(57)【要約】      （修正有）【課題】部品をスキャンして部品間の間隙を低減する装置を提供すること。【解決手段】コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール（１１０）のプラットフォーム（１０８）が部品に対して移動するに伴い、レーザスキャナ（１０２）で当該部品（１１１）の第１面（１４６）をスキャンしてスキャンデータ（１４８）を作成し、レーザスキャナ（１０２）は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール（１１０）のプラットフォーム（１０８）に接続されている。スキャンデータ（１４８）を用いて、第１面（１４６）と第１面（１４６）の設計（１５４）との差異（１５２）を求める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続アセンブリをコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムのプラットフォームに接続し、前記接続アセンブリは、レーザスキャナに固定されており、
前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムの前記プラットフォームを、部品に対して移動させ、
前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムの前記プラットフォームが前記部品に対して移動するに伴い、前記レーザスキャナで前記部品の第１面をスキャンして、スキャンデータを作成する、方法。
【請求項２】
レーザスキャナ動作サポートアセンブリを前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムに接続することをさらに含み、前記レーザスキャナ動作サポートアセンブリは、前記レーザスキャナに機能的に接続されている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記レーザスキャナ動作サポートアセンブリを用いて、前記レーザスキャナの動作を制御することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記スキャンデータを用いて、前記第１面と前記第１面の設計との差異を求めることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記差異を用いて第２部品の第２面の設計を修正することにより、前記部品の前記第１面と適合するように構成された修正設計を作成することと、
前記修正設計を用いて、前記第２面を有する前記第２部品を製造することと、をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記差異に基づいて複数のシムを製造することをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムの前記プラットフォームに前記接続アセンブリを最初に接続した後に、前記レーザスキャナを較正して、再使用可能キャリブレーションを作成することと、
前記再使用可能キャリブレーションを用いることにより前記接続アセンブリの以降の接続を行って、前記部品の第１面を前記レーザスキャナでスキャンすることと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムの位置更新と次の位置更新の間に、前記レーザスキャナをパルス駆動することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
レーザスキャナと、
前記レーザスキャナに固定された接続アセンブリであって、前記レーザスキャナをコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムのプラットフォームに取り外し可能に接続するように構成された接続アセンブリと、
前記レーザスキャナに機能的に接続されるとともに、前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムに接続されるように構成されたレーザスキャナ動作サポートアセンブリと、を含む、システム。
【請求項１０】
前記接続アセンブリは、位置決め部材及びアダプタプレートを含み、前記位置決め部材は、前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムのプラットフォームに対して、前記レーザスキャナを繰り返し位置合わせするように構成されている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記位置決め部材は、前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムに取り付けた前記レーザスキャナの１回の較正を、前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムに対する前記レーザスキャナの以降の各回の取り付けに適用可能とするのに十分な精度を有する、付記請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記接続アセンブリに固定された第２レーザスキャナをさらに含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記レーザスキャナ動作サポートアセンブリは、
リアルタイム中央処理装置（ＣＰＵ）と、
レーザコントローラと、
ＲＦワイヤレスカプラー又は光カプラーのうちの少なくとも１つと、を含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
前記レーザスキャナ動作サポートアセンブリは、バッテリをさらに含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムは、
コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールと、
前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール及び前記レーザスキャナ動作サポートアセンブリのリアルタイム中央処理装置（ＣＰＵ）と通信するＣＮＣコントローラと、をさらに含む、請求項９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して製造に関し、より具体的には、製造において２つの部品の間隙の低減を実現することに関する。より具体的には、本開示は、部品をスキャンして、当該部品と第２部品との間隙を低減するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の製造過程では、部品と部品の間隙にシム（shim）が配置される場合がある。例えば、シムは、パネルと、当該パネルに接続されるリブ又はスパー（spar）との間に配置されることがある。シムの配置及び製造には、作業時間及び専門知識を要する。
【０００３】
現状では、大型部品を検査するために、検査ツールが製造エリアに導入されている。このような検査ツールのセットアップ及び操作は、作業時間及び専門知識を使って行われる。検査時間によって、部品の製造サイクルタイムが増える。また、検査の精度が、検査時間に影響を及ぼす。
【０００４】
従って、上述の事項の少なくともいくつかを、また、その他の潜在的な事項を考慮にいれた方法および装置の提供が望まれる。例えば、検査時間又は作業時間のうちの少なくとも１つを短縮できる、大型部品の検査方法及び装置の提供が望まれる。
【発明の概要】
【０００５】
本開示の例示的な実施形態は、方法を提供する。コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールのプラットフォームが部品に対して移動するに伴い、レーザスキャナで前記部品の第１面をスキャンしてスキャンデータを作成し、前記レーザスキャナは、前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールの前記プラットフォームに接続されている。前記スキャンデータを用いて、前記第１面と前記第１面の設計との差異を求める。
【０００６】
本開示の例示的な実施形態は、システムを提供する。当該システムは、レーザスキャナと、前記レーザスキャナに固定された接続アセンブリと、前記レーザスキャナに機能的に接続されたレーザスキャナ動作サポートアセンブリとを含む。前記接続アセンブリは、前記レーザスキャナをコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールのプラットフォームに取り外し可能に接続するように構成されている。前記レーザスキャナ動作サポートアセンブリは、前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールに接続されるように構成されている。
【０００７】
本開示の別の例示的な実施形態は、方法を提供する。接続アセンブリをコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールのプラットフォームに接続し、前記接続アセンブリは、レーザスキャナに固定されている。前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールの前記プラットフォームを、部品に対して移動させる。前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールの前記プラットフォームが前記部品に対して移動するに伴い、前記レーザスキャナで前記部品の第１面をスキャンして、スキャンデータを作成する。
【０００８】
本開示の別の例示的な実施形態は、方法を提供する。レーザスキャナをコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールに接続する。レーザスキャナ動作サポートアセンブリを前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールに接続する。前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールのプラットフォームを、部品に対して移動させる。前記レーザスキャナ動作サポートアセンブリを用いて、前記レーザスキャナの動作を制御する。前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールの前記プラットフォームが前記部品に対して移動するに伴い、前記レーザスキャナで前記部品の第１面をスキャンして、スキャンデータを作成する。
【０００９】
これらの特徴および機能は、本開示の様々な実施形態において個々に達成可能であり、また、他の実施形態と組み合わせることも可能である。この詳細については、以下の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
例示的な実施形態に特有であると考えられる新規の特徴は、添付の特許請求の範囲に記載されている。なお、例示的な実施形態ならびに好ましい使用形態、さらにその目的および特徴は、本開示の例示的な実施形態について後述する詳細な説明を、下記の添付図面と併せて参照することにより最もよく理解されるであろう。
【００１１】
【図１】例示的な実施形態による、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールに接続されたレーザスキャナが部品をスキャンする製造環境のブロック図である。
【図２】例示的な実施形態による、製造環境内におけるコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールに接続されたレーザスキャナを含む検査システムの正面図である。
【図３】例示的な実施形態による、製造環境内におけるコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールに接続されたレーザスキャナを含む検査システムの側面図である。
【図４】例示的な実施形態による、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール、レーザスキャナ、及び、レーザスキャナ動作サポートアセンブリを有する製造環境の図である。
【図５】例示的な実施形態による、レーザスキャナ及び接続アセンブリの図である。
【図６】例示的な実施形態による、２つのレーザスキャナ及び１つの接続アセンブリの図である。
【図７】例示的な実施形態による、レーザスキャナ動作サポートアセンブリの図である。
【図８】例示的な実施形態による、部品及び第２部品を示す図であり、第２部品は、前記部品の第１面と第１面の設計との差異に基づいて製造されたものである。
【図９】例示的な実施形態による、部品及びシムを示す図であり、シムは、前記部品の第１面と第１面の設計との差異に基づいて製造されたものである。
【図１０】例示的な実施形態による、レーザスキャナからのスキャンデータにおけるノイズの減少を示す図である。
【図１１】例示的な実施形態による、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールの位置更新の合間のレーザパルスの量を示す図である。
【図１２】例示的な実施形態による、レーザスキャナを用いて部品をスキャンする方法のフローチャートの図である。
【図１３】例示的な実施形態による、レーザスキャナを用いて部品をスキャンする方法の別のフローチャートである。
【図１４】例示的な実施形態による、レーザスキャナを用いて部品をスキャンする方法のさらに別のフローチャートである。
【図１５】例示的な実施形態による、航空機の製造及び保守方法のブロック図である。
【図１６】例示的な実施形態を実施可能な航空機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
例示的な実施形態においては、１つ又は複数の異なる事項が認識及び考慮されている。例えば、例示的な実施形態においては、製造コスト及び時間を削減することが望ましいということが、認識及び考慮されている。例示的な実施形態においては、航空機部品のシムを予測することにより、製造コスト又は時間のうちの少なくとも１つを削減できるということが、認識及び考慮されている。例示的な実施形態においては、シムの無い部品を製造することにより、製造コスト又は時間のうちの少なくとも１つを削減できるということが、認識及び考慮されている。例示的な実施形態においては、シムの予測又はシムの無い部品の製造により、作業時間を大幅に削減できるということが、認識及び考慮されている。例示的な実施形態においては、シムの予測又はシムの無い部品の製造により、より自動化されたプロセスが実現できるということが、認識及び考慮されている。
【００１３】
例示的な実施形態において、シムの予測又はシムの無い部品の製造のうちの少なくとも１つを実現するためには、高精度且つ高速のスキャニング法が望ましいということが、認識及び考慮されている。例示的な実施形態においては、シムの予測又はシムの無い部品の製造のうちの少なくとも１つを実現するためには、嵌合部品のうちの一方又は双方から、高精度且つ高密度のスキャンデータを取得することが望ましいということが、認識及び考慮されている。例示的な実施形態においては、このようなスキャンデータを用いて、前もって予測されたシムを作製することがきるということが、認識及び考慮されている。また、例示的な実施形態においては、このようなスキャンデータを用いて、第１部品と適合するように第２部品を機械加工することにより、シム無し製造を実現できるということが、認識及び考慮されている。
【００１４】
例示的な実施形態においては、部品が大型になるほど、所望精度のスキャンデータの作成が困難になるということが、認識及び考慮されている。例示的な実施形態においては、例えば、航空機の翼について所望精度のスキャンデータを作成することが困難な場合があるということが、認識及び考慮されている。
【００１５】
例示的な実施形態においては、従来のレーザトラッカーを用いた大型構造体のスキャニングでは、レーザトラッカーが到達できる距離に限界があるということが、認識及び考慮されている。例示的な実施形態においては、従来のレーザトラッカーを使用する場合、大型部品をスキャンするために複数のセットアップを行う必要があるということが、認識及び考慮されている。例示的な実施形態においては、セットアップごとに作業時間が費やされ、部品の製造サイクルタイムが増すということが、認識及び考慮されている。例示的な実施形態においては、従来のレーザトラッカーステムでは、航空機の翼をスキャンするのに８時間以上要する場合があるということが、認識及び考慮されている。
【００１６】
例示的な実施形態においては、従来のレーザトラッカーでは、レーザトラッカーからスキャン位置までの距離が増すにつれて精度が低下するということが、認識及び考慮されている。例示的な実施形態においては、従来のレーザトラッカーの精度は、温度変化の影響を受けるということが、認識及び考慮されている。
【００１７】
例示的な実施形態においては、レーザ検査システムが所望の解像度を有しない場合、より高精度且つ高解像度の別のレーザ検査システムが選択されるのが一般的であるということが、認識及び考慮されている。
【００１８】
例示的な実施形態において、オペレータは機器のセットアップが簡単であることを望んでいるということが、認識及び考慮されている。例示的な実施形態においては、製造環境内における、電力ケーブル、データ送信ケーブル、又は他のユーティリティーラインなどのケーブルを最小限に抑えることが望ましいということが、認識及び考慮されている。
【００１９】
例示的な実施形態においては、スキャン設備のコストを削減することが望ましいということが、認識及び考慮されている。例示的な実施形態は、所望の精度及び速度でスキャンデータを取得することにより、大規模な予測によるシム形成またはシム無し製造のうちの少なくとも１つを実現する装置及び方法を提供する。
【００２０】
次に、図面を参照し、具体的には図１を参照すると、例示的な実施形態による、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール（gantry tool）に接続されたレーザスキャナが部品をスキャンする製造環境のブロック図が示されている。製造環境１００は、レーザスキャナ１０２、接続アセンブリ１０４、及び、レーザスキャナ動作サポートアセンブリ１０６を含む。接続アセンブリ１０４は、レーザスキャナ１０２に固定されている。接続アセンブリ１０４は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０のプラットフォーム１０８にレーザスキャナ１０２を取り外し可能に接続するように、構成されている。レーザスキャナ動作サポートアセンブリ１０６は、レーザスキャナ１０２に機能的に接続されており、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０に接続されるように構成されている。
【００２１】
レーザスキャナ１０２をコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０に接続することにより、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０の移動を利用して、製造環境１００内でレーザスキャナ１０２を移動させることができる。コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０は、レーザスキャナ１０２を用いた検査の前に、製造プロセスに用いることができる。
【００２２】
レーザスキャナ１０２をコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０に接続することにより、既存の移動システムを活用することができる。レーザスキャナ１０２をコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０に接続することにより、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０に対する部品１１１の位置決め（indexing）を、そのままレーザスキャナ１０２にも適用することができる。レーザスキャナ１０２をコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０に接続することにより、レーザスキャナ１０２用の追加の移動システムを、製造環境１００内に導入しなくともよい。
【００２３】
レーザスキャナ１０２をコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０に接続することにより、所望の高い全体的正確性及び所望の高精度が達成される。レーザスキャナ１０２をコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０に接続することにより、独立した計測システムよりも高い全体的正確性が達成されうる。レーザスキャナ１０２をコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０に接続することにより、レーザスキャナ１０２は、後付け部品の一部となりうる。コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０を示しているが、レーザスキャナ１０２は、任意の所望のシステムに接続することができる。
【００２４】
接続アセンブリ１０４は、位置決め部材１１２及びアダプタプレート１１４を含む。レーザスキャナ１０２は、接続アセンブリ１０４のアダプタプレート１１４に固定される。位置決め部材１１２は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０のプラットフォーム１０８に対して、レーザスキャナ１０２の位置合わせを繰り返し行えるように構成されている。位置決め部材１１２は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０に取り付けたレーザスキャナ１０２の１回の較正、すなわち再使用可能キャリブレーション（reusable calibration）１１６を、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０に対するレーザスキャナ１０２の以降の各回の取り付けに適用可能とするのに十分な精度を有する。コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０に対するレーザスキャナ１０２の以降の各回の取り付けに再使用可能キャリブレーション１１６を使用することにより、検査システム１１８のセットアップ時間が短縮される。
【００２５】
いくつかの例示的な実施例において、検査システム１１８は、任意で、第２レーザスキャナ１２０を含みうる。第２レーザスキャナ１２０がある場合、レーザスキャナ１０２及び第２レーザスキャナ１２０の両方が、アダプタプレート１１４に固定される。第２レーザスキャナ１２０がある場合、検査システム１１８のスキャン幅１２２が広がる。スキャン幅１２２が広がることによって、部品１１１のスキャン時間が短縮される。スキャン幅１２２を広げることによって、検査システム１１８による部品１１１全体の走査回数が低減される。
【００２６】
いくつかの例示的な実施例において、部品１１１は、航空機１２６のコンポーネント１２４である。部品１１１は、航空機１２６の任意の所望のコンポーネントの形態をとりうる。いくつかの例示的な実施例において、部品１１１は、リブ、スパー、又はパネルのうちの少なくとも１つである。いくつかの例示的な実施例において、部品１１１は、航空機１２６の翼の一部である。
【００２７】
図示のように、レーザスキャナ動作サポートアセンブリ１０６は、リアルタイム中央処理装置（ＣＰＵ）１２８、レーザコントローラ１３０、及び、ＲＦワイヤレスカプラー１３２又は光カプラー１３４のうちの少なくとも１つを含む。本明細書において、「〜のうちの少なくとも１つ」という語句がアイテムのリストについて用いられる場合、リストアップされたアイテムのうちの１つ又はそれ以上を様々な組み合わせで用いてもよいことを意味し、また、リストの各アイテムの１つだけが必要な場合もあることを意味する。換言すれば、「〜のうちの少なくとも１つ」は、リストから任意の数のアイテムを任意の組み合わせで使用することが可能であり、必ずしもリストアップされたアイテムのすべてを必要としないことを意味する。アイテムは、ある特定の対象、物、又はカテゴリーであってよい。
【００２８】
また、この例には、アイテムＡ、アイテムＢ、およびアイテムＣである場合、アイテムＢおよびアイテムＣである場合も含まれる。もちろん、これらのアイテムをどのように組み合わせてもよい。他の例において、「〜のうちの少なくとも１つ」は、限定するものではないが、２個のアイテムＡと１個のアイテムＢと１０個のアイテムＣ；４個のアイテムＢと７個のアイテムＣ；又は、他の適当な組み合わせであってもよい。
【００２９】
ＲＦワイヤレスカプラー１３２又は光カプラー１３４のうちの少なくとも１つは、リアルタイム中央処理装置（ＣＰＵ）１２８と、ＣＮＣコントローラ１３８又はコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０のうちの少なくとも１つとの通信のために用いられる。ＣＮＣコントローラ１３８は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０、及び、レーザスキャナ動作サポートアセンブリ１０６のリアルタイム中央処理装置（ＣＰＵ）１２８と通信する。ＲＦワイヤレスカプラー１３２及び光カプラー１３４の双方は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０内でのワイヤ配置を要しない通信を実現する。コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０内にワイヤを配置すれば、多大な時間及びオペレータ作業が費やされてしまう。
【００３０】
いくつかの例示的な実施例において、リアルタイム中央処理装置（ＣＰＵ）１２８は、高速フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）１３６を含む。高速フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）１３６がある場合、高速フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）１３６によって、より高速のデータ転送が可能になる。
【００３１】
いくつかの例示的な実施例において、レーザスキャナ動作サポートアセンブリ１０６は、バッテリ１４０をさらに含む。このような例示的な実施例において、バッテリ１４０は、レーザコントローラ１３０及びリアルタイム中央処理装置（ＣＰＵ）１２８に、電気的に接続されている。
【００３２】
いくつかの例示的な実施例において、レーザスキャナ動作サポートアセンブリ１０６のコンポーネントは、容器１４２に収容されている。容器１４２は、取り外し可能にコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０に接続されるよう、構成されている。容器１４２は、任意の所望の形態を有しうる。いくつかの例示的な実施例において、容器１４２は、「ボックス」と称することもできる。いくつかの例示的な実施例において、バッテリ１４０、リアルタイム中央処理装置（ＣＰＵ）１２８、及び、レーザコントローラ１３０は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０に取り外し可能に接続された容器１４２に入っている。
【００３３】
レーザスキャナ動作サポートアセンブリ１０６のコンポーネントをコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０に接続することにより、レーザスキャナ１０２とレーザスキャナ動作サポートアセンブリ１０６とを接続するケーブル１４４が、短くなる。ケーブル１４４の長さを短くすることにより、レーザスキャナ１０２のレーザノイズが低減される。
【００３４】
バッテリ１４０がある場合、検査システム１１８内のケーブル数を少なくすることができる。また、バッテリ１４０がある場合、検査システム１１８内の電力ケーブルが短くなる。
【００３５】
レーザスキャナ１０２がコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０に取り付けられている間に、レーザスキャナ１０２は、部品１１１の第１面１４６をスキャンして、スキャンデータ１４８を作成する。スキャンデータ１４８は、任意の所望の形態を取る。いくつかの例示的な実施例において、スキャンデータ１４８は、一連のポイント（a series of points）の形態を取る。いくつかの例示的な実施例において、スキャンデータ１４８は、第１面１４６のうちの対象エリアについて、より多くのサンプリングを有しうる。いくつかの例示的な実施例において、スキャンデータ１４８は、部品１１１が他の部品と係合する領域について、より多くのサンプリングを有しうる。例えば、部品１１１が、リブを受容するように構成されたパネルの場合、スキャンデータ１４８は、リブが挿入される部分について、より多くのサンプリングを含む。
【００３６】
いくつかの例示的な実施例において、スキャンデータ１４８は、抽出されるか、あるいは選択的に保存される。例えば、レーザスキャナ１０２は、第１面１４６全体をスキャンするものの、対象エリア内のポイントだけが抽出及び保存される。
【００３７】
図示のように、スキャンデータ１４８は、コンピュータ１５０に保存される。他の例示的な実施例において、スキャンデータ１４８は、コンピュータ１５０以外の場所に保存される。スキャンデータ１４８は、任意の所望の場所に保存することができる。
【００３８】
スキャンデータ１４８を用いて、シム無し製造、あるいは予測シムの形成を行うことができる。第１面１４６と、第１面１４６の設計１５４との差異１５２が、スキャンデータ１４８を用いて求められる。いくつかの例示的な実施例において、差異１５２に基づいて、シム１５６が製造される。このような例示的な実施例では、差異１５２は、予測によるシム形成に用いられる。
【００３９】
いくつかの例示的な実施例において、第２部品１６２の第２面１６０の設計１５８を、差異１５２を用いて修正することにより、修正設計１６４を作成する。修正設計１６４は、部品１１１の第１面１４６と適合するように、作成される。第２部品１６２用の修正設計１６４により、部品１１１と第２部品１６２との間のシムを無くして、シム無し製造を実現することができる。
【００４０】
いくつかの例示的な実施例において、部品１１１は、パネルであり、第２部品１６２はリブである。このような例示的な実施例において、リブとパネルとの間には、Ｚ方向において間隙が存在しうる。このような例示的な実施例において、部品１１１に垂直なＺ方向において、差異１５２が存在する。このような例示的な実施例において、シム１５６を用いて、部品１１１に垂直なＺ方向における間隙を埋める。Ｚ方向における差異１５２について述べたが、差異１５２は、任意の軸方向に存在しうる。
【００４１】
レーザスキャナ１０２は、コスト的に望ましい。コストを抑えつつ精度を向上させることが望まれる。いくつかの例示的な実施例において、レーザレンジ（laser range）の最適化１６６を行うことにより、スキャンデータ１４８のデータ品質を向上させる。
【００４２】
レーザは、レーザスキャナ１０２を含め、距離及びレンジの影響を受けやすい。レーザレンジの最適化１６６により、設定レンジにおけるレーザ位置の補償が可能となる。
【００４３】
レーザレンジの最適化１６６は、レーザスキャナ１０２を用いて平坦な面をスキャンすることにより行われる。各レーザは、独自のシグネチャ（signature）を有する。レーザスキャナ１０２は、レーザスキャナ１０２に固有のシグネチャを有しうる。レーザスキャナ１０２で平坦な面をスキャンすることによって得られたスキャンデータの形状を用いて、レーザスキャナ１０２のシグネチャを補償する。いくつかの例示的な実施例において、レーザレンジの最適化１６６では、レーザスキャナ１０２のシグネチャを補償するためのルックアップテーブルを作成する。
【００４４】
レーザレンジの最適化１６６により、レーザスキャナ１０２の解像度が向上する。レーザレンジの最適化１６６により、レーザスキャナ１０２をより高解像度のレーザスキャナと交換することなく、レーザスキャナ１０２を改善することができる。
【００４５】
タイミング補償補間（timing compensation interpolation）１６８を行うことにより、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０の位置を、レーザスキャナ１０２の位置と相関させる。タイミング補償補間１６８は、リアルタイム中央処理装置（ＣＰＵ）１２８による、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０からのデータの受信と、リアルタイム中央処理装置（ＣＰＵ）１２８の実際の位置との間の遅れを、考慮する。タイミング補償補間１６８により、レーザスキャナ１０２からのサンプリングを、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０の位置更新よりも高頻度で行うことが可能となる。
【００４６】
タイミング補償補間１６８により、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０の位置更新と次の位置更新との間にレーザスキャナ１０２をパルス駆動することが可能になる。タイミング補償補間１６８により、部品１１１のスキャン速度を上げることができる。
【００４７】
いくつかの例示的な実施例において、タイミング補償補間１６８に関し、スキャンデータ１４８のデータポイント間の間隔は、リニアであると仮定される。タイミング補償補間１６８は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０と検査システム１１８との通信における、システム内の遅れも考慮する。
【００４８】
図１における製造環境１００の図示は、例示的な実施形態が実現される態様について、物理的または構造的な限定を示唆するものではない。図示されたコンポーネントに加えて、またはこれらのコンポーネントに代えて、他のコンポーネントを用いることもできる。いくつかのコンポーネントが不要とされる場合もある。また、図に示したブロックは、いくつかの機能的なコンポーネントを表している。例示的な実施例においてこれらのブロック実施する際は、１つ又は複数を組み合わせたり、分割したり、組み合わせてから異なるブロックに分割したりすることができる。
【００４９】
次に、図２を参照すると、例示的な実施形態による、製造環境内におけるコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールに接続されたレーザスキャナを含む検査システムの正面図が示されている。製造環境２００は、図１の製造環境１００を物理的に実現した例である。製造環境２００は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール２０２、レーザスキャナ２２０４、及び、レーザスキャナ動作サポートアセンブリ２０６を含む。
【００５０】
コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール２０２は、図１のコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０を物理的に実現した例である。コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール２０２は、製造環境２００内で移動して、部品２０８に対して操作を行う。レーザスキャナ２０４をコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール２０２のプラットフォーム２１０に取り付けることにより、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール２０２を用いて、製造環境２００内でレーザスキャナ２０４を移動させることができる。
【００５１】
コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール２０２は、レーザスキャナ２０４を用いて部品２０８をスキャンするための所望の精度を有する。いくつかの例示的な実施例において、タイミング補償補間を行うことにより、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール２０２の位置を、レーザスキャナ２０４の位置と相関させる。タイミング補償補間は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール２０２からのデータの受信と実際の位置との間の遅れを考慮する。タイミング補償補間（図示せず）により、レーザスキャナ２０４からのサンプリングを、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール２０２の位置更新よりも高頻度で行うことが可能となる。
【００５２】
レーザスキャナ動作サポートアセンブリ２０６をコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール２０２に接続することにより、レーザスキャナ動作サポートアセンブリ２０６とレーザスキャナ２０４との接続部分が短くなる。レーザスキャナ動作サポートアセンブリ２０６をコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール２０２に接続することにより、レーザスキャナ２０４からのノイズが低減される。
【００５３】
部品２０８をスキャンした後は、レーザスキャナ２０４及びレーザスキャナ動作サポートアセンブリ２０６を、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール２０２から取り外すことができる。レーザスキャナ２０４及びレーザスキャナ動作サポートアセンブリ２０６を取り外した後は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール２０２を用いて製造作業を行うことができる。
【００５４】
次に、図３を参照すると、例示的な実施形態による、製造環境内におけるコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールに接続されたレーザスキャナを含む検査システムの側面図が示されている。レーザスキャナ動作サポートアセンブリ２０６とレーザスキャナ２０４との間のケーブル３００が見えている。ケーブル３００は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール２０２による処理エリア外に保持されるように、拘束してもよい。
【００５５】
次に、図４を参照すると、例示的な実施形態による、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール、レーザスキャナ、及び、レーザスキャナ動作サポートアセンブリを有する製造環境が示されている。ヴュー（view）４００では、レーザスキャナ２０４及びレーザスキャナ動作サポートアセンブリ２０６は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール２０２に接続されていない。図示のように、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール２０２を用いて、ミリング（milling）又はドリリングなどの製造作業が行われうる。
【００５６】
次に図５を参照すると、例示的な実施形態による、レーザスキャナ及び接続アセンブリが示されている。ヴュー５００に示すように、レーザスキャナ５０２は、接続アセンブリ５０４にまだ固定されていない状態である。レーザスキャナ５０２は、任意の所望の留め具を用いて、接続アセンブリ５０４のアダプタプレート５０６に固定することができる。レーザスキャナ５０２は、図１のレーザスキャナ１０２を物理的に実現した例である。
【００５７】
接続アセンブリ５０４は、図１の接続アセンブリ１０４を物理的に実現した例である。接続アセンブリ５０４は、図１のコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０又は図２のコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール２０２などのコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールに対して、レーザスキャナ５０２を繰り返し位置決めする機械的アタッチメントである。
【００５８】
図示のように、位置決め要素５０８が、レーザスキャナ５０２から離間する方向に、アダプタプレート５０６から延びている。図示のように、位置決め要素５０８は、シャフト５１０の形態を取る。シャフト５１０は、ダウエルピンとも称されうる。位置決め要素５０８は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールのシャフトに対して、位置決めを行う。図示のように、シャフト５１０には、フラット面５１２が見えている。フラット面５１２により、配向設定（clocking）を繰り返し行うことができる。
【００５９】
次に図６を参照すると、例示的な実施形態による、２つのレーザスキャナ及び１つの接続アセンブリが示されている。ヴュー６００に示すように、レーザスキャナ６０２及び第２レーザスキャナ６０３は、接続アセンブリ６０４にまだ固定されていない状態である。レーザスキャナ６０２及び第２レーザスキャナ６０３は、任意の所望の留め具を用いて、接続アセンブリ６０４のアダプタプレート６０６に固定することができる。レーザスキャナ６０２は、図１のレーザスキャナ１０２を物理的に実現した例である。第２レーザスキャナ６０３は、第２レーザスキャナ１２０を物理的に実現した例である。
【００６０】
接続アセンブリ６０４は、図１の接続アセンブリ１０４を物理的に実現した例である。接続アセンブリ６０４は、図１のコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０又は図２のコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール２０２などのコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールに対して、レーザスキャナ６０２及び第２レーザスキャナ６０３を繰り返し位置決めする機械的アタッチメントである。
【００６１】
図示のように、位置決め要素６０８が、レーザスキャナ６０２から離間する方向に、アダプタプレート６０６から延びている。図示のように、位置決め要素６０８は、シャフト６１０の形態を取る。シャフト６１０は、ダウエルピンとも称されうる。位置決め要素６０８は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールのシャフトに対して、位置決めを行う。図示のように、シャフト６１０には、フラット面６１２が見えている。フラット面６１２により、配向設定（clocking）を繰り返し行うことができる。
【００６２】
次に図７を参照すると、例示的な実施形態による、レーザスキャナ動作サポートアセンブリが示されている。レーザスキャナ動作サポートアセンブリ７００は、図１のレーザスキャナ動作サポートアセンブリ１０６を物理的に実現した例である。図示のように、リアルタイム中央処理装置（ＣＰＵ）７０２、レーザコントローラ７０４、及び、バッテリ７０６が、容器７０８に入っている。容器７０８は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールに取り付けられるように構成されている。ヴュー７１０は、例えば図３のレーザスキャナ動作サポートアセンブリ２０６内を表したものである。
【００６３】
いくつかの例示的な実施例において、レーザスキャナ動作サポートアセンブリ７００内のコンポーネントが、これより多い場合あるいは少ない場合もありうる。例えば、バッテリ７０６は、任意である。
【００６４】
次に、図８を参照すると、例示的な実施形態による、部品及び第２部品が示されており、第２部品は、前記部品の第１面と第１面の設計との差異に基づいて製造されたものである。ヴュー８００では、部品８０２及び第２部品８０４が見えている。部品８０２は、図１の部品１１１を物理的に実現した例である。第２部品８０４は、図１の第２部品１６２を物理的に実現した例である。
【００６５】
第１面８０６は、組み付けられた際に第２面８０８と接触することが望ましい。このような例示的な実施例において、第２部品８０４は、部品８０２の第１面８０６と、第１面８０６の設計との差異に基づいて、製造することができる。第２面８０８は、第１面８０６と適合するように製造される。第２面８０８は、シム無し製造を実現するように製造される。
【００６６】
次に、図９を参照すると、例示的な実施形態による、部品及びシムが示されており、シムは、前記部品の第１面と第１面の設計との差異に基づいて製造されたものである。ヴュー９００において、部品９０２及びシム９０４が見えている。部品９０２は、図１の部品１１１を物理的に実現した例である。シム９０４は、図１のシム１５６を物理的に実現した例である。シム９０４は、部品９０２の第１面９０６と、第１面９０６の設計との差異に基づいて、製造されている。シム９０４は、予測によるシム形成の結果である。いくつかの例示的な実施例では、シム９０４は、第２部品９１０の第２面９０８と第２面９０８の設計との差異にも基づいて、製造される。
【００６７】
次に図１０を参照すると、例示的な実施形態による、レーザスキャナからのスキャンデータにおけるノイズの減少が示されている。図１０において、スキャンデータ１０００は、レーザレンジの最適化を行っていない、フラットな面のデータである。スキャンデータ１０００は、図１のレーザスキャナ１０２又は図２のレーザスキャナ２０４を用いて作成されうる。スキャンデータ１００２は、レーザレンジの最適化を伴った、フラットな面のデータである。スキャンデータ１０００は、実質的に平坦ではない。スキャンデータ１０００は、ピーク１００４を有する。
【００６８】
スキャンデータ１００２には、ピーク１００４が無い。スキャンデータ１００２は、ピーク１００４を含むシグネチャ１００６を補償している。スキャンデータ１００２は、スキャンデータ１０００よりもフラットである。
【００６９】
次に、図１１を参照すると、例示的な実施形態による、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールの位置更新と次の位置更新の間における、所定数のレーザパルスが示されている。ヴュー１１００は、時間１１０６を隔てた位置更新１１０２及び位置更新１１０４を表したものである。時間１１０６は、ＣＮＣの更新時間間隔である。図示のように、位置更新１１０２と位置更新１１０４との間に、レーザパルス１１０８がある。図示のように、レーザパルス１１０８は、例えば図１のレーザスキャナ１０２又は図２のレーザスキャナ２０４による、９個のパルスを含む。
【００７０】
次に図１２を参照すると、同図には、例示的な実施形態による、レーザスキャナを用いて部品をスキャンする方法のフローチャートが示されている。方法１２００を用いて、図１の部品１１１をスキャンすることができる。方法１２００は、図２〜図４のレーザスキャナ２０４及びコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール２０２を用いて、実施することができる。方法１２００は、図５のレーザスキャナ５０２を用いて、実施することができる。方法１２００は、図６のレーザスキャナ６０２を用いて、実施することができる。方法１２００は、図７のレーザスキャナ動作サポートアセンブリ７００を用いて、実施することができる。方法１２００を用いて、シム無し製造を行うことができる。方法１２００によって、図８の第２部品８０４を製造することができる。方法１２００を用いて、予測によるシム形成を行うことができる。方法１２００によって、図９のシム９０４を製造することができる。
【００７１】
方法１２００では、接続アセンブリをコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムのプラットフォームに接続し、接続アセンブリは、レーザスキャナに固定されている（工程１２０２）。接続アセンブリをプラットフォームに接続することによって、レーザスキャナが、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムに接続される。いくつかの例示的な実施例において、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムは、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールの形態をとる。
【００７２】
方法１２００では、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムのプラットフォームを、部品に対して移動させる（工程１２０４）。コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムのプラットフォームを移動させることによって、これに接続されたレーザスキャナも移動する。方法１２００では、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムのプラットフォームが部品に対して移動するに伴い、レーザスキャナで部品の第１面をスキャンして、スキャンデータを作成する（工程１２０６）。その後、当該方法は、終了する。
【００７３】
いくつかの例示的な実施例において、方法１２００では、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムのプラットフォームに接続アセンブリを最初に接続した後に、レーザスキャナを較正して、再使用可能キャリブレーションを作成する（工程１２０８）。いくつかの例示的な実施例において、方法１２００では、再使用可能キャリブレーションを用いることにより接続アセンブリの以降の接続を行って、部品の第１面をレーザスキャナでスキャンする（工程１２１０）。再使用可能キャリブレーションにより、レーザスキャナのセットアップ時間が短縮される。
【００７４】
いくつかの例示的な実施例において、方法１２００では、レーザスキャナ動作サポートアセンブリをコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムに接続し、レーザスキャナ動作サポートアセンブリは、レーザスキャナに機能的に接続されている（工程１２１２）。レーザスキャナ動作サポートアセンブリをコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムに備えることにより、レーザスキャナとレーザスキャナ動作サポートアセンブリとの距離が比較的短くなる。例えば、レーザスキャナ動作サポートアセンブリをコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムに備えることにより、レーザスキャナとレーザスキャナ動作サポートアセンブリとの距離が、数フィートになりうる。例えば、レーザスキャナ動作サポートアセンブリをコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムに備えることにより、レーザスキャナ動作サポートアセンブリの通信ケーブルの長さが、短縮される。レーザスキャナ動作サポートアセンブリをコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムに備えることにより、レーザノイズが低減されうる。いくつかの例示的な実施例において、方法１２００では、レーザスキャナ動作サポートアセンブリを用いて、レーザスキャナの動作を制御する（工程１２１４）。
【００７５】
いくつかの例示的な実施例において、方法１２００では、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムの位置更新と次の位置更新の間に、レーザスキャナをパルス駆動する（工程１２１６）。タイミング補償補間は、レーザスキャナ動作サポートアセンブリのリアルタイム中央処理装置（ＣＰＵ）によるコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムからのデータの受信と、リアルタイム中央処理装置（ＣＰＵ）の実際の位置との間の遅れを、考慮して行われる。タイミング補償補間により、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムの位置更新よりも高頻度での、レーザスキャナからのサンプリングが可能となる。
【００７６】
タイミング補償補間では、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムの位置更新と次の位置更新の間におけるレーザスキャナのパルス駆動が行われる。タイミング補償補間により、部品のスキャン速度が上がる。
【００７７】
いくつかの例示的な実施例において、方法１２００では、スキャンデータを用いて、第１面と第１面の設計との差異を求める（工程１２１８）。
【００７８】
いくつかの例示的な実施例において、方法１２００では、当該差異を用いて第２部品の第２面の設計を修正することにより、前記部品の第１面と適合するように構成された修正設計を作成する（工程１２２０）。いくつかの例示的な実施例において、方法１２００では、修正設計を用いて、第２面を有する第２部品を製造する（工程１２２２）。
【００７９】
いくつかの例示的な実施例において、方法１２００では、前記差異に基づいて、複数のシムを製造する（工程１２２４）。いくつかの例示的な実施例において、複数のシムは、第２部品の第２面と、第２品の第２面の設計との第２差異に関するデータにも基づいて、当該差異を考慮して製造される。第２差異に関するデータは、任意の所望の形態で収集することができる。前記差異及び第２差異の両方を考慮することによって、前記複数のシムは、第１面及び第２面の両方における製造ばらつきを考慮したものとなる。
【００８０】
次に図１３を参照すると、例示的な実施形態による、レーザスキャナを用いて部品をスキャンする方法のフローチャートが示されている。方法１３００を用いて、図１の部品１１１をスキャンすることができる。方法１３００は、図２〜図４のレーザスキャナ２０４及びコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール２０２を用いて、実施することができる。方法１３００は、図５のレーザスキャナ５０２を用いて、実施することができる。方法１３００は、図６のレーザスキャナ６０２を用いて、実施することができる。方法１３００は、図７のレーザスキャナ動作サポートアセンブリ７００を用いて、実施することができる。方法１３００を用いて、シム無し製造を行うことができる。方法１３００によって、図８の第２部品８０４を製造することができる。方法１２００を用いて、予測によるシム形成を行うことができる。方法１３００によって、図９のシム９０４を製造することができる。
【００８１】
方法１３００では、レーザスキャナをコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールに接続する（工程１３０２）。方法１３００では、レーザスキャナ動作サポートアセンブリをコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールに接続する（工程１３０４）。方法１３００では、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールのプラットフォームを、部品に対して移動させる（工程１３０６）。方法１３００では、レーザスキャナ動作サポートアセンブリを用いて、レーザスキャナの動作を制御する（工程１３０８）。方法１３００では、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールのプラットフォームが部品に対して移動するに伴い、レーザスキャナで部品の第１面をスキャンして、スキャンデータを作成する（工程１３１０）。その後、当該方法は、終了する。
【００８２】
いくつかの例示的な実施例において、方法１３００では、スキャンデータを用いて、第１面と第１面の設計との差異を求める（工程１３１２）。部品は、航空機のコンポーネントである。いくつかの例示的な実施例において、方法１３００では、当該差異を用いて第２部品の第２面の設計を修正することにより、前記部品の第１面と適合するように構成された修正設計を作成する（工程１３１４）。いくつかの例示的な実施例において、方法１３００では、修正設計を用いて、第２面を有する第２部品を製造する（工程１３１６）。
【００８３】
いくつかの例示的な実施例において、方法１３００では、前記差異に基づいて、複数のシムを製造する（工程１３１８）。いくつかの例示的な実施例において、複数のシムは、第２部品の第２面と、第２品の第２面の設計との第２差異に関するデータにも基づいて、当該差異を考慮して製造される。第２差異に関するデータは、任意の所望の形態で収集することができる。前記差異及び第２差異の両方を考慮することによって、前記複数のシムは、第１面及び第２面の両方における製造ばらつきを考慮したものとなる。
【００８４】
次に図１４を参照すると、例示的な実施形態による、レーザスキャナを用いて部品をスキャンする方法のフローチャートが示されている。方法１４００を用いて、図１の部品１１１をスキャンすることができる。方法１４００は、図２〜図４のレーザスキャナ２０４及びコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール２０２を用いて、実施することができる。方法１４００は、図５のレーザスキャナ５０２を用いて、実施することができる。方法１４００は、図６のレーザスキャナ６０２を用いて、実施することができる。方法１４００は、図７のレーザスキャナ動作サポートアセンブリ７００を用いて、実施することができる。方法１４００を用いて、シム無し製造を行うことができる。方法１４００によって、図８の第２部品８０４を製造することができる。方法１４００を用いて、予測によるシム形成を行うことができる。方法１４００によって、図９のシム９０４を製造することができる。
【００８５】
方法１４００では、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールのプラットフォームが部品に対して移動するに伴い、レーザスキャナで部品の第１面をスキャンしてスキャンデータを作成する（工程１４０２）。レーザスキャナは、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツールのプラットフォームに接続されている。方法１４００では、スキャンデータを用いて、第１面と第１面の設計との差異を求める（工程１４０４）。その後、当該方法は、終了する。
【００８６】
いくつかの例示的な実施例において、方法１４００では、求められた差異を用いて、第１面と適合するように構成された第２部品を製造する（工程１４０６）。いくつかの例示的な実施例において、方法１４００では、当該差異を用いて第２部品の第２面の設計を修正することにより、前記部品の第１面と適合するように構成された修正設計を作成する（工程１４０８）。いくつかの例示的な実施例において、方法１３００では、さらに、修正設計を用いて、第２面を有する第２部品を製造する（工程１４１０）。
【００８７】
いくつかの例示的な実施例において、方法１４００では、前記求められた差異、及び、第２部品の第２面と第２面の設計との第２差異を考慮して複数のシムを製造する（工程１４１２）。複数のシムは、前記部品の第１面と第２部品の第２面との間に配置されるように形成される。
【００８８】
図示された様々な実施形態のフローチャート及びブロック図は、例示的な実施形態における装置及び方法について、可能ないくつかの実施態様の構造、機能、及び動作を示すものである。この点に関し、フローチャート又はブロック図における各ブロックは、モジュール、セグメント、機能及び／又は操作や工程の一部を表す場合もある。
【００８９】
例示的な実施形態の代替の実施態様のいくつかでは、ブロックで示した１つ又は複数の機能を、図に示した順序とは異なる順序で実行してもよい。例えば、場合によっては、連続して示されている２つのブロックを、関連する機能に応じて、実質的に同時に実行してもよいし、逆の順序で実行してもよい。また、フローチャート又はブロック図に示したブロックに対して、他のブロックを追加してもよい。
【００９０】
いくつかの例示的な実施形態において、方法１２００、方法１３００、又は方法１４００のすべてのブロックを行わなくともよい。例えば、図１２の工程１２０８〜１２２４は、任意である。別の例として、図１３の工程１３１２〜１３１８は、任意である。さらに別の例として、図１４の工程１４０６〜１４１２は、任意である。
【００９１】
本開示の例示的な実施形態は、図１５に示した航空機の製造及び保守方法１５００に関連させて、また、図１６に示した航空機１６００に関連させて、説明することができる。まず図１５を参照すると、同図には、例示的な実施形態による、航空機の製造及び保守方法が示されている。生産開始前の工程として、航空機の製造及び保守方法１５００は、図１６に示した航空機１６００の仕様決定及び設計１５０２及び材料調達１５０４を含みうる。
【００９２】
生産中は、航空機１６００の部品及び小組立品の製造１５０６及びシステム統合１５０８が行われる。その後、航空機１６００は、例えば認可及び納品１５１０を経て、就航１５１２に入る。顧客による就航期間１５１２中は、航空機１６００は、定例の整備及び保守１５１４のスケジュールに組み込まれ、これは、改良、再構成、改修、及び他の保守又はサービスを含みうる。
【００９３】
航空機の製造及び保守方法１５００の各工程は、システムインテグレータ、第三者、及び／又は、オペレータによって実行又は実施することができる。これらの例において、オペレータは顧客であってもよい。なお、システムインテグレータは、限定するものではないが、航空機メーカ及び主要システム下請業者をいくつ含んでもよい。第三者は、限定するものではないが、売主、下請業者、供給業者をいくつ含んでもよい。オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス組織等であってもよい。
【００９４】
次に図１６を参照すると、例示的な実施形態を実施可能な航空機が示されている。本例において、航空機１６００は、図１５の航空機の製造及び保守方法１５００によって製造され、複数のシステム１６０４及び内装１６０６を備えた機体１６０２を含みうる。システム１６０４は、例えば、推進系１６０８、電気系１６１０、油圧系１６１２、及び、環境系１６１４のうちの１つ以上を含む。また、その他のシステムをいくつ含んでもよい。また、航空宇宙産業に用いた場合を例として示しているが、種々の例示的な実施形態を、例えば自動車産業等の他の産業に適用してもよい。
【００９５】
本明細書において実施される装置及び方法は、航空機の製造及び保守方法１５００の段階のうちの少なくとも１つにおいて、採用することができる。１つ又はそれ以上の例示的な実施形態を、図１５における部品及び小組立品製造１５０６、システム統合１５０８、又は整備及び保守１５１４の段階で用いることができる。例えば、図１のコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０に取り付けられた図１のレーザスキャナ１０２を用いて、部品及び小組立品製造１５０６において、シム無し製造又は予測によるシム形成を行ってもよい。別の例として、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール１１０に取り付けられたレーザスキャナ１０２を用いて、図１５の整備及び保守１５１４において、交換部品をスキャンしてもよい。
【００９６】
本明細書において実施される装置及び方法は、航空機１６００の少なくとも１つのコンポーネントの製造に用いることができる。例えば、図１のスキャンデータ１４８を用いて、シム１５６又は第２部品１６２を製造することにより、機体１６０２又は内装１６０６の一部を形成してもよい。
【００９７】
製造コスト及び時間を削減するために、航空機部品のシムの予測又はシム無し部品製造のうちの少なくとも１つを可能にする装置及び方法が、提供される。例示的な実施例は、このような部品を効率的に測定及び検査するための方法を提供する。例示的な実施例は、装置及び方法を含め、現在のトリムセル（trim cells）又は他のＣＮＣシステムに組み込むことにより高速、高効率、且つ高精度のスキャンを実現する、追加型システムについて、説明している。
【００９８】
例示的な実施例は、可搬型システムを提示しており、当該システムは、１つ以上の二次元レーザスキャナ、レーザコントローラ、高速ＦＰＧＡを有するリアルタイムＣＰＵ、バッテリ、ならびに、ＣＮＣコントロールトリム及びドリルセルに対する無線接続、のうちの少なくとも１つを含むものである。例示的な実施例のハードウェアは、正確な高速スキャンを可能にする高度に同期化されたシステムを実現する。例示的な実施例は、スキャン時間を、約８時間以上から約１５分に短縮する。例示的な実施例のテクノロジーアーキテクチャは、従来のレーザ検査よりはるかに低コストでの検査を実現する。例示的な実施例は、ＣＮＣガントリー内に追加のケーブルを配置することによる費用のかかる後付けを、回避する。
【００９９】
本開示の方法は、以下の付記においても言及されるが、これらの付記は請求の範囲と混同されるべきではない。
【０１００】
Ａ１．  コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール（１１０）のプラットフォーム（１０８）が部品（１１１）に対して移動するに伴い、レーザスキャナ（１０２）で前記部品（１１１）の第１面（１４６）をスキャンしてスキャンデータ（１４８）を作成し、前記レーザスキャナ（１０２）は、前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール（１１０）の前記プラットフォーム（１０８）に接続されており（１４０２）、
前記スキャンデータ（１４８）を用いて、前記第１面（１４６）と前記第１面（１４６）の設計（１５４）との差異（１５２）を求める（１４０４）、方法。
【０１０１】
Ａ２．  求められた前記差異（１５２）を用いて、前記第１面（１４６）と適合するように構成された第２部品（１６２）を製造すること（１４０６）をさらに含む、付記Ａ１に記載の方法。
【０１０２】
Ａ３．  前記差異（１５２）を用いて第２部品（１６２）の第２面（１６０）の設計（１５８）を修正することにより、前記部品（１１１）の前記第１面（１４６）と適合するように構成された修正設計（１６４）を作成すること（１４０８）をさらに含む、付記Ａ１に記載の方法。
【０１０３】
Ａ４．  前記修正設計（１６４）を用いて、前記第２面（１６０）を有する前記第２部品（１６２）を製造すること（１４１０）をさらに含む、付記Ａ３に記載の方法。
【０１０４】
Ａ５．  さらに、前記求められた差異（１５２）、及び、第２部品（１６２）の第２面（１６０）と前記第２面（１６０）の設計（１５８）との第２差異を考慮して複数のシム（１５６）を製造し、前記複数のシム（１５６）は、前記部品（１１１）の前記第１面（１４６）と前記第２部品（１６２）の前記第２面（１６０）との間に配置されるように形成される（１４１２）、付記Ａ１に記載の方法。
【０１０５】
本開示の方法のさらなる態様によれば、以下が提供される。
【０１０６】
Ｂ１．  接続アセンブリ（１０４）をコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムのプラットフォーム（１０８）に接続し、前記接続アセンブリ（１０４）は、レーザスキャナ（１０２）に固定されており（１２０２）、
前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムの前記プラットフォーム（１０８）を、部品（１１１）に対して移動させ（１２０４）、
前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムの前記プラットフォーム（１０８）が前記部品（１１１）に対して移動するに伴い、前記レーザスキャナ（１０２）で前記部品（１１１）の第１面（１４６）をスキャンして、スキャンデータ（１４８）を作成する（１２０６）、方法。
【０１０７】
Ｂ２．  レーザスキャナ動作サポートアセンブリ（１０６）を前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムに接続し、前記レーザスキャナ動作サポートアセンブリ（１０６）は、前記レーザスキャナ（１０２）に機能的に接続されている（１２１２）、付記Ｂ１に記載の方法。
【０１０８】
Ｂ３．  前記レーザスキャナ動作サポートアセンブリ（１０６）を用いて、前記レーザスキャナ（１０２）の動作を制御すること（１２１４）をさらに含む、付記Ｂ２に記載の方法。
【０１０９】
Ｂ４．  前記スキャンデータ（１４８）を用いて、前記第１面（１４６）と前記第１面（１４６）の設計（１５４）との差異（１５２）を求めること（１２１８）をさらに含む、付記Ｂ１に記載の方法。
【０１１０】
Ｂ５．  前記差異（１５２）を用いて第２部品（１６２）の第２面（１６０）の設計（１５８）を修正することにより、前記部品（１１１）の前記第１面（１４６）と適合するように構成された修正設計（１６４）を作成すること（１２２０）と、
前記修正設計（１６４）を用いて、前記第２面（１６０）を有する前記第２部品（１６２）を製造すること（１２２２）と、をさらに含む、付記Ｂ４に記載の方法。
【０１１１】
Ｂ６．  前記差異（１５２）に基づいて複数のシム（１５６）を製造すること（１２２４）をさらに含む、付記Ｂ４に記載の方法。
【０１１２】
Ｂ７．  コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムの前記プラットフォーム（１０８）に前記接続アセンブリ（１０４）を最初に接続した後に、前記レーザスキャナ（１０２）を較正して、再使用可能キャリブレーション（１１６）を作成すること（１２０８）と、
前記再使用可能キャリブレーション（１１６）を用いることにより前記接続アセンブリ（１０４）の以降の接続を行って、前記部品（１１１）の第１面（１４６）を前記レーザスキャナ（１０２）でスキャンすること（１２１０）と、をさらに含む、付記Ｂ１に記載の方法。
【０１１３】
Ｂ８．  前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムの位置更新と次の位置更新の間に、前記レーザスキャナをパルス駆動すること（１２１６）をさらに含む、付記Ｂ１に記載の方法。
【０１１４】
本開示の方法のさらなる態様によれば、以下が提供される。
【０１１５】
Ｃ１．  レーザスキャナ（１０２）をコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール（１１０）に接続すること（１３０２）と、
レーザスキャナ動作サポートアセンブリ（１０６）を前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール（１１０）に接続すること（１３０４）と、
前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール（１１０）のプラットフォーム（１０８）を、部品（１１１）に対して移動させること（１３０６）と、
前記レーザスキャナ動作サポートアセンブリ（１０６）を用いて、前記レーザスキャナ（１０２）の動作を制御すること（１３０８）と、
前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール（１１０）の前記プラットフォーム（１０８）が前記部品（１１１）に対して移動するに伴い、前記レーザスキャナ（１０２）で前記部品（１１１）の第１面（１４６）をスキャンして、スキャンデータ（１４８）を作成すること（１３１０）と、を含む、方法。
【０１１６】
Ｃ２．  さらに、前記スキャンデータ（１４８）を用いて、前記第１面（１４６）と前記第１面（１４６）の設計（１５４）との差異（１５２）を求め、前記部品（１１１）は、航空機（１２６）のコンポーネント（１２４）である（１３１２）、付記Ｃ１に記載の方法。
【０１１７】
Ｃ３．  前記差異（１５２）を用いて第２部品（１６２）の第２面（１６０）の設計（１５８）を修正することにより、前記部品（１１１）の前記第１面（１４６）と適合するように構成された修正設計（１６４）を作成すること（１３１４）と、
前記修正設計（１６４）を用いて、前記第２面（１６０）を有する前記第２部品（１６２）を製造すること（１３１６）と、をさらに含む、付記Ｃ２に記載の方法。
【０１１８】
Ｃ４．  前記差異（１５２）に基づいて、複数のシム（１５６）を製造すること（１３１８）をさらに含む、付記Ｃ２に記載の方法。
【０１１９】
本開示のシステムのさらなる態様によれば、以下が提供される。
【０１２０】
Ｄ１．  レーザスキャナ（１０２）と、
前記レーザスキャナ（１０２）に固定された接続アセンブリ（１０４）であって、前記レーザスキャナ（１０２）をコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムのプラットフォーム（１０８）に取り外し可能に接続するように構成された接続アセンブリ（１０４）と、
前記レーザスキャナ（１０２）に機能的に接続されるとともに、前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムに接続されるように構成されたレーザスキャナ動作サポートアセンブリ（１０６）と、を含む、システム。
【０１２１】
Ｄ２．  前記接続アセンブリ（１０４）は、位置決め部材（１１２）及びアダプタプレート（１１４）を含み、前記位置決め部材（１１２）は、前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムのプラットフォーム（１０８）に対して、前記レーザスキャナ（１０２）を繰り返し位置合わせするように構成されている、付記Ｄ１に記載のシステム。
【０１２２】
Ｄ３．  前記位置決め部材（１１２）は、前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムに取り付けた前記レーザスキャナ（１０２）の１回の較正を、前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムに対する前記レーザスキャナの以降の各回の取り付けに適用可能とするのに十分な精度を有する、付記Ｄ２に記載のシステム。
【０１２３】
Ｄ４．  前記接続アセンブリ（１０４）に固定された第２レーザスキャナ（１２０）をさらに含む、付記Ｄ１に記載のシステム。
【０１２４】
Ｄ５．  前記レーザスキャナ動作サポートアセンブリ（１０６）は、
リアルタイム中央処理装置（ＣＰＵ）（１２８）と、
レーザコントローラ（１３０）と、
ＲＦワイヤレスカプラー（１３２）又は光カプラー（１３４）のうちの少なくとも１つと、を含む、付記Ｄ１に記載のシステム。
【０１２５】
Ｄ６．  前記レーザスキャナ動作サポートアセンブリ（１０６）は、バッテリ（１４０）をさらに含む、付記Ｄ５に記載のシステム。
【０１２６】
Ｄ７．  前記バッテリ（１４０）は、前記レーザコントローラ（１３０）及び前記リアルタイム中央処理装置（ＣＰＵ）（１２８）に電気的に接続されている、付記Ｄ６に記載のシステム。
【０１２７】
Ｄ８．  前記バッテリ（１４０）、前記リアルタイム中央処理装置（ＣＰＵ）（１２８）、及び、前記レーザコントローラ（１３０）は、前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール（１１０）に取り外し可能に接続された容器（１４２）に入っている、付記Ｄ７に記載のシステム。
【０１２８】
Ｄ９．  前記ＣＰＵ（１２８）は、高速フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）（１３６）を含む、付記Ｄ５に記載のシステム。
【０１２９】
Ｄ１０．  前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）システムは、
コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール（１１０）と、
前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール（１１０）及び前記レーザスキャナ動作サポートアセンブリ（１０６）のリアルタイム中央処理装置（ＣＰＵ）（１２８）と通信するＣＮＣコントローラ（１３８）と、をさらに含む、付記Ｄ１に記載のシステム。
【０１３０】
Ｄ１１．  前記接続アセンブリ（１０４）は、前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール（１１０）の前記プラットフォーム（１０８）に接続されており、前記コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ガントリーツール（１１０）の前記プラットフォーム（１０８）は、航空機（１２６）のコンポーネント（１２４）に対して移動可能である、付記Ｄ１０に記載のシステム。
【０１３１】
様々な例示的な実施形態の説明は、例示および説明のために提示したものであり、すべてを網羅することや、開示した形態での実施に限定することを意図するものではない。当業者には、多くの改変や変更が明らかであろう。また、例示的な実施形態は、他の例示的な実施形態とは異なる特徴を含みうる。上述した１つ又は複数の実施形態は、実施形態の原理および実際の用途を最も的確に説明するとともに、当業者が、想定した特定の用途に適した種々の改変を加えた様々な実施形態のための開示を理解できるようにするために、選択および記載したものである。
【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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【外国語明細書】
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