BRPI0909261B1

BRPI0909261B1 - sistema e método para executar o registro automatizado de uma imagem tridimensional, e, mídia legível por um computador não transitória

Info

Publication number: BRPI0909261B1
Application number: BRPI0909261A
Authority: BR
Inventors: Miller James; Turner Wesley; Lorensen William
Original assignee: Lockheed Corp
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2019-08-27
Also published as: EP2257797A1; US7865316B2; IL208301A0; JP5491493B2; KR20110005693A; BRPI0909261A2; IL208301A; TWI567690B; TW200947348A; EP2257797B1; CA2719248C; CN102016565A; CA2719248A1; CN102016565B; AU2009228317A1; US20090248323A1; JP2011522217A; WO2009120813A1; BRPI0909261A8; KR101568444B1

Abstract

sistema, produto do 5 programa e métodos relacionados para registro de modelos tridimensionais aos dados de ponto que representam a posição de uma peça" são fornecidos um sistema (30), um produto do programa (39) e método para executar o registro automatizado de imagem tridimensional de uma peça 10 (43) dentro de uma célula de inspeção (49). o sistema (30) pode incluir um dispositivo de inspeção de ultra-som a laser (31) com um cabeçote de leitura (61) para gerar deslocamentos de superfície ultra-sônica em uma peça (43), um laser de inspeção (55) e um interferômetro (59) para coletar luz modulada por fase refletida pela peça (43). o sistema (30) também pode incluir um localizador de 15 posição da peça (33) posicionada para medir uma distância entre uma superfície da peça (43) e um !oca! de referência de !aser de leitura. o sistema (30) também pode incluir um banco de dados (45) que contém modelos de desenho assistido por computador (41) para cada peça (43) de interesse e um modelo (47) da célula de inspeção (49). o sistema (30) pode incluir ainda uma comunicação do 20 computador de inspeção de ultra-som a laser (35) com o dispositivo de inspeção de ultra-som a laser (31) e o localizador de posição da peça (33) e produto do programa de inspeção de ultra-som a laser (39) adaptada para executar registro automatizado de imagem tridimensional da peça (43).

Description

Campo da invenção [001] A presente invenção se refere à digitalização tridimensional e, especificamente, a sistemas, produto de programa e métodos para realizar o registro de modelos tridimensionais.

Descrição do estado da técnica [002] Nos últimos anos, o uso de várias estruturas como, por exemplo, estruturas compósitas avançadas, tem experimentado um tremendo crescimento nas indústrias aeroespacial, automotiva e muitas outras indústrias comerciais. Embora os materiais compostos ofereçam melhorias significativas no rendimento, eles exigem procedimentos de controle de qualidade rigorosos nos processos de fabricação. Especificamente, métodos não destrutivos de avaliação (NDE) são necessários para avaliar a integridade estrutural das diferentes estruturas, por exemplo, para detectar inclusões, delaminações e porosidades. Os métodos NDE convencionais, porém, têm sido tradicionalmente trabalhosos e caros. Como resultado, os procedimentos de teste têm afetado adversamente os custos de produção associados a estruturas compósitas.

[003] Diversos sistemas e técnicas têm sido propostos para avaliar a integridade estrutural de estruturas compósitas. Testes de ultra-som, por exemplo, surgiram como um método extremamente útil de se fornecer técnicas não invasivas, geralmente não destrutivas, utilizadas para medir diferentes características dos materiais, incluindo espessura de camada, rachaduras, delaminação, vãos, descolamentos, inclusões externas, frações

Petição 870190034587, de 11/04/2019, pág. 12/47 / 25 de fibra, orientação de fibras e porosidade. Tais características influenciam as qualidades de um determinado material e o rendimento em determinadas aplicações. Cada aplicação de uma estrutura impõe demandas exclusivas nas qualidades estruturais dos materiais, incluindo a necessidade de propriedades de força, flexibilidade e térmicas diferentes, custo, ou resistência à radiação ultravioleta. Com a mudança das demandas, mais testes não invasivos e não destrutivos de materiais estão sendo realizados utilizando técnicas como o teste de ultra-som. Os testes de ultra-som incluem ultra-som induzido por transdutor, laser, induzido por eletromagnetismo e iniciado por plasma. As técnicas de ultra-som induzido por transdutor utilizam transdutores piezelétricos para induzir um sinal ultra-sônico em um objeto.

[004] As técnicas de ultra-som são aplicadas em pesquisa, bem como em ambientes industriais. Na pesquisa, as técnicas de ultra-som são utilizadas para testar novos materiais quanto às características desejadas. As técnicas também são usadas para procurar defeitos em materiais que sofreram tensão, ou em testes de resistência ambiental. Na indústria, as técnicas são utilizadas durante a manutenção programada para inspecionar peças e procurar por defeitos. Indústrias de aeronaves, automóveis e outras indústrias comerciais têm demonstrado crescente interesse nestas técnicas. [005] Uma ampla área de dispositivos de imagem também oferece muitas vantagens em velocidade e flexibilidade para aplicações NDE. Tais dispositivos de imagem podem ser re-configurados rapidamente para acomodar uma variedade de geometrias e tamanhos de peças e podem ser empregados sem a fixação precisa do sensor ou peça. Quando a peça a ser inspecionada é grande ou complexa (com muitas curvas), os aplicativos usam vários sensores, ou movem um único sensor em múltiplos pontos de vista, para completar uma inspeção. Um operador deve então revisar várias imagens de uma única peça, relacionar espacialmente indicações de lado a

Petição 870190034587, de 11/04/2019, pág. 13/47 / 25 lado das imagens díspares e supor que a coleta de imagens abrange completamente a peça.

[006] Vários sistemas de avaliação não destrutiva podem usar ultrasom a laser como um dispositivo de imagem de área vasta. Estes sistemas também podem usar, por exemplo, um scanner tridimensional, como uma câmera de luz estruturada, para localizar a peça dentro de uma célula de trabalho. O scanner tridimensional, por exemplo, pode criar uma nuvem de pontos de amostras geométricas (dados de pontos) na superfície da peça. Estes dados de pontos podem representar a posição de uma peça em um determinado ambiente (dados do sensor). Os dados de pontos, no entanto, geralmente não são utilizados diretamente. Calibragem de câmara, fotogrametria, triangulação e técnicas de registro são usadas para definir os quadros de coordenadas que permitem que o sistema relacione os dados tridimensionais do dispositivo de imagem em ultra-som a laser para um modelo de desenho assistido por computador (CAD) da peça. O sistema pode mapear os dados de ultra-som a partir de vários pontos de vista no modelo CAD, criando um quadro de coordenação tridimensional natural para que o operador relacione as indicações e avalie a abrangência do escaneamento.

[007] É reconhecido pelos inventores, porém, que o registro de modelos tridimensionais para dados de pontos que representam a posição de uma peça é complicado por uma combinação de duas características fundamentais dos dados do sensor. A primeira é a presença de desajustes, que são adquiridos como parte dos dados do sensor, mas que não representam pontos no modelo. Estes pontos podem surgir a partir de ruído no sensor, ou de outros objetos no cenário, como superfícies de oclusão, paredes, tampos de mesa, etc. A segunda é a ausência de dados para as seções do modelo resultante, talvez de lugares onde a peça foi fechada, ou que estavam fora do alcance do sensor. Implementações anteriores contornam

Petição 870190034587, de 11/04/2019, pág. 14/47 / 25 este problema pré-filtrando os dados para remover desajustes e/ou pela seleção no menu das áreas do modelo e dados do sensor a usar. Tais técnicas, no entanto, reduzem a eficiência e aumentam a quantidade de tempo necessário para realizar o registro, caso o registro ainda seja possível.

[008] Um algoritmo usado atualmente para tentar alinhar estes modelos inclui o algoritmo “Iterativo de Pontos mais Próximos. Este algoritmo funciona selecionando pontos em uma origem, calculando o ponto mais próximo no destino para cada um desses pontos e então calculando a transformação que minimiza a distância entre cada ponto e sua correspondência e em seguida, aplicando esta transformação à origem, movendo-a para mais perto do destino. Este processo é repetido (iterado), até o momento em que a origem e o destino estejam suficientemente próximos, um número fixo de iterações tiver sido executado, ou o registro tiver falhado. Besl et al., Método para Registro de Formas 3-D, Transações IEEE em Análise de Padrão e Inteligência de Máquina 14, páginas 239 a 256 (1992), incorporado por referência em sua totalidade, fornece detalhes adicionais sobre a aplicação convencional do algoritmo. Este algoritmo geralmente funciona bem quando a origem e o destino estão inicialmente próximos e quando todos os pontos na origem têm um ponto correspondente no destino. Se, entretanto, existirem pontos na origem que estejam longe de qualquer correspondência real no destino, a minimização da transformação com base na correspondência falsa escolhida pode inibir o registro efetivo. Em especial, quando os dados do sensor contendo desajustes são escolhidos para ser a origem, os desajustes não têm correspondências reais com o modelo e o registro falha. Da mesma forma, quando os dados do sensor não cobrem completamente o modelo, usar o modelo como origem não dá certo.

[009] Assim, a necessidade de um sistema, produto do programa e métodos para efetuar o registro automatizado do modelo tridimensional é reconhecida por inventores, o que permite que os dados ruidosos e

Petição 870190034587, de 11/04/2019, pág. 15/47 / 25 incompletos do sensor sejam registrados automaticamente, sem designação manual das áreas de correspondência e sem filtragem ad hoc das fontes de dados.

Descrição resumida da invenção [010] Em vista do exposto, as modalidades da presente invenção fornecem vantajosamente um sistema, produto do programa e métodos para efetuar o registro automatizado do modelo tridimensional, o que permite que os dados ruidosos e incompletos do sensor sejam registrados automaticamente, sem designação manual das áreas de correspondência e sem filtragem ad hoc das fontes de dados. As modalidades da presente invenção também fornecem vantajosamente um sistema, produto do programa e métodos para efetuar o registro automatizado do modelo tridimensional, o que permite que os dados ruidosos sejam usados, como estão, sem modificação, sem identificar áreas de interesse e sem uma identificação de correspondências de pontos iniciais entre o modelo e os dados (de sensor) do intervalo. As modalidades da presente invenção também fornecem vantajosamente um sistema, produto do programa e métodos que possibilitam a aquisição de um modelo e um conjunto de dados do sensor, posicionando os dados do modelo próximos à posição correta com relação aos dados do sensor e aplicando um algoritmo no modelo e nos dados do sensor, por meio do qual a transformação final representa o registro do modelo para os dados do sensor. As modalidades da presente invenção aperfeiçoam-se com a aplicação do algoritmo Iterativo de Pontos mais Próximos, fornecendo um mecanismo para rejeitar automaticamente desajustes e falhas de ponte em dados de sensores ruidosos e incompletos, por exemplo, usando duas aplicações do algoritmo ICP, por exemplo, trocando a origem e o destino.

[011] Mais especificamente, as modalidades da presente invenção incluem um sistema para executar o registro automatizado de imagem

Petição 870190034587, de 11/04/2019, pág. 16/47 / 25 tridimensional para avaliação não destrutiva de uma peça que é remotamente posicionável dentro de uma célula de inspeção. Por exemplo, de acordo com uma modalidade da presente invenção, o sistema pode incluir um dispositivo de inspeção de ultra-som a laser com um cabeçote de leitura, incluindo uma fonte de ultra-som para gerar deslocamentos ultra-sônicos de superfície em uma peça posicionada remotamente dentro de uma célula de inspeção prédefinida, um laser de inspeção e um interferômetro para coletar a luz modulada por fase refletida pela peça posicionada remotamente durante a digitalização pelo laser de inspeção. O sistema também pode incluir um localizador de posição da peça, como por exemplo, uma câmera de luz estruturada, posicionado para medir uma distância entre uma pluralidade de pontos em pelo menos uma superfície da peça posicionada remotamente e um local de referência da digitalização a laser. A pluralidade de pontos representa coletivamente uma posição medida de pelo menos uma superfície da peça posicionada remotamente, quando posicionada dentro da célula de inspeção. O localizador de posição da peça pode incluir um laser de digitalização posicionado para fornecer uma fonte óptica e com o local de referência associado a isto, pelo menos um espelho de leitura posicionado para direcionar a fonte óptica ao longo da superfície da peça posicionada remotamente e uma posição de receptor ótico para receber a luz de laser refletida fornecida pelo laser de digitalização e refletida a partir da superfície da peça, para assim determinar a distância entre uma pluralidade de pontos na superfície da peça e a localização de referência do laser. O sistema também pode incluir um banco de dados contendo uma pluralidade de modelos de desenho assistido por computador para cada uma da maioria correspondente das peças de interesse, e pelo menos um modelo da célula de inspeção. O sistema também pode incluir uma comunicação por computador de inspeção do ultra-som a laser com o dispositivo de inspeção ultra-som a laser e o localizador de posição da peça, e com um processador e memória

Petição 870190034587, de 11/04/2019, pág. 17/47 / 25 em comunicação com o processador que armazenamento o produto do programa de inspeção de ultra-som a laser, adaptado para executar o registro automatizado de imagem tridimensional da peça.

[012] As modalidades da presente invenção também incluem o produto do programa armazenado em uma mídia de computador tangível. Por exemplo, o produto do programa de inspeção de ultra-som a laser pode ser fornecido de acordo com uma modalidade da presente invenção, que inclui instruções que, quando executadas por um computador, como o computador de inspeção de ultra-som a laser, fazem com que o computador realize as operações de recuperação ou recepção dos dados do modelo para um modelo tridimensional da peça, recuperando ou recebendo dados que representam pontos em pelo menos uma superfície de uma peça, quando em uma posição medida dentro da célula de inspeção, definindo a faixa de variação de dados, alinhando o modelo tridimensional da peça com a posição medida da peça, associando os dados de inspeção recolhidos com o modelo tridimensional da posição da peça para proporcionar uma visualização melhor dos dados de inspeção, e mapeando os dados de inspeção no modelo na posição da peça em resposta ao registro da peça para o modelo tridimensional da peça. A operação de alinhamento pode incluir a realização de um registro do modelo tridimensional para a faixa de variação de dados, incluindo a identificação de um conjunto de pontos na faixa de variação de dados com uma alta probabilidade de corresponder aos pontos reais no modelo tridimensional, e a realização de um registro do conjunto de pontos identificados na faixa de variação de dados com uma alta probabilidade de corresponder ao modelo tridimensional. A operação de alinhamento também pode incluir a determinação de uma composição de uma transformação primária entre pontos de dados no modelo da peça, definindo os dados do modelo como origem e a faixa de variação de dados como destino, e o inverso de uma transformação secundária entre o conjunto de pontos na faixa

Petição 870190034587, de 11/04/2019, pág. 18/47 / 25 de variação de dados, com alta probabilidade de corresponder aos pontos reais no modelo, para registrar a peça com o modelo tridimensional da peça. [013] A operação de realizar um registro do modelo tridimensional para a faixa de variação de dados pode incluir a utilização de pontos de dados no modelo da peça, definindo os dados do modelo como origem e a faixa de variação de dados como destino e determinando o conjunto de pontos na faixa de variação de dados com alta probabilidade de corresponder aos pontos reais do modelo e uma transformação “T1” entre eles. O conjunto de pontos na faixa de variação de dados com alta probabilidade de corresponder aos pontos reais no modelo pode ser um conjunto de pontos na faixa de variação de dados que está mais próximo aos pontos correspondentes no modelo, conforme calculado usando um algoritmo iterativo de pontos mais próximos. A operação de realizar um registro do conjunto de pontos identificado na faixa de variação de dados com uma alta probabilidade de corresponder ao modelo tridimensional também pode incluir identificados utilizar o conjunto de pontos identificado na faixa de variação de dados como origem e os dados do modelo como destino, e determinar uma transformação T2 entre eles, e a operação de alinhamento pode incluir a determinação de uma composição da transformação T1 e o inverso da transformação T2 para registrar a peça com o modelo tridimensional da peça. Vantajosamente, o registro da peça com o modelo tridimensional da peça fornece uma combinação robusta, independente da existência de desajustes na faixa de variação de dados e nos dados ausentes na faixa de variação de dados. Além disso, vantajosamente, a operação de alinhar o modelo tridimensional da peça para a posição medida da peça dentro da célula de inspeção é realizada sem a pré-filtragem da faixa de variação de dados para remover desajustes ou uma pré-contabilidade dos dados ausentes.

[014] As modalidades da presente invenção também incluem métodos de se efetuar o registro automatizado de imagem tridimensional de uma peça

Petição 870190034587, de 11/04/2019, pág. 19/47 / 25 remotamente posicionável dentro de uma célula de inspeção. De acordo com uma modalidade de tal método, o método pode incluir as etapas de determinar a localização de uma pluralidade de pontos em pelo menos uma superfície da peça a ser inspecionada quando posicionada dentro da célula de inspeção, definindo a faixa de variação de dados, identificando um conjunto de pontos na faixa de variação de dados com uma alta probabilidade de corresponder aos pontos de dados em um modelo tridimensional da peça a ser inspecionada, determinar uma transformação T1 primária entre os pontos de dados no modelo tridimensional e o conjunto de pontos na faixa de variação de dados com alta probabilidade de corresponder aos pontos reais no modelo, como por exemplo, remover desajustes, determinar uma transformação T2 secundária entre o conjunto de pontos na faixa de variação de dados com uma alta probabilidade de corresponder aos pontos reais no modelo e os pontos de dados no modelo tridimensional, como por exemplo, explicar dados ausentes - remoção da polarização se o modelo abrange mais da peça do que da faixa de variação de dados. As etapas também podem incluir determinar uma composição da transformação primária com o inverso da transformação secundária, para alinhar assim o modelo tridimensional com a peça na posição da peça, e associar os dados de inspeção recolhidos ao modelo tridimensional na posição da peça, para fornecer uma visualização melhor dos dados de inspeção.

[015] As modalidades da presente invenção também incluem mídia legível por computador, que é lida por um computador para realizar o registro automatizado de imagem tridimensional de uma peça. De acordo com uma modalidade da mídia legível por computador, a mídia legível por computador pode incluir um conjunto de instruções que, quando executadas pelo computador, fazem com que o computador execute as operações de recuperação ou recepção de dados do modelo para um modelo tridimensional da peça, recuperando ou recebendo dados que representam pontos em pelo

Petição 870190034587, de 11/04/2019, pág. 20/47 / 25 menos uma superfície de uma peça quando em uma posição medida dentro da célula de inspeção, definindo a faixa de variação de dados, alinhando o modelo tridimensional da peça para representar a posição medida da peça, associando os dados de inspeção recolhidos no modelo tridimensional na posição de peça para fornecer uma visualização melhor dos dados de inspeção, e mapeando os dados de inspeção no modelo na posição de peça em resposta ao registro da peça para o modelo tridimensional da peça.

Breve descrição dos desenhos [016] Para que a maneira pela qual as características e vantagens da invenção, bem como outras que se tornarão aparentes, possam ser entendidas em mais detalhes, uma descrição mais particular da invenção, resumida brevemente acima, pode ser tida como referência às modalidades da mesma que são ilustradas nas figuras anexos e que fazem parte desta especificação. Deve se observar, contudo que as figuras ilustram várias modalidades da invenção e, portanto, não devem ser consideradas limitadoras do escopo da invenção, uma vez que pode incluir outras modalidades eficazes também.

[017] A FIG. 1 é um diagrama de blocos esquemático de um sistema para executar o registro de imagem pré-dimensional automatizado para avaliação não destrutiva, de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[018] A FIG. 2A é um diagrama de blocos esquemático de um dispositivo de inspeção de ultra-som a laser, de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[019] A FIG. 2B é uma vista em perspectiva de um pórtico ou cabeçote de leitura do dispositivo de inspeção de ultra-som a laser, carregado por um pórtico, de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[020] As FIGS. 3A a 3C são uma sequência de vistas em perspectiva de uma peça a ser inspecionada, de acordo com uma modalidade da presente invenção;

Petição 870190034587, de 11/04/2019, pág. 21/47 / 25 [021] As FIGS. 4A a 4C são uma sequência de imagens ultra-sônicas bidimensionais geradas por um processo de digitalização com a peça nas posições mostradas nas FIGS. 3A a 3C, de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[022] A FIG. 5 é uma captura de tela de uma interface gráfica do usuário apresentando um quadro que mostra duas vistas em uma célula de inspeção, de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[023] A FlG. 6 é uma vista ambiental de um localizador de posição da peça na operação, de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[024] A FIG. 7 é uma vista em perspectiva de um modelo tridimensional de uma peça, de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[025] A FIG. 8 é uma vista em perspectiva do modelo mostrado na FIG. 7, combinada com a faixa de variação de dados, para ilustrar um registro incluindo vários segmentos de faixa de variação de dados não sobrepostos gerados por um escaneamento de vista múltipla de uma peça, de acordo com uma modalidade da presente invenção; e [026] A FIG. 9 é uma vista em perspectiva do registro mostrado na FIG. 8, com dados de inspeção colados na superfície do modelo registrado, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[027] Descrição detalhada [028] A presente invenção será agora descrita mais detalhadamente a seguir, com referência às figuras que acompanham, as quais ilustram as modalidades da invenção. Esta invenção pode, todavia, ser incorporada em muitas formas diferentes e não deve ser interpretada como limitada às modalidades ilustradas estabelecidas aqui. Mais propriamente, estas modalidades são fornecidas para que esta divulgação seja completa e que transmita totalmente o escopo da invenção para aqueles versados na técnica.

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Números semelhantes referem-se a elementos semelhantes do começo ao fim.

[029] Vários sistemas, tais como sistemas de avaliação não destrutiva, podem usar ou empregar um dispositivo de imagem de área ampla. Estes sistemas também utilizam, por exemplo, um scanner tridimensional para localizar a peça dentro de uma célula de trabalho. O scanner tridimensional, por exemplo, pode criar uma nuvem de pontos de amostras geométricas (dados de pontos) na superfície da peça. Estes dados de pontos podem representar a posição de uma peça em um determinado ambiente (dados do sensor). Os dados de pontos geralmente não são utilizados diretamente. Em vez disso, várias técnicas, incluindo técnicas de registro de imagens, são usadas para definir os quadros de coordenadas que permitem ao sistema relacionar os dados tridimensionais a partir do dispositivo de imagem com um modelo de desenho assistido por computador (CAD) da peça. O sistema pode então mapear os dados do sensor de vários pontos de vista no modelo CAD, criando um quadro de coordenada tridimensional para o operador relacionar as indicações e avaliar a abrangência do escaneamento.

[030] As FIGs. 1 a 9 ilustram um ultra-som a laser exemplar com base no sistema de inspeção 30 para digitalização, por exemplo, peças de compósito, o que inclui o produto do programa e métodos aprimorados de se realizar um alinhamento tridimensional de um modelo para uma posição medida da peça, ou peças, de acordo com uma modalidade da presente invenção. Como talvez seja mostrado melhor na FIG. 1, o sistema 30 pode incluir um dispositivo de inspeção ultra-som a laser 31, um localizador de posição da peça 33, um computador de inspeção ultra-som a laser 35, uma rede de área 37, um produto do programa de inspeção de ultra-som a laser 39, modelos de desenho assistido por computador (CAD) 41 para cada peça de interesse 43, armazenados em pelo menos uma base de dados 45 e

Petição 870190034587, de 11/04/2019, pág. 23/47 / 25 um modelo 47 de uma célula de inspeção 49 armazenados em pelo menos um banco de dados 45, cada um descrito em mais detalhes abaixo.

[031] Conforme mostrado na FIG. 2A, a óptica de ultra-som a laser do dispositivo de inspeção ultra-som a laser 31 pode incluir um laser de apontamento 51 para indicar uma posição de escaneamento na peça 43, um laser de aquecimento, ou outra fonte geradora de ultra-som 53, um laser de leitura 55, pelo menos um, mas de preferência pelo menos dois espelhos de escaneamento 57, e um interferômetro, ou outro receptor óptico 59 para recolher a luz modulada por fase refletida pela peça durante a digitalização, para assim detectar deslocamentos de superfície. Conforme mostrado na FIG. 2B, as várias ópticas de ultra-som a laser podem ser montadas, por exemplo, em um pórtico ou cabeçote de leitura 61 com, por exemplo, cinco graus de liberdade. Tal configuração pode permitir que a óptica seja posicionada em X, Y e Z e girada em torno de um eixo vertical C e um eixo horizontal D. Na operação, o cabeçote do pórtico 61 pode ser movida para que o laser de leitura 55 seja posicionado, por exemplo, a cerca de 150 centímetros da peça 40 e fique aproximadamente perpendicular à superfície. De acordo com esta configuração específica, a técnica de digitalização é eficaz em até, por exemplo, cerca de ±60 graus na perpendicular. De acordo com uma configuração preferida aplicável a peças maiores, um único escaneamento pode, portanto, cobrir até uma seção de 1,82 por 1,82 metros quadrados da peça, movendo dois espelhos de escaneamento contidos dentro do cabeçote de leitura. Obviamente, diferentes configurações e posicionamento diferente do espelho podem fornecer capacidades de digitalização diferentes.

[032] De acordo com a configuração descrita acima, nenhum movimento do cabeçote é necessário durante o escaneamento, mas múltiplas posições de pórtico podem ser utilizadas para inspecionar completamente uma determinada peça, por exemplo, devido a oclusão, extensão e restrições

Petição 870190034587, de 11/04/2019, pág. 24/47 / 25 de normalidade da superfície. O resultado de cada operação de digitalização (inspeção) inclui uma imagem ultra-sônica bidimensional (2D), que descreve os dados de inspeção para a porção da peça 43 abrangida pelo escaneamento. A união de todas as imagens produzidas representa os dados de inspeção completos adquiridos na peça 43 (ver FIG. 9). O espaçamento nas imagens ultra-sônicas pode ser controlado de forma que cada pixel representa um espaçamento constante no plano canônico posicionado perpendicular à fonte do laser e a uma distância fixa do cabeçote de leitura.

[033] Uma vantagem desta configuração em relação à tecnologia de inspeção mais tradicional é a facilidade de configuração do escaneamento e reequipagem. O sistema de 30 pode gerar dados úteis por meio de ângulos abertos de incidência do laser de leitura 55 para a superfície da peça e pode tolerar pequenas variações no posicionamento da peça 43 de um escaneamento para o próximo. Isso permite que a peça 43 seja arranjada na célula de inspeção 49 (FIG. 1), usando um ferramental leve. Este ferramental leve pode incluir uma mesa de inspeção (não mostrada) com furos pré-posicionados nos quais uma série de pinos e postes podem ser inseridos, principalmente para fornecer pistas visuais de quando a peça está posicionada corretamente, sem a necessidade de acessórios caros ou modificações significativas.

[034] É útil localizar os dados ultra-sônicos para uma posição real em, por exemplo, um modelo CAD. Beneficamente, esta localização pode permitir que defeitos e características da peça descobertos durante o processo de inspeção sejam trazidos de volta ao modelo para análise. Posteriormente, os cálculos de tensão e deformação podem ser usados para prever o desempenho da peça e a probabilidade de falha. Além disso, os defeitos podem ser postos em contexto, de forma que possam ser comparados entre as peças, ou comparados com um serviço embutido. Ainda além, a cobertura acima e abaixo pode ser facilmente determinada.

Petição 870190034587, de 11/04/2019, pág. 25/47 / 25 [035] Convencionalmente, as imagens ultra-sônicas são apresentadas a um inspetor, que determina o estado de uma peça 43 e a localização de eventuais defeitos. As FIGS. 3A a 3C mostram uma sequência de três vistas de uma peça 43 dentro da célula de inspeção 49. As FIGs. 4A a 4C mostram uma sequência de imagens (dados) ultra-sônicas 71 geradas pelo processo de digitalização com a peça 43 nas posições mostradas nas FIGs. 3A a 3C. Olhando para os dados de imagem ultra-sônica, é difícil apurar a cobertura efetiva da peça 43 dentro da região escaneada. Observação: os segmentos de cor mais escura nas FIGs. 4A a 4C indicam as áreas onde a estrutura é mais fina do que em outras. Note-se também que as imagens mostradas nas FIGs, 4A a 4C estão orientadas a 180 graus na vertical, como normalmente são entregues.

[036] As imagens mostradas nas FIGs. 3A e 3B parecem abranger uma emenda 73, mas a qualidade dos dados na região de superposição não está bem definida. É possível que a imagem mostrada na FIG. 3B seja desnecessária (escaneamento excedente), mas é igualmente possível que a emenda não esteja abrangida completamente (sub-escaneamento), quando apenas as imagens mostradas nas FIGs. 3A e 3B são usadas. Da mesma forma, posições de defeito precisas são importantes para determinar as interações entre defeitos próximos, para analisar características de crescimento e tensão por meio de análises de modelagem, para a manutenção de arquivos de locais de defeito frequentes e para combinar dados como construídos com dados em serviço. Estas análises podem tornar-se mais complexas quando combinadas com ferramental leve, como é conhecido por aqueles versados na técnica, o que pode mudar a posição relativa das imagens de um escaneamento para o outro.

[037] A fim de melhorar a apresentação dos dados para o inspetor e melhorar a localização de defeitos, o sistema de 30 pode capturar os efeitos do ferramental leve na posição da peça 43 dentro da célula de

Petição 870190034587, de 11/04/2019, pág. 26/47 / 25 inspeção/escaneamento 49 e pode usar técnicas de visualização em computador para reaplicar os dados ultra-sônicos de volta para a versão corrigida de um modelo CAD subjacente. Esta apresentação melhorada pode reduzir ou eliminar muitos dos problemas da apresentação atual, permitindo que a localização de defeitos seja determinada com precisão para modelagem e análise, e permitindo que a abrangência do escaneamento seja determinada e medida com precisão para uma posição de peça específica. Beneficamente, a apresentação dos dados ultra-sônicos pode ser dissociada dos parâmetros do escaneamento e ser apresentada ao inspetor de uma forma natural e mais eficiente. Como vantagem adicional, estas mesmas técnicas podem ser usadas como base de um pedido de planejamento de digitalização projetado para determinar automaticamente um conjunto de escaneamentos que fornecem abrangência completa, minimizando o escaneamento excedente. O método, de acordo com uma modalidade da presente invenção, inclui quatro etapas: (1) modelar a cinemática do pórtico e as características das células de inspeção (2), medir a localização da peça na célula de inspeção (definindo a posição da peça escaneada), (3) alinhar o modelo CAD à posição e (4) mapear os dados ultra-sônicos no modelo CAD reposicionado.

Modelagem de Pórtico e Célula de Inspeção [038] Conforme mencionado acima, o banco de dados dos modelos 41 pode incluir um modelo completo 47 da célula de inspeção/escaneamento 49 dentro da qual um modelo do pórtico 63 pode ser modelado, animado e posicionado com precisão. Esta vantagem pode permitir que um modelo CAD de uma peça 43 seja colocado dentro da célula de inspeção/escaneamento 49; pode permitir que planos de digitalização existentes sejam simulados, exibidos e analisados utilizando um modelo da interface de hardware existente; e pode permitir posicionamento do cabeçote do pórtico 61 em um toque para as posições de escaneamento definidas. Este ambiente virtual pode permitir beneficamente que o operador simule

Petição 870190034587, de 11/04/2019, pág. 27/47 / 25 operações nos dados do modelo e realize a maior parte do trabalho de préprocessamento necessário sem a necessidade de acesso à célula de inspeção/escaneamento 49. O ambiente virtual pode fornecer posicionamento das peças, análise do escaneamento e visualização, e pode formar a base para o planejamento de escaneamento automatizado e esforços de visualização aperfeiçoados. A FIG. 5 mostra uma captura de tela de uma interface gráfica de usuário 81 apresentando um quadro de exibição 83 que mostra duas vistas em uma célula de inspeção 49. O painel superior descreve a célula 49 como se fosse vista a partir do laser de leitura 55 enquanto o painel inferior descreve a vista de uma das cinco posições definidas na célula 49. A seção do campo 85 fornece as posições do pórtico e a seção de campo 87 fornece guias de controle de posição de pórtico. A interface gráfica do usuário 81 também pode incluir várias seleções na barra de menu 89 e aquelas indicadas posicionados ao redor do quadro 83 permitem que a simulação seja controlada e modificada. Outras janelas apresentáveis no campo exibido da interface gráfica do usuário 81 podem mostrar áreas da peça 43 onde as restrições ao escaneamento (ângulo de incidência, distância e etc.) são satisfeitas, prever o posicionamento da peça e permitir outras operações úteis para uma operação de escaneamento virtual.

Medição da Posição da Peça na Célula de Inspeção [039] Conforme observado acima, o ferramental leve pode ser usado durante o processo de digitalização para melhorar a usabilidade do sistema 30, diminuir o custo do desenvolvimento de nova peça e aumentar o rendimento. Um usuário do sistema 30 pode arranjar todas as peças digitalizadas 43 em uma única mesa óptica (não mostrada) tendo, por exemplo, pinos e postes para fornecer pistas visuais para o alinhamento correto. De acordo com esta implementação, nenhum hardware novo de fixação precisa ser fornecido para digitalizar peças adicionais 43. Arranjar uma peça nova 43 usando a mesa óptica pode ser tão simples quanto escolher

Petição 870190034587, de 11/04/2019, pág. 28/47 / 25 um conjunto de furos que fornecem uma posição replicável da peça. Infelizmente, esta metodologia geralmente não prevê a replicação real da posição ou postura da peça, de digitalização para digitalização e de peça para peça. Como tal, qualquer tentativa de posicionar com precisão as imagens ultra-sônicas 71 no modelo CAD exige a determinação da posição e da postura da peça 43 e requer o reposicionamento do modelo CAD da peça 43 para cada conjunto individual de dados de escaneamento (inspeção). De acordo com uma modalidade do sistema de 30, para fazer isso, o pórtico de ultra-som a laser 63 pode ser aumentado com um localizador de posição da peça 33, como por exemplo, uma câmera de luz estruturada, por exemplo, a câmera de Visão em Luz Estruturada (SL), desenvolvida nos Laboratórios Sandia National.

[040] Como talvez esteja mais bem ilustrado na FIG. 6, em uma configuração preferida, o localizador de posição da peça 33 inclui um laser de variação 91 na forma de um laser em faixas, e uma câmera de filtro notch 93 para determinar a distância da peça 43 ao laser de leitura 55. Note que, como talvez seja mais bem mostrado no gráfico de pixel 95, nesta configuração, devido ao filtro notch, a câmera 93 só vê substancialmente a intensidade da faixa (linha) projetada pelo laser em faixas 91 na peça 43. Esta informação é combinada com o conhecimento da posição do laser de leitura 55 no ponto de coleta, para fornecer uma nuvem de pontos na posição da peça. Esta coleta pode ocorrer em um número de diferentes posições de pórtico que fornecem um conjunto de dados os quais juntos representam a peça 43 na célula 49 na posição da peça. De acordo com uma modalidade do sistema de 30, o localizador de posição da peça 33 inclui software de memória e independente para coletar a nuvem de pontos. De acordo com outra modalidade do sistema 30, o localizador de posição da peça 33 conecta por meio de interface diretamente com e/ou é controlado pelo computador

Petição 870190034587, de 11/04/2019, pág. 29/47 / 25 de inspeção a laser 35 através do produto do programa de inspeção de ultrasom a laser 39.

[041] A precisão dos dados é importante. Desta forma, o laser de variação 91 e a câmera 93 podem ser calibrados para remover distorções intrínsecas, tais como efeitos de lentes, desalinhamento do plano de imagem da câmera e outras intrínsecas de câmera, bem como para determinar a posição da câmera e do laser, ambas uma em relação à outra, e em relação ao pórtico de ultra-som a laser 63. De acordo com uma modalidade do sistema 30, um procedimento de calibração pode ser utilizado, que, por exemplo, pode apontar o localizador de posição da peça 33 em diferentes pontos em um cenário, alterando as configurações de panorama e oscilação da câmera 93, ou movendo o cabeçote do pórtico 61, e em seguida encontrando correspondências entre a imagem da câmera e as posições fixas conhecidas no mundo físico (por exemplo, associar ou transformar o sistema de coordenadas do localizador de posição da peça 33 ao sistema de coordenadas da célula de inspeção 49). Um procedimento de calibração em duas fases que pode ser utilizado, primeiro calibrando a intrínseca do localizador de posição da peça 33 e a posição dos componentes do localizador de posição da peça com relação uma à outra, por exemplo, usando uma câmera de textura (não mostrada); e depois determinando os centros do alvo, usando técnicas de processamento de imagem para calibrar/determinar a posição da câmara de textura em relação ao laser de leitura 55 para assim determinar as distâncias tridimensionais para a câmara 93, para dar os pontos tridimensionais ao longo da superfície da peça 43. Esta metodologia é geralmente descrita, por exemplo, em Turner et al., Usando Visão Computacional para Mapear Ultra-Som a Laser em Geometrias CAD, Revisão da Avaliação Quantitativa Não Destrutiva, 22, Instituto Americano de Física (2003), incorporada aqui por referência, na sua totalidade.

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Alinhando o Modelo CAD à Posição da Peça [042] Neste ponto do processo, o sistema 30 tem acesso a: um modelo preciso 47 da célula de inspeção 49, com a capacidade de animar o movimento do pórtico; um modelo CAD preciso específico 101 da peça 43 (FIG. 7) da pluralidade de modelos 41 armazenados no banco de dados 45; e uma nuvem de pontos de dados (determinada acima) representando os pontos na peça 43 em sua posição real dentro da célula de inspeção 49. O próximo passo é mover o modelo CAD 101 de forma que ele corresponda corretamente aos dados de pontos coletados, mencionados como registro. Os resultados finais deste registro são ilustrados na FIG. 8, que mostra vários (por exemplo, cinquenta e sete) segmentos de não sobreposição, gerados por um escaneamento mais completo, de onze vistas, da peça 43. Esta etapa/operação (série de etapas/operações) é dificultada pela natureza da faixa de variação de dados coletados, que podem incluir pontos correspondentes a outras superfícies na célula de inspeção 49 para a mesa sobre a qual a peça é arranjada 43, as paredes da célula de escaneamento/inspeção 49, (coletivamente, desajustes); dados que podem não abranger completamente a peça 43 a ser digitalizada por causa da oclusão, ou limitações do campo de visão (coletivamente, dados ausentes); e ruído do sistema (ou seja, erros na precisão estatística da faixa de variação de dados); etc.

[043] Vantajosamente, o produto do programa de inspeção de ultrasom a laser 39 armazenado na memória 111 do computador de inspeção de ultra-som a laser 35 pode incluir instruções que, quando executadas pelo processador 113 do computador 35, fazem com que o computador 35 implemente operações para realizar o alinhamento do modelo da respectiva peça 43 para os dados coletados da peça na sua posição medida. Note-se que a memória 111 pode incluir memória volátil e não volátil, conhecidas por aqueles versados na técnica, incluindo, por exemplo, RAM, ROM e discos

Petição 870190034587, de 11/04/2019, pág. 31/47 / 25 magnéticos ou ópticos, citando apenas alguns. O produto do programa 39 pode estar na forma de micro código, programas, rotinas e linguagens simbólicas que fornecem um conjunto específico de uma série de operações ordenadas, que controla o funcionamento do hardware e direcionam o seu funcionamento, como é conhecido e compreendido por aqueles versados na técnica. Note-se também, o produto do programa 39, de acordo com uma modalidade da presente invenção, não precisa residir em sua totalidade na memória volátil, mas pode ser seletivamente carregado, conforme necessário, de acordo com diversas metodologias, como é conhecido e compreendido por aqueles versados na técnica.

[044] De acordo com uma modalidade do sistema 30, o produto do programa 39 e métodos, o operador carrega primeiro o modelo CAD 101 e a faixa de variação de dados (por exemplo, dados de nuvem de pontos) tomados para a peça 43 a ser inspecionada em uma interface gráfica de usuário do produto do programa de inspeção de ultra-som a laser 39. De acordo com outra modalidade do sistema 30, produto do programa 39 e métodos, o operador seleciona o modelo CAD 101 para a peça 43 a partir da pluralidade de modelos 41 armazenados no banco de dados 45 e se não for recebido automaticamente, seleciona a faixa de variação de dados a ser usada. Correspondentemente, o produto do programa de inspeção de ultrasom a laser 39 recebe o modelo tridimensional 101 da peça 43, e recebe a nuvem de pontos de dados. O operador, usando um dispositivo de entrada (por exemplo, mouse, dispositivo de cursor, touch screen, etc.), então move graficamente de forma manual a peça 43 próxima à correspondência com o modelo 101. Este alinhamento inicial pode ser muito desigual e ainda assim ajudar a garantir com que a iteração inicial do processo de registro tenha um ponto de partida razoável. Após este alinhamento inicial, a porção de colocação da peça do produto do programa de inspeção de ultra-som a laser 39 é executada em comparação com a nuvem de pontos e o modelo CAD

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101, sem interação adicional com o operador. Beneficamente, como talvez seja mais bem mostrado na FIG. 8, este registro gera uma combinação robusta, independente da existência de desajustes e com dados ausentes na nuvem de pontos que representa a peça.

[045] De acordo com uma modalidade do produto do programa de inspeção de ultra-som a laser 39, para realizar este processo de registro, o produto do programa de inspeção de ultra-som a laser 39 inclui instruções que, quando executadas pelo computador de inspeção de ultra-som a laser 35, fazem com que o computador 35 execute as operações de execução de um algoritmo iterativo de pontos mais próximos com o modelo 101 como a origem e a nuvem de dados (faixa de variação de dados do sensor) como o destino. O resultado desta fase é uma transformação T1 e um conjunto de pontos a partir dos dados do sensor S1. Este conjunto de pontos são as correspondências geradas para os pontos de origem, ou seja, são um conjunto de pontos na faixa de variação de dados do sensor que está mais próximo dos pontos no modelo 101, conforme calculado pelo algoritmo iterativo de pontos mais próximos. As operações seguintes incluem a execução do algoritmo iterativo de pontos mais próximos novamente, desta vez usando o conjunto S1 de pontos a partir da faixa de variação de dados do sensor como origem e os dados do modelo como o destino. O produto desta fase é uma transformação T2. As operações seguintes incluem determinar a composição da transformação T1 com o inverso da transformação T2, a qual define o registro. De acordo com esta modalidade do produto do programa 39, a passagem inicial do algoritmo iterativo de pontos mais próximos fornece um registro bruto do modelo 101 para os dados do sensor e identifica um conjunto de pontos na faixa de variação de dados do sensor que tem alta probabilidade de corresponder aos pontos reais no modelo 101. A passagem secundária registra os pontos de alta probabilidade identificados para o modelo 101. A transformação decorrente das operações acima é a

Petição 870190034587, de 11/04/2019, pág. 33/47 / 25 composição da transformação identificada pela passagem primária com o inverso da transformação identificada pela passagem secundária.

Mapeamento de Dados de Ultra-Som no Modelo CAD Reposicionado [046] Como talvez seja mostrado melhor na FIG. 9, de acordo com uma modalidade do produto do programa de inspeção de ultra-som a laser 39, as operações incluem ainda o mapeamento/remapeamento dos dados ultra-sônicos do sensor recolhidos, como, por exemplo, os mostrados nas FIGs. 4A a 4C, no modelo 101 na posição da peça, para concluir a associação dos dados ultra-sônicos do sensor com o modelo CAD 101. Isto pode ser conseguido, por exemplo, projetando os dados ultra-sônicos na peça como uma textura, usando ferramentas de visualização (não mostradas). As operações incluem a geração de uma nova instância do modelo no cenário para cada imagem ultra-sônica que o usuário desejar colocar no modelo CAD 101. Turner et al. geralmente descreve metodologias exemplares de se realizar tais operações.

[047] É importante notar que apesar das modalidades da presente invenção terem sido descritas no contexto de um sistema totalmente funcional, aqueles versados na técnica vão perceber que o mecanismo de pelo menos uma porção da presente invenção e/ou de seus aspectos são capazes de ser distribuídos sob a forma de uma mídia legível em computador de instruções em uma variedade de formas para execução em um processador, processadores, ou similares, e que a presente invenção também se aplica independentemente do tipo específico de mídia portadora de sinal utilizada para realizar de fato a distribuição. Exemplos de mídia legível em computador incluem, mas não estão limitados a: mídias de tipo não volátil, embutidas em código, como memórias de leitura apenas (ROMs), CD-ROMs e DVD-ROMs, ou apagáveis, memórias de leitura apenas programáveis eletricamente (EEPROMs), mídia de tipo gravável, como disquetes, discos

Petição 870190034587, de 11/04/2019, pág. 34/47 / 25 rígidos, CD-R/RWs, DVD-RAMs, DVD-R/RWs, DVD+R/RWs, flash drives e outros tipos de memórias mais recentes, e mídia do tipo de transmissão, como links de comunicação digitais e analógicos. Por exemplo, estas mídias podem incluir instruções de operação e instruções de operações relacionadas ao produto do programa de inspeção de ultra-som a laser 39 e às etapas do método, descritas acima.

[048] As modalidades da presente invenção incluem várias vantagens. Por exemplo, as modalidades da presente invenção são suficientemente robustas para permitir o registro de dados (de variação) de sensor para um modelo usando dados ruidosos de sensor, como estão, sem modificação, por exemplo, sem filtragem ad hoc; sem identificar áreas de interesse; e sem designação de áreas de correspondência, ou seja, identificação manual de correspondências do ponto inicial entre o modelo e a faixa de variação de dados. As modalidades da presente invenção empregam um algoritmo que é executado automaticamente no modelo e dados do sensor, o que produz uma transformação final que representa o registro do modelo para os dados do sensor. As modalidades da presente invenção efetuam o registro automatizado, o que requer pouco mais do que a aquisição de um modelo e um conjunto de dados do sensor e o posicionamento gráfico manual inicial dos dados do modelo próximos à posição correta com relação aos dados do sensor, ou vice-versa. As modalidades da presente invenção realizam o registro automático, empregando uma variante do algoritmo iterativo de pontos mais próximos, o que fornece duas passagens do algoritmo iterativo de pontos mais próximos, alternando a origem e o destino na passagem secundária e assim ajudando a evitar os efeitos de dados do sensor ruidosos ou incompletos.

[049] Este pedido está relacionado ao Pedido Provisório de Patente

U.S. n° 12/202.016, depositado em 29 de Agosto de 2008, intitulado

Sistema, Produto do Programa e Métodos Relacionados para Registro de

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Modelos Tridimensionais aos Dados de Ponto que Representam a Posição de uma Peça, e ao Pedido Provisório de Patente U.S. n° 61/040.415, depositado em 28 de Março de 2008, intitulado Sistema, Produto do Programa e Métodos Relacionados para Registro de Modelos Tridimensionais aos Dados de Ponto que Representam a Posição de uma Peça, cada incorporado aqui por referência, em sua totalidade.

[050] Nos desenhos e no relatório, foi divulgada uma modalidade típica preferida da invenção e, apesar de termos específicos serem empregados, os termos são usados em um sentido descritivo somente e não para fins de limitação. A invenção foi descrita em detalhes consideráveis, com referência específica a estas modalidades ilustradas. Ficará evidente, no entanto, que várias modificações e alterações podem ser feitas dentro do espírito e escopo da invenção, conforme descrito na especificação anterior. Por exemplo, as técnicas empregadas de acordo com várias modalidades da presente invenção podem ser usadas para uma variedade de aplicações, como avaliação não destrutiva, inspeção de forma e aplicativos de navegação/manipulação, que utilizam laser, não utilizam laser, ou ambas as metodologias, para gerar dados de inspeção. Assim, aqueles versados na técnica reconhecerão a aplicabilidade das várias modalidades da presente invenção para uma variedade de aplicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema (30) para executar o registro automatizado de uma imagem tridimensional para a avaliação não destrutiva de uma peça (43) remotamente posicionada dentro de uma célula de inspeção (49), o sistema (30) compreendendo um dispositivo de inspeção de ultra-som a laser (31) e um localizador de posição da peça (33), o sistema (30) caracterizado pelos fatos de que:

- o dispositivo de inspeção de ultra-som a laser (31), com um cabeçote de leitura (61) inclui:

• uma fonte ultra-sônica (53) para gerar deslocamentos da superfície ultra-sônica em uma peça remotamente posicionada (43) localizada dentro de uma célula de inspeção pré-definida (49), • um laser de inspeção (55), e • um interferômetro (59) para coletar a luz modulada por fase refletida pela peça remotamente posicionada (43) durante a leitura pelo laser de inspeção (55), a luz modulada por fase modulada por deslocamentos de superfície ultra-sônica na peça remotamente posicionada (43) para fornecer dados de inspeção;

- o localizador de posição da peça (33) é posicionado para medir uma distância entre uma pluralidade de pontos em pelo menos uma superfície da peça remotamente posicionada (43) e um local de referência do laser de leitura, a pluralidade de pontos coletivamente representam uma posição medida de, pelo menos, uma superfície da peça remotamente posicionada (43) quando posicionada dentro da célula de inspeção (49), o localizador de posição da peça (33) inclui:

• um laser de leitura (91) posicionado para fornecer uma fonte óptica e com o local de referência que está associado,

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2 / 10 • pelo menos um espelho de leitura posicionado para direcionar a fonte óptica ao longo da superfície de, pelo menos, uma peça remotamente posicionada (43), e • um receptor óptico (93) posicionado para receber a luz de laser refletida fornecida pelo laser de leitura (91) e refletida de, pelo menos, uma superfície da peça (43) para assim determinar a distância entre uma pluralidade de pontos sobre pelo menos uma superfície da peça (43) e o local de referência do laser de leitura;

- um computador de inspeção de ultra-som a laser (35) está em comunicação com o dispositivo de inspeção ultra-laser (31) e o localizador de posição da peça (33), incluindo um processador (113) e memória (111) em comunicação com o processador (113); e

- a implementação computacional do método de inspeção de ultra-som a laser (39) é armazenado na memória (111) do computador de inspeção de ultra-som a laser (35) e incluindo as instruções que, quando executadas pelo processador (113) do computador de inspeção de ultra-som a laser (35), permitem que o computador (35) realize as operações de:

• recepção de dados do modelo para um modelo tridimensional (101) da peça remotamente posicionada (43), • recepção a partir do localizador de posição da peça (33) de uma nuvem de pontos de dados que representam pontos sobre pelo menos uma superfície da peça remotamente posicionada (43), quando na posição medida dentro da célula de inspeção (49) que define a faixa de variação de dados, e • alinhamento do modelo tridimensional (101) da peça remotamente posicionada (43) na posição medida da peça (43) dentro da célula de inspeção (49), a operação de alinhamento, inclui:

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- a realização de um registro de modelo tridimensional (101) para a faixa de variação de dados, para incluir a utilização de pontos de dados no modelo tridimensional da peça posicionada remotamente como uma fonte e a faixa de variação de dados como um alvo e a identificação de um conjunto de pontos na faixa de variação de dados com alta probabilidade de correspondência a pontos reais sobre o modelo tridimensional (101), e

- a realização de um registro do conjunto de pontos identificados na faixa de variação de dados com uma alta probabilidade de correspondência com o modelo tridimensional (101), para incluir a utilização da faixa de variação de dados tendo uma alta probabilidade de correspondência aos pontos atuais no modelo tridimensional como uma fonte e pontos de dados no modelo tridimensional da peça posicionada remotamente como um alvo.

2. Sistema (30) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui ainda a operação de associação de dados de inspeção reunidos no modelo tridimensional (101) na posição da peça para proporcionar melhor visualização dos dados de inspeção; e sendo que o sistema (30) possui ainda um banco de dados (45) contendo uma pluralidade de modelos de desenho assistido por computador (41) para cada pluralidade correspondente de peças de interesse (43), e pelo menos um modelo (47) da célula de inspeção (49).

3. Sistema (30) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que a operação de realização do registro do modelo tridimensional (101) para a faixa de variação de dados inclui:

- a determinação de uma transformação entre pontos de dados no modelo tridimensional e do conjunto de pontos na faixa de variação

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4 / 10 de dados com alta probabilidade de correspondência aos pontos reais sobre o modelo tridimensional (101).

4. Sistema (30) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a transformação é uma transformação primária T1, e o conjunto de pontos na faixa de variação de dados com alta probabilidade de correspondência aos pontos reais no modelo tridimensional (101) inclui um conjunto de pontos na faixa de variação de dados que estão mais próximos aos pontos correspondentes no modelo tridimensional (101) conforme calculado utilizando um algoritmo iterativo de pontos mais próximos.
5. Sistema (30) de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 4, caracterizado pelo fato de que a transformação é uma transformação primária T1 pelo fato de que a operação de realização de um registro do conjunto de pontos identificados na faixa de variação de dados com uma alta probabilidade de correspondência ao modelo tridimensional (101) inclui:

- a determinação de uma transformação secundária T2 entre o conjunto de pontos na faixa de variação de dados tendo uma probabilidade alta de correspondência, para pontos atuais no modelo tridimensional da peça e pontos de dados no modelo tridimensional.
6. Sistema (30) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a operação de alinhamento inclui a determinação de uma composição da transformação primária T1 e o inverso da transformação secundária T2 para registrar a peça remotamente posicionada (43) com o modelo tridimensional (101) da peça (43).
7. Sistema (30) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o registro da peça remotamente posicionada (43) com o modelo tridimensional (101) da peça (43) fornece uma

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5 / 10 combinação robusta independentemente da existência de valores discrepantes na faixa de variação de dados e dados faltantes na faixa de variação de dados.
8. Sistema (30) de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 7, caracterizado pelo fato de que as operações incluem ainda o mapeamento dos dados de inspeção no modelo tridimensional (101) da peça (43) na posição da peça de resposta ao registro da peça remotamente posicionada (43) para o modelo tridimensional (101) da peça (43).
9. Sistema (30) de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que a operação de alinhamento do modelo tridimensional (101) da peça remotamente posicionada (43) na posição medida da peça (43) dentro da célula de inspeção (49) é feita sem pré-filtragem da faixa de variação de dados para remover valores discrepantes ou uma pré-avaliação dos dados faltantes.
10. Sistema (30) de acordo com qualquer uma das reivindicações de 6 a 9, caracterizado pelo fato de que dispositivo de inspeção de ultra-som a laser (31) e o localizador de posição da peça (33) são montados em um cabeçote de leitura (61) com pelo menos cinco graus de liberdade.
11. Método para executar o registro automatizado de uma imagem tridimensional de uma peça (43) remotamente posicionada dentro de uma célula de inspeção (49), o método caracterizado por compreender as etapas de:

- determinação por um computador de uma localização de uma pluralidade de pontos em pelo menos uma superfície de uma peça (43) para ser inspecionada quando posicionada dentro da célula de inspeção (49) que define a faixa de variação de dados;

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- identificação pelo computador de um conjunto de pontos na faixa de variação de dados com alta probabilidade de correspondência a pontos de dados sobre o modelo tridimensional (101) da peça (43) a ser inspecionados;

- determinação pelo computador de uma transformação primária T1 entre os pontos de dados no modelo tridimensional (101) e o conjunto de pontos na faixa de variação de dados com alta probabilidade de correspondência a pontos reais no modelo tridimensional (101);

- determinação pelo computador de uma transformação secundária T2 entre o conjunto de pontos na faixa de variação de dados com alta probabilidade de correspondência a pontos reais no modelo tridimensional (101) e os pontos de dados no modelo tridimensional (101);

- determinação pelo computador de uma composição da transformação primária T1, com um inverso da transformação secundária T2 para, assim, alinhar o modelo tridimensional (101) com a peça (43) na posição da peça; e

- associação pelo computador de dados de inspeção coletados no modelo tridimensional (101) na posição da peça para proporcionar melhor visualização dos dados de inspeção.
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a etapa de identificação de um conjunto de pontos na faixa de variação de dados com uma alta probabilidade de correspondência aos pontos de dados em um modelo tridimensional (101) da peça (43) a serem inspecionados inclui a etapa de determinação de um conjunto de pontos na faixa de variação de dados que estão mais próximos aos pontos correspondentes no modelo tridimensional (101), calculada usando um algoritmo iterativo de pontos mais próximos.

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13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 12, caracterizado pelo fato de que o alinhamento fornece uma combinação robusta independente da existência de valores discrepantes na faixa de variação de dados e dados faltantes na faixa de variação de dados.
14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que as etapas de determinação de uma transformação primária T1, uma transformação secundária T2 e uma composição da transformação primária T1 e inverso da transformação secundária T2 são realizadas sem a pré-filtragem da faixa de variação de dados para remover valores discrepantes ou uma pré-avaliação dos dados faltantes, sem identificar um conjunto de pontos sobre a peça (43) para registrar manualmente e sem selecionar manualmente pontos específicos no modelo tridimensional (101) com correspondência com os pontos específicos nos dados.
15. Método para executar o registro automátizado de imagem tridimensional de uma peça (43) remotamente posicionada dentro de uma célula de inspeção (49), o método caracterizado por compreender as etapas de:

- recepção por um processador dos dados do modelo para um modelo tridimensional (101) da peça (43);

- recepção pelo processador de dados que representam pontos em pelo menos uma superfície de uma peça (43), quando em uma posição medida em uma célula de inspeção (49) que define a faixa de variação de dados; e

- alinhamento pelo processador do modelo tridimensional (101) da peça (43) à posição medida da peça (43), a etapa de alinhamento inclui:

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8 / 10 • realização de um registro do modelo tridimensional (101) para a faixa de variação de dados para incluir a utilização de pontos de dados no modelo tridimensional da peça remotamente posicionada como uma fonte e a faixa de variação de dados como um alvo e a identificação de um conjunto de pontos na faixa de variação de dados com alta probabilidade de correspondência a pontos reais sobre o modelo tridimensional (101) e • realização de um registro do conjunto de pontos identificados na faixa de variação de dados com alta probabilidade de correspondência com o modelo tridimensional (101), para incluir a utilização de faixa de variação de dados tendo uma alta probabilidade de correspondência a pontos atuais no modelo tridimensional como uma fonte e pontos de dados no modelo tridimensional da peça como um alvo.
16. Mídia legível por um computador não transitória (35) para executar o registro automatizado de imagem tridimensional de uma peça (43), a mídia legível por computador que inclui a implementação computacional do método que, quando executada pelo computador (35) permite que o computador (35) realize várias operações, caracterizada por inclui:

- a recepção de dados de modelo para um modelo tridimensional (101) da peça (43), sendo as operações:

- a recepção de dados que representam pontos em pelo menos uma superfície de uma peça (43), quando em uma posição medida em uma célula de inspeção (49) que define a faixa de variação de dados; e

- o alinhamento do modelo tridimensional (101) da peça (43) à posição medida da peça (43) inclui:

• realização de um registro do modelo tridimensional (101) para a faixa de variação de dados para incluir a utilização de pontos de dados no modelo tridimensional da peça posicionada remotamente como

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9 / 10 uma fonte e a faixa de variação de dados como um alvo e determinando um conjunto de pontos na faixa de variação de dados com alta probabilidade de correspondência a pontos reais sobre o modelo tridimensional (101) e • realização de um registro do conjunto de pontos identificados na faixa de variação de dados com alta probabilidade de correspondência com o modelo tridimensional (101), para incluir a utilização da faixa de variação de dados tendo uma alta probabilidade de correspondência a pontos atuais no modelo tridimensional como uma fonte e pontos de dados no modelo tridimensional da peça como um alvo.
17. Mídia de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que a operação de realizar um registro do modelo tridimensional à faixa de variação de dados inclui ainda a determinação da composição de uma transformação primária T1 entre pontos de dados no modelo tridimensional (101) da peça (43) e a faixa de variação de dados, e uma relação inversa de uma transformação secundária T2 entre o conjunto de pontos na faixa de variação de dados com alta probabilidade de correspondência aos pontos atuais no modelo tridimensional (101) e pontos de dados no modelo tridimensional, para registrar a peça (43) com o modelo tridimensional (101) da peça (43); e sendo que as operações são caracterizadas ainda pela operação de associação de dados de inspeção coletados no modelo tridimensional (101) na posição da peça para proporcionar melhor visualização dos dados de inspeção.
18. Mídia de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 17, caracterizada pelo fato de que o conjunto de pontos na faixa de variação de dados com alta probabilidade de correspondência aos pontos reais sobre o modelo tridimensional (101) são um conjunto de pontos na faixa de variação de dados que estão mais próximos aos pontos

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10 / 10 correspondentes no modelo tridimensional (101) calculado utilizando um algoritmo iterativo dos pontos mais próximos.
19. Mídia de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que a transformação é uma transformação primária T1;

onde a operação de realização de um registro do conjunto de pontos identificados na faixa de variação de dados com uma alta probabilidade de correspondência com o modelo tridimensional (101) inclui a determinação de uma transformação secundária T2 entre o conjunto de pontos na faixa de variação de dados tendo uma alta probabilidade de correspondência aos pontos atuais no modelo tridimensional da peça e pontos de dados no modelo tridimensional;

onde a operação de alinhamento inclui ainda determinar a composição de uma transformação primária T1 e um inverso da transformação secundária T2 para registrar a peça (43) com o modelo tridimensional (101) da peça (43); e onde as operações são ainda caracterizadas pela operação de mapeamento de dados de inspeção para o modelo tridimensional (101) na posição da peça de resposta ao registro da peça (43) para o modelo tridimensional (101) da peça (43).
20. Mídia de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo fato de que o registro da peça (43) com o modelo tridimensional (101) da peça (43) fornece uma combinação robusta independente da existência de valores discrepantes na faixa de variação de dados e dados faltantes na faixa de variação de dados; e onde a operação de alinhamento do modelo tridimensional (101) da peça (43) à posição medida da peça (43) dentro da célula de inspeção (49) é feita sem pré-filtragem de dados da variação para remover valores discrepantes ou uma pré-avaliação de dados faltantes.