JP2014044203A - 加工対象物検査のための方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】加工対象物検査のための方法及びシステムを提供する。
【解決手段】加工対象物に関連するモデルデータを検査システムに入力し、加工対象物に対する奥行き検知装置の相対位置を決定し、及び加工対象物に対する奥行き検知装置の位置に基づいて、モデルに対する検査システム用の姿勢ビューを較正する方法及びシステム。さらに、加工対象物に対する奥行き検知装置の少なくとも１個のピクセルについて実際の奥行き距離データを測定すること、及び実際の奥行き距離データに基づいて加工対象物が所定の検査基準を満たすかどうかを判定する方法及びシステム。
【選択図】なし

Description

本開示は概して加工対象物の非破壊検査に関し、より詳しくは加工対象物の自動検査のための方法及びシステムに関する。

加工対象物又は組立品の製造には、複数の部品及びツールの使用が必要となることがある。組立誤差、組立品中のコンポーネントの損傷、及び／又は異物片（ＦＯＤ）など、起こりうる問題点を特定することによって製造品質を保証するため、製造中及び製造後は、組立品について正確で信頼度の高い検査を実施することが好ましい。

公知の組立品検査の少なくとも一部は、手作業で実施されている。このような検査では、設計モデル又は設計図表と比較するため、検査員は典型的に自身が有する知識と組み合わせて、目視検査及び触覚検査を行う。しかしながら、組立品とモデルとの差異を検出するためには、手作業による検査では一般的に、検査員が加工対象物について目視検査を行い、触れて、体感することが必要となる。そのため、手作業による検査は人為的な過誤を招く可能性がある。例えば、航空機、列車、自動車、船舶などの大きな組立品は、アクセスが制限されている領域内に小さな物体を含むことがあるため、このような領域では検査員による検査が困難になることがある。しかも、手作業による検査は時間がかかることがあり、及び／又は高価な熟練した労働力を必要とすることがある。場合によっては、検査員はボロスコープ又はＸ線技術などの小型の視覚的検査ツールを使用してもよいが、このような検査方法では検査員は加工対象物とモデルとの間の差異を視覚的に認識する必要があるため、依然として人為的な過誤を招くことがある。しかも、一部の材料はＸ線技術を使用して見ることができないため、Ｘ線技術は限られた材料群でしか使用できない。

他の公知の検査方法は、検査を実施するため自動画像処理を利用する。検査時には、加工対象物の画像は、標準的な特徴のライブラリと比較できるように、画像処理を利用して取り込まれ分析される。特徴は、輪郭適合、カラーマッチング、及び可撓性を有する対象物のサイズ変更によって特定されうる。しかしながら、このような検査方法は、小さな部品を特定する場合、及び同一色の対象物を検査する場合には、依然として不確かさを招くことがある。しかも、このような技術を使用して検査されうる領域は限定されることがある。

一態様では、加工対象物の検査のための方法が提供される。方法は、加工対象物に関連するモデルデータを検査システムに入力すること、加工対象物に対する奥行き検知装置の相対位置を決定すること、及び加工対象物に対する奥行き検知装置の位置に基づいて、モデルに対する検査システム用の姿勢ビューを較正することを含む。方法はさらに、加工対象物に対する奥行き検知装置の少なくとも１個のピクセルについて実際の奥行き距離データを測定し、実際の奥行き距離データに基づいて加工対象物が所定の検査基準を満たすかどうかを判定することを含む。

一態様では、加工対象物の検査のためのコンピュータシステムが提供される。コンピュータシステムは、プロセッサ、及び機能を実施するため当該プロセッサによって実行可能なコンピュータ可読命令をエンコードするコンピュータ可読記憶装置を含む。プロセッサは、加工対象物に関連するモデルデータを記憶装置に入力すること、及び加工対象物に対する奥行き検知装置の相対位置を決定することを含む機能を実施する。プロセッサは、加工対象物に対する奥行き検出装置の位置に基づいて、モデルに対するコンピュータシステムの姿勢ビューを較正することを含む機能を、さらに実施する。プロセッサは、加工対象物に対する奥行き検知装置の少なくとも１個のピクセルについて実際の奥行き距離データを測定し、実際の奥行き距離データに基づいて加工対象物が所定の検査基準を満たすかどうかを判定することを含む機能を、さらに実施する。

さらに別の態様では、加工対象物検査のためのシステムが提供される。システムは、加工対象物に対する奥行き検知装置の少なくとも１個のピクセルの実際の奥行き距離データを測定するように構成された奥行き検知装置を含む。システムはまた、加工対象物に対する奥行き検知装置の相対位置を決定するように構成された姿勢検出システムを含む。システムはまた、奥行き検知装置及び姿勢検出システムと通信を行う検査用コンピュータシステムを含む。検査システムは、加工対象物に関連するモデルデータを入力し、加工対象物に対する奥行き検知装置の位置に基づいて、模型に対する検査システム用の姿勢ビューを較正するようにプログラムされている。検査システムはさらに、実際の奥行き距離データに基づいて加工対象物が所定の検査基準を満たすかどうかを判定するようにプログラムされている。

本開示の一態様に従って、加工対象物を検査する方法が提供され、前記方法は加工対象物に関連するモデルデータを検査システムに入力することと、加工対象物に対する奥行き検知装置の相対位置を決定することと、加工対象物に対する奥行き検知装置の位置に基づいてモデルに対する検出システム用の姿勢ビューを較正することと、加工対象物に対する奥行き検知装置の少なくとも１ピクセルの実際の奥行き距離データを測定することと、実際の奥行き距離データに基づいて加工対象物が所定の検査基準を満たすかどうかを判定することとを含む。有利には、モデルデータを入力することは、加工対象物に関連するコンピュータ支援設計モデルデータを入力することを含む。有利には、モデルデータを入力することは、事前にスキャンした加工対象物のモデルを入力することをさらに含む。

有利には、奥行き検知装置の相対位置を決定することは、加工対象物の指定された位置に座標系の原点を定義すること、及び複数の位置検出カメラを使用して加工対象物に対する奥行き検知装置の位置を決定することを含む。有利には、方法は奥行き検知装置の位置を検出システムに送信することをさらに含みうる。

有利には、実際の奥行き距離を測定することは、複数の実際の奥行き距離を捕捉するため加工対象物について奥行き検知装置を移動することを含み、前記方法は
非等価部分を特定するため、複数の実際の奥行き距離を複数の関連するモデルの奥行き距離と比較することを含む。

有利には、実際の奥行き距離データに基づいて決定することは、検査システムの姿勢ビューに対して、検査システムの姿勢ビューからモデル加工対象物までのモデル奥行き距離を示すモデル奥行き距離データを計算することと、実際の奥行き距離がモデル奥行き距離と異なるかどうかを判定することと、実際の奥行き距離がモデル奥行き距離と異なる場合に、差異が検査基準を満たすかどうかを判定することとをさらに含み、閾値の適合は加工対象物が許容条件内にあることを示す。さらにこの方法は、奥行き検知装置のビューに適用されるオーバーレイを使用するモデル加工対象物の中に存在しない加工対象物の一部を表示することを含みうる。さらにオーバーレイは、異物片、紛失コンポーネント、組立誤差、及び損傷コンポーネントのうちの少なくとも１つがあることを示すように構成されている。有利には、実際の奥行き距離データを測定することは、３次元ポイントクラウドを生成することをさらに含む。

本開示の一態様に従って、加工対象物を検査するコンピュータシステムが提供され、前記コンピュータシステムはプロセッサ、及び加工対象物に関連するモデルデータを記憶装置に入力することと、加工対象物に対する奥行き検知装置の相対位置を決定することと、加工対象物に対する奥行き検知装置の位置に基づいてモデルに対するコンピュータシステム用の姿勢ビューを較正することと、加工対象物に対する奥行き検知装置の少なくとも１ピクセルの実際の奥行き距離データを測定することと、実際の奥行き距離データに基づいて加工対象物が所定の検査基準を満たすかどうかを判定することとを含む機能を実施するため、プロセッサによって実行可能なコンピュータ可読命令をエンコードするコンピュータ可読記憶装置を含む。

有利には、プロセッサによって実施される機能は、加工対象物に関連するコンピュータ支援設計モデル及び事前にスキャンした加工対象物のモデルのうちの少なくとも１つを入力することをさらに含む。有利には、プロセッサによって実施される機能は、コンピュータシステムの姿勢ビューに対して、コンピュータシステムの姿勢ビューからモデル加工対象物までのモデル奥行き距離を示すモデル奥行き距離データを計算することと、実際の奥行き距離がモデル奥行き距離と異なるかどうかを判定することと、実際の奥行き距離がモデル奥行き距離と異なる場合に、差異が検査基準を満たすかどうかを判定することとをさらに含み、閾値の適合は加工対象物が許容条件内にあることを示す。さらにプロセッサによって実施される機能は、奥行き検知装置のビューに適用されるオーバーレイを使用するモデル加工対象物の中に存在しない加工対象物の一部を表示することを含みうる。

本開示のさらなる態様に従い、加工対象物を検査するためのシステムが提供され、前記システムは、加工対象物に対する奥行き検知装置の少なくとも１ピクセルの実際の奥行き距離データを測定するように構成された奥行き検知装置と、加工対象物に対する奥行き検知装置の相対位置を決定するように構成された姿勢検出システムと、奥行き検知装置及び姿勢検出システムと通信する検査用コンピュータシステムであって、加工対象物と関連するモデルデータを入力し、加工対象物に対する奥行き検知装置の位置に基づいてモデルに対する検査用コンピュータシステムの姿勢ビューを較正し、実際の奥行き距離データに基づいて加工対象物が所定の検査基準を満たすかどうかを判定するようにプログラムされている検査用コンピュータシステムとを含む。

有利には、モデルデータを入力するため、検査用コンピュータシステムは加工対象物に関連するコンピュータ支援設計モデルデータを入力するようにさらにプログラムされている。さらに、モデルデータを入力するため、検査用コンピュータシステムは事前にスキャンした加工対象物のモデルを保存するようにプログラムされていてもよい。

有利には、検査用コンピュータシステムは、検査用コンピュータシステムの姿勢ビューに関して、検査用コンピュータシステムの姿勢ビューからモデル加工対象物までのモデル奥行き距離を示すモデル奥行き距離データを計算し、実際の奥行き距離がモデル奥行き距離と異なるかどうかを判定し、さらに実際の奥行き距離がモデル奥行き距離と異なる場合に、その差異が検査基準を満たすかどうかを判定するようにさらにプログラムされていてもよく、閾値の適合は加工対象物が許容条件内にあることを示す。さらに、オーバーレイはリアルタイム及び略リアルタイムのうちのいずれか一方で表示されてもよい。さらに、検査用コンピュータシステムは、奥行き検知装置のビューに適用されるオーバーレイを使用するモデル加工対象物の中に存在しない加工対象物の一部を表示するように構成されていてもよい。

例示的な検査システムの概略図である。 図１に示された検査システムと併用されうる例示的な検査コンピュータシステムの概略図である。 図１に示された検査システムによって実装されうる例示的な方法のフロー図である。

本開示は概して加工対象物の検査に関し、より詳しくは加工対象物の自動検査を可能にする方法及びシステムに関する。一実施形態では、検査システムは奥行き検知装置の少なくとも１ピクセルの実際の奥行き距離データを測定する奥行き検知装置と、加工対象物に対する奥行き検知装置の姿勢データを決定する位置及び方向（姿勢）検出システムと、奥行き検知装置及び姿勢検出システムに結合されている検査用コンピュータシステムとを含む。本明細書に記載されている方法及びシステムの実施形態により、コンピューティングシステムは、（ｉ）加工対象物に関連するモデルデータを入力し、（ｉｉ）加工対象物に対する奥行き検知装置の相対位置を決定し、（ｉｉｉ）加工対象物に対する奥行き検知装置の位置に基づいてモデルに対する検出システム用の姿勢ビューを較正し、（ｉｖ）加工対象物に対する奥行き検知装置の少なくとも１ピクセルの実際の奥行き距離データを測定し、且つ（ｖ）実際の奥行き距離データに基づいて加工対象物について所定の閾値を超えるかどうかを判定することができる。

本明細書に記載されている方法及びシステムは、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア又はこれらの任意の組合せ又は一部を含むコンピュータプログラミング又はエンジニアリング技術を用いて実装可能であり、技術的効果は、ａ）検査用コンピュータシステム上に加工対象物のモデルデータを読込むこと；ｂ）検査される加工対象物に対する奥行き検知装置の姿勢データを決定すること；ｃ）検査される加工対象物に対する奥行き検知装置のモデル及び姿勢に対する検査コンピュータシステムの姿勢ビューを較正すること；ｄ）奥行き検知装置と検査される加工対象物との間の実際の奥行き距離を示す実際の奥行き距離データを少なくとも１ピクセルについて計算すること；ｅ）検査用コンピュータシステムの姿勢ビューに対して、検査用コンピュータシステムの姿勢ビューからモデル加工対象物までのモデル奥行き距離を示すモデル奥行き距離データを計算すること；ｆ）実際の奥行き距離データをモデル奥行き距離データと比較すること；ｇ）実際の奥行き距離がモデル奥行き距離と異なるかどうかを判定すること及びその差異が所定の閾値を超えるかどうかを判定すること；並びにｈ）奥行き検知装置のビューに適用されるオーバーレイを使用してモデル加工対象物に提示されていない加工対象物の部分を表示すること、のうちの少なくとも１つを含みうる。

本明細書で使用しているように、「１つの」という語から始まって単数形で記載されている要素又はステップは、複数の要素又はステップを除外することが明示的に記載されていない限り、複数の要素又はステップを除外しないと理解すべきである。さらに、「一実施形態」及び／又は「例示的実施形態」への言及は、記載されている機能も取り込む他の実施形態の存在を除外するものではない。

図１は、組立品又は加工対象物１０８の検査に使用されうる例示的な検査システム１００の概略図である。概して加工対象物は、構造物の要素が所定の方法で組み立てられる技術的環境の製品であって、構成要素は相互に及び加工対象物全体に対して所定の方法で配置及び配向される。検査システム１００は多種多様な応用で使用されうる。例えば、検査システム１００は、航空機、列車、船舶、或いは大量の要素を有する他の大きな組立品などの、大型組立品の検査に使用されうる。代替的に、検査システム１００は、工具又はガス／液体チューブなどの小型組立品の検査にも使用されうる。

図１に示すように、検査システム１００は、奥行き検知装置１０２、姿勢検出システム１０４、及び検査用コンピュータシステム１０６を含む。本明細書で使用されているように、「姿勢」という用語は１つのオブジェクトの他のオブジェクトに対する配置及び配向として定義されている。検査システム１００は加工対象物、以下でさらに詳細に説明されるように、例えば加工対象物１０８の検査に使用され、且つ奥行き検知装置１０２は検査用コンピュータシステム１０６と通信を行う。具体的には、奥行き検知装置１０２は、奥行き検知装置１０２の視野内の各ピクセルに対して、奥行き検知装置１０２と加工対象物１０８との間の距離Ｄを示す信号１１０を送信する。姿勢検出システム１０４は検出用コンピュータシステム１０６と通信し、加工対象物１０８に対する奥行き検知装置１０２の姿勢を示す信号１１２を送信する。代替的に、又は追加的に、奥行き検知装置１０２及び姿勢検出システム１０４は、送信機、送受信機、及び／又は検査システム１００が本明細書に記載されているように機能することを可能にする他の信号伝送装置を含みうる。

奥行き検知装置１０２は、奥行き検知装置１０２と加工対象物１０８との間の実際の距離を測定することができる、任意の好適な奥行き検知装置又はカメラであってもよい。幾つかの実施形態では、奥行き検知装置１０２はレーザー又は３次元光奥行き検知装置である。一実施形態では、奥行き検知装置１０２は、加工対象物１０８に向けて送信され、加工対象物１０８から反射されるレーザービームの往復移動時間を計算することによって、実際の距離データを決定する。別の実施形態では、奥行き検知装置１０２は加工対象物１０８に向けて赤外線（ＩＲ）パターンを投影する。奥行き検知装置１０２はＩＲパターンの画像を捕捉する赤外線カメラ（図示せず）を含む。次に奥行きデータは、予想されるＩＲパターンと奥行き検知装置１０２によって捉えられた実際のＩＲパターンとを比較することによって決定される。代替的に、距離を計算するため、奥行き検知装置１０２はレーザービームの位相差を決定することもある。奥行き検知装置１０２は、複数の点が集積されるポイントクラウドの３次元コンポーネント（すなわち、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸上の点）を用いて移動時間又は位相差に基づいて距離を決定する。

例示的な実施形態では、奥行き検知装置１０２は有線接続を介して又は無線伝送を介して検査用コンピュータシステム１０６と通信を行い、実際の奥行き距離データを検査用コンピュータシステム１０６に送信する。例示的な実施形態では、奥行き検知装置１０２は、視野内での任意のオブジェクトのビデオ画像をリアルタイム又は略リアルタイムで生成することを可能にする画像プロセッサを含む。代替的な実施形態では、奥行き検知装置１０２は視野内の任意のオブジェクトの画像を捕捉して保存することができる。使用中、例示的な実施形態では、使用者は奥行き検知装置１０２を加工対象物１０８に対して所望の位置に手動で配置する。奥行き検知装置１０２はビデオ画像を生成するため、使用者は検査時に過誤を引き起こしたり不正確になることなく、加工対象物１０８に対して奥行き検知装置１０２を移動することができる。代替的な実施形態では、加工対象物１０８が奥行き検知装置１０２に対して動かされている間、奥行き検知装置１０２は自動制御装置を用いて配置されてもよく、或いは奥行き検知装置１０２は固定されたままであってもよい。

例示的な実施形態では、姿勢検出システム１０４は加工対象物１０８に対する奥行き検知装置１０２の姿勢を決定する。より具体的に、例示的な実施形態では、姿勢検出システム１０４は、姿勢検出システム１０４が奥行き検知装置１０２の姿勢を決定することを可能にするプロセッサを含む。姿勢検出システム１０４は、有線接続を介して、又は無線伝送を介して検出用コンピュータシステム１０６と通信を行う。

姿勢検出システム１０４は、種々の方法を用いて奥行き検知装置１０２の姿勢を決定することができる。例示的な実施形態では、姿勢検出システム１０４は加工対象物１０８の周囲に配置される複数のカメラ１１６を含むモーションキャプチャシステムである。複数の小さな反射マーカー１１８は、追跡される各オブジェクト（すなわち、奥行き検知装置１０２及び加工対象物１０８）に結合されている。このようなマーカー１１８は、加工対象物１０８に対する奥行き検知装置１０２の姿勢の較正を効率化する。カメラ１１６は加工対象物１０８の周囲に近赤外光を放出し、この光はマーカー１１８によって反射される。例示的な実施形態では、加工対象物１０８は検査工程中には固定された状態にあり、加工対象物１０８が検査工程中に固定された状態にあるため、座標系に関しては原点（０，０，０）で較正される。複数のカメラ１１６が反射マーカー１１８を観察しているとき、姿勢検出システム１０４は、３次元空間内で当該マーカー１１８の位置を決定すること、すなわち基本的に三角測量することができる。しかも、同一オブジェクトに複数のマーカー１１８が取り付けられている場合には、姿勢検出システム１０４はまた、当該オブジェクトの相対方向を決定することができる。奥行き検知装置１０２の姿勢を決定する他のシステム及び方法は、限定しないが、マーカーベースの追跡、二次元（２Ｄ）平面自然特徴追跡、３次元モデルベース追跡、３次元奥行きセンサー追跡、最も近い点を反復使用する３次元追跡、奥行き検知装置１０２を基準位置（すなわち、加工対象物１０８上のマーカー）に物理的に接続する機械的追跡装置、パルス状磁場の強度と位置を決定する磁気追跡装置、地球磁場を基準にした受動的磁気センサーを使用する無源非慣性追跡装置、音響追跡装置、及び／又は任意の他の追跡装置、装置の組合せ、又は姿勢の決定を可能にする方法を含みうる。

図２は、検査システム１００（図１に示す）と併用されうる例示的な検査用コンピュータシステム１０６（図１に示す）の概略図である。例示的な実施形態では、検査用コンピュータシステム１０６は、メモリデバイス２００、及び命令の実行に使用されるメモリデバイス２００に結合されたプロセッサ２０２を含む。より具体的には、この例示的な実施形態では、コンピュータシステム１０６は、メモリデバイス２００及び／又はプロセッサ２０２をプラグラムすることによって、本明細書に記載されている一又は複数の工程を実行するように構成されている。例えば、プロセッサ２０２は、工程を一又は複数の実行可能な命令としてコード化し、メモリデバイス２００で実行可能な命令を提供することによってプログラム可能である。

プロセッサ２０２は、一又は複数の処理ユニット（例えば、マルチコア構成で）を含むことができる。本明細書で使用しているように、「プロセッサ」とは、従来技術においてコンピュータと呼ばれる集積回路に限定されず、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、特定用途向け集積回路、及びその他のプログラマブル回路を広義に意味する。例示的な実施形態では、プロセッサ２０２は、加工対象物１０８（図１に示す）用のモデル加工対象物１２０（図１に示す）データを読込み、姿勢検出システム１０４（図１に示す）から姿勢データを受け取り、モデルに対する検査用コンピュータシステム１０６の姿勢ビュー及び加工対象物１０８に対する奥行き検知装置１０２（図１に示す）の姿勢を較正し、奥行き検知装置１０２の実際の奥行き距離データを受け取り、検査用コンピュータシステム１０６の姿勢ビューに関して、検査用コンピュータシステム１０６の姿勢ビューからモデル加工対象物１２０までのモデル奥行き距離を示すモデル加工対象物１２０奥行き距離データを計算し、さらに実際の奥行き距離データをモデル奥行き距離データを比較するように、構成されている。

例示的な実施形態では、メモリデバイス２００は、実行可能な命令及び／又は他のデータなどの情報が選択的に格納され及び取り出されることを可能にする一又は複数の装置（図示せず）を含む。例示的な実施形態では、このようなデータは、限定しないが、姿勢データ、位置データ、方向データ、事前にスキャンしたモデル加工対象物１２０データ、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）モデルデータ、ＧＰＳデータ、地図データ、青写真データ、平面図データ、工程データ、検査閾値データ、及び／又は制御アルゴリズムを含みうる。代替的には、検査用コンピュータシステム１０６は、本明細書に記載のように方法及びシステムを機能させることができる任意のアルゴリズム及び／又は方法を使用するように構成されてもよい。メモリデバイス２００は、限定しないが、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、半導体ディスク、及び／又はハードディスクなどの、一又は複数のコンピュータ可読媒体も含みうる。例示的な実施形態では、メモリ装置２００は、例えば、事前にスキャンしたモデル加工対象物１２０データ、加工対象物１０８のＣＡＤモデルデータ及び／又は検査閾値データなど、検査工程に関連するデータを保存する。奥行き検知装置１０２によって検出されたポイントクラウドは、記憶装置２００上に保存されてもよく、また加工対象物１０８の構築条件又は検証済み検査の資料として使用されてもよい。

例示的な実施形態では、検査用コンピュータシステム１０６は、使用者に情報を提示するために使用されるプロセッサ２０２に結合された提示用インターフェース２０４を含む。例えば、提示用インターフェース２０４は、限定しないが、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、「電子インク」ディスプレイ、及び／又はプリンタなどの表示装置（図示せず）に連結されるディスプレイアダプタ（図示せず）を含みうる。幾つかの実施形態では、提示用インターフェース２０４は、一又は複数の表示装置を含む。例示的な実施形態では、プロセッサ２０２は、奥行き検知装置１０２によって測定される距離Ｄ（図１に示す）を、検査用コンピュータシステム１０６によってモデル加工対象物１２０用に計算される距離Ｄ２（図１に示す）と比較するように構成されている。差異がある場合には、プロセッサ２０２はその差異をメモリ装置２００に保存されている所定の閾値と比較する。例示的な実施形態では、距離ＤとＤ２との差異が所定の閾値を超える場合には、プロセッサ２０２は使用者に、提示用インターフェース２０４を用いてモデル加工対象物１２０に提示されていない加工対象物１０８の一部を表示する。オーバーレイは種々の方法を用いて表示されることがある。一実施形態では、所定の閾値を超える加工対象物１０８の一部のみが表示される。別の実施形態では、加工対象物１０８のすべてが表示され、加工対象物１０８の非適合部分は、加工対象物１０８の残りの部分とは異なる色で表示される。代替的に、許容誤差をあらかじめ定めた部分を有するように決定された加工対象物の選択領域を表示可能にする、他の表示方法が使用されることがある。

例示的な実施形態では、検査用コンピュータシステム１０６は、使用者から入力を受け取る入力インターフェース２０６を含む。例えば、例示的な実施形態では、入力インターフェース２０６は本明細書に記載の方法での使用に適した情報を受取る。入力インターフェース２０６はプロセッサ２０２に結合されており、例えば、ジョイスティック、キーボード、ポインティングデバイス、マウス、スタイラス、接触感知パネル（例えば、タッチパッド又はタッチスクリーン）、及び／又は位置検出器を含みうる。単一のコンポーネント、例えば、タッチスクリーンは提示用インターフェース２０４及び入力インターフェース２０６の両方として機能してもよい。

例示的な実施形態では、コンピュータシステム１０６は、プロセッサ２０２に連結された通信インターフェース２０８を含む。例示的な実施形態では、通信インターフェース２０８は、奥行き検知装置１０２及び／又は姿勢検出システム１０４など、少なくとも１つの遠隔装置と通信する。例えば、通信インターフェース２０８は、限定しないが、有線ネットワークアダプタ、無線ネットワークアダプタ、及び／又は移動体通信アダプタを使用することができる。検査用コンピュータシステム１０６を遠隔装置に連結するために使用されるネットワーク（図示せず）は、限定しないが、インターネット、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）、メッシュネットワーク、及び／又は仮想専用ネットワーク（ＶＰＮ）、又はその他の好適な通信手段を含みうる。

図３は、検査システム１００（図１に示す）などの検査システムを使用する加工対象物１０８（図１に示す）など、加工対象物を検査するように実装されうる実施例３００のフロー図である。工程中に、例示的な実施形態では、検査システム１００は検査用コンピュータシステム１０６（図１に示す）を使用する使用者によって操作される。入力インターフェース２０６（図２に示す）により、使用者は検査用コンピュータシステム１０６に加工対象物１０８に関連するモデル加工対象物１２０データを入力３０２することができる。一実施形態では、モデルデータはメモリ装置２００（図２に示す）に保存される３次元ＣＡＤデータである。

モデルデータを入力３０２した後、検査用コンピュータシステム１０６は、姿勢検出システム１０４（図１に示す）に加工対象物１０８に対する奥行き検知装置１０２（図１に示す）の姿勢を決定３０６するように要求する信号１１２（図１に示す）を送信３０４する。

奥行き検知装置１０２の姿勢を決定３０６するため、例示的な実施形態では、使用者は加工対象物１０８の位置で３次元座標原点を定義３０８する。姿勢検出システム１０４は、カメラ１１６（図１に示す）など、複数の位置検出カメラを使用して加工対象物１０８に対する奥行き検知装置１０２の姿勢を決定３０６する。姿勢検出システム１０４は、姿勢データを信号１１２として送信して検査用コンピュータシステム１０６に戻す。

奥行き検知装置１０２の姿勢データ及びメモリ装置２００に保存されている加工対象物１０８用のモデルデータを使用して、検査用コンピュータシステム１０６は、モデル加工対象物に対する検査用コンピュータシステム１０６の姿勢ビューを生成３１２する。検査用コンピュータシステム１０６は、モデル加工対象物１２０の姿勢ビュー及び奥行き検知装置１０２の姿勢を較正し、奥行き検知装置１０２が加工対象物１０８の周囲で再配置されるたびに加工対象物１０８に対する奥行き検知装置１０２のビューに同期するように、検査用コンピュータシステム１０６によってモデル加工対象物１２０の姿勢ビューが表示されるようにする。

使用者は、加工対象物１０８の所望の部分を検査するため、奥行き検知装置１０２を配置３１６する。例示的な実施形態では、奥行き検知装置１０２は使用者によって手動で配置３１６される。代替的な実施形態では、奥行き検知装置１０２は自動配置システムによって配置３１６されてもよく、あるいは検査のため加工対象物１０８が移動される間、固定されたままであってもよい。

較正３１４及び配置３１６後、奥行き検知装置１０２は奥行き距離データを測定３１８し、奥行き検知装置１０２の各ピクセルについて、奥行き検知装置１０２と加工対象物１０８との間の実際の奥行き距離を決定する。一実施形態では、使用者は加工対象物１０８の周囲で奥行き検知装置１０２を連続的に移動又は掃引して、複数の実際の奥行き距離を捕捉し、加工対象物１０８に対する組立誤差及び／又は損傷を示しうる非等価部分を特定３２２するため、複数の関連するモデル奥行き距離と比較３２０することができる。奥行き検知装置１０２は、実際の奥行き距離データを信号１１０（図１に示す）として検査用コンピュータシステム１０６へ送信３２４する。

検査用コンピュータシステム１０６は次に、検査用コンピュータシステム１０６によって生成３１２される姿勢ビューとモデル加工対象物１２０との間のモデル奥行き距離を示すモデル加工対象物１２０奥行き距離データを計算３２６する。検査用コンピュータシステム１０６は実際の奥行き距離データをモデル奥行き距離データと比較３２８して、実際の奥行き距離がモデル奥行き距離と異なるかどうかを判定３３０する。実際の奥行き距離がモデル奥行き距離と異なる場合には、検査用コンピュータシステム１０６はその差異が所定の閾値を超えるかどうかを判定３３２する。閾値の適合は、加工対象物１０８が許容条件内にあることを示している。閾値を超えている場合には、検査用コンピュータシステム１０６は、組立誤差の可能性、異物片の存在、及び／又は加工対象物１０８への損傷を示す警告又は事象を生成３３４する。さらに、検査用コンピュータシステム１０６は、奥行き検知装置１０２のビューに適用されるオーバーレイを用いてモデル加工対象物１２０には存在しない加工対象物１０８の部分を表示３３６する。

本明細書に記載されている実施形態は概して加工対象物の検査に関し、より詳しくは加工対象物の自動検査のための方法及びシステムに関する。本明細書に記載されている実施形態は、加工対象物検査のための正確且つ信頼度の高いシステム及び方法を統合している。より具体的には、本明細書に記載されている実施形態は、加工対象物検査中の人為的過誤要素の低減を促進する自動化方法を提供する。奥行き検知装置は視野内の各ピクセルについて距離を測定し、その距離データを検査用コンピュータシステムに送信する。姿勢検査システムは加工対象物に関する奥行き検知装置の位置と方向を追跡し、位置決めを検査用コンピュータシステムに送信する。検査用コンピュータシステムに保存されている加工対象物のモデルを使用して、システムはモデル加工対象物のモデルビューを生成し、前記モデルビューは奥行き検知装置によって観測される実際のビューを追跡する。検査用コンピュータシステムは次に、奥行き検知装置によって観測される実際の距離を、検査用コンピュータシステムによって計算されるモデル距離と比較し、距離の差異が所定の閾値を超える場合には警告を生成する。検査用コンピュータシステムはまた、加工対象物のどの部分が警告を引き起こしたかを使用者に示す表示を作成する。人為的過誤は本明細書に記載されている実施形態により大幅に削減される。さらに、検査システムは、大型及び小型の加工対象物の測定に加えて、物理的に近づくことが制限されている加工対象物の測定も可能にする。本明細書に記載されている実施形態はまた、費用がかかる手作業による検査の検査時間短縮を促進する。

加工対象物検査システムのための方法及びシステムの例示的な実施形態は上記で詳細に説明されている。この方法及びシステムは、本明細書に記載されている具体的な実施形態に限定されることはなく、むしろ、システムのコンポーネント及び／又は方法のステップは、本明細書に記載されている他のコンポーネント及び／又はステップから分離されて独立に使用可能である。各方法のステップ及び各コンポーネントはまた、他の方法のステップ及び／又はコンポーネントと組み合わせて使用可能である。各種の実施形態の具体的な特徴がある図面には示され、他の図面には示されないことがあるが、これは便宜上のためにすぎない。図面の任意の特徴は、他の任意の図面の機能との組み合わせによって、参照及び／又は特許請求されることがある。

本明細書は、最良の実施形態を含む本発明を開示するために、また、任意のデバイスまたはシステムを作製および使用すること、ならびに任意の組み込まれる方法を実施することを含め、当業者が実施形態を実施し得るようにするために、例を用いる。本開示の特許可能な範囲は特許請求の範囲によって定義されており、当業者であれば想起される他の実施例も含みうる。このような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文字言語から逸脱しない構造要素を有する場合、あるいは、それらが特許請求の範囲の文字言語との有意でない相違を有する等価な構造要素を含んでいる場合は、特許請求の範囲の範囲内にあることを意図している。

１００ 検査システム
１０２ 奥行き検知装置
１０４ 姿勢検出システム
１０６ 検査用コンピュータシステム
１０８ 加工対象物
１１０ 信号
１１２ 信号
１１６ カメラ
１１８ 反射マーカー
１２０ モデル加工対象物
２００ メモリ装置
２０２ プロセッサ
２０４ 提示用インターフェース
２０６ 入力インターフェース
２０８ 通信インターフェース

Claims (15)

1. 加工対象物を検査する方法であって、
   前記加工対象物に関連するモデルデータを検査システムに入力することと、
   前記加工対象物に対する奥行き検知装置の相対位置を決定することと、
   前記加工対象物に対する前記奥行き検知装置の位置に基づいて前記モデルに対する前記検査システム用の姿勢ビューを較正することと、
   前記加工対象物に対する前記奥行き検知装置の少なくとも１ピクセルの実際の奥行き距離データを測定することと、
   前記実際の奥行き距離データに基づいて、前記加工対象物が所定の検査基準を満たすかどうかを判定することと
   を含む方法。
2. 前記モデルデータを入力することは、前記加工対象物に関連するコンピュータ支援設計モデルデータを入力することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記モデルデータを入力することは、事前にスキャンした前記加工対象物のモデルを入力することを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記奥行き検知装置の前記相対位置を決定することは、
   前記加工対象物の指定された位置に座標系の原点を定義することと、
   複数の位置検出カメラを使用して前記加工対象物に対する前記奥行き検知装置の位置を決定することと
   を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記奥行き検知装置の前記位置を前記検査システムに送信することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 実際の奥行き距離を測定することは、複数の実際の奥行き距離を捕捉するため、前記加工対象物の周囲に前記奥行き検知装置を動かすことを含み、前記方法はさらに、
   非等価部分を特定するため、複数の実際の奥行き距離を複数の関連するモデルの奥行き距離と比較することを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記実際の奥行き距離データに基づいて決定することはさらに、
   前記検査システムの前記姿勢ビューに対して、前記検査システムの姿勢ビューから前記モデル加工対象物までのモデル奥行き距離を示すモデル奥行き距離データを計算することと、
   前記実際の奥行き距離が前記モデル奥行き距離と異なるかどうかを判定することと、
   前記実際の奥行き距離が前記モデル奥行き距離と異なる場合に、前記差異が前記検査基準を満たすかどうかを判定することと
   をさらに含み、前記閾値の適合は前記加工対象物が許容条件内にあることを示す、請求項１に記載の方法。
8. 前記奥行き検知装置のビューに適用されるオーバーレイを使用する前記モデル加工対象物の中に存在しない前記加工対象物の一部を表示することをさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記オーバーレイは異物片、紛失コンポーネント、組立誤差、及び損傷コンポーネントのうちの少なくとも１つが存在することを示すように構成されている、請求項８に記載の方法。
10. 前記実際の奥行き距離データを測定することは、３次元ポイントクラウドを生成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
11. 加工対象物を検査するためのシステムであって、
    前記加工対象物に対する前記奥行き検知装置の少なくとも１ピクセルの実際の奥行き距離データを測定するように構成された奥行き検知装置と、
    前記加工対象物に対する前記奥行き検知装置の相対位置を決定するように構成された姿勢検出システムと、
    前記奥行き検知装置及び前記姿勢検出システムと通信する検査用コンピュータシステムであって：
    前記加工対象物に関連するモデルデータを入力し、
    前記加工対象物に対する前記奥行き検知装置の前記位置に基づいて前記モデルに対する前記検査用コンピュータシステムの姿勢ビューを較正し、
    前記実際の奥行き距離データに基づいて、前記加工対象物が所定の検査基準を満たすかどうかを判定する
    ようにプログラムされている検査用コンピュータシステムと
    を含むシステム。
12. モデルデータを入力するため、前記検査用コンピュータシステムはさらに事前にスキャンした前記加工対象物のモデルを入力するようにプログラムされている、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記検査用コンピュータシステムは、
    前記検査用コンピュータシステムの前記姿勢ビューに対して、前記検査用コンピュータシステムの姿勢ビューから前記モデル加工対象物までのモデル奥行き距離を示すモデル奥行き距離データを計算し、
    前記実際の奥行き距離が前記モデル奥行き距離と異なるかどうかを判定し、
    前記実際の奥行き距離が前記モデル奥行き距離と異なる場合に、前記差異が前記検査基準を満たすかどうかを判定する
    ようにさらにプログラムされており、前記閾値の適合は前記加工対象物が許容条件内にあることを示す、請求項１１に記載のシステム。
14. 前記オーバーレイはリアルタイム及び略リアルタイムのうちのいずれか一方で表示される、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記検査用コンピュータシステムは、前記奥行き検知装置のビューに適用されるオーバーレイを使用する前記モデル加工対象物の中に存在しない前記加工対象物の一部を表示するように構成されている、請求項１１に記載のシステム。

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