对于第二臂144绕相应的第二旋转轴线(未示出)旋转。在说明性示例中，第二旋转轴线垂直于旋转轴线R(例如，大体上水平或平行于Y轴线)。第一扫描仪104和/或第二扫描仪106绕相应的第二旋转轴线的旋转有利地使扫描装置100能够保持从第一扫描仪104和第二扫描仪106中的相应一个发射的垂直于正在扫描的表面的激光。
在一个示例中，扫描平台102包括与第一臂142和第二臂144中的每一个相关联的连接组件254。第一臂142的连接组件254被配置为使得第一扫描仪104能够附接到第一臂142。第二臂144的连接组件254被配置为能够将第二扫描仪106附接到第二臂144。
连接组件254包括将第一扫描仪104与第一臂142和第二扫描仪106与第二臂144连接并使其正确对齐的任何合适的机械附件。使用连接组件254将第一扫描仪104和第二扫描仪106耦接到扫描平台102以实现单个设置操作。连接组件254还使得第一扫描仪104和第二扫描仪106能够容易且简单地被更换。
在一个示例中，扫描平台102包括与第一臂142和第二臂144中的每一个相关联的扫描仪驱动机构256。第一臂142的扫描仪驱动机构256可操作地耦接至第一扫描仪104。第一臂142的扫描仪驱动机构256被配置为使第一扫描仪104相对于第一臂142旋转，例如绕旋转轴线R旋转。第二臂144的扫描仪驱动机构256可操作地耦接至第二扫描仪106。第二臂144的扫描仪驱动机构256被配置为使第二扫描仪106相对于第二臂144旋转，例如绕旋转轴线R旋转。
扫描仪驱动机构256包括被配置为相对于第一臂142和第二臂144中的相应一个精确地且可重复地旋转第一扫描仪104和第二扫描仪106中的相应一个的任何合适的驱动部件。在一个示例中，扫描仪驱动机构256包括驱动部件，该驱动部件被配置为产生足以旋转第一扫描仪104和第二扫描仪106中的相应一个的驱动力。扫描仪驱动机构256还包括传动部件，其被配置为将驱动力从驱动部件传递到第一扫描仪104和第二扫描仪106中的相应一个。
在一个示例中，扫描仪驱动机构256是旋转驱动组件，诸如机械驱动组件、气动驱动组件或液压驱动组件。例如，扫描仪驱动机构256包括伺服电动机(驱动部件)和轴承组件(传动部件)。
在一个示例中，传感器240中的至少一个与第一扫描仪104和第二扫描仪106中的每一个相关联，并且被配置为检测第一扫描仪104和第二扫描仪106中的每一个的旋转移动的旋转定向或测量第一扫描仪104和第二扫描仪106中的每一个的旋转移动。在该示例中，位置数据186包括与第一扫描仪104和第二扫描仪106的旋转有关的信息，该信息用于确定第一扫描仪104和第二扫描仪106中的每一个例如相对于固定坐标系188且因此相对于零件200的定向。
在一个示例中，扫描平台102包括索引部件(未示出)，该索引部件被配置为在计算机控制下相对于扫描平台102可重复地并且自动地对第一扫描仪104和第二扫描仪106进行索引。优选地，索引部件具有足够的精度以使得第一扫描仪104和第二扫描仪106的单次校准能够被应用于随后的扫描操作。使用单个(例如，可重复使用的)校准减少了检查零件200所需的设置时间。
在一个示例中，第一扫描仪104和第二扫描仪106中的每一个均包括至少一个激光扫描仪168。激光扫描仪168包括被配置为发射激光并收集从表面偏转回来的激光的任何合适的激光扫描设备。扫描数据184是基于来自所收集的激光的信息而生成的。
在一个示例中，激光扫描仪168是二维(2D)激光扫描仪。在另一个示例中，激光扫描仪168是三维(3D)激光扫描仪。
在一个示例中，第一扫描仪104包括一对激光扫描仪168。类似地，在一个示例中，第二扫描仪106包括一对激光扫描仪168。使用一对激光扫描仪168有利地增加了相关联的第一扫描仪104和第二激光扫描仪106的视场，并且使表面202的较大部分每次通过都能被扫描。在一个示例中，第一扫描仪104的一对激光扫描仪168的组合视场形成第一视场108。类似地，第二扫描仪106的一对激光扫描仪168的组合视场形成第二视场110。
在一个示例中，激光扫描仪168包括或采用激光轮廓仪172的形式。激光轮廓仪172有利地提供零件200的表面202的表面轮廓的快速且精确的测量。
总体上参考图1并且特别地参考图9，在一个示例中，扫描装置100包括第一相机132和第二相机134。第一相机132耦接到扫描平台102并且被配置为形成(例如，生成或获得)零件200的第一部分204的第一图像194(图1)。第二相机134耦接到扫描平台102，并且被配置为形成(例如，生成或获得)零件200的第二部分206的第二图像196(图1)。扫描平台102被配置为使用第一扫描仪104沿X轴线、Y轴线和Z轴线移动第一相机132。扫描平台102被配置为利用第二扫描仪106沿X轴线、Y轴线和Z轴线移动第二相机134。
在一个示例中，第一图像194和第二图像196中的每一个是静止图像或视频的帧。第一图像194和第二图像196被处理并用于识别零件200上的不一致218(图1)。例如，扫描装置100被配置为确定不一致218是否存在于零件200的表面202上。
在一个示例中，第一相机132被耦接到与第一扫描仪104相邻的第一臂142的第二臂端248。在该示例中，由第一相机132形成的第一图像194是由第一扫描仪104在沿第一扫描路径的任何给定的Y位置处扫描的表面202的一部分的视觉表示。例如，第一图像194描绘了布置在第一扫描仪104的第一视场108内的表面202的部分。在一个示例中，第一相机132与第一扫描仪104通过连接组件254耦接到第一臂142。在一个示例中，第一相机132与第一扫描仪104一起围绕旋转轴线R旋转。
在一个示例中，第二相机134耦接到第二扫描仪106附近的第二臂144的第二臂端248。在该示例中，由第二相机134形成的第二图像196是由第二扫描仪106在沿第二扫描路径的任何给定的Y位置处扫描的表面202的部分的视觉表示。例如，第二图像196描绘了布置在第二扫描仪106的第二视场110内的表面202的部分。在一个示例中，第二相机134与第二扫描仪106通过连接组件254耦接到第二臂144。在一个示例中，第二相机134与第二扫描仪106一起围绕旋转轴线R旋转。
参考图1，在一个示例中，在沿Y轴线移动第一扫描仪104的同时，第一扫描仪104被配置为形成(例如，获取或生成)第一扫描数据112(图1)。第一扫描数据112表示零件200的第一部分204。在沿Y轴线移动第二扫描仪106的同时，第二扫描仪106被配置为形成(例如，获取或生成)第二扫描数据114(图1)。第二扫描数据114表示零件200的第二部分206。零件200的第一部分204和零件200的第二部分206至少部分地彼此重叠，使得第一扫描数据112的第一子集120(图1)和第二扫描数据114的第二子集122(图1)中表示零件200的第一部分204和零件200的第二部分206的重叠208。
例如，第一扫描仪104扫描表面202的第一部分204以形成第一扫描数据112，而第二扫描仪106扫描表面202的第二部分206以形成第二扫描数据114。第一部分204的一部分和第二部分206的至少一部分是表面202的相同部分。因此，第一扫描数据112的第一子集120和第二扫描数据114的第二子集122表示表面202的由第一部分204和第二部分206的重叠部分形成的相同部分，在本文中称为重叠208。
在一个示例中，重叠208包括例如由零件200的表面202形成的零件200的至少一个结构特征216(图1)。结构特征216的示例包括但不限于机加工特征(例如，紧固件孔)、边缘、表面202的两个部分的交集、零件200的两个部分之间的接头等。
第一扫描数据112和第二扫描数据114是扫描数据184的示例，并且可以采用任何期望的形式。在一个示例中，第一扫描数据112和第二扫描数据114包括一系列数据点或采取一系列数据点的形式。在一个示例中，第一扫描数据112的第一子集120和第二扫描数据114的第二子集122在表面202的关注区域中提供了更大的采样。作为一个示例，第一子集120和第二子集122为表面202的交叠208提供数据点的更大的采样。作为另一个示例，第一子集120和第二子集122在零件200将要与第二零件220配合的表面202的区域中提供数据点的更大的采样。
通常，扫描数据184(例如，第一扫描数据112和第二扫描数据114)被存储在任何期望的位置。在一个示例中，扫描数据184被存储在计算机(例如，计算机116(图1))中，例如在计算机的内部存储器中。在另一个示例中，扫描数据184被存储在不同的位置。
在一个示例中，扫描数据184被选择性地提取和存储。例如，尽管第一扫描仪104和第二扫描仪106扫描零件200的整个表面202，但是提取并保存所选择的关注区域内的数据点。作为示例，提取并保存表示重叠208的数据点(例如，第一子集120和第二子集122)。
在一个示例中，扫描数据184被选择性地提取并丢弃。例如，尽管第一扫描仪104和第二扫描仪106扫描零件200的整个表面202，但是提取并丢弃所选择的关注区域内的数据点。作为示例，表示不一致218(图1)的数据点被提取并丢弃。
在一个示例中，第一扫描数据112和第二扫描数据114用于创建预测的填隙。使用第一扫描数据112和第二扫描数据114来确定零件200的表面202与零件200的设计之间或零件200的表面202与第二零件220的第二表面224之间的差异。基于这种差异来制造垫片222。
在另一个示例中，第一扫描数据112和第二扫描数据114用于执行无垫片制造。使用第一扫描数据112和第二扫描数据114确定零件200的表面202和零件200的设计之间的差异。使用这样的方法修改第二零件220的第二表面224的设计。差异以形成修改后的设计。第二零件220的第二表面224的修改设计被配置为与零件200的表面202配合，并消除了用于无垫片制造的零件200和第二零件220之间的垫片。
参考图1，在一个示例中，扫描装置100包括计算机116。计算机116与第一扫描仪104和第二扫描仪106通信。计算机116被配置为从第一扫描仪104接收第一扫描数据112，并从第二扫描仪106接收第二扫描数据114。
计算机116包括处理器118。处理器118被配置为基于零件200的第一部分204和零件200的第二部分206的重叠208，将第一扫描数据112的第一子集120和第二扫描数据114的第二子集122对齐。
可以理解，表示零件200的整个表面202的扫描数据184是由表示表面202的离散部分的第一扫描数据112的集合和表示表面202的其他离散部分的第二扫描数据114的集合构成的。第一子集120和第二子集122的对齐使得第一扫描数据112和第二扫描数据114能够被精确地组合。因此，基于第一子集120和第二子集122的对齐来变换第一扫描数据112和第二扫描数据114，提供了在整个零件200的整个表面202的几何构型(例如，表面轮廓)的精确表示。
在一个示例中，处理器118被配置为使用第一扫描数据112和第二扫描数据114来生成零件200的模型130。在一个示例中，处理器118被配置为使用第一扫描数据112和第二扫描数据114确定零件200的表面202和零件200的设计之间或或者零件200的表面202和第二零件220的第二表面224之间的差异。如上所述，基于这样的差异制造垫片222(图5)。
在一个示例中，处理器118被配置为从由第一相机132提供的第一图像194和由第二相机134提供的第二图像196识别零件200的表面202上的不一致218。在一个示例中，处理器118执行图像处理或其他机器视觉操作以确定不一致218的存在。当识别不一致218时，处理器118被配置为将不一致218相对于图像的位置与表示不一致218的位置的数据点相关联。处理器118被配置为提取并丢弃表示不一致218的数据点。
本公开认识到位于零件200的表面202上的不一致218可能导致不准确的扫描数据184。因此，期望从扫描数据184中去除表示不一致218的数据点。不一致218的示例包括，但不限于胶带、密封剂等。
在一个示例中，计算机116与传感器240通信。在一个示例中，处理器118被配置为从传感器240接收位置数据186，并使用位置数据186确定第一扫描仪104和第二扫描仪106的相对位置。
在一个示例中，扫描装置100包括控制器124。控制器124与扫描平台102通信。通常，控制器124被配置为控制扫描装置100的部件的操作。例如，控制器124被配置为选择性地控制滑架138相对于基座136的移动、支撑梁140相对于滑架138的移动、第一臂142相对于支撑梁140的移动、第二臂144相对于支撑梁140的移动、第一扫描仪104相对于第一臂142的移动以及第二扫描仪106相对于第二臂144的移动。在一个示例中，控制器124被配置为控制第一扫描仪104的致动以形成第一扫描数据112，控制第二扫描仪106的致动以形成第二扫描数据114，控制第一相机132的致动以形成第一图像194，以及控制第二相机134的致动以形成第二图像196。
在一个示例中，控制器124与计算机116通信。这样，控制器124被配置为基于零件200的已知位置以及第一扫描仪104和第二扫描仪106的已知位置相对于零件200移动第一扫描仪104和第二扫描仪106。
在一个示例中，控制器124包括计算机数控(CNC)系统或采用其形式。控制第一扫描仪104和第二扫描仪106向控制器124的移动为第一扫描仪104和第二扫描仪106相对于零件200的移动提供期望的高精度和精密度。与独立的计量系统相比，连接到扫描平台102并由控制器124控制的第一扫描仪104和第二扫描仪106提供了更高的精度。
在一些说明性示例中，第一扫描仪104和第二扫描仪106沿其移动的X轴线、Y轴线和Z轴线与固定坐标系188的正交轴线对齐。为了本公开的目的，对齐的轴线是指彼此平行或重合的轴线。在这样的示例中，在扫描操作期间，零件200水平定向，并且扫描装置100的固定坐标系188的XY平面是水平的。然而，本公开认识到，在一些示例中，零件200具有非水平定向(例如，垂直于或倾斜于水平面)。这样，在一个或多个示例中，扫描装置100不限于所示的XYZ坐标系，并且例如在扫描操作期间以非水平定向设置。图10和图11示出了不限于特定坐标系的扫描装置100的示例。
参考图10和图11，在所公开的扫描装置100的一个或多个示例中，滑架138耦接至基座136并且可沿线性运动148的第一轴线相对于基座136移动。支撑梁140耦接至滑架138并可线性运动150的第二轴线相对于滑架138移动。线性运动150的第二轴线垂直于线性运动148的第一轴线。
第一臂142可沿线性运动152的第三轴线和沿线性运动154的第四轴线相对于支撑梁140移动。线性运动152的第三轴线垂直于线性运动148的第一轴线并且垂直于线性运动150的第二轴线。线性运动154的第四轴线平行于线性运动150的第二轴线。
第二臂144可沿线性运动156的第五轴线和沿线性运动156的第六轴线相对于支撑梁140移动。线性运动156的第五轴线垂直于线性运动148的第一轴线并且垂直线性运动150的第二轴线。线性运动158的第六轴线平行于线性运动150的第二轴线。
当第一臂142沿线性运动152的第三轴线移动并且第二臂144沿线性运动156的第五轴线移动时，第一扫描仪104的第一视场108和第二扫描仪106的第二视场110至少部分重叠。
在一个示例中，第一扫描仪104和第二扫描仪106可相对于零件200独立地移动。在沿线性运动152的第三轴线移动第一臂142时，第一扫描仪104被配置为扫描零件200的第一部分204并获取第一扫描数据112。在沿线性运动156的第五轴线移动第二臂144时，第二扫描仪106被配置为扫描零件200的第二部分206并获取第二扫描数据114。零件200的第一部分204和零件200的第二部分206至少部分重叠，因此零件200的至少一个结构特征216由第一扫描数据112和第二扫描数据114表示。
大体上参考图12至27，通过示例的方式，本公开还描述了一种扫描零件200以进行预测填隙的方法1000。例如，方法1000用于预测填隙操作或形成其一部分。使用扫描装置100(图1-3、7-11、14、18、22、26和27)来扫描零件200的至少一部分(图1、5-7、14、18、22、26和27)来实现方法1000。
参考图12和图14，方法1000包括相对于零件200将扫描平台102移动到扫描位置258的步骤(框1002)。例如，扫描平台102被移动到零件200下方的扫描位置258，如图14所示。移动扫描平台102还使连接的第一扫描仪104和第二扫描仪106相对于零件200移动。
在一个示例中，扫描位置258(图12)是多个扫描位置192(图6)中的一个。例如，扫描位置258是第一扫描位置。在一个或多个示例中，第一扫描位置258将扫描装置100定位成紧邻零件200的第一零件端226(图6)或第二零件端228(图6)中的一个。
方法1000包括在扫描平台102处于扫描位置258的情况下将第一扫描仪104和第二扫描仪106相对于零件200沿X轴线移动的步骤(框1004)。在一个示例中，通过使滑架138相对于基座136沿X轴线移动(图14)，使第一扫描仪104和第二扫描仪106沿X轴线一起移动。例如，相对于基座136沿X轴线移动滑架138将第一扫描仪104定位在第一X位置272(图14)，并且将第二扫描仪106定位在第二X位置274(图14)。第一X位置272和第二X位置274不同。
在与机翼1220的框架1222(图5和6)一起使用的方法1000的示例性实施方式中，沿X轴线一起移动第一扫描仪104和第二扫描仪106有利地使得框架1222的翼梁能够被第一扫描仪104和第二扫描仪106扫描并且同时框架1222的单个肋被第一扫描仪104和第二扫描仪106扫描。在一个示例中，框架1222的肋在由第一扫描仪104扫描的第一部分204和由第二扫描仪106扫描的第二部分206形成的重叠208中。例如，肋或一部分肋(例如，肋的边缘)是用于对齐扫描数据184(图1)的数据子集的结构特征216(图1)。
方法1000包括在扫描平台102处于扫描位置258的情况下将第一扫描仪104和第二扫描仪106相对于零件200沿Z轴线移动的步骤。在一个示例中，通过使支撑梁140相对于滑架138(图14)沿Z轴线移动，使第一扫描仪104和第二扫描仪106沿Z轴线一起移动。例如，使支撑梁140相对于滑架138沿Z轴线移动，将第一扫描仪104定位在第一Z位置，并且将第二扫描仪106定位在第二Z位置。在一个或多个示例中，第一Z位置和第二Z位置相同或不同。
方法1000包括第一扫描仪104位于第一X位置272的情况下使第一扫描仪104相对于零件200沿Y轴线移动的步骤(框1006)。方法1000还包括在第二扫描仪106位于第二X位置274的情况下使第二扫描仪106相对于零件200沿Y轴线移动步骤(框1008)。
在一个示例中，第一扫描仪104耦接至第一臂142，第二扫描仪106耦接至第二臂144。移动第一扫描仪104的步骤包括使第一臂142相对于扫描平台102的支撑梁140沿Y轴线移动的步骤(框1006)。移动第二扫描仪106的步骤包括使第二臂144相对于支撑梁140沿Y轴线移动的步骤(框1008)。第一臂142和第二臂144沿Y轴线彼此独立且彼此相对地移动。
方法1000包括在沿Y轴线移动第一扫描仪104的同时扫描零件200的第一部分204(图14)以形成(例如，生成或获取)第一扫描数据112(图15)用于预测填隙的步骤(框1010)。方法1000还包括在沿Y轴线移动第二扫描仪106的同时扫描零件200的第二部分206(图14)以形成(例如，生成或获取)第二扫描数据114用于预测填隙的步骤(框1012)。
如图14所示，由第一扫描仪104扫描的零件200的第一部分204和由第二扫描仪106扫描的零件200的第二部分206彼此部分重叠。第一扫描数据112的第一子集120(图15)和第二扫描数据114的第二子集122表示第一部分204和第二部分206的重叠208(图14)。
在一个示例中，方法1000还包括使第一扫描仪104相对于零件200沿Z轴线移动以及使第二扫描仪106相对于零件200沿Z轴线移动的步骤。移动第一扫描仪104的步骤包括使第一臂142相对于支撑梁沿Z轴线移动的步骤。移动第二扫描仪106的步骤包括使第二臂144相对于支撑梁140沿Z轴线移动的步骤。第一臂142和第二臂144沿Z轴线彼此独立地移动并且相对于彼此移动。在一个示例中，在沿Y轴线移动第一扫描仪104的同时执行沿Z轴线移动第一扫描仪104的步骤(框1006)。在一个示例中，在使第二扫描仪106沿Y轴线移动的同时，执行使第二扫描仪106沿Z轴线移动的步骤(框1008)。
沿Z轴线移动第一扫描仪104和第二扫描仪106(例如，通过相对于滑架138移动支撑梁140和/或相对于支撑梁140移动相应的第一臂142和第二臂144)相对于零件200选择性地定位第一扫描仪104和第二扫描仪106。例如，在扫描操作期间(例如，当沿Y轴线移动第一扫描仪104时)，沿Z轴线对第一扫描仪104的选择性控制在第一扫描仪104和零件200的表面202之间保持一致的偏移。类似地，在扫描操作期间(例如，在沿Y轴线移动第二扫描仪106的同时)沿Z轴线对第二扫描仪106的选择性控制在第二扫描仪106和零件200的表面202之间保持一致的偏移。保持一致且精确的偏移有利地提高了表示零件200的扫描数据184(图1)的精度。
在一个示例中，扫描平台102在数控编程下操作(例如，经由控制器124)以控制第一扫描仪104和第二扫描仪106的Z位置，基于零件200的已知位置以及第一扫描仪104和第二扫描仪106的已知位置(例如，在扫描操作期间使用位置数据186确定)保持与零件200的一致偏移。因此，表示零件200的表面202的扫描数据184和表示第一扫描仪104和第二扫描仪106的精确位置的位置数据186用于产生零件200的精确的三维表示。
参考图13和图15，在一个示例中，方法1000包括通过将第二扫描数据114的第二子集122与第一扫描数据112的第一子集120对齐，将第二扫描数据114配准到第一扫描数据112的步骤(框1014)。
使用对齐两组数据点的任何合适的空间(例如，点云)变换操作来执行配准步骤(框1014)，诸如通过将多个数据集合并为全局一致的模型。例如，第一扫描数据112和第二扫描数据114经历调节步骤，其中，从两组扫描数据中提取共同特征(例如，结构特征216(图1))。一旦提取的数据的两个子集都可用，扫描数据就会经过转换过程，在转换过程中，使用等待的最佳拟合和点云合并的组合来合并数据集。在一个示例中，方法1000包括使用第一扫描数据112和第二扫描数据114生成零件200的模型130(图1)的步骤。
在一个或多个示例中，在图12和图14所示的操作之后，方法1000包括使第一扫描仪104和第二扫描仪106相对于零件200沿X轴线进一步顺序地移动，例如沿零件200的长度L的一部分(图6)移动以将第一扫描仪104和第二扫描仪106定位在多个相应的后续X位置。当在每个相应的后续X位置处时，第一扫描仪104和第二扫描仪106扫描零件200的相应的后续部分以形成后续的扫描数据。
参考图16和图18，在一个示例中，方法1000包括在扫描平台102位于扫描位置258(图18)的情况下使第一扫描仪104和第二扫描仪106相对于零件200沿X-轴线移动的步骤(框1016)。在一个实例中，通过使滑架138相对于基座136沿X轴线移动(图18)，第一扫描仪104和第二扫描仪106沿X轴线进一步一起移动。例如，使滑架138相对于基座136沿X轴线移动将第一扫描仪104定位在第三X位置276(图18)，并且将第二扫描仪106定位在第四X位置278(图18)。第三X位置276和第四X位置278是不同的。
方法1000包括在第一扫描仪104位于第三X位置276的情况下使第一扫描仪104相对于零件200沿Y轴线移动的步骤(框1018)。方法1000还包括在第二扫描仪106处于第四X位置278的情况下，使第二扫描仪106沿Y轴线相对于零件200移动的步骤(框1020)。
在一个示例中，方法1000还包括使第一扫描仪104相对于零件200沿Z轴线移动以及使第二扫描仪106相对于零件200沿Z轴线移动的步骤。
方法1000包括在沿Y轴线移动第一扫描仪104的同时扫描零件200的第三部分264(图18)以形成第三扫描数据268(图19)的步骤(框1022)。方法1000还包括在移动第二扫描仪106的同时扫描零件200的第四部分266(图18)以形成第四扫描数据270(图19)的步骤(框1024)。
如图14所示，在一个示例中，零件200的第一部分204和零件200的第二部分206形成零件200的第一部段260。如图18所示，在一个示例中，零件200的第三部分264和零件200的第四部分266形成零件200的第二部段262，其直接邻近零件200的第一部段260。零件200的由第二扫描仪106扫描的第二部分206(图14)和零件200的由第一扫描仪104扫描的第三部分264(图18)彼此部分重叠。第二扫描数据114的第三子集280(图19)和第三扫描数据268的第四子集282(图19)表示第二部分206和第三部分264的第二重叠284(图18)。由第一扫描仪104扫描的零件200的第三部分264和由第二扫描仪106扫描的零件200的第四部分266彼此部分重叠。第三扫描数据268的第五子集286(图19)和第四扫描数据270的第六子集288(图18)表示第三部分264和第四部分266的第三重叠290(图18)。
参考图17和图19，在一个示例中，方法1000包括通过将第三扫描数据268的第四子集282与第二扫描数据114的第三子集280对齐，将第三扫描数据268配准到第二扫描数据114的步骤(框1026)。方法1000还包括通过将第四扫描数据270的第六子集288与第三扫描数据268的第五子集286对齐，将第四扫描数据270配准到第三扫描数据268的步骤(框1028)。
使用对齐两组数据点的任何合适的空间(例如，点云)变换操作来执行配准步骤(框1026和1028)，诸如通过将多个数据集合并为全局一致的模型。例如，第一扫描数据112、第二扫描数据114、第三扫描数据268和第四扫描数据270经历调节步骤，其中，从扫描数据集中提取共同特征(例如，结构特征216(图1))。一旦提取的数据的子集可用，扫描数据就会经过转换过程，在转换过程中，使用等待的最佳拟合和点云合并的组合来合并数据集。在一个示例中，方法1000包括使用第一扫描数据112、第二扫描数据114、第三扫描数据268和第四扫描数据270来生成零件200的模型130(图1)的步骤。
在一个或多个示例中，图16和图18中所示的操作可以通过沿基座136的长度移动滑架138而在多个X位置处被顺序地重复以沿零件200的长度L(图6)的一部分扫描零件200的多个后续部段。在零件200的长度L的与基座136的长度相对应的一部分被顺序地扫描之后，扫描平台102沿零件200的长度L被移动到另一个扫描位置，并且在图12、14、16和18所示的操作被重复执行，以扫描零件200的长度L的后续部分。
参考图20和22，在一个示例中，方法1000包括将扫描平台102相对于零件200移动到第二扫描位置292(图22)的步骤(框1030)。在一个示例中，第二扫描位置292是多个扫描位置192(图6)之一。
在一个示例中，方法1000包括在扫描平台102处于第二扫描位置292的情况下使第一扫描仪104和第二扫描仪106相对于零件200沿X轴线移动的步骤(框1032)。在一个示例中，通过使滑架138相对于基座136(图22)沿X轴线移动，第一扫描仪104和第二扫描仪106沿X轴线一起移动。例如，使滑架138相对于基座136沿X轴线移动，将第一扫描仪104定位在第五X位置294(图22)，并且将第二扫描仪106定位在第六X位置296(图22)处。第五X位置294和第六X位置296不同。
方法1000包括在第一扫描仪104位于第五X位置294的情况下使第一扫描仪104相对于零件200沿Y轴线移动的步骤(框1034)。方法1000还包括在第二扫描仪106处于第六X位置296的情况下使第二扫描仪106相对于零件200的部段沿Y轴线移动的步骤(框1036)。
在一个示例中，方法1000还包括使第一扫描仪104相对于零件200沿Z轴线移动以及使第二扫描仪106相对于零件200沿Z轴线移动的步骤。
方法1000包括在移动第一扫描仪104的同时扫描零件200的第五部分298(图22)以获取第五扫描数据302(图23)的步骤(框1038)。方法1000还包括在移动第二扫描仪106的同时扫描零件200的第六部分300(图22)以获取第六扫描数据304(图23)的步骤(框1040)。
如图22所示，在一个示例中，零件200的第五部分298和零件200的第六部分300形成零件200的第三部段306，其直接邻近零件200的第二部段262。由第二扫描仪106扫描的零件200的第四部分266(图18)和由第一扫描仪104扫描的零件200的第五部分298彼此部分重叠。第四扫描数据270的第七子集308(图23)和第五扫描数据302的第八子集310(图23)表示第四部分266和第五部分298的第四重叠312(图22)。由第一扫描仪104扫描的零件200的第五部分298和由第二扫描仪106扫描的零件200的第六部分300彼此部分重叠。第五扫描数据302的第九子集314(图23)和第六扫描数据304的第十子集316(图23)表示第五部分298和第六部分300的第五重叠318。
参考图21和图23，在一个示例中，方法1000包括通过将第五扫描数据302的第八子集310与第四扫描数据270的第七子集308对齐而将第五扫描数据302配准到第四扫描数据270的步骤(框1042)。方法1000还包括通过将第六扫描数据304的第十子集316与第五扫描数据302的第九子集314对齐来将第六扫描数据304配准到第五扫描数据302的步骤(框1044)。
使用对齐两组数据点的任何合适的空间(例如，点云)变换操作来执行配准步骤(框1042和1044)，诸如通过将多个数据集合并为全局一致的模型。例如，第一扫描数据112、第二扫描数据114、第三扫描数据268、第四扫描数据270、第五扫描数据302和第六扫描数据304经历调节步骤，其中，从扫描数据集中提取共同特征(例如，结构特征216(图1))。一旦提取的数据的子集可用，扫描数据就会经过转换过程，在转换过程中，使用等待的最佳拟合和点云合并的组合来合并数据集。在一个示例中，方法1000包括使用第一扫描数据112、第二扫描数据114、第三扫描数据268、第四扫描数据270、第五扫描数据302和第六扫描数据304来生成零件200的模型130(图1)的步骤。
在一个或多个示例中，图12-23中所示的操作可以在沿零件200的长度L(图6)的多个随后的X位置处被顺序地重复，以形成表示沿零件200的长度L和宽度W(图6)的整个零件200的扫描数据184(图1)。应当理解，在一些示例中，在沿零件200的长度L将扫描平台102移动到多个扫描位置192的一个后续位置之前，在扫描平台102的多个扫描位置192(图6)中的给定的一个扫描位置处扫描零件200的多于两个部段。被扫描的零件200的每个部段均与零件200的直接相邻部段重叠，从而使扫描数据的子集在扫描数据的配准期间能够对齐。
在一个或多个示例中，沿X轴线移动第一扫描仪104和第二扫描仪106，继而将第一扫描仪104和第二扫描仪106沿零件200的长度L移动到相应的X位置。在相应的X位置，第一扫描仪104和第二扫描仪106可沿Y轴线移动，以扫描零件200的宽度W(图6)的至少一部分。如图6所示，在一个或更多个示例中，零件200(例如，机翼1220的框架1222)的最大宽度显著大于零件200的最小宽度。第一臂142和第二臂144的构造和移动导致了零件200的最大宽度和最小宽度之间的显著差异而不需要扫描平台102移动到不同的扫描位置。
参考图24、26和27，在一个示例中，第一臂142和第二臂144沿Y轴线在相反的方向上延伸。沿Y轴线移动第一扫描仪104的步骤(框1006、1018和1034)中的每一个步骤包括沿Y轴线在第一方向上移动第一臂142的步骤(框1046)。沿Y轴线移动第二扫描仪106的步骤(框1008、1020和1036)中的每一个步骤包括沿Y轴线在第二方向上移动第二臂144的步骤(框1048)。第一方向和第二方向彼此相反。扫描零件200的第一部分204(图14)的步骤(框1010)和扫描零件200的第二部分206(图14)的步骤(框1012)包括扫描零件200的整个宽度的步骤(框1050)。类似地，扫描零件200的第三部分264(图18)的步骤(框1022)和扫描零件200的第四部分266(图18)的步骤(框1024)包括扫描零件200的整个宽度的步骤(框1050)。类似地，扫描零件200的第五部分298(图22)的步骤(框1038)和扫描零件200的第六部分300(图22)的步骤(框1040)包括扫描零件200的整个宽度的步骤(框1050)。
如图26所示，沿Y轴线在相反方向上移动第一臂142和第二臂144使得第一扫描仪104和第二扫描仪106能够以零件200的最大宽度WMAX被定位成靠近零件200的相对边缘以在沿Y轴线移动时扫描零件200的整个宽度W。如图27所示，沿Y轴线在相反方向上移动第一臂142和第二臂144还使得第一扫描仪104和第二扫描仪106能够以零件200的最小宽度WMIN被定位成接近零件200的相对边缘以在沿Y轴线移动时扫描零件200的整个宽度W。
参考图7、8和25，在一个示例中，方法1000包括将扫描平台102的基座136相对于零件200移动到多个扫描位置192(图6)的步骤(框1052)。在一个示例中，多个扫描位置192沿X轴线布置。例如，基座136沿零件200的长度L(图6)移动到多个扫描位置192中的每一个。
在一个示例中，方法1000包括在多个扫描位置192中的每一个处复制基座136的可重复形状的步骤(框1054)。在一个示例中，复制基座136的可重复形状的步骤(框1054)包括使用耦接至基座136的多个千斤顶174(图8)向基座136施加恒定的力F(图8)使得基座136在多个扫描位置192中的每一个扫描位置处保持可重复的形状的步骤(框1056)。
在一个示例中，方法1000包括一步骤(框1058)：在多个扫描位置192中的每一个处，使用第一扫描仪104和第二扫描仪106扫描零件200的一部段以形成表示零件200的扫描数据184用于预测填隙。在该示例中，在沿X轴线、Y轴线和/或Z轴线相对于零件200移动第一扫描仪104和第二扫描仪106的同时，基座136的可重复形状被复制并保持在多个扫描位置192中的每一个处。
现在参考图4和图28，扫描装置100和方法1000的示例可以在飞机制造和维修方法1100的背景下使用，如图28的流程图和如图4示意性示出的飞机1200所示。
参考图4，在一个示例中，飞行器1200包括机身1202和多个高级系统1204。高级系统1204的示例包括推进系统1208、电气系统1210、液压系统1212和环境系统1214中的一个或多个。在另一示例中，飞机1200包括任何数量的其他类型的系统，例如通信系统、制导系统等。扫描装置100和方法1000可以用于飞机1200的至少一个部件的制造和/或组装中。例如，扫描数据184用于制造垫片222(图5)以形成机身1202、机体1218和/或机翼1220的一部分。
如图28所示，在预生产期间，方法1100包括飞机1200的规格和设计(框1102)和材料采购(框1104)。在飞机1200的生产期间，方法1100包括部件和子部件制造(框1106)和系统集成(框1108)。此后，方法1100包括飞机1200的认证和交付(框1110)，以及飞机1200被投入使用(框1112)。例行维护和维修(框1114)包括对飞机1200的一个或多个组件、部件和系统进行修改、重新配置、翻新等。
图28所示的方法1100的每个过程可以由系统集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)执行或施行。为了便于说明，系统集成商可以包括但不限于任何数量的航天器制造商和主要系统分包商；第三方可以包括但不限于任何数量的销售商、分包商和供应商；运营商可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。
本文所示和所述的扫描装置100和方法1000的示例可以在图28所示的流程图中示出的制造和维修方法1100的任何一个或多个阶段中采用。在一个示例中，扫描装置100和方法1000用于扫描飞机1200的零件200以在部件和子部件制造(框1106)和/或系统集成(框1108)期间进行预测填隙。在一个示例中，扫描装置100和方法1000用于在飞机1200投入使用(框1112)时和/或在维护和维修期间(框1114)扫描替换零件以进行预测填隙。
为了减少制造成本和时间，所公开的扫描装置100和方法1000辅助预测飞机零件中的垫片。扫描装置100和方法1000的示例提供了对这些零件的有效测量和检查，并使得能够快速获取精确的扫描数据。因此，还公开了一种预测飞机1200(图4)的零件200和第二零件220之间的间隙的方法以及使用扫描装置100(图1-3和7-11)和/或方法1000(图12-27)制造在组装飞机1200的一部分期间使用的垫片222(图5)的方法。
尽管说明性示例针对用于扫描零件以用于预测填隙的装置和方法，但是所公开的扫描装置100和方法1000也可应用于各种其他检查或测量应用中的任何一种。
如本文所使用的，被“配置为”执行特定功能的系统、装置、设备、结构、物品、元件、部件或硬件确实能够执行特定功能而没有任何改变，而不是仅仅进一步修改后具有执行特定功能的潜力。换句话说，“配置”为执行特定功能的系统、装置、设备、结构、物品、元件、部件或硬件是出于执行特定功能的目的而专门选择、创建、实施、利用、编程和/或设计的。如本文所使用的，“配置为”表示使得系统、装置、结构、物品、元件、部件或硬件能够执行特定功能而无需进一步修改的系统、装置、结构、物品、元件、部件或硬件的现有特征。为了本公开的目的，被描述为“配置为”执行特定功能的系统、装置、设备、结构、物品、元件、部件或硬件可以另外地或替代地被描述为“适于”和/或“有效地”执行该功能。
除非另有说明，否则术语“第一”、“第二”、“第三”等仅在本文中用作标签，并且无意对这些术语所指的项目施加次序、位置或层次要求。此外，提及例如“第二”项目并不要求或排除例如“第一”或编号较低的项目和/或例如“第三”或编号较高的项目的存在。
出于本公开的目的，术语“耦接(coupled)”，“耦接(coupling)”和类似术语是指彼此接合、链接、紧固、附接、连接、连通或以其他方式(例如，机械、电气、流体、光学、电磁)关联的两个或更多个元件。在各种示例中，元件可以直接或间接关联。作为示例，元件A可以直接与元件B直接关联。作为另一个示例，元件A可以例如经由另一元件C间接与元件B相关联。将理解的是，并非各种公开的元件之间的所有关联都必须表示出来。因此，也可以存在除附图中描绘的那些联接之外的其他联接。
如本文中所使用的，相对术语，例如“水平”、“竖直”、“平行”、“垂直”等，包括其中项目正好是所陈述的状况的情况和其中项目近似地是所陈述的状况的情况。
如本文中所使用的，术语“大约”是指接近(但非精确)仍然执行期望的功能或达到期望的结果的所述条件的条件，例如处于可接受的预定公差或精度内的条件。例如，术语“大约”是指在所述条件的10％以内的条件。但是，术语“大约”不排除恰好是所述条件的条件。
在以上参考的图1中，框可以表示其功能元件、特征或其部件，并且连接各个框的线不一定暗示任何特定的结构。因此，可以对所示的结构进行修改、增加和/或省略。另外，本领域技术人员将认识到，并非上面提到的图1-11、14、15、18、19、22、23、26和27中描述和示出的所有元件都必须包括在每个示例中，并且并非本文所述的所有元件都必须在每个说明性示例被描绘。除非另有明确说明，否则在上面提到的图1-11、14、15、18、19、22、23、26和27中所描绘的示例的示意图并不意味着暗示对说明性示例的结构限制。而是，尽管指示了一种说明性结构，但是应当理解，可以在适当时修改该结构。
在上面提到的图12、13、16、17、20、21、24、25和28中，框可以表示操作、步骤和/或其部分，并且连接各个框的线并不表示任何特定的顺序或操作或其部分的依赖性。将理解的是，不一定呈现各种公开的操作之间的所有依赖性。图12、13、16、17、20、21、24、25和28以及描述这里阐述的所公开的方法的操作的所附公开不应被解释为必须确定要执行的操作的顺序。而是，尽管指示了一种说明性的顺序，但是应当理解，可以适当地修改操作的顺序。因此，可以对所示的操作进行修改、增加和/或省略，并且可以以不同的顺序或同时执行某些操作。另外，本领域技术人员将理解，并非需要执行所描述的所有操作。
此外，在本说明书全文中对本文使用的特征、优点或类似语言的引用并不意味着可以用本文公开的示例实现的所有特征和优点应该是或在任何单个示例中。而是，提及特征和优点的语言应理解为是指在至少一个示例中包括结合示例描述的特定特征、优点或特性。因此，在整个本公开中使用的特征、优点和类似语言的讨论可以但不必指代相同的示例。
此外，本公开包括根据以下条款的实施例：
条款1.一种用于预测填隙的扫描装置，包括：
扫描平台；
形成用于预测填隙的第一扫描数据的第一扫描仪，所述第一扫描仪耦接到所述扫描平台；和
形成用于预测填隙的第二扫描数据的第二扫描仪，所述第二扫描仪耦接到所述扫描平台，
其中，所述扫描平台被配置为：
使得第一扫描仪和第二扫描仪沿X轴线和Z轴线一起移动；和
使得第一扫描仪和第二扫描仪沿Y轴线彼此独立且相对于彼此移动。
条款2.如条款1所述的扫描装置，其中，所述扫描平台包括：
基座；
滑架，其耦接至所述基座并且可相对于所述基座沿X轴线移动；
支撑梁，其耦接至所述滑架并且可相对于所述滑架沿Z轴线移动；
第一臂，其耦接到所述支撑梁并且可相对于所述支撑梁沿Y轴线移动，其中，所述第一扫描仪耦接到所述第一臂；和
第二臂，其耦接到所述支撑梁并且可相对于所述支撑梁沿Y轴线移动，其中所述第二扫描仪耦接到所述第二臂。
条款3.如条款2所述的扫描装置，其中：
第一臂可相对于支撑梁沿Z轴线移动。和
第二臂可相对于支撑梁沿Z轴线移动。
条款4.如条款2-3中任一项所述的扫描装置，其中：
所述第一扫描仪具有第一视场；
所述第二扫描仪具有第二视场；并且
当所述第一臂和所述第二臂沿Y轴线在相反方向上移动时，所述第一视场和所述第二视场至少部分重叠。
条款5.如条款2-4中任一项所述的扫描装置，其中：
所述第一臂和所述第二臂沿Y轴线在相反的方向上延伸；和
所述第一臂和所述第二臂可彼此独立和相对于彼此移动。
条款6.如条款2-5中任一项所述的扫描装置，其中：
所述扫描平台还包括耦接至所述基座的多个轮组件；和
所述基座可移动到零件下方的多个扫描位置，以相对于所述零件的表面定位所述第一扫描仪和所述第二扫描仪。
条款7.如条款6所述的扫描装置，其中，所述扫描平台还包括多个千斤顶，所述千斤顶耦接至所述基座并且被配置为向所述基座施加恒定的力，以使得所述基座在所述多个扫描位置中的每一个扫描位置处保持可重复的形状。
条款8.如条款1-7中的任一项所述的扫描装置，其中，所述第一扫描仪和所述第二扫描仪中的每一个包括一对激光扫描仪。
条款9.如条款1-8中任一项所述的扫描装置，其中：
所述第一扫描数据表示零件的第一部分；
所述第二扫描数据表示所述零件的第二部分；和
所述零件的第一部分和所述零件的第二部分至少部分重叠，因此所述第一扫描数据的第一子集和所述第二扫描数据的第二子集表示所述零件的所述第一部分和所述零件的所述第二部分的重叠。
条款10.如条款9的扫描装置，还包括：
计算机，其与所述第一扫描仪和所述第二扫描仪通信，并被配置为接收所述第一扫描数据和所述第二扫描数据，
其中计算机包括处理器，该处理器被配置为通过将所述第二扫描数据的所述第二子集与所述第一扫描数据的所述第一子集对齐来将所述第二扫描数据配准到所述第一扫描数据。
条款11.如条款10所述的扫描装置，还包括：
第一相机，以形成所述零件的第一部分的第一图像，所述第一相机耦接到所述扫描平台；和
第二相机，以形成所述零件的第二部分的第二图像，所述第二相机耦接到所述扫描平台；并且其中：
所述扫描平台被配置为：
使所述第一相机与所述第一扫描仪一起沿X轴线、Y轴线和Z轴线移动；和
使所述第二相机与所述第二扫描仪一起沿X轴线、Y轴线和Z轴线移动；和
所述处理器进一步被配置为：
从所述第一图像和所述第二图像中的一个或多个确定所述零件上是否存在不一致；和
提取表示所述不一致的所述第一扫描数据和所述第二扫描数据中的一个或多个的一部分。
条款12.一种扫描零件以进行预测填隙的方法，所述方法包括：
使扫描平台相对于所述零件移动到扫描位置；
在所述扫描位置，使第一扫描仪和第二扫描仪沿X轴线相对于所述零件移动；
在所述第一扫描仪位于第一X位置的情况下，使所述第一扫描仪相对于所述零件沿Y轴线移动；
在所述第二扫描仪位于第二X位置的情况下，使所述第二扫描仪相对于所述零件沿Y轴线移动；
在移动所述第一扫描仪的同时，扫描所述零件的第一部分以形成用于预测填隙的第一扫描数据；和
在移动所述第二扫描仪的同时，扫描所述零件的第二部分以形成用于预测填隙的第二扫描数据；并且其中：
由所述第一扫描仪扫描的所述零件的第一部分和由所述第二扫描仪扫描的所述零件的第二部分彼此部分重叠；和
所述第一扫描数据的第一子集和所述第二扫描数据的第二子集表示所述第一部分和所述第二部分的重叠。
条款13.如条款12所述的方法，还包括：
将所述扫描平台的基座相对于所述零件移动到多个扫描位置；
在所述多个扫描位置中的每个位置处，复制所述基座的可重复形状；和
在所述多个扫描位置中的每个位置处，使用所述第一扫描仪和所述第二扫描仪扫描所述零件的一个部段以形成表示所述零件的扫描数据，以用于预测填隙。
条款14.如条款13所述的方法，其中复制所述基座的可重复形状包括使用耦接至所述基座的多个千斤顶向所述基座施加恒定的力，以使所述基座在所述多个扫描位置中的每一个处保持可重复形状。
条款15.如条款13-14中任一项所述的方法，其中：
所述零件包括飞机机翼的框架；和
将所述扫描平台的所述基座移动到所述多个扫描位置包括在所述框架下方移动所述基座。
条款16.如条款12-15中的任一项所述的方法，还包括：通过将所述第二扫描数据的所述第二子集与所述第一扫描数据的所述第一子集对齐，将所述第二扫描数据配准到所述第一扫描数据。
条款17.如条款12-16中任一项所述的方法，还包括：
在扫描位置，使所述第一扫描仪和所述第二扫描仪沿X轴线相对于所述零件移动；
在所述第一扫描仪处于第三X位置的情况下，使所述第一扫描仪相对于所述零件沿Y轴线移动；
在所述第二扫描仪处于第四X位置的情况下，使所述第二扫描仪相对于所述零件沿Y轴线移动；
在移动所述第一扫描仪的同时，扫描所述零件的第三部分以形成第三扫描数据；和
在移动所述第二扫描仪的同时，扫描所述零件的第四部分以形成第四扫描数据；并且其中：
所述零件的第一部分和所述零件的第二部分形成所述零件的第一部段；
所述零件的第三部分和所述零件的第四部分形成所述零件的第二部段，该第二部段与所述零件的第一部段直接相邻；
由所述第二扫描仪扫描的所述零件的第二部分和由所述第一扫描仪扫描的所述零件的第三部分彼此部分重叠；
所述第二扫描数据的第三子集和所述第三扫描数据的第四子集表示第二部段和第三部段的第二重叠；
由所述第一扫描仪扫描的所述零件的第三部分和由所述第二扫描仪扫描的所述零件的第四部分彼此部分重叠；和
第三扫描数据的第五子集和第四扫描数据的第六子集表示第三部分和第四部分的第三重叠。
条款18.如条款17所述的方法，还包括：
通过将所述第二扫描数据的第二子集与所述第一扫描数据的第一子集对齐，将所述第二扫描数据配准到所述第一扫描数据；
通过将所述第三扫描数据的第四子集与所述第二扫描数据的第三子集对齐，将所述第三扫描数据配准到所述第二扫描数据；和
通过将所述第四扫描数据的第六子集与所述第三扫描数据的第五子集对齐，将所述第四扫描数据配准到所述第三扫描数据。
条款19.如条款17所述的方法，还包括：
使所述扫描平台相对于所述零件移动到第二扫描位置；
在所述第二扫描位置，使所述第一扫描仪和所述第二扫描仪沿X轴线相对于所述零件移动；
在所述第一扫描仪位于第五X位置的情况下，使所述第一扫描仪相对于所述零件沿Y轴线移动；
在所述第二扫描仪位于第六个X位置的情况下，使所述第二扫描仪相对于所述零件的所述部段沿Y轴线移动；
在移动所述第一扫描仪的同时，扫描所述零件的第五部分以形成第五扫描数据；和
在移动所述第二扫描仪的同时，扫描所述零件的第六部分以形成第六扫描数据；并且其中：
所述零件的第五部分和所述零件的第六部分形成所述零件的第三部段，该部段与所述零件的第二部段直接相邻；
由所述第二扫描仪扫描的所述零件的第四部分和由所述第一扫描仪扫描的所述零件的第五部分彼此部分重叠；
第四扫描数据的第七子集和第五扫描数据的第八子集表示所述第四部分和所述第五部分的第四重叠；
由所述第一扫描仪扫描的所述零件的第五部分和由所述第二扫描仪扫描的所述零件的第六部分彼此部分重叠；和
第五扫描数据的第九子集和第六扫描数据的第十子集表示所述第五部分和所述第六部分的第五重叠。
条款20.如条款19所述的方法，还包括：
通过将所述第二扫描数据的第二子集与所述第一扫描数据的第一子集对齐，将所述第二扫描数据配准到所述第一扫描数据；
通过将所述第三扫描数据的第四子集与所述第二扫描数据的第三子集对齐，将所述第三扫描数据配准到所述第二扫描数据；
通过将所述第四扫描数据的第六子集与所述第三扫描数据的第五子集对齐，将所述第四扫描数据配准到所述第三扫描数据；
通过将所述第五扫描数据的第八子集与所述第四扫描数据的第七子集对齐，将所述第五扫描数据配准到所述第四扫描数据；和
通过将所述第六扫描数据的第十子集与所述第五扫描数据的第九子集对齐，将所述第六扫描数据配准到所述第五扫描数据。
条款21.如条款12-20中任一项所述的方法，其中：
所述第一扫描仪被耦接至所述扫描平台的第一臂；
所述第二扫描仪被耦接至所述扫描平台的第二臂；
所述第一臂和所述第二臂沿Y轴线在相反的方向上延伸；
移动所述第一扫描仪包括：沿Y轴线在第一方向上移动所述第一臂；以及
移动所述第二扫描仪包括：沿Y轴线在第二方向上移动所述第二臂，该第二方向与所述第一方向相反；和
扫描所述零件的第一部分和扫描所述零件的第二部分包括扫描所述零件的整个宽度。
描述的一个示例的特征、优点和特性可以在一个或多个其他示例中以任何合适的方式组合。相关领域的技术人员将认识到，可以在没有特定示例的一个或多个特定特征或优点的情况下实践本文描述的示例。在其他情况下，在某些示例中可能认识到并非在所有示例中都存在的其他特征和优点。此外，尽管已经示出并描述了扫描装置100和方法1000的各种示例，但是本领域技术人员在阅读说明书之后可以进行修改。本申请包括这样的修改并且仅由权利要求的范围限制。

Claims (10)

1.一种用于预测填隙的扫描装置(100)，包括：
扫描平台(102)；
第一扫描仪(104)，以形成用于预测填隙的第一扫描数据(112)，所述第一扫描仪(104)被耦接到所述扫描平台(102)；和
第二扫描仪(106)，以形成用于预测填隙的第二扫描数据(114)，所述第二扫描仪(106)被耦接到所述扫描平台(102)，
其中，所述扫描平台(102)被配置为：
使所述第一扫描仪(104)和所述第二扫描仪(106)沿X轴线和Z轴线一起移动；和
使所述第一扫描仪(104)和所述第二扫描仪(106)沿Y轴线彼此独立且相对于彼此移动。
2.根据权利要求1所述的扫描装置(100)，其中，所述扫描平台(102)包括：
基座(136)；
滑架(138)，其被耦接到所述基座(136)并且沿所述X轴线相对于所述基座(136)可移动；
支撑梁(140)，其被耦接到所述滑架(138)，并且沿所述Z轴线相对于所述滑架(138)可移动；
第一臂(142)，其被耦接到所述支撑梁(140)，并且沿所述Y轴线相对于所述支撑梁(140)可移动，其中所述第一扫描仪(104)被耦接到所述第一臂(142)；和
第二臂(144)，其被耦接到所述支撑梁(140)并且相对于所述支撑梁(140)沿所述Y轴线可移动，其中所述第二扫描仪(106)被耦接到所述第二臂(144)。
3.根据权利要求2所述的扫描装置(100)，其中：
所述第一臂(142)沿所述Z轴线相对于所述支撑梁(140)可移动；和
所述第二臂(144)沿所述Z轴线相对于所述支撑梁(140)可移动。
4.根据权利要求2-3中的任一项所述的扫描装置(100)，其中：
所述第一扫描仪(104)具有第一视场(108)；
所述第二扫描仪(106)具有第二视场(110)；和
当所述第一臂(142)和所述第二臂(144)沿所述Y轴线在相反方向上移动时，所述第一视场(108)和所述第二视场(110)至少部分重叠。
5.根据权利要求2-3中的任一项所述的扫描装置(100)，其中：
所述第一臂(142)和所述第二臂(144)沿所述Y轴线在相反方向上延伸；和
所述第一臂(142)和所述第二臂(144)彼此独立且相对于彼此可移动。
6.根据权利要求2-3中的任一项所述的扫描装置(100)，其中：
所述扫描平台(102)还包括被耦接到所述基座(136)的多个轮组件(146)；
所述基座(136)可移动到零件(200)下方的多个扫描位置(192)，以相对于所述零件(200)的表面(202)定位所述第一扫描仪(104)和所述第二扫描仪(106)；和
其中，所述扫描平台(102)进一步包括多个千斤顶(174)，所述多个千斤顶(174)被耦接到所述基座(136)并被配置为向所述基座(136)施加恒定的力(F)，以便所述基座(136)在所述多个扫描位置(192)中的每一个处保持可重复形状。
7.根据权利要求1-3中的任一项所述的扫描装置(100)，其中：
所述第一扫描数据(112)表示零件(200)的第一部分(204)；
所述第二扫描数据(114)表示所述零件(200)的第二部分(206)；和
所述零件(200)的所述第一部分(204)和所述零件(200)的所述第二部分(206)至少部分重叠，以致所述第一扫描数据(112)的第一子集(120)和所述第二扫描数据(114)的第二子集(122)表示所述零件(200)的所述第一部分(204)和所述零件(200)的所述第二部分(206)的重叠(208)，所述扫描装置(100)进一步包括：
计算机(116)，其与所述第一扫描仪(104)和所述第二扫描仪(106)通信，并被配置为接收所述第一扫描数据(112)和所述第二扫描数据(114)，
其中，所述计算机(116)包括处理器(118)，所述处理器被配置为通过将所述第二扫描数据(114)的所述第二子集(122)与所述第一扫描数据(112)的所述第一子集(120)对齐，将所述第二扫描数据(114)配准到所述第一扫描数据(112)。
8.根据权利要求7所述的扫描装置(100)，还包括：
第一相机(132)，以形成所述零件(200)的所述第一部分(204)的第一图像(194)，所述第一相机(132)被耦接到所述扫描平台(102)；和
第二相机(134)，以形成所述零件(200)的所述第二部分(206)的第二图像(196)，所述第二相机(134)被耦接到所述扫描平台(102)；并且其中：
所述扫描平台(102)被配置为：
使所述第一相机(132)与所述第一扫描仪(104)一起沿所述X轴线、所述Y轴线和所述Z轴线移动；和
使所述第二相机(134)与所述第二扫描仪(106)一起沿所述X轴线、所述Y轴线和所述Z轴线移动；和
所述处理器(118)进一步被配置为：
从所述第一图像(194)和所述第二图像(196)中的一个或多个确定所述零件(200)上是否存在不一致(218)；和
提取表示所述不一致(218)的所述第一扫描数据(112)和所述第二扫描数据(114)中的一个或多个的一部分。
9.一种扫描零件(200)以进行预测填隙的方法(1000)，所述方法(1000)包括：
使扫描平台(102)相对于所述零件(200)移动到扫描位置(258)；
在所述扫描位置(258)处，使第一扫描仪(104)和第二扫描仪(106)相对于所述零件(200)沿X轴线移动；
在所述第一扫描仪(104)处于第一X位置(272)的情况下，使所述第一扫描仪(104)相对于所述零件(200)沿Y轴线移动；
在所述第二扫描仪(106)处于第二X位置(274)的情况下，使所述第二扫描仪(104)相对于所述零件(200)沿所述Y轴线移动；
在移动所述第一扫描仪(104)的同时，扫描所述零件(200)的第一部分(204)以形成用于所述预测填隙的第一扫描数据(112)；和
在移动所述第二扫描仪(106)的同时，扫描所述零件(200)的第二部分(206)以形成用于所述预测填隙的第二扫描数据(114)；并且其中：
由所述第一扫描仪(104)扫描的所述零件(200)的所述第一部分(204)和由所述第二扫描仪(106)扫描的所述零件(200)的所述第二部分(206)彼此部分重叠；以及
所述第一扫描数据(112)的第一子集(120)和所述第二扫描数据(114)的第二子集(122)表示所述第一部分(204)和所述第二部分(206)的重叠(208)。
10.根据权利要求9所述的方法(1000)，还包括：
使所述扫描平台(102)的基座(136)相对于所述零件(200)移动到多个扫描位置(192)；
在所述多个扫描位置(192)中的每一个处，复制所述基座(136)的可重复形状；以及
在所述多个扫描位置(192)中的每一个处，使用所述第一扫描仪(104)和所述第二扫描仪(106)扫描所述零件(200)的一个部段以形成表示所述零件(200)的扫描数据(184)，以用于所述预测填隙。
CN202010847437.4A 2019-10-21 2020-08-21 扫描装置和扫描的方法 Pending CN112762849A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/658,751 2019-10-21
US16/658,751 US11170495B2 (en) 2019-10-21 2019-10-21 Scanning apparatus and method of scanning

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112762849A true CN112762849A (zh) 2021-05-07

Family

ID=72322397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010847437.4A Pending CN112762849A (zh) 2019-10-21 2020-08-21 扫描装置和扫描的方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11170495B2 (zh)
EP (1) EP3812699B1 (zh)
CN (1) CN112762849A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023165210A1 (zh) * 2022-03-04 2023-09-07 杭州睿影科技有限公司 扫描成像装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6663414B2 (ja) * 2017-11-29 2020-03-11 株式会社Ｓｕｂａｒｕ 製造方法および製造装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6378387B1 (en) 2000-08-25 2002-04-30 Aerobotics, Inc. Non-destructive inspection, testing and evaluation system for intact aircraft and components and method therefore
JP2003262624A (ja) * 2002-03-11 2003-09-19 Hitachi Kenki Fine Tech Co Ltd 超音波探査装置
EP2494340B1 (en) * 2009-10-29 2020-03-11 Rapiscan Systems, Inc. Mobile aircraft inspection system
US9363398B2 (en) * 2013-01-21 2016-06-07 Hewlett Packard Development Company, L.P. Interlocking assembly for a scanning unit
US9990446B2 (en) 2014-04-15 2018-06-05 The Boeing Company Predictive shimming for flexible surfaces
US9964398B2 (en) 2015-05-06 2018-05-08 Faro Technologies, Inc. Three-dimensional measuring device removably coupled to robotic arm on motorized mobile platform
US9733195B2 (en) * 2015-12-18 2017-08-15 General Electric Company System and method for inspecting turbine blades
US10450053B2 (en) 2016-05-11 2019-10-22 The Boeing Company Methods using predictive shimming to optimize part-to-part alignment
US10018570B2 (en) * 2016-11-09 2018-07-10 The Boeing Company Combined surface inspection using multiple scanners
US10934020B2 (en) 2017-01-25 2021-03-02 The Boeing Company Method and system for joining structures
US20180318926A1 (en) * 2017-05-03 2018-11-08 Xact Metal, Inc. Additive manufacturing apparatus
US10366531B2 (en) 2017-10-24 2019-07-30 Lowe's Companies, Inc. Robot motion planning for photogrammetry
US10739128B2 (en) * 2018-02-26 2020-08-11 The Boeing Company Laser scanner scanning using a computer numerical controlled (CNC) system for movement

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023165210A1 (zh) * 2022-03-04 2023-09-07 杭州睿影科技有限公司 扫描成像装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3812699B1 (en) 2022-06-22
EP3812699A1 (en) 2021-04-28
US11170495B2 (en) 2021-11-09
US20210118126A1 (en) 2021-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3196720B1 (en) Methods and systems for wing-to-body joining
EP3168162B1 (en) Advanced automated process for the wing-to-body join of an aircraft with predictive surface scanning
EP3726314B1 (en) Methods, systems, and header structures for tooling fixture and post-cure fixture calibration
US9435633B2 (en) Quasi-virtual locate/drill/shim process
US11529706B2 (en) Method of aligning hardpoints in aeronautical structures
EP2881817B1 (en) System and method for operating a machine and performing quality assurance
US20160239013A1 (en) Location Calibration for Automated Production Manufacturing
CN107063103A (zh) 一种薄壁件多点柔性定位与变形测量实验装置
EP3812699A1 (en) Scanning apparatus and method of scanning
US20170174364A1 (en) Aircraft airframe assembly
US20120101757A1 (en) Dimensional inspection method for a composite part
EP4000796A1 (en) Indexing apparatus and method of indexing
US20220152843A1 (en) Indexing apparatus and method of indexing
EP4000797A1 (en) Indexing apparatus and method of indexing
EP4296809A1 (en) Composite manufacturing system and method
US20220245294A1 (en) Methods and apparatus for determining a shim profile for assembling a first part with a second part
US11986917B2 (en) Indexing apparatus and method of indexing
US11666996B2 (en) Indexing apparatus and method of indexing
NL2027425B1 (en) Indexing apparatus and method of indexing
NL2027412B1 (en) Indexing apparatus and method of indexing
CN117261284A (zh) 复合材料制造系统和方法
Pantoji et al. Measuring Sources of Manufacturing Process Variations in Automated Fiber Placement Composites

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