形状测定装置、构造物制造系统、形状测定方法、构造物制造方法、形状测定程序、以及记 ...的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种形状测定装置、构造物制造系统、形状测定方法、构造物制造方法、形状测定程序、以及记录介质。
【背景技术】
[0002]关于形状测定装置，众所周知的是通过接触传感器对例如齿轮或涡轮等具有复杂的形状的测定对象的表面形状进行测定的形状测定装置。这种形状测定装置将使接触传感器与测定对象的表面接触的状态时接触传感器的位置转换成测定对象的表面的空间坐标，而对测定对象的表面形状进行测定(例如，参照专利文献1)。
[0003]先前技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本专利特公平08-025092号公报
【发明内容】
[0006][发明所欲解决的课题]
[0007]对于形状测定装置，希望缩短测定时间，但在专利文献1所记载的形状测定装置的情况下，由于重复进行使接触传感器与测定对象的表面接触的动作，所以测定时间变长，因此无法使测定点的数量增多。
[0008]此处，作为形状测定装置，存在一种使用光切断法等的形状测定装置，S卩，将具有成为指定图案的光量分布的光束投影在被测定物来对其形状进行测量而测量出被测定物的形状。使用光切断法等的形状测定装置能够以非接触方式测量出形状，因此能够更加高速地测量出形状。但是，使用光切断法等的形状测定装置必须设定用来进行测定的各种条件，步骤、处理都比较复杂。
[0009]本发明是考虑到诸如以上的点而完成的，其目的在于提供一种能够更加简单地测量出被测定物的形状的形状测定装置、构造物制造系统、形状测定方法、构造物制造方法、形状测定程序、及记录介质。
[0010][解决课题的技术手段]
[0011]根据本发明的第一方案，提供一种形状测定装置，其是对被测定物的形状进行测定的形状测定装置，且具有:探针，包含投影光学系统及摄像装置，所述投影光学系统向所述被测定物的表面投影线状图案，或至少在线状扫描范围内一边扫描点图案，一边投影点图案;所述摄像装置对投影在所述被测定物上的图案像进行检测;移动机构，以使所述被测定物相对于所述探针以旋转轴为中心而旋转的方式使所述被测定物与所述探针相对性地旋转，并且使所述探针与所述被测定物中的任一者至少在与所述相对性地旋转的旋转方向交叉的方向上相对性地移动;测定区域设定部，对所述被测定物的测定区域进行设定；以及实际测定区域设定部，基于利用所述测定区域设定部而设定的测定区域，对包含实际测定开始位置及实际测定结束位置的实际测定区域进行设定;且所述实际测定区域设定部以比所述测定区域更靠近所述旋转轴的方式，设定所述实际测定开始位置或所述实际测定结束位置中距旋转轴中心较近的一方，或者将所述实际测定开始位置或所述实际测定结束位置中位于径向外侧的一方设定在比所述测定范围更远离旋转轴的方向上。
[0012]根据本发明的第二方案，提供一种形状测定装置，其是对被测定物的形状进行测定的形状测定装置，且具有:探针，包含投影光学系统及摄像装置，所述投影光学系统向所述被测定物的表面投影线状图案，或至少在线状扫描范围内一边扫描图案一边投影图案，所述摄像装置对投影在所述被测定物上的图案的像进行检测;移动机构，以使所述被测定物相对于所述探针以旋转轴为中心而旋转的方式使所述被测定物与所述探针相对性地旋转，并且使所述探针与所述被测定物中的至少一者至少在与所述相对性地旋转的旋转方向交叉的方向上相对性地移动；以及控制部，根据投影在所述被测定物上时的所述图案或所述线状扫描范围的与所述旋转轴的相对位置关系，而对所述移动机构进行控制。
[0013]根据本发明的第三方案，提供一种构造物制造系统，其具备:成形装置，基于与构造物的形状相关的设计信息而成形所述构造物;根据本发明的第一或第二态样所述的形状测定装置，对通过所述成形装置而成形的所述构造物的形状进行测定;及控制装置，对表示通过所述形状测定装置而测定出的所述构造物的形状的形状信息与所述设计信息进行比较。
[0014]根据本发明的第四方案，提供一种形状测定方法，其是从探针向被测定物的表面照射线状图案或至少在线状扫描范围内一边扫描点图案一边投影点图案，使所述探针对投影在所述被测定物上的图案像进行检测而测定出所述被测定物的形状;且该形状测定方法包括如下步骤:以使所述被测定物相对于所述探针以旋转轴为中心而旋转的方式使所述被测定物与所述探针相对性地旋转，并且使所述探针与所述被测定物中的任一者至少在与所述相对性地旋转的旋转方向交叉的方向上相对性地移动;对所述被测定物的测定区域进行设定;基于所述测定区域，对包含实际测定开始位置及实际测定结束位置的实际测定区域进行设定;及以比所述测定区域更靠近所述旋转轴的方式，设定实际测定开始位置或实际测定结束位置中距旋转轴中心较近的一方，或者将所述实际测定开始位置或所述实际测定结束位置中位于径向外侧的一方设定在比所述测定范围更远离旋转轴的方向上。
[0015]根据本发明的第五方案，提供一种形状测定方法，其是从探针向被测定物的表面照射线状图案或至少在线状扫描范围内一边扫描点图案一边投影点图案，使所述探针对投影在所述被测定物上的图案像进行检测而测定出所述被测定物的形状;且该形状测定方法包括如下步骤:以使所述被测定物相对于所述探针以旋转轴为中心而旋转的方式使所述被测定物与所述探针相对性地旋转，并且使所述探针与所述被测定物中的至少一者至少在与所述相对性地旋转的旋转方向交叉的方向上相对移动;根据投影在所述被测定物上时的所述图案或所述线状扫描范围的与所述旋转轴的相对位置关系而对所述移动机构进行控制。
[0016]根据本发明的第六方案，提供一种构造物制造方法，其包括如下步骤:基于与构造物的形状相关的设计信息而成形所述构造物;通过根据本发明的第四或第五态样所述的形状测定方法而测定出所述已成形的所述构造物的形状;及对表示所述测定出的所述构造物的形状的形状信息与所述设计信息进行比较。
[0017]根据本发明的第七方案，提供一种形状测定程序，其是从探针向被测定物的表面照射线状图案或至少在线状扫描范围内一边扫描点图案一边投影点图案，使所述探针对投影在所述被测定物上的图案像进行检测而测定出所述被测定物的形状;且该形状测定程序使计算机执行如下动作:以使所述被测定物相对于所述探针以旋转轴为中心而旋转的方式使所述被测定物与所述探针相对性地旋转，并且使所述探针与所述被测定物中的任一者至少在与所述被测定物旋转的旋转方向交叉的方向上相对性地移动;对所述被测定物的测定区域进行设定;基于所述测定区域，对包含实际测定开始位置及实际测定结束位置的实际测定区域进行设定;及以比所述测定区域更靠近所述旋转轴的方式，设定所述实际测定开始位置或所述实际测定结束位置中距旋转轴中心较近的一方，或者将所述实际测定开始位置或所述实际测定结束位置中位于径向外侧的一方设定在比所述测定范围更远离旋转轴的方向上。
[0018]根据本发明的第八方案，提供一种形状测定程序，其是从探针向被测定物的表面照射线状图案或至少在线状扫描范围内一边扫描点图案一边投影点图案，使所述探针对投影在所述被测定物上的图案像进行检测而测定出所述被测定物的形状;且该形状测定程序使计算机执行如下动作:以使所述被测定物相对于所述探针以旋转轴为中心而旋转的方式使所述被测定物与所述探针相对性地旋转，并且使所述探针与所述被测定物中的至少一者至少在与所述相对性地旋转的旋转方向交叉的方向上相对性地移动;及根据投影在所述被测定物上时的所述图案或所述线状扫描范围的与所述旋转轴的相对位置关系而对所述移动机构进行控制。
[0019]根据本发明的第九方案，提供一种记录介质，其记录根据本发明的第七或第八态样所述的形状测定程序，且能够由计算机读取。
[0020][发明的效果]
[0021 ]在本发明中，能够更加简单地且在短时间内测量出被测定物的形状。
【附图说明】
[0022]图1是表示第一实施方式的形状测定装置的立体图；
[0023]图2是表示第一实施方式的形状测定装置的构成的示意图；
[0024]图3是表示第一实施方式的形状测定装置的俯视图；
[0025]图4是表示第一实施方式的形状测定装置的侧视图；
[0026]图5是表示第一实施方式的形状测定装置的前视图；
[0027]图6A是表示光学探针利用第一旋转部而实现的可动范围的俯视图；
[0028]图6B是表示光学探针利用第一旋转部而实现的可动范围的后视图；
[0029]图7是表示第一实施方式的形状测定装置的控制装置的概略构成的框图；
[0030]图8是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；
[0031 ]图9是表示第一实施方式的形状测定装置的测定动作的一例的流程图；
[0032]图10是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；
[0033]图11是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；
[0034]图12是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的流程图；
[0035]图13是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的曲线图；
[0036]图14是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；
[0037]图15A是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；
[0038]图15B是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；
[0039]图16是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的流程图；
[0040]图17是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的流程图；
[0041]图18是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；
[0042]图19是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；图20A是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；
[0043]图20B是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；
[0044]图20C是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；
[0045]图21是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；
[0046]图22是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；
[0047]图23是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；
[0048]图24是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；
[0049]图25是用来说明第一实施方式的形状测定装置的测定动作的说明图；
[0050]图26是表示第二实施方式的形状测定装置的构成的示意图；
[0051 ]图27是表示具有形状测定装置的系统的构成的示意图；
[0052]图28是表示本实施方式的构造物制造系统的构成的图；
[0053]图29是表示本实施方式的构造物制造方法的流程图。
[0054][符号的说明]
[0055]Ula:形状测定装置
[0056]2:探针移动装置
[0057]3:光学探针
[0058]4:控制装置
[0059]5:显示装置
[0060]6:输入装置
[0061]7:保持旋转装置
[0062]8:光源装置
[0063]9:摄像装置
[0064]10:驱动部
[0065]11:位置检测部
[0066]12:光源
[0067]13:照明光学系统
[0068]20:摄像元件
[0069]20a:受光面
[0070]21:成像光学系统
[0071]21a:物体面
[0072]32:控制部
[0073]33:初始测定范围设定部
[0074]34:实际测定区域设定部
[0075]35:旋转圈数计算部
[0076]36:测定路线设定部
[0077]37:动作控制部
[0078]38:运算部
[0079]40:存储部
[0080]40A:初始测定范围存储部[0081 ]40B:形状测定程序
[0082]50X、50Y、50Z:移动部
[0083]51Χ、51Υ、51Ζ:导引部
[0084]52:保持体
[0085]53:第一旋转部
[0086]53a:旋转轴线
[0087]54:第二旋转部
[0088]55:保持构件
[0089]55A:第一保持部
[0090]55B:第二保持部
[0091]62、63、64、65、66、68:箭头
[0092]71:平台
[0093]72:旋转驱动部
[0094]73a、73b:基准球
[0095]80:初始测定范围
[0096]81:初始测定内侧端部
[0097]82:初始测定外侧端部
[0098]84:实际测定开始位置
[0099]86:实际测定结束位置
[0100]88:径向移动路径
[0101]89:测定路线
[0102]90、90a:图案
[0103]91、92、93:范围
[0104]94,94a:点群生成范围
[0105]95:报错画面
[0106]96、96a:窗口
[0107]97a、97b:按钮
[0108]98:内径
[0109]99:外径
[0110]200:构造物制造系统
[0111]201:形状测定装置
[0112]202:设计装置
[0113]203:成形装置
[0114]204:控制装置
[0115]205:修理装置
[0116]210:坐标存储部
[0117]211:检查部
[0118]300:形状测定系统
[0119]302:程序制作装置
[0120]AX:旋转轴中心
[0121]B:基底
[0122]M:被测定物
[0123]L:照明光束
【具体实施方式】
[0124]以下，一边参照图式一边详细地对本发明进行说明。另外，并非是通过用来实施下述发明的方式(以下，称为实施方式)来限定本发明。而且，下述实施方式的构成要素中，包括业者能够容易地设想者、实质上相同者、所谓均等的范围内者。进而，下述实施方式中所揭示的构成要素能够适当组合。
[0125]在以下的说明中，设定XYZ正交坐标系，一边参照该XYZ正交坐标系一边对各部的位置关系进行说明2轴方向例如设定为铅垂方向，X轴方向及Y轴方向例如设定为与水平方向平行且相互正交的方向。另外，将绕X轴、Y轴、及Z轴的旋转(倾斜)方向分别设为ΘΧ、ΘΥ、及ΘΖ轴方向。另外，在本实施方式中，所谓径向是指横切被测定物与在被测定物上投影图案的光学探针相对旋转的旋转方向的方向。即，径向是横切在与旋转轴Αχ交叉的面(例如，如图10所示的相对于旋转轴Αχ正交的面、或在旋转轴Αχ上具有顶点的圆锥面等)内以旋转轴Αχ为中心进行旋转的轨迹的方向。
[0126]<第一实施方式>
[0127]图1是表示第一实施方式的形状测定装置1的外观的图。图2是表示本实施方式的形状测定装置1的概略构成的示意图。图3是形状测定装置1的俯视图。图4是形状测定装置1的左侧视图。图5是形状测定装置1的前视图。图7是表示第一实施方式的形状测定装置的控制装置的概略构成的框图。
[0128]形状测定装置1是利用例如光切断法对测定对象的物体(被测定物)Μ的三维形状进行测定的装置。形状测定装置1具备探针移动装置2、光学探针3、控制装置4、显示装置5、输入装置6、及保持旋转装置7。形状测定装置1是光学探针3对被测定物Μ进行摄像的装置，所述被测定物Μ保持在被设置于基底Β上的保持旋转装置7上。而且，在本实施方式中，探针移动装置2与保持旋转装置7成为使探针与被测定物相对性地移动的移动机构。
[0129]探针移动装置2用于以使光学探针3的摄像范围(视野)到达被测定物Μ的测定对象区域的方式，对光学探针3的三维空间上的位置与从下述的光学探针3投影的图案的投影方向、及投影在被测定物Μ的测定对象区域的图案的朝向进行定位，且以在被测定物Μ上对光学探针3的摄像范围进行扫描的方式，使光学探针3相对于被测定物Μ移动。如图2所示，该探针移动装置2具备驱动部10、及位置检测部11。驱动部10具备X移动部50Χ、Υ移动部50Υ、Ζ移动部50Ζ、第一旋转部53及第二旋转部54。
[0130]X移动部50X是沿着导引部51X在箭头62的方向即X轴方向上自由移动地设置，所述导引部51X在X轴方向上延伸而设置在基底B的Y轴方向的两侧缘。Y移动部50Y是沿着导引部51Y在箭头63的方向即Y轴方向上自由移动地设置，所述导引部51Y在Y轴方向上延伸而在X轴方向上隔开间隔地设置在X移动部50X上。在Y移动部50Y上，设置着在Z轴方向上延伸的保持体52 2移动部50Z是沿着导引部51Z在箭头64的方向即Z轴方向上自由移动地设置，所述导引部51Z在Z轴方向上延伸而设置在保持体52的Y轴方向的两侧缘。这些X移动部50X、Y移动部50Υ、Ζ移动部50Ζ与第一旋转部53、第二旋转部54—起构成能够使光学探针3在X轴方向、Υ轴方向及Ζ轴方向上移动的移动机构。
[0131 ]第一旋转部53是如下构件，8卩，使由下述保持构件(保持部)55所支撑的光学探针3绕着与X轴平行的旋转轴线(旋转轴)53a，即在箭头65的方向上旋转，从而改变光学探针3的姿势，尤其能够改变从光学探针3投影的图案的向被测定物Μ的投影方向。而且，第一旋转部53具有马达等旋转驱动源。旋转驱动源的旋转角度(即光学探针3绕着旋转轴线53a的旋转角度)是通过未图示的角度读