[发明专利]关于设备的数字模型来控制设备

说明书

本发明提出了用于验证所制造的设备与预先模拟该设备的数字模型之间的匹配的简单、精确、快速和自动控制的方法和系统。根据本发明的系统包括：扫描仪，被配置成产生表示所述设备(19)的三维点云(21)；以及处理器和存储器，被配置成：将所述点云(21)叠加在所述数字模型(17)上；协调所述点云(21)与在扫描设备期间捕获并存储在存储器中的多色图像(22)；将所述点云(21)分离成若干点集(21a‑21c)，每个点集对应于在多色图像中识别的对象；建立所述点集与识别数字模型的树状结构(23)的节点(231)之间的对应关系；以及通过分析所述点集与树状结构的所述节点之间的所述对应关系来评估点云(21)与数字模型之间的匹配。

技术领域

本发明总体上涉及关于设备的数字模型来测试设备，具体地涉及在将设备安装在可能拥挤的环境中例如飞行器上之前测试设备。

背景技术

目前，CAD(计算机辅助设计)系统被用于许多工业领域以创建三维数字模型(DMU)，以便能够在上下文环境中进行设计、组装和安装并且在制造设备之前对设备进行虚拟测试。

三维数字模型是一种能够模拟所设计的设备的全局行为的可修改原型。三维数字模型可以用于改进制造的可靠性、限定合适的制造工具并且优化成本。

然而，在物理(即所制造的)设备与其数字模型之间可能存在一些分歧。设备的不同元件之间的组装复杂性或相互作用(与测量散度、公差、选择参数的裕度(oversizing)等有关)可能发生，从而与模型产生分歧。这可能会使得将设备集成到专用环境中——特别是集成到拥挤的环境中例如飞行器上——更为复杂。此外，一旦真实设备已经被安装在其环境中，则在物理上可能就难以甚至不可能在不拆卸该设备的情况下访问设备周围的一些空间。将注意到，包括相对于模拟来说过大的部分的设备可以与其他附近的设备相互作用并且可能导致在设备自身或其周围的一些元件上难以检测到的早期损坏或磨损。

因此，在所制造的设备被安装之前对该设备进行检查是重要的。这种检查是单调乏味、漫长且昂贵的。这种检查需要复杂的分析，包括对所制造的设备进行许多测量，以及将这些测量结果与数字模型的测量结果进行比较。这些测量在实践中相当复杂，并且测量的精度取决于所使用的测量仪器或测量工具。

因此，本发明的目的是公开用于对先前由数字模型模拟的设备进行精确、快速和自动测试的方法和系统。

发明内容

本发明由用于测试先前由三维数字模型模拟的设备的方法限定，所述数字模型由逻辑节点的树状结构识别，所述方法包括以下步骤：

-对设备进行三维扫描，所述扫描产生表示所述设备的三维点云，

-将所述点云叠加在所述数字模型上，

-在所述点云与在扫描设备时捕获的多色图像之间进行协调，

-使用所述协调将所述点云分离成若干点集，每个点集对应于在多色图像中识别的对象，

-建立所述点集与树状结构的节点之间的对应关系，以及

-通过分析所述点集与树状结构的所述节点之间的所述对应关系来评估点云与数字模型之间的匹配。

这使得可以自动评估所制造的设备与其设计模型之间的匹配。

有利地，所述数字模型被配置成在知道上述方法中的相同步骤被应用于设备的环境的情况下模拟所述设备及其环境，并且该方法还包括根据所述匹配来验证所述设备到其环境的集成的步骤。

这提供了在物理安装设备之前验证设备相对于其环境的真实布置的手段。

根据本发明的一个实施方式，所扫描的图像与数字模型之间的匹配包括以下步骤：

-评估每个点集和模型的与对应于所述点集的节点相关联的部分之间的差，以及/或者