用于钻孔测量的反射成像设备制造技术

本发明专利技术涉及用于钻孔测量的反射成像设备(1)，该反射成像设备(1)包括：激光导引装置(2)；用于将光学图像转换成图像信息以及处理该图像信息以获得钻孔测量结果的成像单元(7)；包括第一锥形表面(3)和第二表面的反射组件(12)，该第二表面包括截头锥形表面(4)，其中第一表面(3)相对于激光导引装置(2)布置为将锥形束(9)反射到要被测量的钻孔(6)的截面上，以及其中，截头锥形表面(4)的最小直径大于第一表面(3)的最大直径，以接收锥形束反射(10)并且朝成像单元(7)反射锥形束反射(10)；以及其中，成像单元(7)被布置成从截头锥形表面反射(11)接收光学图像以获得钻孔测量结果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种反射成像设备，所述反射成像设备包括用于执行钻孔(drill)测量的光学装置、成像装置以及处理装置。这些装置使得设备能够从要被测量的钻孔获得光学信息，以及根据该光学信息，获得可处理的信息以最终计算钻孔的至少一个测量结果。本专利技术还涉及包括反射成像设备的反射成像系统。本专利技术的一个目的是提供一种反射成像设备，其能够借助于可以被引入到要测量的任何种类的钻孔或孔中的简化且紧凑型的设备来获得钻孔的完整截面的信息。本专利技术的另一目的是提供一种反射成像设备，其能够防止为提供表面测量而接触要测量的表面的需要。本专利技术的又一目的是提供一种反射成像系统，其能够沿测量轴扫描钻孔的整个长度，以用于提供要测量的钻孔的完整轮廓特征。此外，本专利技术的再一目的是提供一种用于生成适于执行可视化检查的、所测量的钻孔的图像的装置。
技术介绍
工业上在用于组装产品的部件中使用钻孔。这样的钻孔可以是可变大小的，并且可以在各种材料上进行。飞机制造业是在由各种金属(例如铝、钛)以及合成材料(例如复合材料)形成的各种部件中使用各种大小的钻孔的主要示例产业。为了确保安全的产品组装，检查钻孔以验证满足由适航指令(airworthiness directives)建立的钻孔当前规范。上述规范限定钻孔必须符合的几何特性。传统地，已通过用手将其插入测量钻孔直径的套管来确定钻孔大小。像大部分手动处理一样，由于测量取决于操作者的理解和套管条件这两者，因此该处理缺乏可靠性。此外，当必须对由较小间隙分离的大量钻孔
确定大小时，或者当钻孔处于难以接近的产品中时，手动确定大小变得非常困难。此外，特别是在需要对大量的可变大小的钻孔确定大小时，手动确定大小是缓慢而昂贵的任务，而上述可变大小的钻孔已经在多种材料上进行了。钻孔运行状况取决于材料而改变。因此，在飞机制造业，必须特别地针对铝、钛以及复合材料进行钻孔确定大小，上述铝、钛以及复合材料构成该部门中使用的最常见的材料。此外，复合材料涉及更多的困难，这是因为由于可以通过改变纤维材料、布局、堆叠、树脂材料或固化时间而获得的很多种材料，导致复合材料应该被处理为材料族。现在，已经通过使用光学技术减少了这些限制中的大部分限制。该技术已经显著地提高了钻孔测量精度。该光学技术的一个示例是专利申请US 2014/0368834 A1。该申请描述了能够测量对象的内螺纹表面的至少一个物理特性的光学螺纹分析器(optical thread profiler)。该装置执行激光三角测量。然而，所描述的装置要求与要被测量的对象进行物理接触，这使测量任务复杂并且降低了测量任务的速度。此外，该装置为了得到钻孔的一个物理特性要求进行许多运动和测量。因此，已经发现在航空工业中需要一种新设备，其能够减少为了获得钻孔测量结果所需要的时间并且实现使钻孔测量任务简化。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种反射成像设备来克服上述缺点，该反射成像设备通过设置能够测量不同大小的钻孔的通用设备来简化钻孔测量。此外，设备能够减少用于获得钻孔测量结果所需的时间。本专利技术的一方面涉及一种用于钻孔测量的反射成像设备，包括激光导引装置、成像单元以及反射组件。激光导引装置适于导引激光束。成像单元包括被配置成将光学图像光电转换成图像信息的成像元件和被配置成根据图像信息获得至少一个钻孔测量结果的图像处理装置。反射组件包括第一锥形表面和第二表面，第二表面布置在第一表面的下方并且包括截头锥形表面，其中，这两个表面关于测量轴同轴地对准。第一表面相对于激光导引装置被布置为将锥形束反射到要被测量的钻孔的环形截面上。截头锥形表面的最小直径大于第一表面的最大直径，以接收锥形束反射并且朝
成像单元反射该锥形束反射。成像单元被布置成从截头锥形表面反射接收光学图像，以用于生成钻孔图像信息并且最终获得至少一个钻孔测量结果。为反射组件的第一表面设置锥形配置，并且将所述第一锥形表面设置为与激光导引装置对准，以使得根据从激光导引装置接收的激光束生成锥形束，本专利技术实现了照亮要被测量的钻孔的整个截面。以此方式，设备提供了用于在不需要轴向移动设备的情况下一次性测量整个截面的装置。因此，本专利技术以简单、有效和准确的方式减少了通常用于测量钻孔的截面所需的时间。此外，反射组件提供了被布置在第一表面的下方并且关于测量轴同轴地对准的第二表面，以提供用于捕获锥形束反射的装置。这些锥形束反射携带钻孔光学信息。第二表面包括截头锥形表面，该截头锥形表面被配置成接收锥形束反射并且朝成像单元反射锥形束反射。鉴于此，截头锥形表面的最小直径大于第一表面的最大直径。以此方式，根据本专利技术的反射组件提供了用于照亮要被测量的钻孔的装置以及用于捕获光学信息的装置两者。此外，设备包括被布置成接收截头锥形表面反射的成像单元。这些反射形成光学图像并且携带钻孔光学信息。成像单元的成像元件将光学图像(光学信息)光电转换成可处理的电数据(图像信息)。图像处理装置对图像信息进行处理以获得至少一个钻孔测量结果。另外，将成像单元设置成与激光导引装置以及与反射组件的第一表面和第二表面对准，本专利技术提供了适于在要测量的任何类型的钻孔、孔或洞中被引入的紧凑型设备。此外，考虑到反射成像设备避免了为进行测量需要物理接触，设备能够简化和加快测量任务。本专利技术的另一方面涉及反射成像系统，该反射成像系统包括：根据本专利技术的反射成像设备，用于向激光导引装置提供激光束的激光源，以及适于沿测量轴移动反射成像设备的扫描系统。以此方式，本专利技术实现了通过沿测量轴简单地移动反射成像设备来测量钻孔长度。因此，系统能够提供被测量的钻孔的完整轮廓。附图说明为了更好地理解本专利技术，提供下面的附图用于说明性并且非限制性的目的，在附图中：图1示出了根据本专利技术的实施例的反射成像设备的纵向剖视图。图2示出了从激光束自激光导引装置输出开始直到钻孔光学信息被朝成像单元引导为止激光束所遵循的光路的详细视图。图3示出了在使用本专利技术的反射成像设备时的钻孔的最小可测量半径和最大可测量半径。图4示出了具有不同截面的钻孔的图像。在虚线中，图片表示最小可测量截面和最大可测量截面。图5示出了由反射组件配置和激光束在离开激光导引装置时所遵循的光路来限定的角参数和径向参数的详细视图。具体实施方式图1示出了反射成像设备1，该反射成像设备1包括：用于导引来自激光源5的激光束24的激光导引装置2；布置在激光导引装置2下方以用于接收激光束24的反射组件12；以及布置在激光导引装置2上方以用于接收由反射组件12的一部分提供的光学信息的成像单元7。如所示出的，成像单元7、激光导引装置2以及反射组件12沿公共测量轴13对准。测量轴13与反射成像设备纵轴相匹配。反射组件12包括第一锥形表面3，该第一锥形表面3被定位成接收由激光导引装置2导引的激光束24。反射组件12还包括第二表面，该第二表面包括接收钻孔光学信息并且朝成像单元7反射该钻孔光学信息的截头锥形表面4。表面3和表面4关于测量轴13同轴地对准。截头锥形表面4被布置在第一表面3的下方，并且截头锥形表面4比第一锥形表面3更宽，也就是说，截头锥形表面4的最小直径大于第一表面3的最大直径。第一表面3的形状使得由激光导引装置2传导的激光束24被反射为锥形束9。所述锥形束射到要测量的钻孔6的完本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于钻孔测量的反射成像设备(1)，包括：‑激光导引装置(2)，适于导引激光束(24)，‑成像单元(7)，包括被配置成将光学图像光电转换成图像信息的成像元件(25)以及被配置成根据所述图像信息获得至少一个钻孔测量结果的图像处理装置(26)，‑反射组件(12)，包括第一锥形表面(3)和第二表面，所述第二表面布置在所述第一表面(3)的下方并且包括截头锥形表面(4)，其中，这两个表面(3，4)关于测量轴(13)同轴地对准，以及其中‑所述第一表面(3)相对于所述激光导引装置(2)布置为将锥形束(9)反射到要被测量的钻孔(6)的环形截面上，以及其中‑所述截头锥形表面(4)的最小直径大于所述第一表面(3)的最大直径，以接收锥形束反射(10)并且朝所述成像单元(7)反射该锥形束反射(10)，以及‑其中，所述成像单元(7)被布置成从截头锥形表面反射(11)接收光学图像，以用于生成钻孔图像信息并且最终获得所述至少一个钻孔测量结果。

【技术特征摘要】
2015.05.07 EP 15382237.41.一种用于钻孔测量的反射成像设备(1)，包括：-激光导引装置(2)，适于导引激光束(24)，-成像单元(7)，包括被配置成将光学图像光电转换成图像信息的成像元件(25)以及被配置成根据所述图像信息获得至少一个钻孔测量结果的图像处理装置(26)，-反射组件(12)，包括第一锥形表面(3)和第二表面，所述第二表面布置在所述第一表面(3)的下方并且包括截头锥形表面(4)，其中，这两个表面(3，4)关于测量轴(13)同轴地对准，以及其中-所述第一表面(3)相对于所述激光导引装置(2)布置为将锥形束(9)反射到要被测量的钻孔(6)的环形截面上，以及其中-所述截头锥形表面(4)的最小直径大于所述第一表面(3)的最大直径，以接收锥形束反射(10)并且朝所述成像单元(7)反射该锥形束反射(10)，以及-其中，所述成像单元(7)被布置成从截头锥形表面反射(11)接收光学图像，以用于生成钻孔图像信息并且最终获得所述至少一个钻孔测量结果。2.根据权利要求1所述的反射成像设备(1)，其中，所述反射组件(12)具有由包括锥形部分的上部和具有截头锥形配置的下部形成的单个本体。3.根据权利要求2所述的反射成像设备(1)，其中，所述上部还包括在所述锥形部分下方的管状部分(27)，以及其中，所述管状部分(27)与所述锥形部分齐平。4.根据前述权利要求中任一项所述的反射成像设备(1)，其中，所述激光导...

【专利技术属性】
技术研发人员：费尔南多·恩里克·埃斯特万芬克，大卫·戈麦斯埃斯特万，弗朗西斯科·乔斯·莱昂阿雷瓦洛，路易斯·格拉内罗蒙塔古德，马丁·桑兹萨巴特尔，维森特·米科塞拉诺，哈维尔·加西亚蒙雷亚尔，
申请(专利权)人：空中客车防务和空间公司，
类型：发明
国别省市：西班牙;ES