JP7555205B2 - 孔位置ターゲット及び測定システム、並びに孔の位置を測定するための方法 - Google Patents

Description

本出願は、孔位置ターゲット、孔位置測定システム、並びに孔の位置を測定するための方法の分野に関する。

タッチベースの座標測定機は、通常、スタイラスを使用して加工物の孔の内面を掃引し、孔の中心線を決定する。これにはかなりの時間がかかる。また、この技術により測定される孔のある物品は、通常、タッチベースの座標測定機のスタイラスにより挿入と掃引ができるように特別に設計されているため、設計の自由度が制限される。

したがって、当業者は、孔位置ターゲット、孔位置測定システム、及び孔の位置を測定するための方法の分野で研究開発を続けている。

第１の実施形態によれば、孔位置ターゲットは、中心線を有するセルフセンタリングインサートと、セルフセンタリングインサートの中心線に対して固定位置でセルフセンタリングインサートに取り付けられた光学ターゲットとを含む。光学ターゲットは、上部に２次元パターンを含む。

第１の実施形態によれば、孔位置測定システムは、孔位置ターゲット、カメラシステム及びコンピュータシステムを含む。孔位置ターゲットは、中心線を有するセルフセンタリングインサートと、セルフセンタリングインサートの中心線に対して固定位置でセルフセンタリングインサートに取り付けられた光学ターゲットとを含み、光学ターゲットは、上部に２次元パターンを含む。カメラシステムは、光学ターゲットの上の２次元パターンの画像をキャプチャするように構成される。コンピュータシステムは、光学ターゲットの上の２次元パターンの特徴の３次元位置を測定し、円筒の表面形状の円筒軸の位置を抽出するように構成される。

第１の実施形態によれば、孔の位置を測定するための方法は、中心線を有するインサートを孔内にセンタリングすることを含む。光学ターゲットは、インサートの中心線に対して固定位置に２次元パターンを含む。方法は、光学ターゲットの上の２次元パターンの画像をキャプチャすることと、光学ターゲットの上の２次元パターンの特徴の３次元位置を測定することと、光学ターゲット、及びインサートの中心線に対する光学ターゲットの固定位置の上の２次元パターンの特徴の３次元位置に基づき、インサートの中心線の位置を抽出することとを更に含む。

第２の実施形態によれば、孔位置ターゲットは、中心線を有するセルフセンタリングインサートと、セルフセンタリングインサートの中心線に対して固定位置でセルフセンタリングインサートに取り付けられた光学ターゲットとを含む。光学ターゲットは、発光ディスプレイを含む。発光ディスプレイは、上部に２次元パターンを含む。

第２の実施形態によれば、孔位置測定システムは、孔位置ターゲット、カメラシステム及びコンピュータシステムを含む。孔位置ターゲットが、中心線を有するセルフセンタリングインサートと、セルフセンタリングインサートの中心線に対して固定位置でセルフセンタリングインサートに取り付けられた光学ターゲットとを含む。光学ターゲットは、上部に２次元パターンを有する発光ディスプレイを含む。カメラシステムは、光学ターゲットの上の２次元パターンの画像をキャプチャするように構成される。コンピュータシステムは、光学ターゲットの２次元パターンの修正を制御し、かつ光学ターゲットの２次元パターンの画像から、セルフセンタリングインサートの中心線の３次元座標を決定するように構成される。

第２の実施形態によれば、孔の位置を測定するための方法は、中心線を有するインサートを孔内にセンタリングすることを含む。光学ターゲットは、インサートの中心線に対して固定位置でインサートに取り付けられる。光学ターゲットは、上部に２次元パターンを有する発光ディスプレイを含む。方法は、光学ターゲットの２次元パターンの画像をキャプチャすることと、光学ターゲットの２次元パターンを修正することと、光学ターゲットの修正された２次元パターンの画像をキャプチャすることとを更に含む。

第３の実施形態によれば、孔位置ターゲットは、中心線を有するセルフセンタリングインサートと、セルフセンタリングインサートに取り付けられたレーザービームエミッタとを含む。放射されたレーザービームの軸は、セルフセンタリングインサートの中心線と同心である。

第３の実施形態によれば、孔位置測定システムは、孔位置ターゲット、学システム及びコンピュータシステムを含む。孔位置ターゲットは、中心線を有するセルフセンタリングインサートと、セルフセンタリングインサートに取り付けられたレーザービームエミッタとを含み、放射されたレーザービームの軸は、セルフセンタリングインサートの中心線と同心である。光学システムは、レーザービームエミッタからいくつかのの距離で放射されたレーザービームの位置を感知する。コンピュータシステムは、放射されたレーザービームの感知された位置からセルフセンタリングインサートの中心線の３次元座標を決定するように構成される。

第３の実施形態によれば、孔の位置を測定するための方法は、中心線を有するインサートを孔内にセンタリングすることと、インサートに取り付けられたレーザービームエミッタからレーザービームを放射することとを含む。放射されたレーザービームの軸は、インサートの中心線と同心である。方法は、レーザービームエミッタからいくつかの距離で放射されたレーザービームの位置を感知することと、放射されたレーザービームの感知された位置からセルフセンタリングインサートの中心線の３次元座標を決定することとを更に含む。

開示された孔位置ターゲット、孔位置測定システム、及び孔の位置を測定するための方法の他の実施形態は、以下の発明を実施するための形態、添付図面、及び添付される特許請求の範囲から明らかになるだろう。

組み立てられた状態での本書の第１の実施形態による、第１の例示的な孔位置ターゲットの斜視図である。 組み立てられた状態での本書の第１の実施形態による、第２の例示的な孔位置ターゲットの斜視図である。 図１の孔位置ターゲットの分解斜視図である。 径方向に収縮した状態の加工物の孔に挿入された、図１の孔位置ターゲットの断面図である。 径方向に拡張した状態の図４Ａの孔位置ターゲットの断面図である。 本書の第１の実施形態による、例示的な孔位置測定システムの描写である。 本書の第１の実施形態による、加工物の孔の位置を測定するための例示的な方法のフロー図である。 組み立てられた状態での本書の第２の実施形態による、第１の例示的な孔位置ターゲットの斜視図である。 組み立てられた状態での本書の第２の実施形態による、第２の例示的な孔位置ターゲットの斜視図である。 図７の孔位置ターゲットの分解斜視図である。 径方向に収縮した状態の加工物の孔に挿入された、図７の孔位置ターゲットの断面図である。 径方向に拡張した状態の、図１０Ａの孔位置ターゲットの断面図である。 本書の第２の実施形態による、例示的な孔位置測定システムの描写である。 本書の第２の実施形態による、加工物の孔の位置を測定するための例示的な方法のフロー図である。 組み立てられた状態での本書の第３の実施形態による、例示的な孔位置ターゲットの斜視図である。 図１３の孔位置ターゲットの分解斜視図である。 径方向に収縮した状態の加工物の孔に挿入された、図１３の孔位置ターゲットの断面図である。 径方向に拡張した状態の、図１５Ａの孔位置ターゲットの断面図である。 本書の第３の実施形態による、例示的な孔位置測定システムの描写である。 本書の第３の実施形態による、例示的な孔位置測定システムの描写である。 本書の第３の実施形態による、加工物の孔の位置を測定するための例示的な方法のフロー図である。 航空機の製造及び保守方法のフロー図である。 航空機のブロック図である。

図１、２、３、４Ａ、４Ｂ、５、及び図６は、本書の第１の実施形態による、孔位置ターゲット、孔位置測定システム、及び孔の位置を測定するための方法に関する。図７、８、９、１０Ａ、１０Ｂ、１１、及び図１２は、本書の第２の実施形態による、孔位置ターゲット、孔位置測定システム、及び孔の位置を測定するための方法に関する。図１３、１４、１５Ａ、１５Ｂ、１６、及び図１７は、本書の第３の実施形態による、孔位置ターゲット、孔位置測定システム、及び孔の位置を測定するための方法に関する。

第１、第２、及び第３の実施形態による孔位置ターゲットは各々、加工物の孔に挿入するためのセルフセンタリングインサートを含む。第１、第２、及び第３の実施形態のセルフセンタリングインサートは、図示された例のように、径方向に拡張可能なブッシングなどの、孔に挿入可能であり、かつセルフセンタリングインサートの中心線を孔のそれぞれの中心線にセルフセンタリング可能な任意の構造を含みうると理解されよう。

例示された例では、拡張可能なベローの形態の径方向に拡張可能なブッシングを含む、第１及び第２の実施形態の孔位置ターゲット、並びに拡張可能なコレットの形態の径方向に拡張可能なブッシングを含む、第３の実施形態の孔位置ターゲットが、以下に説明される。しかしながら、第１及び第２の実施形態の孔位置ターゲットは、拡張可能なコレットの形態の径方向に拡張可能なブッシングを含むことができ、第３の実施形態の孔位置ターゲットは、拡張可能なベローの形態の径方向に拡張可能なブッシングを含むことができると理解されよう。

第１及び第２の実施形態による孔位置ターゲットは各々、セルフセンタリングインサートの中心線に対して固定位置でセルフセンタリングインサートに取り付けられた光学ターゲットを含む。第１及び第２の実施形態の光学ターゲットは、任意の形状を有することができると理解されよう。例示された例では、円筒形の外面を含む第１の実施形態の光学ターゲット、及び平らな長方形の表面を含む第２の実施形態の光学ターゲットが以下に説明される。しかしながら、第１の実施形態の光学ターゲットは、平らな長方形の表面を含むことができ、第２の実施形態の光学ターゲットは、円筒形の外面を含むことができると理解されよう。

図１は、組み立てられた状態での本書の第１の実施形態による、第１の例示的な孔位置ターゲットの斜視図である。図２は、組み立てられた状態での本記載の第１の実施形態による、第２の例示的な孔位置ターゲットの斜視図である。図３は、図１の孔位置ターゲットの分解斜視図である。図４Ａは、径方向に収縮した状態の加工物の孔に挿入された、図１の孔位置ターゲットの断面図である。図４Ｂは、径方向に拡張した状態の図４Ａの孔位置ターゲットの断面図である。

図１、２、３、４Ａ、及び図４Ｂを参照すると、孔位置ターゲット１０は、加工物Ｗの孔Ｈに挿入されるように構成された第１の端１０１と、第１の端１０１の反対側にある第２の端１０２とを含む。

孔位置ターゲット１０は、セルフセンタリングインサート１１０と、セルフセンタリングインサート１１０に取り付けられた光学ターゲット１２０とを含む。セルフセンタリングインサート１１０が、第１の端１０１に隣接して位置付けられ、光学ターゲット１２０が、第２の端１０２に隣接して位置付けられるため、セルフセンタリングインサート１１０を加工物の孔Ｈに挿入することができ、光学ターゲット１２０を加工物Ｗの孔Ｈの外側に残すことができる。

セルフセンタリングインサート１１０は中心線１１１を有し、光学ターゲット１２０は、セルフセンタリングインサート１１０の中心線１１１に対して固定位置にある。

セルフセンタリングインサート１１０は、加工物Ｗの孔Ｈに挿入され、セルフセンタリングインサート１１０の中心線１１１が加工物Ｗの孔Ｈのそれぞれの中心線Ｃと同軸に位置付けられるよう、セルフセンタリングされるように構成される。セルフセンタリングインサート１１０の中心線１１１を加工物Ｗの孔Ｈの中心線Ｃと同軸になるようにセンタリングすることによって、加工物Ｗの孔Ｈの中心線Ｃの位置を決定するために、セルフセンタリングインサート１１０の中心線１１１の位置を測定する方法を用いることができる。更に、光学ターゲット１２０をセルフセンタリングインサート１１０の中心線１１１に対して固定位置に置くことで、セルフセンタリングインサート１１０の中心線１１１の位置を決定し、よって加工物Ｗの孔Ｈの中心線Ｃの位置を決定するために、光学ターゲット１２０の位置を測定する方法を用いることができる。

１つの態様では、光学ターゲット１２０は、セルフセンタリングインサート１１０の中心線１１１と同心である円筒形の外面１２１を有する。円筒形の外面１２１をセルフセンタリングインサート１１０の中心線１１１と同心にすることによって、セルフセンタリングインサート１１０の中心線１１１の位置を決定し、よって加工物Ｗの孔Ｈの中心線Ｃの位置を決定するために、円筒形の外面１２１の位置を測定する方法を用いることができる。

図示した例では、第１の実施形態のセルフセンタリングインサート１１０は、径方向に拡張可能なブッシング１１２を含む。径方向に拡張可能なブッシング１１２が、加工物Ｗの孔Ｈに挿入でき、かつセルフセンタリングインサート１１０の中心線１１１を、加工物Ｗの孔Ｈの中心線Ｃにセルフセンタリングするために径方向に拡張できる任意のチューブ型構造を含むことができると理解されよう。
図示した例では、径方向に拡張可能なブッシング１１２は、拡張可能なベロー１１４の形態をとる。代替的な例では、径方向に拡張可能なブッシング１１２は、以下で第３の実施形態を参照して説明される拡張可能なコレットの形態をとりうる。

本書の拡張可能なベロー１１４は、チューブ型の構造であり、拡張可能なベロー１１４の軸方向の収縮が、拡張可能なベロー１１４の径方向の拡張に変換され、拡張可能なベロー１１４の軸方向の拡張が、拡張可能なベロー１１４の径方向の収縮に変換される。図示した例では、拡張可能なベロー１１４は、第１のベロー端１１５及び第２のベロー端１１６、並びに第１のベロー端１１５と第２のベロー端１１６との間の１つ以上の径方向のリッジ１１８を含む。拡張可能なベロー１１４を軸方向に収縮させることにより、１つ以上の径方向のリッジ１１８は、径方向に拡張する。拡張可能なベロー１１４を軸方向に拡張することによって、１つ以上の径方向のリッジ１１８は、径方向に収縮する。

図４Ａに示すように、拡張可能なベロー１１４を軸方向に拡張することによって、１つ以上の径方向のリッジ１１８が径方向に収縮し、これにより、拡張可能なベロー１１４を、加工物Ｗの孔Ｈに挿入することができる。図４Ｂに示すように、拡張可能なベローを加工物Ｗの孔Ｈに挿入した後に、１つ以上の径方向のリッジ１１８を径方向に拡張するために、拡張可能なベロー１１４を軸方向に収縮させることができる。次いで、１つ以上の径方向のリッジ１１８は、加工物Ｗの孔Ｈを画定する壁に接触し、これにより、拡張可能なベロー１１４の中心線１１１を加工物Ｗの孔Ｈのそれぞれの中心線Ｃにセルフセンタリングさせる。

図示した例では、円筒形の外面１２１がセルフセンタリングインサート１１０の中心線１１１と同心になるように、光学ターゲット１２０が、セルフセンタリングインサート１１０に取り付けられる。例として、光学ターゲットの位置がセルフセンタリングインサート１１０の中心線１１１の位置に対して固定されるように、光学ターゲット１２０を、セルフセンタリングインサート１１０に固定して位置付けることができる。光学ターゲット１２０の、セルフセンタリングインサート１１０の中心線１１１の位置に対する位置付けは、永続的でありうる。例では、セルフセンタリングインサート１１０及び光学ターゲット１２０は、一体化した本体として組み合わせることができる。精度を向上させるために、セルフセンタリングインサート１１０及び光学ターゲット１２０は、鋳造、成形、付加製造などの１つ以上のプロセスによって、一体化した本体として単一的にまとめて形成することができる。１つの態様では、光学ターゲット１２０の円筒形の外面１２１は、加工物Ｗの孔Ｈの中心線Ｃの決定の精度を向上させるために、５μｍ以下の表面円筒度（又は５μｍ以内の中心線に対する円筒形の表面の同心度の許容誤差）を有する。

図示した例では、セルフセンタリングインサート１１０は、圧縮デバイス１３０を収容するためのボア１１７を含む。圧縮デバイス１３０は、拡張可能なベロー１１４を軸方向に収縮させるように構成される。図示した例では、圧縮デバイス１３０は、ボルト１４０及びナット１６０を含む。

図示されたように、ボルト１４０は、第１のボルト端１４１及び第２のボルト端１４２を有する。ボルト１４０は、ボルト１４０の第１のボルト端１４１に位置付けられたボルトシャフト１４３と、ボルト１４０の第２のボルト端１４２に位置付けられたボルトヘッド１４４とを含む。ボルトシャフト１４３は、第１のシャフト端１４５と第２のシャフト端１４６とを含む。雄ねじ１４７は、ボルトシャフト１４３の第１のシャフト端１４５に位置付けられ、ボルトヘッド１４４は、第２のシャフト端１４６に接合される。ボルトヘッド１４４は、第１のボルトヘッド端１４８及び第２のボルトヘッド端１４９を含む。第１のボルトヘッド端１４８に第１のボルト面１５１が位置付けられ、第２のボルトヘッド端１４９に第２のボルト面１５２が位置付けられ、第１のボルトヘッド端１４８と第２のボルトヘッド端１４９との間に、外側ボルトヘッド表面１５０が位置付けられる。外側ボルトヘッド表面１５０は、セルフセンタリングインサート１１０のボア１１７内でのボルト１４０の保持力を高めるために、ボルトヘッド１４４の外周の周囲を延びる複数の面の形態をとることができる。

図示されたように、ナット１６０は、第１のナット端１６１と第２のナット端１６２とを有する。第１のナット端１６１に第１のナット面１６３が位置付けられ、第２のナット端１６２に第２のナット面１６４が位置付けられ、第１のナット端１６１と第２のナット端１６２との間に外側ナット表面１６５が位置付けられる。１つの態様では、外側ナット表面１６５は、ナット１６０の把持を高めるように構成されたナット把持表面１６６を含むことができる。図示されたように、ナット把持表面１６６は、ナット１６０を手動でトルクするための刻み付き表面の形態をとりうる。代替的には、ナット把持表面１６６は、ナット１６０を工具でトルクするための複数の面など、他の形態をとりうる。ナットボア１６７は、ナット１６０を通過して、第１のナット面１６３から第２のナット面１６４まで進み、ナットボア１６７は、ボルト１４０の雄ねじ１４７と係合するように構成された雌ねじ１６８を含む。

図示されたように、ボルトシャフト１４３は、セルフセンタリングインサート１１０の第１の端１０１のベロー端表面１１９のボア１１７を通過し、光学ターゲット１２０の第２の端１０２のターゲット端表面１２４まで進み、ボルト１４０の雄ねじ１４７がナット１６０の雌ねじ１６８と係合する。第１のナット面１６３は、光学ターゲット１２０と係合し、第１のボルト面１５１は、拡張可能なベロー１１４の第１のベロー端１１５と係合する。したがって、ボルト１４０及びナット１６０は、ナット１６０を回転させることによって拡張可能なベロー１１４を収縮させるように構成された圧縮デバイス１３０を形成する。しかしながら、圧縮デバイス１３０は、上記の例に限定されない。別の例では、ボルト１４０とナット１６０の位置を逆にすることができる。更に別の例では、圧縮デバイス１３０は、ラチェット又は拡張可能なベロー１１４を軸方向に収縮させるように構成された任意の他の圧縮デバイスの形態をとりうる。

図示した例では、孔位置ターゲット１０は、カラー１０３を含む。カラー１０３は、第１のカラー端表面１０４、第２のカラー端表面１０５、及び第１のカラー端表面１０４と第２のカラー端表面１０５との間に位置付けられた外側カラー表面１０６を含む。１つの態様では、外側カラー表面１０６は、カラー１０３の把持を高めるように構成されたカラー把持表面１０７を含むことができる。図示されたように、カラー把持表面１０７は、カラー１０３を手動でトルクするための刻み付き表面の形態をとりうる。代替的には、カラー把持表面１０７は、カラー１０３を工具でトルクするための複数の面など、他の形態をとりうる。

光学ターゲット１２０は、その上部に２次元パターン１２２を含む。１つの例では、上部の２次元パターン１２２は、光学ターゲット１２０の円筒形の外面１２１の周囲に配置された複数のドットのパターン１２３でありうる。１つの態様では、孔位置ターゲット１０の光学ターゲット１２０上のドットのパターン１２３が、別の孔位置ターゲット１０の光学ターゲット１２０上のドットのパターン１２３と異なるように、ドットのパターン１２３が固有でありうる。別の例では、上部の２次元パターン１２２は、光学ターゲット１２０の円筒形の外面１２１の周囲に配置された複数の２次元バーコード１２５でありうる。１つの態様では、孔位置ターゲット１０の光学ターゲット１２０上の２次元バーコード１２５が、別の孔位置ターゲット１０の光学ターゲット１２０上の２次元バーコード１２５と異なるように、２次元バーコード１２５が固有でありうる。

１つの態様では、２次元パターン１２２は、セルフセンタリングインサート１１０の中心線１１１に対して所定の６自由度の較正といった、セルフセンタリングインサート１１０の中心線１１１に対する所定の較正を有することができる。２次元パターン１２２の所定の較正は、２次元パターン１２２の決定位置に基づき、セルフセンタリングインサート１１０の中心線１１１を正確に決定するために使用することができる。

例では、２次元パターン１２２は、再帰反射素材を含む。２次元パターン１２２に再帰反射素材が含まれることにより、光学ターゲット１２０の円筒形の外面１２１の２次元パターン１２２の再帰反射素材に発光し、再帰反射素材により反射される光をキャプチャすることによって、２次元パターン１２２の画像がキャプチャされうる。

図５は、本書の第１の実施形態による、例示的な孔位置測定システムの描写である。

本書の第１の実施形態の孔位置測定システム１００は、上記の孔位置ターゲット１０、カメラシステム４０、及びカメラシステム４０と通信するコンピュータシステム５０を含む。図示されたように、カメラシステム４０は、光学ターゲット１２０上の２次元パターン１２２の画像をキャプチャするように構成される。図示されたように、コンピュータシステム５０は、光学ターゲット１２０上の２次元パターン１２２の特徴の３次元位置を測定し、円筒の表面形状の円筒軸の位置を抽出するように構成される。１つの態様では、コンピュータシステムは、光学ターゲットの円筒形の外面の２次元パターンの特徴の３次元位置を測定し、２次元パターンの特徴の３次元位置を円筒の表面形状に一致させ、円筒の表面形状の円筒軸の位置を抽出するように構成される。コンピュータシステム５０は、カメラシステム４０から分離されても、カメラシステム４０と統合されてもよい。

１つの態様では、孔位置測定システム１００は、複数の孔位置ターゲット１０を含む。別の態様では、カメラシステム４０は、複数の孔位置ターゲット１０の２次元パターン１２２の画像をキャプチャするように構成される。更に別の態様では、カメラシステム４０によってキャプチャされた単一の画像は、複数の孔位置ターゲット１０の２次元パターン１２２を含む。したがって、単一の画像の複数の孔位置ターゲット１０の２次元パターン１２２をキャプチャすることで、孔位置測定システム１００により、単一のカメラと複数の孔の単一のショット測定が同時にできるようになる。

１つの態様では、カメラシステム４０は３次元光学スキャナである。別の態様では、カメラシステムは携帯用３次元光学スキャナである。代替的には、３次元光学スキャナは、関節式アーム上で支持されるタイプのスキャナであってもよい。

図示されるように、携帯用３次元光学スキャナは、複数のポーズからリアルタイムデータを取得し、グリッドスタイルの座標系を利用して、３Ｄ画像を生成及び転送するように構成された一対の離間したレンズを有する、ステレオカメラスタイルのスキャナとして示される。

更に別の態様では、携帯用３次元光学スキャナは慣性航法システムを含む。携帯用３次元光学スキャナ内に含まれる慣性航法システムは、物理的なスキャナデバイスのオペレータの位置に関係なく、スキャンされた各ポーズの基になる共通座標のＸ－Ｙ－Ｚ設定に対して、固定の基準点を提供する。したがって、各ポーズの角度及びタイミング、即ちターゲットに対する空間及び時間のスキャナの配向は、慣性航法システムを介して、共通の基準フレーム有するよう保証される。

図６は、本書の第１の実施形態による、加工物Ｗの孔Ｈの位置を測定するための例示的な方法のフロー図である。

方法１０００は、ブロック１００２において、インサートを、中心線Ｃを有する孔Ｈ内にセンタリングする。インサートは、セルフセンタリングされるインサート１１０であっても、又は任意の外部手段によってセンタリングされる異なるインサートであってもよい。

光学ターゲット１２０は、セルフセンタリングインサート１１０の中心線１１１に対して固定位置でインサートに取り付けられる。光学ターゲット１２０は、その上部に２次元パターン１２２を含む。

方法１０００は、ブロック１００４において、光学ターゲット１２０上の２次元パターン１２２の画像をキャプチャすることを更に含む。上記のように、画像はカメラシステム４０によってキャプチャすることができる。１つの態様では、ブロック１００４において、画像をキャプチャするステップは、光学ターゲット１２０上の２次元パターン１２２の再帰反射素材に発光し、再帰反射素材により反映される光をキャプチャすることを含む。

方法１０００は、ブロック１００６において、光学ターゲット１２０上の２次元パターン１２２の特徴の３次元位置を測定することと、ブロック１００８において、２次元パターン１２２の特徴の３次元位置と、セルフセンタリングインサート１１０の中心線１１１に対する光学ターゲット１２０の固定位置とに基づき、セルフセンタリングインサート１１０の中心線１１１の位置を抽出することとを更に含む。これらのステップの各々は、カメラシステム４０、コンピュータシステム５０、又はコンピュータシステム５０に統合されたカメラシステム４０によって実行することができる。

光学ターゲット１２０上の２次元パターン１２２の特徴の３次元位置を測定するステップ１００６は、カメラシステム４０によってキャプチャされた画像の分析によって実行され、取得された画像内の光学ターゲットの２次元パターンを識別し、画像内のターゲット特徴の測定に基づき、光学ターゲットに対する距離が決定される。

例では、光学ターゲット１２０上の２次元パターン１２２の特徴の３次元位置を測定することは、図１に示す２次元パターン１２２のドットのパターン１２３のドット重心の３次元位置を測定することを含む。ドットのパターン１２３の各ドットは、カメラシステム４０によってキャプチャされた画像から決定することができる重心を有しており、各重心は、特定の３次元位置を有している。したがって、カメラシステム４０によってキャプチャされた各ドット重心の３次元位置を測定することによって、光学ターゲット１２０上の複数の正確な３次元位置を見つけることができる。

別の例では、光学ターゲット１２０上の２次元パターン１２２の特徴の３次元位置を測定することは、図２に示す２次元パターン１２２の２次元バーコード１２５の交点の３次元位置を測定することを含む。２次元バーコード１２５の各ラインは、３次元空間に１次元ベクトルを画定し、このベクトルは、カメラシステム４０によってキャプチャされた画像から決定することができる。また、２次元バーコード１２５の２つのラインの交点は、特定の３次元位置を画定する。したがって、カメラシステム４０によってキャプチャされた各バーコードパターンの交点の３次元位置を測定することによって、光学ターゲット１２０上の複数の正確な３次元位置を見つけることができる。

２次元パターン１２２の特徴の３次元位置を円筒の表面形状に一致させるステップ１００８は、例えば、円筒の表面形状の特徴の３次元位置の最善の一致を計算することによって、実行することができる。したがって、光学ターゲット１２０の円筒の表面形状を正確に見つけるために、光学ターゲット１２０上の複数の正確な３次元位置を使用することができる。

円筒の表面形状の円筒軸の位置を抽出するステップ１０１０は、例えば、円筒の表面形状の円筒軸の最善の一致を計算することによって、実行することができる。円筒軸の位置を抽出することによって、円筒軸の抽出された円筒位置を、加工物Ｗの孔Ｈの中心線と正確に等しくすることができる。

１つの態様では、方法１０００は、光学ターゲット１２０上の２次元パターン１２２の特徴の３次元位置を、既知の光学ターゲットの特徴の３次元位置のデータベースと比較することを更に含む。図５に示すように、光学ターゲット１２０上の２次元パターン１２２は固有でありうる。したがって、方法１０００は、固有の光学ターゲット１２０を加工物Ｗの孔Ｈの固有の位置に関連付けることができる。

図７は、組み立てられた状態での本書の第２の実施形態による、第１の例示的な孔位置ターゲットの斜視図である。図８は、組み立てられた状態での本記載の第２の実施形態による、第２の例示的な孔位置ターゲットの斜視図である。図９は、図７の孔位置ターゲットの分解斜視図である。図１０Ａは、径方向に収縮した状態の加工物の孔に挿入された、図７の孔位置ターゲットの断面図である。図１０Ｂは、径方向に拡張した状態の図１０Ａの孔位置ターゲットの断面図である。

図７、８、９、１０Ａ、１０Ｂ、１１及び図１２を参照すると、孔位置ターゲット２０は、加工物Ｗの孔Ｈに挿入されるように構成された第１の端２０１と、第１の端２０１の反対側にある第２の端２０２とを含む。

孔位置ターゲット２０は、セルフセンタリングインサート２１０と、セルフセンタリングインサート２１０に取り付けられた光学ターゲット２２０とを含む。セルフセンタリングインサート２１０が、第１の端２０１に隣接して位置付けられ、光学ターゲット２２０が、第２の端２０２に隣接して位置付けられるため、セルフセンタリングインサート２１０を加工物の孔Ｈに挿入することができ、光学ターゲット２２０を加工物Ｗの孔Ｈの外側に残すことができる。

セルフセンタリングインサート２１０は中心線２１１を有し、光学ターゲット２２０は、セルフセンタリングインサート２１０の中心線２１１に対して固定位置でセルフセンタリングインサート２１０に取り付けられ、光学ターゲット２２０は発光ディスプレイ２７０を含む。発光ディスプレイ２７０を含む光学ターゲット２２０をセルフセンタリングインサート２１０の中心線２１１に対して固定位置でセルフセンタリングインサート２１０に取り付けることによって、セルフセンタリングインサート２１０の中心線２１１の位置を決定するために、発光ディスプレイ２７０の位置を測定する方法を用いることができ、セルフセンタリングインサート２１０の中心線２１１の位置は、加工物Ｗの孔Ｈの中心線Ｃの位置に関連付けることができる。

セルフセンタリングインサート２１０は、加工物Ｗの孔Ｈに挿入され、セルフセンタリングインサート２１０の中心線２１１が加工物Ｗの孔Ｈのそれぞれの中心線Ｃと同軸に位置付けられるよう、セルフセンタリングされるように構成される。セルフセンタリングインサート２１０の中心線２１１を加工物Ｗの孔Ｈの中心線Ｃと同軸になるようにセンタリングすることによって、加工物Ｗの孔Ｈの中心線Ｃの位置を決定するために、セルフセンタリングインサート２１０の中心線２１１の位置を測定する方法を用いることができる。更に、光学ターゲット２２０をセルフセンタリングインサート２１０の中心線２１１に対して固定位置（又は既知のオフセット）に置くことで、セルフセンタリングインサート２１０の中心線２１１の位置を決定し、よって加工物Ｗの孔Ｈの中心線Ｃの位置を決定するために、光学ターゲット２２０の位置を測定する方法を用いることができる。１つの態様では、セルフセンタリングインサート２１０は、圧縮デバイス２３０を収容するためのボア２１７を含むことができる。

図示した例では、第１の実施形態のセルフセンタリングインサート２１０は、径方向に拡張可能なブッシング２１２を含む。径方向に拡張可能なブッシング２１２が、加工物Ｗの孔Ｈに挿入でき、かつセルフセンタリングインサート２１０の中心線２１１を、加工物Ｗの孔Ｈの中心線Ｃにセルフセンタリングするために径方向に拡張できる任意のチューブ型構造を含むことができると理解されよう。図示した例では、径方向に拡張可能なブッシング２１２は、拡張可能なベロー２１４の形態をとる。代替例示例では、径方向に拡張可能なブッシング２１２は、以下で第３の実施形態を参照して図示される拡張可能なコレットの形態をとりうる。

本書の拡張可能なベロー２１４は、チューブ型の構造であり、拡張可能なベロー２１４の軸方向の収縮が、拡張可能なベロー２１４の径方向の拡張に変換され、拡張可能なベロー２１４の軸方向の拡張が、拡張可能なベロー２１４の径方向の収縮に変換される。図示した例では、拡張可能なベロー２１４は、第１のベロー端２１５及び第２のベロー端２１６、並びに第１のベロー端２１５と第２のベロー端２１６との間の１つ以上の径方向のリッジ２１８を含む。拡張可能なベロー２１４を軸方向に収縮させることにより、１つ以上の径方向のリッジ２１８は、径方向に拡張する。拡張可能なベロー２１４を軸方向に拡張することによって、１つ以上の径方向のリッジ２１８は、径方向に収縮する。

図１０Ａに示すように、拡張可能なベロー２１４を軸方向に拡張することによって、１つ以上の径方向のリッジ２１８が径方向に収縮し、これにより、拡張可能なベロー２１４を、加工物Ｗの孔Ｈに挿入することができる。図１０Ｂに示すように、拡張可能なベロー２１４を加工物Ｗの孔Ｈに挿入した後に、１つ以上の径方向のリッジ２１８を径方向に拡張するために、拡張可能なベロー２１４を軸方向に収縮させることができる。次いで、１つ以上の径方向のリッジ２１８は、加工物Ｗの孔Ｈを画定する壁に接触し、これにより、拡張可能なベロー２１４の中心線２１１を加工物Ｗの孔Ｈのそれぞれの中心線Ｃにセルフセンタリングさせる。

図示した例では、光学ターゲット２２０がセルフセンタリングインサート２１０の中心線２１１に対して固定位置にあるように、光学ターゲット２２０がセルフセンタリングインサート１１０に取り付けられる。光学ターゲット２２０の、セルフセンタリングインサート２１０の中心線２１１の位置に対する固定した位置付けは、永続的でありうる。図示されたように、セルフセンタリングインサート２１０及び光学ターゲット２２０を支持するためのターゲット支持体２０３は、一体化した本体として組み合わせることができる。精度を向上させるために、セルフセンタリングインサート２１０及びターゲット支持体２０３は、鋳造、成形、付加製造などの１つ以上のプロセスによって、一体化した本体として単一的にまとめて形成することができる。

図示した例では、セルフセンタリングインサート２１０は、拡張可能なベロー２１４を軸方向に収縮させるように構成された圧縮デバイス２３０を含む。図示した例では、圧縮デバイス２３０は、ボルト２４０及びナット２６０を含む。

図示されたように、ボルト２４０は、第１のボルト端２４１及び第２のボルト端２４２を有する。ボルト２４０は、ボルト２４０の第１のボルト端２４１に位置付けられたボルトシャフト２４３と、ボルト２４０の第２のボルト端２４２に位置付けられたボルトヘッド２４４とを含む。ボルトシャフト２４３は、第１のシャフト端２４５と第２のシャフト端２４６とを含む。雄ねじ２４７は、ボルトシャフト２４３の第１のシャフト端２４５に位置付けられ、ボルトヘッド２４４は、第２のシャフト端２４６に接合される。ボルトヘッド２４４は、第１のボルトヘッド端２４８及び第２のボルトヘッド端２４９を含む。第１のボルトヘッド端２４８に第１のボルト面２５１が位置付けられ、第２のボルトヘッド端２４９に第２のボルト面２５２が位置付けられ、第１のボルトヘッド端２４８と第２のボルトヘッド端２４９との間に、外側ボルトヘッド表面２５０が位置付けられる。外側ボルトヘッド表面２５０は、ボルト２４０のトルクを改善するためにボルトヘッド２４４の外周の周りを延びる複数の面の形態をとることができる。

図示されたように、ナット２６０は、第１のナット端２６１と第２のナット端２６２とを有する。第１のナット端２６１に第１のナット面２６３が位置付けられ、第２のナット端２６２に第２のナット面２６４が位置付けられ、第１のナット端２６１と第２のナット端２６２との間に外側ナット表面２６５が位置付けられる。図示されたように、ナット把持表面２６６は、セルフセンタリングインサート２１０で保持を改善するための複数の面の形態をとることができる。ナットボア２６７は、ナット２６０を通過して、第１のナット面２６３から第２のナット面２６４まで進み、ナットボア２６７は、ボルト２４０の雄ねじ２４７と係合するように構成された雌ねじ２６８を含む。

図示されたように、ボルトシャフト２４３は、第１のベロー端２１５でボア２１７を通過し、拡張可能なベロー２１４を通って第２のベロー端２１６まで進み、ボルト２４０の雄ねじ２４７がナット２６０の雌ねじ２６８に係合する。ボルト２４０は第１のベロー端２１５と係合し、ナット２６０は第２のベロー端２１６と係合する。したがって、ボルト２４０及びナット２６０は、ボルト２４０を回転させることによって拡張可能なベロー２１４を収縮させるように構成された圧縮デバイス２３０を形成する。しかしながら、圧縮デバイス２３０は、上記の例に限定されない。別の例では、ボルト２４０とナット２６０の位置が逆にされてもよい。更に別の例では、圧縮デバイス２３０は、ラチェット又は拡張可能なベロー２１４を軸方向に収縮させるように構成された任意の他の圧縮デバイスの形態をとりうる。

上記のように、光学ターゲット２２０は発光ディスプレイ２７０を含む。発光ディスプレイ２７０は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、又は量子ドット発光ダイオード（ＱＬＥＤ）を含む。発光ディスプレイ２７０は、その上部に２次元パターン２２２を含む。発光ディスプレイ２７０の位置を測定することによって、加工物Ｗの孔Ｈの中心線Ｃの位置と関連付けられうる、セルフセンタリングインサート２１０の中心線２１１の位置を決定することができる。１つの態様では、２次元パターン２２は、セルフセンタリングインサート２１０の中心線２１１に対して所定の６自由度の較正といった、セルフセンタリングインサート２１０の中心線２１１に対する所定の較正を有することができる。２次元パターン２２２の所定の較正は、２次元パターン２２２の決定位置に基づき、セルフセンタリングインサート２１０の中心線２１１を正確に決定するために使用することができる。更に、発光ディスプレイ２７０から発光することにより、２次元パターン２２２を、カメラシステムによって、より容易にキャプチャすることができる。

図７に示された例では、２次元パターン２２２は、複数のドットのパターン２２３でありうる。１つの態様では、ドットのパターン２２３は、孔位置ターゲット２０の光学ターゲット２２０上のドットのパターン２２３が、別の孔位置ターゲット２０の光学ターゲット２２０上のドットのパターン２２３と異なるように、固有に表示することができる。２次元パターン２２２のドットのパターン２２３のドット重心の３次元位置を決定することができる。ドットのパターン２２３の各ドットは、カメラシステムによってキャプチャされた画像から決定することができる重心を有しており、各重心は、特定の３次元位置を有している。したがって、各ドットの重心の３次元位置を測定することによって、光学ターゲット２２０の発光ディスプレイ２７０の複数の正確な３次元位置を見つけることができる。

図８に示す別の例では、２次元パターン２２２は、光学ターゲット２２０により表示される複数の２次元バーコード２２５でありうる。１つの態様では、孔位置ターゲット２０の光学ターゲット２２０上の２次元バーコード２２５が、別の孔位置ターゲット２０の光学ターゲット２２０に表示される２次元バーコード２２５と異なるように、２次元バーコード２２５が固有に表示されうる。バーコードパターンの各ラインは、３次元空間に１次元ベクトルを画定し、このベクトルは、カメラシステムによってキャプチャされた画像から決定することができる。また、バーコードパターンの２つのラインの交点は、特定の３次元位置を画定する。したがって、バーコードパターンの交点の３次元位置を測定することによって、光学ターゲット２２０の発光ディスプレイ２７０の複数の正確な３次元位置を見つけることができる。

更に、光学ターゲット２２０に発光ディスプレイ２７０を含むことにより、光学ターゲット２２０は、光学ターゲット２２０の２次元パターン２２２を良好に修正することができる。２次元パターン２２２を修正することは、例えば、２次元パターンのサイズを変更すること、発光ディスプレイの光の強さ２７０を修正すること、発光ディスプレイ２７０の光の波長を修正すること、及び発光ディスプレイ２７０の光の時間変調を含むことができる。

図１１は、、本書の第２の実施形態による、例示的な孔位置測定システムの描写である。

孔位置測定システム２００は、孔位置ターゲット２０、光学ターゲット２２０の２次元パターン２２２の画像をキャプチャするように構成されたカメラシステム４０、及びカメラシステム４０と通信し、かつ孔位置ターゲット２０と通信するコンピュータシステム５０を含む。コンピュータシステム５０は、光学ターゲット２２０の２次元パターン２２２の修正を制御し、かつ光学ターゲット２２０の２次元パターン２２２の画像から、セルフセンタリングインサートの中心線２１１の３次元座標を決定するように構成される。コンピュータシステム５０は、カメラシステム４０から分離されても、カメラシステム４０と統合されてもよい。

１つの態様では、孔位置測定システム２００は、複数の孔位置ターゲット２０を含む。別の態様では、カメラシステム４０は、複数の孔位置ターゲット２０の２次元パターン２２２の画像をキャプチャするように構成される。更に別の態様では、カメラシステム４０によってキャプチャされた単一の画像は、複数の孔位置ターゲット２０の２次元パターン２２２を含む。したがって、単一の画像の複数の孔位置ターゲット２０の２次元パターン２２２をキャプチャすることで、孔位置測定システム２００により、単一のカメラと複数の孔の単一のショット測定が同時にできるようになる。

１つの態様では、カメラシステム４０は３次元光学スキャナである。別の態様では、カメラシステムは携帯用３次元光学スキャナである。代替的には、３次元光学スキャナは、関節式アーム上で支持されるタイプのスキャナであってもよい。

図示されるように、携帯用３次元光学スキャナは、複数のポーズからリアルタイムデータを取得し、グリッドスタイルの座標系を利用して、３Ｄ画像を生成及び転送するように構成された一対の離間したレンズを有する、ステレオカメラスタイルのスキャナとして示される。

携帯用３次元光学スキャナは、慣性航法システムを含むことができる。携帯用３次元光学スキャナ内に含まれる慣性航法システムは、物理的なスキャナデバイスのオペレータの位置に関係なく、スキャンされた各ポーズの基になる共通座標のＸ－Ｙ－Ｚ設定に対して、固定の基準点を提供する。したがって、各ポーズの角度及びタイミング、即ちターゲットに対する空間及び時間のスキャナの配向は、慣性航法システムを介して、共通の基準フレーム有するよう保証される。

１つの態様では、発光ディスプレイ２７０及びカメラシステム４０は、マッチング偏光フィルタ及びマッチング波長フィルタのうちの少なくとも１つを含むことができる。発光ディスプレイ２７０とカメラシステム４０の偏光フィルタ及び／又は波長フィルタを一致させることにより、複数の孔位置ターゲット２０の２次元パターン２２２の画像をキャプチャする孔位置測定システム２００の性能を高めることができる。

図１２は、本書の第２の実施形態による、加工物Ｗの孔Ｈの位置を測定するための例示的な方法のフロー図である。

孔Ｈの位置を測定する方法２０００は、ブロック２００２において、中心線を有するインサートを孔内にセンタリングすることを含む。インサートは、セルフセンタリングされるインサート２１０であっても、又は任意の外部手段によってセンタリングされる異なるインサートであってもよい。光学ターゲット２２０は、インサートの中心線２１１に対して固定位置でインサートに取り付けられる。光学ターゲット２２０は、上部に２次元パターン２２２を含む発光ディスプレイ２７０を含む。例では、２次元パターン２２２は、例えば、ドットのパターン２２３又は２次元バーコード２２５を含むことができる。

方法２０００は、ブロック２００４において、光学ターゲットの２次元パターン２２２の画像をキャプチャすることを更に含む。上記のように、画像はカメラシステム４０によってキャプチャすることができる。

方法２０００は、ブロック２００６において、光学ターゲット２２０の２次元パターン２２２を修正することを更に含む。

方法２０００は、ブロック２００８において、光学ターゲット２２０の修正された２次元パターン２２２の画像をキャプチャすることを更に含む。上記のように、画像はカメラシステム４０によってキャプチャすることができる。

ステップ２００６では、２次元パターン２２２を修正することは、例えば、２次元パターンのサイズを変更すること、発光ディスプレイの光の強さ２７０を修正すること、発光ディスプレイ２７０の光の波長を修正すること、及び発光ディスプレイ２７０の光の時間変調を含むことができる。

２次元パターン２２２のサイズを変更することは、例えば、ドットのパターン２２３の各ドットのサイズを増減すること、又は２次元バーコード２２５のバーのサイズを増減することを含みうる。２次元パターン２２２のサイズを増減することにより、方法２０００は、カメラシステム４０と孔位置ターゲット２０との間の距離を補償することができる。例示的な態様では、カメラシステム４０は、単独で又はコンピュータシステム５０によって、２次元パターン２２２のサイズを制御することができる。したがって、方法２０００は、２次元パターン２２２の画像をキャプチャするカメラシステム４０からのリアルタイムのフィードバックに基づき、２次元パターン２２２のサイズの双方向制御を提供することができる。

発光ディスプレイの光の強さ２７０を修正することにより、、方法２０００は、環境条件、即ち、背景光の強度、を補償することができる。例示的な態様では、カメラシステム４０は、単独で又はコンピュータシステム５０により、２次元パターン２２２の光の強さを制御することができる。したがって、方法２０００は、２次元パターン２２２の画像をキャプチャするカメラシステム４０からのリアルタイムのフィードバックに基づき、２次元パターン２２２の強度の双方向制御を提供することができる。

発光ディスプレイの光の波長２７０を修正することにより、方法２０００は、発光ディスプレイ２７０から放射された光の波長を区別することによって、環境条件を補償することができる。例示的な態様では、カメラシステム４０は、単独で又はコンピュータシステム５０により、２次元パターン２２２の光の波長を制御することができる。したがって、方法２０００は、２次元パターン２２２の画像をキャプチャするカメラシステム４０からのリアルタイムのフィードバックに基づき、２次元パターン２２２の波長の双方向制御を提供することができる。

発光ディスプレイ２７０の光の時間変調により、方法２０００は、環境条件を補償することができる。光の時間変調は、例えば、発光ディスプレイ２７０の光の点滅を含むことができる。例示的な態様では、カメラシステム４０は、単独で又はコンピュータシステム５０により、２次元パターン２２２の光の時間変調を制御することができる。したがって、方法２０００は、２次元パターン２２２の画像をキャプチャするカメラシステム４０からのリアルタイムのフィードバックに基づき、２次元パターン２２２の位相の双方向制御を提供することができる。

したがって、上記のように、カメラシステム４０が単独で又はコンピュータシステム５０により光学ターゲット２２０の２次元パターン２２２を修正することは、光学ターゲット２２０を、測定値をとる際の条件に調整する方法２０００を提供することができる。

別の態様では、光学ターゲット２２０の２次元パターン２２２を修正することは、孔位置ターゲット２０のステータスを伝達できる。したがって、２次元パターン２２２を修正することは、孔位置ターゲット２０のステータスを含む信号を伝達でき、このことは、信号を孔位置ターゲットのＩＤと関連付けることを含みうる。

図１３は、組み立てられた状態での本書の第３の実施形態による、例示的な孔位置ターゲットの斜視図である。図１４は、図１３の孔位置ターゲットの分解斜視図である。図１５Ａは、径方向に収縮した状態の加工物の孔に挿入された、図１３の孔位置ターゲットの断面図である。図１５Ｂは、径方向に拡張した状態の図１５Ａの孔位置ターゲットの断面図である。

図１３、１４、１５Ａ、及び１５Ｂを参照すると、孔位置ターゲット３０は、加工物Ｗの孔Ｈに挿入されるように構成された第１の端３０１、及び第１の端３０１の反対側の第２の端３０２を含む。

孔位置ターゲット３０は、セルフセンタリングインサート３１０と、セルフセンタリングインサート３１０に取り付けられたレーザービームエミッタ３２０とを含む。セルフセンタリングインサート３１０を加工物の孔Ｈに挿入することができ、レーザービームＬを加工物Ｗの孔Ｈの外側に放射することができるように、セルフセンタリングインサート３１０が第１の端３０１近傍に位置付けられ、レーザービームＬが第２の端３０２近傍に放射される。セルフセンタリングインサート３１０は中心線３１１を有し、放射したレーザービームＬは、セルフセンタリングインサート３１０の中心線３１１に対して同心である。

セルフセンタリングインサート３１０は、加工物Ｗの孔Ｈに挿入され、セルフセンタリングインサート３１０の中心線３１１が加工物Ｗの孔Ｈのそれぞれの中心線Ｃと同軸に位置付けられるよう、セルフセンタリングされるように構成される。セルフセンタリングインサート３１０の中心線３１１を加工物Ｗの孔Ｈの中心線Ｃと同軸になるようにセンタリングすることによって、加工物Ｗの孔Ｈの中心線Ｃの位置を決定するために、セルフセンタリングインサート３１０の中心線３１１の位置を測定する方法を用いることができる。更に、放射されたレーザービームＬをセルフセンタリングインサート３１０の中心線３１１と同心にすることによって、セルフセンタリングインサート３１０の中心線３１１の位置を決定し、よって加工物Ｗの孔Ｈの中心線Ｃの位置を決定するために、放射されたレーザービームＬの位置を測定する方法を用いることができる。１つの態様では、放射されたレーザービームの軸は、セルフセンタリングインサートの中心線と５μｍ以下の同心である。

図示した例では、第１の実施形態のセルフセンタリングインサート３１０は、径方向に拡張可能なブッシング３１２を含む。径方向に拡張可能なブッシング３１２が、加工物Ｗの孔Ｈに挿入でき、かつセルフセンタリングインサート３１０の中心線３１１を、加工物Ｗの孔Ｈの中心線Ｃにセルフセンタリングするために径方向に拡張できる任意のチューブ型構造を含むことができると理解されよう。図示した例では、径方向に拡張可能なブッシング３１２は、拡張可能なコレット３１４の形態をとる。代替例示例では、径方向に拡張可能なブッシング３１２は、以下で第１及び第３の実施形態を参照して図示される拡張可能なベローの形態をとりうる。

本書の拡張可能なコレット３１４は、チューブ型の構造であり、拡張可能なコレット３１４に印加される径方向外側に向かう力が拡張可能なコレット３１４を径方向に拡張する。

図示した例では、拡張可能なコレット３１４は、第１のコレット端３１５、第２のコレット端３１６、及び第１のコレット端３１５と第２のコレット端３１６との間の軸ビーム３１８を含む。径方向外側に向かう力を拡張可能なコレット３１４に印加することによって、軸ビーム３１８は、周方向に分離し、径方向外側に向かってに拡張する。

図１５Ａに示すように、拡張可能なコレット３１４に印加される径方向外側に向かう力を低下させることにより、軸ビーム３１８が径方向に収縮し、これにより、拡張可能なコレット３１４を加工物Ｗの孔Ｈに挿入することができる。図１５Ｂに示すように、拡張可能なコレット３１４を加工物Ｗの孔Ｈに挿入した後に、径方向外側に向かう力が拡張可能なコレット３１４に印加され、軸ビーム３１８が径方向に拡張する。次いで、軸ビーム３１８は、加工物Ｗの孔Ｈを画定する壁に接触し、これにより、拡張可能なコレット３１４の中心線３１１を加工物Ｗの孔Ｈのそれぞれの中心線Ｃにセルフセンタリングさせる。

図示した例では、放射されたレーザービームＬがセルフセンタリングインサート３１０の中心線３１１と同心になるように、レーザービームエミッタ３２０がセルフセンタリングインサート３１０に取り付けられる。例として、レーザービームエミッタ３２０の位置がセルフセンタリングインサート３１０の中心線３１１の位置に対して固定されるように、レーザービームエミッタ３２０を、セルフセンタリングインサート３１０に固定して位置付けることができる。レーザービームエミッタ３２０の、セルフセンタリングインサート３１０の中心線３１１の位置に対する位置付けは、永続的でありうる。

図示した例において、セルフセンタリングインサート３１０は、拡張可能なコレット３１４を径方向に拡張するために力を加えるように構成された拡張デバイス３３０を含む。図示した例では、拡張デバイス３３０は、第１のウェッジ３４０、第２のウェッジ３５０、及びカラー３６０を含む。

図示されたように、第１のウェッジ３４０は、第１のウェッジ下端３４１、第１のウェッジ下端３４１の反対側の第１のウェッジ上端３４２、及び第１のウェッジ下端３４１と第１のウェッジ上端３４２との間の第１の中空シャフト３４３を有している。第１の傾斜したウェッジ面３４４が、第１のウェッジ３４０の第１のウェッジ下端３４１に位置付けられる。第１の傾斜したウェッジ面３４４は、拡張可能なコレット３１４の傾斜したコレット面と係合するように構成される。雄ねじ３４５が、第１の中空シャフト３４３の外面に位置付けられ、ウェッジ把持部３４６が、第１のウェッジ３４０の第１のウェッジ上端３４２に位置付けられる。ウェッジ把持部３４６は、ウェッジ把持表面３４８を含むことができる。ウェッジ把持表面３４８は、ウェッジ把持部３４６の手動トルクを高めるため、刻み付き表面の形態をとることができる。代替的には、ウェッジ把持表面３４８は、工具でウェッジ把持部３４６をトルクするための複数の面など、他の形態をとりうる。第１のウェッジ３４０は、拡張可能なコレット３１４の中空内部の第１の端を通過し、第１の傾斜したウェッジ面３４４が傾斜したコレット面３１９と係合し、雄ねじ３４５とウェッジ把持部３４６が拡張可能なコレット３１４の中空内部の第２の端を通って延びるようにサイズが決められる。

図示されたように、第２のウェッジ３５０は、第２のウェッジ下端３５１、第２のウェッジ下端３５１と反対側の第２のウェッジ上端３５２及び第２のウェッジ下端３５１と第２のウェッジ上端３５２との間の第２の中空シャフト３５３を有している。第２の傾斜したウェッジ面３５４は、第２のウェッジ３５０の第２のウェッジ上端３５２に位置付けられる。第２の傾斜したウェッジ面３５４は、拡張可能なコレット３１４の傾斜したコレット面３１９と係合するように構成される。第２の中空シャフト３５３は、拡張可能なコレット３１４の中空内部を通過して、第２の傾斜したウェッジ面３５４が傾斜したコレット面３１９と係合するように、サイズが決められる。

第１の傾斜したウェッジ面３４４及び第２の傾斜したウェッジ面３５４が傾斜したコレット面３１９と係合することによって、第２のウェッジ３５０に向かう第１のウェッジ３４０の軸方向の動きが、径方向外側に向かう力を発生させ、その力が拡張可能なコレット３１４に印加され、軸ビーム３１８を周方向に分離し、径方向に拡張する。

カラー３６０は、第２のウェッジ３５０に向かう第１のウェッジ３４０の軸方向の動きを提供することができる。図示されたように、カラー３６０は、第１のカラー部分３６１及び第２のカラー部分３６６を含む。

第１のカラー部分３６１は、第１のカラー下端３６２及び第１のカラー上端３６３を有している。第１のカラー上端３６３は、第２のカラー部分の対応する波状の表面と係合するように構成された波状の上面３６４を含むことができ、第１のカラーボア３６５は、第１のカラー下端３６２から第１のカラー上端３６３まで、第１のカラー部分３６１を通過する。

第２のカラー部分３６６は、第２のカラー下端３６７及び第２のカラー上端３６８を有している。第２のカラー部分３６６は、第２のカラー把持表面３６９を含むことができる。第２のカラー把持表面３６９は、第２のカラー把持表面３６９の手動トルクを高めるため、刻み付き表面の形態をとることができる。代替的には、カラー把持表面３６９は、第２のカラー把持表面３６９を工具でトルクするための複数の面など、他の形態をとりうる。第２のカラー部分３６６は、第２のカラー下端３６７から第２のカラー上端３６８まで第２のカラー部分３６６を通過するボアに雌ねじ３７０を含む。第２のカラー部分３６６の雌ねじ３７０は、第１のウェッジ３４０の雄ねじに係合し、第１のウェッジ３４０を第２のウェッジ３５０に向かって軸方向に動かすように構成される。

したがって、第１のウェッジ３４０、第２のウェッジ３５０、及びカラー３６０は、カラー３６０を回転させることによって、径方向外側に向かう力を拡張可能なコレット３１４に印加するように構成される拡張デバイス３３０を形成する。しかしながら、拡張デバイス３３０は、上記の例に限定されない。別の例では、第１のウェッジ３４０、第２のウェッジ３５０、及びカラー３６０の位置を逆にすることができる。更に別の例では、拡張デバイス３３０は、バネ、又は拡張可能なコレット３１４を径方向に拡張するように構成された任意の他の拡張デバイスの形態をとりうる。

図示されたように、孔位置ターゲット３０は、電力デバイス３８０を更に含む。図示した例では、電力デバイス３８０は、バッテリー３８１、電力スイッチ３８２、及び導管３８３を含む。しかしながら、電力デバイス３８０は、上記の例に限定されない。別の例では、電力デバイス３８０は、電力供給に接続されたワイヤを含むことができるだろう。

図１６Ａは、レーザービームエミッタから第１の距離ｄ１に光センサを含む、本書の第３の実施形態による例示的な孔位置測定システムの描写である。図１６Ｂは、レーザービームエミッタから第２の距離ｄ２に光センサを含む、本書の第３の実施形態による例示的な孔位置測定システムの描写である。

孔位置測定システム３００は、放射されたレーザービームＬの軸がセルフセンタリングインサート３１０の中心線３１１と同心である孔位置ターゲット３０、レーザービームエミッタ３２０からいくつかの距離で放射されたレーザービームＬの位置を感知する光学システム４１、並びに孔位置ターゲット３０及びオプションで光学システム４１と通信するコンピュータシステム５０を含む。コンピュータシステム５０は、放射されたレーザービームＬの感知された位置から、セルフセンタリングインサート３１０の中心線３１１の３次元座標を決定するように構成される。光学システム４１は、レーザービームエミッタ３２０からいくつかの距離で放射されたレーザービームＬの位置を感知することができる任意の光学システムである。コンピュータシステム５０は、カメラシステム４０から分離されても、カメラシステム４０と統合されてもよい。

１つの態様では、孔位置測定システム３００は、複数の孔位置ターゲット３０を含む。別の態様では、光学システム４１は、いくつかの放射されたレーザービームＬの位置を同時の感知するように構成される。したがって、いくつかの放射されたレーザービームＬの位置を同時の感知することにより、孔位置測定システム３００は、いくつかの孔を同時に測定することができる。

光学システム４１は、携帯用光学システムとすることができる。代替的には、光学システム４１は、関節式アームで支持されるタイプのシステムである。

１つの態様では、レーザービームエミッタ３２０は、放射されたレーザービームＬの出力を変調するように構成される。放射されたレーザービームＬの変調を制御することによって、レーザービームエミッタ３２０は、環境条件、例えば背景光の強度など、を補償することができる。

別の態様では、光学システム４１及び／又はコンピュータシステム５０は、放射されたレーザービームＬの変調を制御するように構成される。放射されたレーザービームＬの変調を制御することで、孔位置測定システム３００は、光学システム４１による放射されたレーザービームＬの感知を容易にするために、放射されたレーザービームＬを変調することによって、環境条件、例えば、環境光の強度など、を補償することができる。したがって、孔位置測定システム３００は、放射されたレーザービームＬの位置を感知する光学システム４１からのリアルタイムのフィードバックに基づき、放射されたレーザービームＬの変調の双方向制御を提供することができる。

更に、１つの態様では、放射されたレーザービームＬは、信号を送信するように変調され、コンピュータシステム５０は、放射されたレーザービームＬの変調出力から信号を抽出するように構成される。信号は、孔位置ターゲットのステータス、孔位置ターゲットのＩＤ、又はレーザービームエミッタのステータスを表示することができる。

１つの態様では、レーザービームエミッタ３２０及び光学システム４１は、マッチング偏光フィルタ及びマッチング波長フィルタのうちの少なくとも１つを含むことができる。レーザービームエミッタ３２０及び光学システム４１の偏光フィルタ及び／又は波長フィルタを一致させることにより、孔位置測定システム３００の放射されたレーザービームＬの位置を感知する性能を高めることができる。

図１７は、本書の第３の実施形態による、加工物Ｗの孔の位置を測定するための例示的な方法のフロー図である。

孔Ｈの位置を測定する方法３０００は、ブロック３００２において、中心線を有するインサートを孔内にセンタリングすることを含む。インサートは、セルフセンタリングされるインサート３１０であっても、又は任意の外部手段によってセンタリングされる異なるインサートであってもよい。

方法３０００は、ブロック３００４で、インサートに取り付けられたレーザービームエミッタからレーザービームを放射することを更に含み、放射されたレーザービームの軸は、インサートの中心線と同心である。

方法３０００は、ブロック３００６で、レーザービームエミッタからいくつかの距離で放射されたレーザービームの位置を感知することを更に含む。

方法３０００は、ブロック３００８で、放射されたレーザービームの感知された位置から、セルフセンタリングインサートの中心線の３次元座標を決定することを更に含む。

１つの態様では、方法３０００は、放射されたレーザービームの出力を変調することと、放射されたレーザービームの変調された出力から信号を抽出することとを更に含む。別の態様では、方法３０００は、信号を孔位置ターゲットのステータスに関連付けることを更に含む。

１つの態様では、方法３０００は、信号を孔位置ターゲットのＩＤに関連付けることを更に含む。

１つの態様では、方法３０００は、信号をレーザービームエミッタのステータスに関連付けることを更に含む。

１つの態様では、方法３０００は、内部に孔を有する物品を回転させることと、回転中にレーザービームエミッタからレーザービームを放射することと、回転中にレーザービームエミッタからいくつかの距離で放射されたレーザービームの位置を感知することと、放射されたレーザービームの感知された位置からの回転を通して、セルフセンタリングインサートの中心線の３次元座標を決定することとを更に含む。

本開示の例は、図１８に示している航空機の製造及び保守方法４０００と図１９に示している航空機４００２に照らして、説明されうる。航空機の製造及び保守方法４０００は、製造前段階において、航空機４００２の仕様及び設計４００４と、材料の調達４００６とを含みうる。製造段階では、航空機４００２の構成要素／サブアセンブリの製造４００８及びシステムインテグレーション４０１０が行われる。その後、航空機４００２は、認可及び納品４０１２を経て、運航４０１４に供されうる。顧客により運航されている期間中に、航空機４００２には、定期的な整備及び保守４０１６（改造、再構成、改修なども含みうる）が予定される。

方法４０００の各プロセスは、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客）によって実施されうるか、又は実行されうる。この明細書において、システムインテグレータは、任意の数の航空機製造者及び主要システム下請業者を含みうるがそれらに限定されず、第三者は、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含みうるがそれらに限定されず、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などでありうる。

本開示の孔位置ターゲット、孔位置測定システム、及び孔の位置を測定するための方法は、航空機の製造・保守方法１０００の１つ以上の任意の段階（航空機４００２の仕様及び設計４００４、材料の調達４００６、構成要素／サブアセンブリの製造４００８、システムインテグレーション４０１０、認可及び納品４０１２、航空機の運航４０１４への配置、及び定期的な整備及び保守４０１６を含む）において、用いられうる。

図１９に示しているように、例示的な方法４０００によって製造された航空機４００２は、複数のシステム４０２０と内装４０２２とを伴う、機体４０１８を含みうる。複数のシステム４０２０の例は、推進システム４０２４、電気システム４０２６、液圧システム４０２８、及び環境システム４０３０のうちの１つ以上を含みうる。任意の数の他のシステムも含まれうる。本開示の孔位置ターゲット、孔位置測定システム、及び孔の位置を測定するための方法は、航空機４００２のシステムのいずれかに用いられうる。

更に、本開示は、以下の条項に係る実施形態を含む。
条項Ａ１． 中心線を有するセルフセンタリングインサートと、
セルフセンタリングインサートの中心線に対して固定位置でセルフセンタリングインサートに取り付けられた光学ターゲットであって、光学ターゲットの表面に２次元パターンを含む、光学ターゲットと
を含む、孔位置ターゲット。
条項Ａ２． 光学ターゲットが、セルフセンタリングインサートの中心線と同心であって、２次元パターンを含む円筒形の外面を有する、条項Ａ１に記載の孔位置ターゲット。
条項Ａ３． 光学ターゲットの円筒形の外面が、５μｍ以下の表面円筒度を有する、条項Ａ２に記載の孔位置ターゲット。
条項Ａ４． セルフセンタリングインサートが、径方向に拡張可能なブッシングを含む、条項Ａ１からＡ３のいずれか一項に記載の孔位置ターゲット。
条項Ａ５． 径方向に拡張可能なブッシングが、拡張可能なベローを含む、条項Ａ４に記載の孔位置ターゲット。
条項Ａ６． 径方向に拡張可能なブッシングが、拡張可能なコレットを含む、条項Ａ４に記載の孔位置ターゲット。
条項Ａ７． ２次元パターンが、ドットのパターンを含む、条項Ａ１からＡ６のいずれか一項に記載の孔位置ターゲット。
条項Ａ８． ２次元パターンが、２次元バーコードを含む、条項Ａ１からＡ７のいずれか一項に記載の孔位置ターゲット。
条項Ａ９． ２次元パターンが、再帰反射素材を含む、条項Ａ１からＡ８のいずれか一項に記載の孔位置ターゲット。
条項Ａ１０． 孔位置測定システムに含まれる、条項Ａ１に記載の孔位置ターゲットであって、測定システムが、
光学ターゲットの上の２次元パターンの画像をキャプチャするように構成されたカメラシステムと、
光学ターゲットの上の２次元パターンの特徴の３次元位置を測定し、セルフセンタリングインサートの中心線の位置を抽出するように構成されたコンピュータシステムと
を含む、孔位置ターゲット。
条項Ａ１１． 複数の孔位置ターゲットを含む、条項Ａ１０に記載の孔位置測定システム。
条項Ａ１２． カメラシステムが、複数の孔位置ターゲットの２次元パターンの１つ以上の画像をキャプチャするように構成される、条項Ａ１１に記載の孔位置測定システム。
条項Ａ１３． カメラシステムによってキャプチャされた単一の画像が、複数の孔位置ターゲットの２次元パターンを含む、条項Ａ１２に記載の孔位置測定システム。
条項Ａ１４． カメラシステムが、３次元光学スキャナである、条項Ａ１０に記載の孔位置測定システム。
条項Ａ１５． カメラシステムが携帯用３次元光学スキャナである、条項Ａ１０に記載の孔位置測定システム。
条項Ａ１６． 孔の位置を測定するための方法であって、
中心線を有するインサートを孔内でセンタリングすることであって、光学ターゲットが、セルフセンタリングインサートの中心線に対して固定位置でインサートに取り付けられ、光学ターゲットの表面上に２次元パターンを含む、インサートをセンタリングすることと、
光学ターゲットの上の２次元パターンの画像をキャプチャすることと、
光学ターゲットの上の２次元パターンの特徴の３次元位置を測定することと、
光学ターゲット、及びインサートの中心線に対する光学ターゲットの前記固定位置の上の前記２次元パターンの特徴の３次元位置に基づき、インサートの中心線の位置を抽出することと
を含む、方法。
条項Ａ１７． 光学ターゲットの上の２次元パターンの特徴の３次元位置を測定することが、２次元パターンのドットのパターンのドット重心の３次元位置を測定することを含む、条項Ａ１６に記載の方法。
条項Ａ１８． 光学ターゲットの上の２次元パターンの特徴の３次元位置を測定することが、２次元パターンのバーコードパターンの交点の３次元位置を測定することを含む、条項Ａ１６又はＡ１７に記載の方法。
条項Ａ１９． 光学ターゲットの上の２次元パターンの特徴の３次元位置を、既知の光学ターゲットの特徴の３次元位置のデータベースと比較することを更に含む、条項Ａ１６からＡ１８のいずれか一項に記載の方法。
条項Ａ２０． 画像をキャプチャすることが、光学ターゲットの上の前記２次元パターンの再帰反射素材に光を放射することと、再帰反射素材によって反射された光をキャプチャすることとを含む、条項Ａ１６からＡ１９のいずれか一項に記載の方法。
条項Ｂ１． 中心線２１１を有するセルフセンタリングインサート２１０と、
セルフセンタリングインサート２１０の中心線２１１に対して固定位置でセルフセンタリングインサート２１０に取り付けられた光学ターゲット２２０であって、２次元パターン２２２を含む発光ディスプレイ２７０を含む光学ターゲット２２０と
を含む、孔位置ターゲット２０。
条項Ｂ２． セルフセンタリングインサート２１０が、径方向に拡張可能なブッシング２１２を含む、条項Ｂ１に記載の孔位置ターゲット２０。
条項Ｂ３． 径方向に拡張可能なブッシングが、拡張可能なベロー２１４を含む、条項Ｂ２に記載の孔位置ターゲット２０。
条項Ｂ４． 径方向に拡張可能なブッシングが、拡張可能なコレット３１４を含む、条項Ｂ２に記載の孔位置ターゲット２０。
条項Ｂ５． 発光ディスプレイ２７０が、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、量子ドット発光ダイオード（ＱＬＥＤ）のうちの少なくとも１つを含む、条項Ｂ１からＢ４のいずれか一項に記載の孔位置ターゲット２０。
条項Ｂ６． 孔位置測定システム２００に含まれる、条項Ｂ１に記載の孔位置ターゲット２０であって、システムが、
孔位置ターゲット２０であって、
中心線２１１を有するセルフセンタリングインサート２１０、及び
セルフセンタリングインサート２１０の中心線２１１に対して固定位置でセルフセンタリングインサート２１０に取り付けられた光学ターゲット２２０であって、２次元パターン２２２が表示される発光ディスプレイ２７０を含む光学ターゲット２２０
を含む、孔位置ターゲット２０と、
光学ターゲット２２０の表示される２次元パターン２２２の画像をキャプチャするように構成されたカメラシステム４０と、
光学ターゲット２２０の２次元パターン２２２の修正を制御し、かつ光学ターゲット２２０の２次元パターン２２２の画像から、セルフセンタリングインサート２１０の中心線２１１の３次元座標を決定するように構成されたコンピュータシステム５０と
を含む、条項Ｂ１に記載の孔位置ターゲット２０。
条項Ｂ７． 孔位置ターゲットが、複数の孔位置ターゲットを含む、条項Ｂ６に記載の孔位置測定システム２００。
条項Ｂ８． カメラシステムが、複数の孔位置ターゲットの２次元パターンのうちの１つ以上の画像を獲得するように構成される、条項Ｂ７に記載の孔位置測定システム２００。
条項Ｂ９． カメラシステムによってキャプチャされた単一の画像が複数の孔位置ターゲットの２次元パターンを含む、条項Ｂ８に記載の孔位置測定システム２００。
条項Ｂ１０． カメラシステムが、３次元光学スキャナである、条項Ｂ６に記載の孔位置測定システム２００。
条項Ｂ１１． カメラシステムが、携帯用３次元光学スキャナである、条項Ｂ６に記載の孔位置測定システム２００。
条項Ｂ１２． 携帯用３次元光学スキャナが、慣性航法システムを含む、条項Ｂ１１に記載の孔位置測定システム２００。
条項Ｂ１３． 発光ディスプレイ及びカメラシステムが、マッチング偏光フィルタ及びマッチング波長フィルタのうちの少なくとも１つを含む、条項Ｂ６に記載の孔位置測定システム２００。
条項Ｂ１４． 孔の位置を測定するための方法２０００であって、
中心線を有するインサートを孔内でセンタリングすること２００２であって、２次元パターンを含む発光ディスプレイを含む光学ターゲットが、インサートの中心線に対して固定位置でインサートに取り付けられる、インサートを孔内でセンタリングすること２００２と、
光学ターゲットの２次元パターンの画像をキャプチャすること２００４と、
光学ターゲットの２次元パターンを修正すること２００６と、
光学ターゲットの修正された２次元パターンの１つ以上の画像を取得すること２００８と
を含む、方法２０００。
条項Ｂ１５． 光学ターゲットの２次元パターンを修正することが、２次元パターンのサイズを変更することを含む、条項Ｂ１４に記載の方法２０００。
条項Ｂ１６． 光学ターゲットの２次元パターンを修正することが、発光ディスプレイの光の強さを修正することを含む、条項Ｂ１４又はＢ１５に記載の方法２０００。
条項Ｂ１７． 光学ターゲットの２次元パターンを修正することが、発光ディスプレイの光の波長を修正することを含む、条項Ｂ１４からＢ１６のいずれか一項に記載の方法２０００。
条項Ｂ１８． 光学ターゲットの２次元パターンを修正することが、発光ディスプレイの光の極性を修正することを含む、条項Ｂ１４からＢ１７のいずれか一項に記載の方法２０００。
条項Ｂ１９． 光学ターゲットの２次元パターンを修正することが、発光ディスプレイの光の位相を修正することを含む、条項Ｂ１４からＢ１８のいずれか一項に記載の方法２０００。
条項Ｂ２０． 光学ターゲットの２次元パターンを修正することが、発光ディスプレイの光の時間変調を含む、条項Ｂ１４からＢ１９のいずれか一項に記載の方法２０００。
条項Ｃ１． 中心線３１１を有するセルフセンタリングインサート３１０と、
セルフセンタリングインサート３１０に取り付けられたレーザービームエミッタ３２０であって、セルフセンタリングインサート３１０の中心線３１１と同心の軸を有するレーザービームを放射するように構成されるレーザービームエミッタ３２０と
を含む、孔位置ターゲット３０。
条項Ｃ２． レーザービームエミッタ３２０が、セルフセンタリングインサートの中心線と同心の放射されたレーザービームの軸を有するレーザービームを５μｍ以下放射するように構成される、条項Ｃ１に記載の孔位置ターゲット３０。
条項Ｃ３． セルフセンタリングインサート３１０が、径方向に拡張可能なブッシング３１２を含む、条項Ｃ１又はＣ２に記載の孔位置ターゲット３０。
条項Ｃ４． 径方向に拡張可能なブッシングが、拡張可能なベローを含む、条項Ｃ３に記載の孔位置ターゲット３０。
条項Ｃ５． 径方向に拡張可能なブッシングが、拡張可能なコレット３１４を含む、条項Ｃ３に記載の孔位置ターゲット３０。
条項Ｃ６． 孔位置測定システム３００に含まれる、条項Ｃ１に記載の孔位置ターゲットであって、測定システムが、
孔位置ターゲット３０であって、
中心線３１１を有するセルフセンタリングインサート３１０、及び
セルフセンタリングインサート３１０に取り付けられたレーザービームエミッタ３２０であって、放射されたレーザービーム３２０の軸がセルフセンタリングインサートの中心線１１１と同心である、レーザービームエミッタ３２０
を含み、
レーザービームエミッタからいくつかの距離で放射されたレーザービームの位置を感知する光学システム４１と、
放射されたレーザービームの感知された位置からセルフセンタリングインサートの中心線の３次元座標を決定するように構成されたコンピュータシステム５０と
を含む、条項Ｃ１に記載の孔位置ターゲット。
条項Ｃ７． 複数の孔位置ターゲットを含む、条項Ｃ６に記載の孔位置測定システム。
条項Ｃ８． レーザービームエミッタが、放射されたレーザービームの出力を変調するように構成される、条項Ｃ６に記載の孔位置測定システム。
条項Ｃ９． コンピュータシステムが、放射されたレーザービームの変調を制御するように構成される、条項Ｃ８に記載の孔位置測定システム。
条項Ｃ１０． コンピュータシステムが、放射されたレーザービームの出力の変調量から信号を抽出するように構成される、条項Ｃ８に記載の孔位置測定システム。
条項Ｃ１１． 信号が、孔位置ターゲットのステータスを示す、条項Ｃ１０に記載の孔位置測定システム。
条項Ｃ１２． 信号が、孔位置ターゲットのＩＤを示す、条項Ｃ１０に記載の孔位置測定システム。
条項Ｃ１３． 信号が、レーザービームエミッタのステータスを示す、条項Ｃ１０に記載の孔位置測定システム。
条項Ｃ１４． レーザービームエミッタ及び光学システムが、マッチング偏光フィルタ及びマッチング波長フィルタのうちの少なくとも１つを含む、条項Ｃ６に記載の孔位置測定システム。
条項Ｃ１５． 孔の位置を測定するための方法３０００であって、
中心線を有するインサートを孔内でセンタリングすること３００２と、
インサートに取り付けられたレーザービームエミッタからレーザービームを放射すること３００４であって、放射されたレーザービームの軸がインサートの中心線と同心である、レーザービームを放射すること３００４と、
レーザービームエミッタからいくつかの距離で放射されたレーザービームの位置を感知すること３００６と、
複数の位置で放射されたレーザービームの感知された位置から、セルフセンタリングインサートの中心線の３次元座標を決定すること３００８と
を含む、方法３０００。
条項Ｃ１６． 放射されたレーザービームの出力を変調することと、
放射されたレーザービームの変調出力から信号を抽出することと
を更に含む、条項Ｃ１５に記載の方法。
条項Ｃ１７． 信号を孔位置ターゲットのステータスと関連付けることを更に含む、条項Ｃ１６に記載の方法。
条項Ｃ１８． 信号を孔位置ターゲットのＩＤと関連付けることを更に含む、条項Ｃ１６又はＣ１７に記載の方法。
条項Ｃ１９． 信号をレーザービームエミッタのステータスと関連付けることを更に含む、条項Ｃ１６からＣ１８のいずれか一項に記載の方法。
条項Ｃ２０． 孔を有する物品を回転させることと、
回転中にレーザービームエミッタからレーザービームを放射することと、
回転中にレーザービームエミッタからいくつかの距離で放射されたレーザービームの位置を感知することと、
放射されたレーザービームの感知された位置から、回転全体にわたるセルフセンタリングインサートの中心線の３次元座標を決定することと
を更に含む、条項Ｃ１６からＣ１９のいずれか一項に記載の方法。

開示された孔位置ターゲット、孔位置測定システム、及び孔の位置を測定するための方法の様々な実施形態が図示され説明されてきたが、当業者は本明細書を読むことで、変形例を想起しうる。本出願は、かかる修正例を含み、特許請求の範囲によってのみ限定される。

Claims (15)

1. 中心線を有するセルフセンタリングインサートと、
   前記セルフセンタリングインサートの前記中心線に対して固定位置で前記セルフセンタリングインサートに取り付けられた光学ターゲットであって、前記光学ターゲットの表面上に２次元パターンを含む光学ターゲットと
   を含み、
   前記光学ターゲットが、前記セルフセンタリングインサートの前記中心線と同心であって、上部に前記２次元パターンを含む円筒形の外面を有する、孔位置ターゲット。
2. 前記光学ターゲットの前記円筒形の外面が、５μｍ以下の表面円筒度を有する、請求項１に記載の孔位置ターゲット。
3. 前記セルフセンタリングインサートが、径方向に拡張可能なブッシングを含む、請求項１又は２に記載の孔位置ターゲット。
4. 前記径方向に拡張可能なブッシングが、拡張可能なベローを含む、請求項３に記載の孔位置ターゲット。
5. 前記径方向に拡張可能なブッシングが、拡張可能なコレットを含む、請求項３に記載の孔位置ターゲット。
6. 前記２次元パターンが、ドットのパターンを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の孔位置ターゲット。
7. 前記２次元パターンが、再帰反射素材を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の孔位置ターゲット。
8. 孔位置測定システムに含まれる、請求項１から７のいずれか一項に記載の孔位置ターゲットであって、前記孔位置測定システムが、
   前記光学ターゲットの上の前記２次元パターンの画像をキャプチャするように構成されたカメラシステムと、
   前記光学ターゲットの上の前記２次元パターンの特徴の３次元位置を測定し、前記セルフセンタリングインサートの前記中心線の位置を抽出するように構成されたコンピュータシステムと
   を含む、孔位置ターゲット。
9. 前記孔位置測定システムが、複数の前記孔位置ターゲットを更に含む、請求項８に記載の孔位置ターゲット。
10. 前記光学ターゲットの上の前記２次元パターンの特徴の前記３次元位置を測定することが、前記２次元パターンのドットのパターンのドット重心の３次元位置を測定すること、又は前記２次元パターンのバーコードパターンの交点の３次元位置を測定することを含む、請求項８又は９に記載の孔位置ターゲット。
11. 孔の位置を測定するための方法であって、
    中心線を有するインサートを孔内でセンタリングすることであって、光学ターゲットが、セルフセンタリングインサートの中心線に対して固定位置で前記インサートに取り付けられ、前記光学ターゲットの表面上に２次元パターンを含む、インサートをセンタリングすることと、
    前記光学ターゲットの上の前記２次元パターンの画像をキャプチャすることと、
    前記光学ターゲットの上の前記２次元パターンの特徴の３次元位置を測定することと、
    前記光学ターゲット、及び前記インサートの前記中心線に対する前記光学ターゲットの前記固定位置の上の前記２次元パターンの特徴の前記３次元位置に基づき、前記インサートの前記中心線の位置を抽出することと
    を含み、
    前記光学ターゲットが、前記セルフセンタリングインサートの前記中心線と同心であって、上部に前記２次元パターンを含む円筒形の外面を有する、方法。
12. 前記光学ターゲットの上の前記２次元パターンの特徴の前記３次元位置を測定することが、前記２次元パターンのドットのパターンのドット重心の３次元位置を測定することを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記光学ターゲットの上の前記２次元パターンの特徴の前記３次元位置を測定することが、前記２次元パターンのバーコードパターンの交点の３次元位置を測定することを含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 前記光学ターゲットの上の前記２次元パターンの特徴の前記３次元位置を、既知の光学ターゲットの特徴の３次元位置のデータベースと比較することを更に含む、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 画像をキャプチャすることが、光学ターゲットの上の前記２次元パターンの再帰反射素材に光を放射することと、前記再帰反射素材によって反射された光をキャプチャすることとを含む、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の方法。

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