自主移动飞行器检查系统技术方案

公开了一种自主检查系统，该自主检查系统包括至少一个自主移动机器人。该机器人具有多个二维LiDAR扫描仪，每个扫描仪具有二维扫描平面。多个扫描仪以非共面的扫描平面取向被安装在自主移动机器人上。处理器包括用于接收来自多个LiDAR阵列的点数据的输入以及用于提供检查数据的输出。处理器被配置成：将来自多个LiDAR扫描仪的点数据编译成自主移动机器人的周围的三维图，以及识别三维图内的物品的尺寸和轮廓。还公开了一种检查方法。和轮廓。还公开了一种检查方法。和轮廓。还公开了一种检查方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自主移动飞行器检查系统


[0001]本专利技术涉及自主检查系统和自主检查的方法。特别地，但不排他地，实施方式涉及飞行器结构检查。

技术介绍

[0002]自动化在制造中具有越来越重要的作用，例如，用于提高制造效率或改善安全性。自动化系统在许多行业例如汽车制造中是常见的。然而，在一些行业中，自动化系统可能是昂贵的并且难以实现，例如，航空航天制造(并且特别是商用飞行器制造)，在航空航天制造中，由于产品的尺寸和规模以及各种不同的制造和组装过程的复杂度和数目，设施通常占据大的占用空间。对于这样的行业，自主系统提供了与自动化系统相比大得多的益处。自主系统可以与自动化系统形成对比，这是因为自主系统能够以更大程度的独立性来执行任务，例如，自主系统可以是适应性的、能够学习的并且具有做“决定”的能力。因此，自主系统可以例如能够在其中先前没有使用过该系统的位置中工作，或者在其中其他的系统或项目(item)不在已知位置的动态环境中工作。相比之下，自动化系统(例如，汽车制造中的制造机器人)通常将专用于在高度受控的环境中执行重复性任务。
[0003]其中使用自主交通工具或自主机器人可能有益的一个领域是航空结构(aerostructure)的检查。例如，在飞行器制造期间(例如，在最终组装线中)以及也在飞行器维护、修理和检修设施(其在本文中将通过标准首字母缩略词“MRO”指代)处，可能例行地需要这样的检查。用于自动化解决方案的已知解决方案通常需要使用昂贵的三维扫描仪或摄像装置，例如3D光定向与测距(LiDAR)扫描仪。这样的扫描仪可以例如在即时定位与地图构建(SLAM)设备中使用。为了降低复杂度和/或成本，已知一些系统例如手持系统用移动的2D扫描仪(例如，可以跨被扫描的项目进行扫描的柔性安装件上的扫描仪)来代替3D扫描仪。然而，这样的系统可能无法提供良好的响应时间并且导致更长的检查时间。此外，在工业环境中，在这样的系统的使用中可能出现健康和安全问题。
[0004]飞行器MRO应用中潜在的自动化的一个示例是“Air
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Cobot”项目，该项目正在开发轮式协作移动机器人以用于在检查活动中协助人类(并且如例如在论文“Air
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Cobot:Aircraft Enhanced Inspection by Smart and Collaborative Robot”中所描述的，该论文可在以下处获取：http://laris.univ
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angers.fr/_resources/IFAC2017/IFAC_Paper_3176.pdf)。Air
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Cobot机器人能够自主地执行导航任务以及例行地执行检查任务。Air
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Cobot机器人设置有包括导航传感器和无损测试传感器的感测系统的阵列，该导航传感器包括四个摄像装置、两个激光测距仪、全球定位系统(GPS)接收器和初始测量单元(IMU)，该无损测试传感器包括平移
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倾斜
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变焦(PTZ)摄像装置和3D扫描仪。
[0005]本专利技术的至少一些实施方式旨在提供替选的检查机器人，例如，可以期望提供更有成本效益的机器人系统或具有降低的复杂度的机器人系统以使得能够在更广泛的应用范围中使用自主检查，或者提供具有更好范围、准确度和速度的系统。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一个方面提供了一种自主检查系统，该自主检查系统包括：至少一个自主移动机器人，该机器人具有多个二维LiDAR扫描仪，每个扫描仪具有二维扫描平面，多个扫描仪以非共面的扫描平面取向被安装在自主移动机器人上；以及处理器，该处理器包括：输入，用于接收来自多个LiDAR阵列的点数据；输出，用于提供检查数据；该处理器被配置成：将来自多个LiDAR扫描仪的点数据编译成自主移动机器人的周围的三维图，以及识别三维图内的物品的尺寸和轮廓。特别地，实施方式提供了一种自主移动飞行器检查系统。
[0007]本专利技术的另一方面提供了一种扫描机身的方法，该方法包括：提供具有多个二维LiDAR扫描仪的自主移动机器人，多个阵列以处于非共面取向的扫描平面被安装在自主移动机器人上；围绕机身周围的空间对自主移动机器人进行导航，同时使用LiDAR扫描仪对自主移动机器人周围的空间扫描；根据LiDAR扫描仪的点数据，对机身的图像进行编译。
[0008]本专利技术的又一方面提供了一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质包括能够由处理器执行以进行下述处理的指令：接收来自多个LiDAR扫描的二维点数据；拼接该二维点数据以形成三维图；将LiDAR扫描数据与存储的地图构建数据组合；以及识别三维图内的对象的特征，并且将所识别的特征的尺寸和/或轮廓进行比较，以标记所扫描的对象中的缺陷或不合格部分(non
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conformities)。
[0009]本专利技术的又一方面提供了一种自主移动机器人，包括：多个二维LiDAR扫描仪，每个扫描仪具有从机器人向外延伸的固定的二维扫描平面，其中，对多个二维LiDAR扫描仪进行定位，使得三维扫描包络被限定成围绕自主移动机器人、沿水平方向和竖直方向向外延伸超出自主移动机器人的外周；以及处理，该处理被配置成接收来自多个LiDAR扫描仪的二维点数据，并且拼接该二维点数据，以形成自主移动机器人周围的空间的三维图。
[0010]以非共面的扫描平面取向被安装在自主移动机器人上的多个扫描仪还具有非平行的扫描平面取向。
[0011]本专利技术的实施方式有利地使得能够在不需要提供专用的3D扫描仪的情况下执行三维扫描检查活动。这在降低扫描系统的成本方面提供了优势，这是因为二维LiDAR扫描仪能够容易地在市场上买到，而且成本显著低于市场上可买到的三维扫描系统。应当理解，本专利技术的实施方式中扫描设备的成本与复杂度的降低可以因此使得自主扫描能够被更广泛地实现。
[0012]特别地，本专利技术与使用专用3D扫描仪的领域中的常规方法相悖，这是因为专利技术人惊奇地发现当前的二维LiDAR扫描仪提供了足够准确的扫描细节(例如，低至20μm至30μm的准确度)以使得可靠的三维图能够建立。实施方式可以提供产生的三维数据，该三维数据既对于一般检查足够准确，又甚至可以提供与常规检查或测量技术例如专用的大体积计量装备至少一样好的数据质量。
[0013]与现有的或手动或自动化测量系统相比，使用自主移动机器人平台上固定的二维LiDAR扫描仪进行扫描还可以使得能够节省大量时间。例如，可以注意到，二维LiDAR扫描仪可以在距扫描仪高达20m至25m的区域的范围内提供准确的位置数据。因此，应当理解，实施方式可以快速扫描大的项目，同时也提供高质量数据。由于飞行器和机身结构的规模，这在飞行器制造或MRO设施中特别有用。因此，本专利技术的实施方式可以特别地被配置成用于在航空航天检查中使用。例如，对于MRO设施等，本专利技术的实施方式可以用于表面缺陷识别和检
查。在飞行器制造应用中，实施方式可以例如用于确认飞行器结构的形状合格。
[0014]多个二维LiDAR扫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种自主检查系统，包括：至少一个自主移动机器人，所述机器人具有多个二维LiDAR扫描仪，每个扫描仪具有二维扫描平面，所述多个扫描仪以非共面的扫描平面取向被安装在所述自主移动机器人上；以及处理器，所述处理器包括：输入，用于接收来自所述多个二维LiDAR阵列的点数据；输出，用于提供检查数据；所述处理器被配置成：将来自所述多个LiDAR扫描仪的点数据编译成所述自主移动机器人的周围的三维图，以及识别所述三维图内的物品的尺寸和轮廓。2.根据权利要求1所述的自主检查系统，其中，所述多个二维LiDAR扫描仪各自检测表示该扫描仪对准的相应平面的横截面的点数据。3.根据权利要求1或2所述的自主检查系统，其中，所述多个二维LiDAR扫描仪具有相对于所述自主移动机器人的固定取向。4.根据任一前述权利要求所述的自主检查系统，其中，所述多个二维LiDAR扫描仪包括具有在所述机器人上方竖直延伸的扫描平面的至少一个扫描仪。5.根据权利要求3所述的自主检查系统，其中，二维LiDAR扫描仪对被布置有竖直延伸的扫描平面，每个扫描平面在垂直于所述机器人的平面的轴的相对侧上倾斜。6.根据权利要求5所述的自主检查系统，其中，所述二维LiDAR扫描仪对各自相对于所述机器人的纵轴旋转。7.根据任一前述权利要求所述的自主检查系统，其中，所述多个二维LiDAR扫描仪包括被布置有总体水平延伸的扫描平面的至少一个扫描仪。8.根据权利要求7所述的自主检查系统，包括多个总体水平的扫描仪，每个扫描仪具有扫描弧，所述弧被对准以围绕所述机器人提供360度的扫描覆盖范围。9.根据任一前述权利要求所述的自主检查系统，其中，所述处理器还被配置成将所述点数据与存储的地图数据组合。10.根据任一前述权利要求所述的自主检查系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿梅尔，
申请(专利权)人：空中客车营运有限公司，
类型：发明
国别省市：