ES2203598T3 - Metodo de montaje. - Google Patents

Abstract

Un método para situar un punto de montaje (P) sobre una primera parte (40), en cuyo punto de montaje dicha primera parte ha de ser unida a una segunda parte (1), cuyo método comprende las operaciones de: - medir y determinar un emplazamiento de montaje (1a, 1b, 1c, 1d) sobre la segunda parte; - medir (22, 42a, 42b, 42c) una parte de una superficie (40a) de la primera parte, cuya superficie está separada de la segunda parte de modo que define la posición y orientación de la superficie de la primera parte; - calcular un vector (N) que pasa entre el emplazamiento de montaje determinado y la superficie de la primera parte; y - calcular dónde el vector intersecta la superficie de la primera parte, con lo que el punto de montaje se localiza sobre la superficie de la primera parte.

Description

Método de montaje.

La presente invención se refiere a un método para situar puntos de montaje en un procedimiento de montaje, en particular aunque no exclusivamente, a un método para marcar puntos para practicar taladros en un procedimiento de montaje industrial, tal como el montaje de un avión.

En procedimientos de montaje convencionales a gran escala, tal como los empleados en la industria de la aviación, o astilleros, con frecuencia se precisa fijar partes a grandes estructuras.

Por ejemplo, en el caso del montaje de un avión, una caja de ala para el ala de un avión de pasajeros de gran tamaño puede tener una longitud de hasta 30 metros. Debido al gran tamaño de la estructura, es difícil conseguir con alto grado de precisión la medición de una posición sobre dicha estructura. Cuando un revestimiento de ala ha de ser fijado a dicha caja de ala, y los dos elementos se sujetan entre sí antes de la fijación, es esencial determinar con precisión desde el lado del revestimiento del ala de la estructura, dónde se han de taladrar los orificios de fijación a través de dicho revestimiento de ala y dentro de los pies de apoyo de una nervadura de la caja de ala.

Este procedimiento se efectúa convencionalmente en varias operaciones separadas. Primeramente, unos orificios de guía de diámetro inferior al normal son taladrados en los pies de la nervadura en los emplazamientos deseados, antes de presentar el revestimiento de ala. Después, con el revestimiento de ala en su sitio, son taladrados unos orificios piloto desde el interior de la caja de ala hacia fuera, a través del revestimiento de ala, en un procedimiento conocido como "taladro hacia atrás". En tercer lugar, con el uso de los orificios piloto, es estimada la posición de los orificios de guía pretaladrados en los pies de las nervaduras. Finalmente, puede comenzarse el taladro de los orificios de montaje desde el exterior del revestimiento de ala, a través de éste y dentro de los pies de las nervaduras de apoyo.

Sin embargo, si se estima que la orientación de un orificio de guía con respecto a la superficie del revestimiento de ala local no es suficientemente precisa, el orificio de montaje puede no circunscribirse totalmente al orificio de guía taladrado en el pie de la nervadura. El resultado es un orificio "tubular". En consecuencia, puede ser necesario volver a taladrar el orificio con el uso de una broca taladradora sobredimensionada, con objeto de rectificar el orificio "tubular". Sin embargo, donde la estructura que se está montando está sometida a tensiones, el efecto del taladro sobredimensionado puede dar lugar a una reducción de la vida en servicio de dicha estructura.

Por tanto, existe la necesidad de un método para marcar con precisión lugares de montaje, con el que se eviten una o más de las desventajas del sistema de la técnica anterior.

De acuerdo con un primer aspecto, la invención se basa en un método para localizar un punto de montaje sobre una primera parte, a través del cual dicha primera parte ha de ser unida a una segunda parte, cuyo método comprende las operaciones de determinar un emplazamiento de montaje sobre la segunda parte; y el citado método se caracteriza por las operaciones de medir una porción de una superficie de la primera parte separada de la segunda parte, de modo que se definan la posición y orientación de la superficie de la primera parte; calcular un vector que pase entre el emplazamiento de montaje predeterminado y la superficie de la primera parte; y calcular dónde el vector intersecta la superficie de la primera parte, con lo que se localiza el punto de montaje sobre la superficie de dicha primera parte.

Ventajosamente, la presente invención proporciona un método efectivo para identificar con precisión el punto correcto a través del cual una primera parte ha de ser fijada o montada a una segunda parte. Con el uso del método de la invención, un orificio de montaje puede, por ejemplo, ser taladrado en el emplazamiento y con el ángulo correctos sobre la superficie de la primera parte, de modo que dicho orificio de montaje pase con precisión a través de un punto de montaje elegido de la otra parte, con el ángulo deseado. Por tanto, el método de la presente invención reduce la posibilidad de un taladro impreciso, o que otro procedimiento de fijación pueda causar defectos en las partes que se están fijando, o potencialmente obligar a su desguace.

Además, la invención permite reducir el tiempo requerido para completar un procedimiento de montaje, ya que con el uso del método de ella no se depende del "taladro hacia atrás" para identificar el punto de montaje correcto sobre la primera parte.

De acuerdo con un segundo aspecto, la invención se basa en un método para localizar un punto de montaje en una primera parte, a través del cual dicha primera parte ha de ser unida a una segunda parte, cuyo método comprende las operaciones de determinar un emplazamiento de montaje de la segunda parte; presentar la primera parte para su montaje con la segunda parte, cuya primera parte se superpone al emplazamiento de montaje determinado; cuyo método se caracteriza por las operaciones de medir una porción de una superficie de la primera parte separada de la segunda parte, de modo que se defina la posición y orientación de la superficie; calcular un vector que pase entre el emplazamiento de montaje determinado y la superficie de la primera parte; calcular dónde el vector intersecta la superficie de la primera parte, con lo que se localiza así el punto de montaje sobre la superficie de la primera parte.

El método puede comprender también la operación de determinar una posición de referencia fija con relación a la segunda parte. Opcionalmente, las operaciones de determinar el emplazamiento de montaje, y la medición y determinación de la posición de referencia son ejecutadas con un dispositivo medidor situado en una primera posición, y las operaciones de medir y determinar la posición de referencia, y la operación de medir una porción de una superficie de la primera parte, son ejecutadas por el dispositivo medidor, u otro, en una segunda posición. Las operaciones de medición desde las posiciones primera y segunda pueden ser ejecutadas subsiguientemente, hasta la operación ulterior de presentar la primera parte para su montaje a la segunda parte, con dicha primera parte superpuesta al emplazamiento de montaje determinado.

Preferiblemente, la presente invención es puesta en práctica con el uso de una técnica o dispositivo sin contacto, tal como un seguidor de láser, con objeto de definir las posiciones de los puntos de montaje sobre la segunda parte. Es preferible también que sea utilizado el mismo dispositivo, tal como un seguidor de láser para: medir la posición y orientación de la primera parte cuando se superpone a la segunda parte; para calcular la posición de los puntos de montaje sobre la superficie de la primera parte; y para indicar sus posiciones calculadas.

De modo ventajoso, esto da lugar a la posibilidad de rápidamente y en una única operación, identificar y almacenar en una memoria asociada al dispositivo, tal como un seguidor de láser, las posiciones de muchos emplazamientos en una de las partes que han de ser montadas. Por tanto. la velocidad de la operación de montaje puede ser aumentada notablemente con respecto a los métodos de la técnica anterior. Además, las posiciones y orientaciones medidas en una operación del método pueden ser utilizadas fácilmente en las operaciones subsiguientes de dicho método, lo que aumenta aún más la precisión y velocidad de las operaciones.

Opcionalmente, al menos una operación de medición de la operación de indicación es ejecutada por un dispositivo medidor de posición conocida. De modo conveniente, la operación de determinar un emplazamiento de montaje comprende además la operación de medir el vector y la distancia hasta una posición de referencia asociada a la segunda parte, desde un dispositivo medidor de posición conocida, y determinar la posición del emplazamiento de montaje con relación a la posición de referencia medida con el uso de los datos CAD (diseño ayudado por ordenador) almacenados.

Opcionalmente, el método comprende además la operación de verificar que la posición y orientación de la superficie de la primera parte se refiere de manera predeterminada a la posición y orientación de la superficie de la segunda parte local para el emplazamiento de montaje predeterminado.

La operación de determinar el emplazamiento de montaje puede ser llevada a cabo con el uso de un retrorreflector sostenido con relación a un orificio de guía situado en la segunda parte.

La operación de al menos una medición, o la operación de indicación, pueden ser llevadas a cabo con el uso de una técnica sin contacto. Ventajosamente, la al menos una operación de medición, o la operación de indicación, pueden ser llevadas a cabo con el uso de dispositivo seguidor de láser.

Opcionalmente, el método comprende además la operación de taladrar un orificio de montaje en el punto de montaje indicado.

El método puede comprender también la operación de soldadura en el punto indicado.

La presente invención se extiende también a productos fabricados mediante el procedimiento de la presente invención, tales como estructuras de componentes múltiples, aviones, alas de avión, y estructuras marinas tales como cascos de barcos. Además, la presente invención se extiende también a un programa de ordenador y a un producto de programa de ordenador. dispuestos para poner en práctica el sistema de la presente invención.

Otros aspectos y realizaciones de la invención, con sus correspondientes objetos y ventajas, se apreciarán en la descripción y reivindicaciones que siguen. Una realización específica de la presente invención será descrita seguidamente, tan sólo a título de ejemplo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

-la fig. 1 es una vista esquemática en perspectiva del pie de una nervadura de caja de ala, antes del montaje a un revestimiento de ala;

-la fig. 2 es una vista lateral de un retrorreflector sostenido por un adaptador, situado en un orificio de guía pretaladrado en el pie de la nervadura de la fig. 1;

-la fig. 3 es una vista esquemática en perspectiva de la superficie de apoyo del pie de nervadura de la fig. 1, con la superficie plana de dicho pie de nervadura definida;

-la fig. 4 es una vista fragmentaria de la superficie exterior de un revestimiento de ala, presentada en posición para su fijación al pie de nervadura de la fig. 1, antes de ser taladrada;

-la fig. 5 es una vista esquemática en perspectiva de la fig. 4, en la que se muestra también el pie de nervadura subyacente, con indicación de un punto de taladro sobre el revestimiento de ala;

-la fig. 6 es una vista esquemática en perspectiva de un pie de nervadura en posición contra un revestimiento de ala, antes de su unión a dicho revestimiento de ala, desde una posición detrás del citado revestimiento de ala; y

-la fig. 7 es una vista esquemática en perspectiva de la fig. 6, desde una posición por delante del revestimiento de ala, pero en la que se indica también la posición del pie de nervadura ahora oculto.

Con referencia a la fig. 1, en ella se ilustra un pie sencillo 1 de nervadura de caja de ala de un avión. La superficie superior 3 del pie 1 de nervadura es plana. Como puede verse en la figura, cuatro orificios de guía 1a, 1b, 1c, y 1d han sido taladrados en el pie 1 de la nervadura, en los emplazamientos deseados de los orificios para el montaje final, utilizados para la fijación del revestimiento de ala. Dichos orificios de guía 1a a 1d son taladrados con el uso de una máquina taladradora convencional (no mostrada) que se utiliza para asegurar que los orificios de guía sean taladrados perpendicularmente a la superficie 3 del pie de nervadura. El diámetro de los orificios de guía 1a a 1d taladrados tiene una tolerancia pequeña. Esto asegura que su emplazamiento sea establecido con certeza, antes de presentar el revestimiento de ala (no mostrado) como se describe más adelante.

El establecimiento de las posiciones de los orificios de guía 1a a 1d se logra, en esta realización, con el uso de un sistema de dispositivo seguidor de láser y un retrorreflector o cubo de esquina. El seguidor de láser puede ser el Leica LTD500, adquirible con retrorreflectores adecuados y que trabaja de manera adecuada con un programa lógico tal como el "AXYZ", de Leica Geosystems Ltd., David Avenue, Knowhill, Milton Keynes, MK5 8LB, UK.

Como es bien conocido en la técnica de la metrología, un dispositivo seguidor de láser es capaz de medir una posición en tres dimensiones, en términos de azimut, elevación, y distancia, con el uso de un espejo direccionable y un sistema de interferómetro láser de medición de distancia.

La posición medida por el seguidor de láser es definida por el emplazamiento de un blanco retrorreflectivo conocido como retrorreflector o cubo de esquina, que refleja la luz incidente sobre un blanco en 180º, en términos tanto de azimut como de elevación, con independencia de su ángulo de incidencia. Como es bien sabido en la técnica, el retrorreflector se fija en un montaje que tenga una superficie exterior esférica. Por tanto, el conocimiento del diámetro del retrorreflector y el montaje permite que la distancia entre el seguidor de láser y el centro del retrorreflector sea calculada correctamente.

Con referencia a las figs. 2 y 3, se describirá el método para establecer las posiciones de cada uno de los orificios de guía 1a a 1d en la presente realización.

Antes de medir las posiciones de los orificios 1a a 1d, la caja de ala es sujeta rígidamente en una plantilla posicionadora adecuada, de modo que no pueda moverse ni estar sometida a las condiciones ambientales cambiantes. Esto asegura que las posiciones y orientaciones de los orificios de guía 1a a 1d sean fijas y estables, y que no variarán durante la puesta en práctica del método de esta realización.

El seguidor de láser (no mostrado) se dispone también en una estación, lo que asegura que su posición y orientación de referencia no varíen con respecto a la caja de ala. Adicionalmente, el seguidor de láser se dispone de modo que tenga una línea de vista directa a cada una de las partes de interés de la caja de ala.

Como puede verse en la fig. 2, un adaptador 21 está situado en un orificio 1a del pie 1 de nervadura. Dicho adaptador 21 consiste en un pasador 21a y una copa 21b. El pasador 21a está mecanizado con precisión para que sea de forma cilíndrica y de ajuste íntimo en el orificio de guía 1a. Por tanto, el adaptador está dispuesto para ser recibido por el orificio de guía 1a hasta una profundidad predeterminada. La copa 21b el adaptador 21 está formada con precisión para sostener un retrorreflector 22 de diámetro correspondiente, en una determinada posición con relación al pasador 21a.

Por tanto, cuando un retrorreflector 22 es situado en la copa 21b del adaptador, el centro de dicho retrorreflector 22 queda situado a una distancia conocida "d" de la superficie 3 del pie 1 de la nervadura, y está situado sobre la línea del eje longitudinal del orificio 1a, es decir, que el retrorreflector 22 está situado centralmente sobre el orificio de guía 1a.

Con el uso del seguidor de láser (no mostrado) en modalidad de seguimiento, el retrorreflector 22 es movido desde su posición de referencia calibrada sobre el seguidor de láser (conocido como "baño de pájaro") hasta que es situado en la copa 21b del adaptador 21, como se muestra en la fig. 2. La posición del retrorreflector 22, medida por el seguidor de láser, es registrada entonces. Esto puede ser hecho con el uso de la modalidad de medición de punto sobre un seguidor de láser, tal como el LTD500, o manualmente.

Este punto en espacio 3D es indicado con relación al orificio 1a en la superficie 3, en la fig. 3, con la referencia 1a'.

Se apreciará que la posición registrada 1a' (es decir, la del centro del retrorreflector 22) es una distancia conocida normal a la superficie 3 del pie 1 de nervadura (mostrado en la fig. 1). situada a lo largo del eje longitudinal del orificio 1a. La distancia "d" mostrada en las figs. 2 y 3, corresponde a la distancia entre la base de la copa adaptadora 21b que hace contacto con el retrorreflector 22 y la superficie 3, más el radio del retrorreflector 22.

Se apreciará también que la posición del punto 1a' es medida sólo con tres grados de libertad. Es decir, que no proporciona información sobre la orientación del orificio 1a en la superficie 3, con relación al punto medido 1a'. No obstante, mediante la repetición del procedimiento anterior con otros dos orificios de pie de nervadura, en este caso los orificios 1b y 1c como se muestra en la fig. 3, son localizados otros dos puntos equivalentes 1b' y 1c'. Los tres puntos 1a' a 1c' definen un plano 30 en el que está situado cada punto medido, y que es paralelo a la superficie 3 del pie 1 de nervadura.

El plano 30 está desplazado en una dirección conocida de la superficie 30 del pie 1 de nervadura la distancia "d", como antes se ha expuesto. Por tanto, pueden ser calculadas la orientación, así como las posiciones de los orificios 1a a 1c, que están situados a una distancia dada "d" de sus respectivos puntos medidos 1a' a 1c' en una dirección conocida normal al plano 3.

La posición y orientación del orificio restante 1d puede ser calculada también de manera similar.

Se apreciará que el plano 30 puede ser derivado alternativamente por medición de las posiciones de cuatro o más orificios, de la misma manera que la descrita anteriormente, y con el uso de un algoritmo de los cuadrados mínimos medios, para definir el plano 30.

Además, en el caso de que la superficie 3 no sea plana, sería posible también generar una superficie no plana equivalente por medición de un gran número de posiciones sobre la superficie. Podría entonces ser adaptada una superficie a las posiciones medidas con el uso de un método matemático convencional. A partir de dicha superficie no plana, las posiciones y orientaciones de los orificios de guía 1a a 1d pueden ser establecidas como antes se ha descrito.

Cuando la posición y orientación requeridas de cada orificio de guía han sido establecidas, el revestimiento de ala puede ser presentado para el montaje y sujetado en su sitio con relación a la caja de ala de manera convencional. Durante el procedimiento de presentación, la estructura combinada de caja de ala/revestimiento de ala debe ser sostenida de manera fija y estable.

Cuando el revestimiento de ala queda sujeto en su sitio puede suponerse que es localmente plano, donde se superpone a cada pie de nervadura. No obstante, dado que el perfil del ala es curvo, la orientación de la superficie exterior (superficie 3 del pie 1 de nervadura) de dos pies de nervadura dados puede no ser coplanar. Por tanto, para taladrar a través del revestimiento de ala coaxialmente con un orificio de guía dado detrás de dicho revestimiento de ala, la orientación del pie de nervadura, o la superficie local del revestimiento de ala debe permitir dicho taladro. Además, el grosor del revestimiento de ala altera el punto de taladrar previsto sobre el revestimiento de ala, donde el método de marcación ve el punto de taladrar desde una posición que no está sobre el eje longitudinal del orificio de guía correspondiente.

Con referencia a las figs. 4 y 5, se describirá ahora el procedimiento para localizar los emplazamientos de taladros sobre el exterior del revestimiento de ala, que permite el taladro coaxial con los orificios de guía 1a a 1d, teniendo en cuenta el grosor y la orientación de la superficie del revestimiento de ala.

La fig. 4 muestra esquemáticamente una vista fragmentaria en perspectiva de la superficie superior 40a de un revestimiento 40 de ala presentado a la caja de ala, y que se superpone al pie 2 de nervadura (no mostrado), antes de taladrar los orificios de montaje.

De la misma manera que la antes descrita para hallar las posiciones y orientaciones de los orificios 1a a 1d, es determinada la ecuación del plano definido por la superficie exterior 40a de del revestimiento 40 de ala superpuesto al pie 1 de nervadura. Es decir, que con el uso del seguidor de láser en modalidad de seguimiento, el retrorreflector 22 es movido desde la posición de referencia calibrada de él a una posición de contacto con la superficie 40a del revestimiento 40 de ala superpuesto al pie 1 de nervadura, en la que se toma la medición de un punto como antes se ha descrito. Este punto es referenciado con 42a en la fig. 4. A tal fin, dado que seguidor de láser ha almacenado la posición de los orificios 1a a 1d en el pie 1 de nervadura, puede ser utilizado para indicar una primera posición aproximada de la superficie exterior 40a del revestimiento 40 de ala superpuesta al pie 1 de nervadura.

Dos o más mediciones de punto, referenciados con 42b y 42c son tomados sobre la misma zona, para definir tres o más puntos no colineales que definen un plano 43 desplazado de la superficie 40a de revestimiento de ala, como se muestra en la fig. 4.

La superficie plana local 40a del revestimiento 40 de ala queda paralela al plano 43 y separada de él en una dirección conocida por el radio "r" del retrorreflector 22. Por tanto, la ecuación del plano que define la superficie exterior 40a del revestimiento 40 de ala puede ser determinada con el uso de técnicas geométricas estándar.

La ecuación del plano de la superficie exterior 40a del revestimiento 40 de ala es luego comparada con la ecuación que define el plano 3 de la superficie de apoyo del pie 1 de la nervadura. Si el revestimiento de ala ha sido presentado correctamente para su fijación, los dos planos deben ser paralelos, separados por el grosor de dicho revestimiento de ala. Si este no es el caso (es decir, se ha producido cierto "huelgo" entre el pie 1 de nervadura y el revestimiento de ala), y la discrepancia queda fuera de la tolerancia aceptable, el procedimiento de presentación puede ser repetido.

Definida la ecuación para el plano de la superficie exterior 40a del revestimiento 40 de ala, y verificado que el procedimiento de presentación ha sido llevado a cabo correctamente, se calculan los puntos de los taladros, para ser marcados en la superficie superior 40a del revestimiento 40 de ala. Esto se hace de la siguiente manera.

Con referencia a la fig. 5, se ilustra en ella una vista esquemática en perspectiva del revestimiento 40 de ala de la fig. 4, junto con el pie 1 de nervadura de apoyo. Por cada orificio de guía 1a a 1d se calcula un vector con el uso de técnicas geométricas estándar, que pasa a través del centro del orificio de guía a todo lo largo de su eje longitudinal, y que es normal a la superficie local del revestimiento 40a de ala, como se muestra en la fig. 4. Este vector, para el orificio 1a, se ilustra por la flecha "N" en la fig. 5.

Un punto de taladrar es definido donde el vector "N" intersecta la superficie 40a de revestimiento de ala. De nuevo se utilizan técnicas geométricas estándar para calcular la intersección de la superficie 40a con el vector "N". Este punto es referenciado con "P" en la fig. 5. Adicionalmente, son calculados vectores (no mostrados) a partir del emplazamiento del seguidor de láser, que pasan a través de cada punto de taladrar "P".

El seguidor de láser es utilizado luego para orientar el láser a lo largo de cada uno de estos vectores calculados, de modo que el láser caiga sobre el emplazamiento previsto "P" por cada punto de taladrar que haya sido calculado.

Un operario puede entonces marcar una cruz con un lapicero, u otro método de marcar apropiado, los puntos a taladrar, como indiquen los puntos de láser proyectados.

Finalmente se procede a practicar la operación de taladrar, con un ángulo normal a la superficie local del revestimiento de ala, a través de éste, en cada punto marcado. Esto se efectúa con el uso de una máquina taladradora convencional, como antes se ha descrito.

Cuando los revestimientos de ala han sido montados en la caja de ala con el método de la presente realización, para formar un conjunto de ala completo, dos de tales conjuntos pueden ser montados sobre el fuselaje de un avión, para formar uno de éstos convencional.

Se apreciará que en la presente realización, en lugar de establecer la ecuación del plano de la superficie exterior del revestimiento de ala superpuesto localmente a cada pie de nervadura con el uso de una modalidad de medición de punto, es posible utilizar el seguidor de láser en modalidad continua (cuando muchas mediciones de posición son hechas por segundo), con el seguimiento de un retrorreflector que es mantenido continuamente en contacto con la superficie exterior del revestimiento de ala y "zigzaguea" a través de la superficie. Por tanto, es posible obtener rápidamente suficientes mediciones para determinar la posición y orientación de cualquier parte, o una porción grande de la superficie exterior del revestimiento de ala en una operación. Luego, como antes se ha descrito, pueden ser calculados los vectores procedentes de los puntos centrales de cada orificio de guía, normales a la superficie local del revestimiento de ala.

Se apreciará también que en la presente invención no es necesario calcular la orientación ni la posición de los puntos 1a a 1d para la puesta en práctica de aquélla, ya que un punto conocido con tres grados de libertad es suficiente para determinar el vector "N" que pasa a través de ese punto y que intersecta el revestimiento de ala con un ángulo normal a la superficie local de dicho revestimiento. Sin embargo, mediante el cálculo de la orientación, así como de la posición de los puntos 1a a 1d, puede ser hecha una comprobación de que la superficie 3 del pie 1 de nervadura y la superficie 40a del revestimiento de ala son coplanares, como antes se ha descrito. Por tanto, es posible con el método de la presente invención, verificar que el revestimiento de ala ha sido presentado correctamente ante la caja de ala, antes del montaje.

Alternativamente, la presente invención puede ser utilizada de acuerdo con una segunda realización, para marcar posiciones sobre un revestimiento 40 de ala correspondiente a los orificios subyacentes 1a a 1d de un pie 1 de nervadura, donde el revestimiento 40 de ala ha sido presentado previamente frente al pie 1 de nervadura. Con referencia a las figs. 6 y 7, el seguidor de láser está situado en la parte posterior del pie 1 de nervadura, en un primer emplazamiento, En este punto, el revestimiento 40 de ala ya ha sido presentado frente al pie 1 de nervadura, y por tanto se halla "in situ". El adaptador 21 y el retrorreflector 22 son movidos subsiguientemente entre tres posiciones de referencia 50a a 50c, que son visibles tanto desde delante del pie 1 de nervadura en la dirección marcada "A", como por detrás de dicho pie 1 en la dirección marcada "B". Las tres posiciones de referencia 50a a 50c son medidas por el seguidor de láser de la misma manera que antes se ha descrito para la primera realización, y utilizadas para definir un cuadro de referencia 51 como sigue.

La primera posición de referencia 50a es tomada como origen de un sistema de coordenadas de referencia que define el cuadro de referencia 51. El vector entre la primera posición de referencia 50a y la segunda posición de referencia 50b (v_{ab}) es calculado, y es tomado como el eje x del sistema de coordenadas de referencia. La tercera posición de referencia 50c quedará en parte sobre el plano xy del sistema de coordenadas de referencia, de modo que es calculado el vector (V_{ac}) entre las posiciones de referencia primera 50a y tercera 50c, y es calculado el producto vectorial de v_{ab} y v_{ac}. Por definición, el producto vectorial debe proporcionar un vector que define el eje z del sistema de coordenadas de referencia. Finalmente, el eje y es calculado tomando el producto vectorial del eje z y el eje x.

Los coeficientes de los ejes x, y, y z son normalizados luego para producir vectores unitarios, y se forma una primera matriz de 4x4 que comprende los vectores unitarios de los ejes x, y, y z en las primeras tres filas de las primeras tres columnas, y la cuarta columna comprende las coordenadas de la primera posición de referencia 50a (el origen). Las primeras tres columnas de la cuarta fila se fijan en cero, y la cuarta columna de la cuarta fila se fija en la unidad. Esta primera matriz de 4x4 puede ser utilizada ahora para convertir cualquier posición medida por el seguidor de láser a partir de su primera posición a una posición dentro del sistema de coordenadas de referencia.

Con la primera matriz de 4x4 definida, el adaptador 21 y el retrorreflector 22 son colocados luego en uno o más de los orificios 1a a 1d en el pie 1 de nervadura, y sus posiciones son medidas por el seguidor de láser. Como antes, la posición 52 medida por el seguidor de láser es la posición del centro del retrorreflector, y esta posición está a una distancia "d" de la superficie posterior del pie de nervadura, sobre el deseado eje de orificio. Si se precisa, la primera matriz de 4x4 en relación con la primera posición del seguidor de láser con respecto al sistema de coordenadas de referencia, podría ser utilizada para definir las posiciones 1a a 1d de orificio medidas con respecto al sistema de coordenadas de referencia.

El seguidor de láser es movido entonces al frente del pie 1 de nervadura, a una segunda posición. Desde esta segunda posición de dicho seguidor de láser, el pie 1 de nervadura queda oculto detrás del revestimiento 40 de ala. El adaptador 21 y el retrorreflector 22 son movidos entre las mismas tres posiciones de referencia 50a a 50c, que definen aún el mismo cuadro de referencia 51, y sus posiciones son medidas por el seguidor de láser de la misma manera. El mismo procedimiento antes descrito es ejecutado para definir el sistema de coordenadas de referencia, y una segunda matriz de 4x4 es formada como antes se ha descrito. En este caso, la segunda matriz de 4x4 se refiere a las posiciones medidas por el seguidor de láser en la segunda posición según el sistema de coordenadas de referencia, en vez de referirse a las posiciones medidas por el seguidor de láser en la primera posición según el sistema de coordenadas de referencia, una función que ejecuta la primera matriz de 4x4.

Las posiciones de los orificios 1a a 1d del pie 1 de nervadura, que el seguidor de láser midió desde su primera posición detrás del pie 1 de nervadura y del revestimiento 40 de ala, pueden ser calculadas ahora con relación a su nueva segunda posición delante del pie 1 de nervadura y del revestimiento 40 de ala. Esto se logra por formación de una tercera matriz de 4x4 relativa a las posiciones de orificio medidas en la primera posición del seguidor de láser con respecto a las posiciones relativas a la segunda posición del seguidor de láser. Esta tercera matriz de 4x4 es formada por multiplicación de la segunda matriz de 4x4 por la inversa de la primera matriz de 4x4. Las posiciones de los orificios medidas en la primera posición del seguidor de láser son entonces premultiplicadas por la tercera matriz de 4x4 (por formación de una matriz de cuatro elementos que contiene las posiciones x, y, y z de las posiciones medidas, con el cuarto elemento fijado en la unidad) para obtener las posiciones de los orificios con relación a la segunda posición del seguidor de láser.

Las posiciones requeridas sobre la superficie exterior 40a del revestimiento 40 de ala que corresponden a cada orificio medido 1a a 1d, son indicadas a su vez como sigue. Debe recordarse que estos puntos están conectados geométricamente con la posición de orificio medida, por una línea que se extiende perpendicular a la superficie exterior 40a del revestimiento 40 de ala.

El retrorreflector 22 es movido desde el baño de pájaro del seguidor de láser y colocado en contacto con la superficie exterior 40a del revestimiento 40 de ala, y es friccionado sobre la superficie exterior 40a. El seguidor de láser sigue de modo continuo al retrorreflector 22, y el programa lógico calcula continuamente la distancia desde la posición del retrorreflector a la posición de orificio, y presenta esta distancia en un visualizador. El retrorreflector 22 es friccionado manualmente a través de la superficie, de modo que se minimice esta distancia. La posición minimizada es establecida entonces como el origen de un sistema de coordenadas local que reflejará la curvatura del revestimiento local. Dado que ha sido hallada la distancia mínima, este origen estará sobre una línea perpendicular desde la superficie exterior 40a del revestimiento 40 de ala, que pasa aproximadamente a través de la posición del orificio (es decir, el centro del orificio 1a a 1d en el plano posterior del pie 1 de nervadura). No obstante, el origen puede seguir quedando fuera de una tolerancia aceptable en cuanto a precisión, aún cuando la curvatura local de la superficie exterior 40a del revestimiento 40 de ala sea relativamente pequeña.

Una posición mejorada se halla mediante el uso de un sistema de coordenadas local. Esto se define por movimiento del retrorreflector 22 una corta distancia (por ejemplo, 10 mm) en una dirección que corresponde al eje x deseado del sistema de coordenadas local. La posición es medida, y se calcula un vector desde el origen, que define entonces el eje x. Un eje y aproximado que define el plano xy, y no el verdadero eje y ortogonal, es definido del mismo modo. El eje x y el eje y aproximado no necesitan ser ortogonales. El sistema de coordenadas local es calculado luego con el uso del origen local, el eje x, y el eje y aproximado, del mismo modo que el sistema de coordenadas de referencia fue calculado anteriormente. Este sistema de coordenadas local materializa la curvatura local de la superficie exterior 40a del revestimiento 40 de ala por definición. De manera análoga a la antes descrita, las posiciones conocidas relativas a la posición del segundo seguidor de láser, pueden ser transformadas en un sistema de coordenadas local.

La posición requerida sobre la superficie exterior 40a del revestimiento 40 de ala es hallada por colocación del retrorreflector 22 contra la superficie exterior 40a una vez más, y por fricción del retrorreflector 22 sobre la superficie exterior 40a. El seguidor de láser, que permanece en la segunda posición, toma una medición de la posición del retrorreflector 22 cada 50 ms, y por cada nueva lectura repone el origen de coordenadas local a la nueva posición, y calcula de nuevo la transformación del sistema de coordenadas local de acuerdo con ello. Esto se hace simplemente por traslado del antiguo origen a la posición del nuevo origen. Se supone que la curvatura de la superficie exterior 40a del revestimiento 40 de ala permanece plana sobre la zona local, lo que evita la necesidad de cualquier giro de los ejes de cuadro de coordenadas local con la traslación.

La posición de orificio medida anteriormente en la primera posición del seguidor de láser es transformada luego en el sistema de coordenadas local. Si el retrorreflector 22 está en la posición correcta, la posición del orificio transformada tendrá unas coordenadas cero x y cero y, y es desplazada sólo en la dirección z perpendicular. De otro modo, las coordenadas x e y indican la distancia x e y que el retrorreflector 22 está separado del punto deseado. Esta información de la distancia puede ser presentada para visualización, de modo que el retrorreflector 22 pueda ser desplazado manualmente al punto deseado, o si el retrorreflector es sostenido en una plataforma motorizada, ésta puede ser utilizada para conducir el retrorreflector 22 al punto deseado. Dicho punto deseado puede ser marcado entonces sobre la superficie exterior 40a del revestimiento 40 de ala. Alternativamente, puede ser efectuada una operación tal como la de taladrar, justamente en ese emplazamiento. Por ejemplo, cuando el retrorreflector 22 está siendo sostenido en una plataforma motorizada, puede ser retirado, y utilizada una broca de taladrar para practicar un taladro en ese emplazamiento con el uso de una máquina taladradora. El taladro penetrará entonces en la superficie exterior 40a del revestimiento 40 de ala perpendicularmente, y en un punto que asegure que sale desde la parte posterior del pie 1 de nervadura a través del centro exacto del orificio correspondiente 1a a 1d.

Se entiende que los cálculos antes descritos en relación con la segunda realización de la invención podrían ser utilizados igualmente bien en la primera realización de ella.

De lo expuesto resulta claro que las realizaciones antes descritas son simplemente ejemplos de cómo la invención puede ser puesta en práctica. Muchas otras alternativas serán apreciadas por los expertos en la técnica, que quedan dentro del alcance de la presente invención.

Por ejemplo, aunque las realizaciones anteriores se han descrito con referencia a un método para marcar los emplazamientos para los taladros, se apreciará que puede ser utilizado también en conjunción con otros diversos métodos de montaje, tal como soldadura.

Además, aunque en las realizaciones anteriores fueron taladrados orificios de guía para obtener información de posición en cuanto a dónde habrían de estar situados los orificios de montaje taladrados subsiguientemente a través del revestimiento de ala, en su lugar pueden ser empleados otros métodos para conseguir esa función. Por ejemplo, en vez de utilizar un adaptador para situar un retrorreflector con desplazamiento conocido desde un orificio de guía, armazones o plantillas que sostienen un retrorreflector en una posición con una correspondencia conocida hacia un emplazamiento de taladro deseado, podrían ser sostenidos temporalmente en una posición predeterminada en relación con el pie de nervadura. De esta manera, puede prescindirse de la operación de taladro del orificio de guía, con lo que se evita así la posibilidad de originar orificios tubulares, y se reduce el tiempo empleado para completar la operación de montaje 1.

Adicionalmente, un operador debe tomar medidas con el seguidor de láser de un sistema de coordenadas de referencia antes de la operación de montaje. Esto permite al operador la posibilidad de repetir la medición del sistema de coordenadas de referencia durante la operación de montaje, con objeto de verificar que ni el seguidor ni el conjunto se han movido de sus posiciones iniciales. Además, haciéndolo así, un único seguidor puede ser movido entre varias estaciones de medición, y subsiguientemente retornado a una estación de medición anterior, con objeto de cubrir un procedimiento de montaje grande. En dicho procedimiento, puede ser detectada la diferencia en el emplazamiento entre estaciones de medición del seguidor de láser, con el uso de posiciones de referencia conocidas, y puede ser así compensada. Esto puede ser requerido en la operación de montaje de una gran estructura, por ejemplo un avión o un barco.

Los lectores expertos en esta técnica apreciarán que la presente invención puede ser puesta en práctica con el uso de datos CAD para las partes que han de ser montadas. En tal realización, para una estructura no complicada sólo es necesario medir emplazamientos de referencia seleccionados con relación a una primera parte, antes de presentar la segunda o las demás partes para la fijación. Los datos CAD pueden ser utilizados entonces para determinar los emplazamientos de montaje sobre la primera parte, con relación a los puntos de referencia localizados, sin que se requiera que cada punto de montaje sea medido individualmente. Además, con la medición de otros emplazamientos de referencia en relación con la parte o partes presentadas a la primera parte para su fijación, los datos CAD pueden ser utilizados para definir la posición superficial y orientación de las partes presentadas. Por tanto, mediante el uso de datos CAD, el número de mediciones que se requieren hacer puede ser muy reducido, lo que reduce así el tiempo requerido para llevar a cabo el procedimiento.

Los expertos apreciarán también que la presente invención puede ser puesta en práctica igualmente con el uso de equipo de metrología distinto al de un seguidor de láser. Por ejemplo, en una aplicación dada, si la distancia que se está midiendo y la precisión requerida lo permiten, puede ser utilizado un láser de bandas, o cualquier otra técnica de medición que utilice un señalador de láser programable o dispositivo equivalente. Dicha puesta en práctica de la presente invención puede proporcionar un método eficiente en coste y tiempo para marcar los emplazamientos para el montaje en industrias en las que típicamente, los tamaños de los componentes y por tanto, las distancias medidas, son reducidas. Por ejemplo, en la industria del automóvil.

Claims (13)

1. Un método para situar un punto de montaje (P) sobre una primera parte (40), en cuyo punto de montaje dicha primera parte ha de ser unida a una segunda parte (1), cuyo método comprende las operaciones de:

- medir y determinar un emplazamiento de montaje (1a, 1b, 1c, 1d) sobre la segunda parte;

- medir (22, 42a, 42b, 42c) una parte de una superficie (40a) de la primera parte, cuya superficie está separada de la segunda parte de modo que define la posición y orientación de la superficie de la primera parte;

- calcular un vector (N) que pasa entre el emplazamiento de montaje determinado y la superficie de la primera parte; y

- calcular dónde el vector intersecta la superficie de la primera parte, con lo que el punto de montaje se localiza sobre la superficie de la primera parte.

2. Un método para situar un punto de montaje (P) sobre una primera parte (40), a través de cuyo punto de montaje la primera parte ha de ser unida a una segunda parte (1), cuyo método comprende las operaciones de:

- determinar un emplazamiento de montaje (1a, 1b, 1c, 1d) sobre la segunda parte:

- presentar la primera parte para su montaje a la segunda parte, con la primera parte superpuesta al emplazamiento de montaje determinado;

- cuyo método se caracteriza por las operaciones de:

- medir (22, 42a, 42b, 42c) una porción de una superficie (40a) de la primera parte separada de la segunda parte, de modo que defina la posición y orientación de la superficie;

- calcular un vector (N) que pasa entre el emplazamiento de montaje determinado y la superficie de la primera parte;

- calcular dónde el vector intersecta la superficie de la primera parte, con lo que se sitúa el punto de montaje sobre la superficie de la primera parte; y

- indicar el punto de montaje calculado sobre la superficie de la primera parte.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además la operación de determinar una posición de referencia fija con relación a la segunda parte.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que las operaciones de determinar el emplazamiento del montaje, y medir y determinar la posición de referencia, se ejecutan por medio de un dispositivo medidor situado en una primera posición, y las operaciones de medir y determinar la posición de referencia, y la operación de medir una porción de una superficie de la primera parte, son ejecutadas por el, u otro, dispositivo medidor en una segunda posición.

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4, en el que las operaciones de medir desde las posiciones primera y segunda son ejecutadas subsiguientemente a la otra operación de presentar la primera parte para el montaje con la segunda parte, con la primera parte superpuesta al emplazamiento de montaje determinado.

6. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que al menos una operación de medición, o la operación de indicar, es ejecutada mediante un dispositivo medidor de posición conocida.

7. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la operación de determinar un emplazamiento de montaje comprende la operación de medir el vector y la distancia a una posición de referencia asociada a dicha segunda parte, desde un dispositivo medidor de posición conocida, y determinar la posición del emplazamiento de montaje con relación a la posición de referencia medida, utilizando datos CAD almacenados.

8. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además la operación de verificar que la posición y orientación de la superficie de la primera parte se relaciona de manera predeterminada a la posición y orientación de la superficie local de la segunda parte, con respecto al emplazamiento de montaje determinado.

9. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la operación de determinar el emplazamiento de montaje se lleva a cabo utilizando un retrorreflector sostenido con relación a un orificio de guía situado en la segunda parte.

10. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que al menos una operación de medición, o la operación de indicación, es llevada a cabo con el uso de técnicas sin contacto.

11. Un método de acuerdo con la reivindicación 10, en el que al menos una operación de medición, o la operación de indicación, es llevada a cabo con el uso de un dispositivo seguidor de láser.

12. Un programa de ordenador que comprende medios de código de programa para ejecutar las operaciones del método, de medición, cálculo, e indicación, como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, cuando el programa es ejecutado sobre un ordenador y/u otros medios de tratamiento asociados a medios de medición e indicación adecuados.

13. Un producto de programa de ordenador que comprende medios de código de programa almacenados sobre un medio legible del ordenador, para ejecutar las operaciones del método de medición, cálculo, e indicación, como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, cuando el programa es ejecutado sobre un ordenador y/u otros medios de tratamiento asociados a medios de medición e indicación adecuados.