转位设备和转位方法与流程

1.本公开总体上涉及制造，更具体地，涉及一种在制造操作期间的转位(index)设备和转位方法。


背景技术：

2.许多结构、零件和部件是使用大型自动化机器制造的，所述大型自动化机器具有固定的基部并且在计算机控制下沿着预定的工具路径操作。
3.美国专利us 9817402在摘要中描述了，“工作单元和工厂级自动化要求自动引导车辆(agv)实现相对于工作单元内的支架夹具或工作台的要求的位置精度和可重复性。agv使用激光扫描仪传感器进行工作单元内的物体的距离测量。距离测量被过滤掉不是支架夹具或工作台上的目标特征的物体。从过滤的距离测量中去除激光扫描器传感器的系统误差或偏差，并且使用激光扫描器传感器的随机误差将数学滤波器或估计器应用于经过滤的距离测量以生成估计的距离测量。然后使用所估计的距离测量来构建目标特征的地图，其中该地图用于agv相对于工作单元内的支架夹具或工作台的路径规划和导航控制”。
4.ep3653369在摘要中描述了，“制造系统包括多个层压头和限定连续回路层压路径的头移动系统，该连续回路层压路径被配置为沿着层压路径串联地移动层压头。制造系统还包括沿着层压路径的一部分定位的至少一个层压心轴。层压头各自被配置成将铺设材料分配到至少一个层压心轴上或预先施加到层压心轴上的铺叠材料上，而层压头通过头移动系统通过层压路径的一个或多个回转移动以铺设复合层压件而移动”。
5.ep3733387在摘要中描述了，“提出一种加强复合装料放置系统。该加强件复合装料放置系统包括：纵向末端执行器，所述纵向末端执行器具有第一附接点和第二附接点；第一旋转臂，所述第一旋转臂具有被配置成连接到所述第一附接点的第一连接器；第一移动系统，所述第一移动系统被配置成在制造环境内移动所述第一旋转臂；第二旋转臂，所述第二旋转臂具有被配置成连接到所述第二附接点的第二连接器；以及第二移动系统，所述第二移动系统被配置成在所述制造环境内移动所述第二旋转臂”。
6.这种制造技术要求工件相对于机器进行精确地转位。一种对工件进行转位的方法是在不同位置探测工件，以基于探测到的位置将机器的作业工具与工件的即时位置对准或“调零”。另一种对工件进行转位的方法是使用固定装置将工件固定在特定的可重复位置。然而，这两种方法都是耗时且昂贵的过程，每次将工件移动到新的工作位置或将新的工件移动到工作位置时都需要大量的设置。对于诸如飞行器翼梁、机翼区段、机身区段等的大型结构，这个问题会加剧，这些大型结构可能需要非常大量的探测位置或非常大的固定装置。此外，这些方法都不利于连续制造，在连续制造中需要将工件从一个工作位置快速且准确地移动到另一个工作位置。因此，本领域技术人员继续在制造期间的转位领域中进行研究和开发工作，并且因此，旨在解决上述问题的设备和方法具备实用性。


技术实现要素：

7.以下是根据本公开的主题的示例的非穷举列表，其可以或可以不被要求保护。
8.在一个示例中，所公开的转位设备包括可相对于操作单元移动的固定工具和相对于固定工具固定的转位特征。该转位设备还包括传感器，该传感器被构造成检测转位特征。转位设备还包括与所述传感器通信的控制器。控制器被构造成根据由所述传感器识别转位特征的转位特征位置相对于操作单元定位固定工具。
9.在一个示例中，所公开的制造系统包括自动化机器，该自动化机器位于操作单元中并且被构造成执行至少一个制造操作。该制造系统还包括固定工具和转位特征，该固定工具被构造成支撑工件并可相对于操作单元移动，该转位特征相对于固定工具固定。该制造系统还包括传感器，该传感器被构造成接合转位特征。该制造系统还包括与所述传感器和自动化机器通信的控制器。控制器被构造成根据由所述传感器识别的转位特征的转位特征位置相对于操作单元定位固定工具。控制器还被构造成相对于固定工具的固定工具位置对自动化机器进行转位。
10.在一个示例中，所公开的制造方法包括以下步骤：(1)相对于操作单元移动固定工具；(2)利用传感器检测所述转位特征；(3)根据由所述传感器识别的转位特征的转位特征位置相对于操作单元定位固定工具；以及(4)相对于固定工具的固定工具位置对自动化机器进行转位。
11.根据以下详细描述、附图和所附权利要求，所公开的设备、系统和方法的其它示例将变得显而易见。
附图说明
12.图1是转位设备的示例的示意性方框图；
13.图2是使用转位设备的制造系统的示例的示意性立体图；
14.图3是转位设备的接口装置、转位特征和固定工具的示例的示意性立体图；
15.图4是转位设备的示例的示意性俯视平面图；
16.图5是转位设备的示例的示意性俯视平面图；
17.图6是转位设备的示例的示意性俯视平面图；
18.图7是用于确定转位设备的固定工具的位置的处理操作的示例的示意性方框图；
19.图8a是转位设备的接口装置的夹持器的示例的示意性立体图；
20.图8b是转位设备的转位特征的示例的示意性立体图；
21.图9a是转位设备的接口装置的夹持器的示例的示意性立体图；
22.图9b是转位设备的转位特征的示例的示意性立体图；
23.图10是制造系统的示例的示意性立体平面图；
24.图11是使用转位设备的制造系统的示例的示意性立体图；
25.图12是转位设备的示例的示意性俯视平面图；
26.图13是转位设备的接口装置、转位特征和固定工具的示例的示意性立体图；
27.图14是转位设备的示例的示意性俯视平面图；
28.图15是转位设备的示例的示意性俯视平面图；
29.图16是用于确定转位设备的固定工具的位置的处理操作的示例的示意性方框图；
30.图17是转位设备的转位特征和固定工具的示例的示意性立体图；
31.图18是转位设备的转位特征和固定工具的示例的示意性立体图；
32.图19是转位设备的转位特征和固定工具的示例的示意性立体图；
33.图20是制造系统的示例的示意性立体平面图；
34.图21是使用转位设备的制造系统的示例的示意性立体图；
35.图22是转位设备的示例的示意性俯视平面图；
36.图23为转位设备的接口装置、转位特征和固定工具的示例的示意性立体图；
37.图24是用于确定转位设备的固定工具的位置的处理操作的示例的示意性方框图；
38.图25是转位设备的转位特征和固定工具的示例的示意性正视图；
39.图26是转位设备的转位特征和固定工具的示例的示意性正视图；
40.图27是转位设备的接口装置的探测器、转位特征和固定工具的示例的局部截面的示意性正视图；
41.图28是制造系统的示例的示意性立体平面图；
42.图29是制造方法的示例的流程图；
43.图30是制造方法的示例的流程图；
44.图31是制造方法的示例的流程图；
45.图32是转位设备的控制器的示例的示意性方框图；
46.图33是飞行器制造和维修方法的流程图；以及
47.图34是飞行器的方框图。
具体实施方式
48.以下详细描述参考附图，附图示出了本公开所描述的具体示例。具有不同结构和操作的其它示例不脱离本公开的范围。在不同的附图中，相同的附图标记可以表示相同的特征、元件或部件。
49.下面提供了可以但不一定要求保护的根据本公开的主题的说明性的非穷举性示例。本文对“示例”的引用意味着结合示例描述的一个或多个特征、结构、元件、部件、特性和/或操作步骤被包括在根据本公开的主题的至少一个实施方式和/或实现方式中。因此，贯穿本公开的短语“示例”、“另一示例”、“示例”和类似语言可以但不一定指代相同的示例。此外，表征任何一个示例的主题可以但不一定包括表征任何其它示例的主题。此外，表征任何一个示例的主题可以但不一定与表征任何其它示例的主题组合。
50.总体上参考图1至图33，作为示例，本公开描述了在制造操作期间用于定位工件170和对工件进行转位的转位设备100、利用转位设备100的制造系统168、以及利用转位设备100定位工件170以及对工件进行转位的制造方法1000、2000、3000。
51.图1示意性地示出了转位设备100的示例。通常，转位设备100提供用于精确地和可重复地确定工件170相对于由固定坐标系112限定的参考系216的位置的装置。图1还示意性地示出了包括转位设备100的制造系统168的示例。制造系统168包括或形成操作单元106的至少一部分。自动化机器128位于操作单元106内，且被构造成对工件170执行至少一个制造操作。操作单元106由固定坐标系112限定或描述，并且包括工作包封140。工作包封140在由固定坐标系112所描述的操作单元106内形成三维容积，自动化机器128在该三维容积中操
作。
52.参照图1，转位设备100包括固定工具102。固定工具102被构造成牢固地保持工件170。固定工具102包括各种合适的保持特征260，该保持特征使得工件170能够被固定到或以其它方式被保持到固定工具102。固定工具102可相对于操作单元106移动，例如，相对于位于操作单元106内的自动化机器128移动。例如，固定工具102与被固定到固定工具102的工件170一起被移动到操作单元106的工作包封140内的工作位置258。
53.如本文所使用的，术语“工作位置258”通常是指当固定工具102在操作单元106内移动以便通过自动化机器128对工件170执行至少一个制造操作时固定工具102、以及因此工件170的空间情况。本公开认识到并考虑到，当固定工具102在操作单元106内移动时，可能不能精确地知道工作位置258。因此，转位设备100被构造成当固定工具102处于工作位置258时，确定固定工具102相对于参考系216的位置(在此也称为固定工具位置118)，并且因此确定工件170相对于参考系216的位置(在此也称为工件位置262)。
54.转位设备100包括转位特征104。转位特征104相对于固定工具102固定。换句话说，转位特征104相对于固定工具102的位置是恒定的，而与固定工具102相对于参考系216的位置(或位置改变)无关。在一个示例中，转位特征104联接到固定工具102。在另一个示例中，转位特征104位于固定工具102上。在又一个示例中，转位特征104形成固定工具102的一部分(例如，与其成一体)。
55.贯穿本公开中，术语“位置”是指对象沿着三维空间中的一个或多个正交轴(例如沿着固定坐标系112)的线性情况。另外，在一些情况下，术语“位置”还指物体关于三维空间中的一个或多个正交轴(例如关于固定坐标系112)的角度情况(例如，定向)。通常，物体的“位置”是指物体的一个或多个外表面的至少一部分的x位置(例如，表示外表面的至少一部分的多个点的x坐标)、物体的一个或多个外表面的至少一部分的y位置(例如，表示外表面的至少一部分的多个点的y坐标)以及物体的一个或多个外表面的至少一部分的z位置(例如，表示外表面的至少一部分的多个点的z坐标)。
56.仍然参考图1，转位设备100包括接口装置220。接口装置220被构造成与转位特征104相接，并相对于参考系216例如在操作单元106内定位转位特征104。接口装置220被构造成产生接口数据222，该接口数据表示转位特征104相对于参考系216的位置(在此也被称为转位特征位置116)。如本文将更详细地描述，接口装置220可使用夹持器108、传感器184和多个探测器202中的至少一者来与转位特征104相接并对其定位。
57.转位设备100还包括控制器110。控制器110与接口装置220通信(例如，电通信和/或数据通信)。控制器110被构造成处理由接口装置220产生的接口数据222，并且基于接口数据222来确定转位特征位置116。控制器110还被构造成基于转位特征位置116来确定固定工具102、以及因此工件170相对于参考系216的即时(例如，实时、实际)位置。基于固定工具102的确定位置(固定工具位置118)相对于固定工具102对自动化机器128进行转位。
58.在所公开的示例中，工件170的几何形状、固定工具102的几何形状和转位特征104的几何形状是已知的。如本文所用，物体的“几何形状”是指物体的尺寸、形状和形式以及物体的任何表面轮廓。物体的几何形状可以包括物体的内部几何形状和/或物体的外部几何形状。例如，工件170的几何形状描述了工件170的尺寸、形状和形式以及工件170的任何表面轮廓。
59.另外，工件170在相对于固定工具102的已知位置处被固定或以其它方式被紧固到固定工具102。换句话说，工件170相对于固定工具102的位置(工件位置262)是已知的并且保持恒定，而不管固定工具102相对于参考系216的位置(或位置改变)，例如当固定工具102移入或移出操作单元106时。类似地，工件170的位置也是固定的，并且相对于转位特征104保持恒定。
60.因此，转位特征位置116可用于确定固定工具位置118。继而，固定工具位置118可用于假定(assume)工件位置262处于公差内。换句话说，固定工具位置118表示固定工具102和工件170相对于参考系216的即时位置。这样，贯穿本公开，除非另有说明，术语“固定工具位置118”表示并结合了工件170的位置(工件位置262)。
61.在一个示例中，在定位和转位操作开始之前，控制器110被构造成识别固定工具102、转位特征104和将对其执行制造操作的工件170。在一个示例中，在执行定位和转位指令之前，可以将固定工具的类型、转位特征的类型和/或工件的类型加载到程序中。在另一个示例中，程序可基于一个或多个预定选择标准从选项数据库主动地识别和选择固定工具的类型、转位特征的类型和/或工件的类型。
62.因此，基于由控制器110识别的固定工具102的类型、转位特征104的类型和/或工件170的类型，固定工具102的几何形状、转位特征104的几何形状以及工件170的几何形状是已知的。例如，程序加载表示固定工具102、转位特征104和工件170的数字模型120。固定工具102的几何形状(这里也称为固定工具几何形状264)、转位特征104的几何形状(这里也称为转位特征几何形状266)以及工件170的几何形状(这里也称为工件几何形状268)由数字模型120(图1)表示或从数字模型提取。
63.在一个示例中，数字模型120包括固定工具102、转位特征104和工件170的数字表示。在另一个示例中，数字模型120包括具有转位特征104的固定工具102和固定到固定工具102的工件170的组合的数字表示。因此，数字模型120表示转位特征104和/或工件170相对于固定工具102的位置。
64.仍然参照图1，在定位和转位操作期间，控制器110被构造成将转位特征几何形状266与由接口数据222所表示的转位特征位置116相匹配。例如，控制器110将数字模型120的转位特征104的几何表示与转位特征位置116配准(register)。控制器110然后确定数字模型120相对于参考系216的位置(在此称为模型位置126)，从而在参考系216中定位数字模型120。数字模型120与转位特征位置116的配准可使用各种数据计算技术中的任何一种来执行，该数据计算技术将一组数据点(例如，表示数字模型120)与一组参考数据点(例如，表示转位特征位置116)最佳地对准，诸如点云变换。控制器110然后基于模型位置126相对于参考系216确定固定工具102的位置和工件170的位置(固定工具位置118)。例如，固定工具位置118被假定为公差内的模型位置126。
65.然后，基于固定工具位置118相对于参考系216，相对于固定工具102对自动化机器128进行转位。自动化机器128在固定坐标系112的至少一个维度中相对于参考系216沿着明确定义的、编程的(例如，数控的)运动周期或工具路径操作。
66.在一个示例中，自动化机器128包括具有多个自由度的机器人臂226，以及联接到机器人臂226的工作端的末端执行器228。末端执行器228包括至少一个作业工具或采取至少一个作业工具的形式，所述作业工具被构造成对工件170执行至少一个制造操作。机器人
臂226被构造成在计算机控制下基于固定工具位置118相对于固定工具102和工件170沿着预定的工具路径移动末端执行器228。
67.通常，本文所述的定位和转位操作可结合各种类型的增材或减材制造操作中的任何一种来执行，或作为与各种类型的增材或减材制造操作中的任何一种相关联的初始步骤来执行。这样，自动化机器128可以对工件170执行各种类型的制造操作中的任何一种，包括但不限于钻孔操作、铣削操作、紧固操作、预固化和/或后固化复合组装操作(例如，材料铺设操作、层压操作等)等。通常，末端执行器228包括被构造成执行相关联的制造操作的适当工具。
68.因为工件170的几何形状是已知的，并且因为工件170相对于固定工具102的位置是已知的，或者假设在公差内，所以基于固定工具位置118相对于固定工具102对自动化机器128进行转位，从而相对于工件170对自动化机器128进行转位。一旦相对于固定工具位置118对自动化机器128进行转位，自动化机器128就沿着编程工具路径操作以便以已知方式对工件170执行至少一个制造操作。工件170的几何形状和工件170相对于固定工具102的已知位置被并入在自动化机器128的编程工具路径中并且由该编程工具路径考虑。
69.本公开认识到并考虑到，工件170的几何形状可能由于对工件170执行的制造(例如，组装或机加工)操作而改变。然而，工件170相对于固定工具102和转位特征104的位置不会由于制造操作之外的动作而改变。因此，工件170的任何弯曲、移位等在制造操作期间都在公差内，并且对工件170的位置没有超出公差的影响。换句话说，在沿着完整制造过程的每次停止时，由于各种制造操作，工件170的唯一改变是几何形状。
70.基于来自先前的制造操作的理论上的增材或减材，由任何制造操作引起的工件170的几何形状的改变也是已知的，或者被假定在公差内。例如，基于对工件170执行的增材或减材制造操作来更新工件几何形状268(例如，由数字模型120表示)。
71.当固定工具102和工件170移动到随后的工作位置258时，例如移动到第二操作单元172以便由第二自动化机器174(图10、图20和图28)对工件170执行随后的制造操作时，相对于固定工具位置118来定位转位特征104，确定固定工具位置118，对第二自动化机器174进行转位，如这里所述。工件170的已知(例如，改变的)几何形状和工件170相对于固定工具102的已知位置被并入第二自动化机器174的编程工具路径中并且由该编程工具路径考虑。因此，在随后的定位和转位操作中考虑工件几何形状268的这种改变，这又使得能够基于固定工具102的位置进行可重复的转位。
72.因此，本文所公开的转位设备100、制造系统168和方法1000、2000、3000的示例使得能够快速且准确地定位工件170，而不需要昂贵且耗时的设置操作或定位操作。又可以基于所确定的固定工具102的位置相对于固定工具102并且因此相对于工件170对自动化机器128快速且精确地进行转位。
73.图1至图29示意性地示出了所公开的转位设备100的接口装置220和转位特征104的各种示例实现方式。如图1至图10所示，在一个示例中，接口装置220包括至少一个夹持器108，该至少一个夹持器提供与转位特征104的接触接口。如图11至图21所示，在一个示例中，接口装置220包括至少一个传感器184，该至少一个传感器提供了与转位特征104的非接触接口。如图22至图29所示，在一个示例中，接口装置220包括多个探测器202，该多个探测器提供了与转位特征104的接触接口。
74.总体上参考图1，特别地参考图2至图4，在一个示例中，转位设备100包括固定工具102。固定工具102可相对于操作单元106移动。转位设备100还包括转位特征104。转位特征104相对于固定工具102固定。例如，转位特征104被联接到固定工具102。在一个示例中，转位特征104从固定工具102延伸。
75.在图2至图5所示的示例中，转位特征104被联接到固定工具102的前端并从该前端延伸。在其它示例中，转位特征104被联接到固定工具102的另一部分(例如，侧部、后部、底部等)或位于固定工具102的另一部分上。
76.在一个示例中，转位设备100包括夹持器108。夹持器108可相对于操作单元106和固定工具102移动。夹持器108被构造成接合转位特征104(例如，与转位特征形进行物理接触)。转位特征104相对于固定工具102被适当地定位，使得转位特征104的至少一部分可由夹持器108物理地接近。相反，夹持器108相对于固定工具102被适当地定位，使得夹持器108的至少一部分可由转位特征104物理地接近。在夹持器108接合到转位特征104的情况下，夹持器108的位置(在此也称为夹持器位置114)(图1)表示或对应于转位特征位置116(图1)。换句话说，夹持器108将转位特征104定位在参考系216中。
77.参考图2至图6，在一个示例中，夹持器108包括铰接机构230和联接到铰接机构230的工作端的夹持头232。铰接机构230具有多个自由度，并被构造成在三维空间中使夹持头232例如沿固定坐标系112的至少一个轴线线性地和/或围绕固定坐标系112的至少一个轴线旋转地移动。
78.夹持头232被构造成接合转位特征104。例如，夹持头232被构造成抓握或以其它方式牢固地保持转位特征104的至少一部分。在夹持头232接合到转位特征104的情况下，夹持器位置114是夹持头232的位置，并且表示或对应于转位特征位置116。
79.铰接机构230包括至少一个合适的驱动马达(未示出)以驱动铰接机构230的运动，例如机电马达、气动马达、液压马达等。铰接机构230还被构造成提供表示夹持器位置114例如在固定坐标系112的至少一个维度中相对于参考系216的位置数据(例如，接口数据222)。例如，铰接机构230还包括至少一个编码器(未示出)和/或至少一个传感器(未示出)，该至少一个编码器和/或至少一个传感器将铰接机构230的运动转换成表示夹持器位置114的电信号。铰接机构230还包括其它合适的电子、机械、气动和液压部件(未示出)。铰接机构230在计算机控制下操作，例如通过控制器110。
80.参照图2和图4，在一个示例中，铰接机构230联接到自动化机器128，或形成自动化机器128的一部分。在图4中，为了图示清楚起见，移除了自动化机器128(例如，用于执行至少一个制造操作)的机器人臂226和末端执行器228(图2)。在该示例中，自动化机器128被构造成在固定坐标系112的至少一个维度中相对于操作单元106和固定工具102移动夹持器108。换句话说，铰接机构230的运动范围的至少一部分或一个或多个自由度由自动化机器128提供。
81.参考图5，在一个示例中，铰接机构230与自动化机器128分离并且独立于该自动化机器。在该示例中，夹持器108的完整运动范围或每个自由度由铰接机构230提供(例如，是该铰接机构固有的)。
82.参考图6，在转位设备100的另一个示例中，接口装置220(图1)包括多于一个的夹持器108(在此称为多个夹持器108)。在该示例中，转位设备100包括多于一个的转位特征
104(这里称为多个转位特征104)。转位特征104中的每一个相对于固定工具102固定。夹持器108中的每一个被构造成接合并定位转位特征104中的对应转位特征。
83.参照图1至图6，转位设备100还包括控制器110。控制器110与夹持器108通信。控制器110被构造成在夹持器108接合到转位特征104的情况下，根据夹持器108的夹持器位置114相对于操作单元106(例如，相对于参考系216)定位固定工具102。
84.在一个示例中，控制器110被构造成确定夹持器108例如在固定坐标系112的至少一个维度中相对于参考系216的夹持器位置114。控制器110还被构造成根据夹持器108的夹持器位置114来确定转位特征104例如在固定坐标系112的至少一个维度中相对于参考系216的转位特征位置116。控制器110还被构造成根据转位特征104的转位特征位置116来确定固定工具102例如在固定坐标系112的至少一个维度中相对于参考系216的固定工具位置118。
85.在一个示例中，控制器110被构造成将表示固定工具102和转位特征104的数字模型120(图1)配准到转位特征104的转位特征位置116。控制器110还被构造成将被配准到转位特征位置116的数字模型120的模型位置126转换成固定工具102的固定工具位置118。
86.图7示意性地示出了在定位和转位操作期间被提供给控制器110的输入234和由控制器110产生的输出236的示例。在一个示例中，夹持器位置数据238由夹持器108提供给控制器110。夹持器位置数据238是接口数据222(图1)的示例。在一个示例中，夹持器位置数据238由编码器、传感器、其它相对定位装置或其组合产生，并且表示夹持器108(图3)相对于参考系216的实际物理位置(夹持器位置114)。控制器110处理夹持器位置数据238并基于夹持器位置数据238确定夹持器位置114。控制器110然后处理夹持器位置114并基于夹持器位置114确定转位特征位置116。
87.参考图2至图6，在一个示例中，在夹持器108(例如，夹持头232)接合到转位特征104的情况下，在夹持器108和转位特征104之间存在至少一个接触点。该接触点具有夹持器108和转位特征104两者所共有的xyz坐标。夹持器位置数据238(图16)表示夹持器108的接触点的xyz坐标，并且夹持器位置114由夹持器108的接触点的xyz坐标描述。控制器110将夹持器108的接触点的xyz坐标转换成转位特征104的对应接触点的xyz坐标。然后，控制器110确定转位特征位置116，如转位特征104的接触点的xyz坐标所描述的。
88.在一个示例中，夹持器108(例如，夹持头232)和转位特征104包括多个接触点。因此，夹持器位置114由夹持器108的多个接触点的xyz坐标描述，并且转位特征位置116由转位特征104的对应多个接触点的xyz坐标描述。
89.应当注意，增加夹持器108和转位特征104之间的接触点的数量提供了用于处理的更大数目的xyz坐标数据点，这继而增加了转位操作的数据点对准期间的转位特征位置116和固定工具位置118的精度。在一个示例中，夹持器108(例如，夹持头232)和转位特征104包括至少三个接触点。
90.简要参照图8a、图8b、图9a和图9b，在一个示例中，夹持器108(例如，夹持头232)包括至少一个接触转位148(图8a和图9a)，并且转位特征104包括至少一个接口转位146(图8b和图9b)。在夹持器108(例如，夹持头232)接合到转位特征104的情况下，接触转位148接合接口转位146，使得在接触转位148和接口转位146之间存在至少一个接触点。该接触点具有接触转位148和接口转位146两者所共有的xyz坐标。夹持器位置数据238表示接触转位148
的接触点的xyz坐标，并且夹持器位置114由接触转位148的接触点的xyz坐标描述。
91.控制器110将接触转位148的接触点的xyz坐标转换成接口转位146的对应接触点的xyz坐标。控制器110确定转位特征位置116，如接口转位146的接触点的xyz坐标所描述的。
92.通常，夹持器108(例如，夹持头232)包括多个接触转位148，并且转位特征104包括多个接口转位146，该多个接口转位又提供多个接触点。因此，夹持器位置数据238(图7)表示夹持器108的接触转位148的多个接触点的xyz坐标。夹持器位置114由夹持器108的接触转位148的接触点的xyz坐标来描述。转位特征位置116由接口转位146的对应多个接触点的xyz坐标来描述。
93.在一个示例中，夹持器108(例如，夹持头232)包括至少三个接触转位148，并且转位特征104包括至少三个接口转位146，这导致至少三个接触点。在其它示例中，夹持器108(例如，夹持头232)可包括更少数量或更多数量的接触转位148，并且转位特征104可包括更少数量或更多数量的接口转位146。
94.应注意，增加接触转位148和接口转位146的数量增加了夹持器108和转位特征104之间的接触点的数量，这又提供了用于处理的更多数量的xyz坐标数据点，这又增加了转位特征位置116和固定工具位置118在转位操作的数据点对准期间的精度。
95.再次参照图7，控制器110被构造成将表示固定工具102和转位特征104的数字模型120配准到转位特征位置116，并确定模型位置126。在一个示例中，控制器110被构造成使数字模型120与描述参考系216内的转位特征位置116的xyz坐标重叠并对准。数字模型120包括表示转位特征104的接触点的数据点。例如，数字模型120包括表示转位特征104的接口转位146的数据点。在一个示例中，控制器110执行最佳拟合操作(例如，执行最佳拟合算法)以将表示转位特征104的接触点的数据点(例如表示接口转位146的数据点)与表示描述转位特征位置116的xyz坐标的数据点对准。在一个示例中，最佳拟合操作包括刚体点云变换操作。
96.在数字模型120与转位特征位置116配准和对准的情况下，控制器110被构造成将模型位置126转换成固定工具102的固定工具位置118，例如相对于参考系216。例如，固定工具位置118被假定为与模型位置126一样在公差内。因此，固定工具位置118表示固定工具102、以及因此工件170相对于操作单元106和自动化机器128的即时(例如，当前、实时)位置。
97.在固定工具位置118已知的情况下，相对于固定工具位置118对自动化机器128进行转位或“调零”，并且遵循预定工具路径以对工件170执行制造操作。基于固定工具位置118相对于固定工具102对自动化机器128进行转位，因此相对于工件170对自动化机器128进行转位。工件170的几何形状和工件170相对于固定工具102的已知位置被并入在自动化机器128的编程工具路径中并且由该编程工具路径考虑。
98.参照图1和图2，在一个示例中，转位设备100包括自动化机器128。自动化机器128位于操作单元106中并且与控制器110通信。控制器110被构造成相对于固定工具102的固定工具位置118对自动化机器128进行转位。
99.参考图2和图4至图6，在一个示例中，自动化机器128包括台架134。台架134被构造成提供自动化机器128的运动范围的至少一部分或向自动化机器128提供一个或多个自由
度。在一个示例中，机器人臂226被联接到台架134。在一个示例中，台架134是高架台架，该高架台架可在操作单元106内移动以在固定坐标系112的至少一个维度中移动机器人臂226。在该示例中，固定工具102以及因此工件170被移动到操作单元106内的工作位置258，并且台架134和/或机器人臂226相对于固定工具102移动，使得末端执行器228沿着预定工具路径跟进。
100.在另一个示例中(未示出)，机器人臂226是独立的机器人，该独立的机器人在操作单元106内具有固定的基部。在该示例中，固定工具102以及因此工件170被移动到操作单元106内的工作位置258，并且机器人臂226相对于固定工具102移动，使得末端执行器228沿着预定工具路径行进。
101.虽然转位设备100的所示示例仅示出了一个自动化机器128(例如，具有一个末端执行器228的一个机器人臂226)，以用于对操作单元106中的工件170执行制造操作，但是在其它示例中，转位设备100可以具有任意数量的附加自动化机器128(例如，附加机器人臂226和/或附加末端执行器228)。
102.参考图1和图2，在一个示例中，制造操作包括对预固化复合材料执行的预固化复合组装操作或其它增材制造操作，诸如复合铺设操作和/或复合层压操作。在该示例中，工件170包括预固化复合层压件(例如，预浸渍复合材料的铺层)。固定工具102包括心轴130或采取心轴的形式。心轴130被构造成支撑复合层压件(工件170)。自动化机器128被构造成对复合层压件(工件170)执行预固化制造操作。例如，自动化机器128包括自动化纤维铺放机132(图1)或采取自动化纤维铺放机的形式。
103.在一个或多个其它示例中，制造操作包括其它增材制造操作，诸如组装操作，或减材制造操作，诸如机加工操作。在这样的示例中，工件170是后固化复合结构、金属结构、塑料结构或其它非复合结构中的一种。固定工具102包括至少一个保持特征260(图1)，该至少一个保持特征被构造成在移动到操作单元106期间和在制造操作期间将工件170固定到固定工具102。自动化机器128被构造成对工件170执行增材制造操作和减材制造操作中的至少一者。在一个示例中，自动化机器128被构造成对后固化复合结构执行后固化制造操作。例如，自动化机器128包括任何适当的机床270(图1)或采取机床的形式。
104.在一个或多个示例中，本文描述的各种制造操作中的任何一个是连续流动制造过程的一部分。例如，固定工具102和工件170被脉动(pulse)到形成连续流动制造系统的多个操作单元中的一个。在多个操作单元中的任何给定的操作单元处，制造操作形成连续流动制造过程的一部分。在一个示例中，制造操作包括放置预固化复合材料的一个或多个片层以部分地形成复合层压件。在一个示例中，制造操作包括将次级结构组装或安装到后固化复合结构或非复合结构。在一个示例中，制造操作包括在后固化复合结构或非复合结构中机加工一个或多个特征。
105.在一个示例中，固定工具102被移动到工作位置258，并且如上所述，使用夹持器108和转位特征104来确定固定工具102和工件170的即时位置(例如，固定工具位置118)。基于固定工具位置118(例如，固定工具102的位置和工件170相对于固定工具102的位置)，自动化纤维铺放机132铺设和/或固结复合片材的堆叠的至少一层的至少一部分。
106.参考图2和图4至图6，在一个示例中，转位设备100包括联接到夹持器108的驱动组件138。驱动组件138被构造成例如在固定坐标系112的至少一个维度中相对于参考系216移
动夹持器108。在一个示例中，驱动组件138联接到夹持器108的铰接机构230或形成夹持器108的铰接机构230的一部分，例如在夹持器108与自动化机器128分离的示例中，如图5和图6所示。在另一个示例中，驱动组件138联接到自动化机器128或由自动化机器128形成，例如在夹持器108联接到自动化机器128的示例中，如图2和图4所示。
107.参考图1，在一个示例中，夹持器108被构造成在操作单元106的工作包封140内部移动固定工具102。在一个示例中，固定工具102和工件170被移动到初始的、预工作位置，例如，接近(例如，处于或靠近)工作位置258的位置(例如，在操作单元106的外部)。在计算机控制下操作的夹持器108移动成与转位特征104接合。在被接合到转位特征104同时，夹持器108将固定工具102和工件170移动到工作位置258(例如，在操作单元106内部)。以这样的方式，如上所述，在确定固定工具位置118的同时，固定工具102和工件170移动到工作位置258。这种组合操作通过使固定工具102和工件170的移动操作以及固定工具102和工件170的定位操作能够基本上同时执行，而进一步改善了制造操作的周期时间。
108.在另一个示例中，转位设备100包括独立的移动机构(未示出)，该移动机构与夹持器108分开，并被构造成将固定工具102移动到工作位置258。在该示例中，固定工具102和工件170被移动到预工作位置，并且在计算机控制下操作的独立移动机构将固定工具102和工件170移动到工作位置258。
109.图8a、图8b、图9a和图9b示意性地示出了夹持器108和转位特征104的示例。在一个示例中，夹持器108(例如，夹持头232)包括钳口组件144(图8a和图9a)。钳口组件144被构造成夹持、抓握、夹紧或以其它方式牢固地保持转位特征104(图8b和图9b)的至少一部分。在一个示例中，转位特征104包括联接到固定工具102(图8b中未示出)并从固定工具102延伸的板150。接触转位148(图8a和图9a)和接口转位146(图8b和图9b)被构造成当夹持器108(例如，钳口组件144)正确地接合转位特征104(例如，板150)时彼此接触和配合。
110.参照图8a和图8b，在一个示例中，钳口组件144包括第一钳口和第二钳口。第一钳口和第二钳口可相对于彼此移动以选择性地接合(例如，夹持)板150。在一个示例中，钳口组件144包括固定的第一(例如，上)钳口和可相对于第一钳口移动的第二(例如，下)钳口。在一个示例中，钳口组件144的每个钳口具有大致平坦的接合表面，该接合表面被构造成与板150的相对的平坦接合表面中的对应接合表面形成牢固接触。也可以考虑钳口组件144和板150的其它构造。
111.在一个示例中，接触转位148(图8a)联接到钳口组件144或被设置在钳口组件144上，并且接口转位146(图8b)联接到板150或被设置在板150上。接触转位148适当地定位并且被构造成在钳口组件144夹持板150时接合接口转位146。在一个示例中，接触转位148位于钳口组件144的钳口中的一个(例如，上钳口)的接合表面上并从该接合表面突出，并且接口转位146位于板150的接合表面中的一个上并从该板150的接合表面突出。
112.在一个示例中，接触转位148包括至少一个接触结构154，或采取至少一个接触结构的形式。接口转位146包括至少一个接口结构152或采取至少一个接口结构的形式。在一个示例中，接口结构152和接触结构154具有互补的几何形状和尺寸，使得当夹持头232正确地接合转位特征104时，接触结构154(例如，形成接触转位148)的对应表面和接口结构152(例如，形成接口转位146)的对应表面接触。接触结构154和接口结构152中的每一者包括各种结构构造或布置中的任何一种或采取各种结构构造或布置中的任何一种的形式。
113.在一个示例中，接触结构154和接口结构152包括多个配合和互补的点结构，或者采取多个配合和互补的点结构的形式。在所示的示例中，接触结构154包括形成在夹持头232的表面上(例如，从该表面突出)的突起或者采取该突起的形式，并且接口结构152包括形成在板150的表面中(例如，从该表面悬垂(depend))的孔，或者采取该孔的形式。在该示例中，接口结构152被构造成接收接触结构154的至少一部分并与接触结构154的至少一部分匹配。在另一个示例中，这种布置可以颠倒。例如，接触结构154包括孔或采取孔的形式，并且接口结构152包括突起或采取突起的形式。作为示例，突起可以是或可以采取销、弹簧加载的球轴承或其它突起主体的形式，并且孔可以是或可以采取孔口、棘爪、凹部或其它开口的形式。
114.参考图9a和图9b，在另一个示例中，接口转位146的接口结构152包括从板150突出的工具球或者采取从板150突出的工具球的形式。接触转位148的接触结构154包括配合工具孔或采取配合工具孔的形式，该配合工具孔由钳口组件144形成并且被构造成当夹持头232正确地接合板150时接收工具球并与工具球配合。在另一个示例中，这种布置可以颠倒。例如，接触结构154包括工具球或采取工具球的形式，而接口结构152包括工具孔或采取工具孔的形式。
115.也可以设想接触转位148(例如，接触结构154)和接口转位146(例如，接口结构152)的其它结构构造和/或布置，例如配合和互补的杯锥构造等。
116.通常，可使用接触转位148和接口转位146的任何合适的构造或布置，使得在夹持器108和转位特征104之间存在至少三个接触点，所述至少三个接触点可用于产生表示转位特征104的至少三个xyz坐标的至少三个数据点。在大多数情况下，在上述定位和转位操作期间，三个数据点足以产生固定工具102的完整三维位置。
117.在一个示例中，接触转位148中的至少两个(例如，接触结构154中的至少两个)的xzy坐标位置在固定坐标系112的至少两个维度中是不同的。类似地，接口转位146中的至少两个(例如，接口结构152中的至少两个)的xzy坐标位置在固定坐标系112的至少两个维度中是不同的。
118.在上述定位和转位操作的示例实现方式中，固定工具102以及因此工件170被移动到工作位置258，以便通过夹持器108接合转位特征104。在固定工具102处于工作位置258的情况下，转位特征104相对于参考系216的位置是大致已知的，或者是在可接受的公差内估计的，以使得夹持器108能够在计算机控制下相对于转位特征104移动到预接合位置。控制器110然后执行搜索操作，在搜索操作中夹持器108沿着预定搜索路径递增地移动以找到接口转位146并且使接触转位148与接口转位146对准并配合。在接触转位148和接口转位146适当地彼此对准和配合的情况下，接触转位148和接口转位146共享接触点，并且如上所述地执行定位和转位操作。
119.参考图8a和图9a，在一个示例中，夹持器108包括至少一个接合传感器240。接合传感器240被构造成确定夹持器108何时与转位特征104正确地对准并接合，例如何时接触转位148和接口转位146彼此适当地对准并配合。接合传感器240包括各种类型的适当传感器中的任何一种，或者采取各种类型的适当传感器中的任何一种的形式，所述适当传感器诸如深度计、压力传感器、工具探测器、位移传感器等。
120.参照图1至图6，在一个示例中，转位设备100包括车辆160。车辆160被构造成支撑
固定工具102。车辆160还被构造成相对于操作单元106移动固定工具102。在一个示例中，车辆160被构造成将固定工具102以及因此工件170移动到工作位置258，在该工作位置处，夹持器108接合转位特征104以执行上述定位和转位操作。在另一个示例中，车辆160被构造成将固定工具102以及因此工件170相对于操作单元106移动到预工作位置，在该预工作位置，夹持器108接合转位特征104以执行上述移动、定位和转位操作。
121.参考图1，在一个示例中，车辆160包括自动化引导车辆162或采取自动化引导车辆162的形式。自动化引导车辆162被构造成在计算机控制下沿着预定行进路径自主地移动。在该示例中，操作单元106可包括传感器、引导带、引导线、激光目标和用于沿预定行进路径移动自动化引导车辆162的任何其它合适的导航机构中的一种或多种。在该示例中，沿着预定行进路径移动的自动化引导车辆162被构造成将固定工具102移动到工作位置258(或预工作位置)，以便夹持器108找到并接合转位特征104，如上所述。
122.参考图1和图2，在一个示例中，车辆160包括或采取推车164的形式。推车164被构造成沿着延伸穿过操作单元106的轨道166行进。在该示例中，沿着轨道166移动的推车164被构造成将固定工具102移动到工作位置258(或预工作位置)，以便夹持器108找到并接合转位特征104，如上所述。
123.在一个示例中，轨道166被布置成使得固定工具102以及因此转位特征104的z坐标被固定，并且在推车164沿着轨道166行进到工作位置258时保持恒定。在该示例中，由夹持器108执行的定位操作仅需要确定夹持器108和转位特征104之间的接触点的xy坐标。
124.参考图1和图2，在一个示例中，制造系统168包括操作单元106和自动化机器128。自动化机器128位于操作单元106中，并且被构造成执行至少一个制造操作。制造系统168还包括固定工具102。固定工具102被构造成支撑工件170并且可相对于操作单元106移动。制造系统168还包括转位特征104。转位特征104相对于固定工具102固定。例如，转位特征104联接到固定工具102。
125.制造系统168还包括夹持器108。夹持器108被构造成接合转位特征104。制造系统168还包括控制器110。控制器110与夹持器108和自动化机器128通信。控制器110被构造成根据与转位特征104接合的夹持器108的夹持器位置114相对于操作单元106定位固定工具102。控制器110还被构造成相对于固定工具102的固定工具位置118对自动化机器128进行转位。
126.参考图1和图7，在制造系统168的一个示例中，控制器110被构造成确定夹持器108在固定坐标系112的至少一个维度中的夹持器位置114。控制器110还被构造成根据夹持器108的夹持器位置114来确定转位特征104在固定坐标系112的至少一个维度中的转位特征位置116。控制器110还被构造成根据转位特征104的转位特征位置116来确定固定工具102在固定坐标系112的至少一个维度中的固定工具位置118。控制器110还被构造成将表示固定工具102和转位特征104的数字模型120配准到转位特征104的转位特征位置116，并且将被配准到转位特征位置116的数字模型120的模型位置126转换成固定工具102的固定工具位置118。
127.参考图1至图3，在制造系统168的一个示例中，固定工具102包括被构造成支撑复合层压件的心轴130，并且自动化机器128包括被构造成执行至少一个复合铺设或层压操作的自动化纤维铺放机132。
128.参考图2和图4，在制造系统168的一个示例中，夹持器108联接到自动化机器128，并且自动化机器128被构造成在固定坐标系112的至少一个维度中相对于参考系216移动夹持器108。参考图5和图6，在一个示例中，夹持器108被构造成独立于自动化机器128移动。参考图2至图6，在一个示例中，夹持器108被构造成在操作单元106的工作包封140内部移动固定工具102。
129.参照图8a、图8b、图9a和图9b，在制造系统168的一个示例中，转位特征104包括至少一个接口转位146。夹持器108包括至少一个接触转位148，该至少一个接触转位被构造成接合至少一个接口转位146。
130.参考图1至图6，在一个示例中，制造系统168包括车辆160。车辆160被构造成支撑固定工具102并且相对于操作单元106移动固定工具102。
131.参考图1和图2，在一个示例中，制造系统168还包括轨道166。轨道166延伸穿过操作单元106。在该示例中，车辆160包括被构造成沿着轨道166行进的推车164或采取被构造成沿着轨道166行进的推车164的形式。
132.参考图10，在一个示例中，制造系统168包括第二操作单元172。制造系统168还包括第二自动化机器174。第二自动化机器174位于第二操作单元172中，并且被构造成对工件170执行至少一个制造操作。
133.制造系统168还包括第二夹持器176。第二夹持器176被构造成接合转位特征104。控制器110与第二夹持器176和第二自动化机器174通信。控制器110被构造成根据与转位特征104接合的第二夹持器176的第二夹持器位置178相对于第二操作单元172定位固定工具102。控制器110还被构造成相对于固定工具102的第二固定工具位置180对第二自动化机器174进行转位。一旦被转位，第二自动化机器174就对工件170执行至少一个制造操作。
134.总体上参考图1，特别地参考图11至图13，在另一个示例中，转位设备100包括固定工具102。固定工具102可相对于操作单元106移动。设备100还包括转位特征104。转位特征104相对于固定工具102固定。例如，转位特征104位于固定工具102上。
135.在图11至图15所示的示例中，转位特征104联接到固定工具102的顶部或者位于固定工具102的顶部上。在其它示例中，转位特征104联接到固定工具102的另一部分(例如，侧部、前部、后部、底部等)或位于固定工具102的另一部分上。
136.在一个示例中，转位设备100包括传感器184。传感器184被构造成检测(例如，视觉识别)转位特征104。转位特征104相对于固定工具102被适当地定位，使得转位特征104的至少一部分可由传感器184在视觉上触及。相反，传感器184相对于固定工具102被适当地定位，使得传感器184的至少一部分可由转位特征104物理地接近。在一个示例中，转位特征104位于固定工具102的暴露的外表面上或形成在固定工具102的暴露的外表面中。传感器184被构造成产生传感器数据186(图1)，该传感器数据表示转位特征104的位置(转位特征位置116)(图1)。换句话说，传感器184将转位特征104定位在参考系216中。
137.参照图11至图13，在一个示例中，传感器184包括铰接机构230和联接到铰接机构230的工作端的传感器头242。铰接机构230被构造成在三维空间中诸如沿着固定坐标系112的至少一个轴线线性地和/或围绕固定坐标系112的至少一个轴线旋转地移动传感器头242。
138.铰接机构230还被构造成提供位置数据(例如，接口数据222)(图1)，所述位置数据
表示传感器184(例如，传感器头242)相对于参考系216的位置。在一个示例中，位置数据和传感器数据186用于确定转位特征位置116相对于参考系216的位置。在一个示例中，并且为了本描述的目的，传感器184相对于参考系216的位置数据与传感器数据186合并。
139.参照图13，传感器头242包括各种机器视觉或计算机视觉系统中的任何一种或采取各种机器视觉或计算机视觉系统中的任何一种的形式，所述机器视觉或计算机视觉系统被构造成扫描固定工具102并根据扫描识别转位特征104。在一个示例中，传感器184(例如，传感器头242)包括摄像机或采取摄像机的形式，该摄像机被构造成捕获视觉上表示固定工具102和转位特征104的静止图像或视频(例如，传感器数据186)。在另一个示例中，传感器184(例如，传感器头242)包括激光扫描仪或采取激光扫描仪的形式，该激光扫描仪被构造成将激光投射到固定工具102上并且收集从固定工具102偏转回的激光，并且根据所收集的激光产生表示转位特征104的传感器数据186。
140.在一个示例中，传感器数据186表示或对应于转位特征位置116。在一个示例中，激光扫描仪是二维激光扫描仪，并且传感器数据186表示转位特征104在固定坐标系的两个维度(例如xy坐标)中的位置。在另一个示例中，激光扫描仪是三维激光扫描仪，并且传感器数据186表示转位特征在固定坐标系的三个维度(例如xyz坐标)中的位置。
141.参照图11和图12，在一个示例中，铰接机构230联接到自动化机器128或形成自动化机器128的一部分。在图12中，为了图示清楚起见，移除了自动化机器128(例如，用于执行至少一个制造操作)的机器人臂226和末端执行器228(图11)。在该示例中，自动化机器128被构造成在固定坐标系112的至少一个维度中相对于操作单元106和固定工具102移动传感器184。换句话说，铰接机构230的运动范围的至少一部分或一个或多个自由度由自动化机器128提供。
142.参照图13，在一个示例中，铰接机构230与自动化机器128分离且独立于自动化机器。在该示例中，传感器184的完整运动范围或每个自由度由铰接机构230提供(例如，是该铰接机构固有的)。
143.参考图14，在转位设备100的另一个示例中，接口装置220(图1)包括多于一个的传感器184(在此被称为多个传感器184)。在该示例中，转位设备100包括多于一个的转位特征104(例如，多个转位特征104)。转位特征104中的每一个相对于固定工具102固定。传感器184中的每一个都被构造成对转位特征104的至少一部分或多个转位特征104中的对应转位特征进行扫描、检测和定位。
144.参照图1和图11至图15，转位设备100还包括控制器110。控制器110与传感器184通信。控制器110被构造成根据由传感器184所识别的转位特征104的转位特征位置116相对于操作单元106定位固定工具102。
145.在一个示例中，控制器110被构造成根据由传感器184所产生的传感器数据186来确定转位特征104例如在固定坐标系112的至少一个维度中相对于参考系216的转位特征位置116。控制器110还被构造成根据转位特征104的转位特征位置116来确定固定工具102例如在固定坐标系112的至少一个维度中相对于参考系216的固定工具位置118。
146.在一个示例中，控制器110被构造成将表示固定工具102和转位特征104的数字模型120(图1)配准到转位特征104的转位特征位置116。控制器110还被构造成将被配准到转位特征位置116的数字模型120的模型位置126转换成固定工具102的固定工具位置118。
147.图16示意性地示出了在定位和转位操作期间被提供给控制器110的输入234和由控制器110产生的输出236的示例。在一个示例中，传感器数据186从传感器184被提供给控制器110。传感器数据186是接口数据222(图1)的示例。在一个示例中，传感器数据186(例如，接口数据222)还包括位置数据，该位置数据表示传感器184(例如，传感器头242)(图13)相对于参考系216的实际物理位置，例如，如由编码器、传感器、其它相对定位装置或其组合产生的。控制器110处理传感器数据186，并基于传感器数据186来确定转位特征位置116。
148.参照图11至图15，在一个示例中，传感器184(例如，传感器头242)沿着扫描路径相对于固定工具102移动，并且扫描包括转位特征104的固定工具102的至少一部分。传感器184可收集传感器数据186(图16)的足够数量的数据点，以便在单次通过中定位转位特征104，或者可能需要多次通过。控制器110被构造成识别和提取表示转位特征104的数据点。然后，控制器110确定表示转位特征104的数据点相对于参考系216的xyz坐标。然后，控制器110确定转位特征位置116，如由传感器数据186中表示转位特征104的数据点的xyz坐标所描述的。
149.转位特征104包括可在视觉上感知和/或与固定工具102的周围表面区域在计算上区分开的结构。例如，转位特征104包括适于计算感知和识别的结构构造，例如在传感器数据186的多个数据点上执行的点云处理操作中。转位特征位置116由传感器数据186中表示转位特征104的多个数据点的xyz坐标来描述。
150.应当注意，增加传感器数据186中表示转位特征104的数据点的数量提供了更多数量的xyz坐标数据点用于处理，这又提高了转位特征位置116和固定工具位置118在转位操作的数据点对准期间的精度。
151.控制器110被构造成将表示固定工具102和转位特征104的数字模型120配准到转位特征位置116，并确定模型位置126。在一个示例中，控制器110被构造成使数字模型120与描述参考系216内的转位特征位置116的xyz坐标重叠并对准。数字模型120包括表示转位特征104的数据点。在一个示例中，控制器110执行最佳拟合操作(例如执行最佳拟合算法)以将表示转位特征104的数据点与表示描述转位特征位置116的xyz坐标的数据点对准。在一个示例中，最佳拟合操作包括刚体点云变换操作。
152.在数字模型120与转位特征位置116配准和对准的情况下，控制器110被构造成将模型位置126转换成固定工具102的固定工具位置118，例如相对于参考系216。例如，固定工具位置118被假定为与模型位置126一样在公差内。因此，固定工具位置118表示固定工具102、以及因此工件170相对于操作单元106和自动化机器128的即时(例如，当前、实时)位置。
153.在固定工具位置118已知的情况下，相对于固定工具位置118对自动化机器128进行转位或“调零”，并且遵循预定工具路径以对工件170执行制造操作。基于固定工具位置118相对于固定工具102对自动化机器128进行转位，因此相对于工件170对自动化机器128进行转位。工件170的几何形状和工件170相对于固定工具102的已知位置被并入在自动化机器128的编程工具路径中并且由该编程工具路径考虑。
154.参照图1和图11，在一个示例中，转位设备100包括自动化机器128。自动化机器128位于操作单元106中并且与控制器110通信。控制器110被构造成相对于固定工具102的固定工具位置118对自动化机器128进行转位。
155.参考图11、图12、图14和图15，在一个示例中，自动化机器128包括台架134。在该示例中，固定工具102以及因此工件170被移动到操作单元106内的工作位置258，并且台架134和/或联接到台架134的机器人臂226相对于固定工具102移动，使得末端执行器228沿着预定工具路径行进。
156.在另一个示例中(未示出)，机器人臂226是独立的机器人，该独立的机器人在操作单元106内具有固定的基部。在该示例中，固定工具102以及因此工件170被移动到操作单元106内的工作位置258，并且机器人臂226相对于固定工具102移动，使得末端执行器228沿着预定工具路径跟进。
157.虽然转位设备100的所示示例仅示出了一个自动化机器128(例如，具有一个末端执行器228的一个机器人臂226)，以用于对操作单元106中的工件170执行制造操作，但是在其它示例中，转位设备100可以具有任意数量的附加自动化机器128(例如，附加机器人臂226和/或附加末端执行器228)。
158.参考图1和图11，在一个示例中，制造操作包括预固化复合组装操作，例如复合铺设操作和/或复合层压操作。在该示例中，工件170包括复合层压件(例如，复合材料的铺设)。固定工具102包括心轴130或采取心轴的形式。心轴130被构造成支撑复合层压件。自动化机器128包括自动化纤维铺放机132或采取自动化纤维铺放机的形式。
159.在一个示例中，固定工具102被移动到工作位置258，并且如上所述，使用传感器184和转位特征104来确定固定工具102和工件170的即时位置(例如，固定工具位置118)。基于固定工具位置118(例如，固定工具102的位置和工件170相对于固定工具102的位置)，自动化纤维铺放机132铺设和/或固结复合片材的堆叠的至少一层的至少一部分。
160.在一个或多个其它示例(未明确示出)中，制造操作包括另一组装操作或机加工操作。在这种示例中，工件170可以是后固化复合工件、金属工件、塑料工件或其它非复合工件。固定工具102包括合适的保持特征260(图1)，该保持特征被构造成在移动到操作单元106期间和在制造操作期间固定工件170。自动化机器128包括任何适当的机床或采取任何适当的机床的形式。
161.参照图12、图14和图15，在一个示例中，转位设备100包括联接到传感器184的驱动组件138。驱动组件138被构造成相对于参考系216移动传感器184(例如，传感器头242)，诸如在固定坐标系112的一个或多个维度中。在一个示例中，驱动组件138联接到传感器184的铰接机构230或形成传感器184的铰接机构230的一部分，例如在传感器184与自动化机器128分离的示例中，如图14和图15所示。在另一个示例中，驱动组件138联接到自动化机器128或由自动化机器128形成，例如在传感器184联接到自动化机器128的示例中，如图11和图12所示。
162.在一个示例中，转位设备100包括独立的移动机构(未示出)，该移动机构被构造成将固定工具102移动到工作位置258。
163.参考图13，在一个示例中，转位特征104包括至少一个接口结构192。在图13所示的示例中，转位特征104包括两个接口结构192。然而，在其它示例中，转位特征104包括任意数量的接口结构192。
164.在一个示例中，接口结构192位于固定工具102的表面194(例如，暴露表面)上。换句话说，接口结构192被适当地定位，以便不被固定到固定工具102的工件170(图13中未示
出)覆盖或以其它方式遮蔽。接口结构192被适当地定位，以便在上述定位和转位操作期间可由传感器184在视觉上触及。接口结构192包括各种不同结构中的任何一种，该各种不同结构可从围绕转位特征104的固定工具102的表面194在视觉上感知和/或在计算上辨别。图17至图20示意性地示出了接口结构192的各种示例。
165.参考图17，在一个示例中，在转位特征104的示例中，接口结构192是连续的并且沿着固定工具102的表面194(例如，顶表面)纵向延伸。换句话说，接口结构192可以是连续的接口结构。在一个示例中，接口结构192可以是线性的，如图17所示。在另一个示例中，接口结构192可以是非线性的。
166.参考图18，在转位特征104的另一个示例中，接口结构192是不连续的，并且沿着固定工具102的表面194纵向延伸。换句话说，接口结构192可以是多个不连续的接口点结构(例如，在此也称为多个接口结构192)。在一个示例中，多个接口结构192可以被线性地布置，如图18所示。在另一个示例中，多个接口结构192可以被非线性地布置。
167.在一个示例中，接口结构192是形成在固定工具102的表面194中(例如，从固定工具102的表面194悬垂)的连续凹槽。在另一个示例中，接口结构192是形成在固定工具102的表面194上(例如，从固定工具102的表面194突出)的连续脊。在另一个示例中，多个接口结构192中的每一个包括形成在表面194中(例如，从表面194悬垂)的孔。在另一个示例中，多个接口结构192中的每一个包括形成在表面194上(例如，从表面194突出)的突起。
168.在所示的示例中，转位特征104包括两个接口结构192。在其它示例中，转位特征104包括任意数量的接口结构192。也可以设想接口结构192的其它结构构造和/或布置。
169.参考图19，在另一个示例中，接口结构192由固定工具102的边缘形成。在一个示例中，边缘沿着固定工具102连续地且纵向地延伸。在一个示例中，边缘由固定工具102的两个暴露表面194(例如，顶表面和侧表面)的相交形成。在所示的示例中，转位特征104的接口结构192包括固定工具102的两个边缘，或者由固定工具102的两个边缘形成。在其它示例中，转位特征104的接口结构192包括任意数量的边缘，或者由任意数量的边缘形成。
170.在另一个示例中，接口结构192包括两种或更多种类型的结构的组合，例如凹槽、脊、一系列孔、一系列突起以及边缘。也可以设想接口结构192的各种其它构造。
171.在转位特征104包括两个或更多个接口结构192的示例中，接口结构192(例如，凹槽、脊、孔、突起和边缘)彼此不平行(例如，彼此倾斜地定向)。接口结构192的非平行布置提供了传感器数据186中的非平行数据点，该非平行数据点可以在处理期间被组合以导出多个数据点在固定坐标系112的多于一个的维度中相对于参考系216的xyz坐标。
172.参照图11至图15，在一个示例中，转位设备100包括车辆160。车辆160被构造成支撑固定工具102并且相对于操作单元106移动固定工具102。在一个示例中，车辆160被构造成将固定工具102以及因此工件170移动到工作位置258，在该工作位置处，传感器184扫描并检测(例如，视觉地识别)转位特征104以执行上述定位和转位操作。
173.参考图1，在转位设备100的一个示例中，车辆160包括自动化引导车辆162或采取自动化引导车辆162的形式。参考图1和图11，在一个示例中，车辆160包括推车164或采取推车164的形式。推车164被构造成沿着延伸穿过操作单元106的轨道166行进。
174.在一个示例中，轨道166被布置成使得固定工具102以及因此转位特征104的z坐标被固定，并且在推车164沿着轨道166行进到工作位置258时保持恒定。在该示例中，由传感
器184执行的定位操作仅需要确定转位特征104的xy坐标。
175.参考图1和图11，在另一个示例中，制造系统168包括操作单元106和自动化机器128。自动化机器128位于操作单元106中，并且被构造成执行至少一个制造操作。制造系统168还包括固定工具102。固定工具102被构造成支撑工件170并且可相对于操作单元106移动。制造系统168还包括转位特征104。转位特征104相对于固定工具102固定。例如，转位特征104位于固定工具102上。
176.制造系统168还包括传感器184。传感器184被构造成检测(例如，视觉地识别)转位特征104。制造系统168还包括与传感器184和自动化机器128通信的控制器110。控制器110被构造成根据由传感器184所识别的转位特征104的转位特征位置116相对于操作单元106定位固定工具102。控制器110还被构造成相对于固定工具102的固定工具位置118对自动化机器128进行转位。
177.参考图1和图16，在制造系统168的一个示例中，控制器110被构造成根据由传感器184所产生的传感器数据186来确定转位特征104在固定坐标系112的至少一个维度中的转位特征位置116。控制器110还被构造成根据转位特征104的转位特征位置116来确定固定工具102在固定坐标系112的至少一个维度中的固定工具位置118。控制器110还被构造成将表示固定工具102和转位特征104的数字模型120配准到转位特征104的转位特征位置116；并将被配准到转位特征位置116的数字模型120的模型位置126转换成固定工具102的固定工具位置118。
178.参考图1、图11和图13，在制造系统168的一个示例中，固定工具102包括被构造成支撑复合层压件的心轴130，并且自动化机器128包括被构造成执行至少一个复合铺设或层压操作的自动化纤维铺放机132。
179.参考图11和图12，在制造系统168的一个示例中，传感器184联接到自动化机器128，并且自动化机器128被构造成在固定坐标系112的至少一个维度中相对于固定工具102移动传感器184。参考图14和图15，在一个示例中，传感器184被构造成独立于自动化机器128移动。
180.参照图13和图17至图19，在制造系统168的一个示例中，转位特征104包括位于固定工具102的表面194上的至少一个接口结构192。接口结构192可由传感器184在视觉上检测(例如，可感知和可识别)。
181.参考图1和图11至图15，在一个示例中，制造系统168包括车辆160。车辆160被构造成支撑固定工具102并且相对于操作单元106移动固定工具102。
182.参考图1和图11，在一个示例中，制造系统168还包括轨道166。轨道166延伸穿过操作单元106。在该示例中，车辆160包括被构造成沿着轨道166行进的推车164或采取被构造成沿着轨道166行进的推车164的形式。
183.参照图20，在一个示例中，制造系统168包括第二操作单元172。制造系统168还包括第二自动化机器174。第二自动化机器174位于第二操作单元172中，并且被构造成对工件170执行至少一个制造操作。
184.制造系统168还包括第二传感器198。第二传感器198被构造成检测(例如，视觉地识别)转位特征104。控制器110与第二传感器198和第二自动化机器174通信。控制器110被构造成根据由第二传感器198所识别的转位特征104的第二转位特征位置200相对于第二操
作单元172定位固定工具102。控制器110还被构造成相对于固定工具102的第二固定工具位置180对第二自动化机器174进行转位。一旦被转位，第二自动化机器174就对工件170执行至少一个制造操作。
185.总体上参考图1，特别地参考图21至图23，在另一个示例中，转位设备100包括固定工具102。固定工具102可相对于操作单元106移动。转位设备100还包括转位特征104。转位特征104相对于固定工具102固定。例如，转位特征104由固定工具102形成，或者以其它方式被设置在固定工具102上。
186.在图21至图23所示的示例中，转位特征104联接到工具102的至少一侧或者位于固定工具102的至少一侧上。在其它示例中，转位特征104联接到固定工具102的另一部分(例如，相对侧、前部、后部、顶部、底部等)或位于固定工具102的另一部分上。
187.在一个示例中，转位设备100包括多个探测器202。多个探测器202可相对于操作单元106和固定工具102移动。多个探测器202被构造成接合(转位特征104例如，与转位特征104形成物理接触)。转位特征104相对于固定工具102被适当地定位，使得转位特征104的至少一部分可由多个探测器202物理地接近。相反，多个探测器202相对于固定工具102被适当地定位，使得多个探测器202的至少一部分可由转位特征104物理地接近。在多个探测器202接合到转位特征104的情况下，多个探测器202的多个位置(在此也被称为多个探测器位置204)(图1)表示或对应于转位特征位置116(图1)。换句话说，多个探测器202将转位特征104定位在参考系216中。
188.参照图21至图23，在转位设备100的一个示例中，多个探测器202形成探测器组件250的一部分(例如，探测器组件250包括多个探测器202)。探测器组件250包括驱动机构252，该驱动机构联接到与探测器组件250相关联的多个探测器202中的每一个。驱动机构252被构造成在固定坐标系112的至少一个维度中相对于固定工具102移动多个探测器202(例如，也被统称为探测器202并且被单独地称为探测器202)中的每一个。例如，驱动机构252被构造成在固定坐标系112的一个维度(例如，y方向)中使每个探测器202线性平移(例如，延伸和缩回)。
189.驱动机构252包括至少一个合适的驱动马达(未示出)以驱动探测器202的运动，例如机电马达、气动马达、液压马达等。探测器组件250还被构造成提供位置数据(例如，接口数据222)，该位置数据表示探测器202在固定坐标系112的至少一个维度中相对于参考系216的多个位置(例如，多个探测器位置204)。例如，探测器组件250还包括至少一个编码器(未示出)和/或至少一个传感器(未示出)，该至少一个编码器和/或至少一个传感器将每个探测器202的运动转换成表示对应探测器202的探测器位置204的电信号。探测器组件250还包括其它合适的电子、机械、气动和液压部件(未示出)。驱动机构252在计算机控制下例如通过控制器110工作。
190.在图21和图22所示的示例中，转位设备100包括例如彼此相对的两个探测器组件250，使得与探测器组件250中的每一个相关联的探测器202接合例如被设置在固定工具102的相对侧的对应的转位特征104。在另一个示例中，转位设备100包括一个探测器组件250，使得与探测器组件250相关联的探测器202接合被设置在固定工具102上的转位特征104。
191.参照图1和图21至图23，转位设备100还包括控制器110。控制器110与多个探测器202通信。控制器110被构造成在多个探测器202接合到转位特征104的情况下，根据多个探
测器202的多个探测器位置204相对于操作单元106定位固定工具102。
192.在转位设备100的一个示例中，控制器110被构造成确定多个探测器202例如在固定坐标系112的至少一个维度中相对于参考系216的多个探测器位置204。控制器110还被构造成根据多个探测器202的多个探测器位置204确定转位特征104例如在固定坐标系112的至少一个维度中相对于参考系216的转位特征位置116。控制器110还被构造成根据转位特征104的转位特征位置116来确定固定工具102例如在固定坐标系112的至少一个维度中相对于参考系216的固定工具位置118。
193.在一个示例中，控制器110被构造成将表示固定工具102和转位特征104的数字模型120(图1)配准到转位特征104的转位特征位置116。控制器110还被构造成将被配准到转位特征位置116的数字模型120的模型位置126转换成固定工具102的固定工具位置118。
194.图24示意性地示出了在定位和转位操作期间被提供给控制器110的输入234和由控制器110产生的输出236的示例。在一个示例中，探测器位置数据254由探测器组件250提供给控制器110。探测器位置数据254是接口数据222(图1)的示例。在一个示例中，探测器位置数据254由编码器、传感器、其它相对定位装置或其组合产生，并且表示多个探测器202的实际物理位置(探测器位置204)(图13)。控制器110处理探测器位置数据254，并基于探测器位置数据254确定探测器位置204。控制器110然后处理探测器位置204，并基于探测器位置204确定转位特征位置116。
195.参考图21至图23，在一个示例中，在探测器202接合到转位特征104的情况下，在探测器202与转位特征104之间存在多个接触点。这些接触点中的每一个都具有xyz坐标，该xyz坐标是对应探测器202和转位特征104两者所共有的。探测器位置数据254(图24)表示探测器202的接触点的xyz坐标(例如，每个探测器202的接触点的xyz坐标)，并且探测器位置204由探测器202的接触点的xyz坐标来描述。控制器110将探测器202的接触点的xyz坐标转换成转位特征104的对应接触点的xyz坐标。然后，控制器110确定转位特征位置116，如转位特征104的接触点的xyz坐标所描述的。
196.在一个示例中，探测器组件250包括至少两个探测器202，该至少两个探测器对应于探测器202与转位特征104之间的至少两个接触点，这又提供了至少两个xyz坐标，该至少两个xyz坐标描述了转位特征104的转位特征位置116。在另一个示例中，探测器组件250包括至少三个探测器202，该至少三个探测器对应于探测器202与转位特征104之间的至少三个接触点，而这又提供了至少三个xyz坐标，该至少三个xyz坐标描述了转位特征104的转位特征位置116。在另一个示例中，来自两个或更多个探测器组件250的探测器202的组合对应于探测器202与转位特征104之间的至少三个接触点，这又提供了至少三个xyz坐标，该至少三个xyz坐标描述了转位特征104的转位特征位置116。
197.在一个示例中，多个接触点由一个探测器组件250的探测器202提供，这些探测器接合被设置在固定工具102上的转位特征104。在另一个示例中，接触点中的一些由与第一探测器组件250相关联的探测器202提供，该探测器接合被设置在固定工具102的第一侧(或第一表面)上的转位特征104(或第一转位特征104)的第一部分，并且接触点中的一些由与第二探测器组件250相关联的探测器202提供，该探测器接合被设置在固定工具102的第二侧(或第二表面)上的转位特征104(或第二转位特征104)的第二部分。
198.应当注意，增加探测器202和转位特征104之间的接触点的数量(例如，通过增加与
转位特征104接合的探测器202的数量)提供了用于处理的更大数量的xyz坐标数据点，这又在转位操作的数据点对准期间提高了转位特征位置116和固定工具位置118的精度。
199.在所示的示例中，(例如，相对的探测器组件250的)探测器202被布置成接合转位特征104(或不同的转位特征104)的被设置在固定工具102的相对侧(例如，侧表面)上的部分。在其它示例(未示出)中，探测器202(例如，来自于附加的或替代的探测器组件250)被布置成接合转位特征104(或不同的转位特征104)的被设置在固定工具102的另一部分或另一表面(例如，顶部、底部、前部、后部等)上的部分。
200.参照图27，在一个示例中，探测器202包括接触转位148，并且转位特征104包括接口转位146。在探测器202接合到转位特征104的情况下，在接触转位148和接口转位146之间存在接触点。该接触点具有xyz坐标，该xyz坐标是接触转位148和接口转位146两者所共有的。探测器位置数据254表示探测器202的接触转位148的接触点的xyz坐标，并且探测器202的探测器位置204由探测器202的接触转位148的接触点的xyz坐标来描述。
201.控制器110将接触转位148的接触点的xyz坐标转换成接口转位146的对应接触点的xyz坐标。控制器110确定转位特征位置116，如接口转位146的接触点的xyz坐标所描述的。
202.通常，多个探测器202包括或形成多个接触转位148，并且转位特征104包括或形成多个接口转位146，这又提供多个接触点。因此，探测器位置数据254(图24)表示多个探测器202的接触转位148的多个接触点的xyz坐标。多个探测器位置204由多个探测器202的接触转位148的接触点的xyz坐标来描述。转位特征位置116由接口转位146的对应多个接触点的xyz坐标来描述。
203.应当注意，增加接触转位148和接口转位146的数量增加了探测器202和转位特征104之间的接触点的数量，这又提供了用于处理的更多数量的xyz坐标数据点，这又增加了转位特征位置116和固定工具位置118在转位操作的数据点对准期间的精度。在一个示例中，探测器组件250(例如，多个探测器202)包括至少三个接触转位148，并且转位特征104包括至少三个接口转位146。
204.再次参照图24，控制器110被构造成将表示固定工具102和转位特征104的数字模型120配准到转位特征位置116，并确定模型位置126。在一个示例中，控制器110被构造成使数字模型120与描述参考系216内的转位特征位置116的xyz坐标重叠并对准。数字模型120包括表示转位特征104的接触点的数据点。例如，数字模型120包括表示转位特征104的接口转位146的数据点。在一个示例中，控制器110执行最佳拟合操作(例如，执行最佳拟合算法)以将表示转位特征104的接触点的数据点(诸如表示接口转位146的数据点)与表示描述转位特征位置116的xyz坐标的数据点对准。在一个示例中，最佳拟合操作包括刚体点云变换操作。
205.在数字模型120与转位特征位置116配准和对准的情况下，控制器110被构造成将模型位置126转换成固定工具102相对于参考系216的固定工具位置118。例如，固定工具位置118被假定为与模型位置126一样在公差内。因此，固定工具位置118表示固定工具102以及因此工件170相对于操作单元106和自动化机器128的即时(例如，当前、实时)位置。
206.在固定工具位置118已知的情况下，相对于固定工具位置118对自动化机器128进行转位或“调零”，并且遵循预定工具路径以对工件170执行制造操作。基于固定工具位置
118相对于固定工具102对自动化机器128进行转位，因此相对于工件170对自动化机器128进行转位。工件170的几何形状和工件170相对于固定工具102的已知位置被并入在自动化机器128的编程工具路径中并且由该编程工具路径考虑。
207.参照图1和图21，在一个示例中，转位设备100包括自动化机器128。自动化机器128位于操作单元106中。自动化机器128与控制器110通信。控制器110被构造成相对于固定工具102的固定工具位置118对自动化机器128进行转位。
208.参考图22和图23，在一个示例中，自动化机器128包括台架134。在该示例中，固定工具102以及因此工件170被移动到操作单元106内的工作位置258，并且台架134和/或联接到台架134的机器人臂226相对于固定工具102移动，使得末端执行器228沿着预定工具路径行进。
209.在另一个示例中(未示出)，机器人臂226是独立的机器人，该独立的机器人在操作单元106内具有固定的基部。在该示例中，固定工具102以及因此工件170被移动到操作单元106内的工作位置258，并且机器人臂226相对于固定工具102移动，使得末端执行器228沿着预定工具路径行进。
210.虽然转位设备100的所示示例仅示出了一个自动化机器128(例如，具有一个末端执行器228的一个机器人臂226)，以用于对操作单元106中的工件170执行制造操作，但是在其它示例中，转位设备100可以具有任意数量的附加自动化机器128(例如，附加机器人臂226和/或附加末端执行器228)。
211.参考图1和图22，在一个示例中，制造操作包括预固化复合组装操作，例如复合铺设操作和/或复合层压操作。在该示例中，工件170包括复合层压件(例如，复合材料的铺设)。固定工具102包括心轴130或采取心轴的形式。心轴130被构造成支撑复合层压件。自动化机器128包括自动化纤维铺放机132或采取自动化纤维铺放机的形式。
212.在一个示例中，固定工具102被移动到工作位置258，并且如上所述，使用多个探测器202和转位特征104来确定固定工具102和工件170的即时位置(例如，固定工具位置118)。基于固定工具位置118(例如，固定工具102的位置和工件170相对于固定工具102的位置)，自动化纤维铺放机132铺设和/或固结复合片材的堆叠的至少一层的至少一部分。
213.在一个或多个其它示例(未明确示出)中，制造操作包括另一组装操作或机加工操作。在这种示例中，工件170可以是后固化复合工件、金属工件、塑料工件或其它非复合工件。固定工具102包括合适的保持特征260(图1)，该保持特征被构造成在移动到操作单元106期间和在制造操作期间固定工件170。自动化机器128包括任何适当的机床或采取任何适当的机床的形式。
214.在一个示例中，转位设备100包括独立的移动机构(未示出)，该移动机构被构造成将固定工具102移动到工作位置258。
215.图25和图26示意性地示出了转位特征104的示例。图27示意性地示出了探测器202和转位特征104的示例。通常，转位特征104包括至少一个接口转位146。在一个示例中，接口转位146被设置在(例如，定位或形成在)固定工具102的表面194上。多个探测器202中的每一个都包括接触转位148(图27)。接触转位148可相对于至少一个接口转位146移动。接触转位148被构造成接合接口转位146，以使得探测器202能够定位转位特征104。
216.参考图27，在一个示例中，每个探测器202包括探测器头208。探测器202被构造成
在固定坐标系112的至少一个维度中相对于固定工具102移动，以使探测器头208与转位特征104接合。在一个示例中，每个探测器202包括探测器轴256。探测器头208联接到探测器轴256的端部。驱动机构252被构造成使探测器轴256延伸和缩回以移动探测器头208。
217.在一个示例中，接口转位146包括位于固定工具102的表面194上的至少一个接口结构206或由至少一个接口结构206形成。例如，接口转位146由接口结构206的一部分形成，例如接口结构206的表面的一部分。在一个示例中，接触转位148包括探测器头208或由探测器头208形成。在该示例中，探测器头208是接触转位148的接触结构。例如，接触转位148由探测器头208的一部分形成，例如探测器头208的表面的一部分。
218.在一个示例中，探测器头208被构造成接合接口结构206，使得接触转位148接触接口转位146。接触转位148和接口转位146被构造成当探测器202(例如，探测器头208)正确地接合转位特征104(例如，接口结构206)时彼此接触和配合。
219.参考图25，在转位特征104的一个示例中，接口结构206是连续的，并且沿着固定工具102的表面194(例如，侧表面)纵向延伸。换句话说，接口结构206可以是连续的接口结构。在一个示例中，接口结构206可以是线性的，如图25所示。在另一个示例中，接口结构206可以是非线性的。
220.参照图26，在转位特征104的另一个示例中，接口结构206是不连续的，并且沿着固定工具102的表面194纵向延伸。换句话说，接口结构206可以是多个不连续的接口点结构(例如，在本文中也称为多个接口结构206)。在一个示例中，多个接口结构206可以被线性地布置。在另一个示例中，多个接口结构206可以被非线性地布置，如图26所示。
221.在一个示例中，探测器头208和接口结构206具有互补的几何形状和尺寸，使得当探测器202正确地接合转位特征104时，探测器头208(例如，形成接触转位148)的对应表面和接口结构206(例如，形成接口转位146)的对应表面接触。探测器头208和接口结构206中的每一者包括各种结构构造中的任何一种，或者采取各种结构构造中任何一种的形式。
222.在一个示例中，接口结构206是形成在固定工具102的表面194中(例如，从固定工具102的表面194悬垂)的连续凹槽。在该示例中，探测器头208被构造成插入接口结构206的一部分中。在另一个示例中，接口结构206是形成在固定工具102的表面194上(例如，从固定工具102的表面194突出)的连续脊。在该示例中，探测器头208被构造成接收接口结构206的一部分。在另一个示例中，多个接口结构206中的每一个包括形成在表面194中(例如，从表面194悬垂)的孔。在该示例中，探测器头208被构造成插入接口结构206中。在另一个示例中，多个接口结构206中的每一个包括形成在表面194上(例如，从表面194突出)的突起。在该示例中，探测器头208被构造成接收接口结构206。
223.也可以设想接触转位148(例如，探测器头208)和接口转位146(例如，接口结构206)的其它结构构造和/或布置。
224.在转位特征104的另一个示例中，接口结构206包括固定工具102的至少一个表面194(例如，外表面)或采取固定工具102的至少一个表面194的形式。换句话说，固定工具102的表面194是接口转位146的接口结构206。多个探测器202中的每一个被构造成将探测器头208移动成与固定工具102的表面194接触。例如，驱动机构252使探测器轴256延伸以将探测器头208移动成与表面194接触，并且因此将由探测器头208的表面的一部分形成的接触转位148放置成与由固定工具102的表面194的一部分形成的接口转位146接触。
225.参照图27，在转位设备100的一个示例中，探测器组件250包括位移传感器210。位移传感器210与多个探测器202中的每一个通信。位移传感器210被构造成当多个探测器202移动成与转位特征104接触时，测量多个探测器202(例如，探测器202中的每一个)在固定坐标系112的至少一个维度中的位移。在一个示例中，位移传感器210产生表示探测器202的位移或移动并且对应于探测器位置204的位移数据。该位移数据是被提供给控制器110的探测器位置数据254(图24)的示例。
226.参照图21至图23，在一个示例中，转位设备100包括车辆160。车辆160被构造成支撑固定工具102并且相对于操作单元106移动固定工具102。在一个示例中，车辆160被构造成将固定工具102以及因此将工件170移动到工作位置258，在该工作位置处，多个探测器202延伸成与转位特征104接合，以执行上述定位和转位操作。
227.参考图1，在转位设备100的一个示例中，车辆160包括自动化引导车辆162或采取自动化引导车辆162的形式。参照图1和图22，在转位设备100的一个示例中，车辆160包括推车164或者采取推车164的形式。推车164被构造成沿着延伸穿过操作单元106的轨道166行进。
228.在一个示例中，轨道166被布置成使得固定工具102的z坐标以及因此转位特征104被固定，并且在推车164沿着轨道166行进到工作位置258时保持恒定。在该示例中，由多个探测器202执行的定位操作仅需要确定转位特征104的xy坐标。
229.参考图1和图21，在另一个示例中，制造系统168包括操作单元106和自动化机器128。自动化机器128位于操作单元106中，并且被构造成执行至少一个制造操作。制造系统168还包括固定工具102。固定工具102被构造成支撑工件170并且可相对于操作单元106移动。制造系统168还包括转位特征104。转位特征104相对于固定工具102固定。例如，转位特征104位于固定工具102上。
230.制造系统168还包括多个探测器202。多个探测器202可相对于操作单元106和固定工具102移动。多个探测器202被构造成接合转位特征104。制造系统168还包括与多个探测器202和自动化机器128通信的控制器110。控制器110被构造成根据与转位特征104接合的多个探测器202的多个探测器位置204相对于操作单元106定位固定工具102。控制器110还被构造成相对于固定工具102的固定工具位置118对自动化机器128进行转位。
231.参考图1和图24，在制造系统168的一个示例中，控制器110被构造成确定多个探测器202例如在固定坐标系112的至少一个维度中相对于参考系216的多个探测器位置204。控制器110还被构造成根据多个探测器202的多个探测器位置204确定转位特征104例如在固定坐标系112的至少一个维度中相对于参考系216的转位特征位置116。控制器110还被构造成根据转位特征104的转位特征位置116来确定固定工具102在固定坐标系112的至少一个维度中相对于参考系216的固定工具位置118。控制器110还被构造成将表示固定工具102和转位特征104的数字模型120配准到转位特征104的转位特征位置116，并且将被配准到转位特征位置116的数字模型120的模型位置126转换成固定工具102的固定工具位置118。
232.参考图1和图21，在制造系统168的一个示例中，固定工具102包括被构造成支撑复合层压件的心轴130或采取心轴130形式，并且自动化机器128包括自动化纤维铺放机132或采取自动化纤维铺放机132的形式。
233.参考图21和图22，在制造系统168的一个示例中，多个探测器202被构造成在固定
工具102处于操作单元106的工作包封140内部时接合转位特征104。在制造系统168的一个示例中，转位特征104包括固定工具102的至少一个表面194或采取固定工具102的至少一个表面194的形式。多个探测器202中的每一个沿着固定坐标系112的至少一个维度移动成与至少一个表面194接触。
234.参照图23和图25至图27，在制造系统168的一个示例中，转位特征104包括位于固定工具102的表面194上的至少一个接口转位146。多个探测器202中的每一个包括接触转位148，该接触转位可相对于至少一个接口转位146移动，并且被构造成接合至少一个接口转位146。在一个示例中，接口转位146包括接口结构206，并且接触转位148包括多个探测器202中的对应探测器的探测器头208。探测器头208被构造成接合接口结构206，使得接触转位148接触接口转位146。
235.参考图1和图21至图23，在一个示例中，制造系统168包括车辆160。车辆160被构造成支撑固定工具102并且相对于操作单元106移动固定工具102。
236.参考图1和图21，在一个示例中，制造系统168还包括轨道166。轨道166延伸穿过操作单元106。在该示例中，车辆160包括被构造成沿着轨道166行进的推车164或采取被构造成沿着轨道166行进的推车164的形式。
237.参考图28，在一个示例中，制造系统168包括第二操作单元172和第二自动化机器174。第二自动化机器174位于操作单元106中，并且被构造成执行至少一个制造操作。
238.制造系统168还包括第二多个探测器212。第二多个探测器212可相对于第二操作单元172和固定工具102移动。第二多个探测器212被构造成接合转位特征104。控制器110与第二多个探测器212和第二自动化机器174通信。控制器110被构造成根据与转位特征104接合的第二多个探测器212的第二多个探测器位置214相对于第二操作单元172定位固定工具102。控制器110还被构造成相对于固定工具102的第二固定工具位置180对第二自动化机器174进行转位。一旦被转位，第二自动化机器174就对工件170执行至少一个制造操作。
239.参照图10、图20和图28，在制造系统168的一个示例中，轨道166从操作单元106延伸到第二操作单元172，并延伸穿过第二操作单元172。换句话说，轨道166将操作单元106与第二操作单元172链接在一起。如图10、图20和图28所示，在一个示例中，操作单元106和第二操作单元172以连续链接的顺序布置。在这些示例中，制造系统168是连续流动制造系统，在该连续流动制造系统中在每个操作单元中执行一个或多个制造操作的至少一部分。虽然在图10、图20和图28中通过示例仅示出了两个操作单元(例如，操作单元106和第二操作单元172)，但是在其它示例中，制造系统168可以包括任何数量的操作单元。
240.在图10、图20和图28所示的示例中，当固定工具102和工件170沿着制造系统168连续行进时，整个固定工具102和整个工件170位于操作单元106和第二操作单元172中的对应一者中。然而，在另一个示例中，固定工具102和工件170在制造系统168的多于一个的操作单元之间延伸。例如，固定工具102的第一部分(或第一区段)和工件170的第一部分(或第一区段)位于操作单元106中，并且固定工具102的第二部分(或第二区段)和工件170的第二部分(或第二区段)位于第二操作单元172中。在制造系统168的这个示例中，操作单元106和第二操作单元172彼此依赖，使得在第二操作单元172中执行的制造操作建立在操作单元106中执行的制造操作上或添加到在操作单元106中执行的制造操作。这种布置对于其中固定工具102和工件170是大型细长结构的示例是特别有利的。例如，工件170可以是翼梁、机翼
区段或飞行器的机身区段，固定工具102是被构造成支撑和牢固地保持大型工件170的固定装置。
241.在制造系统168的其它示例(未示出)中，操作单元106和第二操作单元172被分开地定位并且彼此独立。在该示例中，车辆160(例如，自动化引导车辆162)被构造成沿着预定行进路径移动，以在不同操作单元之间移动固定工具102和工件170。
242.在本文所示的示例中，固定工具102是刚性主体，并且转位特征104联接到固定工具102。然而，在其它示例中，固定工具102和车辆160形成刚性主体。例如，固定工具102和车辆160可以集成为整体构件。在这些示例中，转位特征104的位置也相对于车辆160固定。例如，转位特征104可联接到车辆160、被设置在车辆160上，或者以其它方式与车辆160相关联，而不是与固定工具102相关联。
243.如本文所述，定位和转位操作有利地使固定工具102和工件170能够相对于自动化机器128移动到操作单元106内的大概位置。例如，由上述夹持器108、传感器184或探测器202确定的固定工具102的即时位置(例如，固定工具位置118)成为工作位置258，自动化机器128通过固定工具位置118对其自身进行转位。该操作通过消除自动化机器128相对于工件170的增量转位的需要和使用不可移动的固定装置将工件170设置在特定的预定位置的需要而改进了制造操作的循环时间。
244.如本文所述，定位和转位操作还有利地使随后的固定工具102和工件170能够定位在操作单元106内的适度不同的工作位置处并相对于自动化机器128定位。换句话说，固定工具102和工件170的工作位置258(在该处执行制造操作)对于随后的工件170不需要是相同的、固定的和可重复的位置。
245.虽然未明确示出，但是在转位设备100和/或制造系统168的一个或多个示例中，接口装置220包括夹持器108、传感器184和/或探测器202的组合(例如，两个或更多个)。夹持器108、传感器184和/或探测器202的组合用于与对应的转位特征104相接，以便基于转位特征104的位置来定位固定工具102和对固定工具102进行转位。
246.图29是制造方法1000的示例的流程图。总体上参考图1至图10，特别地参考图29，方法1000包括将工件170固定到固定工具102的步骤(方框1002)。在工件170固定到固定工具102的情况下，工件170的位置(工件位置262)是固定的并且相对于固定工具102是已知的。另外，工件170的几何形状(工件几何形状268)是已知的。根据方法1000，通过相对于操作单元106(例如，相对于参考系216)定位固定工具102，继而相对于操作单元106(例如，相对于参考系216)定位工件170。
247.方法1000包括相对于操作单元106移动固定工具102的步骤(方框1004)。方法1000还包括使转位特征104与夹持器108接合的步骤(方框1006)。转位特征104的位置(转位特征位置116)是固定的，并且相对于固定工具102是已知的。在一个示例中，转位特征104被联接到固定工具102。方法1000还包括在夹持器108接合到转位特征104的情况下，根据夹持器108的位置(夹持器位置114)相对于操作单元106定位固定工具102的步骤(方框1010)。
248.方法1000包括相对于固定工具102的位置(固定工具位置118)对自动化机器128进行转位的步骤(方框1016)。根据方法1000，通过相对于固定工具102的位置(固定工具位置118)对自动化机器128进行转位，继而相对于工件170的位置(工件位置262)对自动化机器128进行转位。方法1000还包括使用自动化机器128对工件170执行至少一个制造操作的步
骤(方框1018)。在自动化机器128相对于固定工具102的位置(固定工具位置118)被转位的情况下，工件170的几何形状(工件几何形状268)和工件170相对于固定工具102的位置(工件位置262)被并入到在执行制造操作期间的自动化机器128的编程工具路径中并且由该编程工具路径考虑。
249.在一个示例中，方法1000包括确定夹持器108相对于操作单元106的位置(夹持器位置114)的步骤(方框1008)，例如，在固定坐标系112的至少一个维度中相对于参考系216。方法1000还包括根据夹持器108的位置(夹持器位置114)确定转位特征104相对于操作单元106的位置(转位特征位置116)的步骤(方框1012)，例如，在固定坐标系112的至少一个维度中相对于参考系216。方法1000还包括根据转位特征104的位置(转位特征位置116)，确定固定工具102相对于操作单元106的位置(固定工具位置118)的步骤(方框1014)，例如，在固定坐标系112的至少一个维度中相对于参考系216。
250.在一个示例中，方法1000包括将表示固定工具102和转位特征104的数字模型120配准到转位特征104的位置(转位特征位置116)的步骤。方法1000还包括将被配准到转位特征104的位置(转位特征位置116)的数字模型120的位置(模型位置126)转换成固定工具102的位置(固定工具位置118)的步骤。换句话说，当数字模型120被配准到转位特征104的位置(转位特征位置116)时，固定工具102的位置(固定工具位置118)被假定为(在公差内)与数字模型120的位置(模型位置126)相同。
251.在一个示例中，方法1000包括使用夹持器108将固定工具102移动到工作位置258(例如，在操作单元106的工作包封140内)的步骤，同时(例如，大致同时地)执行确定夹持器108的位置(夹持器位置114)的步骤(方框1008)和确定转位特征104的位置(转位特征位置116)的步骤(方框1008)。
252.在一个示例中，方法1000包括例如当执行使转位特征104与夹持器108接合的步骤(方框1004)时使转位特征104的接口转位146与夹持器108的接触转位148接合的步骤。方法1000还包括产生夹持器位置数据238的步骤，该夹持器位置数据表示接触转位148和接口转位146之间的接触点的xyz坐标。
253.在一个示例中，方法1000包括利用夹持器108的钳口组件144夹持转位特征104的板150的步骤。方法1000还包括使联接到板150的接口转位146与联接到钳口组件144的接触转位148接合的步骤。
254.图30是制造方法2000的示例的流程图。总体上参考图1和图11至图20，特别地参考图30，在一个示例中，方法3000包括将工件170固定到固定工具102的步骤(方框2002)。在工件170固定到固定工具102的情况下，工件170的位置(工件位置262)是固定的并且相对于固定工具102是已知的。另外，工件170的几何形状(工件几何形状268)是已知的。根据方法1000，通过相对于操作单元106(例如，相对于参考系216)定位固定工具102，继而相对于操作单元106(例如，相对于参考系216)定位工件170。
255.方法2000包括相对于操作单元106移动固定工具102的步骤(方框2004)。方法2000还包括利用传感器184来检测(例如，视觉地识别)转位特征104的步骤(方框2006)。转位特征104的位置(转位特征位置116)是固定的，并且相对于固定工具102是已知的。在一个示例中，转位特征104位于固定工具102上。方法2000还包括根据由传感器184所检测到的转位特征104的位置(转位特征位置116)来相对于操作单元106定位固定工具102的步骤(方框
2008)。
256.方法2000还包括相对于固定工具102的位置(固定工具位置118)对自动化机器128进行转位的步骤(方框2014)。根据方法2000，通过相对于固定工具102的位置(固定工具位置118)对自动化机器128进行转位，继而相对于工件170的位置(工件位置262)对自动化机器128进行转位。方法2000还包括使用自动化机器128对工件170执行至少一个制造操作的步骤(方框2016)。在自动化机器128相对于固定工具102的位置(固定工具位置118)被转位的情况下，工件170的几何形状(工件几何形状268)和工件170相对于固定工具102的位置(工件位置262)被并入到在执行制造操作期间的自动化机器128的编程工具路径中并且由该编程工具路径考虑。
257.在一个示例中，方法2000包括根据由传感器184所产生的传感器数据186来确定转位特征104相对于操作单元106的位置(转位特征位置116)的步骤(方框2010)，例如，在固定坐标系112的至少一个维度中相对于参考系216。方法2000还包括根据转位特征104的位置(转位特征位置116)，确定固定工具102相对于操作单元106的位置(固定工具位置118)的步骤(方框2012)，例如，在固定坐标系112的至少一个维度中相对于参考系216。
258.在一个示例中，方法2000包括将表示固定工具102和转位特征104的数字模型120配准到转位特征104的位置(转位特征位置116)的步骤。方法2000还包括将被配准到转位特征104的位置(转位特征位置116)的数字模型120的位置(模型位置126)转换成固定工具102的位置(固定工具位置118)的步骤。换句话说，当数字模型120被配准到转位特征104的位置(转位特征位置116)时，固定工具102的位置(固定工具位置118)被假定为(在公差内)与数字模型120的位置(模型位置126)相同。
259.在一个示例中，方法2000包括使用传感器184来检测(例如，视觉地检测)转位特征104的至少一个接口结构192的步骤，该至少一个接口结构位于固定工具102的表面194上。方法2000还包括产生表示接口结构192的xyz坐标的传感器数据186的步骤。
260.图31是制造方法3000的示例的流程图。总体上参考图1和图21至图28，特别地参考图30，方法3000包括将工件170固定到固定工具102的步骤(方框3002)。在工件170固定到固定工具102的情况下，工件170的位置(工件位置262)是固定的并且相对于固定工具102是已知的。另外，工件170的几何形状(工件几何形状268)是已知的。根据方法1000，通过相对于操作单元106(例如，相对于参考系216)定位固定工具102，继而相对于操作单元106(例如，相对于参考系216)定位工件170。
261.方法3000包括相对于操作单元106移动固定工具102的步骤(方框3004)。方法3000还包括使转位特征104与多个探测器202接合的步骤(方框3006)。转位特征104的位置(转位特征位置116)是固定的，并且相对于固定工具102是已知的。在一个示例中，转位特征104联接到固定工具102。方法3000还包括在多个探测器202接合到转位特征104的情况下，根据多个探测器202的位置(多个探测器位置204)相对于操作单元106定位固定工具102的步骤(方框3010)。
262.方法3000还包括相对于固定工具102的位置(固定工具位置118)对自动化机器128进行转位的步骤(方框3016)。根据方法3000，通过相对于固定工具102的位置(固定工具位置118)对自动化机器128进行转位，继而相对于工件170的位置(工件位置262)对自动化机器128进行转位。方法3000还包括使用自动化机器128对工件170执行至少一个制造操作的
步骤(方框3018)。在自动化机器128相对于固定工具102的位置(固定工具位置118)被转位的情况下，工件170的几何形状(工件几何形状268)和工件170相对于固定工具102的位置(工件位置262)被并入到在执行制造操作期间的自动化机器128的编程工具路径中并且由该编程工具路径考虑。
263.在一个示例中，方法3000包括确定多个探测器202相对于操作单元106的位置(多个探测器位置204)的步骤(方框3008)，例如，在固定坐标系112的至少一个维度中相对于参考系216。方法3000还包括根据多个探测器202的位置(多个探测器位置204)，确定转位特征104相对于操作单元106的位置(转位特征位置116)的步骤(方框3012)，例如，在固定坐标系112的至少一个维度中相对于参考系216。方法3000还包括根据转位特征104的位置(转位特征位置116)，确定固定工具102相对于操作单元106的位置(固定工具位置118)的步骤(方框3014)，例如，在固定坐标系112的至少一个维度中相对于参考系216。
264.在一个示例中，方法3000包括将表示固定工具102和转位特征104的数字模型120配准到转位特征104的位置(转位特征位置116)的步骤。方法3000包括将被配准到转位特征104的位置(转位特征位置116)的数字模型120的位置(模型位置126)转换成固定工具102的位置(固定工具位置118)的步骤。换句话说，当数字模型120被配准到转位特征104的位置(转位特征位置116)时，固定工具102的位置(固定工具位置118)被假定为(在公差内)与数字模型120的位置(模型位置126)相同。
265.在一个示例中，方法3000包括将固定工具102移动到工作位置258(例如，在操作单元106的工作包封140内)的步骤。方法3000还包括沿着固定坐标系112的至少一个维度将多个探测器202移动成与转位特征104接触的步骤。
266.在一个示例中，方法3000包括例如当执行使转位特征104与多个探测器202接合的步骤(方框3006)时使转位特征104的接口转位146与探测器202中的每一个的接触转位148接合的步骤。方法3000还包括产生表示接触转位148和接口转位146之间的接触点的xyz坐标的探测器位置数据254的步骤。
267.在一个示例中，方法3000包括使转位特征104的接口结构206与探测器202的探测器头208接合的步骤。方法1000还包括使由接口结构206形成的接口转位146与由探测器头208形成的接触转位148接合的步骤。
268.图32示意性地示出了控制器110的示例，并且更具体地，示出了控制器110的计算装置224。控制器110包括任何合适的可编程控制器，该可编程控制器被构造成控制一个或多个制造过程并执行一个或多个计算或数据处理操作。由所公开的转位设备100、制造系统168和方法1000、2000、3000的各个示例和/或其部分执行的操作在由控制器110提供的计算机控制下实现。控制器110可以是任何数量的可编程控制器和/或包括任何数量的计算装置224。
269.计算装置224是用于执行由所公开的转位设备100和制造系统168提供的一个或多个功能或实现所公开的方法1000、2000、3000的一个或多个操作步骤的数据处理系统的示例。计算装置224包括通信总线602，该通信总线提供处理器单元604、存储器606、永久性存储器608、通信单元610、输入/输出(“i/o”)单元612和显示器614之间的通信。
270.通信总线602包括一个或多个总线，诸如系统总线或输入/输出总线。使用任何合适类型的架构来实现通信总线602，该架构提供在附接到总线系统的不同部件或装置之间
的数据传递。
271.处理器单元604是被构造成执行指令的任何适当编程的计算机处理器，所述指令诸如加载到存储器606上的软件指令。处理器单元604可以是任何数量的处理器、多处理器核心、微处理器或任何其它类型的处理器，这取决于控制器110的实现方式。
272.存储器606和永久性存储器608是存储装置616的示例。存储装置616是能够存储信息的任何硬件，所述信息包括但不限于数据、功能形式的程序代码和/或临时和/或永久的其它合适的信息。例如，存储器606可以是随机存取存储器或任何其它合适的易失性或非易失性存储装置。存储器606也可以被称为非暂时性计算机可读存储介质。
273.永久性存储器608可以根据实现方式采取各种形式。永久性存储器608可以包含一个或多个部件或装置。例如，永久性存储器608可以是硬盘驱动器、闪存、可重写光盘、可重写磁带或其某种组合。
274.通信单元610提供与其它数据处理系统或装置的通信，例如通过有线和/或无线通信链路。通信单元610可以包括用于发送和接收数据的一个或多个装置，诸如网络接口卡、调制解调器或网络适配器。
275.输入/输出单元612使得能够与连接到控制器110的其它装置进行数据的输入和输出。例如，输入/输出单元612可以提供用于通过键盘、鼠标和/或一些其它合适的输入装置进行输入的连接。此外，输入/输出单元612可以向显示器614发送输出以显示信息。
276.用于操作系统、应用和/或程序的指令可以位于存储装置616中，该存储装置通过通信总线602与处理器单元604通信。在一个示例中，计算机实现的指令在永久性存储器608上是功能形式的。指令被加载到存储器606中以供处理器单元604执行。本文描述的过程和/或操作中的一个或多个由处理器单元604使用计算机实现的指令来执行。
277.计算机实现的指令可以被称为程序代码、计算机可用程序代码、或由处理器单元604的至少一个处理器可读和可执行的计算机可读程序代码。程序代码可以在不同的物理或计算机可读存储介质上实现，诸如存储器606或永久性存储器608。
278.在一个示例中，程序代码618以功能形式位于计算机可读介质620上，该程序代码可选择性地移除并且可以加载到或转移到计算装置224上以便由处理器单元604执行。在一个示例中，程序代码618和计算机可读介质620形成计算机程序产品622。计算机可读介质620可以是计算机可读存储介质624或计算机可读信号介质626。
279.计算机可读存储介质624可以包括但不限于插入或放置到作为永久性存储器608的一部分的驱动器或其它装置中的光盘或磁盘，以便传递到作为永久性存储器608的一部分的存储装置上，诸如硬盘驱动器。计算机可读存储介质624可以采取永久性存储器的形式，诸如硬盘驱动器、拇指驱动器、网络设备、云、闪存、光盘、磁盘等。计算机可读存储介质624被连接或以其它方式被转移到计算装置224。
280.在一个示例中，由所公开的转位设备100和制造系统168的各个示例执行的操作以及由所公开的方法1000、2000、3000的各个示例和/或其部分实现的操作步骤可以被实现为或利用计算机程序产品，该计算机程序产品包括非暂时性计算机可读存储器介质和被存储在非暂时性计算机可读存储器介质上的由计算机处理器执行的计算机控制指令。
281.因此，本文描述的设备、系统和方法的各个实现方式可以以数字电子电路系统、集成电路系统、专门设计的asic(专用应用集成电路)、计算机硬件、固件、软件和/或其组合来
实现。各种实现方式可以包括在可编程系统上可执行和/或可解释的一个或多个计算机程序中的实现方式，该可编程系统包括至少一个可编程处理器、至少一个输入装置和至少一个输出装置，该至少一个可编程处理器可以是专用或通用的，其被联接以从存储系统接收数据和指令以及向存储系统发送数据和指令。
282.计算机程序(也称为程序、软件、软件应用或代码)包括用于可编程处理器的机器指令，并且可以以高级过程和/或面向对象的编程语言和/或汇编/机器语言来实现。如本文所使用的，术语“机器可读介质”、“计算机可读介质”是指用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何计算机程序产品、设备和/或装置(例如，磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑装置(pld))，包括接收作为机器可读信号的机器指令的机器可读介质。术语“机器可读信号”是指用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何信号。
283.尽管本文所述的示例中的一个或多个涉及全自动制造系统和操作，但在一个或多个其它示例中，转位设备100、制造系统168和方法1000、2000、3000与部分自动制造系统和操作或手动制造系统和操作一起使用，其中，固定工具102相对于工作工位定位，并且制造机器相对于固定工具102被转位，以便对工件170执行一个或多个制造操作。这样的制造操作包括对工件170执行的减材制造操作、增材制造操作和组装操作。在一个示例中，对后固化复合材料或其它材料执行制造操作。在另一个示例中，对预固化复合材料执行制造操作，诸如复合铺设操作和复合层压操作。
284.现在参考图33和图34，转位设备100、制造系统168和方法1000、2000、3000的示例可以用在飞行器制造和维修方法1100的环境中，如图33的流程图和飞行器1200所示，如图34示意性地示出。
285.图34是飞行器1200的说明性示例。飞行器1200包括机身1202和多个高级系统1204。高级系统1204的示例包括推进系统1208、电气系统1210、液压系统1212和环境系统1214中的一种或多种。在其它示例中，飞行器1200可以包括任何数量的其它类型的系统，诸如通信系统、引导系统等。工件170可以是机身1202或内饰1206的结构、组件、子组件、部件和一部分中的任何一种。例如，工件170可以是飞行器翼梁、机翼区段、机身区段、内部面板、外部蒙皮面板等中的任何一种。
286.如图33所示，在预生产期间，飞行器制造和维修方法1100可包括飞行器1200的规格和设计(方框1102)以及材料采购(方框1104)。在飞行器1200的生产期间，可以进行飞行器1200的部件和子组件制造(方框1106)和系统集成(方框1108)。此后，飞行器1200可以经历认证和交付(方框1110)以投入服役(方框1112)。例行维护和维修(方框1114)可包括飞行器1200的一个或多个系统的修改、重新构造、翻新等。
287.图33中所示的飞行器制造和维修方法1100的每个过程可以由系统集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)执行或实行。为了本说明书的目的，系统集成商可以包括但不限于任何数量的航天器制造商和主系统转包商；第三方可以包括但不限于任何数量的供应商、分包商和供货商；并且运营商可以是航空公司、租赁公司、军事实体、维修组织等。
288.在此示出和描述的转位设备100、制造系统168和方法1000、2000、3000的示例可以在图33所示的流程图中示出的制造和维修方法1100的任何一个或多个阶段期间被采用。在一个示例中，所公开的转位设备100、制造系统168和方法1000、2000、3000的实现方式可以形成部件和子组件制造(方框1106)和/或系统集成(方框1108)的一部分。例如，使用所公开
的转位设备100、制造系统168和方法1000、2000、3000的实现方式组装飞行器1200、机身1202和/或其部件可以对应于部件和子组件制造(方框1106)，并且可以以类似于当飞行器1200在服役中时制备的部件或子组件的方式来制备(方框1112)。此外，所公开的转位设备100、制造系统168和方法1000、2000、3000的实现方式可以在系统集成(方框1108)以及认证和交付(方框1110)期间使用。类似地，例如但不限于，当飞行器1200在服役中(方框1112)以及在维护和维修(方框1114)期间，可以利用所公开的转位设备100、制造系统168和方法1000、2000、3000的实现方式。
289.参考图1和图34，还公开了使用转位设备100(图1)制造飞行器1200(图34)的一部分的方法和使用制造系统168(图1)制造飞行器1200(图34)的一部分的方法。参照图29和图34，还公开了根据方法1000(图29)组装的飞行器1200的一部分。参照图30和图34，还公开了根据方法2000(图30)组装的飞行器1200的一部分。参照图31和图34，还公开了根据方法3000(图31)组装的飞行器1200的一部分。飞行器1200的该部分包括机身1202、内饰1206和高级系统1204中的任一者的结构、部件、零件、组件和子组件中的一者或多者。
290.如本文所使用的，“被构造成”执行指定功能的系统、设备、装置、结构、物品、元件、部件或硬件实际上能够在没有任何改变的情况下执行指定功能，而不是仅具有在进一步修改之后执行指定功能的潜力。换句话说，为了执行指定功能的目的，特别地选择、创建、实现、利用、编程和/或设计“被构造成”执行指定功能的系统、设备、装置、结构、物品、元件、部件或硬件。如本文所使用的，“被构造成”表示使得系统、设备、结构、物品、元件、部件或硬件能够在不进一步修改的情况下执行指定功能的系统、设备、结构、物品、元件、部件或硬件的现有特性。为了本公开的目的，被描述为“被构造成”执行特定功能的系统、设备、装置、结构、物品、元件、部件或硬件可以另外地或替代地被描述为“适于”和/或“操作为”执行该功能。
291.出于本公开的目的，术语“被联接”、“联接”和类似术语是指彼此接合、链接、紧固、附接、连接、连通或以其它方式(例如，机械地、电气地、流体地、光学地、电磁地)相关联的两个或更多个元件。在各种示例中，元件可以直接或间接地关联。作为示例，元件a可以直接与元件b相关联。作为另一示例，元件a可以例如经由另一元件c与元件b间接关联。应当理解，并非必须表示各种公开的元件之间的所有关联。因此，也可以存在除了图中所示的那些之外的联接。
292.如本文所用，术语“约”和“近似”是指或表示接近但不精确地接近仍执行期望功能或实现期望结果的所述条件的条件。作为示例，术语“大约”和“近似”指的是在可接受的预定公差或精度内的条件。例如，术语“大约”和“近似”是指在所述条件的10％内的条件。然而，术语“大约”和“近似”不排除确切地为所述条件的条件。
293.在以上提及的图1、图7、图16、图25、图32和图34中，方框可以表示其功能元件、特征或部件，并且连接各方框的线不一定暗示任何特定结构。因此，可以对所示结构进行修改、添加和/或省略。另外，本领域技术人员将理解，并非所有上述图1至图29、图32和图34中描述和示出的元件需要包括在每个示例中，且并非所有本文描述的元件必须在每个说明性示例中描述。除非另有明确说明，以上提及的图1至图29、图32和图34中描述的示例的示意图并不意味着暗示关于说明性示例的结构限制。相反，尽管指出了一个说明性结构，但是应当理解，该结构可以在适当的时候进行修改。
294.在图29至图31和图33中，参考以上，方框可以表示操作、步骤和/或其部分，并且连接各方框的线不暗示操作或其部分的任何特定顺序或依赖性。将理解，并非必须表示各种所公开的操作之间的所有依赖性。图29至图31和图33以及描述本文所述的公开方法的操作的附加公开不应被解释为必须确定执行操作的顺序。相反，尽管指示了一个说明性顺序，但是应当理解，可以在适当的时候修改操作的顺序。因此，可以对所示操作进行修改、添加和/或省略，并且可以以不同的顺序或同时执行某些操作。另外，本领域技术人员将理解，不需要执行所描述的所有操作。
295.此外，在整个本说明书中对特征、优点或本文所使用的类似语言的引用并不暗示可以用本文所公开的示例实现的所有特征和优点应当是或在任何单个示例中。相反，涉及特征和优点的语言被理解为意味着结合示例描述的特定特征、优点或特性被包括在至少一个示例中。因此，对本公开通篇使用的特征、优点和类似语言的讨论可以但不一定指代相同的示例。
296.一个示例的所描述的特征、优点和特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个其它示例中。相关领域的技术人员将认识到，可以在没有特定示例的一个或多个特定特征或优点的情况下实践本文描述的示例。在其它情况下，在某些示例中可以认识到可能不是在所有示例中都存在的附加特征和优点。此外，尽管已经示出和描述了转位设备100、制造系统168和方法1000、2000、3000的各种示例，但是本领域技术人员在阅读说明书之后可以想到修改。本技术包括上述修改但仅由权利要求的范围来限制。
297.此外，本文提供如下示例，这些示例并不与随附的权利要求混淆，并涉及：
298.1.一种转位设备，包括：
299.固定工具，其能够相对于操作单元移动；
300.转位特征，其相对于所述固定工具固定；
301.传感器，其被配置为检测所述转位特征；以及
302.控制器，其与所述传感器通信，其中所述控制器被配置为通过由所述传感器识别的所述转位特征的转位特征位置相对于所述操作单元定位所述固定工具。
303.2.根据示例1所述的设备，其中，所述控制器进一步经配置为通过由所述传感器产生的传感器数据确定所述转位特征在固定坐标系的至少一个维度中的所述转位特征位置；以及通过所述转位特征的所述转位特征位置确定所述固定工具在所述固定坐标系的所述至少一个维度中的固定工具位置。
304.3.根据示例2所述的设备，其中，所述控制器进一步被配置为将表示所述固定工具和所述转位特征的数字模型配准到所述转位特征的所述转位特征位置；以及将配准到所述转位特征位置的所述数字模型的模型位置转换到所述固定工具的所述固定工具位置。
305.4.根据示例2或3所述的设备，其中，所述控制器进一步被配置为相对于所述固定工具的所述固定工具位置对自动化机器进行转位。
306.5.根据示例4所述的设备，其中，所述固定工具包括心轴，所述心轴被配置为支撑预固化复合层压件；并且所述自动化机器被配置为对所述预固化复合层压件执行预固化制造操作。
307.6.根据示例4或5所述的设备，其中，所述固定工具包括保持特征，所述保持特征被配置为固定后固化复合结构；并且所述自动化机器被配置为对所述后固化复合结构执行后
固化制造操作。
308.7.根据示例4-6中任一项所述的设备，其中，所述传感器联接到所述自动化机器；并且所述自动化机器被配置为相对于所述固定装置工具移动所述传感器。
309.8.根据前述示例中任一项所述的设备，其中，所述传感器包括相机和激光扫描器中的至少一者。
310.9.根据前述示例中任一项所述的设备，其中，所述转位特征包括位于所述固定工具的表面上的接口结构。
311.10.根据示例9所述的设备，其特征在于，所述接口结构在视觉上可由所述传感器感知。
312.11.一种使用任何前述示例的设备制造飞行器的一部分的方法。
313.12.一种制造系统，包括：
314.自动化机器，其位于操作单元中并且被配置为执行至少一个制造操作；
315.固定工具，其被配置为支撑工件并且能够相对于操作单元移动；
316.转位特征，其相对于所述固定工具固定；
317.传感器，其被配置为检测所述转位特征；以及
318.控制器，其与所述传感器和所述自动化机器通信；并且其中：
319.所述控制器被配置为通过由传感器识别的转位特征的转位特征位置相对于操作单元定位固定工具；以及
320.所述控制器还被配置为相对于所述固定工具的固定器工具位置对所述自动化机器进行转位。
321.13.根据示例12所述的系统，其中，所述控制器还被配置为：
322.通过由传感器生成的传感器数据确定转位特征在固定坐标系的至少一个维度中的转位特征位置；以及
323.通过转位特征的转位特征位置确定固定工具在固定坐标系的至少一个维度中的固定工具位置。
324.14.根据示例12或13所述的系统，其中，所述控制器还被配置为将表示所述固定工具和所述转位特征的数字模型配准到所述转位特征的所述转位特征位置；以及将与所述转位特征位置配准的所述数字模型的模型位置转换为所述固定工具的所述固定工具位置。
325.15.根据示例12-14中任一项所述的系统，其中，所述固定工具包括心轴，所述心轴被配置为支撑复合层压件；并且所述自动化机器包括自动化纤维铺放机。
326.16.根据示例12-15中任一项所述的系统，其中：
327.所述传感器联接到自动化机器；以及
328.所述自动化机器被配置为相对于所述固定工具移动所述传感器。
329.17.根据示例12-16中任一项所述的系统，其中，所述转位特征包括位于所述固定工具的表面上并且能够由所述传感器在视觉上感知的中间结构。
330.18.根据示例12-17中任一项所述的系统，还包括车辆，所述车辆被配置为支撑所述固定工具并且相对于所述操作单元移动所述固定工具，其中所述车辆包括自动化引导车辆和推车中的一个，所述自动化引导车辆和所述推车被配置为沿着轨道166行进，所述轨道166延伸通过所述操作单元。
331.19.根据示例12-18中任一项所述的系统，还包括：
332.第二操作单元；
333.第二自动化机器，其位于所述第二操作单元中并且被配置为执行至少一个制造操作；以及
334.第二传感器，其被配置为检测所述转位特征；并且其中
335.所述控制器与第二传感器和第二自动化机器通信；
336.所述控制器被配置为通过由第二传感器识别的转位特征的第二转位特征位置相对于第二操作单元定位固定工具；以及
337.所述控制器还被配置为相对于固定工具的第二固定工具位置对第二自动化机器进行转位。
338.20.使用示例12-19中任一项的系统制造飞行器的一部分的方法。
339.21.一种制造方法，所述方法包括：
340.相对于操作单元移动固定工具；
341.用传感器检测转位特征；
342.通过由所述传感器检测到的转位特征位置相对于所述操作单元定位所述固定工具；以及
343.相对于固定工具的固定工具位置对自动化机器转位。
344.22.如示例21所述的方法，进一步包括：
345.通过由所述传感器生成的传感器数据确定所述转位特征在固定坐标系的至少一个维度中的转位特征位置；以及
346.根据所述转位特征的所述转位特征位置来确定所述固定工具在所述固定坐标系的所述至少一个维度中的所述固定工具位置。
347.23.根据示例21或22所述的方法，还包括使用所述传感器在视觉上检测位于所述固定工具的表面上的所述转位特征的至少一个接口结构。
348.24.根据示例21-23中任一项的方法组装的飞行器的一部分。