专利名称：形状测定装置、结构的制造方法以及结构制造系统的制作方法
技术领域：
本发明有关于一种形状测定装置、一种用以制造结构的方法、以及一种利用该形状测定装置的结构制造系统。
背景技术：
用于量测诸如工业产品及类似物品等物体的表面轮廓的各种技术不乏多见，其中的一些已知是利用接触型量测探针以三维的方式量测物体(待测物体)的外形(举例而言，参见PLT1)。在揭示于PLTl的形状测定装置之中，位于栅形框架上的量测探针被组构成能够相对于物体在X、Y及Z方向上移动。引用列表专利文献PLTl:日本专利申请公开案编号2010-16008
发明内容
技术问题然而，其亦存在与前述接触型量测探针不同的使用光切法(light-sectionmethod)或光学切割法(optical cutting method)的非接触式量测探针。此等光学式量测探针将特定的投射图案(诸如狭缝光及条纹)投射至物体之上，且拍摄物体的影像并从取得的影像估算每一影像位置(每一像素)距参考平面的高度，以测定该物体的三维表面轮廓。因此，针对光学式量测探针与揭示于前述专利文件I中的栅形框架相结合的情况，其有需要提出一种能够针对各种物体执行最佳量测的新装置。问题对策为了满足以上的需求，本发明的目的是提出一种即使是利用配置光学式量测探针的栅形框架的结构仍然能够针对各种物体执行最佳量测的形状测定装置依据本发明的第一特色，其提出一种形状测定装置，包含:投射部分，其将图案投射至物体之上；测定部分，其自异于该投射部分图案投射方向的方向拍摄该图案的影像，以从由拍摄影像取得的影像数据测定该物体的表面上的位置；物体旋转机构，能够在两个方向上旋转该物体；以及图案旋转机构，其旋转该图案。依据本发明的第二特色，其提出一种用以制造结构的方法，包含:根据设计信息产生该结构；借由将产生的该结构安置于能够在两个方向上旋转的旋转单元之上，且在将图案投射至该结构上之后，即自异于该图案投射方向的方向拍摄该图案的影像，而取得该结构的形状信息；以及将取得的该形状信息与该设计信息进行比较，其中在取得该结构的该形状信息之后，即取决于该结构的形状，借由旋转投射至该结构上的该图案的方向而测定该结构的形状。依据本发明的第三特色，其提出一种制造结构的结构制造系统，包含:处理装置，其产生该结构；以及依据本发明前述第一特色的形状测定装置，其测定该处理装置所产生的该结构的形状以取得该结构的形状信息。依据本发明的第四特色，其提出一种形状测定装置，该形状测定装置测定物体的形状，包含:投射部分，其将图案自投射方向投射至该物体之上；测定部分，其自异于该投射方向的方向拍摄该图案的影像，以根据由拍摄影像取得的影像数据测定该物体的表面上的位置；物体旋转单元，其在两个方向上旋转该物体；形状信息取得单元，其取得该物体的形状信息；以及图案旋转单元，被组构成根据该形状信息取得单元所取得的该形状信息相对于该物体旋转单元旋转该图案。发明的有利效用依据本发明，即使是利用配置光学式量测探针的栅形框架的结构，仍然可能针对各种物体执行最佳量测。
图1显示形状测定装置的构造的立体图；图2显示该形状测定装置的构造的侧视图；图3A和3B显示旋转机构的相关部件的构造的示意图；图4A和4B显示锁定状态判定部分的相关部件的构造的示意图；图5显示旋转机构的相关部件的构造；图6是结构制造系统700的功能方框图；而图7是流程图，显示结构制造系统700的处理流程。
具体实施例方式以下将参照所附图式，说明有关依据本教示实施例的形状测定装置的构造。此外，实施例做为具体的阐释，以对本教示的主旨有更佳的了解，且除非特别指明，本教示并不受限于此。另一方面，为了使特性易于理解，并求方便起见，以下说明之中使用的附录图式可能放大相关部件以资例示，因此各个组件的尺寸比例及类似项目不必然与实际情况完全一致。图1是立体图，而图2是侧视图，其显示有关本教示的形状测定装置的实施例的构造实例。依据此实施例的形状测定装置利用光切法将一个由线性光束构成的线性投射图案投射至物体的表面之上，并且在每次该线性投射图案扫描该物体表面的整个区域时，自与投射方向相异的角度拍摄投射于该物体上的该线性投射图案的影像。而后，该装置根据所取得的物体表面影像，依据纵向方向上的线性投射图案的每一像素，利用三角测量原理(principle of triangulation)及类似技术,计算该物体表面距参考平面的高度。如图1及图2之中所示，形状测定装置100具有主体11、倾斜及旋转台14、用以测定物体的形状的感测器20、用以移动感测器20的移动部分30、以及用以相对于移动部分30旋转感测器20的旋转机构40。主体11包含底架12以及位于底架12之上的表面板材13。底架12用以调整形状测定装置100整体的水平位准。表面板材13由石材或铸铁制成，且其上方表面借由底架12维持于水平位置。倾斜及旋转台14被置放于此表面板材13的上方表面之上。以下将使用一 个由三个彼此垂直的方向所界定的X-Y-Z坐标系统说明形状测定装置100的构造。此处，X-Y平面定义出一个平行于表面板材13的上方表面的平面。换言之，X方向定义表面板材13上方表面上的一个方向，且Y方向定义垂直于表面板材13上方表面上的X方向的另一方向，而Z方向则定义垂直于表面板材13的上方表面的方向。倾斜及旋转台14包含旋转台21，物体200置放于其上、倾斜台22，旋转台21安装于其中，使得旋转台21能够以旋转轴线LI为中心旋转，旋转轴线LI延伸于垂直旋转台21上方表面的Z轴方向(由感测器20朝向物体200的方向)、以及支承部分23及24，其支承倾斜台22，使其能够以倾斜轴线L2为中心旋转，倾斜轴线L2延伸于X轴方向(与旋转轴线LI交叉的方向)。旋转台21是圆形平板状构件，且其上方表面的平整度被界定于高等级的精确度。倾斜台22具有旋转轴驱动马达22a，其嵌入倾斜台22之中并且驱动旋转台21使其以旋转轴线LI为中心旋转。旋转台21经由多个螺栓耦接旋转轴驱动马达22a的轴杆，该等螺栓插入多个穿孔(图中未显示)中，该等穿孔形成于旋转台21的中央部分。此外，支承部分23具有倾斜轴驱动马达23a，其嵌入支承部分23之中并且驱动倾斜台22使其以倾斜轴线L2为中心旋转，从而将旋转台21倾斜成相对于水平面的特定倾斜角度。以此方式，借由倾斜及旋转台14，其有可能经由旋转旋转台21以及倾斜倾斜台22而将物体200以任意姿势保持于旋转台21之上。此外，旋转台21被组构成使得该旋转台能够无偏差地固定物体200，即使倾斜台22的倾斜角变得陡峭亦然。感测器20主要包含发光部分91以及侦测部分92，发光部分91发出线性光线以对放置于倾斜及旋转台14上的物体200进行光线切割，而侦测部分92侦测由于该线性光线的照射使得光切平面(光切直线)出现于其上的物体200的表面。此外，感测器20连接至计算处理部分300，其根据侦测部分92所侦测到的影像数据，测定物体的形状。计算处理部分300包含于控制器500之中，该控制器500控制整个形状测定装置100的驱动。
发光部分91包含圆柱体透镜、具有狭窄长条形凹口(切口)及类似结构(图中未显示)的狭缝板，以自用以产生圆弧状线性光束91a的光源接收照射光线。关于光源，其有可能使用LED、激光光源、SLD (Super Luminescent Diode ;超冷光二极管)、以及类似构件。此外，其有可能利用LED构建出代价低廉的光源。另外，由于激光光源是一种点光源，故其有可能构建出具有极小异变的线性光束。并且，由于激光光源的波长稳定性极为优越且具有微小的半频带宽度，故具有微小半频带宽度的滤光镜可用以切除散离的光线。因此，其有可能降低干扰的影响。此外，前述的超冷光二极管(SLD)具有激光光源的特质，且最重要者，其相干性(coherence)低于激光光源。是故，在使用SLD的情况，其有可能抑制斑点使其免于产生于物体表面之上。侦测部分92用以拍摄自异于发光部分91光线照射方向的方向投射于物体200表面上的线性光束91a的影像。此外，侦测部分92包含成像透镜、CXD以及类似元件(图中未显示)，用以在每次移动部分30被驱动而以特定的间隔扫描线性光束91a之时，拍摄物体200的影像，此将于下文说明。此外，其界定发光部分91和侦测部分92的位置，使得介于行进于物体200表面上的线性光束91a相对于侦测部分92的入射方向与发光部分91的光线照射方向之间的角度变成特定角度Θ。在此实施例之中，举例而言，该特定角度Θ被设定于45度。侦测部分92所拍摄的物体200的影像数据被传送至计算处理部分300，其中执行特定的影像计算处理以计算物体200的表面的高度，从而取得物体200的三维形状(表面轮廓)。计算处理部分300在延伸于纵向方向上的光切平面或光切直线(线性光束91a)上的每一像素处，借由利用三角测量原理，计算物体200的表面距参考平面的高度。在此处理之中，其计算物体200的表面距参考平面的高度，根据源于因物体200的表面粗糙度而变形的线性光束91a的光切平面(光切直线)的位置信息，以执行用以找出物体200三维形状的计算处理。移动部分30用以借由在与投射于物体200上的线性光束91a的纵向方向大约正交的方向上移动感测器20 (发光部分91)而使得线性光束91a扫描物体200的表面。在依据实施例的形状测定装置100之中，移动部分30在由测定物体形状的操作者指定的方向上移动感测器20，此将说明于下。此外，形状测定装置100亦可以被组构成侦测感测器20的旋转角度，并且根据侦测结果，自动地计算移动部分30的移动方向。移动部分30被组构成具有栅形框架15做为其主要部件。此外，表面板材13被组构成使得其终端部分(位于图2的右侧)加倍成为Y轴导引，以在表面板材13之上往Y轴方向驱动栅形框架15。栅形框架15包含X轴导引15a，延伸于X轴方向、驱动侧桩15b，沿表面板材13的Y轴导引被驱动、以及驱动侧桩15C，随着驱动侧桩15b的驱动而滑动于表面板材13的上方表面之上。头部构件16能够沿着栅形框架15的X轴导引15a在X轴方向上移动。一个能够相对于头部构件16在Z轴方向上移动的Z轴导引17被插入头部构件16。感测器20被安装于Z轴导引17的下方末端之上。在使用光切法做为依据实施例的形状测定装置100的情况下，其需要将发射自感测器20发光部分91的线性光束91a在垂直于感测器20移动方向的方向(本文以下称此为扫描方向)上对齐物体200。举例而言，在图2之中，在将感测器20的扫描方向相对于物体200设定成Y轴方向的情形中，有必要使线`性光束91a沿X轴方向对齐，当线性光束91a的发送方向被设定成与感测器20有此关系之时，则其有可能执行该扫描，其中线性光束91a的整体范围实际上均被用于测定，因此有可能以最佳形式测定物体200的形状。如前所述，依据实施例的形状测定装置100中的感测器20能够借由移动部分30相对于物体200移动。由于移动部分30被组构成具有前述的栅形框架15做为其主要部件，故发射自安装于移动部分30中的感测器20的发光部分91的线性光束91a的扫描方向原则上相对于物体200被限制于X方向、Y方向及Z方向中的任一方向。因此，在依据实施例的形状测定装置100之中，前述的旋转机构40被安置于Z轴导引17与感测器20之间，借以使得感测器20能够相对于移动部分30旋转。借此，形状测定装置100在垂直于感测器20扫描方向的方向上对齐线性光束91a成为可能，如前文所述。图3A及图3B显示旋转机构40的相关部件的构造，其中图3A是仰视图而图3B是侧视图。如图3A及图3B之中所示，旋转机构40具有安装部分41、旋转部分42、锁定部分43、以及锁定状态判定部分44。感测器20被安装于旋转部分42中的旋转轴42a的一端。在此实施例之中，感测器20被安装于旋转轴42a之上，使得相对于旋转轴42a的旋转中心轴线Cl与发射自发光部分91的线性光束91a的中心轴线C2重合。
旋转部分42具有夹持或维持感测器20使其能够相对于移动部分30旋转的旋转轴42a，以及旋转限制部分60，其在每次旋转轴42a旋转过特定角度时，暂时性地限定旋转轴42a的旋转。旋转限制部分60包含齿形沟槽61形成于旋转轴42a的外围周边，以及球状柱塞62提供于安装部分41之中。齿形沟槽61是以诸如每个7.5°的间隔形成于旋转轴42a的外围周边。基于此组态，由于球状柱塞62在旋转轴42a每次旋转过7.5°时即啮合齿形沟槽61，故负载在旋转轴42a的旋转上发生作用，以使得操作者可以在手上有喀擦声的感觉。因此，操作者有可能依据手所感测到的喀擦声感觉数目而轻易地估算出旋转轴42a的旋转角度。此外，安装部分41被配具旋转指示器45，其指示旋转轴42a的旋转角度。旋转指示器45配具刻度，举例而言，以在每次旋转轴42a如前所述旋转过7.5°之时，显示诸如7.5°、15°、22.5°及类似数目的旋转角度数值。借由如此，量测物体形状的操作者有可能经由视觉性地检查旋转指示器45刻度上的度数，而简单且确实地将旋转轴42a的旋转角度设成一个特定的数值。如图3A所示，在旋转机构40之中，借由旋转轴42a的旋转，感测器20能够在介于0°与120°间的范围移动。当感测器20位于0°之时，发光部分91和侦测部分92位于顺沿X轴的方向。此外，当感测器20位于90°之时，发光部分91和侦测部分92位于顺沿Y轴的方向。当感测器20被旋转之时，如图3A所示，照射于物体200表面上的线性光束91a改变其方向。在依据实施例的形状测定装置100之中，由于相对于旋转轴42a的旋转中心轴与发射自发光部分91的线性光束91a的中心轴重合，故线性光束91a的测定起始位置(测定中心位置)免于在相对于物体200旋转之后偏离X-Y平面。以此方式，由于线性光束91a的测定起始位置并未在旋转轴42a的旋转之后偏离相对于物体200的X-Y平面，即使在改变位于物体200末端部分处的感测器20的方向的情况下亦然，故线性光束91a免于被发射至远离物体200表面的位置。此外，在依据实施例的形状测定装置100之中，由于线性光束91a自垂直方向照射至物体200的量测表面，故量测准确度得以增进，同时，其有可能借由使线性光束91a的中心轴与旋转机构40的旋转中心轴重合而将线性光束91a的延伸方向调整至垂直扫描方向的方向。此外，当物体的测定区域宽度很大之时，等等，有时其必须将线性光束91a中心之外的一部分调整至测定区域。此种情况下，除了旋转之外，可以提供平移机构，在平行X方向及Y方向的方向上移动感测器20，以平移感测器20而使得线性光束91a的延伸方向改变，同时保留照射于物体上的线性光束91a的部分照射位置。借此，其有可能将线性光束91a调整至所需的位置及方向。锁定部分43固定于安装部分41之上。锁定部分43包含旋转轴42a插入其中的固定部分71以及提供于固定部分71之上的锁定杆72。旋转轴42a能够借由轴承50相对于安装部分41平滑地旋转。在固定部分71之中，其形成旋转轴42a通过其插入的穿孔71a，以及切口 71b，切割自穿孔71a的下端并延伸于Y方向上，如图3A所示。当锁定杆72向下(在-Z方向上)移动之时，举例而言，力量被施加于固定部分71之上，施加的方向使得切口 71b宽度变窄，从而缩减穿孔71a的直径。除此之外，旋转轴42a亦被收紧。以此方式，固定部分71固定旋转轴42a，使得其不能够相对于安装部 分41旋转。另一方面，当锁定杆72向上(在+Z方向上)移动之时，在使切口 71b的宽度变窄的方向上施加于固定部分71的力被移除。伴随而至的是穿孔71a的直径被回复。借此，旋转轴42a能够相对于安装部分41旋转而未被收紧。图4A和图4B显示锁定状态判定部分44中相关部件构造的示意图，其中图4A显示其中锁定状态判定部分44侦测到未锁定状态的状态的示意图，而图4B显示其中锁定状态判定部分44侦测到已锁定状态的状态的示意图。如图4A所示，锁定状态判定部分44包含感测器侦测板44a固定于锁定杆72的末端，以及触碰感测器44b用以接触感测器侦测板44a。当锁定杆72移动到其可能以较佳的形式收紧旋转轴42a之时，感测器侦测板44a变成与触碰感测器44b接触。触碰感测器44b电性连接至控制器500，其执行驱动整个形状测定装置100的控制。触碰感测器44b具有接触构件44c，配置于能够与感测器侦测板44a接触的特定位置。接触构件44c被组构成使得接触构件44c能够被感测器侦测板44a按压。如图4B所示，当其被按压至特定位置之时，接触构件44c告知控制器5000N信号。另一方面，当其未被按压至该特定位置之时，接触构件44c告知控制器5000FF信号。此处，其中告知ON信号的情形意味锁定杆72充分地收紧旋转轴42a，而告知OFF信号的情形则意味锁定杆72并未充分收紧旋转轴42a。当告知ON信号之时，控制器500在形状测定装置100的显示器(图中未显示)上显示信息指出旋转轴42a的符合要求的锁定状态(诸如〃0K〃及类似讯息)。另一方面，当告知OFF信号之时，控制器500在形状测定装置100的该显示器(图中未显示)上显示信息指出旋转轴42a的不符要求的锁定状态(诸如"NO"及类似讯息)。此避免发生诸如当旋转轴42a维持于不符要求的锁定状态之时即开始物体200的形状量测等的问题。
基于此组态，形状测定装置100变得能够自发光部分91往特定方向朝物体200发出线性光束91a，而无漏损发生于感测器20之中。以下将针对一种用以测定物体200的形状的方法加以说明，该方法是形状测定装置100的作用之一。首先，测定物体形状的操作者将物体200放置于旋转台21之上。而后旋转机构40相对于移动部分30旋转感测器20，使得待被照射于物体200上的线性光束91a被调整成特定方向。参照利用旋转限制部分60感测到的喀擦声感觉数目及/或前述提供于旋转机构40之中的旋转指示器45的刻度度数，测定物体形状的操作者可以轻易地将旋转轴42a(感测器20)的旋转角度设定成特定数值。此外，当旋转感测器20之时，其有可能持续以来自发光部分91的线性光束91a照射物体200。此种情况下，测定物体形状的操作者可以利用投射于物体200上的线性光束做为导引及参考，更加容易地设定感测器20的旋转角度。在将旋转轴42a旋转过特定角度之后，测定物体形状的操作者利用锁定部分43固定旋转轴42a。特别是，测定物体形状的操作者可以借由向下移动锁定杆72而收紧旋转轴42a，以确实固定旋转轴42a。当旋转轴42a在移动部分30于如下所述的形状测定时正在移动感测器20而移动之时，自感测器20的发光部分91照射于物体200上的线性光束91a恐怕会偏离位置。借由锁定部分43，其有可能防止此问题。在实施例之中，测定物体形状的操作者使用输入部分(图中未显示)输入以如前所述的方式设定的旋转轴42a的旋转角度。形状测定装置100驱动移动部分30以在与照射于物体200的线性光束91a的纵向方向大约正交的方向上移动感测器20 (发光部分91)，以借由线性光束91a扫描物体200的表面。当线性光束91a照射于物体200上之时，由于源于线性光束91a的光切平面(光切直线)出现于物体200的表面上，故侦测部分92在每次线性光束91a以特定间隔扫描时，拍摄物体200 (光切平面出现于其上)的影像。此时，侦测部分92所拍摄的物体200的影像数据被传送至计算处理部分300。由以此方式取得的物体200的影像数据，由于线性光束91a随着物体200的表面粗糙度变形，计算处理部分300可以根据光切平面(光切直线)的位置信息测定物体200的三维形状。而后，依据延伸于纵向方向上的光切平面或光切直线(线性光束91a)上的每一像素，借由利用三角测量原理，计算物体200的表面距参考平面的高度。在依据实施例的形状测定装置100之中，借由前述的旋转机构40旋转感测器20。因此，其有可能将线性光束91a对齐垂直于感测器20扫描方向的方向，即使扫描方向是一个结合X方向与Y方向的歪斜方向亦然。借此，其有可能测定各种物体200的最佳范围。此外，由于感测器20是在垂直于线性光束91a长度方向的方向上进行扫描,故其有可能实际上使用到线性光束91a的整体范围，降低在量测区域上的扫描次数，并且在很短的时间内执行形状测定。此外，由于相对于旋转轴42a的旋转中心轴与发射自发光部分91的线性光束91a的中心轴重合，故线性光束91a的中心位置的坐标在旋转之后将不会改变。因此，旋转之后仅由旋转角度即有可能估算线性光束91a的坐标数值。因此，当使用线性光束91a在旋转之后执行形状测定之时，其有可能借由轻易地执行坐标修正而简化计算流程。此外，由于相对于旋转轴42a的旋转中心轴Cl与发射自发光部分91的线性光束91a的中心轴C2重合，故线性 光束91a的测定起始位置在旋转之后将不会偏离相对于物体200的X-Y平面。因此，其有可能借由在各种不同方向上旋转感测器20，而在短时间内于最佳范围及自各种不同方向测定物体200的形状。此外，由于线性光束91a的测定起始位置并未在旋转之后偏离相对于物体200的X-Y平面，即使在物体200末端部分处旋转感测器20亦然，故线性光束91a将不会脱离物体200的表面。因此，其将不需要相对于物体200重新调整感测器20的位置。此外，由于感测器20的旋转机构通过高度稳定的表面板材13与倾斜及旋转台14分离,故其有可能达成高准确性的量测，而不致将感测器20的旋转误差叠加到源于倾斜及旋转物体200的误差。以上的说明是参照依据实施例的教示的构造。然而，本教示并未受限于此，而是可以在未脱离其精神或范畴下加以适当的修改。例如，在以上的实施例之中，说明中所举实例是感测器20借由旋转机构40的移动范围在从0°到120°的情形。然而，感测器20的移动范围亦可以被设定成从0°到180°。依据此组态，由于线性光束91a的方位是在介于0°与180°之间的范围内改变，故其有可能在较宽广的范围之中测定物体200的形状。在上述实施例之中，测定物体形状的操作者利用旋转机构40相对于移动部分30旋转感测器20，使得照射至物体200上的线性光束91a被导引至特定方向。然而，本教示并未受限于此组态。举例而言，如图5所示，依据本教示的形状测定装置100A可以具有根据物体200的形状自动改变线性光束91a的方位的自动旋转机构140，而非手动操控的旋转机构40。类似旋转机构40，自动旋转机构140包含安装部分41、锁定部分43、以及锁定状态判定部分44。此等组件的说明将予以略去。此外，自动旋转机构140包含驱动部分142以及驱动控制器143，驱动部分142具有夹持或维持感测器20使其能够相对于移动部分30旋转的旋转轴42a，且其相对于移动部分30旋转环绕旋转轴42a的感测器20，而驱动控制器143则控制驱动部分142的动作。驱动部分142可以是由诸如步进马达的马达构成。驱动控制器143具有形状信息取得部分144，其取得并储存物体200的形状信息。形状信息取得部分144可以自，举例而言，物体200的CAD数据取得形状信息。或者，形状信息取得部分144可以经由所谓的教示动作取得物体200的形状信息。换言之，物体200的形状可以在例如该教示动作期间预先粗略估测。根据形状信息取得部分144所取得的物体200的形状信息，驱动控制器143计算线性光线91a较适于形状测定的较佳方位。而后驱动控制器143控制驱动部分142相对于移动部分30旋转感测器20，使得线性光束91a沿着所计算出的方位照射出来。如前所述，当形状测定装置100A包含自动旋转机构140而非形状测定装置100的旋转机构40之时，测定物体形状的操作者无须依据物体200的形状改变或调整线性光束91a的方位。在形状测定装置100A之中，其有可能根据形状信息取得部分144所取得的物体200的形状信息，自动地调整线性光束91a的方位。其有可能缩短调整线性光束91a的方位所需的时间，从而使其有可能缩短测定物体200的形状所需的时间。上述的形状测定装置100A包含自动旋转机构140而非手动旋转机构40。然而，本教示并未受限于此组态。例如，依据本教示的形状测定装置可以包含自动旋转机构140以及手动旋转机构40两者。形状测定装置100A并非一定需要具有旋转限制部分60或者旋转指示器45。此外，形状测定装置100A并非一定需要具有形状测定装置100的锁定部分
43或者锁定状态判定部分44。例如，当驱动部分142具有电磁制动器之时，该电磁制动器可以做为锁定部分43。此外，控制电磁制动器的驱动控制器143可以做为锁定状态判定部分44。在上述的说明之中，发光部分91借由使得发自光源的光通过狭缝板(图中未显示)，等等，而产生线性光束91a。然而 ，本教示并未受限于此组态。举例而言，除狭缝板，其可以使用具有多个液晶元件排列于2D矩阵阵列中的液晶面板以产生线性光束91a。在此情况下，其有可能借由调整施加至每一液晶元件的电压，而在该液晶面板的表面上产生任意的狭缝图案。在此情况下，其有可能借由改变产生于液晶面板表面上的狭缝图案的方位而改变线性光束91a的方位。依据本教示的形状测定装置可以包含利用上述液晶面板产生线性光束91a的发光部分91，且在此情况下，形状测定装置可以根据物体200的形状信息改变线性光束91a的方位。以下将针对配具上述测定装置(形状测定装置)的结构制造系统加以说明。图6是结构制造系统700的功能方框图。此结构制造系统用以自诸如齿轮、旋转涡轮叶片等至少一种材料，产生至少一种结构，并借由形状测定装置100检查该结构。此实施例中的结构制造系统700包含上述实施例中的形状测定装置100、设计装置610、成形装置620、控制器630 (检查装置)、以及修复装置640。控制器630包含坐标储存部分631以及检查部分632。设计装置610建立有关结构的形状的设计信息，并将产生的设计信息传送至成形装置620。此外，设计装置610使控制器630的坐标储存部分631储存产生的设计信息。该设计信息包含指出结构中每一位置的坐标的信息。成形装置620根据输入自设计装置610的设计信息产生结构。成形装置620的成形流程包含诸如铸造(casting)、锻造(forging)、切割、以及类似动作。形状测定装置100测定所产生结构的坐标(测定物体)，并将指出测定坐标的信息(形状信息)传送给控制器630。控制器630的坐标储存部分631储存该设计信息。控制器630的检查部分632自坐标储存部分631读出设计信息。检查部分632将接收自形状测定装置100的指出坐标的信息(形状信息)与自坐标储存部分631读出的设计信息进行比较。根据比较结果，检查部分632判定该结构的成形是否依据设计信息。换言之，检查部分632判定产生的结构是否毫无瑕疵。当结构的成形并非依据设计信息之时，检查部分632判定结构是否能够修复。若能够修复，则检查部分632根据该比较结果计算瑕疵部分以及修复量，并将指出瑕疵部分的信息与指出修复量的信息传送给修复装置640。修复装置640根据接收自控制器630的指出瑕疵部分的信息与指出修复量的信息，执行结构瑕疵部分的处理。图7是流程图，显示结构制造系统700的处理流程。关于结构制造系统700，首先，设计装置610建立有关结构的形状的设计信息(步骤S101)。接着，成形装置620根据设计信息产生结构(步骤S102)。而后，形状测定装置100量测产生的结构以取得其形状信息(步骤S103)。产生的结构被安置于倾斜及旋转台14之上，且侦测部分92自异于图案投射方向的方向拍摄图案的影像。取得结构的形状信息之时，即取决于结构的形状，借由旋转投射于结构上的图案的方向以测定结构的形状。而后，控制器630的检查部分632借由比较自形状测定装置100取得的形状信息与设计信息，而检查结构是否确实是依据设计信息产生。而后，控制 器630的检查部分632判定产生的结构是否毫无瑕疵(步骤S105)。当检查部分632判定产生的结构无瑕疵之时(步骤S105的〃是〃)，则结构制造系统700结束此流程。另一方面，当检查部分632判定产生的结构有瑕疵之时(步骤S105的〃否〃)，则其进一步判定产生的结构是否能够修复(步骤S106)。当检查部分632判定产生的结构能够修复之时(步骤S106的〃是〃)，则修复装置640对结构执行再加工程序(步骤S107)，而结构制造系统700将流程返回步骤S103。当检查部分632判定产生的结构无法修复之时(步骤S106的〃否〃)，则结构制造系统700结束此流程。借此，结构制造系统700完成图7流程图所示的整个流程。关于此实施例的结构制造系统700，由于实施例中的形状测定装置100能够正确地量测结构的坐标，故其有可能判定产生的结构是否毫无瑕疵。此外，当结构有瑕疵之时，结构制造系统700能够针对结构执行再加工程序以进行修复。此外，实施例中的修复装置640所执行的修复程序可以被取代，诸如让成形装置620再次执行成形的程序。此种情况下，当控制器630中的检查部分632判定结构能够修复之时，成形装置620再次执行成形的程序(锻造、切割、及类似动作)。特别是，举例而言，成形装置620针对结构上应该接受切割但并未进行的部分执行切割程序。借此，结构制造系统700变得有可能正确地产生结构。在以上的实施例之中，结构制造系统700包含形状测定装置100、设计装置610、成形装置620、控制器630 (检查装置)、以及修复装置640。然而，本教示并未受限于此实施例。例如，依据本教示的结构制造系统可以包含至少该成形装置以及该形状测定装置。工业应用性本发明可应用于一个有可能判定产生的结构是否毫无瑕疵的结构制造系统之中。图号说明Cl 旋转中心轴C2 中心轴14 倾斜及旋转台15 闸形框架20 感测器30 移动部分40 旋转机构43 锁定部分44 锁定状态判 定部分45 旋转指示器60 旋转限制部分91 发光部分92 侦测部分91a线性光束100形状测定装置200 物体
权利要求
1.一种形状测定装置，测定物体的形状，其特征在于其包含: 投射单元，将图案自投射方向投射于该物体之上； 测定单元，自异于该投射方向的方向拍摄该图案的影像，以根据利用该拍射影像取得的影像数据，测定该物体的表面上的位置； 物体旋转单元，于两个方向上旋转该物体；以及 图案旋转单元，相对于该物体旋转单元旋转该图案。
2.根据权利要求1所述的形状测定装置，其特征在于其中该物体旋转单元具有倾斜机构以及旋转机构，该倾斜机构以设定于特定方向的倾斜轴为中心相对于该图案的该投射方向改变该物体的倾斜角度，而该旋转机构具有与该倾斜轴交叉的旋转轴且相对于该投射部分以该旋转轴为中心旋转该物体。
3.根据权利要求2所述的形状测定装置，其特征在于其另包含移动单元，其移动投射自该投射部分的该图案的投射位置， 其中该测定单元在每次该图案的该投射位置改变时，自异于该投射单元的该图案的该投射方向的方向拍摄该图案的该影像，使得该测定单元根据该影像数据相对于该图案所投射的该物体的一部分测定该物体的位置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的形状测定装置，其特征在于其中该图案旋转单元旋转该投射单元，使得该图案的方向被改变，且保留投射于该物体上的该图案的部分照射位置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的形状测定装置，其特征在于其中该测定单元具有侦测部分，其拍摄 该图案的影像而取得该影像数据，以侦测照射于该物体上的该图案，以及计算处理部分，其根据自该侦测部分取得的该影像数据，测定该物体的该形状，并且该图案旋转单元借由体旋转该投射单元及该侦测部分而旋转该图案。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的形状测定装置，其特征在于其中投射自该投射单元的该图案是线性图案，且该图案旋转单元以该线性图案的中心轴为旋转中心旋转该投射单元。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的形状测定装置，其特征在于其中该图案旋转单元具有指示该图案的旋转角度的旋转指示器。
8.根据权利要求4或5所述的形状测定装置，其特征在于其中该图案旋转单元具有旋转限制部分，其在每一特定的角度间隔锁存该投射部分的旋转。
9.根据权利要求3所述的形状测定装置，其特征在于其中该移动单元具有栅形结构的移动机构，其被配置成跨越过该倾斜机构及该旋转机构。
10.根据权利要求5或8所述的形状测定装置，其特征在于其中该图案旋转单元具有一个锁，锁定该投射单元与该侦测部分的旋转。
11.根据权利要求10所述的形状测定装置，其特征在于其中该图案旋转单元具有判定部分，判定该锁的锁定状态。
12.—种用以制造结构的方法，其特征在于其包含: 根据设计信息产生该结构； 借由将该产生的结构安置于能够在两个方向上旋转的旋转单元之上以及在将图案投射于该结构上之后，即自异于该图案投射方向的方向拍摄该图案的影像，而取得该结构的形状信息；以及 比较该取得的形状信息与该设计信息，其中在取得该结构的该形状信息之后，借由旋转投射于仰赖该结构的形状的该结构上的该图案的方向而测定该结构的形状。
13.根据权利要求12所述的用以制造结构的方法，其特征在于其中在旋转该图案的该方向之后，投射该图案的投射单元以及拍摄该图案的影像以取得用以侦测照射于该结构上的该图案的影像数据的侦测单元是为单元而被旋转。
14.根据权利要求13所述的用以制造结构的方法，其特征在于其进一步包含根据该比较的结果，再加工该结构。
15.根据权利要求14所述的用以制造结构的方法，其特征在于其中再加工该结构包含再次产生该结构。
16.一种结构制造系统，其制造结构，其特征在于其包含: 处理装置，其产生该结构；以及 依据权利要求1至11中任一项所述的形状测定装置，其测定该处理装置产生的该结构的形状，以取得该结构的形状信息。
17.根据权利要求16所述的结构制造系统，其特征在于其进一步包含具有存储器的控制器，该存储器储存该形状测定装置所测定的该结构的该形状信息。
18.根据权利要求17所述的结构制造 系统，其特征在于其进一步包含设计装置，该设计装置建立有关该结构的设计信息，其中该处理装置根据该设计装置建立的该设计信息产生该结构，且该控制器具有检查部分，该检查部分比较该设计信息与该形状信息，以判定该结构是否是依据该设计信息产生。
19.根据权利要求17所述的结构制造系统，其特征在于其进一步包含修复装置，其中该检查部分在判定该结构未依据该设计信息产生之后，进一步判定该结构是否能够被修复，且在该检查部分判定该结构能够被修复的状况下，该修复装置修复该结构。
20.根据权利要求19所述的结构制造系统，其特征在于其中该检查部分在判定该结构能够被修复之后，根据该设计信息与该形状信息间的比较，建立指出该结构的瑕疵部分以及修复量的修复信息，且该修复装置根据该修复信息修复该结构。
21.一种形状测定装置，测定物体的形状，其特征在于其包含: 投射单元，将图案自投射方向投射于该物体之上； 测定单元，自异于该投射方向的方向拍摄该图案的影像，以根据利用该拍射影像取得的影像数据，测定该物体的表面上的位置； 物体旋转单元，于两个方向上旋转该物体； 形状信息取得单元，取得该物体的形状信息；以及 图案旋转单元，根据该形状信息取得单元所取得的该形状信息，相对于该物体旋转单元旋转该图案。
全文摘要
提出一种形状测定装置，其即使是利用配置光学式测定探针的栅形框架的结构，仍然能够针对各种物体执行最佳测定。该形状测定装置包含投射单元，其自投射方向将图案投射至物体之上；测定单元，其自异于该投射方向的方向拍摄该图案的影像，以根据由拍摄影像取得的影像数据，测定该物体表面上的位置；物体旋转单元，其在两个方向上旋转该物体；以及图案旋转单元，其旋转该图案。
文档编号G01B11/25GK103229018SQ20118005205
公开日2013年7月31日 申请日期2011年10月14日 优先权日2010年10月27日
发明者小松学 申请人:株式会社尼康