[发明专利]用于检测表面上的特征的方法和设备

说明书

一种用于检测表面上的特征(236)的方法和装置。使用为表面区域(214)生成的表面数据(218)生成包括多个网格元素(224)的网格(222)。计算多个网格元素(224)的多个法向量(226)。生成多个法向量(226)的分布(228)。识别多个网格元素(224)的主导子集(230)，其中主导子集(230)的每个网格元素的对应法向量的Z分量基本上在第一方向上。分析对应于多个网格元素(224)的剩余子集(232)的多个法向量(226)的一部分的Z分量(229)，以确定特征(236)是否存在于表面区域(214)内。

技术领域

本公开一般涉及检测表面特征，更具体地，涉及使用表面法线来检测和测量基本上锥形的孔以及检测表面纹理特征的方法和设备。

背景技术

在制造大型复杂结构期间，通常需要用于检查的系统和处理。作为一个示例，飞机的制造和组装可能需要对结构表面进行各种检查处理。例如，在制造飞机的机身期间，在这些孔内安装紧固件之前，可能需要测量和检查钻入构成机身的机身面板中的孔。作为另一个例子，可能需要检查某些机身结构的表面以确定是否存在任何不希望的不一致，诸如划痕和凹痕。目前，这些类型的检查是手动执行的。但是手动检查可能非常耗时并且需要比预期更多的努力。此外，在许多情况下，手动检查可能无法提供所需的准确度。因此，需要用于改进表面检查处理的系统和方法。

发明内容

在一个示例性实施方式中，提供了一种用于检测表面上的特征的方法，其中，使用计算机系统来实现该方法。使用为表面区域生成的表面数据生成包括多个网格元素的网格。为多个网格元素计算多个法向量。生成多个法向量的分布。识别多个网格元素的主导子集，其中主导子集的每个网格元素的对应法向量的Z分量基本上在第一方向上。分析对应于多个网格元素的剩余子集的多个法向量的一部分的Z分量，以确定该特征是否存在于表面区域内。

在另一示例性实施方式中，一种设备包括传感器系统和计算机系统。传感器系统测量表面区域的轮廓以生成表面数据。计算机系统接收表面数据；使用为表面区域生成的表面数据生成包括多个网格元素的网格；计算多个网格元素的多个法向量；生成多个法向量的分布；识别多个网格元素的主导子集，其中主导子集的每个网格元素的对应法向量的Z分量基本上在第一方向上；以及分析与多个网格元素的剩余子集相对应的多个法向量的一部分的Z分量，以确定该特征是否存在于表面区域内。

在又一示例性实施方式中，提供了一种用于检测表面上的特征的方法。使用传感器系统扫描飞机结构的表面以生成点云数据。生成包括多个网格元素的网格，其中点云数据中的每个点被分配给多个网格元素中的网格元素。为多个网格元素计算多个法向量。为多个法向量生成Z分量的分布。基于分布识别基本上在第一方向上的Z分量的主要部分。基于分布分析Z分量的剩余部分，以确定特征是否存在于表面区域内。当该区域的基本上所有对应的Z分量基本上处于非第一方向的第二方向上时，在网格的区域处检测到基本上锥形的孔。当该区域与Z分量的随机和变化分布相关联时，在网格的区域处检测表面纹理特征。

特征和功能可以在本公开的各种实施方式中独立地实现，或者可以在其他实施方式中组合，其中参考以下描述和附图可以看到进一步的细节。

附图说明

被认为是说明性实施方式的特征的新颖特征在所附权利要求中阐述。然而，当结合附图阅读时，通过参考本公开的说明性实施方式的以下详细描述，将最好地理解说明性实施方式以及优选的使用模式、其进一步的目标和特征，其中：

图1是根据示例性实施方式的飞机的透视图的图示。

图2是根据示例性实施方式的使用检查系统的制造环境的框图。

图3是根据示例性实施方式的机身结构和用于检查机身结构的机器人系统的透视图的图示。

图4是根据示例性实施方式的来自图2的网格的一个示例性实施方式的一部分的图示。