JP2011522217A - 部品の姿勢を表す点データに3次元モデルを位置合わせするシステム、プログラム製品、および関連する方法 - Google Patents
部品の姿勢を表す点データに3次元モデルを位置合わせするシステム、プログラム製品、および関連する方法 Download PDFInfo
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Abstract
【選択図】図1
Description
Claims (25)
- 検査セル(49)内に遠隔配置可能な部品(43)の非破壊評価のための自動化された3次元画像位置合わせを実施するシステム(30)において、レーザ超音波検査デバイス(31)および部品位置ロケータ(33)を備えるシステム(30)であって、
前記レーザ超音波検査デバイス(31)は、走査用ヘッド(61)であって、
予め画定された検査セル(49)内に配置された、遠隔配置される部品(43)において超音波表面変位を生成する超音波源(53)と、
検査レーザ(55)と、
前記検査レーザ(55)による走査中に、前記遠隔配置される部品(43)によって反射される位相変調光を収集する干渉計(59)であって、前記位相変調光は、検査データを提供するために、前記遠隔配置される部品(43)の前記超音波表面変位によって変調される、干渉計とを含む、走査用ヘッドを有し、
前記部品位置ロケータ(33)は、前記遠隔配置される部品(43)の少なくとも1つの表面上の複数の点と走査用レーザ参照位置との間の距離を測定するように配置され、前記複数の点は、前記遠隔配置される部品(43)が前記検査セル(49)内に配置されると、その前記少なくとも1つの表面の被測定姿勢を全体として表し、前記部品位置ロケータ(33)は、
光源を提供するように配置され、かつ、前記光源に関連する前記参照位置を有する走査用レーザ(91)と、
前記遠隔配置される部品(43)の前記少なくとも1つの表面に沿って前記光源を向けるように配置された少なくとも1つの走査用ミラーと、
前記走査用レーザ(91)によって提供され、前記部品(43)の前記少なくとも1つの表面から反射される、反射レーザ光を受信し、それにより、前記部品(43)の前記少なくとも1つの表面上の複数の点と前記走査用レーザ参照位置との間の距離を確定するように配置された受光器(93)とを含み、
レーザ超音波検査コンピュータ(35)は、前記レーザ超音波検査デバイス(31)および前記部品位置ロケータ(33)と通信し、かつ、プロセッサ(113)および前記プロセッサ(113)と通信するメモリ(111)を含み、
レーザ超音波検査プログラム製品(39)は、前記レーザ超音波検査コンピュータ(35)の前記メモリ(111)に格納され、前記レーザ超音波検査コンピュータ(35)のプロセッサ(113)によって実行されると、
前記遠隔配置される部品(43)の3次元モデル(101)用のモデルデータを受信するオペレーションと、
レンジデータを規定する前記検査セル(49)内で前記被測定姿勢にあるときに、前記遠隔配置される部品(43)の前記少なくとも1つの表面上の点を表すデータの点群を、前記部品位置ロケータ(33)から受信するオペレーションと、
前記検査セル(49)内で、前記遠隔配置される部品(43)の前記3次元モデル(101)を前記部品(43)の前記被測定姿勢に位置整合させるオペレーションであって、
前記3次元モデル(101)上の実際の点に対応する高い確率を有する前記レンジデータ内の点のセットを特定することを含む、前記レンジデータに対して前記3次元モデル(101)の位置合わせを実施すること、および、
前記3次元モデル(101)に対する、高い対応確率を有する前記レンジデータ内の前記特定された点のセットの位置合わせを実施することを含む、位置整合させるオペレーションとを、前記コンピュータ(35)に実施させる命令を含むことを特徴とするシステム(30)。 - 前記オペレーションは、前記検査データの向上した可視化を提供するために、採取された検査データを、前記部品姿勢における前記3次元モデル(101)上に関連付けるオペレーションをさらに含み、
システム(30)は、データベース(45)が、対応する複数の関心部品(43)のそれぞれについての複数のコンピュータ支援設計モデル(41)および前記検査セル(49)の少なくとも1つのモデル(47)を含むことを特徴とする請求項1に記載のシステム(30)。 - 前記レンジデータに対して前記3次元モデル(101)の位置合わせを実施するオペレーションは、
モデルデータを規定する前記遠隔配置される部品(43)の前記3次元モデル(101)上のデータ点をソースとして、また、前記レンジデータをターゲットとして利用すること、および、
前記3次元モデル(101)上の実際の点に対応する高い確率を有する前記レンジデータ内の前記点のセットおよび前記ソースと前記ターゲットとの間の変換を確定することを含む請求項1または2のいずれか1項に記載のシステム(30)。 - 前記変換は、第1の変換T1であり、
前記3次元モデル(101)上の実際の点に対応する高い確率を有する前記レンジデータ内の前記点のセットは、繰り返し最近点アルゴリズムを使用して計算された前記3次元モデル(101)内の対応する点に最も近い前記レンジデータ内の点のセットを含む請求項3に記載のシステム(30)。 - 前記変換は、第1の変換T1であり、
前記3次元モデル(101)に対して高い対応確率を有する前記レンジデータ内の前記特定された点のセットの位置合わせを実施するオペレーションは、
前記レンジデータ内の前記特定された点のセットをソースとして、および、前記モデルデータを前記ターゲットとして利用すること、および、前記ソースと前記ターゲットとの間の第2の変換T2を確定することを含む請求項3または4のいずれか1項に記載のシステム(30)。 - 位置合わせするオペレーションは、前記遠隔配置される部品(43)を、前記部品(43)の前記3次元モデル(101)と位置合わせするために、前記第1の変換T1と前記第2の変換T2の逆変換の結合体を確定することを含む請求項5に記載のシステム(30)。
- 前記遠隔配置される部品(43)の、前記部品(43)の前記3次元モデル(101)に対する前記位置合わせは、前記レンジデータ内の異常値の存在にも前記レンジデータ内の抜けているデータにも依存しないロバストな一致を提供する請求項6に記載のシステム(30)。
- 前記オペレーションは、前記遠隔配置される部品(43)の、前記部品(43)の前記3次元モデル(101)に対する位置合わせに応答して、前記検査データを、前記部品姿勢における前記部品(43)の前記3次元モデル(101)にマッピングすることをさらに含む請求項6または7のいずれか1項に記載のシステム(30)。
- 前記遠隔配置される部品(43)の前記3次元モデル(101)を、前記検査セル(49)内の前記部品(43)の前記被測定姿勢に位置整合させるオペレーションは、異常値を除去するために前記レンジデータを事前フィルタリングすることなく、または、抜けているデータを事前に考慮することなく、実施される請求項6から8のいずれか1項に記載のシステム(30)。
- 前記レーザ超音波検査デバイス(31)および前記部品位置ロケータ(33)は、少なくとも5つの自由度を有する走査用ヘッド(61)内に搭載される請求項6から9のいずれか1項に記載のシステム(30)。
- コンピュータ(35)によって実行されると、前記部品(43)の3次元モデル(101)のためのモデルデータを受信するオペレーションを含むオペレーションを、コンピュータ(35)に実施させる、触知可能コンピュータ媒体に格納される命令を含むプログラム製品(39)であって、前記オペレーションは、
レンジデータを規定する前記検査セル(49)内で前記被測定姿勢にあるときに、前記部品(43)の少なくとも1つの表面上の点を表すデータを受信するオペレーションと、
前記部品(43)の前記3次元モデル(101)を、前記部品(43)の前記被測定姿勢に位置整合させるオペレーションであって、
前記3次元モデル(101)上の実際の点に対応する高い確率を有する前記レンジデータ内の点のセットを特定することを含む、前記レンジデータに対して前記3次元モデル(101)の位置合わせを実施すること、および、
前記3次元モデル(101)に対する、高い対応確率を有する前記レンジデータ内の前記特定された点のセットの位置合わせを実施することを含む、位置整合させるオペレーションとをさらに特徴とするプログラム製品(39)。 - 位置整合させるオペレーションは、
前記部品(43)を、前記部品(43)の前記3次元モデル(101)と位置合わせするために、ソースとしてのモデルデータを規定する前記部品(43)の前記3次元モデル(101)上のデータ点と、ターゲットとしての前記レンジデータとの間の第1の変換T1、および、前記3次元モデル(101)上の実際の点に対応する高い確率を有する前記レンジデータ内の前記点のセットと前記3次元モデル(101)上の前記データ点と間の第2の変換T2の逆変換の結合体を確定することをさらに含み、
前記オペレーションは、前記検査データの向上した可視化を提供するために、採取された検査データを、前記部品姿勢における前記3次元モデル(101)上に関連付けるオペレーションをさらに特徴とする請求項11に記載のプログラム製品(39)。 - 前記レンジデータに対して前記3次元モデル(101)の位置合わせを実施するオペレーションは、モデルデータを規定する前記遠隔配置される部品(43)の前記3次元モデル(101)上のデータ点をソースとして、また、前記レンジデータをターゲットとして利用すること、および、前記3次元モデル(101)上の実際の点に対応する高い確率を有する前記レンジデータ内の前記点のセットおよび前記ソースと前記ターゲットとの間の変換を確定することを含み、
前記3次元モデル(101)上の実際の点に対応する高い確率を有する前記レンジデータ内の前記点のセットは、繰り返し最近点アルゴリズムを使用して計算された前記3次元モデル(101)内の対応する点に最も近い前記レンジデータ内の点のセットである請求項11または12のいずれか1項に記載のプログラム製品(39)。 - 前記変換は、第1の変換T1であり、
前記3次元モデル(101)に対して高い対応確率を有する前記レンジデータ内の前記特定された点のセットの位置合わせを実施するオペレーションは、
前記レンジデータ内の前記特定された点のセットをソースとして、および、前記モデルデータを前記ターゲットとして利用すること、および、前記ソースと前記ターゲットとの間の第2の変換T2を確定することを含み、
位置合わせするオペレーションは、前記部品(43)を、前記部品(43)の前記3次元モデル(101)と位置合わせするために、前記第1の変換T1と前記第2の変換T2の逆変換の結合体を確定することをさらに含み、
前記オペレーションは、前記部品(43)の、前記部品(43)の前記3次元モデル(101)に対する位置合わせに応答して、前記検査データを、前記部品姿勢における前記3次元モデル(101)にマッピングするオペレーションをさらに特徴とする請求項13に記載のプログラム製品(39)。 - 前記部品(43)の、前記部品(43)の前記3次元モデル(101)に対する前記位置合わせは、前記レンジデータ内の異常値の存在にも前記レンジデータ内の抜けているデータにも無関係なロバストな一致を提供し、
前記部品(43)の前記3次元モデル(101)を、前記検査セル(49)内の前記部品(43)の前記被測定姿勢に位置整合させるオペレーションは、異常値を除去するために前記レンジデータを事前フィルタリングすることなく、または、抜けているデータを事前に考慮することなく、実施される請求項14に記載のプログラム製品(39)。 - 検査セル(49)内に遠隔配置可能な部品(43)の自動化された3次元画像位置合わせを実施する方法であって、
検査される部品(43)がレンジデータを規定する前記検査セル(49)内に配置されると、その少なくとも1つの表面上で複数の点の位置を確定するステップと、
検査される前記部品(43)の3次元モデル(101)上のデータ点に対応する高い確率を有する前記レンジデータ内の点のセットを特定するステップと、
前記3次元モデル(101)上の前記データ点と前記3次元モデル(101)上の実際の点に対応する高い確率を有する前記レンジデータ内の前記点のセットとの間の第1の変換T1を確定するステップと、
前記3次元モデル(101)上の実際の点に対応する高い確率を有する前記レンジデータ内の前記点のセットと前記3次元モデル(101)上の前記データ点と間の前記第2の変換T2を確定するステップと、
前記第1の変換T1と前記第2の変換T2の逆変換との結合体を確定するステップであって、それにより、部品姿勢において、前記3次元モデル(101)を前記部品(43)と位置整合させる、確定するステップと、
前記検査データの向上した可視化を提供するために、採取された検査データを、前記部品姿勢における前記3次元モデル(101)上に関連付けるステップとを特徴とする方法。 - 検査される前記部品(43)の3次元モデル(101)上のデータ点に対応する高い確率を有する前記レンジデータ内の点のセットを特定するステップは、繰り返し最近点アルゴリズムを使用して計算された前記3次元モデル(101)内の対応する点に最も近い前記レンジデータ内の点のセットを確定するステップを含む請求項16に記載の方法。
- 位置整合させるステップは、前記レンジデータ内の異常値の存在にも前記レンジデータ内の抜けているデータにも無関係なロバストな一致を提供する請求項16または17のいずれか1項に記載の方法。
- 第1の変換T1、第2の変換T2、および、前記第1の変換T1と前記第2の変換T2の逆変換の結合体を確定するステップは、異常値を除去するために前記レンジデータを事前フィルタリングすることなく、または、抜けているデータを事前に考慮することなく、手作業で位置合わせするために、前記部品(43)上の点のセットを特定することなく、また、前記データ内の特定の点との対応点を有する前記3次元モデル(101)内の特定の点を手作業で選択することなく実施される請求項16から18のいずれか1項に記載の方法。
- 検査セル(49)内に遠隔配置可能な部品(43)の自動化された3次元画像位置合わせを実施する方法であって、
前記部品(43)の3次元モデル(101)用のモデルデータを受信するステップと、
前記部品(43)がレンジデータを規定する前記検査セル(49)内で被測定姿勢にあるときに、その少なくとも1つの表面上の点を表すデータを受信するステップと、
前記部品(43)の前記3次元モデル(101)を前記部品(43)の前記被測定姿勢に位置整合させるステップであって、
前記3次元モデル(101)上の実際の点に対応する高い確率を有する前記レンジデータ内の点のセットを特定することを含む、前記レンジデータに対して前記3次元モデル(101)の位置合わせを実施すること、および、
前記3次元モデル(101)に対する、高い対応確率を有する前記レンジデータ内の前記特定された点のセットの位置合わせを実施することを含む、位置整合させるステップとを特徴とする方法。 - 部品(43)の自動化された3次元画像位置合わせを実施するための、コンピュータ(35)によって読取り可能なコンピュータ読取り可能媒体であって、コンピュータ(35)によって実行されると、前記部品(43)の3次元モデル(101)のためのモデルデータを受信するオペレーションを含む種々のオペレーションを、コンピュータ(35)に実施させる、命令のセットを含み、前記オペレーションは、
部品(43)がレンジデータを規定する検査セル(49)内で被測定姿勢にあるときに、その少なくとも1つの表面上の点を表すデータを受信するオペレーションと、
前記部品(43)の前記3次元モデル(101)を、前記部品(43)の前記被測定姿勢に位置整合させるオペレーションであって、
前記3次元モデル(101)上の実際の点に対応する高い確率を有する前記レンジデータ内の点のセットを特定することを含む、前記レンジデータに対して前記3次元モデル(101)の位置合わせを実施すること、および、
前記3次元モデル(101)に対する、高い対応確率を有する前記レンジデータ内の前記特定された点のセットの位置合わせを実施することを含む、位置整合させるオペレーションとを特徴とするコンピュータ読取り可能媒体。 - 位置合わせするオペレーションは、前記部品(43)を、前記部品(43)の前記3次元モデル(101)と位置合わせするために、ソースとしてのモデルデータを規定する前記部品(43)の前記3次元モデル(101)上のデータ点と、ターゲットとしての前記レンジデータとの間の第1の変換T1、および、前記3次元モデル(101)上の実際の点に対応する高い確率を有する前記レンジデータ内の前記点のセットと前記3次元モデル(101)上の前記データ点と間の第2の変換T2の逆変換の結合体を確定することをさらに含み、
前記オペレーションは、前記検査データの向上した可視化を提供するために、採取された検査データを、前記部品姿勢における前記3次元モデル(101)上に関連付けるオペレーションをさらに特徴とする請求項21に記載のコンピュータ読取り可能媒体。 - 前記レンジデータに対して前記3次元モデル(101)の位置合わせを実施するオペレーションは、モデルデータを規定する前記部品(43)の前記3次元モデル(101)上のデータ点をソースとして、また、前記レンジデータをターゲットとして利用すること、および、前記3次元モデル(101)上の実際の点に対応する高い確率を有する前記レンジデータ内の前記点のセットおよび前記ソースと前記ターゲットとの間の変換を確定することを含み、
前記3次元モデル(101)上の実際の点に対応する高い確率を有する前記レンジデータ内の前記点のセットは、繰り返し最近点アルゴリズムを使用して計算された前記3次元モデル(101)内の対応する点に最も近い前記レンジデータ内の点のセットである請求項21または22のいずれか1項に記載のコンピュータ読取り可能媒体。 - 前記変換は、第1の変換T1であり、
前記3次元モデル(101)に対して高い対応確率を有する前記レンジデータ内の前記特定された点のセットの位置合わせを実施するオペレーションは、
前記レンジデータ内の前記特定された点のセットをソースとして、また、前記モデルデータを前記ターゲットとして利用すること、および、前記ソースと前記ターゲットとの間の第2の変換T2を確定することを含み、
位置合わせするオペレーションは、前記部品(43)を、前記部品(43)の前記3次元モデル(101)と位置合わせするために、前記第1の変換T1と前記第2の変換T2の逆変換の結合体を確定することをさらに含み、
前記オペレーションは、前記部品(43)の、前記部品(43)の前記3次元モデル(101)に対する位置合わせに応答して、前記検査データを、前記部品姿勢における前記3次元モデル(101)にマッピングするオペレーションをさらに特徴とする請求項23に記載のコンピュータ読取り可能媒体。 - 前記部品(43)の、前記部品(43)の前記3次元モデル(101)に対する前記位置合わせは、前記レンジデータ内の異常値の存在にも前記レンジデータ内の抜けているデータにも無関係なロバストな一致を提供し、
前記部品(43)の前記3次元モデル(101)を、前記検査セル(49)内の前記部品(43)の前記被測定姿勢に位置整合させるオペレーションは、異常値を除去するために前記レンジデータを事前フィルタリングすることなく、または、抜けているデータを事前に考慮することなく、実施される請求項24に記載のコンピュータ読取り可能媒体。
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