[发明专利]与用于确定形成在工件中的孔的位置和向量的系统和方法一起使用的基于表面的孔靶件

说明书

在示例中，描述了一种用于基于工件的扫描数据确定形成在工件中的孔的位置和向量的系统。该系统包括靶件、扫描仪和处理器，该靶件用于联接到形成在工件中的孔，该扫描仪用于将光图案投影到靶件和周围工件上，并且用于生成表示靶件的圆柱体主体的表面区域的多个数据点，该处理器用于接收由扫描仪生成的多个数据点，并且生成工件的至少一部分的三维(3D)模型。处理器基于表示圆柱体主体的表面区域的多个数据点，为3D模型确定形成在工件中的孔的位置和向量。

技术领域

本公开大体涉及工件部件的三维(3D)建模，并且更特别地，涉及用于插入到形成在工件中的孔中的基于表面的靶件，从而使得能够在工件的扫描数据内高精度地确定孔的位置和孔的向量。

背景技术

在制造包括部件或工件的组件的物品期间，经常生成每个部件的三维(3D)模型，并且然后使用3D模型虚拟地组装部件，以在实际构建物品之前评估所制造的物品。

可使用结构光扫描仪扫描部件，以生成部件的3D模型。当部件包括孔(例如，诸如用于附接配件的钻孔)时，在扫描过程中靶件通常附接或联接到孔，以使得能够识别扫描数据内的孔的方位或位置，以及确定孔向量。孔的位置可为必要的，以使得能够虚拟组装单独扫描的部件，使得部件由用于联接的孔对齐。

由于靶件通常仅使用一个到两个扫描点来生成向量的事实，所以用于确定孔位置和孔向量的现有摄影测量学靶件能够在孔位置中产生一些不确定性。例如，在单点靶件的情况下，由于仅一个扫描数据点，所以如果孔不正交于局部表面，则所扫描的单点靶件的方位的投影能够出现误差。在两点靶件的情况下，使用两个扫描点以生成直线来限定用于向量孔位置的靶件的中心线是可能的，但是这能够导致孔的预测表面位置和方向的误差达到点中的一个点变得被遮挡或有阴影的程度。此外，在单点或两点靶件的情况下，靶件应相对于扫描仪适当取向，否则扫描仪会在向量计算中引入一些不精确度。

可在不使用靶件的情况下使用结构光扫描仪扫描部件，以尝试找到孔的位置，但是由于孔具有未知方向和/或取向，所以确定孔位置和孔向量将是困难的，且缺乏高精度。会影响难度的其他因素包括：当部件是金属时，结构光扫描仪可能不能检测在加工孔之后通常保留的反射表面，并且对于较小尺寸的孔，可能难以捕获足够的内表面数据来计算精确的孔位置和孔向量。

需要的是与表面扫描仪(诸如结构光扫描仪)一起使用的扫描靶件，其使得能够高精度地确定部件内的孔的位置和向量。

发明内容

在一个示例中，描述了用于基于工件的扫描数据确定形成在工件中的孔的位置和向量的系统。该系统包括靶件，靶件用于联接到形成在工件中的孔，并且靶件包括从轴延伸的圆柱体主体。轴联接到孔，并且圆柱体主体从孔延伸，使得孔的中心线与圆柱体主体的纵向轴线共线。该系统还包括扫描仪，扫描仪用于将光图案投影到靶件和周围工件上，并且用于生成表示圆柱体主体的表面区域的多个数据点。该系统还包括处理器，处理器用于接收由扫描仪生成的表示圆柱体主体的表面区域的多个数据点并且生成工件的至少一部分的三维(3D)模型。处理器基于表示圆柱体主体的表面区域的多个数据点针对3D模型确定形成在工件中的孔的位置和孔的向量。

在另一个示例中，描述了靶件，该靶件用于联接到形成在工件中的孔并且用于与扫描仪一起使用以确定扫描数据中的孔的位置和向量。靶件包括轴，该轴用于联接到孔且具有沿着轴纵向延伸的中心线，并且轴联接到孔使得孔的中心线与轴的中心线共线。靶件还包括圆柱体主体，圆柱体主体从轴延伸，使得圆柱体主体的中心线与轴的中心线对准，并且圆柱体主体包括在其间具有体积的两个平行圆形面。圆柱体主体包括空腔，并且圆柱体主体的中心线在两个平行圆形面之间沿圆柱体主体纵向延伸。孔的位置和向量基于圆柱体主体的中心线与轴的中心线的交点。靶件还包括第一环结构和第二环结构，该第一环结构联接到圆柱体主体的端部并且包括在连接到圆柱体主体的一部分上的底切，该第二环结构被定位在圆柱体主体和轴之间并且包括在连接到圆柱体主体的一部分上的底切。