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Diese Offenbarung bezieht sich auf das Gebiet der Laserprojektion und insbesondere auf Techniken zur dreidimensionalen (3D) Verfolgung der Bewegung von Teilen und projizierten Lasermustern auf die Teile auf der Grundlage der erfassten Position der Teile in Bezug auf den Laser.
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HINTERGRUND
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Ein Laserprojektionssystem umfasst eine Laserstrahllenkvorrichtung, die in der Lage ist, die Position und Orientierung des Projektors im 3D-Raum in Bezug auf das Koordinatensystem eines Objekts zu bestimmen. Laserprojektoren werden in Herstellungsprozessen weit verbreitet eingesetzt, um die Präzisionsmontage von großformatigen Strukturen, Verbundartikeln usw. zu unterstützen. Zum Beispiel werden visuell strahlende Schablonen, die durch Laserprojektion erzeugt werden, in Fertigungsverfahren verwendet, um die präzise Positionierung von Teilen, Komponenten, und dergleichen auf flachen oder krummlinigen Flächen zu unterstützen. Die Laserprojektion ermöglicht auch die Anzeige anderer Informationen, wie Bedieneranweisungen, Teilenummern und dreidimensionale Visualisierung von Komponenten auf die Arbeitsfläche. Gegenwärtig wird die Laserprojektionstechnologie weit verbreitet in der Herstellung von Verbundteilen, in der Flugzeug- und Schiffsindustrie oder in anderen großen Maschinenmontageprozessen, Traversenbau und anderen Anwendungen eingesetzt. Laserprojektion bietet die Möglichkeit, teure Hard-Tools, Vorrichtungen, Vorlagen und Vorrichtungen, die typischerweise für die Platzierung von Materialien und Komponenten verwendet werden, zu eliminieren. Die Laserprojektion bietet auch Flexibilität und Integration des Montageprozesses durch computergestützten (CAD) Daten.
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Bei einem laserunterstützten Montageprozess positioniert ein Bediener mit der strahlenden Schablone Komponententeile durch Ausrichten einiger Merkmale (z. B. Kanten, Ecken usw.) des Teils. Nachdem die Teilepositionierung abgeschlossen ist, fixiert der Benutzer das Teil in Bezug auf den zusammengebauten Artikel. Die Person, die den Artikel montiert, benutzt ihr Sehvermögen, um ein Urteil über die richtige Ausrichtung des Teils auf der strahlenden Schablone zu treffen. Weil dieser Prozess auf dem visuellen Urteil eines Arbeiters beruht, ist er subjektiv, und seine Qualität kann durch menschliche Fehler erheblich reduziert werden. Menschliche Fehler können jeden Herstellungsprozess beeinträchtigen und damit ermöglicht das Aufzeigen solcher Fehler, kostspielige und zeitaufwändige Korrekturmaßnahmen zu vermeiden oder zu reduzieren. In der Flugzeugfertigung wird beispielsweise jeder Produktionsschritt überprüft und dokumentiert. Eine hundertprozentige Qualitätssicherung ist oft erforderlich. Daher sind Techniken wünschenswert, die die Fähigkeiten der Laserprojektion mit der sofortigen Verifizierung der Teileplatzierung während des Montageprozesses kombinieren.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die begleitenden Zeichnungen sind nicht dazu bestimmt, maßstäblich zu sein. In den Zeichnungen ist jede identische oder nahezu identische Komponente, die in verschiedenen Figuren dargestellt ist, durch eine gleiche Zahl dargestellt.
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1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Laserprojektionssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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2A und 2B zeigen ein beispielhaftes Laserprojektionssystem in einer Herstellungsumgebung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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2C zeigt ein beispielhaftes Signalantwortdiagramm des Laserprojektionssystems der 2A und 2B gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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3 zeigt einen beispielhaften Dorn, der gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in einem gegebenen Herstellungsverfahren verwendet werden kann.
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4 zeigt ein beispielhaftes magnetisches Ziel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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5 zeigt ein beispielhaftes codiertes Ziel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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6 zeigt ein Flussdiagramm einer beispielhaften Laserprojektionsmethode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Techniken werden zum Verfolgen der Position von beweglichen Teilen und Baugruppen unter Verwendung von 3D-Laserprojektion und projizierten Schablonen und anderen Informationen basierend auf der Position von Teilen und Montagen offenbart. Die projizierte Schablone kann dann beispielsweise verwendet werden, um bei der Herstellung einer Anordnung zu helfen, indem sie angibt, wo eine nächste Komponente oder Schicht platziert werden soll, oder um eine Nachbearbeitungsinspektion einer Anordnung zu unterstützen, indem sie angibt, wo die verschiedenen Komponenten oder Schichten platziert hätten werden sollen. Im letzteren Fall ist zu beachten, dass ein Bereich oder eine Toleranz über die Teileplatzierungsstelle vorgesehen werden kann, so dass eine Abweichung des tatsächlichen Platzierungsortes von der Teileposition ohne weiteres bestimmt und mit einer Spezifikation oder Anforderung verglichen werden kann. Zahlreiche weitere Ausführungsformen und Anwendungen werden im Lichte dieser Offenbarung offensichtlich sein.
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Gesamtübersicht
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Schichten-Layup ist beispielsweise eine wichtige und arbeitsintensive Aufgabe in der Verbundwerkstoffherstellung. In bestimmten Fertigungsindustrien wie Luft- und Raumfahrt und Bauwesen werden Komponenten eines Teils oder einer Montage durch Präzisionsplatzierung von Verbundschichten aufgebaut. Eine solche Präzision ist wichtig, um die Integrität des Teils oder der Montage zu gewährleisten. In vielen Fällen werden die Verbundschichten manuell auf Dornen aufgetragen. In dem Maße, in dem die Laserprojektion in einigen Ansätzen verwendet werden kann, muss die Aufgabe der Neuausrichtung nach dem Verschieben und Drehen des Teils und der Werkzeuge manuell durchgeführt werden, indem man Referenzfelder im Sichtfeld findet und dann auf diese ausrichtet, und ferner ist eine Reihe von nicht-trivialen Problemen miteinschließt. Solche Probleme verschärfen sich bei sehr großen Montagen, die in einem mehrdimensionalen Raum bewegbar sind. In jedem Fall ist dieser kontinuierliche manuelle Ausrichtungsprozess eine mühsame und umständliche Aufgabe, die zu Fehlern und reduzierter Produktivität führen kann.
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Zu diesem Zweck und in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform ist ein 3D-Laserprojektionssystem zur Positionsbestimmung von beweglichen Teilen und Montagen und zum Projizieren von Schablonen und anderen Informationen auf die Teile und Montagen auf der Grundlage der Position vorgesehen. Jedes Mal, wenn, um den Herstellungsprozess fortzusetzen, die Montage in eine neue Position bewegt wird, sucht der Laserprojektor nach verfügbaren Zielen in seinem Sichtfeld und passt seine Projektion automatisch für weitere Layups oder Montageverarbeitung (bzw. Inspektion, wie es der Fall sein könnte) an. Beispielsweise können die Bediener für Teile, die auf einen Dorn gelegt werden, der um eine zylindrische Achse rotiert, in bestimmten präzisen Richtungen über den Teil oder den Dorn zusammenpassen, wobei visuelle Muster verwendet werden, die von einem Laserprojektor auf die Teil- oder Dornoberfläche projiziert werden. Die Bediener drehen gelegentlich den Dorn, um auf einen anderen Bereich des Teils zuzugreifen, und stoppen dann die Dornrotation, um weiterhin neue zusammengesetzte Schichten oder die Fortsetzung der Verbundschicht oder eine andere Komponente oder ein Merkmal des zu bauenden Gegenstandes anzuwenden. Gemäß einer Ausführungsform stoppen die Laserprojektoren das Projizieren von Licht, wenn der Dorn sich zu drehen beginnt. Unterdessen verfolgt ein Peilsender (z. B. ein anderer Laserprojektor oder ein Machine-Vision-System) die Drehung weiter, wodurch ein automatisches Ausrichten zum Koordinatensystem der Montage ermöglicht wird, wenn die Drehung stoppt. Dieser Vorgang der Dornrotation und des Stoppens wird wiederholt, bis das erforderliche Teil vollständig zusammengebaut oder montiert ist. Anschließend werden im Falle von Verbundwerkstoffen die Schichten durch einen Prozess mit Anlegen eines Vakuumsacks komprimiert. Das Teil wird dann in einen Autoklav gebracht, wo Temperaturen von bis zu 1000 Fahrenheit [538°C] und Drücke nahe 125 Pfund pro Quadratzoll [6000 Pa] für einen Zeitraum von mehreren Stunden angewendet werden oder bis der Verbund mit sehr hoher Zugfestigkeit gehärtet wird. Zu diesem Zeitpunkt verwandelt sich der Verbund in eine solide Struktur und ist nach weiterer Nachbearbeitung zum Anstrich und zum Einbau bereit.
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Ein oder mehrere Laserprojektoren können so konfiguriert werden, dass sie Laserlichtstrahlen auf einem Teil oder einem anderen Werkstück auf der Grundlage der Position des Teils relativ zum/zu den Laserprojektor(en) zielen. Die Position des Teils wird verfolgt, wenn sich der Dorn dreht. Einige vorhandene Dome umfassen einen Encoder zum Erfassen der Drehposition des Dorns. Jedoch erfordert die Anbindung an den Rotationscodierer in vielen Fällen eine proprietäre Schnittstelle, die möglicherweise nicht leicht verfügbar ist. Daher ist es in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen anzuerkennen, dass das Verfolgen des Dorns unter Verwendung eines Laserprojektors oder eines Bildverarbeitungssystems nützlich und praktisch und bei Laserprojektionsanwendungen genauer ist. In einer Ausführungsform wird ein Laserprojektor verwendet, um sowohl die Position eines Teils als auch die projizierten Muster auf den Teilen zu verfolgen. In einigen anderen Ausführungsformen werden mindestens zwei Laserprojektoren verwendet. Zum Beispiel kann mindestens einer der Projektoren für die Verfolgung der Position des Dorns oder der Position des Teils vorgesehen sein, und mindestens einer der Projektoren kann dazu bestimmt sein, basierend auf der aktuellen Position ein visuelles Muster auf das Teil oder den Dorn oder das Teil nach der Bewegung zu projizieren. In anderen Ausführungsformen erfasst der Laserprojektor eine sogenannte Ausgangsposition des Dorns und jede beliebige Position des Dorns nach der Bewegung von der Ausgangsposition weg unter Verwendung von eindeutig codierten Zielen. In solchen Ausführungsformen verfolgt der Laserprojektor die codierten Ziele unter Verwendung von Reflexion von den codierten oder anderweitig bekannten Zielen, während sich der Dorn durch Scannen entlang des erwarteten Zielpfades bewegt. In einigen Ausführungsformen und wie aus dieser Offenbarung ersichtlich ist, ist zu beachten, dass eine Positionsverfolgung des Dorns von dem Rotationscodierer (unter der Annahme eines Zugriffs auf eine Codiererschnittstelle) durchgeführt werden kann, wobei Positionsdaten an den Laserprojektor geliefert werden, der mit dem Projizieren des visuellen Musters auf das Teil auf der Grundlage der bekannten aktuellen Position beauftragt ist, so dass der Projektor sich auf die neue Position ausrichten kann. In solchen beispielhaften Ausführungsformen ist zu beachten, dass Laserprojektoren, die für die Verfolgung des Dorns oder des Teils vorgesehen sind, verwendet werden können, um die codiererbasierte Positionsverfolgung zu ergänzen oder zu ersetzen, falls dies für eine gegebene Anwendung gewünscht wird.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Transformation zwischen den Koordinatensystemen des Laserprojektors und dem zu montierenden Teil unter Verwendung spezialisierter auf dem Teil befindlicher Zielreferenzpunkte erhalten werden. Die Positionen dieser Referenzpunkte sind im Koordinatensystem des Teils genau bekannt. Der Laserprojektor scannt Referenzziele, die an dem Dorn befestigt sind, und löst nichtlineare Gleichungen, um die Projektororientierung in Bezug auf das Teil zu erhalten. In einigen Fällen reichen vier Ziele für die Durchführung einer Koordinatentransformationsberechnung aus. Es versteht sich jedoch, dass die Verwendung zusätzlicher Ziele (z. B. sechs oder mehr Ziele) die Präzision, mit der die Koordinatensysteme des Laserprojektors und des Teils ausgerichtet sind, verbessern kann. Im Allgemeinen sollten diese Ziele während des Scanprozesses stationär sein, um die Anpassung zum Zwecke des Ausrichtens wiederherzustellen, da jede Bewegung oder Vibration des Ziels relativ zum Laserprojektor zu einer schlechten Anpassung des projizierten Musters und des zu montierenden Teils führen kann.
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Wie oben erwähnt, kann während des Montagevorgangs ein Dorn oder ein anderes Herstellungswerkzeug, auf dem Teile und Materialien angeordnet sind, einer Bewegung unterworfen werden, wenn das Verfahren von der Platzierung oder Auflage eines Teils oder einer Komponente zum nächsten fortschreitet. Das Herstellungswerkzeug kann in einigen Ausführungsformen einen im wesentlichen zylindrischen Dorn aufweisen, der sich um eine zylindrische Achse dreht, oder ein asymmetrisches Werkzeug, eine Haltevorrichtung oder eine Spannvorrichtung, die sich in beliebigen Richtungen bewegt. Bei einigen Anwendungen werden zum Beispiel zusammengesetzte Materialschichten über einen relativ großen zylindrischen Dorn gewickelt, um einen Teil (z. B. viele Meter lang und/oder viele Meter im Durchmesser) zu bilden. Der Dorn wird gelegentlich um die zylindrische Achse gedreht, die durch die Zentren der Dornbasen hindurchführt, um zu ermöglichen, dass von Bedienern zusätzliches Verbundmaterial auf dem Teil angelegt wird, die auf einer stationären Arbeitsplattform stehen. Das Teil wird vorzugsweise vollständig zur Ausrichtung des Laserprojektors mit dem Teil gestoppt. Bei solchen Anwendungen, bei denen sich Teile in Stop-and-Go-Sequenzen bewegen können und der Laserprojektor stationär ist, kann sich das Laserprojektionssystem jedes Mal, wenn das Teil nicht mehr bewegt wird, neu ausrichten. Das Ausrichtungsverfahren wird auch in dieser Offenbarung als ein Ausrichtungssprozess bezeichnet und kann auf verschiedene Arten erreicht werden, wie hierin bereitgestellt.
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In einigen Ausführungsformen können retroreflektierende Referenzziele, die an einem Objekt befestigt sind, verwendet werden, um einen Laserstrahl zu einem Laserprojektionssystem zurück zu reflektieren, um die Position des Objekts zu erfassen und die Bewegung des Objekts zu verfolgen. Retroreflektierende Referenzziele sind bei Laserprojektionssystemen nützlich, da sie ein unterscheidbares optisches Rückkopplungssignal liefern, indem ein wesentlicher Teil des projizierten Laserlichts durch das Strahllenksystem des Projektors in den Strahlengang zurückgeleitet wird. Die Positionen dieser Referenzziele auf dem Objekt sind genau festgelegt und bekannt. Der Laser kann dann eine visuelle Schablone oder andere Information auf bestimmte Teile des Objekts mit hoher Positionsgenauigkeit projizieren (z. B. innerhalb von +/–0,015 Zoll [0,038 cm]). Diese visuellen Vorlagen und Informationen werden von den Bedienern während des Herstellungsprozesses verwendet. Wenn sich das Objekt relativ zum Laserprojektionssystem bewegt, ändert sich die Position der Referenzziele zum Zwecke der Laserprojektorausrichtung. Beispielsweise werden bei einer speziellen zusammengesetzten Verbund-Layup-Anwendung axialsymmetrische Drehdorne zur Herstellung des Körpers einer zylindrischen Luft- und Raumfahrtstruktur verwendet. Retroreflektierende Referenzziele können in regelmäßigen Winkelabständen (z. B. 10 Grad auseinander) auf den Dornen angeordnet werden. Die Bediener schichten Verbundmaterialschichten auf den Dorn auf. Der Dorn wird gelegentlich gedreht, um es den Bedienern zu ermöglichen, die Aufschichtung auf einem anderen Teil des Dorns fortzusetzen. Jedes Mal, wenn der Dorn gedreht wird, müssen die Bediener wissen, wo die Fortsetzung der Schichten platziert werden soll. Die Referenzziele lassen den Projektor den neuen Standort erkennen, so dass an jeder Position des Montageprozesses eine entsprechende projizierte Schablone vorgesehen werden kann.
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Solche Referenzziele können beispielsweise retroreflektierendes Material, nicht reflektierende Merkmale (z. B. Löcher, Kanten, Registriermarken usw.), Kugelkalotten oder Werkzeugkugeln umfassen. Diese sollen nicht einschränkende Beispiele sein, und es versteht sich, dass jedes durch das Laserprojektionssystem erfasste physikalische Merkmal des Dorns oder des Objekts, verwendet werden kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Referenzziele können beispielsweise um den Dorn auf oder nahe einem oder beiden gegenüberliegenden Enden der äußeren zylindrischen Oberfläche angeordnet sein. In einer solchen Ausführungsform werden, wie zuvor erläutert, Referenzziele in regelmäßigen Winkelintervallen platziert. Die Daten für die Referenzziele und die Daten für die Teileoberfläche sind alle im gleichen Koordinatensystem bekannt. Dem Laserprojektor kann die Ausgangsposition für den Dorn beigebracht werden. In einer anderen Ausführungsform erkennt der Laserprojektor die Ausgangsposition unter Verwendung von eindeutig codierten Zielen. Wie anzuerkennen ist, ist ein codiertes Ziel ein Ziel, das ein einzigartiges Lichtmuster zu dem Projektor zurück reflektiert oder ansonsten mit einem einzigartigen Aspekt assoziiert ist, der durch das Projektionssystem (z. B. auf reflektierten Daten oder Bilddaten basierend) identifiziert werden kann. Der Laserprojektor verfolgt die codierten Ziele, während sich der Dorn durch das Scannen entlang des erwarteten Zielpfades bewegt und die Reflexion von den Zielen verwendet. Bei dieser Ausführungsform verhält sich der Laserprojektor wie ein Peilsender.
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In einer Ausführungsform sind retroreflektierende Referenzziele nahe einem oder beiden gegenüberliegenden Enden eines axialsymmetrischen rotierenden Dorns oder eines anderen Herstellungswerkzeugs (z. B. einer rotierenden oder gleitenden Vorrichtung) angeordnet. Die Referenzziele sind in regelmäßigen Winkelintervallen, wie beispielsweise Intervalle zwischen etwa 5 und 20 Grad oder mehr und insbesondere in Intervallen von etwa 10 Grad, voneinander beabstandet. In einigen Fällen werden die Referenzziele auf oder nahe jedem Ende des Dorns angeordnet, so dass mindestens drei oder vier der Referenzziele an jedem Ende für den Peilsender (z. B. ein Laserprojektor) zu einem gegebenen Zeitpunkt sichtbar sind. Die Laserprojektoren und der Peilsender (soweit er von einem Laserprojektor in einer gegebenen Ausführungsform getrennt ist) sind in einem Datenkommunikationsnetzwerk miteinander verbunden. Ein Peilsender, der beispielsweise mit einem Laserprojektor oder einem Bildverarbeitungssystem realisiert werden kann, ist dazu ausgebildet, die Referenzziele im Sichtfeld des Peilsenders zu erfassen und zu verfolgen, um zu bestimmen, ob die Ziele stationär sind oder sich bewegen, oder sich seit der letzten Beobachtung bewegt haben. Wenn sich der Dorn dreht, stoppt der Laserprojektor die Projektion von 3D-Formen oder andere Informationen, während der Peilsender weiterhin die Referenzziele verfolgt. Wenn sich der Dorn dreht, können sich einige Referenzziele aus dem Sichtfeld des Peilsender bewegen, während andere Referenzziele in das Sichtfeld eintreten können.
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Wenn das Laserprojektionssystem feststellt, dass sich der Dorn nicht mehr bewegt, wird die relative Position des Laserprojektionssystems und des Dorns durch Ausrichten beispielsweise auf mindestens sechs Referenzziele (z. B. drei Ziele an oder nahe jedem Ende des Dorns, die sich im Sichtfeld des Peilsenders befinden) aktualisiert. Die Referenzziele werden dazu verwendet, um das Laserprojektionssystem zu registrieren oder auszurichten. Zielorte sind dem System bekannt, so dass die Position des Dorns bestimmt werden kann, wenn ein Ziel erfasst wird. Andere Laserprojektoren, die in diesem Verfahren verwendet werden, können, falls vorhanden, über das Kommunikationsnetzwerk Informationen vom Peilsender über die neue Position des Dorns empfangen, wenn sie diese Positionsinformation, wie in anderen Ausführungsbeispielen angegeben, nicht selbst erzeugen können. Das System kann sich dann auf die neue Position des Dorns unter Verwendung der Ziele, die sich in der Nähe eines oder beiden gegenüberliegenden Enden des Dorns befinden, ausrichten. Die projizierenden Laser können dann an den entsprechenden Stellen 3D-Formen oder andere visuelle Informationen auf den Dorn oder das Werkstück projizieren.
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In einigen Fällen dreht sich der Dorn nur nach vorne oder nur rückwärts, während er sich in anderen Fällen in einer beliebigen Kombination aus Vorwärts und Rückwärts drehen kann. In solchen Fällen bestimmt der Peilsender die Richtung und den Grad der Drehung des Dorns. In einigen Fällen werden eindeutig codierte Ziele um den Dorn in beliebigen Winkeln um die Drehachse herum angeordnet. Jedes Ziel reflektiert Licht, das seinen Code angibt, zurück. Die Winkeldrehung des Dorns kann somit auf der Grundlage der bekannten Positionen jedes codierten Targets bestimmt werden. Der Peilsender scannt die codierten Ziele und interpretiert den absoluten Winkel des Dorns in Bezug auf eine vorgegebene Ausgangs- oder Ursprungsposition.
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In einer anderen Ausführungsform dieser Offenbarung wird ein Sichtsystem mit seiner Geometrie, das in Bezug auf eine Vielzahl von Laserprojektoren bekannt ist, verwendet, um den Winkel des Dorns oder einer beweglichen Anordnung aus einer Entfernung zu beobachten und die Aktualisierung der Laserprojektionsausrichtung auf das Objekt auszulösen. Alternativ oder zusätzlich kann das Sichtsystem verwendet werden, um die visuellen Bildcodes, die jedem Reflektor zugeordnet sind, auf der beweglichen Baugruppe (z. B. ”Reflektor 6” oder ”REFL_1” Etiketten, die angrenzend an einen entsprechenden Reflektor angeordnet sind) mit jedem derartigen, die mit einer vorgegebenen oder anderweitig bekannten Position auf der Anordnung verbunden ist, aus einer Entfernung zu beobachten, wodurch eine Laserprojektionsausrichtung auf das Objekt ermöglicht wird. Der Bildcode kann von einer Kamera oder einer anderen Abbildungsvorrichtung erfasst (die in dem Sichtsystem enthalten ist) und dann verarbeitet werden (z. B. unter Verwendung einer optischen Zeichenerkennung oder einer sogenannten OCR), um auf dem Bild zugeordnete Positionsdaten zuzugreifen. Wie weiter anzuerkennen ist, kann ein solches visuelles bildbasiertes codiertes Zielschema als eine Alternative zu einem codierten Zielschema verwendet werden, das kodiertes Licht zurück reflektiert, wobei beide Prozesse die Bestimmung von Zielpositionen ermöglicht.
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In einer anderen Ausführungsform dieser Offenbarung wird der Dorndrehwinkel unter Verwendung von Laser- oder Sichtpeilsendern verfolgt, und Laserspuren werden auf bereits platzierte Lagen projiziert, um ihre Platzierung auf Genauigkeit in Bezug auf beispielsweise Richtung, Orientierung und Geradheit zu untersuchen. Wie anzuerkennen ist, schafft die projizierte Schablone effektiv einen visuellen Marker, der dazu verwendet werden kann, die Abweichung von der idealen Platzierung zu bewerten. Die Abweichung kann manuell bestimmt werden (z. B. durch visuelle Inspektion eines Bedieners) oder automatisch (z. B. durch Machine-Vision oder ein anderes geeignetes Inspektionswerkzeug).
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Zahlreiche andere Ausführungsformen und Variationen und Anwendungen werden im Lichte dieser Offenbarung offensichtlich sein.
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Systemarchitektur
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1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Laserprojektionssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das Laserprojektionssystem umfasst ein Computersystem, das einen oder mehrere Laserprojektoren und Peilsender steuert. Der Laserprojektor ist so konfiguriert, dass er einen Laserlichtstrahl zu einem Dorn oder einem anderen Fertigungswerkzeug leitet, das während eines Montage- oder Herstellungsprozesses verwendet wird. Der Peilsender ist konfiguriert, um Positionen von Referenzzielen zu erfassen, die an dem Dorn befestigt oder gebildet sind. Diese Positionsinformation ermöglicht es dem Laserprojektionssystem, sich in jede beliebige Position, die die Montage einnehmen kann, auszurichten. Das Rechensystem umfasst einen oder mehrere Prozessoren, die konfiguriert sind, um die Verfahren auszuführen, wie hierin verschiedenartig offenbart sind. Während der Peilsender als separat und deutlich von dem Laserprojektor gezeigt ist, ist im Lichte dieser Offenbarung anzuerkennen, dass der Peilsender und der Laserprojektor so angeordnet werden können, dass eine Einheit sowohl die Peil- als auch die Projektionsfunktionen bereitstellt.
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Der/die Prozessor(en) kann/können einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung oder eine oder mehrere programmierbare integrierte Schaltungen, wie beispielsweise ein feldprogrammierbares Gate-Array oder eine komplexe programmierbare Logikvorrichtung oder dergleichen, umfassen. Anweisungen zur Durchführung der Verfahren können in einem Speicher oder einem anderen nicht-transienten Speichermedium gespeichert werden. Der Speicher kann irgendwelche der verfügbaren Arten von Speichern enthalten, wie z. B. Speicher mit Random Access Memory, FLASH-Speicher, ein Festplattenlaufwerk, ein Solid-State-Laufwerk oder eine beliebige Kombination davon. Der Speicher kann auch Bilddaten zur Projektion auf ein Arbeitsobjekt aufnehmen und speichern, das auf den Dorn oder das Fertigungswerkzeug aufgelegt werden kann. Der Speicher ist über ein Kabel oder einen Bus oder in einigen Fällen extern über serielle oder parallele Verbindung oder drahtlos über WiFi, Bluetooth oder dergleichen mit dem Prozessor verbunden. Wie anzuerkennen ist, kann eine beliebige Anzahl von geeigneten Prozessorspeicherschemata verwendet werden, und die vorliegende Offenbarung soll nicht auf irgendeine bestimmte beschränkt sein.
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Das Rechensystem enthält mehrere Module zur Durchführung bestimmter Funktionen, wie hierin verschiedentlich beschrieben. Beispielsweise kann ein Peilmodul konfiguriert sein, um Peildaten vom Peilsender zu empfangen, die Positionen der Referenzziele in einem ersten Koordinatensystem enthält, das in Bezug auf den Dorn oder das Herstellungswerkzeug fixiert ist. Ein Transformationsmodul kann konfiguriert sein, um eine Transformation zum Abbilden des ersten Koordinatensystems auf ein zweites Koordinatensystem zu berechnen, das in Bezug auf den/die Laserprojektor(en) basierend auf der erfassten Position der Referenzziele festgelegt ist. Ein Projektionsmodul kann CAD oder andere Bilddaten empfangen und Befehle generieren, um ein visuelles Muster auf den Dorn oder das Teil zu projizieren. Die vorangehenden Module können in Software, die in dem Speicher gespeichert ist, oder als separate physikalische logische Komponenten des Rechensystems oder irgendeine Kombination davon implementiert sein. Die Funktionalität jedes dieser Module wird nachfolgend näher beschrieben.
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Das Computersystem umfasst auch ein Kommunikationsmodul, das Befehle an den/die Laserprojektor(en) und den/die Peilsender überträgt und diese empfängt. Die Kommunikation zwischen dem Kommunikationsmodul und dem/den Laserprojektor(en) und den Peilsender kann über kabelgebundene Netzwerk- und Geräteverbindungen wie Ethernet oder USB erfolgen, oder die Kommunikation kann drahtlos über Wi-Fi, Bluetooth oder andere geeignete drahtlose Kommunikationsformate erfolgen. Das Kommunikationsmodul verbindet sich mit dem Prozessor über ein Kabel oder einen Bus oder in manchen Fällen extern über serielle oder parallele Verbindung oder drahtlos über Wi-Fi, Bluetooth oder dergleichen.
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2A zeigt ein beispielhaftes Laserprojektionssystem 100 in einer Herstellungsumgebung gemäß einer Ausführungsform. 2B zeigt einen Teil des Beispielsystems 100 aus 2A im Detail. Das System 100 umfasst einen Dornpeillaserprojektor 101 und einen Scanlaserprojektor 102, der in Verbindung mit einem Montageanordnungsprozess verwendet werden kann. 2B zeigt auch einen rotierenden zylindrischen Dorn 103 mit mehreren Bezugszielen 104, die nahe einem oder beiden gegenüberliegenden Enden des Dorns 103 angeordnet sind. Es versteht sich, dass in einigen Ausführungsformen der Dorn 103, die Bezugsziele 104 oder beide nicht notwendigerweise Teil des Laserprojektionssystems 100 sind. Ein oder mehrere Pfosten 107 können den Peilsender 101 und den Scanprojektor 102 an verschiedenen Stellen relativ zum Dorn 103 tragen. Beispielsweise können der Peilsender 101, der Scanprojektor 102 oder beide zusammen in einem festen Abstand vom Dorn 103 und in einer Höhe angeordnet sein, die ausreicht, um es dem Laser zu ermöglichen, ohne wesentliche Interferenz durch andere Gegenstände oder Personen auf den Dorn 103 zu projizieren. In einer Ausführungsform sind die Laserprojektoren 101, 102 auf einer Höhe von etwa sechs Metern vom Boden dem Dorn 103 zugewandt. Der Peilsender 101 kann an einer Stelle platziert werden, um eine zufällige Blockierung des Laserlichtes auf dem Dorn zu vermeiden.
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Während der Montage arbeitet ein Bediener 108 neben dem Dorn 103, um Verbundschichten auf den Dorn 103 zu legen, um ein sogenanntes Verbund-Layup zu bilden. Der Begriff Layup kann sich auch allgemein auf den Prozess der Montage eines aus Verbundwerkstoffen gebildeten Teils beziehen. Ein visuelles Muster 106 kann durch den Scanprojektor 102 auf den Dorn 103 projiziert werden, während der Dorn 103 stationär ist. Der Bediener 108 kann das Muster 106 als visuelle Referenz zum Positionieren des Materials auf dem Dorn 103 verwenden. Wenn das Layup fortschreitet, dreht der Bediener 108 den Dorn 103 von Zeit zu Zeit. Das Muster 106 kann in Abhängigkeit von der Position des Dorns 103 relativ zu dem Laserprojektionssystem 100 variieren. Beispielsweise kann ein erstes Muster auf den Dorn 103 projiziert werden, während der Dorn 103 in einer ersten Position stationär ist und ein unterschiedliches zweites Muster auf den Dorn 103 projiziert werden kann, während der Dorn 103 in einer zweiten Position stationär ist, die sich von der ersten Position unterscheidet. Die Bewegung und Position des Dorns 103 wird durch den Peilsender 101 erfasst, wie nachfolgend detaillierter beschrieben wird. Auf diese Weise ändert sich das Muster 106 automatisch, wenn der Bediener den Dorn 103 dreht.
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In einigen Ausführungsformen enthält der Peilsender 101 einen Laser und einen Laserdetektor. In anderen Ausführungsformen enthält der Peilsender 101 ein Bildverarbeitungssystem. In Fällen, in denen der Peilsender 101 ein Laserprojektor ist, ist der Peilsender 101 so konfiguriert, dass er einen Strahl von Laserlicht auf ein oder mehrere der Referenzziele 104 projiziert, die wiederum das Laserlicht zum Peilsender 101 zurück reflektieren. Ein Laser-Spurbereich 105 repräsentiert einen Bereich des Dorns (z. B. ein Ende des Dorns), auf dem der Peilsender 101 den Laser projizieren kann. Der Peilsender 101 verwendet das Licht, das von einem oder mehreren der Referenzziele 104 reflektiert wird, die sich innerhalb des Laser-Spurbereichs 105 befinden, um die Position des Dorns 103 relativ zum Scanprojektor 102 zu verfolgen. In einigen Ausführungsformen umfassen die Bezugsziele 104 ein retroreflektierendes Material, das nahe einem oder beiden gegenüberliegenden Enden des Dorns 103 befestigt ist. Das retroreflektierende Material kann so ausgebildet sein, dass es ein bestimmtes Muster von reflektiertem Licht erzeugt, wenn der Laser die Oberfläche des Ziels 104 scannt oder sich das Ziel 104 in Bezug auf den Laser bewegt (z. B. wie das gezeigte und mit Bezug auf 5 beschriebene beispielscodierte Target 500). Solche Referenzziele werden in dieser Offenbarung als codierte Ziele bezeichnet. Es versteht sich jedoch, dass in einigen Ausführungsformen die Referenzziele 104 nicht notwendigerweise codierte Ziele sind und dass ferner das retroreflektierende Material so konfiguriert werden kann, dass es Licht in irgendeiner Weise reflektiert, das durch den Peilsender 101 erfassbar ist. In einigen Ausführungsformen sind die Referenzziele 104 durch ein oder mehrere physikalische Merkmale des Dorns 103, wie beispielsweise Kanten oder Löcher oder andere Materialien, wie Magneten, die an dem Dorn 103 befestigt sind, definiert, wobei beliebige oder alle vom Peilsender 101 verwendet werden können, um die Position des Dorns 103 zu verfolgen. Beispielsweise kann der Peilsender 101 die Anwesenheit oder Abwesenheit von Laserlicht, das von den Oberflächenmerkmalen des Dorns reflektiert wird, bei einem gegebenen Winkel des projizierten Laserstrahls erfassen. In einigen Fällen kann eine Kombination von retroreflektierenden Zielen, codierten Zielen, magnetischen Zielen und Dornmerkmalen verwendet werden, um die Position des Dorns 103 zu verfolgen.
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Gemäß einer Ausführungsform leitet der Peilsender 101 kontinuierlich eine Laser-Spurlinie in Richtung des Laser-Spurbereichs 105, so dass die Laser-Spurlinie mindestens eines der Referenzziele 104 abdeckt. Wenn sich der Dorn 103 dreht, erfasst der Peilsender 101 die Bewegung des Dorns 103 und befiehlt dem Scanprojektor 102, die Projektion des visuellen Musters 106 zu stoppen. Dann, während sich der Dorn 103 dreht, misst der Peilsender 101 die Bewegung der Referenzziele 104, wenn sie sich durch den Laser-Spurbereich 105 bewegen. 2C zeigt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein beispielhaftes Signalantwortdiagramm des Laserprojektionssystems der 2A und 2B. Die Signalantwort repräsentiert die Erfassung jedes der Referenzziele 104 als Funktion der Zeit, während sich die Referenzziele 104 bewegen, wobei die Amplitude des Signals zunimmt (z. B. Spikes), wenn die Ziele innerhalb des Sichtfeldes des Peilsenders 101 erfasst werden, und wo der Abstand zwischen den Spikes von der Geschwindigkeit der Zielbewegung abhängt. Daher kann durch die Messung der Bewegung der Referenzziele 104 der Peilsender 101 eine aktualisierte Drehposition des Dorns 103 berechnen. Wenn der Dorn 103 stoppt sich zu drehen, richtet sich der Peilsender 101 auf die aktuelle Rotationsposition des Dorns 103 aus, wobei beispielsweise mindestens sechs sichtbare Referenzziele in dem neuen Sichtfeld auf der Grundlage der auf den Targets codierten Daten verwendet werden. Die Informationen über die neue Position und die Ausrichtungsziele werden dem Scanprojektor 102 mitgeteilt. Der Scanprojektor 102 scannt die Referenzziele in dem aktualisierten Sichtfeld und richtet sich auf den neuen Drehwinkel des Dorns 103 aus und beginnt mit dem Projizieren des visuellen Musters 106, das der aktuellen Position entspricht.
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In einer anderen Ausführungsform umfasst das System 100 einen Peil-Laserprojektor 101 und mehrere Scanlaserprojektoren 102. Die Dornverfolgung erfolgt durch einen Peil-Laserprojektor 101, und wenn der Dorn 103 stoppt sich zu bewegen, werden Teile auf den Dorn 103 gelegt. Die Scanlaserprojektoren 102 scannen dann die Oberfläche zur Inspektion. Die Scanprojektoren 102 werden die Richtung des Lagen-Layups und ihre Präzision inspizieren.
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In einer anderen Ausführungsform scannt der Scanlaserprojektor 102 die Oberfläche des Dorns 103 zur Erfassung von unerwünschten Fremdkörperablagerungen (FOD) ab. Bei der Erkennung von FOD wird ein Laserprojektor 102 den FOD durch die Projektion von Laserspuren auf dem FOD-Umfeld hervorheben und für die Bediener Warnzeichen projizieren. In einigen Ausführungsformen kann der Peil-Laserprojektor auch in ähnlicher Weise wie der Scanlaserprojektor 102 auf das Teil projizieren.
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In einer anderen Ausführungsform umfasst der Peilsender 102 ein Bildverarbeitungssystem.
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In einigen Ausführungsformen wird die Dornverfolgung unter Verwendung von codierten Zielen durchgeführt. Es versteht sich jedoch, dass die Dornverfolgung unter Verwendung von Werkzeugkugeln, photogrammetrischen Targets, Buchsenlöchern, Ecken und Kantenmerkmalen an Montageteilen zusätzlich oder anstelle von codierten Zielen durchgeführt werden kann.
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3 zeigt einen beispielhaften Dorn 100. Der Dorn 100 ist im Wesentlichen zylindrisch und weist eine Achse 120 auf, die durch die Mitten der Basen des Dorns verläuft. Der Dorn 100 ist so konfiguriert, dass er sich um die Achse 120 in einer oder beiden Richtungen dreht. In einigen Ausführungsformen ist der Dorn 100 relativ massiv und erstreckt sich über die Länge einer Plattform, auf der ein oder mehrere Montierer stehen können, während im Verlaufe eines Montageprozesses Schichten und/oder Komponenten auf den Dorn aufgebracht werden. Die genauen Abmessungen des Dorns sind insofern nicht besonders relevant, als beliebige Dorngrößen im Rahmen der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann. Jedoch stellt ein massiver Dorn Ausrichtungsherausforderungen dar, wie dies im Lichte dieser Offenbarung erkannt wird.
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4 zeigt ein beispielhaftes magnetisches Ziel 400, das gemäß einer Ausführungsform auf einer Edelstahlbuchse in einem Dorn angeordnet ist. Das Ziel 400 umfasst ein retroreflektierendes Material 401, einen Körper 402 und einen Magneten 403, der an der Schulterbasis des Ziels 400 eingesetzt ist. Die retroreflektierenden Ziele 400 sind um einen Dorn (z. B. den Dorn 103 aus 1) so angeordnet, dass sie um einen Kreis mit einem regelmäßigen Winkelabstand befinden. Durchgehende Bohrungen werden auf einem Kreis um den Dorn herum bearbeitet, in dem Stahlbuchsen eingepresst werden. Die in dieser Ausführung verwendeten Werkzeugziele weisen einen Schaft und eine Öffnung für rückstrahlende Materialien auf. Die Ziele ruhen auf den Buchsen und sind mit Magneten ausgestattet, so dass sie auch dann auf der Oberfläche bleiben, wenn sie nach unten zeigen. In einigen Fällen sind die Ziele Scheiben von ¼''[0,635 cm] Durchmesser.
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In einer Ausführungsform werden die Referenzziele im Uhrzeigersinn nummeriert und auf der Grundlage ihrer Position auf der linken Seite oder der rechten Seite des Dorns markiert. Die Messungen werden in das Koordinatensystem des Dorns umgewandelt. Da der Dorn axial symmetrisch ist, kann sein Koordinatensystem so gewählt werden, dass die Y-Achse entlang der Achse liegt, die durch die Mitte des Dorns verläuft. Die in die Buchsen eingesetzten Referenzziele haben genau bekannte Höhen. Daher kann die Position jedes markierten Ziels innerhalb des Koordinatensystems des Dorns bekannt sein.
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In einer Ausführungsform sind die Referenzziele etwa 10 Grad voneinander entfernt in der Nähe eines oder des Endes des Dorns angeordnet. Die Zielposition xyz-Daten, zusammen mit den Projektionsschichtdaten und ihren Flächennormalen, werden der Software, die die Laserprojektoren steuert, zur Verfügung gestellt.
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5 zeigt ein beispielhaftes codiertes Ziel 500 gemäß einer Ausführungsform mit acht kreisförmigen Merkmalen an spezifischen Orten. Die Anzahl, die Form, die Größe, die Position oder eine beliebige Kombination dieser Merkmale können variiert werden, um unterschiedlich codierte Ziele zu erzeugen. Zum Beispiel können die Anordnung und die relative Positionierung der kreisförmigen Merkmale an verschiedenen Referenzzielen 104 unterschiedlich sein und können durch den Peilsender 101 decodiert werden, um unterschiedliche Dornpositionen darzustellen. Im Betrieb wird das Laserlicht, das auf solche codierte Ziele trifft, in einer Weise reflektiert, die den Code des Ziels kodiert. Jeder Code kann mit einem bestimmten Ort verknüpft werden. Somit kann die Lage von Zielen, die die verschiedenen Reflexionen verursachen, durch die Empfangsvorrichtung bekannt sein, wodurch ein Ausrichten und eine fortgesetzte auf die zielenthaltende Montage projizierte Schablone in ihrer neuen Position ermöglicht wird.
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Beispiel Methodik
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6 zeigt ein Flussdiagramm einer beispielhaften Laserprojektionsmethode 600 gemäß einer Ausführungsform. Die Methodik 600 kann beispielsweise in dem System 100 der 2A und 2B implementiert werden, obwohl eine beliebige Anzahl von anderen Ausführungsformen zur Durchführung der Methodik im Lichte dieser Offenbarung offensichtlich ist. Beispielsweise kann das System einen Peilsender umfassen, der konfiguriert ist, um (z. B. optisch) Positionen einer Vielzahl von Referenzzielen zu erfassen, die an einer Komponente (z. B. dem Dorn 103, wie beispielsweise mit Bezug auf die 2A und 2B beschrieben), einen Laserprojektor, der so konfiguriert ist, dass er einen Laserlichtstrahl in Richtung der Komponente leitet (z. B. zum Projizieren eines visuellen Musters auf die Komponente, den Dorn oder das Teil); und einen Prozessor, der operativ mit dem Peilsender und dem Laserprojektor gekoppelt ist. Es sei daran erinnert, dass der Laserprojektor und der Peilsender die gleiche Einheit sein können, wobei eine gemeinsame Laserprojektionsplattform sowohl für die Peil- als auch für die Schablonenprojektion verwendet wird. In solchen Fällen kann der Prozessor konfiguriert werden, um das Verfahren 600 auszuführen.
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Wie zu sehen ist, umfasst das Verfahren 600 das Bestimmen, ob die Komponente, basierend auf einer fehlenden Änderung der detektierten Position der Referenzziele während eines ersten Zeitintervalls, in Bezug auf den Laserprojektor stationär ist. Dies kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass ein reflektiertes Strahlmuster für eine vorgegebene Zeitspanne (z. B. mehr als 3 Sekunden oder so) unverändert geblieben ist, oder basierend auf einem Stichwort, das von einem Computer-Sichtsystem empfangen wird, das Stillstand der Komponente oder eines anderen bewegungsregistrierenden Schemas anzeigt. Als Reaktion auf die Bestimmung, dass die Komponente stationär ist, fährt das Verfahren 600 fort, indem es eine Transformation zum Abbilden eines ersten Koordinatensystems berechnet, das in Bezug auf den Laserprojektor auf ein zweites Koordinatensystem, basierend auf der erfassten Position des Referenzziels in Bezug auf die Komponente, fixiert ist, und bewirkt, dass der Laserprojektor den Laserlichtstrahl basierend auf der Transformation zu einer Stelle auf der Komponente leitet. Wie anzuerkennen ist, ermöglicht diese Transformation, dass der Laserprojektor sich auf das Koordinatensystem der Komponente ausrichtet, so dass Laserlichtschablonen akkurat auf die Komponente platziert werden können, um bei Herstellungs- und Inspektionsanwendungen zu helfen.
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Das Verfahren 600 umfasst ferner das Bestimmen, basierend auf einer Änderung der detektierten Position der Referenzziele während eines zweiten Zeitintervalls, das sich von der ersten Zeitperiode unterscheiden kann, ob die Komponente in Bezug auf den Laserprojektor in Bewegung ist. Als Reaktion auf eine Bestimmung, dass die Komponente in Bewegung ist, fährt das Verfahren 600 fort, indem es bewirkt, dass der Laserprojektor aufhört, den Laserlichtstrahl zur Komponente zu leiten. Es wird angemerkt, dass in dem Fall, in dem der Peilsender einen separaten Laserprojektor (z. B. einen anderen als den Laserprojektor, der verwendet wird, um visuelle Muster zu projizieren) umfasst, der Laserprojektor des Peilsenders weiterhin den Laserlichtstrahl in Richtung der Komponente (z. B. Dorn oder Teil) zur Verfolgung der Bewegung des der Komponente richtet. In einigen Fällen umfasst die Komponente ein Herstellungswerkzeug (z. B. einen Dorn oder eine Haltevorrichtung) oder ein Teil, das auf dem Herstellungswerkzeug (z. B. einem Verbund-Layup) angebracht ist. In einem speziellen Beispiel ist der Bestandteil ein zylindrischer Dorn, der in Bezug auf eine zylindrische Achse in dem ersten Koordinatensystem drehbar ist.
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In einigen Fällen umfasst das Verfahren 600 das Veranlassen, dass der Laserprojektor eine visuelle Schablone oder ein Muster auf die Komponente projiziert, während die Komponente stationär ist, wobei das visuelle Muster dazu angepasst ist, die manuelle Montage von Teilen oder die Herstellung von Teilen an Stellen der Komponente, die sich innerhalb des Gesichtsfelds des Laserprojektors befinden, zu erleichtern. Ebenso kann das visuelle Muster angepasst werden, um die automatische Montage von Teilen oder die Herstellung von Teilen an Stellen der Komponente, die sich in einem Sichtfeld des Laserprojektors befinden, zu erleichtern, wobei Roboter mit Machine-Vision verwendet werden, die das projizierte Muster erfassen können. In ähnlicher Weise kann das visuelle Muster angepasst werden, um die manuelle oder automatische Inspektion von Teilen oder die Herstellung von Teilen zu erleichtern, die bereits an Orten der Komponente platziert sind, die sich in einem Sichtfeld des Laserprojektors befinden. In einigen Fällen umfasst der Peilsender einen Laserprojektor oder ein Bildverarbeitungssystem. In einigen Fällen umfassen die Referenzziele retroreflektierende Flächen, die an oder nahe gegenüberliegenden Enden der Komponente angebracht sind, wobei Positionen jeder der retroreflektierenden Oberflächen innerhalb des ersten Koordinatensystems fixiert sind. In solchen Fällen umfasst das Verfahren 600 ferner das Erfassen der Position der Referenzziele auf der Basis von Laserlicht, das von mindestens zwei der lichtreflektierenden Oberflächen und den festen Positionen der retroreflektierenden Oberflächen reflektiert wird. In einigen solchen Fällen sind mindestens drei der Referenzziele in einer Reihe angeordnet. In einigen anderen Fällen werden die retroreflektierenden Oberflächen eindeutig codiert, um die Position jedes Referenzziels in Bezug auf das erste Koordinatensystem zu erhalten. In einigen Fällen umfassen die Referenzziele nichtreflektierende Merkmale, die in mindestens einer der Komponenten und einem auf der Komponente gelegten Teil (z. B. Kanten, Löcher, Kugelkalotten oder Werkzeugkugeln, um nur einige Beispiele zu nennen) ausgebildet werden.
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Die vorstehende Beschreibung und die Zeichnungen verschiedener Ausführungsformen sind nur beispielhaft dargestellt. Diese Beispiele sind nicht dazu bestimmt, erschöpfend zu sein oder die vorliegende Offenbarung auf die offenbarten präzisen Formen zu beschränken. Änderungen, Modifikationen und Variationen werden im Lichte dieser Offenbarung offensichtlich sein und sind, wie in den Ansprüchen dargelegt, dazu bestimmt, innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung zu liegen.
