(57)【要約】      （修正有）【課題】加工対象物の走査データに基づいて、加工対象物内に形成された穴の位置とベクトルを決定するためのシステムを提供する。【解決手段】システム１００は、加工対象物内に形成された穴に連結されるターゲット１１２、ターゲットと周囲の加工対象物上に光パターンを投影し、ターゲットの円筒本体の表面領域を表す複数のデータポイントを生成するための走査器１０８、並びに、走査器によって生成された複数のデータポイントを受信し、加工対象物の少なくとも一部分の三次元（３Ｄ）モデルを生成するためのプロセッサ１１０を含む。プロセッサは、円筒本体の表面領域を表す複数のデータポイントに基づいて、３Ｄモデルのために加工対象物内に形成された穴の位置及びベクトルを決定する。【選択図】図１
2018109602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物の走査データに基づいて前記加工対象物（１０４）内に形成された穴（１０２）の位置とベクトル（１６４）を決定するためのシステム（１００）であって、
前記加工対象物内に形成された前記穴に連結されるターゲット（１０６）であって、シャフト（１１４）から延在する円筒本体（１１２）を備え、前記穴の中心線（１１６）が前記円筒本体の長手方向軸（１１８）と同一線上にあるように、前記シャフトが前記穴に連結され、前記円筒本体が前記穴から延在する、ターゲット、
前記ターゲット及び周囲の加工対象物上に光パターンを投影し、前記円筒本体の表面領域を表す複数のデータポイント（１３６）を生成するための、走査器（１０８）、並びに
前記走査器によって生成された前記円筒本体の前記表面領域を表す前記複数のデータポイントを受信し、前記加工対象物の少なくとも一部分の三次元（３Ｄ）モデル（１３８）を生成するための、プロセッサ（１１０）であって、前記円筒本体の前記表面領域を表す前記複数のデータポイントに基づいて、前記３Ｄモデルのために前記加工対象物内に形成された前記穴の位置と前記穴のベクトルを決定する、プロセッサを備える、システム（１００）。
【請求項２】
前記シャフト（１１４）が、前記穴（１０２）の中へ受け入れられるように寸法が決められている、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項３】
前記円筒本体（１１２）の外面が、非反射性の被覆を含む、請求項１又は２に記載のシステム（１００）。
【請求項４】
前記ターゲット（１０６）が、前記加工対象物（１０４）の表面に対して外向きに前記穴（１０２）から延在する、請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム（１００）。
【請求項５】
前記プロセッサ（１１０）が、前記円筒本体（１１２）の前記長手方向軸（１１８）と前記加工対象物（１０４）の表面の平面との交差部分を決定することによって、前記穴（１０２）の前記位置を決定する、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム（１００）。
【請求項６】
前記プロセッサ（１１０）が、前記複数のデータポイント（１３６）に基づいて、前記円筒本体（１１２）の前記長手方向軸（１１８）を決定することによって、前記穴（１０２）の前記ベクトル（１６４）を決定する、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム（１００）。
【請求項７】
前記プロセッサ（１１０）が、前記複数のデータポイント（１３６）を円筒形状にフィッティングさせることに基づいて、前記円筒本体（１１２）の前記長手方向軸（１１８）を補間し、前記円筒本体の前記長手方向軸（１１８）が、前記ターゲット（１０６）に沿って長手方向に延在する、請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム（１００）。
【請求項８】
加工対象物の走査データに基づいて前記加工対象物（１０４）内に形成された穴（１０２）の位置とベクトル（１６４）を決定するための方法（３００）であって、
走査器（１０８）に、前記加工対象物内に形成された穴の中へ挿入されたターゲット（１０６）を走査させること（２０２）であって、前記ターゲットが、前記加工対象物内の前記穴に連結されたシャフト（１１４）を含み、前記シャフトから延在する円筒本体（１１２）を備え、前記穴の中心線（１１６）が前記円筒本体の長手方向軸（１１８）と同一線上にあるように、前記シャフトが前記穴に連結され、前記円筒本体が前記穴から延在する、走査させること、
前記ターゲットの前記円筒本体の表面領域を表す複数のデータポイント（１３６）と、周囲の加工対象物を表す複数のデータポイントとを含む、走査データを前記走査器から受信すること（２０４）、
プロセッサ（１１０）によって、前記円筒本体の前記表面領域を表す前記複数のデータポイントを円筒形状にフィッティングさせることに基づいて、前記円筒本体の前記長手方向軸を補間すること（２０６）であって、前記円筒本体の前記長手方向軸が前記ターゲットに沿って長手方向に延在する、補間すること、
前記プロセッサによって、前記円筒本体の前記長手方向軸と前記加工対象物の表面の平面との交差部分に基づいて、前記加工対象物内に形成された前記穴の位置と前記穴のベクトルを決定すること（２０８）、及び
前記プロセッサによって、前記加工対象物内に形成された前記穴の前記位置と前記穴の前記ベクトルを使用して、前記加工対象物の少なくとも一部分の三次元（３Ｄ）モデル（１３８）を生成すること（２１０）を含む、方法（３００）。
【請求項９】
任意の回転配向にある前記ターゲット（１０６）と前記周囲の加工対象物を走査して、前記円筒本体（１１２）の前記表面領域を表す前記複数のデータポイント（１３６）を生成すること（２１２）を更に含む、請求項８に記載の方法（３００）。
【請求項１０】
前記加工対象物の前記３Ｄモデル（１３８）と構成要素の３Ｄモデルに基づいて、前記構成要素を有する前記加工対象物（１０４）の仮想的な組立品を決定すること（２１６）、及び
前記構成要素内に形成する少なくとも１つの穴が、前記加工対象物内に形成された前記穴の前記位置とぴったり合うように、前記加工対象物の前記３Ｄモデルと、前記構成要素の前記３Ｄモデルと、前記加工対象物内に形成された前記穴の前記位置との整列に基づいて、前記構成要素内に形成する前記少なくとも１つの穴（１０２）の位置を決定すること（２１８）を更に含む、請求項８又は９に記載の方法（３００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、広くは、加工対象物の構成要素の三次元（３Ｄ）モデリングに関し、特に、加工対象物の走査データ内での穴の位置及び穴のベクトルの高度に精密な決定を可能にする、加工対象物内に形成された穴の中へ挿入される表面ベースターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
構成要素又は加工対象物の組み立てを含む物品の製造中に、しばしば、各構成要素の三次元（３Ｄ）モデルが生成され、その後、実際に物品を構築する前に、製造される部品を評価するために３Ｄモデルを使用して構成要素が仮想的に組み立てられる。
【０００３】
構成要素の３Ｄモデルは、構成要素を走査するための構造化された光走査器を使用して生成され得る。例えば、構成要素が、接続金具を取り付けるために穿設された穴などを含むときに、ターゲットが、概して、走査データ内の穴の場所又は位置の特定、更には、穴のベクトルの決定を可能にするために走査プロセスの間に穴に取り付けられ又は連結される。穴の位置は、構成要素が連結のために穴と整列するように、個別に走査された構成要素を仮想的に組み立てることを可能にするために必要であり得る。
【０００４】
穴の位置及び穴のベクトルを決定することにおいて使用される既存の写真測量法は、ターゲットが、概して、ベクトルを生成するために１つから２つの走査ポイントしか使用しないという事実によって、穴の位置における幾らかの不確かさを生成し得る。例えば、単一ポイントターゲットでは、走査される単一ポイントターゲットの位置の予測が、１つのみの走査データポイントのために、穴が局所的な表面に対して垂直ではないならばエラーを提供し得る。２つのポイントのターゲットでは、ベクトルの穴の位置のためのターゲットの中心線を画定するようにラインを生成するために２つの走査ポイントを使用することが可能である。しかし、これは、ポイントのうちの１つがブロックされ又は遮断されるという程度において、穴の予測される表面位置及び方向におけるエラーをもたらし得る。更に、単一の又は２つのポイントのターゲットの何れかでは、そのターゲットが、走査器に対して適正に方向付けられるべきであり、さもなければ、走査器がベクトルの計算において幾らかの不正確さを導入し得る。
【０００５】
ターゲットを使用せずに構成要素を走査するために構造化された光走査器を使用することが、穴の位置を見つけようとする試みにおいて実行され得る。しかし、穴の位置と穴のベクトルの決定は、穴の未知の方向及び／又は配向のために、困難であり精度を欠き得る。困難さに影響を与え得る他の要因は、次のことを含む。すなわち、構成要素が金属であるときに、構造化された光走査器は、穴を機械加工した後で通常残る反射面を検出し得ず、より小さいサイズの穴に対して、精密な穴の位置と穴のベクトルを計算するのに十分な内面のデータを捕捉することが困難であり得るということである。
【０００６】
高精度での構成要素内の穴の位置とベクトルの決定を可能にする、構造化された光走査器などの、表面走査器と共に使用される走査ターゲットが必要である。
【発明の概要】
【０００７】
一実施例では、加工対象物の走査データに基づいて、加工対象物内に形成された穴の位置とベクトルを決定するためのシステムが説明される。該システムは、加工対象物内に形成された穴に連結されるターゲットを備え、ターゲットは、シャフトから延在する円筒本体を備える。穴の中心線が円筒本体の長手方向軸と同一線上にあるように、シャフトは穴に連結され、円筒本体は穴から延在する。該システムは、光パターンをターゲットと周囲の加工対象物上に投影し、円筒本体の表面領域を表す複数のデータポイントを生成するための、走査器も備える。該システムは、走査器によって生成された円筒本体の表面領域を表す複数のデータポイントを受信し、加工対象物の少なくとも一部分の三次元（３Ｄ）モデルを生成するための、プロセッサも備える。プロセッサは、円筒本体の表面領域を表す複数のデータポイントに基づいて、３Ｄモデルのために加工対象物内に形成された穴の位置及び穴のベクトルを決定する。
【０００８】
別の一実施例では、加工対象物内に形成された穴に連結され、走査データ内の穴の位置とベクトルを決定することにおいて走査器と共に使用される、ターゲットが説明される。ターゲットは、穴に連結されシャフトに沿って長手方向に延在する中心線を有するシャフトを備え、シャフトは、穴の中心線がシャフトの中心線と同一線上にあるように穴に連結される。ターゲットは、円筒本体の中心線がシャフトの中心線と整列するようにシャフトから延在する円筒本体も備え、円筒本体は、それらの間に体積を有する２つの平行な円形面を含む。円筒本体は、空洞を含み、円筒本体の中心線は、２つの平行な円形面の間で円筒本体に沿って長手方向に延在する。穴の位置とベクトルは、円筒本体の中心線とシャフトの中心線との交差部分に基づく。ターゲットは、円筒本体の端に連結され円筒本体に連結された一部分に対するアンダーカットを含む第１のリング構造体、及び、円筒本体とシャフトとの間に配置され円筒本体に連結された一部分に対するアンダーカットを含む第２のリング構造体も備える。
【０００９】
別の一実施例では、加工対象物の走査データに基づいて、加工対象物内に形成された穴の位置とベクトルを決定するための方法が説明される。該方法は、走査器に、加工対象物内に形成された穴の中へ挿入されたターゲットを走査させることを含み、ターゲットは、加工対象物内の穴に連結されたシャフトを含み、ターゲットは、シャフトから延在する円筒本体を備える。穴の中心線が円筒本体の長手方向軸と同一線上にあるように、シャフトは、穴と穴から延在する円筒本体とに連結されている。該方法は、走査器から走査データを受信することも含み、走査データは、ターゲットの円筒本体の表面領域を表す複数のデータポイント、及び、周囲の加工対象物を表す複数のデータポイントを含み、該方法は、更に、プロセッサによって、円筒本体の表面領域を表す複数のデータポイントを円筒形状にフィッティングさせることに基づいて、円筒本体の長手方向軸を補間する。円筒本体の長手方向軸は、ターゲットに沿って長手方向に延在する。該方法は、プロセッサによって、円筒本体の長手方向軸と加工対象物の表面の平面との交差部分に基づいて、加工対象物内に形成された穴の位置と穴のベクトルを決定すること、及び、プロセッサによって、加工対象物内に形成された穴の位置と穴のベクトルを使用して、加工対象物の少なくとも一部分の三次元（３Ｄ）モデルを生成することも含む。
【００１０】
上述の特徴、機能、及び利点は、様々な実施形態において単独で実現することが可能であり、又は更に別の実施形態において組み合わせることが可能であるが、これらの実施形態は、以下の説明及び添付図面を参照することによって更に詳細に理解することができる。
【００１１】
例示的な実施形態の特徴と考えられる新規の特性は、添付の特許請求の範囲に明記される。しかしながら、例示の実施形態、好ましい使用モード、更なる目的、及びそれらの説明は、添付図面を参照しつつ、本開示の例示の実施形態の後述の詳細な説明を読むことにより、最もよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】加工対象物の走査データに基づいて、加工対象物内に形成された穴の位置とベクトルを決定するための例示的なシステムを示す。
【図２】例示的な一実施形態による、ターゲットの側面図を示す。
【図３】例示的な一実施形態による、ターゲットのワイヤフレーム側面図を示す。
【図４】例示的な一実施形態による、底側の視点からのターゲットの等角図を示す。
【図５】例示的な一実施形態による、上側の視点からのターゲットの等角図を示す。
【図６】例示的な一実施形態による、ターゲットの上面図を示す。
【図７】例示的な一実施形態による、ターゲットの底面図を示す。
【図８】例示的な一実施形態による、ターゲットの更なる一実施例の側面図を示す。
【図９】例示的な一実施形態による、ターゲットの更なる一実施例のワイヤフレーム側面図を示す。
【図１０】例示的な一実施形態による、底側の視点からのターゲットの更なる一実施例の等角図を示す。
【図１１】例示的な一実施形態による、上側の視点からのターゲットの更なる一実施例の等角図を示す。
【図１２】例示的な一実施形態による、ターゲットの更なる一実施例の上面図を示す。
【図１３】例示的な一実施形態による、ターゲットの更なる一実施例の底面図を示す。
【図１４】例示的な一実施形態による、ターゲットの更に別の一実施例の側面図を示す。
【図１５】例示的な一実施形態による、ターゲットの更に別の一実施例のワイヤフレーム側面図を示す。
【図１６】例示的な一実施形態による、底側の視点からのターゲットの更に別の一実施例の等角図を示す。
【図１７】例示的な一実施形態による、上側の視点からのターゲットの更に別の一実施例の等角図を示す。
【図１８】例示的な一実施形態による、ターゲットの更に別の一実施例の上面図を示す。
【図１９】例示的な一実施形態による、ターゲットの更に別の一実施例の底面図を示す。
【図２０】例示的な一実施形態による、走査器によって生成されたターゲットのデータポイントの一実施例を示す。
【図２１】例示的な一実施形態による、穴の位置を決定するための例示的な図を示す。
【図２２】例示的な一実施形態による、ベクトルが決定されるように形成された加工対象物内の穴の一実施例を示す。
【図２３】例示的な一実施形態による、加工対象物内に形成された穴の位置と穴のベクトルを使用して、（１以上の）プロセッサによって生成された、加工対象物の少なくとも一部分の３Ｄモデルの一実施例を示す。
【図２４】例示的な一実施形態による、複数のターゲットを使用することの一実施例を示す。
【図２５】例示的な一実施形態による、加工対象物の走査データに基づいて、加工対象物内に形成された穴の位置とベクトルを決定するための例示的な方法のフローチャートを示す。
【図２６】例示的な一実施形態による、図２５で示された方法と共に使用される例示的な方法のフローチャートを示す。
【図２７】例示的な一実施形態による、図２５で示された方法と共に使用される別の例示的な方法のフローチャートを示す。
【図２８】例示的な一実施形態による、図２５で示された方法と共に使用される別の例示的な方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
これより、添付図面を参照して開示の実施形態について更に詳細に説明するが、添付図面には、開示されるすべての実施形態が示されているわけではない。実際には、幾つかの異なる実施形態が説明される場合があり、これらの実施形態は、本明細書で明示されている実施形態に限定されると解釈するべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示内容が包括的で完全であるように、且つ本開示の範囲が当業者に十分に伝わるように説明されている。
【００１４】
以下で説明される実施例では、加工対象物内に形成された穴に関する位置情報を生成するための基準（fiducial）として、ターゲットが使用される。走査器は、光パターンを提供し、（１以上の）カメラからの視野内の全ての表面走査を生成し、受信したデータから３Ｄ表面が生成される。表面走査からのデータを使用して、ターゲットが特定され、特徴位置を生成し得る。
【００１５】
加工対象物の走査データに基づいて加工対象物内に形成された穴の位置とベクトルを決定するための方法及びシステムが、ターゲットを使用して説明される。例示的なシステムは、加工対象物内に形成された穴に連結されるターゲット、ターゲットと周囲の加工対象物上に光パターンを投影し、ターゲットの円筒本体の表面領域を表す複数のデータポイントを生成するための走査器、並びに、走査器によって生成された複数のデータポイントを受信し、加工対象物の少なくとも一部分の三次元（３Ｄ）モデルを生成するためのプロセッサを含む。プロセッサは、円筒本体の表面領域を表す複数のデータポイントに基づいて、３Ｄモデルのために加工対象物内に形成された穴の位置及びベクトルを決定する。
【００１６】
次に、図面を参照すると、図１は、加工対象物１０４の走査データに基づいて、加工対象物１０４内に形成された穴１０２の位置とベクトルを決定するための例示的なシステム１００を示している。システム１００は、加工対象物１０４内に形成された穴１０２に連結されるターゲット１０６、ターゲット１０６と周囲の加工対象物１０４上に光パターンを投影するための走査器１０８、及び走査器１０８からデータを受信し加工対象物１０４の少なくとも一部分の三次元（３Ｄ）モデルを生成するための１以上のプロセッサ１１０を含む。
【００１７】
実施例内で、ターゲット１０６は、加工対象物１０４内に穿設された穴１０２の位置とベクトルを決定するために使用される。穴１０２の位置とベクトルは、加工対象物１０４の３Ｄモデルを決定するために使用され、３Ｄモデルが使用されて、例えば、個別に走査された部品を仮想的に組み立てることができる。
【００１８】
ターゲット１０６は、シャフト１１４から延在した円筒本体１１２を含み、穴１０２の中心線１１６が円筒本体１１２の長手方向軸１１８と同一線上にあるように、円筒本体１１２が穴１０２から延在する状態で、シャフト１１４が穴１０２に連結される。ターゲット１０６が、加工対象物１０４の中へ挿入されて、加工対象物１０４の表面に対して外向きに穴１０２から延在する。
【００１９】
ターゲット１０６の円筒本体１１２は、穴１０２の中心線１１６と同一線上にある長手方向軸１１８を決定するために、増加された表面領域を提供する。ある標準的なベクトルのターゲットは、標準的なターゲットが、概して、ベクトルを生成するために２つだけのポイントを使用するという事実によって、位置における不確かさを生成し得る。しかし、円筒本体１１２を使用する本明細書で説明される例示的なターゲットは、ベクトルを生成するために多くのポイントの使用を可能にする。
【００２０】
走査器１０８は、ターゲット１０６上に光パターンを生成する光源１２０、及び加工対象物１０４の画像及び／又は反射光を捕捉する１以上のカメラを含む。一実施例では、走査器１０８が、走査毎に多くのポイントを測定する非接触構造光走査器である。例示的な走査器は、ＡＴＯＳ構造化光走査器、又は他の表面走査器、及び３Ｄ走査器を含む。
【００２１】
光源１２０は、例えば、単一の発光ダイオード（ＬＥＤ）、又は複数のＬＥＤを含み得る。更に、走査器１０８は、加工対象物１０４の多視点画像を捕捉するために、３つのカメラなどの多くのカメラ１２１を含み得る。走査器１０８は、円筒本体１１２の表面領域を表す複数のデータポイントを生成する。複数のデータポイントは、挿入されたターゲット１０６を有する加工対象物１０４の３Ｄ点群を含み得る。
【００２２】
（１以上の）プロセッサ１１０は、走査器１０８によって生成された円筒本体１１２の表面領域を表す複数のデータポイントを受信し、加工対象物１０４の少なくとも一部分の３Ｄモデルを生成する。（１以上の）プロセッサ１１０は、円筒本体１１２の表面領域を表す複数のデータポイントに基づいて、３Ｄモデルのために加工対象物１０４内に形成された穴１０２の位置及び穴１０２のベクトルを決定する。
【００２３】
システム１００は、（１以上の）プロセッサ１１０と、更に、各々が通信バス１３２に接続されている、通信インターフェース１２４と、データ記憶域１２６と、出力インターフェース１２８と、ディスプレイ１３０とを有する、計算デバイス１２２を含むように示されている。計算デバイス１２２は、計算デバイス１２２内での通信、及び計算デバイス１２２と（図示せぬ）他のデバイスとの間の通信を可能にする、ハードウェアも含み得る。ハードウェアは、例えば、送信機、受信器、及びアンテナを含んでもよい。
【００２４】
ある実施例では、計算デバイス１２２と走査器１０８が、単一のデバイスとして組み合わされ得る。
【００２５】
通信インターフェース１２４は、１以上のネットワーク又は１以上の遠隔デバイスに対する短距離通信及び長距離通信の両方を可能にする、無線インターフェース及び／又は１以上の有線インターフェースであり得る。そのような無線インターフェースは、ブルートゥース（Bluetooth）、ワイファイ（WiFi）（例えば、米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）８０２．１１プロトコル）、ロングタームエボリューション（LTE）、移動体通信、近距離無線通信（NFC）、及び／又は他の無線通信プロトコルなどの、１以上の無線通信プロトコルの下における通信を提供し得る。そのような有線インターフェースは、ワイヤー、ツイストペアワイヤー、同軸ケーブル、光リンク、光ファイバーリンク、又は有線ネットワークに対する他の物理的接続を介して通信する、イーサネットインターフェース、ユニバーサルシリアルバス（USB）、又は同様なインターフェースを含み得る。したがって、通信インターフェース１２４は、走査器１０８などの１以上のデバイスから入力データを受信するように構成され、他のデバイスへ出力データを送信するようにも構成され得る。
【００２６】
データ記憶域１２６は、（１以上の）プロセッサ１１０によって読まれ又はアクセスされ得る、１以上のコンピュータ可読記憶媒体を含み又はその形態を採り得る。コンピュータ可読記憶媒体は、（１以上の）プロセッサ１１０と全体的又は部分的に統合され得る、光、磁気、有機、又は他のメモリ若しくはディスクストレージなどの、揮発性及び／又は不揮発性の記憶構成要素を含み得る。データ記憶域１２６は、非一過性のコンピュータ可読媒体であると考えられる。ある実施形態では、データ記憶域１２６が、単一の物理デバイス（例えば、１つの光、磁気、有機、又は他のメモリ若しくはディスクストレージユニット）を使用して実装され、一方、他の実施形態では、データ記憶域１２６が、２つ以上の物理デバイスを使用して実装され得る。
【００２７】
したがって、データ記憶域１２６は、非一過性のコンピュータ可読記憶媒体であり、その中に実行可能な指示命令１３４が記憶されている。指示命令１３４は、コンピュータ実行可能コードを含む。指示命令１３４が、（１以上の）プロセッサ１１０によって実行されたときに、プロセッサ１１０は、機能を実行するように仕向けられる。そのような機能は、走査器１０８に、加工対象物１０４内に形成された穴１０２の中へ挿入されたターゲット１０６を走査させること、走査器１０８から走査データを受信すること、走査データを円筒形状にフィッティングさせることに基づいて、円筒本体１１２の長手方向軸１１８を補間すること、円筒本体１１２の長手方向軸１１８と加工対象物１０４の表面の平面との交差部分に基づいて、加工対象物１０４内に形成された穴１０２の位置と穴１０２のベクトルを決定すること、及び、加工対象物１０４内に形成された穴１０２の位置と穴１０２のベクトルを使用して、加工対象物１０４の少なくとも一部分の３Ｄモデルを生成することを含む。そのような機能の更なる詳細が、以下でより完全に説明される。
【００２８】
（１以上の）プロセッサ１１０は、汎用プロセッサ又は専用プロセッサ（例えば、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路など）であり得る。（１以上の）プロセッサ１１０は、走査器１０８から入力を受信し、その入力を処理してデータ記憶域１２６内に記憶される出力を生成し、ディスプレイ１３０に出力する。例えば、走査器１０８から受信したデータポイント１３６、及び（１以上の）プロセッサ１１０によって生成された３Ｄモデル１３８は、データ記憶域１２６内に記憶され得る。（１以上の）プロセッサ１１０は、データ記憶域１２６内に記憶され本明細書で説明されるシステム１００の機能性を提供するように実行可能である、実行可能な指示命令１３４（例えば、コンピュータ可読プログラム指示命令）を実行するように構成され得る。
【００２９】
出力インターフェース１２８は、ディスプレイ１３０又は同様に他の構成要素へ情報を出力する。したがって、出力インターフェース１２８は、通信インターフェース１２４に類似し、無線インターフェース（例えば、送信機）、又は同様に有線インターフェースであり得る。
【００３０】
図２〜図７は、例示的な一実施形態による、ターゲット１０６の例示的な図を示している。図２は、ターゲット１０６の側面図を示し、図３は、ターゲット１０６のワイヤフレーム側面図を示し、図４は、底側の視点からのターゲット１０６の等角図を示し、図５は、上側の視点からのターゲット１０６の等角図を示し、図６は、ターゲット１０６の上面図を示し、且つ、図７は、ターゲット１０６の底面図を示している。
【００３１】
図２は、シャフト１１４に沿って長手方向に延在する中心線１４０を有するシャフト１１４を示し、シャフトは、穴１０２の中心線１１６がシャフト１１４の中心線１４０と同一線上にあるように穴１０２に連結される。円筒本体１１２は、円筒本体１１２の中心線１１８がシャフト１１４の中心線１４０と整列するようにシャフト１１４から延在し、円筒本体１１２の中心線１１８は、２つの平行な円形面１４２と１４４の間で円筒本体１１２に沿って長手方向に延在する。したがって、円筒本体１１２は、２つの平行な円形面１４２と１４４を含み、それらの間の体積１４６を有する完全な円筒本体である。
【００３２】
ターゲット１０６は、円筒本体１１２の端に連結され円筒本体１１２に連結された一部分に対するアンダーカット１５０を含む、第１のリング構造体１４８、及び、円筒本体１１２とシャフト１１４との間に配置され円筒本体１１２に連結された一部分に対するアンダーカット１５４を含む、第２のリング構造体１５２も含む。第１のリング構造体１４８と第２のリング構造体１５２は、ターゲット１０６の表面を保護し、広がった端部若しくは隆起した特徴を有し、又はターゲット１０６の用途又は使用に応じてより広く又はより狭くなり得る。
【００３３】
図３は、ターゲット１０６が、円筒本体１１２内に空洞１５６を含むことを示している。空洞１５６は、ターゲット１０６の中心を完全に通って延在するように示されている開口部である。しかし、他の実施例では、空洞１５６が、例えば、図１５などで示されているように、ターゲット１０６を完全に通って延在しなくてもよい。
【００３４】
図４は、ターゲット１０６の端が、空洞１５６に対する開口部１５８を含むことを示している。図５は、シャフト１１４が、空洞１５６がターゲット１０６を完全に通って延在する一実施例において、開口部１６０を含み得ることも示している。
【００３５】
図６は、シャフト１１４内の開口部１６０を示すターゲット１０６の上面図を示している。空洞１５６がターゲット１０６を完全に通って延在しない実施例では、シャフト１１４が、例えば、図１８などで示されているように、開口部１６０を含まなくてもよい。図７は、円筒本体１１２の端内の開口部１５８を示すターゲット１０６の底面図を示している。
【００３６】
図８〜図１３は、例示的な一実施形態による、異なる寸法を有するターゲット１０６の別の一実施例の更なる図を示している。図８は、ターゲット１０６の側面図を示し、図９は、ターゲット１０６のワイヤフレーム側面図を示し、図１０は、底側の視点からのターゲット１０６の等角図を示し、図１１は、上側の視点からのターゲット１０６の等角図を示し、図１２は、ターゲット１０６の上面図を示し、且つ、図１３は、ターゲット１０６の底面図を示している。
【００３７】
図１４〜図１９は、例示的な一実施形態による、ターゲット１０６のまた別の一実施例の更なる図を示している。図１４は、ターゲット１０６の側面図を示し、図１５は、ターゲット１０６のワイヤフレーム側面図を示し、図１６は、底側の視点からのターゲット１０６の等角図を示し、図１７は、上側の視点からのターゲット１０６の等角図を示し、図１８は、ターゲット１０６の上面図を示し、且つ、図１９は、ターゲット１０６の底面図を示している。
【００３８】
ターゲット１０６は、用途に対して必要とされるようにサイズ決定され得る。その後、シャフト１１４は、穴１０２の中へ受け入れられるように寸法が決められる。ある実施例として、ターゲット１０６は、長さが約１インチであり、又は用途若しくは使用に応じて約０．５から約５インチの範囲内にあり得る。ターゲット１０６のサイズは、所望の使用に応じて、より小さく又はより大きくされ得るが、これらの範囲は例示的にのみ与えられている。図で示されるように、シャフト１１４は、円筒本体１１２の外周よりも小さい外周を有する。ある実施例では、より大きい穴に対して、シャフト１１４が、円筒本体１１３の外周よりも大きい外周を有するように構成され得る。
【００３９】
ターゲット１０６は、高い品質の走査を可能にするために、その中にターゲット１０６が挿入されるところの、加工対象物１０４の材料と同じ材料を含むように構成又は製造され得る。ある実施例では、ターゲット１０６の円筒本体１１２の外面が、走査器からの光が反射して戻らないように、非反射性の被覆を含む。ターゲット１０６のために使用され得る実施例の材料は、スチール、リン酸亜鉛、チタニウム、及びアルミニウムを含む。ターゲット１０６の全ての構成要素は、同じ材料から成り得る。
【００４０】
動作では、ターゲット１０６が、穴１０２に関する位置情報を生成するための基準として使用され得る。走査器１０８は、光パターンを提供し、（１以上の）カメラ１２１からの視野内の全ての表面走査を生成し、受信したデータから３Ｄ表面を構築する。表面走査からのデータを使用して、ターゲット１０６が特定され、特徴位置を生成し得る。
【００４１】
動作では、走査器１０８が、ターゲット１０６及び加工対象物１０４の表面上に光パターンを提供し、構成要素を表すデータポイント（例えば、点群）を生成する。円筒形状を有するターゲット１０６は、たとえ、ターゲット１０６が（例えば、平坦な円形ターゲットを使用することと比較して）部分的にあいまいになるとしても、走査器１０８が中心線を規定することを可能にするために、増加した走査領域を提供する。更に、円筒形状を有するターゲット１０６は、任意の回転配向において使用可能である。
【００４２】
図２０は、例示的な一実施形態による、走査器１０８によって生成されたターゲット１０６のデータポイントの一実施例を示す。ターゲット１０６の増加された走査領域は、増加されたデータポイントが生成され、穴１１６の中心線を補間することを可能にする。図２０で示されている一実施例として、「＋」は、データポイントが生成されるところの、円筒本体１１２の表面上の様々なポイントを示している。ある実施例では、２、３百以上（例えば、６００のデータポイント）の範囲内などの、多くのデータポイントが生成され得る。より多くの数のデータポイントを使用することによって、穴１０２のベクトルの決定における不確かさは低減される。
【００４３】
円筒本体１１２は、データポイントを生成するための表面を提供し、（１以上の）プロセッサ１１０は、複数のデータポイントを円筒形状にフィッティングさせることに基づいて、円筒本体１１２の長手方向軸１１８を補間する。円筒本体１１２の長手方向軸１１８は、ターゲット１０２に沿って長手方向に延在する。幾何学的形状のフィッティングが使用されて、受信したデータポイントを円筒形状の既知のモデルにフィットさせる。
【００４４】
図２１は、例示的な一実施形態による、穴１０２の位置を決定するための例示的な図を示している。一旦、ターゲット１０６のモデルが決定されると、（１以上の）プロセッサ１１０は、円筒本体１１２の長手方向軸１１８と加工対象物１０４の表面の平面１６２との交差部分を決定することによって、穴１０２の位置を決定する。
【００４５】
ある実施例では、（１以上の）プロセッサ１１０が、円筒本体１１２の中心線又は長手方向軸１１８とシャフト１１４の中心線１４０との交差部分に基づいて、穴１０２の位置とベクトルを決定する。他の実施例では、（１以上の）プロセッサ１１０が、複数のデータポイントに基づいて円筒本体１１２の長手方向軸１１８を決定することによって穴１０２のベクトルを決定し、穴１０２のベクトルは、長手方向軸１１８に合致する。図２２は、例示的な一実施形態による、ベクトル１６４が決定されるように形成された加工対象物１０４内の穴１０２の一実施例を示している。ベクトル１６４は、加工対象物１０４の表面の平面１６２に対して垂直ではない。それは、ベクトルの推定された方向であり得る。したがって、ターゲット１０６の使用は、高精度のやり方でのベクトル１６４の決定を可能にする。
【００４６】
図２３は、例示的な一実施形態による、加工対象物１０４内に形成された穴１０２の位置と穴のベクトルを使用して、（１以上の）プロセッサ１１０によって生成された、加工対象物１０４の少なくとも一部分の３Ｄモデルの一実施例を示している。穴の中へ挿入されたターゲット１０６のモデルも示されている。
【００４７】
ある実施例では、穴１０２の位置を正確に狙うために複数のターゲットを使用することが有用であり得る。図２４は、例示的な一実施形態による、複数のターゲットを使用することの一実施例を示している。図２４では、単一ポイントのターゲット１６６が、ターゲット１０６の円筒本体１１２の空洞１５６の中へ挿入され、（１以上の）プロセッサ１００は、単一ポイントのターゲット１６６を表すデータを受信し、単一ポイントのターゲット１６６を表すデータに基づいてターゲット１０６の位置を決定する。単一ポイントのターゲット１６６は、端視点（end viewpoint）から見られるデータの単一のポイントに基づいて、表面データをフィルタリングするために有用であり得る。より低い精度の単一ポイントのターゲット１６６が使用されて、高精度の円筒ターゲット１０６を見つけることができる。
【００４８】
図２５は、例示的な一実施形態による、加工対象物１０４の走査データに基づいて、加工対象物１０４内に形成された穴１０２の位置とベクトルを決定するための例示的な方法２００のフローチャートを示している。図２５で示されている方法２００は、例えば、図１で示されているシステム１００又はシステム１００の構成要素によって使用又は実行され得る方法の一実施形態を提示している。更に、デバイス又はシステムが使用又は構成されて、図２５内で提示されている論理機能を実行し得る。ある場合では、装置及び／又はシステムの構成要素が、機能を実行するように構成されてよい。このような実行を可能にするために、構成要素は、（ハードウェア及び／またはソフトウェア付きで）実際に構成及び構築されてよい。他の実施例では、デバイス及び／又はシステムの構成要素が、特定のやり方で操作されたときなどに、この機能の実行に適合するように構成されてもよく、この機能の実行が可能であるように構成されてもよく、この機能の実行に適切であるように構成されてもよい。方法２００は、ブロック２０２〜２１０の１以上によって示されるような、１以上の操作、機能、又は動作を含み得る。更に、様々なブロックを、組み合わせて数を減らしたり、更なるブロックに分割したり、及び／又は所望の実装態様に基づいて取り除いたりしてもよい。
【００４９】
本明細書に開示されるこのプロセスと方法及び他のプロセスと方法について、フローチャートが、本実施形態の可能な一実施態様の機能性及び工程を示していることを理解すべきである。代替的な実施態様は、本開示の例示の実施形態の範囲内に含まれる。本開示の例示的な実施形態では、当業者によって理解されるように、関連する機能性に応じて、図示又は記載されている順序とは異なる順序（ほぼ並列順序又は逆順序を含む）で機能が実行されてもよい。
【００５０】
ブロック２０２において、方法２００は、走査器１０８に、加工対象物１０４内に形成された穴１０２の中へ挿入されたターゲット１０６を走査させる。説明されるように、ターゲット１０６は、加工対象物１０４内の穴１０２に連結されるシャフト１１４を含み、ターゲット１０６は、シャフト１１４から延在する円筒本体１１２を備える。穴１０２の中心線１１６が円筒本体１１２の長手方向軸１１８と同一線上にあるように、シャフト１１４は穴１０２に連結され、円筒本体１１２は穴１０２から延在する。（１以上の）プロセッサ１１０は、ターゲット１０６と加工対象物１０４を走査するために、走査器１０８に指示命令を送信し得る。
【００５１】
ブロック２０４では、方法２００が、走査器１０８から、ターゲット１０６の円筒本体１１２の表面領域を表す複数のデータポイント、及び、周囲の加工対象物１０４を表す複数のデータポイントを含む、走査データを受信することを含む。
【００５２】
ブロック２０６では、方法２００が、（１以上の）プロセッサ１１０によって、円筒本体１１２の表面領域を表す複数のデータポイントを円筒形状にフィッティングさせることに基づいて、円筒本体１１２の長手方向軸１１８を補間することを含み、円筒本体１１２の長手方向軸１１８は、ターゲット１０６に沿って長手方向に延在する。
【００５３】
ブロック２０８では、方法２００が、（１以上の）プロセッサ１１０によって、円筒本体１１２の長手方向軸１１８と加工対象物１０４の表面の平面１６２との交差部分に基づいて、加工対象物１０４内に形成された穴１０２の位置と穴１０２のベクトルを決定することを含む。
【００５４】
ブロック２１０では、方法２００が、（１以上の）プロセッサ１１０によって、加工対象物１０４内に形成された穴１０２の位置と穴１０２のベクトルを使用して、加工対象物１０４の少なくとも一部分の三次元（３Ｄ）モデルを生成することを含む。３Ｄモデルは、走査器１０８から受信した点群データを使用して生成され得る。
【００５５】
図２６は、例示的な一実施形態による、図２５で示された方法２００と共に使用される例示的な方法のフローチャートを示している。ブロック２１２では、更なる機能が、任意の回転配向にあるターゲット１０６と周囲の加工対象物１０４を走査して、円筒本体１１２の表面領域を表す複数のデータポイントを生成することを含む。この実施例では、穴１０２のベクトルが、円筒形状及び本体を有するターゲット１０６のおかげで、任意の側からの走査によって規定され得る。
【００５６】
図２７は、例示的な一実施形態による、図２５で示された方法２００と共に使用される別の例示的な方法のフローチャートを示している。ブロック２１６では、更なる機能が、加工対象物１０４の３Ｄモデルと構成要素の３Ｄモデルに基づいて、構成要素を有する加工対象物１０４の仮想的な組立品を決定することを含み、ブロック２１８では、該機能が、加工対象物１０４の３Ｄモデルと構成要素の３Ｄモデルと加工対象物１０４内に形成された穴１０２の位置との位置合わせに基づいて、構成要素内に形成する少なくとも１つの穴の位置を決定することを含む。この実施例では、構成要素内に形成されるべき穴が、加工対象物１０４内に形成された穴１０２の位置とぴったり合うように決定される。
【００５７】
この実施例では、構成要素が概して個別に走査されるので、個別の構成要素の３Ｄモデルが生成される。一旦、１つの構成要素に対して穴の位置が知られ又は決定されると、構成要素を共に仮想的に組み立てるために、他の構成要素内の穴をどこに配置するかの決定が行われ得る。構成要素は、実際の構築プロセスの前に仮想的に組み立てられ、設計の構成の検証が行われ得る。
【００５８】
図２８は、例示的な一実施形態による、図２５で示された方法２００と共に使用される別の例示的な方法のフローチャートを示している。この実施例では、単一ポイントのターゲット１６６が、ターゲット１０６の円筒本体１１２の空洞１５６の中へ挿入され、更なる機能が、ブロック２２０で単一ポイントのターゲット１６６を表すデータを受信すること、及び、ブロック２２２で単一ポイントのターゲット１６６を表すデータに基づいてターゲット１０６の位置を決定することを含む。
【００５９】
説明された例示的な方法及びシステムは、システムの精度及び高精度システムの使い勝手を改良し、構築時間を低減させ、生産効率を増加させることができる。
【００６０】
更に、本開示は、下記の条項による実施形態を含む。
条項１
加工対象物の走査データに基づいて前記加工対象物内に形成された穴の位置とベクトルを決定するためのシステムであって、
前記加工対象物内に形成された前記穴に連結されるターゲットであって、シャフトから延在する円筒本体を備え、前記穴の中心線が前記円筒本体の長手方向軸と同一線上にあるように、前記シャフトが前記穴に連結され、前記円筒本体が前記穴から延在する、ターゲット、
前記ターゲット及び周囲の加工対象物上に光パターンを投影し、前記円筒本体の表面領域を表す複数のデータポイントを生成するための、走査器、並びに
前記走査器によって生成された前記円筒本体の前記表面領域を表す前記複数のデータポイントを受信し、前記加工対象物の少なくとも一部分の三次元（３Ｄ）モデルを生成するための、プロセッサであって、前記円筒本体の前記表面領域を表す前記複数のデータポイントに基づいて、前記３Ｄモデルのために前記加工対象物内に形成された前記穴の位置と前記穴のベクトルを決定する、プロセッサを備える、システム。
条項２
前記円筒本体が空洞を含む、条項１に記載のシステム。
条項３
前記円筒本体が、２つの平行な円形面の間に体積を有する前記２つの平行な円形面を含む、完全な円筒本体である、条項１に記載のシステム。
条項４
前記シャフトが、前記穴の中へ受け入れられるように寸法が決められている、条項１に記載のシステム。
条項５
前記円筒本体の外面が、非反射性の被覆を含む、条項１に記載のシステム。
条項６
前記ターゲットが、中へ前記ターゲットが挿入されるところの前記加工対象物の材料と同じ材料を含む、条項１に記載のシステム。
条項７
前記ターゲットが、前記加工対象物の表面に対して外向きに前記穴から延在する、条項１に記載のシステム。
条項８
前記ターゲットが、前記円筒本体の端に連結された第１のリング構造体、及び、前記円筒本体と前記シャフトとの間の第２のリング構造体を更に備える、条項１に記載のシステム。
条項９
前記第１のリング構造体と前記第２のリング構造体が、前記円筒本体に連結された一部分に対するアンダーカットを含む、条項８に記載のシステム。
条項１０
前記プロセッサが、前記円筒本体の前記長手方向軸と前記加工対象物の表面の平面との交差部分を決定することによって、前記穴の前記位置を決定する、条項１に記載のシステム。
条項１１
前記プロセッサが、前記複数のデータポイントに基づいて、前記円筒本体の前記長手方向軸を決定することによって、前記穴の前記ベクトルを決定する、条項１に記載のシステム。
条項１２
前記プロセッサが、前記複数のデータポイントを円筒形状にフィッティングさせることに基づいて、前記円筒本体の前記長手方向軸を補間し、前記円筒本体の前記長手方向軸が、前記ターゲットに沿って長手方向に延在する、条項１に記載のシステム。
条項１３
前記ターゲットの前記円筒本体の空洞の中へ挿入された単一ポイントのターゲットを更に備え、
前記プロセッサが、前記単一ポイントのターゲットを表すデータを受信し、前記単一ポイントのターゲットを表す前記データに基づいて、前記ターゲットの位置を決定する、条項１に記載のシステム。
条項１４
加工対象物内に形成された穴に連結され、走査データ内の前記穴の位置とベクトルを決定することにおいて走査器と共に使用される、ターゲットであって、
前記穴に連結され、シャフトに沿って長手方向に延在する中心線を有する、前記シャフトであって、前記穴の中心線が前記シャフトの前記中心線と同一線上にあるように、前記シャフトが前記穴に連結される、前記シャフト、
円筒本体の中心線が前記シャフトの前記中心線と整列するように、前記シャフトから延在する前記円筒本体であって、２つの平行な円形面の間に体積を有する前記２つの平行な円形面を含み、空洞を含み、前記円筒本体の前記中心線が、前記２つの平行な円形面の間で前記円筒本体に沿って長手方向に延在し、前記穴の前記位置と前記ベクトルが、前記円筒本体の前記中心線と前記シャフトの前記中心線との交差部分に基づく、前記円筒本体、
前記円筒本体の端に連結され、前記円筒本体に連結された一部分に対するアンダーカットを含む、第１のリング構造体、及び
前記円筒本体と前記シャフトとの間に配置され、前記円筒本体に連結された一部分に対するアンダーカットを含む、第２のリング構造体を備える、ターゲット。
条項１５
前記円筒本体の外面が、非反射性の被覆を含む、条項１４に記載のターゲット。
条項１６
前記ターゲットが、中へ前記ターゲットが挿入されるところの前記加工対象物の材料と同じ材料を含む、条項１４に記載のターゲット。
条項１７
加工対象物の走査データに基づいて前記加工対象物内に形成された穴の位置とベクトルを決定するための方法であって、
走査器に、前記加工対象物内に形成された穴の中へ挿入されたターゲットを走査させることであって、前記ターゲットが、前記加工対象物内の前記穴に連結されたシャフトを含み、前記シャフトから延在する円筒本体を備え、前記穴の中心線が前記円筒本体の長手方向軸と同一線上にあるように、前記シャフトが前記穴に連結され、前記円筒本体が前記穴から延在する、走査させること、
前記ターゲットの前記円筒本体の表面領域を表す複数のデータポイントと、周囲の加工対象物を表す複数のデータポイントとを含む、走査データを前記走査器から受信すること、
プロセッサによって、前記円筒本体の前記表面領域を表す前記複数のデータポイントを円筒形状にフィッティングさせることに基づいて、前記円筒本体の前記長手方向軸を補間することであって、前記円筒本体の前記長手方向軸が前記ターゲットに沿って長手方向に延在する、補間すること、
前記プロセッサによって、前記円筒本体の前記長手方向軸と前記加工対象物の表面の平面との交差部分に基づいて、前記加工対象物内に形成された前記穴の位置と前記穴のベクトルを決定すること、及び
前記プロセッサによって、前記加工対象物内に形成された前記穴の前記位置と前記穴の前記ベクトルを使用して、前記加工対象物の少なくとも一部分の三次元（３Ｄ）モデルを生成することを含む、方法。
条項１８
任意の回転配向にある前記ターゲットと前記周囲の加工対象物を走査して、前記円筒本体の前記表面領域を表す前記複数のデータポイントを生成することを更に含む、条項１７に記載の方法。
条項１９
前記加工対象物の前記３Ｄモデルと構成要素の３Ｄモデルに基づいて、前記構成要素を有する前記加工対象物の仮想的な組立品を決定すること、及び
前記構成要素内に形成する少なくとも１つの穴が、前記加工対象物内に形成された前記穴の前記位置とぴったり合うように、前記加工対象物の前記３Ｄモデルと、前記構成要素の前記３Ｄモデルと、前記加工対象物内に形成された前記穴の前記位置との整列に基づいて、前記構成要素内に形成する前記少なくとも１つの穴の位置を決定することを更に含む、条項１７に記載の方法。
条項２０
単一ポイントのターゲットが、前記ターゲットの前記円筒本体の空洞の中へ挿入され、前記方法が、
前記単一ポイントのターゲットを表すデータを受信すること、及び
前記単一ポイントのターゲットを表す前記データに基づいて、前記ターゲットの位置を決定することを更に含む、条項１７に記載の方法。
【００６１】
種々の有利な構成の説明は、例示及び説明を目的として提示されており、完全であること、または開示された形態の実施形態に限定されることを意図するものではない。当業者には、多くの修正例及び変形例が明らかであろう。更に、種々の有利な実施形態は、他の有利な実施形態と比べて異なる利点を説明し得る。選択された１つ又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の適用を最もよく説明するため、及び、他の当業者が、想定される特定の用途に適する様々な修正例を伴う様々な実施形態の開示内容を理解することを可能にするために、選択且つ説明されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【外国語明細書】
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