跟踪测量系统和方法
【专利摘要】本申请涉及一种测量系统，其包括跟踪测量设备、被跟踪测量设备以及至少部分设置在被跟踪测量设备上的定位单元。定位单元包括跟踪槽和定位目标，该跟踪槽被形成在定位单元的表面中，该跟踪槽具有非重复的图案，该定位目标被配置为与跟踪槽接合，以便在至少一部分跟踪槽内或沿着至少一部分跟踪槽可移动，其中定位目标被配置为与跟踪测量设备接合，从而影响被跟踪测量设备在跟踪测量设备的全局坐标系中的位置确定。
【专利说明】
跟踪测量系统和方法
【背景技术】
[0001]在许多三维测量应用中，通常必须在不同的测量位置将测量设备重新定位多次，以便能够在整个对象上执行测量。这些重新定位的测量设备在局部坐标系内操作，其中局部坐标系的取向和原点相对于各个重新定位的测量设备。在每个测量位置进行的测量必须被转换，以使得来自不同测量位置的所有测量被整合到单个全局坐标系中，从而获得被测量对象的完整的测量或映射。通常，使用例如对准技术(诸如点对和最佳拟合)在测量后(例如，在测量过程下游)执行该整合到单个全局坐标系。
[0002]不同测量的对准和整合到全局坐标系中通常是耗时的，并且通常涉及通过在用于初始拟合的测量数据中定位三个或更多公共点来拟合相邻测量(例如，点云的扫描)。在初始拟合或对准之后，使用重叠数据对测量数据进行最佳拟合。如上所述，这是一个耗时的过程，并且在测量设备从一个测量点被移动到另一个测量点后被很好地执行。不同测量的对准通常是在现场执行的手动过程，从而确保存在足够的数据覆盖和足够的重叠以使测量数据对准。该测量和对准过程通常在例如飞行器或其它制造物品的生产中是决定性的，且在生产中导致停工期。
【发明内容】
[0003]因此，旨在解决上述问题的系统和方法将是有用的。
[0004]本公开的一个示例涉及一种测量系统，其包括跟踪测量设备、被跟踪测量设备以及至少部分地设置在被跟踪测量设备上的定位单元。定位单元包括:形成在定位单元的表面中的跟踪槽，所述跟踪槽具有非重复的图案；以及定位目标，所述定位目标被配置为与跟踪槽接合/接口连接(interface with)，以便在至少一部分跟踪槽内或沿着至少一部分跟踪槽可移动，其中定位目标被配置为与跟踪测量设备接合，从而实现被跟踪测量设备在跟踪测量设备的全局坐标系中的位置确定。
[0005]本公开的一个示例涉及一种测量系统，其包括:具有表面的框架(frame);形成在框架的表面中的跟踪槽，所述跟踪槽具有非重复的图案；以及定位目标，所述定位目标被配置为与跟踪槽接合，以便在至少一部分跟踪槽内或沿着至少一部分跟踪槽可移动，所述定位目标被配置为与跟踪测量设备接合，从而实现框架在跟踪测量设备的全局坐标系中的位置确定。
[0006]本公开的一个示例涉及一种测量对象的方法。所述方法包括使用跟踪测量设备确立与对象相邻的全局坐标点，将至少一个被跟踪测量设备设置在与对象和跟踪测量设备两者相邻的一个位置，通过使用跟踪测量设备跟踪定位目标在设置于至少一个被跟踪测量设备上的跟踪槽内的运动来捕获测量信息，其中跟踪槽提供非重复的运动图案，以及基于测量信息确定至少一个被跟踪测量设备相对于全局坐标点的空间位置。
【附图说明】
[0007]在已经这样概括地描述了本公开的示例后，现在将参考不必按比例绘制的附图，且其中贯穿几个视图用相同的附图标记指代相同的或类似的部件，且其中:
[0008]图1是根据本公开的一个方面的测量系统的框图；
[0009]图2A-2E是根据本公开的一个方面的测量系统的一部分的示意图；
[0010]图3是根据本公开的一个方面的测量系统的一部分的示意图；
[0011]图4是根据本公开的一个方面的测量系统的一部分的示意图；
[0012]图5是根据本公开的一个方面的对象的测量方法的流程图；
[0013]图6是飞行器生产和维护方法的流程图；以及
[0014]图7是包括分布式运载工具系统的飞行器的示意图。
[0015]在上面提到的(多个)框图中，如果有的话，连接各种元件和/或组件的实线可以表示机械、电气、流体、光学、电磁以及其他耦合件和/或其组合。如本文所用，“親合”意味着直接地以及间接地关联。例如，构件A可以与构件B直接关联，或例如可以经由另一个构件C与其间接关联。除了框图中描述的那些之外的耦合件也可以存在。如果有的话，连接各种元件和/或组件的虚线表示在功能和目的上与实线表示的那些相类似的耦合件;但是，虚线表示的耦合件可以被选择性地提供或者可以涉及本公开可替换的或可选择的方面。同样地，如果有的话，用虚线表示的元件和/或组件表明本公开的可替换或可选择的方面。如果有的话，环境元素用点线表示。
[0016]在上面提到的(多个)框图中，方框也可以表示其操作和/或部分。连接各种方框的线并不意味着特定的顺序或其操作或部分的从属性。
【具体实施方式】
[0017]在下面的描述中，阐述了许多具体的细节以提供本公开的概念的透彻理解，在不具有某些或全部这些特定细节的情况下，也可以实践本公开的概念。在其它的实例中，已知设备和/或过程的细节已被省略以避免不必要地模糊本公开。虽然将结合具体的示例描述一些概念，但是应该理解，这些示例并不旨在进行限制。
[0018]这里提到的“一个示例”或“一个方面”意味着结合该示例或该方面所描述的一个或多个特征、结构或特性被包含在至少一个实施方式中。详细说明书的各部分中的短语“一个示例”或“一个方面”可以或可以不指代相同的示例或方面。
[0019]除非另外指出，术语“第一”、“第二”、“第三”等等在本文中仅用作标记，并不旨在对提到的术语施加顺序、位置或等级要求。此外，提到例如“第二”项目不要求或排除例如“第一”或更低编号的项目和/或例如“第三”或更高编号的项目的存在。
[0020]参考图1，本文所描述的测量系统100的一些方面消除了常规测量对准技术的低效率，并且允许整合到测量过程中的多个局部坐标系(或从不同测量点进行的测量)的自动对准。测量系统100通常包括跟踪测量设备110、一个或多个被跟踪测量设备120A-120n以及一个或多个定位目标130A-130n。
[0021]也参考图4，跟踪测量设备110是被配置为跟踪目标并提供关于该目标的定位和/或取向信息的任何合适的设备。在一个方面中，跟踪测量设备110是任何合适的坐标跟踪设备，其具有足够的范围以实现预定对象的测量或扫描，所述预定对象具有任何预定的尺寸，诸如飞行器或者大于或小于飞行器的其它交通工具或对象。在一个方面中，跟踪测量设备是激光跟踪器。在一个方面中，跟踪测量设备110包括安装到底座IlOB的跟踪单元110TU。在一个方面中，跟踪测量设备110也包括用于存储测量数据的任何合适的存储器IlOM以及连接到跟踪单元110TU的控制器或处理器110C，以实现跟踪单元用于跟踪和获得例如任何合适的目标的定位和/或取向信息的操作。跟踪单元110TU包括任何合适的驱动器，以允许跟踪单元I1TU的在至少两个自由度中的运动，以便跟踪目标。
[0022]被跟踪测量设备120是被配置用于扫描待测量对象199的任何合适的设备。在一个方面中，被跟踪测量设备是任何合适的多维度扫描仪。被跟踪测量设备120包括扫描仪125、底座127以及被配置为将扫描仪126耦合到底座127的定位单元126(在一个方面中，其是适配器或耦合器)。任何合适的存储器125M和控制器或处理器125C被连接到扫描仪，以便存储测量数据并实现扫描仪125的控制，从而获得测量数据。扫描仪125可以包括任何合适的驱动器以允许扫描仪125在至少两个自由度中的运动，从而扫描对象199并获得相应于例如对象199的表面199S上的点的空间位置的多个数据点，由此例如点云被创建并且作为测量数据被存储在存储器125M中。虽然每个跟踪测量设备110和被跟踪测量设备120被描述为具有局部存储器110M、125M，但是应该理解，在一个方面中，跟踪测量设备110和被跟踪测量设备120可以是有线或无线网络的一部分，其中来自跟踪测量设备110和被跟踪测量设备120中每一个的测量数据被传送到中央控制器CC以便以任何合适的方式进行处理(包括，例如，测量数据的对准)。在其它方面中，跟踪测量设备110或被跟踪测量设备120中的一个或多个各可以作为中央控制器CC运行。在其它方面中，由跟踪测量设备110和被跟踪测量设备120的存储器110M、125M保存的测量数据被以任何合适的方式传递到用于对准和处理测量数据的中央控制器CC。
[0023]另外参考图2A-2E，定位单元(或人工制品)126包括被配置为用于将扫描仪125耦合到底座127的框架126B。例如，框架126B包括扫描仪接口 126SM和底座接口 126BM。在一个方面中，框架126B被配置以便在相对于扫描仪125的局部坐标系LCS的预定位置耦合到扫描仪125。在一个方面中，扫描仪接口 126SM实现扫描仪125和框架126B的相对定位。定位单元126包括在框架126B的三维表面内或三维表面上形成的(或耦合到该三维表面的)一个或多个合适的跟踪槽或元件126T，其中一个或多个跟踪槽的位置设定在相对于框架126B的预定位置处，因此也设定在相对于扫描仪125的局部坐标系LCS的预定位置处(如通过由扫描仪接口 126SM实现的预定空间关系来设定)。在一个方面中，一个或多个跟踪槽126T具有允许确定一个或多个跟踪槽126T的三维空间取向并因此确定扫描仪125的局部坐标系LCS的三维空间取向的任何合适的形状或图案。在一个方面中，一个或多个跟踪槽126T的形状或图案允许独立于跟踪测量设备110和被跟踪测量设备120之间的三维空间关系的单一测量数据对准方案。例如，在一个方面中，一个或多个跟踪槽126T中的每一个是具有一个或多个分段S的基本连续的、非重复的、非对称曲线图案，所述分段S横贯于跟踪测量设备的全局坐标系GCS(图4)的水平轴和垂直轴X、Y、Z布置(换句话说，分段S被布置以便独立于跟踪测量设备110的扫掠方向)。在一个方面中，一个或多个跟踪槽126Τ中的每一个是具有多于一个不连续分段S1、S2的不连续的、非重复的、非对称曲线图案，所述分段S1、S2横贯于跟踪测量设备的全局坐标系GCS(图4)的水平轴和垂直轴X、Y、Z布置(换句话说，分段S被布置以便独立于跟踪测量设备110的扫掠方向)。在一个方面中，连续的和不连续的跟踪槽126Τ的组合被设置在公共定位单元126上。图2Α-2Ε中示出用于连续的和/或不连续的跟踪槽126ΤΑ-126ΤΕ的合适的形状或图案，其中所述槽包括例如字母“L”、数字“2”、数字“7”、字母“V”的形式的形状或任何其它形状/图案，其中图案的分段被布置为使得分段S、S1、S2独立于跟踪测量设备110的扫掠方向。应当注意，虽然图2E仅示出用于不连续跟踪槽126TE的单一形状，但是在其它方面中，不连续跟踪可以具有基本类似于图2A-2D中示出的形状的任何合适的形状，其中中断(discontinuity)被布置在沿着跟踪槽126TA-126TD的任何合适的位置。在一个方面中，当部署多于一个被跟踪测量设备120A-120n时，每一个被跟踪测量设备120A-120n可以包括一个或多个跟踪槽126T，其中一个或多个跟踪槽126T的形状/图案与每个被跟踪测量设备120A-120n是共同的，从而有助于从每个被跟踪测量设备120A-120n获得的测量数据的对准，但是在其它方面中，用于多于一个被跟踪测量设备120A-120n中的至少一个被跟踪测量设备的一个或多个跟踪槽126T是不相同的。例如，一个被跟踪测量设备可以拥有具有第一预定形状/图案的跟踪槽，而另一个被跟踪测量设备拥有具有不同于第一预定形状/图案的第二预定形状/图案的跟踪槽。
[0024]虽然跟踪槽126T被描述为设置在定位单元126的表面上或表面内，但是在其它方面中，跟踪槽位于扫描仪125和底座127中的一个或多个上。在其它方面中，定位单元126与扫描仪125和/或底座127整体形成。
[0025]参考图3，定位目标130包括主体或框架130B、连接到主体130B的反射器部分130R以及连接到主体的跟踪槽接口 130T。在一个方面中，至少跟踪槽接口 130T和主体130B被整体形成为单块单元。在一个方面中，跟踪槽接口 130T和跟踪槽126T具有允许至少一部分跟踪槽接口 130T至少部分地插入跟踪槽126T(或反之亦然)的匹配接口，从而定位目标130可以相对于被跟踪测量设备120沿着跟踪槽126T(例如，沿着跟踪槽的整个路径)被移动。定位目标130的反射器部分130R包括被配置为与跟踪测量设备110接合(如与来自跟踪测量设备110的辐射光束接合)的任何合适的反射器(如反向反射器)，从而允许跟踪测量设备110获得一组测量数据点，所述测量数据点对应于定位目标130沿着至少一部分跟踪槽126T在框架126B的三维表面上的运动。通过跟踪定位目标130在跟踪槽126T内的运动获得的测量数据点在六个自由度(例如，X、Y、Z、Rx、Ry、Rz)中体现或以其它方式识别跟踪槽126T(并因此基于例如跟踪槽126Τ与扫描仪125之间的已知关系来识别扫描仪125的局部坐标系LCS)相对于全局坐标系GCS的位置。换句话说，当定位目标130沿至少一部分跟踪槽126Τ移动时，跟踪定位目标130的运动提供了局部坐标系LCS的绝对位置数据以及局部坐标系LCS的三个主轴LX、LY、LZ中的每个主轴相对于跟踪测量设备110的全局坐标系GCS的取向。局部坐标系LCS的绝对位置数据和局部坐标系LCS的三个主轴LX、LY、LZ中的每个主轴的取向的确定允许在每个测量点(其对应于局部坐标系)进行的测量与全局坐标系进行对准(其有效地将在每个测量点处测得的测量数据与在其它不同的测量点处测得的测量数据进行自动对准)。
[0026]现在参考图1、图5和图7，将针对对象199的测量来描述测量系统100的示例操作。对象199是具有能够被三维扫描或映射的任何合适表面199S的任何合适对象。根据一个方面，以任何合适的方式确立与对象199相邻的全局坐标点GP(例如，全局坐标系GCS的原点)(图5，方框500)。跟踪测量设备110被布置在与对象相邻的全局坐标点GP处(图5，方框505)。在一个方面中，跟踪测量设备110的布置确立全局坐标点GP。在一个方面中，跟踪测量设备110被布置在第一高度(如在地面上方，以实现(enforce)二维平面)与对象199相邻的位置，但在其它方面中(如下所述)，跟踪测量设备110和被跟踪测量设备120不需要在同一平面中。
[0027]至少一个被跟踪测量设备120(例如，用于定位的被跟踪的测量设备)被布置在与对象199相邻的任何合适的测量位置上(例如，确立第一局部坐标系LCS的第一测量位置Pl)，以便扫描或映射对象199(图5，方框510)。在一个方面中，至少一个被跟踪测量设备120被设置在与跟踪测量设备110相同的高度(以便与跟踪测量设备110处于共同的平面上)，但是在其它方面中，至少一个被跟踪测量设备120被布置在与跟踪测量设备110不同的高度处(例如，使得跟踪测量设备110与至少一个被跟踪测量设备120在不同的平面上)。被跟踪测量设备120被布置成与跟踪测量设备110相邻，或者至少在跟踪测量设备110的视线内，从而允许跟踪测量设备110跟踪定位目标130在被跟踪测量设备120的跟踪槽126T内的运动。
[0028]定位目标130沿着跟踪槽126T被移动(图5，方框515)，从而通过使用跟踪测量设备110跟踪定位目标130的运动，测量信息(例如，对应于第一测量位置的第一测量信息)被捕获(图5，方框520) ο如上所述，在一个方面中，跟踪槽126T具有连续分段S，使得定位目标130沿着连续分段S或至少一部分连续分段S被连续移动，但在其它方面中，跟踪槽126T具有两个或更多个不连续分段S1、S2，使得定位目标130沿一个分段SI的至少一部分被移动，然后沿其他(多个)分段S2的至少一部分被移动。被跟踪测量设备120的布置和定位目标130的运动被链接(link)，以便确定至少一个被跟踪测量设备120的空间位置。因此，在一个方面中，图5中的方框510和方框515基本上同时执行(例如，基本上在同一时间或快速连续地执行)，但是在其它方面中，在至少一个被跟踪测量设备120的布置与定位目标130的运动之间，可以经过任何合适的一段时间。基于通过在跟踪槽126T内移动定位目标130而捕获的测量信息，以任何合适的方式确定至少一个被跟踪测量设备120(以及相关的局部坐标系LCS)相对于被跟踪测量设备110的全局坐标系GCS的空间位置(例如，相对于全局坐标系GCS在六个自由度X、Y、Z、Rx、Ry、Rz中的绝对定位和取向)(图5，方框525)。在一个方面中，由跟踪测量设备110的控制器IlOC或任何其它合适的控制器诸如中央控制器CC来确定至少一个被跟踪测量设备120(以及各自的局部坐标系LCS)的空间位置。在一个方面中，确定至少一个被跟踪测量设备120相对于跟踪测量设备110(例如，相对于全局坐标系GCS)的空间位置包括训练(training)和匹配，其中训练包括第一和第二测量设备共同见证相同的训练图案/模式(training pattern)(例如，通过至少一部分跟踪槽126T移动定位目标130所形成的图案/模式(pattern))。
[0029]使用被跟踪测量设备120扫描对象199(或至少对象的表面199S)以测量(例如，记录)第一多个对象角度和距离(例如表面199S与第二测量设备之间的距离)，从而确立来自局部坐标系LCS的原点(例如，来自第一测量位置PI)的对象199的表面199 S上的多个点(图5，方框530)。
[0030]在一个方面中，至少一个被跟踪测量设备120被移动到与对象199和跟踪测量设备110相邻的第二测量位置P2(例如，在跟踪测量设备110的视线内)(图5，方框535)。在其它方面中，第二被跟踪测量设备120被布置在第二测量位置处。至少一个被跟踪测量设备120的运动或第二测量设备的布置确立第二局部坐标系LCS的位置，基于该位置，由被跟踪测量设备进行所有的对象测量。与以上描述相类似，在一个方面中，至少一个被跟踪测量设备120(或第二被跟踪测量设备)被布置在与跟踪测量设备110相同的高度，但是在其它方面中，至少一个被跟踪测量设备120(或第二被跟踪测量设备)被布置在与跟踪测量设备110不同的高度。[0031 ] 定位目标130沿着位于第二测量点P2的被跟踪测量设备120的跟踪槽126T(例如，沿着上述连续分段S或不连续分段S1、S2)被移动(图5，方框515)，从而通过使用跟踪测量设备110跟踪定位目标130的运动来捕获测量信息(例如，对应于第二测量位置的第二测量信息)(图5，方框520)。基于通过在跟踪槽126T内移动定位目标130而捕获的测量信息，以任何合适的方式确定至少一个被跟踪测量设备120(以及相关的第二局部坐标系LCS)相对于被跟踪测量设备110的全局坐标系GCS的空间位置(例如，相对于全局坐标系GCS的六个自由度X、Y、Z、Rx、Ry、Rz中的绝对定位和取向)(图5，方框525)。在一个方面中，由跟踪测量设备110的控制器IlOC或任何其它合适的控制器诸如中央控制器CC来确定在第二测量位置P2的至少一个被跟踪测量设备120(以及各自的第二局部坐标系LCS)的空间位置。在一个方面中，确定在第二测量位置P2的至少一个被跟踪测量设备120相对于跟踪测量设备110(例如，相对于全局坐标系GCS)的空间位置包括训练和匹配，其中训练包括第一和第二测量设备共同见证相同的训练图案/模式(例如，通过至少一部分跟踪槽126T移动定位目标130所形成的图案/模式)。
[0032]使用在第二测量位置P2的被跟踪测量设备120扫描对象199(或至少对象的表面199S)以测量(例如，记录)第二多个对象角度和距离(例如，在表面199S和被跟踪测量设备之间的距离)，从而确立来自第二局部坐标系LCS的原点(例如，来自第二测量位置P2)的对象199的表面199S上的多个点(图5，方框530)。
[0033]在一个方面中，以类似于上述的方式，至少一个被跟踪测量设备120被移动到与对象199和跟踪测量设备110相邻的第三测量位置P3(例如，在跟踪测量设备110的视线内)(图5，方框535)。在其它方面中，第三被跟踪测量设备120被布置在第三测量位置处。至少一个被跟踪测量设备120的运动或第三测量设备120的布置确立第三局部坐标系LCS的位置，基于该位置，由被跟踪测量设备120进行所有的对象测量。与以上描述相类似，在一个方面中，至少一个被跟踪测量设备120(或第三被跟踪测量设备)被布置在与跟踪测量设备110相同的高度，但是在其它方面中，至少一个被跟踪测量设备120(或第二被跟踪测量设备)被布置在与跟踪测量设备110不同的高度。
[0034]定位目标130沿着位于第三测量点P3处的被跟踪测量设备120的跟踪槽126T(例如，沿着上述连续分段S或不连续分段S1、S2)被移动(图5，方框515)，从而通过使用跟踪测量设备110跟踪定位目标130的运动来捕获测量信息(例如，对应于第二测量位置的第三测量信息)(图5，方框520)。基于通过在跟踪槽126T内移动定位目标130而捕获的测量信息，以任何合适的方式确定至少一个被跟踪测量设备120(以及相关的第三局部坐标系LCS)相对于被跟踪测量设备110的全局坐标系GCS的空间位置(例如，相对于全局坐标系GCS的六个自由度X、Y、Z、Rx、Ry、Rz中的绝对定位和取向)(图5，方框525)。在一个方面中，由跟踪测量设备110的控制器IlOC或任何其它合适的控制器诸如中央控制器CC来确定在第三测量位置P3的至少一个被跟踪测量设备120(以及各自的第三局部坐标系LCS)的空间位置。在一个方面中，确定在第三测量位置P3的至少一个被跟踪测量设备120相对于跟踪测量设备110(例如，相对于全局坐标系GCS)的空间位置包括训练和匹配，其中训练包括第一和第二测量设备共同见证相同的训练图案/模式(例如，通过至少一部分跟踪槽126T移动定位目标130所形成的图案/模式)。
[0035]使用被跟踪测量设备120在第三测量位置P3处扫描对象199(或至少对象的表面199S)以测量(例如，记录)第三多个对象角度和距离(例如，在表面199S和被跟踪测量设备之间)，从而确立来自第三局部坐标系LCS的原点(例如，来自第三测量位置P3)的对象199的表面199S上的多个点(图5，方框530)。
[0036]被跟踪测量设备120可以被移动到用于扫描对象199的任何合适数量的测量位置，从而整个对象199 (或对象199的任何期望部分)被扫描。
[0037]基于由被跟踪测量设备120在测量位置Pl、P2、P3等处获得的对象测量数据，构建对象199的映射图(例如，三维映射图或扫描图像)(图5，方框535)。在此，映射图的构建包括基于跟踪槽126T在每个测量位置Pl，P2，P3处的绝对定位和取向(例如，相对于全局坐标系GCS在六个自由度X、Y、Z、Rx、Ry、Rz中)，对准来自测量位置P1、P2、P3的对象测量数据。因为在每个测量位置P1、P2、P3处跟踪槽126T相对于全局坐标系GCS在六个自由度X、Y、Z、Rx、Ry、Rz中的绝对定位和取向是已知的，鉴于跟踪槽126T(以及因此在每个测量位置P1、P2、P3处的局部坐标系LCS)与全局坐标系GCS的原点的关系是已知的，当一个对准方案被实施时，测量数据可以被迅速地对准而没有任何传统对准技术(例如，点对和最佳拟合)的低效率。
[0038]如上所述，跟踪槽126T的独特形状被使用，以便通过将定位目标130(或类似设备)移动通过跟踪槽126T来计算被跟踪设备120的三维位置，从而产生与跟踪槽126T相关的被跟踪测量设备的三个主轴的绝对定位数据和取向。被跟踪测量设备120与全局坐标系GCS(如使用跟踪槽126T所确定)的原点的已知关系允许实现从不同测量位置获得的测量数据的时间有效的对准。在确定至少一个被跟踪测量设备在每个测量位置P1、P2、P3等处相对于全局坐标点的空间位置后，来自每个测量位置P1、P2、P3等的对象测量数据的对准被确立。
[0039]描述本文阐述的(多个)方法的操作的本公开和附图不应解释为必须确定执行操作的顺序。相反，尽管指出了一个说明性顺序，但应该理解，适当时可以修改操作顺序。因此，某些操作可以以不同顺序执行或同时执行。此外，在本公开的一些方面中，不必执行本文描述的所有操作。
[0040]本公开的示例可以在图6所示的飞行器制造和维护方法1100以及图7所示的飞行器1102的背景中描述。在预生产过程中，说明性方法1100可以包括飞行器1102的规格和设计1104以及材料采购1106。在生产过程中，进行飞行器1102的部件和子组件制造1108以及系统集成1110。其后，飞行器1102可以进行认证和交付1112，以便投入使用1114。当被客户使用时，飞行器1102可以定期进行例行维修和维护1116(其也可以包括改进、重新配置、翻新等等)O
[0041]说明性方法1100的每一个过程可以由系统集成商、第三方和/或操作者(例如，客户)执行或实施。出于本说明书的目的，系统集成商可以包括但不局限于任何数量的飞行器制造商和主系统分包商;第三方可以包括但不局限于任何数量的销售商、分包商和供应商；并且操作者可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。
[0042]如图7所示，通过说明性方法100生产的飞行器1102可以包括机身1118以及多个高级系统和内部1122。分布于整个飞行器的高级系统的示例包括推进系统1124、电力系统1126、液压系统1128以及环境系统1130中的一个或多个。可以包括任何数量的其它系统。尽管示出了航空航天示例，但本发明的原理可以应用于其它行业，如汽车行业。
[0043]可以在制造和维护方法1100的任何一个或多个阶段中采用本文示出或描述的系统和方法。例如，可以以类似于在飞行器1102使用时生产部件或组件的方式，加工或制造对应于部件和子组件制造1108的部件或子组件。另外，例如，通过大大地加速飞行器1102的组装或降低飞行器1102的成本，可以在生产状态1108和1110期间利用系统、方法或其组合的一个或多个方面。类似地，例如但不限于当飞行器1102投入使用时，例如，运行、维修和维护1116时，可以利用系统或方法实施方式或其组合的一个或多个方面。
[0044]本文公开了系统和方法的不同示例和方面，其包括各种组件、特征和功能性。应该理解，本文公开的系统和方法的各种示例和方面可以包括本文公开的系统和方法的任何其它示例和方面的组件、特征和功能性的任何组合，并且所有这些可能性旨在纳入本公开的精神和范围内。
[0045]本公开所属领域的技术人员将会想到许多修改和本文阐述的本公开的其它示例，其具有前述说明书和相关附图中展示的本教导的益处。
[0046]在本公开的一个或多个方面中，一种测量系统包括:跟踪测量设备;被跟踪测量设备；以及至少部分地设置在被跟踪测量设备上的定位单元，所述定位单元包括形成在定位单元的表面中形成的跟踪槽，所述跟踪槽具有非重复的图案，并且定位目标被配置为与跟踪槽接合以便在至少一部分跟踪槽内和沿至少一部分跟踪槽可移动，其中定位目标被配置为与跟踪测量设备接合，从而实现被跟踪测量设备在跟踪测量设备的全局坐标系中的位置确定。
[0047]在本公开的一个或多个方面中，跟踪槽具有非重复连续的图案。
[0048]在本公开的一个或多个方面中，跟踪槽具有非重复不连续的图案。
[0049]在本公开的一个或多个方面中，定位目标包括反向反射器并且跟踪测量设备包括激光跟踪器。
[0050]在本公开的一个或多个方面中，被跟踪测量设备包括三维扫描仪。
[0051]在本公开的一个或多个方面中，被跟踪测量设备包括扫描仪和底座，所述定位单元被设置在扫描仪和底座之间且被配置为将扫描仪耦合到底座。
[0052]在本公开的一个或多个方面中，被跟踪测量设备包括扫描仪和底座，所述定位单元被设置在扫描仪和底座之一上。
[0053]在本公开的一个或多个方面中，跟踪测量设备被配置为跟踪定位目标在跟踪槽内的运动，以便确定将跟踪槽的空间取向与全局坐标系相互关联的一组数据点。
[0054]在本公开的一个或多个方面中，跟踪槽包括非对称的图案。
[0055]在本公开的一个或多个方面中，一种测量系统包括:具有表面的框架;在框架表面中形成的跟踪槽，所述跟踪槽具有非重复的图案；以及定位目标，其被配置为与跟踪槽接合，以便在至少一部分跟踪槽内或沿着至少一部分跟踪槽可移动，且定位目标被配置为与跟踪测量设备接合以实现框架在跟踪测量设备的全局坐标系中的位置确定。
[0056]在本公开的一个或多个方面中，跟踪槽具有非重复连续的图案。
[0057]在本公开的一个或多个方面中，跟踪槽具有非重复不连续的图案。
[0058]在本公开的一个或多个方面中，定位目标包括反向反射器并且跟踪测量设备包括激光跟踪器。
[0059]在本公开的一个或多个方面中，框架包括扫描仪接口和底座接口，以便形成被配置为将被跟踪测量设备耦合到被跟踪测量设备底座的耦合器。
[0060]在本公开的一个或多个方面中，该框架被设置在被跟踪测量设备和被跟踪测量设备底座之间。
[0061]在本公开的一个或多个方面中，该被跟踪测量设备包括三维扫描仪。
[0062]在本公开的一个或多个方面中，该跟踪槽包括非对称图案。
[0063]在本公开的一个或多个方面中，一种测量对象的方法包括使用跟踪测量设备确立与对象相邻的全局坐标点;将至少一个被跟踪测量设备设置在与对象和跟踪测量设备两者相邻的一个位置;通过使用跟踪测量设备跟踪定位目标在设置于至少一个被跟踪测量设备上的跟踪槽内的运动来捕获测量信息，其中跟踪槽提供非重复的运动图案；以及基于测量信息确定至少一个被跟踪测量设备相对于全局坐标点的空间位置。
[0064]在本公开的一个或多个方面中，跟踪槽提供非重复连续的运动图案。
[0065]在本公开的一个或多个方面中，跟踪槽提供非重复不连续的运动图案。
[0066]在本公开的一个或多个方面中，该方法还包括将至少一个被跟踪测量设备设置在与对象和跟踪测量设备两者相邻的另一个位置;通过使用跟踪测量设备跟踪定位目标在设置于至少一个被跟踪测量设备上的跟踪槽内的运动来捕获第二测量信息，其中跟踪槽提供非重复的运动图案；以及基于第二测量信息确定至少一个被跟踪测量设备相对于全局坐标点的第二空间位置。
[0067]在本公开的一个或多个方面中，该方法还包括使用至少一个被跟踪测量设备在空间位置处获得第一对象测量数据；以及使用至少一个被跟踪测量设备在空间位置处获得第二对象测量数据;其中基于在空间位置和第二空间位置中的每个位置处确定的跟踪槽的空间取向与全局坐标点之间的关系，实现第一和第二对象测量数据的相互对准。
[0068]在本公开的一个或多个方面中，该方法还包括基于第一和第二对象测量数据构建对象的映射图。
[0069]在本公开的一个或多个方面中，所述映射图是三维映射图。
[0070]在本公开的一个或多个方面中，在确定至少一个被跟踪测量设备相对于全局坐标点的空间位置和第二空间位置后，第一和第二对象测量数据的对准被确立。
[0071]在本公开的一个或多个方面中，非重复的运动图案被共用于至少一个被跟踪测量设备中的每一个。
[0072]在本公开的一个或多个方面中，至少一个被跟踪测量设备被从一个位置移动到另一个位置，以便捕获测量信息和第二测量信息。
[0073]在本公开的一个或多个方面中，至少一个被跟踪测量设备包括位于一个位置和另一个位置中的每一个位置处的多于一个测量设备。
[0074]在本公开的一个或多个方面中，空间位置在六个自由度中被确定。
[0075]此外，本公开包括根据下面的条款所述的示例:
[0076]条款1.一种测量系统，其包括:跟踪测量设备;被跟踪测量设备；以及定位单元，其至少部分地设置在被跟踪测量设备上，所述定位单元包括在所述定位单元的表面中形成的跟踪槽，所述跟踪槽具有非重复的图案，并且定位目标被配置为与所述跟踪槽接合以便在至少一部分跟踪槽内且沿至少一部分跟踪槽可移动，其中所述定位目标被配置为与所述跟踪测量设备接合，从而实现所述被跟踪测量设备在所述跟踪测量设备的全局坐标系中的位置确定。
[0077]条款2.根据条款I所述的测量系统，其中所述跟踪槽具有非重复连续的图案。
[0078]条款3.根据条款I所述的测量系统，其中所述跟踪槽具有非重复的图案。
[0079]条款4.根据条款I所述的测量系统，其中所述被跟踪测量设备包括扫描仪和底座，所述定位单元被设置在所述扫描仪和所述底座之间且被配置为将所述扫描仪耦合到所述底座。
[0080]条款5.根据条款I所述的测量系统，其中所述被跟踪测量设备包括扫描仪和底座，所述定位单元被设置在所述扫描仪和所述底座之一上。
[0081]条款6.根据条款I所述的测量设备，其中所述跟踪测量设备被配置为跟踪所述定位目标在所述跟踪槽内的运动，以便确定将所述跟踪槽的空间取向与所述全局坐标系相互关联的一组数据点。
[0082]条款7.根据条款I所述的测量设备，其中所述跟踪槽包括非对称图案。
[0083]条款8.—种测量系统，其包括:具有表面的框架;形成于所述框架的所述表面中的跟踪槽，所述跟踪槽具有非重复的图案；以及定位目标，其被配置为与所述跟踪槽接合，以便在至少一部分跟踪槽内或沿着至少一部分跟踪槽可移动，所述定位目标被配置为与跟踪测量设备接合以实现所述框架在所述跟踪测量设备的全局坐标系中的位置确定。
[0084]条款9.根据条款8所述的测量系统，其中所述跟踪槽具有非重复连续的图案。
[0085]条款10.根据条款8所述的测量系统，其中所述跟踪槽具有非重复不连续的图案。
[0086]条款11.根据条款8所述的测量设备，其中所述跟踪槽包括非对称的图案。
[0087]条款12.—种测量对象的方法，所述方法包括:使用跟踪测量设备建立与对象相邻的全局坐标点;将至少一个被跟踪测量设备设置在与对象和跟踪测量设备两者相邻的一个位置;通过使用所述跟踪测量设备跟踪定位目标在设置于所述至少一个被跟踪测量设备上的跟踪槽内的运动来捕获测量信息，其中所述跟踪槽提供非重复的运动图案；以及基于所述测量信息确定所述至少一个被跟踪测量设备相对于所述全局坐标点的空间位置。
[0088]条款13.根据条款12所述的方法，其中所述跟踪槽提供非重复连续的运动图案。
[0089]条款14.根据条款12所述的方法，其中所述跟踪槽提供非重复不连续的运动图案。
[0090]条款15.根据条款12所述的方法，其还包括:将所述至少一个被跟踪测量设备设置在与所述对象和所述跟踪测量设备两者相邻的另一个位置;通过使用所述跟踪测量设备跟踪定位目标在设置于所述至少一个被跟踪测量设备上的跟踪槽内的运动来捕获第二测量信息，其中所述跟踪槽提供非重复的运动图案；以及基于所述第二测量信息确定所述至少一个被跟踪测量设备相对于所述全局坐标点的第二空间位置。
[0091]条款16.根据条款15所述的方法，其还包括:使用所述至少一个被跟踪测量设备在所述空间位置处获得第一对象测量数据；以及使用所述至少一个被跟踪测量设备在所述空间位置处获得第二对象测量数据;其中基于在所述空间位置和第二空间位置的每一个位置处确定的所述跟踪槽的空间取向与所述全局坐标点之间的关系，实现所述第一对象测量数据和所述第二对象测量数据的相互对准。
[0092]条款17.根据条款16所述的方法，其中在确定所述至少一个被跟踪测量设备相对于所述全局坐标点的所述空间位置和所述第二空间位置后，所述第一和第二对象测量数据的对准被建立。
[0093]条款18.根据条款15所述的方法，其中所述至少一个被跟踪测量设备从所述一个位置移动到所述另一个位置，以便捕获所述测量信息和所述第二测量信息。
[0094]条款19.根据条款15所述的方法，其中所述至少一个被跟踪测量设备包括位于所述一个位置和所述另一个位置中的每个位置处的多于一个测量设备。
[0095]条款20.根据条款12所述的方法，其中所述空间位置在六个自由度中被确定。
[0096]因此，应该理解，本公开并不受限于所公开的具体实例，并且修改和其它示例旨在包括在随附的权利要求的范围内。此外，尽管前面的说明书和相关附图在元素和/或功能的某些说明性组合的背景中描述了一些示例，但应该理解，在不偏离随附权利要求的范围的情况下，可以由可替换的实施方式提供元素和/或功能的不同组合。
【主权项】
1.一种测量系统(100)，其包括: 跟踪测量设备(I 10); 被跟踪测量设备(120，120A，120η);以及 定位单元(126)，其至少部分地设置在所述被跟踪测量设备(120，120Α，120η)上，所述定位单元(126)包括: 跟踪槽(126T，126TA，126TB，126TC，126TD，126TE)，其被形成在所述定位单元(126)的表面中，所述跟踪槽(126Τ，126ΤΑ，126TB，126TC，126TD，126ΤΕ)具有非重复图案，以及 定位目标(130，13(^，13011)，其被配置为与所述跟踪槽(1261'，126了4，126了8，1261'(:，126TD，126TE)接合，以便在至少一部分所述跟踪槽内或沿着至少一部分所述跟踪槽(126Τ，126TA，126TB，126TC，126TD，126TE)可移动， 其中所述定位目标(130，130A，130n)被配置为与所述跟踪测量设备(110)接合，从而影响所述被跟踪测量设备(120，120A，120η)在所述跟踪测量设备(110)的全局坐标系(GCS)中的位置确定。2.根据权利要求1所述的测量系统(100)，其中所述跟踪槽(1261'，126了4，126了8，1261'(:，126TD，126TE)具有非重复连续图案、非重复不连续图案以及非对称图案中的一个。3.根据权利要求1所述的测量系统(100)，其中所述被跟踪测量设备(120，120Α，120η)包括下列之一: 扫描仪(I 25)和底座(I 27)，所述定位单元(I 26)被设置在所述扫描仪(I 25)与所述底座(127)之间并且被配置为将所述扫描仪(125)耦合到所述底座(127);以及 扫描仪(I 25)和底座(I 27)，所述定位单元(I 26)被设置在所述扫描仪(I 25)和所述底座(127)之一上。4.根据权利要求1所述的测量系统(100)，其中所述跟踪测量设备(110)被配置为跟踪所述定位目标(130，130A，130η)在所述跟踪槽(126Τ，126ΤΑ，126ΤΒ，126TC，126TD，126ΤΕ)内的运动，从而确定将所述跟踪槽(126T，126TA，126TB，126TC，126TD，126TE)的空间取向与所述全局坐标系(GCS)相互关联的一组数据点。5.一种测量对象的方法，所述方法包括: 使用跟踪测量设备(110)确立与所述对象(199)相邻的全局坐标点(GP); 将至少一个被跟踪测量设备(120，120A，120η)设置在与所述对象(199)和所述跟踪测量设备(110)两者相邻的一个位置处； 通过使用所述跟踪测量设备(110)跟踪定位目标(130，130Α，130η)在设置于所述至少一个被跟踪测量设备(120，120Α，120η)上的跟踪槽(126Τ，126ΤΑ，126TB，126TC，126TD，126ΤΕ)内的运动来捕获测量信息，其中所述跟踪槽(126Τ，126ΤΑ，126TB，126TC，126TD，126ΤΕ)提供非重复的运动图案；以及 基于所述测量信息，确定所述至少一个被跟踪测量设备(120，120Α，120η)相对于所述全局坐标点(GP)的空间位置。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述跟踪槽(126Τ，126ΤΑ，126TB，126TC，126TD，126ΤΕ)提供非重复连续的运动图案、非重复不连续的运动图案以及非对称的运动图案中的一个。7.根据权利要求5所述的方法，其还包括: 将所述至少一个被跟踪测量设备(120，120A，120η)设置在与所述对象(199)和所述跟踪测量设备(110)两者相邻的另一个位置； 通过使用所述跟踪测量设备(110)跟踪定位目标(130，130Α，130η)在设置于所述至少一个被跟踪测量设备(120，120Α，120η)上的跟踪槽(126Τ，126ΤΑ，126TB，126TC，126TD，126ΤΕ)内的运动来捕获第二测量信息，其中所述跟踪槽(126Τ，126ΤΑ，126TB，126TC，126TD，126ΤΕ)提供非重复的运动图案；以及 基于所述第二测量信息确定所述至少一个被跟踪测量设备(120，120Α，120η)相对于所述全局坐标点(GP)的第二空间位置。8.根据权利要求7所述的方法，其还包括: 使用所述至少一个被跟踪测量设备(120，120Α，120η)在所述空间位置处获得第一对象测量数据；以及 使用所述至少一个被跟踪测量设备(120，120Α，120η)在所述空间位置处获得第二对象测量数据； 其中基于在所述空间位置和所述第二空间位置中的每个位置处确定的所述跟踪槽(126T，126TA，126TB，126TC，126TD，126TE)的空间取向与所述全局坐标点(GP)之间的关系，实现所述第一对象测量数据和所述第二对象测量数据的相互对准。9.根据权利要求8所述的方法，其中在确定所述至少一个被跟踪测量设备(120，120A，120η)相对于所述全局坐标点(GP)的所述空间位置和所述第二空间位置后，所述第一对象测量数据和所述第二对象测量数据的对准被确立。10.根据权利要求7所述的方法，其中所述至少一个被跟踪测量设备(120，120Α，120η)被从所述一个位置移动到所述另一个位置，从而捕获所述测量信息和所述第二测量信息两者。11.根据权利要求7所述的方法，其中所述至少一个被跟踪测量设备(120，120Α，120η)包括位于所述一个位置和所述另一个位置中的每个位置处的多于一个测量设备。12.根据权利要求5所述的方法，其中所述空间位置在六个自由度中被确定。
【文档编号】G01B11/00GK106017311SQ201610157394
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月17日
【发明人】M·L·皮亚瑟, W·T·爱德华兹, C·M·法妮尔克
【申请人】波音公司