JP6533035B2 - 正確な構造マーキング及びマーキングに支援される構造の位置決めのための装置及び方法 - Google Patents

Description

本開示は、概して、製品の製造に関し、具体的には、それに与えられるマーキングを使用して製品を製造することに関する。

自動製造設備が部品に対して作業できる際の精度は、設備を伴って使用される位置及び方向の情報の質に大きく依存する。例えば、部品についての位置及び方向の情報が不十分であるならば、最先端の製造装備は、程度の低いやり方でしか部品に対して作業できない。その逆に、位置及び方向の情報が精密であると、程度の低い設備であっても上手く働くことができる。

中程度の精度を要求する自動製造工程は、部品が基準位置に位置合わせされていることを知っていれば、特定の部品の位置及び方向の情報を要求しない。これらの工程に対して、標準的な部品の位置合わせの精度は、十分な精度で部品に対して作業することを可能にする。例えば、これらの工程において、例えば部品の所定の端部を作業プラットフォームの所定の端部に隣接させることによって、作業されるべき部品は適用可能な自動機械の中又は近くの基準位置の中に置くことができ、かつ機械はその基準位置において部品に対して作業するようにプログラムすることができる。中程度の精度のみを要求する工程において、標準的な部品の配置及び機械の方向は、望ましい結果を獲得するために十分に精密である。

高レベルの精度を要求する自動製造工程は、部品が位置合わせされた後に部品の位置決め及び／又は方向付けを要求する。いくつかの工程は、自動機械が高程度の精度で部品に対して作業することを要求する。例えば、交換可能な孔パターンが使用されているところでは、非常に高い精度が要求される。交換可能な孔パターンは、製品の寿命の間に交換されるような製品の部品において作られるものである。例えば、航空機の他のほとんどの部品が交換を要求しない一方で、特定のドアは、典型的には、航空機の寿命の間に少なくとも１度は取替を要求すると判断される場合がある。この実施例において、飛行機のドアと当該ドアが設置される位置との係合特性は、標準的な許容性よりも厳しい範囲内に含まれなければならない。

航空機の部品は、概して、同じ時間において又はほぼ同じ時間に及びしばしば同じプラントで製造されるが、航空機及びそのための取替部品は、異なるプラントにおいて時間的に大きな差を伴って製造され得る。例えば、航空機の製造業者は、取替部品の製造を供給業者に外注することがある。同じ場所及び時間において繰り返し実行される工程の中の様々な製造の不正確さは、互いに相殺するか又は受け入れ可能な限度で総計されるが、異なる場所で何十年も後に作られた部品は、これらの恩恵を受けられないようである。例えば、第１の部品の構成における製造の不正確さは、同じ機械で同じ日に第２の部品において作られた補完的な不正確さに対応する不正確さを有する可能性がより高い。

多くの部品の位置決め及び方向付けは適切であるが、可能性のある他の課題と同様に、上述された課題のうちの少なくともいくつかを考慮に入れる改良されたシステム及び方法を有することが、概して、望ましい。

本開示の例示的な実施態様は、概して、マーキングに支援される構造の位置決めのための、レーザーマーキングシステム、作業設備、及び関連する方法を対象とする。従来の機械加工において、構造は、当該構造に対して作業するために作業設備へと運ばれる。構造のサイズが大きくなると、代わりに、作業設備は、選択された区域又は作業エンベロープの中で構造に対して作業するために、より頻繁に構造へと運ばれる。十分に自動化された柔軟性のある製造環境において、本開示の例示的な実施態様は、構造（例えば、大きなサイズの構造）に与えられる１以上のマーキングを見ることによって、作業設備がそれらの座標系を作業される構造の座標系に合わせることを可能にする。

例示的な実施態様の一側面にしたがって、レーザーマーキングシステムは、レーザービームを放射するように構成されるレーザー光源と、作業される構造の上にレーザービームを導くように構成される誘導アセンブリとを含む。レーザーマーキングシステムはまた、レーザー光源及び誘導アセンブリに結合されるコンピュータシステムを含む。コンピュータシステムは、レーザー光源の作用が１以上の制御可能なパラメータを伴ってレーザービームを放射するように指示し、構造に永続的なマーキングを与えるように構成される。コンピュータシステムはまた、誘導アセンブリの作用がマーキングが与えられる構造の上の既知の位置にレーザービームを導くように指示し、それぞれの位置が構造に対して作業する作業位置との既知の関係性を有するように構成される。

一実施例において、誘導アセンブリは、レーザービームを反射するように構成される鏡に結合される検流計を含む。検流計及び鏡は、レーザービームを特定の方向へ導くために、制御可能な状態で回転可能である。そして、誘導アセンブリは、コンピュータシステム及び検流計に結合され、かつ検流計の角度位置を測定するように構成される光学式ロータリーエンコーダを含む。この点において、コンピュータシステムは、測定値に基づいて構造の上のレーザービームの位置を決定し、決定された位置に基づいて既知の位置にレーザービームを導くように構成される。

一実施例において、レーザーマーキングシステムはさらに、コンピュータシステムに結合され、構造の少なくとも一部分の画像であって、構造の上又は近くの１以上の目標を含む画像を捕えるように構成される（第１の）カメラを含む。又は、レーザーマーキングシステムは、そこから構造の３Ｄモデルが発生し得る構造の表面の上の点を測定するように構成されるレーザースキャナーを含む。この実施例において、コンピュータシステムは、画像又は３Ｄモデルを処理して、構造の配置を決定し、構造の配置に基づいてマーキングを与える既知の位置を位置決めするように構成される。

一実施例において、既知の位置は望ましい位置であり得、少なくとも１つの例においてマーキングは望ましい位置からずれている。この実施例において、レーザーマーキングシステムはさらに、コンピュータシステムに結合され、構造の少なくとも一部分の画像であって、望ましい位置及びマーキングを含む画像を捕えるように構成される（第２の）カメラを含む。コンピュータシステムは、画像を処理して、望ましい位置を位置決めし、位置決めされた望ましい位置からのマーキングのずれを決定するように構成される。

さらなる実施例において、（第２の）カメラは誘導アセンブリによって導くことが可能な視界を有し、コンピュータシステムは、誘導アセンブリの作用がその範囲内で構造の上又は近くの１以上の目標が位置決めされる１以上の領域へ視界を導くように指示するように構成される。領域に対して、（第２の）カメラは、構造の少なくとも一部分の１以上の画像であって、目標を含む１以上の画像を捕えるように構成される。そして、コンピュータシステムは、画像を処理して、構造の配置を決定し、構造の配置に基づいてマーキングが与えられる既知の位置を位置決めするように構成される。

一実施例において、レーザーマーキングシステムはさらに、それぞれの位置における構造に永続的なマーキングを与えるようにレーザービームが放射される前に、位置における構造の上にレーザー画像を投影するように構成される第２のレーザー光源を含む。

いくつかの実施例において、レーザーマーキングシステムはさらに、コンピュータシステムに結合される１以上の度量衡システムを含み、かつレーザートラッカー、距離センサ、又は振動センサのうちの１以上を含む。レーザートラッカーは、既知の位置における構造の上又は近くの再帰反射型の目標の上に１以上の誘導可能なレーザービームを投影し、構造の配置の決定のために目標から反射される１以上のビームの測定値を提供するように構成される。距離センサは、レーザー光源の作用に対する最初の焦点又は焦点距離の計算のために、又は焦点距離の動的な調整のために、レーザーマーキングシステムと構造の間の距離の測定値を提供するように構成される。振動センサは、構造又はレーザーマーキングシステムの振動運動の補正のために、構造又はそこに配置される振動センサを含むレーザーマーキングシステムの振動の測定値を提供するように構成される。

例示的な実施態様の別の側面にしたがって、作業設備は、その上の作業位置における構造に対して作業するように構成されるツールを含み、構造は、作業位置との既知の関係を有する既知の位置において当該構造に与えられるマーキングを有している。作業設備は、ツールに結合され、構造の配置を決定して、構造の配置にしたがって作業位置との少なくとも部分的な配列の中へとツールを位置合わせするように構成されるコンピュータシステムを含む。少なくとも１つの例において、ツールは、作業位置からずれている第２の位置と位置合わせされる。作業設備はさらに、コンピュータシステムに結合され、構造の少なくとも一部分の（第２の）画像、及びマーキングを含む（第２の）画像、さらにツールが位置合わせされる第２の位置を含む（第２の）画像を捕えるように構成される（第２の）カメラを含む。その後、コンピュータシステムは、画像を処理して、作業位置を位置決めし、ツールを、第２の位置から位置決めされた作業位置とのより重要な配列の中へと再位置合わせし、再位置合わせされたツールを操作して位置決めされた作業位置における構造に対して作業するように構成される。

一実施例において、カメラは第２の画像を捕えるように構成される第２のカメラである。この実施例において、作業設備はさらに、コンピュータシステムに結合され、構造の少なくとも一部分の第１の画像、及び構造の上の又は近くの１以上の目標を含む第１の画像を捕えるように構成される第１のカメラを含む。その後、コンピュータシステムは、第１の画像を処理し、それによって構造の配置を決定するように構成される。

一実施例において、作業設備はさらに、コンピュータシステムに結合される可動エンドエフェクタアセンブリを含み、当該可動エンドエフェクタアセンブリは、エンドエフェクタ及びツールを含む。この実施例において、カメラはエンドエフェクタアセンブリに固定される。またこの実施例においても、コンピュータシステムは、エンドエフェクタ及びそれによってツールを位置合わせするように構成され、カメラもまたそれによってカメラの視界がマーキングを包含するように位置合わせされる。

一実施例において、（第２の）カメラは、ツールが位置合わせされる第２の位置の周りに、サイズが増加する複数の同心区域へと分割される視界を有する。この実施例において、区域は、受け入れ可能なずれを画定する第１の区域、及び受け入れ不可能なずれを画定する第１の区域の外側に位置決めされるより大きな第２の区域を含む。この実施例においても、コンピュータシステムは、位置決めされた作業位置が第１の区域の範囲内である例において、ツールを操作して、再位置合わせすることなしに構造に対して作業し、又は位置決めされた作業位置が第２の区域の範囲内である例において、ツールを操作して構造に対して作業する前にツールを再位置合わせするように構成される。

例示的な実施態様の他の側面において、方法が、マーキングを構造に与えること、及びマーキングに基づいて構造又はその上の位置を位置決めすることに対して提供される。ここで説明されるフィーチャ、機能及び利点は、本発明の種々の例示的な実施態様において単独で実現可能であるか、又はさらに別の例示的な実施態様において組み合わせることができる。このような実施態様のさらなる詳細は、後述の説明及び添付図面に見ることができる。

本開示の一側面にしたがって、レーザーマーキングシステムが提供され、レーザーマーキングシステムは、レーザービームを放射するように構成されるレーザー光源と、レーザービームを作業される構造の上へと導く誘導アセンブリと、レーザー光源及び誘導アセンブリに結合され、レーザー光源の作用が１以上の制御可能なパラメータを伴ってレーザービームを放射するように指示し、構造に永続的なマーキングを与えるように構成されるコンピュータシステムとを備え、コンピュータシステムはまた、誘導アセンブリの作用がマーキングが与えられる構造の上の既知の位置にレーザービームを導くように指示し、それぞれの位置が構造に対して作業する作業位置との既知の関係性を有するように構成される。有利なことに、レーザーマーキングシステムにおいては、誘導アセンブリは、レーザービームを反射するように構成される鏡に結合される検流計を備え、検流計及び鏡は、レーザービームを特定の方向へ導くために制御可能な状態で回転可能であり；コンピュータシステム及び検流計に結合され、検流計の角度位置を測定するように構成される光学式ロータリーエンコーダを備え、コンピュータシステムは、測定値に基づいて構造の上のレーザービームの位置を決定し、決定された位置に基づいて既知の位置へレーザービームを導くように構成される。有利なことに、レーザーマーキングシステムはさらに、コンピュータシステムに結合されるカメラ又はレーザースキャナーを備え、カメラは構造の少なくとも一部分の画像であって、構造の上又は近くの１以上の目標を含む画像を捕えるように構成され、レーザースキャナーはそこから構造の３Ｄモデルが発生し得る構造の表面の上の点を測定するように構成され、コンピュータシステムは画像又は３Ｄモデルを処理して、構造の配置を決定し、配置に基づいてマーキングが与えられる既知の位置を位置決めするように構成される。有利なことに、レーザーマーキングシステムでは、既知の位置が望ましい位置であり、少なくとも１つの例においてマーキングは望ましい位置からずれており、レーザーマーキングシステムはさらに、コンピュータシステムに結合され構造の少なくとも一部分の画像であって、望ましい位置及びマーキングを含む画像を捕えるように構成されるカメラを備え、コンピュータシステムは、画像を処理して、望ましい位置を位置決めし、位置決めされた望ましい位置からのマーキングのずれを決定するように構成される。有利なことに、レーザーマーキングシステムでは、カメラは誘導アセンブリによって導かれることが可能な視界を有し、コンピュータシステムは、誘導アセンブリの作用が構造の上又は近くの１以上の目標が位置決めされる範囲内の１以上の領域に視界を導くように指示し、１以上の領域に対して、カメラは構造の少なくとも一部分の１以上の画像であって、１以上の目標を含む１以上の画像を捕えるように構成され、コンピュータシステムは、１以上の画像を処理して、構造の配置を決定し、配置に基づいてマーキングが与えられる既知の位置を位置決めするように構成される。有利なことに、レーザーマーキングシステムはさらに、それぞれの位置における構造に永続的なマーキングを与えるようにレーザービームが放射される前に、位置における構造の上にレーザー画像を投影するように構成される第２のレーザー光源を備える。有利なことに、レーザーマーキングシステムはさらに、既知の位置における構造の上又は近くの再帰反射型の目標に１以上の誘導可能なレーザービームを投影し、構造の配置の決定のために目標から反射される１以上のビームの測定値を提供するように構成されるレーザートラッカーを備える。有利なことに、レーザーマーキングシステムはさらに、レーザー光源の作用に対する最初の焦点又は焦点距離の計算のために、又は焦点距離の動的な調整のために、レーザーマーキングシステムと構造の間の距離の測定値を提供するように構成される距離センサを備える。有利なことに、レーザーマーキングシステムはさらに、構造又はレーザーマーキングシステムの振動運動の補正のために、構造又はその上に配置される振動センサを含むレーザーマーキングシステムの振動の測定値を提供するように構成される振動センサを備える。

本開示のさらなる側面にしたがって、作業設備が存在し、作業設備は、その上の作業位置における構造に対して作業するように構成されるツールと；作業位置との既知の関係を有する既知の位置においてそれに対して与えられるマーキングを有する構造と；ツールに結合され、構造の配置を決定して、配置にしたがって作業位置との少なくとも部分的な配列の中へツールを位置合わせするように構成されるコンピュータシステムとを備え、ツールは、少なくとも１つの例において、作業位置からずれた第２の位置と位置合わせされ；コンピュータシステムに結合され構造の少なくとも一部分の画像であって、マーキングを含み、さらにツールが位置合わせされる第２の位置を含む画像を捕えるように構成されるカメラを備え、コンピュータシステムは、画像を処理して、作業位置を位置決めし、第２の位置から位置決めされた作業位置とのより重要な配列の中へツールを再位置合わせし、再位置合わせされたツールを操作して位置決めされた作業位置における構造に対して作業するように構成される。有利なことに、作業設備では、カメラは第２の画像を捕えるように構成される第２のカメラであり、作業設備はさらに、コンピュータシステムに結合され、構造の少なくとも一部分の第１の画像及び構造の上又は近くの１以上の目標を含む第１の画像を捕えるように構成される第１のカメラを備え、コンピュータシステムは、第１の画像を処理して、それによって配置を決定する。有利なことに、作業設備はさらに、コンピュータシステムに結合される可動エンドエフェクタアセンブリを備え、可動エンドエフェクタアセンブリは、エンドエフェクタ及びツールを含み、カメラはエンドエフェクタアセンブリに固定され、コンピュータシステムは、エンドエフェクタ及びそれによってツールを位置合わせするように構成されることを含んでツールを位置合わせするように構成され、カメラもまたそれによってカメラの視界がマーキングを包含するように位置合わせされる。有利なことに、作業設備では、カメラは、ツールが位置合わせされる第２の位置の周りにサイズが増加する複数の同心区域へと分割される視界を有し、区域は、受け入れ可能なずれを画定する第１の区域、及び受け入れ不可能なずれを画定する第１の区域の外側に位置決めされるより大きな第２の区域を含み、コンピュータシステムは、位置決めされた作業位置が第１の区域の範囲内である例において、再位置合わせすることなしに、ツールを操作して構造に対して作業し、又は位置決めされた作業位置が第２の区域の範囲内である例において、ツールを操作して構造に対して作業する前にツールを再位置合わせするように構成される。

またさらなる本開示の側面にしたがって、レーザー光源の作用が作業されるべき構造の上へレーザービームを放射するように指示することを含み、レーザービームは１以上の制御可能なパラメータを伴って放射され、構造に対して永続的なマーキングを与え、誘導アセンブリの作用がマーキングが与えられる構造の上の既知の位置へレーザービームを導くように指示することを含み、それぞれの位置は、構造に対して作業する作業位置との既知の関係を有する、方法が存在する。有利なことに、方法では、誘導アセンブリの作用を指示することは、レーザービームを反射するように構成される鏡に結合される制御可能な状態で回転する検流計を備え、検流計及び鏡は、レーザービームを特定の方向へ導くために制御可能な状態で回転され；検流計に結合される光学式ロータリーエンコーダによって、検流計の角度位置を測定することと；測定値に基づいて構造の上のレーザービームの位置を決定することと；決定された位置に基づいて既知の位置へレーザービームを導くことを含む。有利なことに、方法はさらに、構造の少なくとも一部分の画像であって、構造の上又は近くの１以上の目標を含む画像を捕えることと、又はそこから構造の３Ｄモデルが発生し得る構造の表面の上の点を測定することと、画像若しくは３Ｄモデルを処理して構造の配置を決定することと、配置に基づいてマーキングが与えられる既知の位置を位置決めすることを含む。有利なことに、方法では、既知の位置が望ましい位置であり、少なくとも１つの例においてマーキングは望ましい位置からずれており、方法はさらに、構造の少なくとも一部分の画像であって、望ましい位置及びマーキングを含む画像を捕えることと；画像を処理して、望ましい位置を位置決めすることと；位置決めされた望ましい位置からのマーキングのずれを決定することを含む。有利なことに、方法では、画像は、誘導アセンブリによって導かれることが可能な視界を有するカメラによって捕えられ、方法はさらに、誘導アセンブリの作用がその範囲内で構造の上又は近くの１以上の目標が位置決めされる１以上の領域に視界を導くように指示することと；１以上の領域に対して、構造の少なくとも一部分の１以上の画像であって、１以上の目標を含む１以上の画像を捕えることと；１以上の画像を処理して、構造の配置を決定することと；配置に基づいてマーキングを与える既知の位置を位置決めすることを含む。有利なことに、方法はさらに、それぞれの位置における構造に永続的なマーキングを与えるようにレーザービームが放射される前に、位置における構造の上にレーザー画像を投影することを含む。有利なことに、方法はさらに、既知の位置における構造の上又は近くの再帰反射型の目標の上に１以上の誘導可能なレーザービームを投影することと、構造の配置の決定のために目標から反射される１以上のビームの測定値を提供することを含む。有利なことに、方法では、レーザー光源及び誘導アセンブリは、レーザーマーキングシステムの構成要素であり、方法はさらに、レーザー光源の作用に対する最初の焦点又は焦点距離の計算のために、又は焦点距離の動的な調整のために、レーザーマーキングシステムと構造の間の距離の測定値を提供することを含む。有利なことに、方法では、レーザー光源及び誘導アセンブリは、レーザーマーキングシステムの構成要素であり、方法はさらに、構造若しくはレーザーマーキングシステムの振動運動の補正のために、振動センサによって構造の振動の測定値を提供することを含むか、又はその上に配置される振動センサを含むレーザーマーキングシステムを備える。

またさらなる本開示の側面にしたがって、その上の作業位置との既知の関係を有する既知の位置において、それに対して与えられるマーキングを有する構造の配置を決定するための；配置にしたがって作業位置との少なくとも部分的な配列の中へツールを位置合わせするための、ここにおいて、ツールは、少なくとも１つの例において、作業位置からずれた第２の位置と位置合わせされ；構造の少なくとも一部分の画像であって、マーキングを含み、さらにツールが位置合わされる第２の位置を含む画像を捕えるための；画像を処理して、作業位置を位置決めするための；第２の位置から位置決めされた作業位置とのより重要な配列の中へツールを再位置合わせするための；再位置合わせされたツールを操作して位置決めされた作業位置における構造に対して作業するための、方法が存在する。有利なことに、方法では、画像は第２のカメラによって捕えられた第２の画像であり、配置を決定することは、構造の少なくとも一部分の第１の画像及び構造の上又は近くの１以上の目標を含む第１の画像を第１のカメラによって捕えることと；第１の画像を処理して、それによって配置を決定することを含む。有利なことに、方法では、可動エンドエフェクタアセンブリは、エンドエフェクタ及びツールを含み、画像はエンドエフェクタアセンブリに固定されたカメラによって捕えられ、ツールを位置合わせすることは、エンドエフェクタアセンブリ及びそれによってツールを位置合わせすることを含み、カメラもそれによってカメラの視界がマーキングを包含するように位置合わせされる。有利なことに、方法では、画像は、ツールが位置合わせされる第２の位置の周りのサイズが増加する複数の同心区域へと分割される視界を有するカメラによって捕えられ、区域は、受け入れ可能なずれを画定する第１の区域、及び受け入れ不可能なずれを画定する第１の区域の外側に位置決めされるより大きな第２の区域を含み、ツールを再位置合わせして再位置合わせされたツールを操作して構造に対して作業することは、位置決めされた作業位置が第１の区域の範囲内である例において、再位置合わせすることなしにツールを操作して構造に対して作業し、又は位置決めされた作業位置が第２の区域の範囲内である例において、ツールを操作して構造に対して作業する前にツールを再位置合わせすることを含む。

上で述べたように、本開示の例示的な実施態様を一般的な用語で説明したが、後述では添付図面を参照し、これらの図面は、必ずしも正確な縮尺で描かれていない。

及び 図１及び図２は、本開示のそれぞれの例示的な実施態様によるシステムを図解している。 、 、 、及び 図３、図４、図５、及び図６は、様々な例示的な実施態様による、構造に関する構造マーキングシステムのそれぞれの配置を図解している。 図７は、一例示的な実施態様による、レーザーマーキングシステムを図解している。 図８は、一例示的な実施態様による、ロータリーエンコーダを図解している。 図９は、一例示的な実施態様による、作業設備を図解している。 図１０は、一例示的な実施態様による、カメラの視界を図解している。 、 、 、 、 、及び 図１１、図１２、図１３、図１４、図１５、及び図１６は、他のそれぞれの例示的な実施態様による、レーザーマーキングシステムを図解している。 図１７は、様々な例示的な実施態様による、作業設備又はその構成要素として機能するように構成される装置、又はさもなければシステムを実施するように構成される装置を図解している。 及び 図１８及び図１９は、様々な例示的な実施形態による、方法の様々なステップを示す流れ図である。 図２０は、一例示的な実施態様による、航空機の生産及び保守方法を示す流れ図である。 図２１は、一例示的な実施態様による、航空機のブロック図である。

添付図面を参照して、本開示のいくつかの実施態様について、以下でより詳しく説明するが、添付図面には本開示のすべての実施態様が示されているわけではない。実際、本開示の様々な実施態様は、多くの異なる形で具現化することができ、ここで説明される実施態様に限定されるものと解釈されるべきではなく、むしろ本開示が包括的で完全となるように、かつ当業者に本開示の範囲を十分に伝えるために、これらの実施態様が提供される。全体を通して、類似の参照番号は類似の要素を示している。

図１は、本開示の一例示的な実施態様によるシステム１００を図解している。示されるように、システム１００は、製作又は製造の作業スペース１０８などの、１以上の作業スペースの中の１以上の構造１０６（例えば、航空機の部品）の上で作動する構造マーキングシステム１０２及び作業設備１０４を含む。いくつかの実施例において、構造マーキングシステム１０２及び作業設備１０４は、個別にパッケージされ、又は他の実施例において、構造マーキングシステム１０２及び作業設備１０４は、統合されたパッケージの範囲内で共同設置される。

構造マーキングシステム１０２は、概して、正確な構造の位置決め及び／又は方向付けのための、リニア測定マーキング（例えば、定規に類似する）、位置合わせマーキングなどの１以上の永続的なマーキング１１０を与えるように構成され、マーキングは１以上の既知の位置１１２のそれぞれにおいて構造１０６に与えられる。単純にするために、図１は、それぞれの位置１１２における１つのマーキング１１０の適用を図解しており、別のケースではそれ以上のマーキングが与えられることもある。さらに、マーキング１１０は、円、多角形（例えば、三角形、長方形、正方形、星）などの、任意の数の異なる幾何学的な形状を有する。

一実施例において、構造マーキングシステム１０２は、構造１０６を画定し位置１１２を特定する情報を含むファイル１１４に基づいて、マーキング１１０が与えられる構造１０６の上の位置１１２を決定するように構成される。「ファイル」と呼ばれているが、本明細書の中のこのファイル及びその他全てのファイルは、１以上の電子ファイル、１以上のデータベースなどの任意の数の異なるやり方のいずれかでフォーマットすることができる。

作業設備１０４は、概して、構造１０６に対して作業するように構成され、その上の１以上の作業位置１１８（例として１つが示されている）における構造１０６に対して作業するための１以上のツール１１６を含む。構造１０６は、作業位置１１８との既知の関係を有する既知の位置１１２において、それに対して与えられるマーキング１１０を有する。いくつかの実施例において、作業位置１１８は、マーキングがされた位置１１２と一致するか又はマーキングがされた位置１１２から決定可能である。作業設備１０４は、構造１０６の位置及び方向を決定するように構成されるコンピュータシステム１２０を含み、それによってその配置（その位置及び方向によって画定される）を決定することができる。その後、コンピュータシステム１２０は、構造の配置にしたがって、ツール１１６を作業位置１１８との少なくとも部分的な配列の中へ位置合わせする。しかしながら、いくつかの例において、位置合わせされたツール１１６は、未だ少なくともわずかには、作業位置１１８からずれて位置合わせされている。すなわち、ツール１１６は、作業位置１１８からずれた別の（第２の）位置１２２に位置合わせされ得る。

本開示の例示的な実施態様にしたがって、作業設備１０４は、構造１０６の少なくとも一部分の画像であって、マーキング１１０を含む画像を捕えるように構成される、カメラ１２４（例えば、デジタルカメラ、レーザーカメラ、赤外線カメラ、温度カメラ、深度意識又は距離カメラ、ステレオカメラ）を含む。コンピュータシステム１２０は、カメラ１２４が画像を捕えるように指示するように構成され、いくつかの実施例において、画像はまた、ツール１１６が位置合わせされる他の位置１２２を含む。コンピュータシステム１２０は、画像を処理して、より精密に構造１０６の上の作業位置１１８を位置決めする。その後、コンピュータシステム１２０は、ツール１１６を、他の位置１２２から、位置決めされた作業位置１１８とのより重要な配列の中へ再位置合わせする。その後、コンピュータシステム１２０は、再位置合わせされたツール１１６を操作して、それぞれの位置１１８において構造１０６に対して作業することができる。

作業設備１０４は、任意の数の異なるやり方で構造１０６に対して作業するように構成され、構造に対する作業の各々の例は、概して、１以上の製作又は製造のオペレーションを含む。いくつかの実施例において、作業設備１０４は、それぞれの位置１１８において留め具を孔に設置するためなどに、作業位置１１８において孔を開けるための適切なツール１１６を含む。別の実施例において、作業設備１０４は、作業位置１１８を含む線に沿って構造１０６を切り開くための適切なツール１１６を含む。さらに別の実施例において、作業設備１０４は、作業位置１１８を含む構造１０６の一部分を叩き起こすための適切なツール１１６を含む。

図１に示されるように、構造マーキングシステム１０２及び作業設備１０４は、通常の作業スペース１０８の中の構造１０６の上で作動する。図２は、しかしながら、構造マーキングシステム１０２及び作業設備１０４の各々が、それぞれの作業スペース１０８の中の構造１０６の上で作動する別の実施例を図解する。図２に示されるように、この他の実施例において、構造マーキングシステム１０２は、第１の作業スペース２００（例えば、製作作業スペース）の中の構造１０６に対してマーキング１１０を与えるように構成される。その後、構造１０６は、作業設備１０４が、そのツール１１６を位置合わせして構造１０６に対して作業するように構成される、第２の作業スペース２０２へと移送されそこに置かれる。

構造マーキングシステム１０２及び構造１０６は、任意の数の異なるやり方において配置され、マーキングの適用を実行する。図３において示されるように、例えば、構造マーキングシステム１０２は、原材料３０２から構造１０６を機械加工するように構成される、機械ツール３００の上に装備される。適切な機械ツール３００の実施例は、フライス盤、旋盤、ボール盤などを含む。別の実施例では、図４に示されるように、ロボットは、構造マーキングシステム１０２が装備され、機械加工された構造１０６に関して移動される、エンドエフェクタ４０２（例えば、取り外し可能なエンドエフェクタ）を有する可動アーム４００を含む。図５は、その下で構造１０６が可動であるか、さもなければ構造１０６が可動支持部５０２によって運ばれる、固定されたオーバーヘッドシステム５００の上に構造マーキングシステム１０２が装備される、別の実施例を図解している。逆に図６は、その下で構造１０６が固定されているか、さもなければ構造１０６が固定支持部６０２によって支持されるように構成される、可動オーバーヘッドシステム６００の上に構造マーキングシステム１０２が装備される、実施例を図解している。

構造マーキングシステム１０２は、任意の数の異なる工程にしたがって、位置１１２において構造１０６の上にマーキング１１０を与えるように構成される。適切な工程の実施例は、レーザーマーキング、化学エッチング、フォトエッチング、インクジェット印刷、機械的なスタンピング、ネームプレート、キャステング／モールディング、空気圧ピン又はドットピーンマーカー、振動鉛筆、二酸化炭素マスクマーキングなどを含む。図７は、一例示的な実施態様による、レーザーマーキングシステム７００を図解し、レーザーマーキングシステム７００は、図１のシステム１００の構造マーキングシステム１０２の一実施例である。示されるように、レーザーマーキングシステム７００は、レンズアセンブリ７０６（例えば、対物レンズ）を通して構造７０８（例えば、構造１０６）の上へレーザービーム７０４を放射するように構成される、レーザー光源７０２を含む。

レーザーマーキングシステムは、レーザービーム７０４を構造７０８の上へ導くように構成される誘導アセンブリ７１０を含む。示されるように、例えば、誘導アセンブリ７１０は、検流計７１２、７１４の第１及び第２の検流計シャフト７２０、７２２のそれぞれなどによって、第１及び第２の鏡７１６、７１８のそれぞれに結合される第１及び第２の検流計７１２、７１４を含む。図解される誘導アセンブリ７１０は、エンベロープ７２４の範囲内で、複数の方向（例えば、デカルト座標のｘ、ｙ）にレーザービーム７０４を導くことができる。他の実施例において、誘導アセンブリ７１０は、第１の検流計７１２及び第１の鏡７１６のみを含み、又は第２の検流計７１４及び第１の鏡７１８を含んで、レーザービーム７０４をｘ方向又はｙ方向のいずれかに導く。そして、いくつかの実施例において、レンズアセンブリ７０６は、動的焦点モジュール（ＤＦＭ）を含み、レーザービーム７０４をｚ方向に導くことをさらに可能にする。

レーザー光源７０２は、その作動を管理するように構成されるレーザー制御装置７２６に結合される。同様に、誘導アセンブリ７１０は、検流計７１２、７１４に結合され、それらの作動を個別に又は一緒に管理するように構成される、１以上の検流計制御装置７２８を含む。示されるように、レーザーマーキングシステム７００はまた、制御装置７２６、７２８に結合されるコンピュータシステム７３０を含む。コンピュータシステム７３０は、レーザー光源７０２及び検流計７１２、７１４の作用が、レーザー光源７０２からレーザービーム７０４を導くように指示するように構成される。いくつかの実施例において、その構成要素の各々を含むレーザーマーキングシステム７００は、構造７０８に関して一緒に配置される（例えば、図３から図６）。他の実施例において、コンピュータシステム７３０は、他の構成要素から分離して配置され、有線又は無線によって他の構成要素と通信するように構成される。

作動において、コンピュータシステム７３０は、制御信号をレーザー制御装置７２６に送信し、レーザー制御装置は、制御信号を受信して、レーザー光源７０２が電力、波長などの制御可能な１以上のパラメータを伴って、レーザービーム７０４を放射する原因となる。レーザービーム７０４は、レンズアセンブリ７０６を通して第１の鏡７１６の上に向けられ、第２の鏡７１８へと反射し、構造７０８の上に衝突する。コンピュータシステム７３０は、１以上の付加的な制御信号を検流計制御装置７２８へ送信する。検流計制御装置７２８は、付加的な制御信号を受信して、検流計７１２、７１４を制御可能な状態で位置合わせし、今度は、検流計７１２、７１４が鏡７１６、７１８をそれぞれ制御可能な状態で位置合わせし、レーザービーム７０４を導く。一実施例において、各々の検流計７１２、７１４は、近似的に４０度の範囲の範囲内で任意の位置へと回転するように制御される。レーザービーム７０４は、それによって、ｘ方向及びｙ方向における望ましい角度の範囲にわたり制御されたベクトル方向に第２の鏡７１８を委ねる。

レーザーマーキングシステム７００が、精度が上げられたレーザービーム７０４を導くことを可能にするために、第１及び第２の検流計７１２、７１４は、完全な光学式ロータリーエンコーダ（透過する又は反射する）などの、第１及び第２の位置フィードバックエンコーダ７３２、７３４にそれぞれ結合される。エンコーダ７３２、７３４は、それらの作動を個別に又は一緒に管理するように構成される１以上のエンコーダ制御装置７３６に結合される。位置フィードバックエンコーダ７３２、７３４は、検流計７１２、７１４、又はより具体的にはそれらのそれぞれのシャフト７２０、７２２の角度位置を測定し、エンコーダ制御装置７３６を介して、角度位置測定値をコンピュータシステム７３０に送信するように構成される。コンピュータシステム７３０は、今度は、角度位置測定値に基づいて構造７０８の上のレーザービーム７０４の位置（例えば、デカルト座標ｘ、ｙ）を決定するように構成され、決定された位置に基づいて既知の位置１１２へレーザービーム７０４を導く。いくつかの実施例において、レーザーマーキングシステム７００は、レーザービーム７０４を構造７０８の上に向けることを容易にする他の光学機器（例えば、潜望鏡、プリズムなど）を含み、それらの機器は、レーザービーム７０４が直線的に見える位置又は直線的には見えない位置の両者を可能にする。

図８は、一例示的な実施態様による透過光学式ロータリーエンコーダ８００を図解し、このエンコーダ８００は、図７のレーザーマーキングシステム７００の位置フィードバックエンコーダ７３２、７３４の一実施例である。示されるように、ロータリーエンコーダ８００は、その周縁に配置される１以上のコードパターン８０４を有する円筒形状の透明で回転可能なエンコーダプレート８０２（時々、ディスクとして言及される）を含む。ロータリーエンコーダ８００はまた、エンコーダプレート８０２の対向する側８１０ａ、８１０ｂのそれぞれの上で互いに位置合わせされる、光源８０６（例えば、発光ダイオード）及び光検出器８０８を含み、それらの両者は、エンコーダプレート８０２の回転に関して固定されたままである。光源８０６は、直接的に、又は示されるようにコンデンサアセンブリ８１２を通じて、エンコーダプレート８０２の上に光ビーム８１０を放射するように構成される。光ビーム８１０は、光源８０６と位置合わせされたコードパターン８０４の一部分の上に衝突し、所定量の光８１０は、コードパターン８０４を通過し、今度は、パターンの密度に基づいて透過エンコーダプレート８０２を通過する。エンコーダプレート８０２を通過する所定量の光８１０は、直接的に、又は示されるように固定マスク８１４を通して光検出器８０８によって検出される。そして、光検出器８０８は、エンコーダプレート８０２を通過する所定量の光の大きさを示す電気信号を生み出すように構成される。

また示されるように、エンコーダプレート８０２は、回転可能なシャフト８１６の上に設置され、今度は、シャフト８１６が検流計シャフト８１８（例えば、シャフト７２０、７２２）に対して設置される。それによって、このことは、検流計シャフト８１８、及び検流計シャフト８１８に対して結合されるその鏡（例えば、鏡７１６、７１８）の回転と合わせて、エンコーダプレート８０２の回転を提供する。鏡が位置を変えることによって、エンコーダプレート８０２は回転して、それによって、光検出計８０８によって検出される光ビームの強度を増加させたり減少させたりする。コードパターン８０４は、エンコーダプレート８０２の絶対的な位置を示すように設計され、シャフト８１６及び８１８は互いに結合され、それらのそれぞれのエンコーダプレート８０２及び鏡は、互いに関して既知の位置にある。検出された光ビーム８１４の強度は、それによって、エンコーダプレート８０２の位置の表示を提供し、今度は、エンコーダプレート８０２が、検流計シャフト８１８に結合される鏡の位置の表示を提供する。

図７に戻って、レーザー光源７０２は、レーザービーム７０４を生み出すことができる任意の数の異なる種類のレーザーを含み、今度は、レーザービーム７０４が、構造７０８の上の位置７４０（例えば、位置１１２）におけるマーキング７３８（例えば、マーキング１１０）を生み出すことができる。適切な種類のレーザーの実施例は、ガスレーザー（例えば、一酸化炭素レーザー、二酸化炭素レーザー、エキシマーレーザー）、固体のレーザー（例えば、ネオジム：イットリウム・アルミニウム・ガーネット・レーザー）、半導体レーザー、ファイバーレーザーなどを含む。レーザーマーキングシステム７００は、任意の数の異なるレーザーマーキング工程にしたがって、構造７０８をマーキングするように構成され、工程は、レーザー光源７０２からのレーザービーム７０４の制御パラメータ（例えば、電力、波長）によって変化される。いくつかの実施例において、適切なレーザーマーキング工程は、構造７０８が形成される材料に依存する。適切な材料のいつくかの実施例は、金属（例えば、ステンレススチール、アルミニウム、金、銀、チタニウム、ブロンズ、プラチナ、銅）、プラスチック（例えば、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、レーザー添加剤を伴うプラスチック）、被覆金属、被覆プラスチック、ペイント、木材、ガラス、繊維複合材、ホイル、フィルム、パッケージング、ラミネートなどを含む。

適切なレーザーマーキング工程の実施例は、レーザーエッチング、除去、染色、アニーリング、及び泡立ちを含む。レーザーエッチングは、概して、レーザービーム７０４を使用して、構造７０８の表面を溶かし及び沸騰させ、表面に痕跡を生み出すことを含む。除去することは、概して、レーザービーム７０４を使用して、構造７０８の表面に適用されている１以上のトップコート（ｔｏｐ ｃｏａｔｓ）を除去することを含み、トップコート及び構造７０８が異なる色を有している例において、コントラストを生み出すことができる。染色は、概して、構造７０８の表面の上に化学反応をもたらす熱的な効果を発生するレーザービーム７０４を含む。様々な染色の工程にしたがって、ビームのエネルギーは、反射したエネルギーもまたこの目的で使用されるが、被覆層の表面特性を変化させるように調整される。

アニーリングの工程において、レーザービーム７０４の熱の効果は、構造７０８の表面の下の酸化をもたらし、表面の変色をもたらす。泡立ちの工程は、概して、レーザービーム７０４を使用して、構造７０８を溶かし、その表面の上に気体の泡を生み出す。気体の泡は、拡散的に光を反射して、表面の他の領域よりも明るい色の領域を生み出す。

コンピュータシステム７３０は、レーザー光源７０２からのレーザービーム７０４のパラメータを制御して、望ましいマーキング工程にしたがって構造７０８の上にマーキング７３８を与えるように構成される。コンピュータシステム７３０はまた、マーキング７３８が与えられる構造７０８の上の位置７４０を画定するスキャニングパターンにしたがって、検流計７１２、７１４を制御するように構成される。コンピュータシステム７３０は、手動又は自動で操作され、検流計７１２、７１４を制御して、それによってマーキング７３８を与える。

一実施例において、コンピュータシステム７３０は、エンジニアステーション７４２に結合され、又はエンジニアステーション７４２を実装するように構成され、エンジニアステーション７４２は、レーザーマーキングシステム７００と一緒に配置され、又はレーザーマーキングシステム７００から分離して配置され、及びレーザーマーキングシステム７００と（有線又は無線を介して）通信可能に配置される。エンジニアステーション７４２は、ユニグラフィックス、ＣＡＴＩＡ、又は別のＣＡＤ／ＣＡＭタイプのアプリケーションなどの適切なソフトウェアを実行するように構成され、これによりユーザ（例えば、設計技師）が構造７０８に関する設計マスターファイル７４４を作成することができる。設計マスターファイル７４４は、構造７０８を画定する構造の幾何学的な形状（例えば、点、角度、線）に関する構造エッジ情報を特定することができる。一実施例において、構造エッジ情報は、構造７０８の各々のエッジに対して、エッジの画像を形成するためにグラフにおいて接続可能な一連の点物体を含む。

設計マスターファイル７４４はまた、マーキング７３８が与えられる位置７４０とのレーザービーム７０４の正確な位置合わせを可能にするために、そこから構造７０８の配置が決定され得る校正点情報を含む。下で説明されるように、この情報はまた、構造７０８に対して作業するためのツール（例えば、ツール１１６）の位置合わせを可能にする。一実施例において、校正点情報は、構造７０８の上又は近くの複数の目標の既知の位置を提供する。様々な実施例において、これらの目標は、構造７０８の角、エッジ、又は他の特徴を含み、これらの特徴はマーキング７３８とは区別される。

設計マスターファイル７４４はまた、構造７０８に対してマーキングする及び作業するための位置情報を特定する。位置情報は、構造７０８に対してマーキングする１以上の位置７４０を識別する。位置情報はまた、孔を開ける、留め具を設置する、切断する、叩き起こすための位置などの、構造に対して作業するための１以上の作業位置７４６を識別する。一実施例において、位置情報は、絶対座標（例えば、デカルト座標ｘ、ｙ、ｚ）、又はマーキングされ作業される構造７０８の１以上の角、エッジ、若しくは他の特徴に関する座標又は距離によって提供される。上で説明したように、作業位置７４６は、その既知の位置７４０と一致するか、又はさもなければその既知の位置７４０におけるマーキング７３８から決定可能である。それゆえ、一実施例において、作業位置７４６は、１以上のマーキング７３８に関する座標又は距離によって提供される。

設計マスターファイル７４４の正確な内容に関わらず、エンジニアステーション７４２、コンピュータシステム７３０、又はエンジニアステーション７４２若しくはコンピュータシステム７３０のいずれか若しくは両者に結合される別の施設は、設計マスターファイル７４４を処理及び／又は再フォーマットして、１以上のレーザーマーキング出力ファイル７４８（例えば、ファイル１１４）を生み出す。レーザーマーキング出力ファイル７４８は、コンピュータシステム７３０によって理解されるフォーマットで、構造７０８に対してマーキングするための構造エッジ情報、校正点情報、及び位置情報を含む。一実施例において、レーザーマーキング出力ファイル７４８はまた、レーザービーム７０４のパラメータを含み、望ましいマーキング工程を実行する。他の実施例において、コンピュータシステム７３０は、パラメータを別々に受信し、又はレーザー光源７０２は、より直接的に、パラメータを伴うレーザービーム７０４を生み出すように構成される。

いくつかの実施例において、レーザーマーキング出力ファイル７４８は、エンジニアステーション７４２又は他の施設から、コンピュータシステム７３０に移送される（ダウンロード又はアップロードされる）。他の実施例において、設計マスターファイル７４４は、エンジニアステーション７４２からコンピュータシステム７３０に移送され（ダウンロード又はアップロードされ）、コンピュータシステム７３０自体は、レーザーマーキング出力ファイル７４８を作成する（又は他の施設がレーザーマーキング出力ファイル７４８を作成する原因となる）。一旦コンピュータシステム７３０がレーザーマーキング出力ファイル７４８を受信すると（又は生み出すと）、コンピュータシステム７３０は、構造７０８の上の位置７４０においてマーキング７３８を与えるために、構造７０８の上のレーザービーム７０４の位置合わせ及び投影のために、レーザーマーキング出力ファイル７４８を使用することができる。

図９は、一例示的な実施態様による、作業設備９００（電気機械的な機械）を図解し、作業設備９００は、図１のシステム１００の作業設備１０４の一実施例である。一実施例において、作業設備９００は、固定的な又は携帯型のロボットに実装される。示されるように、作業設備９００は、エンドエフェクタアセンブリ９０４を有するアーム９０２を含む。エンドエフェクタアセンブリ９０４は、エンドエフェクタ９０６、及びエンドエフェクタ９０６と統合される又はさもなければエンドエフェクタ９０６に固定されるツール９０８（例えば、ツール１１６）を含む。エンドエフェクタアセンブリ９０４は、１以上の軸（ｘ、ｙ、ｚ）の周りで可動（直接的に又はアーム９０２を介して）であり、構造９１０（例えば、構造１０６、７０８）に対して作業するために、ツール９０８を構造９１０に関して位置合わせし、上で説明されたように、概して、１以上の製作又は製造のオペレーション（例えば、孔を開ける、留め具を設置する、切断する、叩き起こす）を含む。

作業設備９００は、構造９１０の上の１以上の作業位置９１２（例えば、位置１１８、７４６）において、構造９１０に対して作業するように構成され、その作業位置９１２は、１以上の既知の位置９１６（例えば、位置１１２、７４０）のそれぞれと一致するか、さもなければ１以上の既知の位置９１６のそれぞれにおける１以上のマーキング９１４（例えば、マーキング１１０、７３８）から決定可能である。作業設備がそのツール９０８を作業位置９１２との配列の中へ位置合わせすることを可能にするために、作業設備９００はまた、１以上のデジタルカメラ、レーザーカメラ、赤外線カメラ、温度カメラ、深度意識又は距離カメラ、ステレオカメラ、又は電子画像を捕えるように構成される類似の装置などの、１以上のカメラを含む。示されるように、例えば、作業設備９００は、第１及び第２の視界９２２、９２４のそれぞれの範囲内のそれぞれの画像を捕えるように構成される、第１及び第２のカメラ９１８、９２０を含む。いくつかの実施例において、第１のカメラ９１８は、第２のカメラ９２０がエンドエフェクタアセンブリ９０４に固定される一方で、作業設備９００に関して固定された状態にある。

アーム９０２、エンドエフェクタ９０６及び／又はツール９０８は、それらのオペレーションを管理するように構成される１以上の制御装置９２６に結合される。作業設備９００はまた、カメラ９１８、９２０と同様に、制御装置９２６に結合されるコンピュータシステム９２８（例えば、コンピュータシステム１２０）を含む。コンピュータシステム９２８は、カメラ９１８、９２０が構造９１０の画像を捕えて提供するように指示するように構成される。コンピュータシステム９２８は、画想を処理して、構造９１０の配置（位置及び方向）を決定し、構造９１０に対して作業する作業位置９１２を位置決めするように構成される。コンピュータシステム９２８はまた、制御装置９２６がツール９０８を、構造９１０及び作業位置９１２の配置に基づいて、作業位置９１２との配列の中へ位置合わせするように指示するように構成される。そして、コンピュータシステム９２８は、制御装置９２６が、今度は、ツール９０８を操作して位置９１２における構造９１０に対して作業するように指示する。その後、同じ又は類似の位置合わせ及び作業工程が、任意の他の作業位置９１２に対して繰り返される。

様々なより具体的な実施例にしたがって、コンピュータシステム９２８は、制御信号を第１のカメラ９１８に送信し、第１のカメラ９１８は、制御信号を受信して、その範囲内で１以上の目標が位置決めされる第１の視界９２２を覆う構造９１０の第１の画像を捕える。上で示唆されたように、適切な目標の実施例は、角９３０、エッジ９３２、又は構造９１０の他の特徴を含む。第１のカメラ９１８は、第１の画像をコンピュータシステム９２８へ送信し、コンピュータシステム９２８は、第１の画像を処理して、構造９１０の配置を決定する。

いくつかの実施例において、コンピュータシステム９２８は、エンジニアステーション７４２と同じか又は類似のエンジニアステーション９３４に結合されるか、又はエンジニアステーション９３４を実装するように構成される。エンジニアステーション７４２と同様に、エンジニアステーション９３４は、作業設備９００と一緒に配置されるか、又は作業設備９００から分離され、及び作業設備９００と（有線又は無線を介して）通信するようにされる。エンジニアステーション７４２とまた同様に、エンジニアステーション９３４は、設計マスターファイル７４４と同じか又は類似の設計マスターファイル９３６を作成するために使用される。上で説明されたように、設計マスターファイル９３６は、構造の幾何学的な形状に関する構造エッジ情報を特定し、目標９３０、９３２の既知の位置を伴う校正点情報を含む。その後、一実施例において、コンピュータシステム９２８は、設計マスターファイル９３６を使用して、第１の画像を処理する。

一実施例において、作業設備９００は、第１のカメラ９１８に加えて又は代えて、レーザースキャナー９３８（例えば、３Ｄスキャナー）を含む。この実施例において、レーザースキャナー９３８は、第１のカメラ９１８と類似するように機能し、コンピュータシステム９２８が構造９１０の配置を決定することを可能にする。レーザースキャナー９３８は、構造９１０をスキャンして、構造９１０の表面の上の点の測定値を提供するように構成される。レーザースキャナー９３８は、測定値をコンピュータシステム９２８へ送信し、コンピュータシステム９２８は、測定値を処理して、構造９１０の点群又は他の３Ｄモデルを発生する。その後、コンピュータシステム９２８は、３Ｄモデルを処理して、構造９１０の配置を決定する。また前と同様に、一実施例において、コンピュータシステム９２８は、設計マスターファイル９３６を使用して、測定値又は３Ｄモデルを処理する。

また上で説明されたように、設計マスターファイル９３６はまた、作業位置９１２を識別する位置情報を特定する。一実施例において、コンピュータシステム９２８は、付加的な制御信号を制御装置９２６に送信し、構造９１０及び作業位置９１２の配置に基づいてツール９０８を位置合わせする。この点に関して、制御装置９２６は、制御信号を受信して、制御可能な状態でエンドエフェクタアセンブリ９０４を位置合わせし、それによって、位置９１２との少なくとも部分的な配列の中へツール９０８を制御可能な状態で位置合わせする。しかしながら、いくつかの例において、位置合わせされたツール９０８は、未だ少なくともわずかには、作業位置９１２からずれて位置合わせされている。すなわち、ツール９０８は、作業位置９１２からずれた別の位置９４０（例えば、位置１２２）に位置合わせされ得る。

例示的な実施態様にしたがって、第２のカメラ９２０（例えば、カメラ１２４）は、ツール９０８を再位置合わせすることを可能にして、他の位置９４０とのその位置合わせを作業位置９１２の方（又は、それに対してより近い）へと動かす。いくつかの実施例において、コンピュータシステム９２８は、制御信号を第２のカメラ９２０に送信し、第２のカメラ９２０は、制御信号を受信して、その範囲内でマーキング９１４が位置決めされ、及びまた他の位置９４０をも含む、第２の視界９２４を覆う構造９１０の第２の画像を捕える。第２の画像は、それによって、マーキング９１４を含む。第２のカメラ９２０がエンドエフェクタアセンブリ９０４に固定される一実施例において、第２の視界９２４は、第１の視界９２２よりも小さい。この実施例において、作業位置９１２とのずれた配列の中へさえも位置合わせされるツール９０８はまた、その視界９２４がマーキング９１４を包含するように、第２のカメラ９２０を位置合わせする。第２のカメラ９２０は、第２の画像をコンピュータシステム９２８へ送信し、コンピュータシステム９２８は、第２の画像を処理して、構造９１０の上の作業位置９１２をより精密に位置決めする。一実施例において、マーキング９１４の幾何学的な形状は、構造９１０に対して作業するやり方を表示し、この実施例において、コンピュータシステム９２８はさらに、第２の画像を処理して構造９１０に対するそれぞれの作業のやり方を決定する。いくつかの実施例において、設計マスターファイル９３６の位置情報はさらに、作業位置９１２に加えて、マーキング９１４の位置９１６を識別する。これらの実施例において、コンピュータシステム９２８は、再び設計マスターファイル９３６を使用して、第２の画像を処理する。

作業位置９１２を位置決めした後に、コンピュータシステム９２８は、さらなる制御信号を制御装置９２６に送信して、位置決めされた作業位置９１２に基づいてツール９０８を再位置合わせする。前と同様に、制御装置９２６は、制御信号を受信して、制御可能な状態でアーム９０２及び／又はエンドエフェクタアセンブリ９０４を位置合わせし、それによって、位置９１２とのさらなる配列の中へツール９０８を制御可能な状態で位置合わせする。同じ又はさらなる他の制御信号において、コンピュータシステム９２８はまた、制御装置９２６が、今度は、ツール９０８を操作して位置９１２における構造９１０に対して作業するように指示する。いくつかの実施例において、制御装置９２６は、マーキング９１４の幾何学的な形状によって示されるやり方にしたがって、ツール９０８を操作して、構造９１０に対して作業するように指示される。その後、同じ又は類似の位置合わせ及び作業工程が、任意の他の作業位置９１２に対して繰り返される。

いくつかの実施例において、コンピュータシステム９２８は、作業位置９１２に対するその位置合わせされた位置９４０からのずれが、所定の閾値よりも大きい例において、ツール９０８を再位置合わせするように構成される。図１０は、第２のカメラ９２０の視界９２４を図解し、ツール９０８が作業位置９１２の代わりに位置合わせされる位置を含む。視界９２４は、位置合わせされた位置９４０の周りにおいてサイズが増加する複数の同心区域へと分割され、一実施例において、第１の区域１０００、第１の区域１０００の外側に位置決めされるより大きな第２の区域１００２、及び第２の区域１００２の外側に位置決めされるさらにより大きな第３の区域１００４を含む。区域は、作業位置９１２からの位置合わせされた位置９４０の受け入れ可能なずれ又は受け入れ不可能なずれに対する望ましい閾値にしたがって、サイズを決められる。例えば、第１の区域１０００は受け入れ可能なずれを画定し、第２及び第３の区域１００２、１００４は受け入れ不可能なずれを画定する。

作業位置９１２が第１の区域１０００の範囲内にある例において、作業設備９００は、ツール９０８を操作して、再位置合わせすることなしに構造９１０に対して作業する。作業設備９００は、作業位置９１４が第２及び／又は第３の区域１００２、１００４の範囲内にある例において、構造９１０に対して作業する前に、代わりにツール９０８を再位置合わせする。もう一つの具体的な実施例において、作業設備９００は、作業位置９１２が第２の区域１００２の範囲内にある例において、ツール９０８を再位置合わせする。作業位置が第３の区域１００４の範囲内にある例において、作業設備９００は、ツール９０８を再位置合わせすることに加えて又は代えて、オペレーターに対して視覚的な及び／又は音声のエラー通知を生み出す。

図９に関して示され説明されるように、作業設備９００は、構造９１０を配置して、構造９１０の作業位置９１２との配列の中へツール９０８を位置合わせ／再位置合わせするためのカメラ９１８及び９２０を含む。いくつかの実施例において、レーザーマーキングシステム７００はさらに、レーザーマーキングシステム７００が同様に構造７０８を配置することを可能にして、さらにレーザーマーキングシステム７００がそれぞれの１以上の位置７４０において与えられた１以上のマーキング７３８を検査することを可能にする、１以上のカメラを含む。図１１は、図７のそれに類似するレーザーマーキングシステム１１００の一実施例を図解するが、コンピュータシステム７３０に結合され、第１及び第２の視界１１０６、１１０８のそれぞれの範囲内のそれぞれの画像を捕えるように構成される第１及び第２のカメラ１１０２、１１０４をさらに含む。いくつかの実施例において、第１の視界１１０６は固定され、一方、第２の視界１１０８は誘導可能である。図解される実施例において、第２のカメラ１１０４は、その視界１１０８が、レーザービーム７０４とともに光学式フィルター１１１０に向けられるように位置合わせされる。光学式フィルター１１１０は、レーザービーム７０４をパスして、光を第２のカメラ１１０４に反射するように構成される。この実施例において、第２の視界１１０８は、レーザービーム７０４と類似するやり方において、誘導アセンブリ７１０によって誘導可能である。

図９に関して上で説明されたものと同様のやり方で、コンピュータシステム７３０は、第１のカメラ１１０２が、構造７０８の角１１１２、エッジ１１１４、又は他の特徴などの１以上の目標を含む、構造７０８の第１の画像を捕えて提供するように指示するように構成される。作業設備９００と同様に、一実施例において、レーザーマーキングシステム１１００は、第１のカメラ１１０２に加えて又は代えて、レーザースキャナー１１１６（例えば、３Ｄスキャナー）を含む。レーザースキャナー９３８と同様に、レーザースキャナー１１１６は、構造７０８をスキャンして、そこからコンピュータシステム７３０が、構造７０８の点群又は他の３Ｄモデルを発生することが可能な、構造７０８の表面の上の点の測定値を提供するように構成される。コンピュータシステム７３０は、第１の画像又は３Ｄモデルを処理して、構造７０８の配置（位置及び方向）を決定する。

コンピュータイシステム７３０は、構造の配置に基づいてマーキング７３８が与えられる位置７４０を位置決めして、誘導アセンブリ７１０がレーザービーム７０４をそれぞれの位置７４０との配列の中へ位置合わせするように指示する。そして、コンピュータシステム７３０は、レーザー制御装置７２６が、今度は、レーザー光源７０２を制御して、レーザービーム７０４を生み出し、マーキング７３８を位置７４０に与えるように指示する。その後、同じ又は類似の位置合わせ及びマーキング工程が、任意の他のマーキング７３８に対して繰り返される。

レーザーマーキングシステム１１００がマーキング７３８を与える際に又は与えた後に、レーザーマーキングシステム１１００は、第２のカメラ１１０４を使用して、その適切な幾何学的な形状、位置などに対して、与えられたマーキング７３８を検査する。いくつかの実施例において、マーキング７３８は、その望ましい位置７４０（作業位置９１２を参照）からずれた別の位置（位置９４０を参照）において与えられる。図９に関して上で説明されたものと同様のやり方で、その後、コンピュータシステム７３０は、第２のカメラ１００４が望ましい位置７０４、及び他の位置において与えられたマーキングを含む第２の画像を捕えて提供するように指示するように構成される。コンピュータシステム７３０は、第２の画像を処理して、構造７０８の上の望ましい位置７４０を精密に位置決めし、位置決めされた望ましい位置７４０からマーキングの任意のずれを決定するように構成される。いくつかの実施例において、所定の閾値の範囲内のずれ（例えば、第１の区域１０００の範囲内）は受け入れ可能と考えられ、一方、コンピュータシステム７３０は、ずれが所定の閾値よりも大きい例（例えば、第２又は第３の区域１００２、１００４の範囲内）において、オペレーターに対して視覚的な及び／又は音声のエラー通知を生み出す。

他の実施例において、第２のカメラ１１０４に類似するカメラは、与えられたマーキング７３８を検査するためだけではなく、構造７０８を配置するために使用される。図１２は、別の例示的な実施態様による、例示的なレーザーマーキングシステム１２００を図解する。図１２のレーザーマーキングシステム１２００は、図１１のシステム１１００と類似するが、誘導可能な視界１２０４を伴う単一のカメラ１２０２を含んでいる。この実施例において、コンピュータシステム７３０は、誘導アセンブリ７１０がカメラの視界１２０４をその範囲内で１以上の目標が位置決めされる１以上の領域へ導くように指示する。上と同様に、適切な目標の実施例は、角１１１２、エッジ１１１４、又は構造７０８の他の特徴を含む。コンピュータシステムは、カメラ１２０２が各々の領域における構造７０８の画像を捕えるように指示し、その画像から、コンピュータシステムは、第１の画像を伴っていたが上で説明されたものと同様のやり方などで、構造７０８を配置する。その後、同じカメラ１２０２は、マーキング７３８が構造に与えられる際に又はその後に使用される。

いくつかの実施例において、レーザーマーキングシステム７００、１１００、１２００はさらに、マーキング７３８を与える前に、構造７０８の上の位置７４０において一時的なレーザー画像を投影し、その画像は、マーキング７３８が与えられる前のマーキング７３８の配置の視覚的な検査を容易にする。図１３は、レーザーマーキングシステム７００、１１００、１２００の任意の前述した実施態様に対応する例示的なレーザーマーキングシステム１３００を図解するが、適切なカメラ１１０２、１１０４、１２０２、又は光学式フィルター１１１０を伴わずに示されている。示されるように、レーザーマーキングシステム１３００は、レーザービーム７０４とともに光学式フィルター１３０６（光学式フィルター１１１０と同じか又は異なっている）に向けられるレーザー画像１３０４を投影するように構成される第２のレーザー光源１３０２を含む。光学式フィルター１３０６は、レーザービーム７０４をパスして、レーザー画像１３０４を反射するように構成される。レーザー画像１３０４は、レーザービーム７０４と類似するやり方において、誘導アセンブリ７１０によって導かれ得る。すなわち、レーザー画像１３０４は、誘導アセンブリ７１０によって、エンベロープ１３０８の範囲内における複数の方向に導かれ、エンベロープ１３０８はエンベロープ７２４と一致する。この実施例において、レーザー画像１３０４は、レーザービーム７０４の前に位置７４０に導かれ、それによって、マーキング７３８が与えられる前に位置７４０の視覚的な表示を提供する。

いくつかの実施例において、レーザーマーキングシステム７００、１１００、１２００、１３００はさらに、レーザートラッカー、距離センサ、振動センサなどの１以上の計測システムを含み、その計測システムはさらに、構造７０８及び／又はマーキング７３８の配置を容易にする。図１４は、レーザーマーキングシステム７００、１１００、１２００、１３００の任意の前述した実施態様に対応する、例示的なレーザーマーキングシステム１４００を図解するが、適切なカメラ１１０２、１１０４、１２０２、光学式フィルター１１１０、又はレーザー光源１３０２を伴わずに示されている。示されるように、レーザーマーキングシステム１４００は、既知の位置における構造７０８の上又は近くの回帰反射型の目標１４０６（マーキング７３８とは区別される）の上に、１以上の誘導可能なレーザービーム１４０４を投影するように構成される、１以上のレーザートラッカー１４０２を含む。目標１４０６は、ビームを反射してレーザートラッカー１４０２に戻し、レーザートラッカー１４０２は、反射されたビームを測定して、測定値をコンピュータシステム９２８へ提供する。コンピュータシステム９２８は、レーザートラッカー１４０２からの測定値を処理して、構造７０８の配置を決定する。レーザートラッカー１４０２は、そこから構造７０８の正確な配置が決定され得る、非常に正確な測定値を提供する。レーザートラッカー１４０２を含む実施例は、大きな及び／又は不規則な構造７０８の上などに高度に正確なマーキングをすることが望ましいところで、特に有益である。

図１５は、レーザーマーキングシステム７００、１１００、１２００、１３００、１４００の任意の前述した実施態様に対応する例示的なレーザーマーキングシステム１５００を図解するが、適切なカメラ１１０２、１１０４、１２０２、光学式フィルター１１１０、レーザー光源１３０２、又はレーザートラッカー１４０２を伴わずに示されている。示されるように、レーザーマーキングシステム１５００は、レーザーマーキングシステム１５００と構造７０８の間、又はより具体的に、距離センサと構造７０８の間の距離の測定値を提供するように構成される、１以上の距離センサ１５０２を含む。適切な距離センサの実施例は、レーザー測距器、ライダー（レーザー強度方向探知ならびに測距）センサ、ソナーセンサ、カメラ、又は他の視覚的なセンサなどを含む。直線的でフラットな構造に対して、距離センサ１５０２は、レーザー光源７０２の作動に対する、最初のレーザー焦点又は焦点距離を計算するのに有用である。距離センサ１５０２はまた、レーザーマーキングシステム１５００がマーキング７３８を起伏のある構造７０８の上の様々な点に与える際に、焦点距離を動的に調整するために有用である。

図１６は、レーザーマーキングシステム７００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００の任意の前述した実施態様に対応する例示的なレーザーマーキングシステム１６００を図解するが、適切なカメラ１１０２、１１０４、１２０２、光学式フィルター１１１０、レーザー光源１３０２、レーザートラッカー１４０２、又は距離センサ１５０２を伴わずに示されている。示されるように、レーザーマーキングシステム１６００は、構造７０８の振動の測定値を提供するように構成される１以上の振動センサ１６０２を含み、又はレーザーマーキングシステム１６００は、その上に配置される振動センサ１６０２を含む。適切な振動センサの実施例は、任意の数の異なる種類の振動記録計、レーザードップラー振動計（ＬＤＶｓ）などを含む。振動センサ１６０２は、構造７０８及び／又はレーザーマーキングシステム１６００の任意の振動運動を補正するために有用であり、マーキング７３８の正確な適用を容易にする。

本開示の例示的な実施態様にしたがって、その構造マーキングシステム１０２及び作業設備１０４を含むシステム１００は、様々な手段によって実装される。同様に、レーザーマーキングシステム７００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００、１６００、及び作業設備９００の実施例は、それらのそれぞれの構成要素の各々を含み、例示的な実施態様による様々な手段で実装可能である。システム１００、７００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００、１６００、及び作業設備９００、並びにそれらのそれぞれの構成要素を実装するための手段は、単独で、又は、コンピュータ可読記憶媒体からの１以上のコンピュータプログラムコード命令、プログラム命令又は実行可能なコンピュータ可読プログラムコード命令の指示の下、ハードウェアを含むことができる。

一実施例において、１以上の装置が提供され、装置は、任意の例示的なレーザーマーキングシステム７００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００、１６００の制御装置７２６、７２８、７３６、コンピュータシステム７３０、及び／又はエンジニアステーション７４２のうちの１以上として機能し、又はさもなければそれらを実装するように構成される。同様に、１以上の装置が提供され、装置は、例示的な作業設備９００の制御装置９２６、コンピュータシステム９２８、及び／又はエンジニアステーション９３４のうちの１以上として機能し、又はさもなければそれらを実装するように構成される。複数の装置を含む実施例では、それぞれの装置は、有線若しくは無線で直接的に若しくは間接的になど、任意の数の異なる方法で、互いに接続され、又はさもなければ通信することができる。

ここで、図１７を参照すると、図１７は、任意の例示的なレーザーマーキングシステム７００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００、１６００の前述した構成要素のうちの１以上、及び／又は例示的な作業設備９００の前述した構成要素のうちの１以上として機能するか、又はさもなければそれらを実装するように構成される例示的な装置１７００を図解している。概して、本開示の例示的な実施態様の装置１７００は、１以上の固定的又は携帯型の電子装置を備える、含む、又はそれらの中に埋め込まれる。装置１７００は、例えば、メモリ１７０４に接続されるプロセッサ１７０２などの任意の数の構成要素の各々のうちの１以上を含む。

プロセッサ１７０２は、概して、例えば、データ、コンピュータ可読プログラムコード、命令（ソフトウェア、ファームウェアなど、概して「コンピュータプログラム」）などの情報、及び／又は他の適する電子情報を処理できる任意のコンピュータハードウェアである。プロセッサは、それらのうちのいくつかは集積回路又は複数が相互に接続された集積回路（時にはより一般的に「チップ」として言及される集積回路）としてパッケージされる、電子回路の集まりから成る。プロセッサ１７０２は、コンピュータプログラムを実行するように構成され、コンピュータプログラムは、プロセッサ１７０２に搭載された状態で記憶され、又はさもなければメモリ１７０４（同じ又は別の装置１７００のメモリ）に記憶される。

プロセッサ１７０２は、特定の実施態様に応じて、任意の数のプロセッサ、マルチプロセッサコア、又は他の種類のプロセッサとしてもよい。さらに、プロセッサ１７０２は、主要なプロセッサが単一のチップの上に１以上の２次的なプロセッサとともに存在する、任意の数の異機種環境のプロセッサ装置を使用して実施されてもよい。別の例示的な実施例として、プロセッサ１７０２は同じ種類の複数のプロセッサを含む対称型マルチプロセッサ装置であってもよい。さらに別の実施例では、プロセッサ１７０２は、１以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ）、フィールドプログラム可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡｓ）などとして実施され、又はさもなければそれらを含むことができる。それゆえ、プロセッサ１７０２は１以上の機能を実行するためのコンピュータプログラムを実行できるが、様々な実施例のプロセッサ１７０２は、コンピュータプログラムの支援がなくとも１以上の機能を実行することができる。

メモリ１７０４は、概して、例えば、データ、コンピュータプログラム及び／又は一時的な及び／又は永続的な他の適する情報などの、情報を記憶できる任意のハードウェアである。一実施例において、メモリ１７０４は１以上のデータベースの様々な情報を記憶するように構成されている。メモリ１７０４は、揮発性及び／又は不揮発性メモリを含み、固定されても取り外し可能でもよい。適切なメモリ１７０４の実施例は、ランダムアクセスメモリ（RAM）、読出し専用メモリ（ROM）、ハードドライブ、フラッシュメモリ、サムドライブ、取り外し可能なコンピュータディスケット、光ディスク、磁気テープ、又はそれらのうちのいくつかを組み合わせたものを含む。光ディスクには、コンパクトディスク−リードオンリーメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、コンパクトディスク−リード／ライト（ＣＤ−Ｒ／Ｗ）、及びＤＶＤなどが含まれる。様々な例において、メモリ１７０４はコンピュータ可読記憶媒体と呼ばれ、情報を記憶できる永続的装置として、一の場所から別の場所へ情報を送信できる電子的な一時的な信号などのコンピュータで読込可能な送信媒体と区別することができる。ここで述べられるコンピュータ可読媒体は、概して、コンピュータ可読記憶媒体又はコンピュータ可読送信媒体を参照することができる。

メモリ１７０４に加えて、プロセッサ１７０２はまた、情報をディスプレイ、送信、及び／又は受信するための１以上のインターフェースに接続することもできるが、必ずしも接続される必要はない。インターフェースは、通信インターフェース１７０６及び／又は１以上のユーザインターフェースを含むことができる。通信インターフェース１７０６は、他の装置やネットワークなどへ及び／又は他の装置やネットワークなどから、情報を送信し及び／又は受信するように構成することができる。通信インターフェース１７０６は、物理的（有線）及び／又は無線通信リンクにより情報を送信し及び／又は受信するように構成することができる。適切な通信インターフェースの実施例は、ネットワークインターフェースコントローラ（ＮＩＣ）、無線ＮＩＣ（ＷＮＩＣ）などを含む。

ユーザインターフェースは、ディスプレイ１７０８及び／又は１以上のユーザ入力インターフェース１７１０を含むことができる。ディスプレイ１７０８は、適切な実施例として液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオードディスプレイ（ＬＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）などを含む、ユーザに情報を提示する又はさもなければ情報を表示するように構成することができる。ユーザ入力インターフェース１７１０は、有線又は無線とすることができ、処理、記憶及び／又は表示用などの装置１７００内でユーザからの情報を受信するように構成することができる。ユーザ入力インターフェース１７１０の適切な実施例は、マイクロホン、画像またはビデオキャプチャー装置、キーボードまたはキーパッド、ジョイスティック、タッチセンシティブサーフェス（タッチスクリーンとは別個の、又はタッチスクリーンに統合されたもの）、生物測定センサなどを含む。ユーザインターフェースは、プリンタやスキャナなどの周辺機器と通信する１以上のインターフェースをさらに備えることができる。

上述のように、プログラムコード命令は、システム、装置及びここで述べられるそれぞれの要素の機能を実施するために、メモリに記憶され、プロセッサで実行することができる。理解されるように、任意の適するプログラムコード命令は、コンピュータ可読記憶媒体からコンピュータ又はその他のプログラム可能装置に読み込まれ、ここで特定される機能を実施する手段となるように特定のマシンが制作される。また、これらのプログラムコード命令は、コンピュータ、プロセッサ、又はその他のプログラム可能な装置を特定の方法で機能させることにより特定のマシン又は特定の製造品を生成する、コンピュータ可読記憶媒体に記憶される。コンピュータ可読記憶媒体に記憶された命令は、製造品を生産することができ、この製造品は本明細書に記載される機能を実施するための手段となる。プログラムコード命令をコンピュータ可読記憶媒体から読み出してコンピュータ、プロセッサ、又はその他のプログラマブルな装置に読み込むことにより、コンピュータ、プロセッサ、又はその他のプログラマブルな装置上で又はそれらにより実行される工程を実行するコンピュータ、プロセッサ、又はその他のプログラム可能装置を構成することができる。

一の命令が一度に読み出され、ローディングされかつ実行されるように、プログラムコード命令の読み出し、ローディング及び実行を連続して行うことができる。いくつかの例示的実装態様では、複数の命令をまとめて読み出し、ローディングし及び／又は実行するために、読み出し、ローディング、及び／又は実行を並行して行なうことができる。コンピュータ、プロセッサ、又はその他のプログラマブルな装置により実行される命令が本明細書に記載される機能を実施するための工程を提供するように、プログラムコード命令の実行により、コンピュータで実施されるプロセスが生成される。

プロセッサによる命令の実行、又はコンピュータ可読記憶媒体での命令の記憶により、特定の機能を実行するための工程の組み合わせがサポートされる。さらに、１以上の機能及び機能の組み合わせは、特定の機能を実行する特殊用途ハードウェアに基づくコンピュータシステム及び／又はプロセッサ、或いは特殊用途ハードウェアとプログラムコード命令との組み合わせによって実施されることも理解されるだろう。

図１８は、本開示の例示的な実施形態による、方法１８００の様々なステップを図解している。方法１８００は、ブロック１８０２において示されるように、作業される構造７０８の少なとも一部分の画像、及び構造７０８の上又は近くの１以上の目標１１１２、１１１４を含む画像を捕えることを含む。又は別の実施例において、方法は、そこから構造の３Ｄモデルが発生し得る、構造の表面の上の点を測定することを含む。方法１８００はまた、ブロック１８０４において示されるように、画像又は３Ｄモデルを処理して構造７０８の配置を決定すること、及び構造の配置に基づいて永続的なマーキング７３８が与えられる既知の位置７４０を位置決めすることを含む。一実施例において、方法１８００は、ブロック１８０６に示されるように、レーザー画像１３０４を構造７０８の上に投影することを含む。

方法１８００は、ブロック１８０８において示されるように、誘導アセンブリ７１０の作用がマーキング７３８が与えられる構造７０８の上の既知の位置７４０へレーザービーム７０４を導くように指示することを含む。それぞれの位置７４０は、構造７０８に対して作業する作業位置７４６との既知の関係を有する。方法１８００は、ブロック１８１０において示されるように、レーザー光源７０２の作用が構造７０８の上にレーザービーム７０４を放射するように指示することを含む。レーザービーム７０４は、構造７０８に対して永続的なマーキング７３８を与えるために、１以上の制御可能なパラメータを伴って放射される。

一実施例において、誘導アセンブリ７１０の作用に指示することは、レーザービーム７０４を反射するように構成される鏡７１６、７１８に結合される検流計７１２、７１４を制御可能な状態で回転することを含み、検流計７１２、７１４及び鏡７１６、７１８は、レーザービーム７０４を特定の方向（例えば、ｘ、ｙ）に導くために、制御可能な状態で回転される。この実施例において、検流計７１２、７１４の角度位置は、検流計７１２、７１４に結合される光学式ロータリーエンコーダ７３２、７３４によって測定される。そして、構造７０８の上のレーザービーム７０４の位置は、測定値に基づいて決定され、レーザービーム７０４は、決定された位置に基づいて既知の位置７４０に導かれる。

一実施例において、既知の位置７４０は望ましい位置であり、少なくとも１つの例において、マーキング７３８は、望ましい位置７４０からずれている。この実施例において、方法１８００はさらに、ブロック１８１２において示されるように、構造７０８の少なくとも一部分の画像であって、望ましい位置７４０及びマーキング７３８を含む画像を捕えることを含む。ブロック１８１４において示されるように、画像は処理されて、望ましい位置７４０を位置決めし、位置決めされた望ましい位置７４０からマーキング７３８のずれが決定される。これは、構造７０８に与えられるマーキング７３８の検査を可能にする。

さらなる実施例において、画像は、誘導アセンブリ７１０によって誘導可能な視界１２０４を有するカメラ１２０２によって捕えられる。この実施例において、方法１８００はさらに、誘導アセンブリ７１０の作用が視界１２０４をその範囲内で１以上の目標１１１２、１１１４が構造７０８の上又は近くで位置決めされる１以上の領域へ導くように指示することを含む。この実施例においてまた、方法１８００は、１以上の領域に対して、構造７０８の少なくとも一部分の１以上の画像、及び目標１１１２、１１１４を含む１以上の画像を捕えることを含む。その後、画像は処理されて構造７０８の配置を決定し、マーキング７３８が与えられる既知の位置７４０が、構造の配置に基づいて位置決めされる。

ブロック１８１６において示されるように、その後、この工程は、マーキング７３８を任意の他の望ましい位置に対して与えることを繰り返す。

図１９は、本開示の例示的な実施態様による、方法１９００の様々なステップを図解している。方法１９００は、ブロック１９０２において示されるように、構造９１０の上の作業位置９１２との既知の関係を有する既知の位置９１６において、構造９１０に対して与えられるマーキング９１４を有する構造９１０の配置を決定することを含む。方法１９００は、ブロック１９０４において示されるように、構造の配置にしたがって、ツール９０８を、作業位置９１２との少なくとも部分的な配列の中へ位置合わせすることを含む。しかしながら、少なくとも１つの例において、ツール９０８は、作業位置９１２からずれた別の位置９４０と位置合わせされ得る。方法１９００はまた、ブロック１９０６において示されるように、構造９１０の少なくとも一部分の画像であって、マーキング９１４を含み、さらにツール９０８が位置合わせされる他の位置９４０を含む画像を捕えることを含む。

一実施例において、画像は、第２のカメラ９２０によって捕えられる第２の画像である。この実施例において、構造の配置を決定することは、第１のカメラ９１８によって、構造９１０の少なくとも一部分の第１の画像、及び構造９１０の上又は近くの１以上の目標９３０、９３２を含む第１の画像を捕えることを含む。その後、第１の画像は、処理されて、それによって構造の配置を決定する。

一実施例において、可動エンドエフェクタアセンブリ９０４は、エンドエフェクタ９０６及びツール９０８を含み、画像は、エンドエフェクタアセンブリ９０４に固定されるカメラ９２０によって捕えられる。この実施例において、ツール９０８を位置合わせすることは、エンドエフェクタアセンブリ９０４及びそれによってツール９０８を位置合わせすることを含み、カメラ９２０もそれによってカメラ９２０の視界９２４がマーキング９１４を包含するように位置合わせされる。

方法１９００はさらに、ブロック１９０８において示されるように、（第２の）画像を処理して、作業位置９１２を位置決めすることを含む。その後、方法は、時に、ツール９０８を他の位置９４０から位置決めされた作業位置９１２とのより重要な配列の中へと再位置合わせして、再位置合わせされたツール９０８を操作して位置決めされた作業位置９１２において構造９１０に対して作業することを含む。画像がカメラ９２０によって捕えられる一実施例において、その視界９２４は、ツール９０８が位置合わせされる他の位置９４０の周りにおいてサイズが増加する複数の同心区域へと分割される。区域は、受け入れ可能なずれを画定する第１の区域１０００、及び受け入れ不可能なずれを画定する第１の区域の外側に位置決めされるより大きな第２の区域１００２を含む。その後、ツール９０８を再位置合わせして、再位置合わせされたツール９０８を操作して構造９１０に対して作業することは、ブロック１９１０及び１９１２において示されるように、位置決めされた作業位置が第２の区域の範囲内に入る例において、ツール９０８を操作して構造９１０に対して作業する前に、ツール９０８を再位置合わせすることを含む。又は、ブロック１９１２におけるように、位置決めされた作業位置９１２が第１の区域１０００の範囲内に入る例において、再位置合わせすることなしにツール９０８を操作して構造９１０に対して作業することを含む。

その後、この工程は、ブロック１９１４において示されるように、同じ又は他のマーキング９１４を含む同じ又は他の画像を使用するなどして、構造９１０の上の他の作業位置９１２に対して作業することを繰り返す。

本開示の実施態様は、様々な用途に使用される可能性を有し、例えば航空宇宙、船舶、及び自動車を含む特に輸送産業の分野に用途を見出すことができる。それで、今度は図２０及び図２１を参照すると、例示的な実施態様は、図２０において示される航空機の製造及び保守方法２０００、及び図２１において示される航空機２１００の文脈の中で使用され得る。試作段階において、例示的な方法は、航空機２１００の仕様及び設計２００２、製造順序及び処理計画２００４及び材料の調達２００６を含む。開示される方法は、例えば、材料の調達２００６の段階の使用に特定され得る。

航空機２１００の製造段階において、構成要素及びサブアセンブリの製造２００８及びシステムインテグレーション２０１０が行われる。開示されるシステム及び方法は、航空機２１００の構造にマーキングするか及び／又はマーキングされた構造に対して作業するために使用され、構成要素及びサブアセンブリの製造工程２００８又はシステムインテグレーション２０１０の段階のいずれか若しくは両者において使用され得る。その後、航空機２１００は認可及び納品２０１２を経て運航２０１４される。顧客による運航２０１４中に、航空機２１００は定期的な整備及び保守２０１６（改造、再構成、改修なども含み得る）が予定されている。航空機２１００の構造は、運航２０１４の際に、並びに一実施例において整備及び保守２０１６の段階で、開示される方法にしたがってマーキングされ及び／又は作業される。

例示の方法２０００の工程の各々は、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレーター（例えば顧客）によって実行または実施され得る。本明細書の目的のために、システムインテグレーターは例えば、任意の数の航空機メーカー、及び主要システムの下請業者を含むことができ、第三者は例えば、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含むことができ、オペレーターは例えば、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などであり得る。

図２１に示されるように、例示的な方法２０００によって生産される例示的な航空機２１００は、複数のシステム２１０４及び内装２１０６を有する機体２１０２を含む。開示される方法及びシステムにしたがってマーキング及び／又は作業される構造は、機体２１０２の中で及び内装の範囲内で使用され得る。高レベルシステム２１０４の実施例は、推進システム２１０８、電気システム２１１０、油圧システム２１１２、環境システム２１１４などのうちの１以上を含む。任意の数の他のシステム２１０４が含まれてもよい。航空宇宙産業の例を示したが、本開示の原理は、船舶及び自動車産業などの他の産業にも適用可能である。

本明細書の中で具現化されるシステム、装置、及び方法は、例示的な製造及び保守方法２０００の段階のうちの任意の１以上において採用され得る。例えば、生産プロセス２００８に対応する構成要素又はサブアセンブリは、航空機２１００が運航２０１４中に開示の方法にしたがって、マーキングされ及び／又は作業される。また、１以上の例示的なシステムの実施態様、装置の実施態様、方法の実施態様、あるいはそれらの組み合わせは、生産段階２００８及び２０１０の間に、構造にマーキングするか及び／又はマーキングされた構造に対して作業するために利用可能であり、それによって航空機２１００の組立てを実質的に効率化するか、又は航空機２１００のコストを削減することができる。同様に、システムの実施態様、装置の実施態様、方法の実施態様、あるいはそれらの組み合わせうちの１以上を、例えば航空機２１００の運航２０１４中に利用することができる。

これらの開示内容に関連して、上述の説明及び添付図面に提示された教示の恩恵を有する本発明の多数の修正例及び他の実装態様が、当業者には想起されるであろう。したがって、本発明は開示された特定の実施形態に限定されるものでなく、変形例及び他の実施態様が添付の特許請求の範囲に含まれることを意図しているものと理解されるべきである。さらに、上述の説明及び添付図面は、要素及び／又は機能の特定の例示的な組み合わせに照らして実施形態を説明しているが、特許請求の範囲から逸脱せずに、別の実施形態によって要素及び／又は機能の異なる組み合わせが提供されてもよいと解されるべきである。これに関しては、たとえば、明確に上述した要素及び／又は機能とは異なる要素及び／又は機能の組み合わせもまた考えられ、添付の請求項の範囲のいくつかの項に記載される。ここでは特定の用語が使用されるが、それらは、一般的及び説明的な意味でのみ使用されており、限定を目的とするものではない。

１００ システム
１０２ 構造マーキングシステム
１０４ 作業設備
１０６ 構造
１０８ 作業スペース
１１０ マーキング
１１２ 位置
１１４ ファイル
１１６ ツール
１１８ 作業位置
１２０ コンピュータシステム
１２２ 位置
１２４ カメラ
２００ 第１の作業スペース
２０２ 第２の作業スペース
３００ 機械ツール
３０２ 原材料
４００ 可動アーム
４０２ エンドエフェクタ
５００ オーバーヘッドシステム
５０２ 可動支持部
６００ 可動オーバーヘッドシステム
６０２ 固定支持部
７００ レーザーマーキングシステム
７０２ レーザー光源
７０４ レーザービーム
７０６ レンズアセンブリ
７０８ 構造
７１０ 誘導アセンブリ
７１２ 検流計
７１４ 検流計
７１６ 鏡
７１８ 鏡
７２０ シャフト
７２２ シャフト
７２４ エンベロープ
７２６ 制御装置
７２８ 制御装置
７３０ コンピュータシステム
７３２ エンコーダ
７３４ エンコーダ
７３６ 制御装置
７３８ マーキング
７４０ 位置
７４２ エンジニアステーション
７４４ 設計マスターファイル
７４６ 作業位置
７４８ レーザーマーキング出力ファイル
８００ ロータリーエンコーダ
８０２ エンコーダプレート
８０４ コードパターン
８０６ 光源
８０８ 光検出器
８１０ａ エンコーダプレートの対向する側
８１０ｂ エンコーダプレートの対向する側
８１２ コンデンサアセンブリ
８１４ 固定マスク、光ビーム
８１６ シャフト
８１８ シャフト
９００ 作業設備
９０２ アーム
９０４ エンドエフェクタアセンブリ
９０６ エンドエフェクタ
９０８ ツール
９１０ 構造
９１２ 作業位置
９１４ マーキング
９１６ 位置
９１８ カメラ
９２０ カメラ
９２２ 視界
９２４ 視界
９２６ 制御装置
９２８ コンピュータシステム
９３０ 目標
９３２ 目標
９３４ エンジニアステーション
９３６ 設計マスターファイル
９３８ レーザースキャナー
９４０ 位置
１０００ 区域
１００２ 区域
１００４ 区域
１１００ レーザーマーキングシステム
１１０２ カメラ
１１０４ カメラ
１１０６ 視界
１１０８ 視界
１１１０ 光学式フィルター
１１１２ 目標
１１１４ 目標
１１１６ レーザースキャナー
１２００ レーザーマーキングシステム
１２０２ カメラ
１２０４ 視界
１３００ レーザーマーキングシステム
１３０２ レーザー光源
１３０４ レーザー画像
１３０６ 光学式フィルター
１３０８ エンベロープ
１４００ レーザーマーキングシステム
１４０２ レーザートラッカー
１４０４ レーザービーム
１４０６ 目標
１５００ レーザーマーキングシステム
１５０２ 距離センサ
１６００ レーザーマーキングシステム
１６０２ 振動センサ
１７００ 装置
１７０２ プロセッサ
１７０４ メモリ
１７０６ 通信インターフェース
１７０８ ディスプレイ
１７１０ ユーザ入力インターフェース
１８００ 方法
１８０２ ブロック
１８０４ ブロック
１８０６ ブロック
１８０８ ブロック
１８１０ ブロック
１８１２ ブロック
１８１４ ブロック
１８１６ ブロック
１９００ 方法
１９０２ ブロック
１９０４ ブロック
１９０６ ブロック
１９０８ ブロック
１９１０ ブロック
１９１２ ブロック
１９１４ ブロック
２０００ 方法
２００２ 仕様及び設計
２００４ 製造順序及び処理計画
２００６ 材料の調達
２００８ 構成要素及びサブアセンブリの製造
２０１０ システムインテグレーション
２０１２ 認可及び納品
２０１４ 運航
２０１６ 整備及び保守
２１００ 航空機
２１０２ 機体
２１０４ システム
２１０６ 内装
２１０８ 推進システム
２１１０ 電気システム
２１１２ 油圧システム
２１１４ 環境システム

Claims (16)

1. １以上の制御可能なパラメータを有するレーザービームを放射するように構成されるレーザー光源と、
   前記レーザービームを作業される構造の上へ導くように構成される誘導アセンブリであって、
   前記レーザービームを反射するように構成される鏡に結合される検流計であって、前記検流計及び前記鏡は、前記レーザービームを特定の方向へ導くために制御可能な状態で回転可能である、検流計と、
   コンピュータシステム及び前記検流計に結合され、前記検流計の角度位置を測定するように構成される透過光学式ロータリーエンコーダと、
   を備える、誘導アセンブリと、
   前記レーザー光源及び前記誘導アセンブリに結合される、前記コンピュータシステムと、を備え、前記コンピュータシステムが、
   前記構造の上の既知の位置の上に前記レーザービームを導くように前記誘導アセンブリの操作を指示することであって、前記既知の位置は前記構造に作業する少なくとも１つのツールのための作業位置との既知の関係性を有し、前記コンピュータシステムは測定された前記角度位置に基づいて前記構造の上の前記レーザービームの初期の線形的位置を決定し、決定された前記初期の線形的位置に基づいて前記既知の位置に前記レーザービームを導くように構成される、前記誘導アセンブリの操作を指示することと、
   前記レーザー光源の操作を指示することであって、前記レーザービームを放射し、前記１以上の制御可能なパラメータを制御することで、前記レーザービームが前記構造に前記既知の位置において永続的なマーキングを与え、前記永続的なマーキングは前記構造に作業する前記少なくとも１つのツールを前記作業位置に配置することに使用されるように操作可能に構成される、前記レーザー光源の操作を指示することと、
   を行うように構成される、レーザーマーキングシステム。
2. 前記コンピュータシステムに結合されるカメラ又はレーザースキャナーをさらに備え、前記カメラは、前記構造の少なくとも一部分の画像であって、前記構造の上又は近くの１以上の目標を含む画像を捕えるように構成され、前記レーザースキャナーは、そこから前記構造の３Ｄモデルが発生し得る、前記構造の表面の上の点を測定するように構成され、
   前記コンピュータシステムは、前記画像又は前記３Ｄモデルを処理して、前記構造の配置を決定し、前記配置に基づいて前記永続的なマーキングが与えられる前記既知の位置を位置決めするように構成される、請求項１に記載のレーザーマーキングシステム。
3. 前記既知の位置は望ましい位置であり、少なくとも１つの例において、前記永続的なマーキングは前記望ましい位置からずれており、前記レーザーマーキングシステムは、
   前記コンピュータシステムに結合され、前記構造の少なくとも一部分の画像であって、前記望ましい位置及び前記永続的なマーキングを含む画像を捕えるように構成されるカメラをさらに備え、
   前記コンピュータシステムは、前記画像を処理して、前記望ましい位置を位置決めし、位置決めされた前記望ましい位置からの前記永続的なマーキングのずれを決定するように構成される、請求項１または２に記載のレーザーマーキングシステム。
4. 前記カメラは前記誘導アセンブリによって導くことが可能な視界を有し、前記コンピュータシステムは、前記誘導アセンブリの操作によって、その範囲内で前記構造の上又は近くの１以上の目標が位置決めされる１以上の領域へ前記視界を導かせるように構成され、
   前記１以上の領域に対して、前記カメラは、前記構造の少なくとも一部分の１以上の画像であって、前記１以上の目標を含む１以上の画像を捕えるように構成され、
   前記コンピュータシステムは、前記１以上の画像を処理して、前記構造の配置を決定し、前記配置に基づいて前記永続的なマーキングが与えられる前記既知の位置を位置決めするように構成される、請求項３に記載のレーザーマーキングシステム。
5. 前記レーザービームが放射され、前記既知の位置において前記構造に対して前記永続的なマーキングを与える前に、前記位置において前記構造の上にレーザー画像を投影するように構成される第２のレーザー光源をさらに備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザーマーキングシステム。
6. 再帰反射型の目標の上に１以上の誘導可能なレーザービームを投影し、前記構造の配置の決定のために前記目標から反射される１以上のビームの測定値を提供するように構成される、レーザートラッカーであって、前記再帰反射型の目標の各々は各既知の目標位置において前記構造の上又は近くである、レーザートラッカーをさらに備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のレーザーマーキングシステム。
7. 前記レーザー光源の操作に対する最初の焦点若しくは焦点距離の計算のために、又は前記焦点距離の動的な調整のために、前記レーザーマーキングシステムと前記構造の間の距離の測定値を提供するように構成される、距離センサをさらに備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のレーザーマーキングシステム。
8. 前記構造又は前記レーザーマーキングシステムの振動運動の補正のために、前記構造、又はその上に配置される振動センサを含む前記レーザーマーキングシステムの、振動の測定値を提供するように構成される、前記振動センサをさらに備える、請求項１から７のいずれか一項に記載のレーザーマーキングシステム。
9. レーザー光源の操作によって作業される構造の上へ１以上の制御可能なパラメータを有するレーザービームを放射させることと、
   前記構造の幾何学的形状を定義する情報を備え、前記マーキングが与えられる前記構造の上の既知の位置および前記構造に対して作業する作業位置を特定する設計マスターファイルの内容に応じて、誘導アセンブリの操作によって前記レーザービームを前記構造の上の既知の位置の上に導かせることであって、前記既知の位置は前記構造に作業する少なくとも１つのツールのための作業位置との既知の関係性を有し、前記誘導アセンブリの操作によって前記レーザービームを導かせることが、
   前記レーザービームを反射するように構成される鏡に結合される検流計を、制御可能な状態で回転させることであって、前記検流計及び前記鏡は、前記レーザービームを特定の方向へ導くために、制御可能な状態で回転可能である、前記検流計を制御可能な状態で回転させることと、
   前記検流計に結合される透過光学式ロータリーエンコーダによって前記検流計の角度位置を測定することと、
   測定された前記角度位置に基づいて前記構造の上の前記レーザービームの初期の線形的位置を決定して、決定された前記初期の線形的位置に基づいて前記既知の位置に前記レーザービームを導くことと、
   を含む、誘導アセンブリの操作によって前記レーザービームを導かせることと、
   前記１以上の制御可能なパラメータを制御することで、前記レーザービームが前記構造に前記既知の位置において永続的なマーキングを与え、前記永続的なマーキングは前記構造に作業する前記少なくとも１つのツールを前記作業位置に配置することに使用されるように操作可能に構成される、前記１以上の制御可能なパラメータを制御することとを含む、方法。
10. 前記構造の少なくとも一部分の画像であって、前記構造の上又は近くの１以上の目標を含む画像を捕えること、又はそこから前記構造の３Ｄモデルが発生し得る前記構造の表面の上の点を測定することをさらに含み、
    前記画像又は前記３Ｄモデルを処理して、前記構造の配置を決定し、前記配置に基づいて前記永続的なマーキングが与えられる前記既知の位置を位置決めすることをさらに含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記既知の位置は望ましい位置であり、少なくとも１つの例において、前記永続的なマーキングは前記望ましい位置からずれており、
    前記構造の少なくとも一部分の画像であって、前記望ましい位置及び前記永続的なマーキングを含む画像を捕えることと、
    前記画像を処理して、前記望ましい位置を位置決めし、位置決めされた前記望ましい位置からの前記永続的なマーキングのずれを決定することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
12. 前記画像は、前記誘導アセンブリによって導かれることが可能な視界を有するカメラによって捕えられ、
    前記誘導アセンブリの操作によって前記視界をその範囲内で１以上の目標が前記構造の上又は近くで位置決めされる１以上の領域へ導かせることと、
    前記１以上の領域に対して、前記構造の少なくとも一部分の１以上の画像であって、前記１以上の目標を含む１以上の画像を捕えることと、
    前記１以上の画像を処理して、前記構造の配置を決定し、前記配置に基づいて前記永続的なマーキングが与えられる前記既知の位置を位置決めすることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記レーザービームが放射され、前記既知の位置において前記構造に対して前記永続的なマーキングを与える前に、前記既知の位置において前記構造の上にレーザー画像を投影することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
14. 再帰反射型の目標の上に１以上の誘導可能なレーザービームを投影することであって、前記再帰反射型の目標の各々は各既知の目標位置において前記構造の上又は近くである、１以上の誘導可能なレーザービームを投影することと、前記構造の配置の決定のために前記目標から反射される１以上のビームの測定値を提供することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
15. 前記レーザー光源及び前記誘導アセンブリは、レーザーマーキングシステムの構成要素であり、
    前記レーザー光源の操作に対する最初の焦点又は焦点距離の計算のために、又は前記焦点距離の動的な調整のために、前記レーザーマーキングシステムと前記構造の間の距離の測定値を提供することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
16. 前記レーザー光源及び前記誘導アセンブリは、レーザーマーキングシステムの構成要素であり、
    振動センサによって、前記構造又は前記レーザーマーキングシステムの振動運動の補正のために、前記構造、又はその上に配置される前記振動センサを含む前記レーザーマーキングシステムの、振動の測定値を提供することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
    

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