[发明专利]用于校准激光投影系统的仪器和方法

说明书

技术领域

本公开大体涉及校准激光投影系统，并且更具体地涉及具有能够校准激光投影系统的三维测量的装置、系统和方法。

背景技术

激光投影系统用于在装配过程期间将可见图像直接记录到部件上。在一些应用中，激光投影系统可以用于在部件的制造和装配期间提供指导，例如碳纤维增强塑料(CFRP)部件的制造和装配期间。在其他应用中，激光投影系统可以用于在成批零件上创建标记和图像。这些零件的激光标记可以便于零件的后续加工和装配成粘着的上层结构/上部结构(cohesive superstructure)。通常，激光投影系统包括多个能够生成激光束的激光投影器。因此，为了指导和标记应用使用激光投影系统通常要求投影的激光束的取向关于彼此被适当校准。当前校准机构通常依靠目测激光投影系统的各种激光的取向之间的偏移，从而创建校准的最佳适合值。操作人员使用目测校准对制造苛刻的激光投影系统可能是耗时的试验和错误处理，其减少全部部件生产和装配效率。

例如美国专利号7,965,396B2(″Enhanced Laser Projector Calibration Wall″)中所公开的已知的用于激光投影系统的二维校准壁已经用于执行已知激光投影系统的激光投影器的二维校准，并且通过确定这种已知激光投影系统的适当的二维校准的目测校准方法改进效率。然而，仅仅这种已知的二维校准壁不能三维测量并且不能测量三维空间中限定的特征。因此，对于具有激光投影器的已知的激光投影系统，其中在制造应用中使用三维激光投影并且要求标准使能基于额外类型特征的测量，需要具有三维测量能力并使能三维激光投影系统校准的仪器、系统和方法。

发明内容

这需要满足具有三维测量能力并且使能三维激光投影系统校准的仪器、系统和方法。如下面详细说明中讨论的，改进的仪器、系统和方法的实施例可以提供超过已知装置、系统和方法的显著优点。

在本公开的实施例中，提供了用于校准激光投影系统的仪器。该仪器包含沿着三个相互正交轴延伸的结构框架组件。仪器进一步包含在结构框架组件上设置的多个的不可动反射靶。该仪器进一步包含至少三个定位台，关于三个相互正交轴的每一个分别耦合到结构框架组件。每个定位台上设置至少一个可动反射靶。不可动反射靶和至少一个可动反射靶的每个都被配置成反射来自激光投影系统的激光束。

在本公开的另一个实施例中，提供了三维增强激光投影校准量(calibration volume)系统。该系统包含沿着三个相互正交轴延伸的结构框架组件。结构框架组件包含二维校准壁和从二维校准壁部分延伸的三维结构组件。结构框架组件进一步包含设置在结构框架组件上的多个不可动反射靶。该结构框架组件进一步包含至少三个定位台，该三个定位台关于三个相互正交轴的每一个分别耦合到结构框架组件。每个定位台上设置至少一个可动反射靶。该系统进一步包含激光投影系统。该激光投影系统包含将被校准的激光投影器仪器和多个激光束，这些激光束从激光投影器仪器投影并且投影在所选择的不可动反射靶和至少一个可动反射靶。不可动反射靶和至少一个可动反射靶的每个都被配置成反射来自激光投影系统的激光投影器仪器的激光束。

在本公开的另一个实施例中，提供了用于校准激光投影系统的方法。该方法包含将多个激光束从激光投影系统投影到关于参考系统的三个相互正交轴定位的相应数目的至少三个反射靶。每个反射靶到另一个反射靶的接近度限定具有预定公差的激光投影校准系统。该方法进一步包含将来自多个激光束的一个或多于一个第一激光束的每个集中到至少三个反射靶中包括的相应的不可动反射靶上。该方法进一步包含移动至少三个反射靶中包括的一个或多于一个可动反射靶，以便来自多个激光束的一个或多于一个第二激光束的每个都集中到可动的反射靶上。该方法进一步包含获得一个或多于一个测量/测量值，这些测量指示一个或多于一个的可动反射靶的每个与相应最初位置的偏差。该方法进一步包含比较至少一个偏差和相应的预定公差，以便校准该激光投影系统。

已经讨论的特征、功能和优点能够在本公开的各种实施例中独立实现，或者可以在其他的实施例中结合，其中进一步的细节可以参考下列描述和附图。

附图说明

结合示出优选示例性的实施例的附图参考下列详细说明，能够更好理解本公开，其中附图不必按比例绘制，其中：

图1是飞机的侧面正视图图示，其包括可以使用由本公开的仪器、系统和方法的一个或多于一个有利实施例校准的激光投影系统被装配或制造的部件；

图2是飞机制造和使用方法的流程图的图示；