CN104380138A

CN104380138A - 用于测量表面上的特征结构的方法、测量组件、用于制造结构的方法和指向器

Info

Publication number: CN104380138A
Application number: CN201380030991.1A
Authority: CN
Inventors: T·W·诺维科
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2033-06-14
Also published as: CN104380138B; JP2015521727A; KR101676971B1; US20130335749A1; KR20150032289A; WO2013187532A1; US8937725B2; JP6137203B2

Abstract

一种用于测量表面(16)上的特征结构(14A)的测量组件(12)，包括：度量系统(18)、移动器组件(19)、指向器(22)和控制系统(24)。所述度量系统(18)产生测量光束(26)，并且所述移动器组件(19)选择性地调整测量光束(26)的方向。所述指向器(22)是手持型的并且产生指向器光束(22A)，所述指向器光束(22A)可以选择性地指向所述表面(16)以在所述表面(16)上形成指向器光斑(36)。此外，所述控制系统(24)控制移动器组件(19)移动测量光束(26)的方向直到测量光束(26)近似指向指向器光斑(36)。

Description

用于测量表面上的特征结构的方法、测量组件、用于制造结构的方法和指向器

技术领域

本发明涉及用于测量表面上的特征结构(feature)的方法、包括度量系统的测量组件、用于制造结构的方法和指向器。

本申请要求2012年6月14日提交的、名称为“LASERPOINTER TO DIRECT LASER METROLOGY MEASURINGSYSTEM”的美国临时申请序列号61/659,885的优先权。就所允许的而言，美国临时申请序列号61/659,885的内容通过引用被并入本文。

背景技术

诸如激光度量系统之类的度量系统可以用于各种目的。例如，激光度量系统可以用于对制造的部件的准确的尺寸测量和/或验证。由于制造的部件变得越来越小，并且还包括更复杂的细节，所以对改进的测量系统的需求增加。

引用列表

专利文献

专利文献1：美国专利No.4,733,609。

专利文献2：美国专利No.4,824,251。

专利文献3：美国专利No.4,830,486。

专利文献4：美国专利No.4,969,736。

专利文献5：美国专利No.5,114,226。

专利文献6：美国专利No.7,139,446。

专利文献7：美国专利No.7,925,134。

专利文献8：日本专利No.2,664,399。

专利文献9：美国已公布申请US2006-0222314。

发明内容

技术问题

不幸的是，当前可用的度量系统不完全令人满意。例如，在某些度量系统中，操作者需要在视频用户接口屏幕上标识和选择要测量的特征结构。在这种系统中，选择可能包括使特征结构在屏幕上居中和按压按钮，或者也许，当使用触摸屏时，仅仅在特征结构出现的位置触摸所述屏幕。但是，此选择过程可能有点缓慢，因为度量系统需要被驱动以展现或者指示要测量的特征结构。此外，选择过程可能还包括缩放照相机以确信正确的特征结构被选择。

问题的解决方案

本发明涉及用于测量表面上的特征结构的测量组件。在一个实施例中，测量系统包括度量系统、移动器组件、指向器和控制系统。所述度量系统产生测量光束，并且所述移动器组件选择性地移动所述度量系统的至少一部分和所述测量光束的方向。指向器产生指向器光束，所述指向器光束可以被选择性地定位以标识所述特征结构。例如，指向所述表面的指向器光束在所述表面上形成可以用于标识所述特征结构的指向器光斑。替代地，可以沿着预定路径移动指向器光束以标识所述特征结构。在某些实施例中，所述指向器是容易操控和操纵的手持型装置。

此外，所述控制系统控制所述移动器组件移动所述测量光束的方向直到所述测量光束近似指向标识的特征结构。例如，所述控制系统可以控制所述移动器组件移动所述测量光束的方向直到所述测量光束近似指向所述指向器光斑。

在一个实施例中，所述控制系统控制所述移动器组件移动所述测量光束的方向，使得所述测量光束近似跟随所述表面上的指向器光斑。利用此设计，所述指向器可以用于快速并且容易地指示和标识随后的要测量的特征结构。换句话说，所述指向器光斑可以被从一个特征结构移动到另一个特征结构，同时所述度量系统被控制为从一个特征结构到另一个特征结构自动地跟随或者跟踪所述指向器光斑。

此外，所述测量系统可以包括反馈装置，所述反馈装置向所述控制系统提供反馈信息以确定所述指向器光斑的相对位置。此外，在此实施例中，所述控制系统可以使用所述反馈信息以确定测量光束需要多少移动以指向所述指向器光斑。在一个实施例中，所述反馈装置是具有视场的图像设备(例如，照相机)。在此实施例中，所述照相机可以向所述控制系统提供反馈信息，以检测所述指向器光斑何时在所述视场内。此外，在此实施例中，所述控制系统可以使用所述反馈信息以确定测量光束需要多少移动以指向所述指向器光斑。

在另一个实施例中，本发明涉及包括以下步骤的方法：(i)利用度量系统产生测量光束；(ii)利用移动器组件选择性地移动所述测量光束的方向；(iii)将来自指向器的指向器光束指向所述表面以在所述表面上形成指向器光斑；以及(iv)利用控制系统控制所述移动器组件移动所述测量光束的方向直到所述测量光束近似指向所述指向器光斑。

发明的有益效果

利用这些设计，指向器可以用于快速并且容易地指示要测量的一个或多个特征结构。作为其结果，通过利用指向器克服了移动度量系统以选择要测量的特征结构的缓慢并且不方便的过程。

附图说明

结合所附描述，从附图将最佳地理解本发明的新颖特征、以及本发明本身(既关于它的结构也关于它的操作)，在所述附图中相同的附图标记表示相同部件，并且在所述附图中：

图1是在测量光束瞄准第一位置并且指向器光束瞄准第一特征结构的情况下，具有本发明的特征的测量组件的实施例和对象的简化的示意图；

图2是在测量光束和指向器光束瞄准第一特征结构的情况下，图1的测量组件和对象的简化的示意图；

图3是在测量光束瞄准第一特征结构并且指向器光束瞄准第二特征结构的情况下，图1的测量组件和对象的简化的示意图；

图4是在测量光束被移动以跟随指向器光束的情况下，图1的测量组件和对象的简化的示意图；

图5是示出图1-3的测量组件的使用的一个例子的流程图；

图6是具有本发明的特征的结构制造系统的框图；以及

图7是示出图6的结构制造系统的处理流程的流程图。

具体实施方式

图1是测量组件12的第一实施例和对象10的简化的示意图，所述测量组件12可以用于测量存在于对象10的表面16上的一个或多个特征结构14A、14B、14C、14D(在图1中具体示出了四个这样的特征结构)。在一个实施例中，测量组件12可以用于精确测量对象10的表面16上的一个或多个特征结构14A-14D的大小和/或位置(例如，X-Y-Z坐标)、或者对象10的位置或定向。

可以根据测量组件12的希望的用途而改变测量组件12的构件的设计。在图1中，测量组件12包括产生测量光束26的度量系统18、移动测量光束26的移动器组件19、反馈装置20、产生指向器光束22A的指向器22、以及控制系统24。如此处提供的，指向器22可以被操纵以将指向器光束22A指向表面16以在表面16上产生指向器光斑36。此外，控制系统24控制移动器组件19以移动测量光束26的方向直到测量光束26近似指向指向器光斑36。利用此设计，可以使用指向器22以快速、精确并且容易地指示(标识)要测量的一个或多个特征结构14A-14D。作为其结果，测量系统12可以快速并且精确地测量特征结构14A-14D，并且在特征结构14A-14D之间快速移动。此外，通过利用指向器22克服了移动度量系统18以选择要测量的特征结构14A-14D的缓慢并且不方便的过程。

一些此处提供的附图包括指定X轴、Y轴和Z轴的定向系统(orientation system)。应当理解，定位系统仅用于参考并且可以被改变。此外，这些轴可以替代地被称为第一、第二或者第三轴。

正被测量的对象10上的特征结构14A-14D和/或对象10的类型可以改变。例如，特征结构14A-14D可以是孔、边缘、表面、球状物、突起、线或者其它事物。作为非排他性例子，对象10可以是具有需要测量以评价对象10的质量的一个或多个特征结构14A-14D的组件、制造部件或者自然物体。替代地，例如，对象10可以是在制造或组装过程期间被监视的部件或组件。测量、制造或组装过程的尺度可以小(例如一毫米)或者大(例如几十米)。

应当注意，在图1中一个或多个特征结构14A-14D被示出为小圆只是为了演示的目的，并且特征结构14A-14D可以在表面16上具有任何大小和形状。

在图1中，对象10被示出为在空间中是自由的。但是，例如，对象10可以由在测量和/或组装过程期间保持、操纵和移动对象10的自动移动装置(未示出)保持。

在一个实施例中，度量系统18是精确测量对象10的表面16上的特征结构14A-14D的大小和/或位置的基于激光的度量系统。替代地，度量系统18可以具有不同的设计，并且/或者度量系统18可以用于其它合适的目的。

在一个实施例中，度量系统18包括产生可以指向对象10的表面16的测量光束26的激光源18A(被示出为虚线框)。在一个实施例中，测量光束26具有红外线范围中的波长。作为非排他性例子，测量光束26可以具有在约750nm和2微米之间的波长。替代地，测量光束26可以包括在红外线范围之外(诸如可见光或紫外线范围)的波长。

应当注意，在图1中，测量光束26当前撞击表面16的地方可以被称为测量点28(用小加号表示)。在图1中，此时，测量光束26瞄准表面16上的第一位置，而不是所述特征结构中的一个。

在特定实施例中，指向表面16的测量光束26可以从表面16被反射和/或散射回度量系统12，作为返回光束26R。在此实施例中，度量系统18可以包括检测器18B(被示出为虚线框)，所述检测器18B接收和检测反射光束26R，并且向控制系统24提供与反射光束26R和测量点28相关的测量信号。在一个实施例中，反射光束26R与参考光束(未示出)干涉以产生测量信号。

专利文献1至8(通过引用被并入本文)公开了合适的度量系统18的例子。专利文献9(通过引用被并入本文)中公开的激光跟踪器是合适的度量系统18的另一个非排他性例子。

移动器组件19选择性地移动和定位度量系统18的至少一部分，并且选择性地调整(指引)测量光束26的方向。利用此设计，移动器组件19可以选择性地移动度量系统18，使得测量光束26指向要测量的希望的位置(例如特征结构14A-14D)。作为非排他性例子，移动器组件19可以顺序地移动度量系统18，使得测量光束26(i)瞄准第一特征结构14A以测量第一特征结构14A、(ii)瞄准第二特征结构14B以测量第二特征结构14B、(iii)瞄准第三特征结构14C以测量第三特征结构14C、以及(iv)瞄准第四特征结构14D以测量第四特征结构14D。

在一个实施例中，移动器组件19关于两个轴(即关于Y轴和关于Z轴)选择性地移动度量系统18。替代地，移动器组件19可以被设计为以大于二个或小于二个转动自由度移动度量系统18的一部分，和/或可以提供对度量系统18的位置的平移调整。

移动器组件19可以包括一个或多个转动致动器、线性致动器、或者其它类型的致动器。移动器组件19可以由控制系统24控制。

反馈装置20提供由控制系统24用于确定测量点28和/或指向器光斑36的相对位置的反馈信息。此外，在此实施例中，控制系统24可以使用反馈信息以确定测量光束26需要多少移动以指向指向器光斑36，和/或甚至当指向器22正被移动时需要多少移动使得测量光束26继续指向指向器光斑36。

在一个实施例中，反馈装置20是具有视场30(被示出为矩形框)的图像设备(例如，照相机)。视场30有时还被称为可检测区域。在此实施例中，当指向器光斑36在视场30内时，照相机20可以向控制系统24提供反馈信息。在某些实施例中，照相机包括对指向器光束22A和测量光束26的波长敏感的图像传感器。合适的传感器包括电荷耦合装置或者互补金属氧化物半导体。

在一个实施例中，照相机20的光学装置被对准，使得视场30总是围绕测量光束26撞击表面16的地方。利用此设计，当指向器光斑36在照相机20的视场30内时，控制系统24可以利用反馈信息来标识指向器光斑36的位置和测量点28的位置。

在某些实施例中，反馈装置20还连续产生显示在视频屏幕33(被远离反馈装置20示出)上的它的视场30的图像32。视频屏幕33可以被用户用作视频用户接口，以手动地输入信息来控制移动器组件19。

在图1中，图像32示出了测量点图像28A与指向器光斑图像36A间隔开。利用反馈信息，控制系统24可以以闭环方式控制移动器组件19移动测量光束28直到测量光束28瞄准表面16上的瞄准的光斑36。此外，在图1中，特征结构图像14AA、14CA、14DA同样在捕获的图像32中。

此外，在某些实施例中，移动器组件19同时移动反馈装置20和测量光束26。在图1中，反馈装置20被固定地绑到度量系统18并且与度量系统18一起移动。

指向器22产生指向器光束22A，所述指向器光束22A可以指向表面16以产生指向器光斑36。在某些实施例中，指向器22是手持型的，并且可以利用人的手来手动地操纵指向器22以将指向器光束22A指向表面16以创建明亮的并且裸眼可见的指向器光斑36。替代地，指向器22可以被安装在指向器基座(未示出)上，并且/或者可以以除手持方式之外的方式来控制指向器22。

可以改变指向器22的设计，以适合度量系统18和/或测量组件12的具体设计要求。在图1中，指向器22是激光指向器，所述激光指向器包括指向器外壳40、指向器激光源42(被示出为虚线框)、以及一个或多个控制开关44。

在某些实施例中，指向器激光源42产生在可见光波长范围中的指向器光束22A。作为非排他性例子，指向器光束22A可以具有在约六百纳米和六百六十纳米的范围中的波长。此外，激光指向器22的规格应当在它将被使用的国家的应用的适当范围中。例如，在日本，激光指向器22需要被限制为具有1mW的最高功率(第2级)，因为按照日本法律禁止具有高于1mW的最高功率的激光指向器。

控制开关44允许对指向器22和控制系统24的控制。例如，控制开关44中的一个或多个可以包括：(i)开/关电源按钮44A、(ii)指示器开关44B，所述指示器开关44B可以向控制系统24指示何时指向器光束22A瞄准要测量的表面16上的希望的特征结构、和/或(iii)跟随开关44C，所述跟随开关44C向控制系统24指示移动器组件19应当被控制使得测量光束26跟随(跟踪)指向器光斑36。

应当注意，在图1中，指向器光斑36由用户(未示出)控制以指向第一特征结构14A。此外，还应当注意，在图1中，指向器光斑36被示出为小圆点。替代地，指向器光斑36可以具有不同大小和形状。

此外，在某些实施例中，以使得表面16上的指向器光斑36可以被控制系统24唯一地识别的方式加密指向器光束22A。在一个实施例中，可以使得指向器光束22A脉动(pulse)，使得照相机20容易标识它。例如，可以使得指向器光束22A以近似照相机20的帧速率的一半的速率脉动。如果照相机20的帧速率为约三十帧每秒(逐行扫描类型)，则可以使得指向器光束22A以约十五帧每秒来脉动。在此例中，照相机20的每隔一个图像32将包含指向器光斑36，并且控制系统24的电子设备可以被编程为识别这种时序模式。替代地，可以以其它合适的方式来加密指向器22的指向器光束22A。

控制系统24控制测量组件12中的各种构件的操作。控制系统24可以包括一个或多个电子处理器和电路。

在一个实施例中，控制系统24与指向器22、度量系统18、移动器组件19和反馈装置20电通信。作为非排他性例子，指向器22可以通过射频(RF)、红外线(IR)或者通过直接有线连接与控制系统24通信。在另一个实施例中，指向器22可以调整指向器光束22A的脉动速率，以与控制系统24通信。在此实施例中，例如，当指示器按钮44B被激活时，指向器光束22A的脉动可以被改变以指示指向器光束22A正在照亮要测量的特征结构14A(“指示的特征结构”)。例如，从前面的例子(帧速率约三十帧每秒和约十五帧每秒的脉动速率)继续，当指示器按钮44B被激活时，指向器光束22A的脉动速率可以改变为以约十帧每秒来闪烁，从而发信号表示希望的测量点。

如此处提供的，在某些实施例中，控制系统24从照相机20接收信息，并且确定指示的特征结构14A(例如指向器光斑36的位置)和测量点28之间的相对位置。此外，控制系统24控制移动器组件19以移动测量光束26的方向直到测量光束26近似指向指示的特征结构14A(例如指向器光斑36)。此外，控制系统24可以控制移动器组件19以移动测量光束26的方向，使得测量光束26近似跟随表面16上的指向器光斑36。利用此设计，可以利用控制系统24以确保指向器光斑36和测量光束26之间的有效的和连续的对准。

在图1中示出的例子中，希望测量第一特征结构14A。在图1中示出的时间，指向器光束22A指向第一特征结构14A，而测量光束26没有指向第一特征结构14A。利用本发明，指示器按钮44B可以被激活以向控制系统24指示控制移动器组件19适当地移动测量光束26。

替代地，可以利用其它合适的方法来指示希望测量的特征结构14A-14D。一个非排他性替代方法包括沿着预定路径移动指向器光束22A(和指向器光斑)以标识要测量的特征结构14A。例如，在使用期间，操作者可以移动指向器22和指向器光束22A，使得指向器光斑36勾画与特征结构14A-14D交叉的“X”以标识要测量的特征结构14A-14D。在此例中，预定路径是“X”。测量组件12的电子设备(例如，控制系统24)将被编程使得在制造的部件10的表面16上产生的“X”将被识别为例如在“X”的中心的要测量的特征结构14A-14D的指示。

替代地，如果预定路径是圆，则操作者可以移动指向器22和指向器光束22A，使得指向器光斑36勾画包围特征结构14A-14D的“O”，以标识要测量的特征结构14A-14D。在此例中，测量组件12的电子设备(例如，控制系统24)将被编程使得在制造的部件10的表面16上产生的“O”将被识别为例如在“O”的中心的要测量的特征结构14A-14D的指示。利用此设计，例如，如果特征结构14A-14D包括要测量的孔，则指向器22以及从而指向器光束22A可以被移动使得来自指向器光束22A的指向器光斑36在孔周围勾画圆，指示在勾画出的圆的内部的要测量的孔特征结构。对于标识其中指向器光斑36可能不可见的特征结构，这种形式的指示将起作用。更具体地，当直接瞄准孔时，指向器光斑36可能不可见。从而，通过在孔周围勾画圆的外形可以标识孔。

应当注意，预定路径可以具有除此处提供的例子之外的形状。例如，预定路径可以是一般的矩形形状。

此外，如果要测量的特征结构14A-14D是不同的，诸如孔或边缘，则度量系统18可以通过利用测量光束26扫描来精确地提炼特征结构14A-14D的位置。

利用此设计，在实践中，操作者将移动指向器22使得指向器光斑36被从一个特征结构移动到另一个特征结构，以精确地指示具体特征结构14A-14D。在一些实施例中，度量系统18可以被编程为仅近似地识别指示的特征结构14A-14D。随后，在利用指向器22恰当地指示所有特征结构14A-14D之后，可以使用度量系统18来自动地逐一确定特征结构14A-14D的精确位置。

利用当前发明，可以极大地增强度量系统18和测量组件12的建立的容易度，并且建立时间可以比利用其它当前可用的度量系统的可能时间快得多。因此，测量组件12使得对象10上的特征结构14A-14D能够被快速并且精确地测量，而没有不必要的延迟。

图2是图1的测量组件12和包括特征结构14A、14B、14C、14D的对象10的简化的示意图，所述测量组件12包括度量系统18、移动器组件19、反馈装置20、指向器22和控制系统24。比较图1和2，移动器组件19已经移动测量光束26使得测量光束26与指向器光束22A一起指向第一特征结构14A。此时，测量光束26在第一特征结构14A上与指向器光束22A对准，并且可以使用度量系统18以对第一特征结构14A进行希望的测量。

图3是图1的测量组件12和包括特征结构14A、14B、14C、14D的对象10的简化的示意图，所述测量组件12包括度量系统18、移动器组件19、反馈装置20、指向器22和控制系统24。比较图2和3，在度量系统18正在对第一特征结构14A进行希望的测量时，指向器光束22A已经被移动以瞄准第二特征结构14B。此时，用户通过指向器22可以向控制系统24指示控制移动器组件19移动测量光束26使得它指向第二特征结构14B。

图4是图1的测量组件12和包括特征结构14A、14B、14C、14D的对象10的简化的示意图，所述测量组件12包括度量系统18、移动器组件19、反馈装置20、指向器22和控制系统24。此时，控制系统24正控制移动器组件19移动测量光束26以跟踪指向器光束22A在表面16上从第二特征结构14B到第三特征结构14C的移动。换句话说，当测量光束26和指向器光斑22A对准时，度量系统18是可调整的，使得测量光束26连续跟随表面16上的指向器光斑36。

一旦指向器22正在瞄准希望的特征结构14A-14D，用户可以通过指向器22向控制系统24告知度量系统18应当进行希望的测量。

此外，上面实施例中的光斑36的形状不限于圆光斑，还可以是例如星形、线形、方形或者其它形状。反馈装置20可以通过识别所述形状来检测指向器22的光斑36的位置。

此外，反馈装置20(例如照相机)可以被设计为包括滤波器。滤波器可以被设计为在传输近似指向器光束22A的波长的光的同时阻挡不希望的光的波长。

此外，指向器光束22A的波长不限于固定波长，还可以是例如可变波长。例如，可以基于照射的指向光束22A和表面16的颜色来改变指向器光束22A的波长。更具体地，当例如由于指向光束22A的波长和表面16的颜色之间的相似性，由反馈装置20作出的对指向器光束22A的指向器光斑36的确定的精度下降时，指向器光束22A的波长可以被改变。

此外，反馈装置20(例如照相机)可以包括快门。快门可以用于控制曝光时间。当在预定快门速度的情况下指向器光束22A的曝光值可能较高时，快门可以控制曝光值的量。

此外，本发明还可以被调整为在度量系统和目标(例如角锥棱镜(corner cube)、球或者其它参照物)之间进行测量的度量系统。合适的度量系统18的一个非排他性例子是专利文献9(通过引用被并入本文)中公开的激光跟踪器。

此外，本发明不限于人作为用户。例如，在另一个非排他性实施例中，指向器22可以由人型机器人(例如机器人手臂)操纵和控制。

此外，指向器22可以被修改为包括减少由用户导致的指向器22的抖动对指向器光斑36在表面16上的位置的影响的稳定功能。

图5是示出了此处提供的测量组件12的使用的一个例子的流程图。更具体地，图5概括了测量组件12的使用的一个例子。应当注意，虽然此处提供的步骤被以具体顺序包含，但是各步骤的这种列出不是要限制于任何方式。例如，某些步骤可以被组合或者删除，或者可以以与此处讨论的顺序不同的顺序执行各步骤，而不改变本发明的预期宽度或范围。

首先，在步骤501处，对象被标识或者选择，所述对象包括希望测量的一个或多个特征结构。

在步骤503处，测量光束瞄准对象，并且照相机捕获对象的图像。照相机可以改变视场的区域。

在步骤505处，用户可以操纵指向器以将指向器光束指向希望测量的第一特征结构。换句话说，用户可以手动地移动指向器以手动地将指向器光束指向希望测量的第一特征结构。指向器通过用户的指示(例如，用户的手臂的移动)将指向器光束指向希望测量的第一特征结构。

在步骤507处，用户通过指向器可以向控制系统指示移动测量光束以在指向器光斑上对准。随后，控制系统自动地控制测量光束的方向的移动。在某些实施例中，在没有用户对方向的指示的情况下，控制系统控制移动测量光束的方向。本发明还可以对移动光束调整几次以在指向器光斑上对准。例如，一次是粗略对准，在粗略对准之后，另一对准是精细对准。在粗略对准和精细对准之间，移动长度可能是不同的。在粗略对准和精细对准之间，照相机的视场也可能是不同的。在某些实施例中，用于粗略对准的照相机的视场比用于精细对准的照相机的视场更广阔。

在步骤509处，在测量光束在特征结构上对准之后，测量光束可以对特征结构进行测量。

在步骤511处，接下来，用户通过指向器可以指示控制系统移动测量光束以跟随指向器光斑到随后的特征结构。

接下来，将针对设置有上文描述的测量设备(度量系统18)的结构制造系统作出解释。

图6是结构制造系统700的非排他性例子的框图。结构制造系统用于从至少一种材料制作至少一种结构(诸如船、飞机等)，并且由外形测量设备100检查所述结构。实施例的结构制造系统700包括实施例中的上文描述的外形测量设备100、设计设备610、成形设备620、控制器630(检查设备)和修理设备640。控制器630包括坐标存储部631和检查部632。

设计设备610针对结构的形状创建设计信息，并且向成形设备620发送创建的设计信息。此外，设计设备610使控制器630的坐标存储部631存储创建的设计信息。设计信息包括指示结构的各位置的坐标的信息。

成形设备620基于从设计设备610输入的设计信息来制作结构。由成形设备620进行的成形过程包括诸如铸造、锻造、切割等。外形测量设备18测量制作的结构(测量对象)的坐标，并且向控制器630发送指示测量的坐标的信息(形状信息)。

控制器630的坐标存储部631存储设计信息。控制器630的检查部632从坐标存储部631读出设计信息。检查部632比较从外形测量设备18接收的指示坐标的信息(形状信息)和从坐标存储部631读出的设计信息。基于比较结果，检查部632确定结构是否按照设计信息被成形。换句话说，检查部632确定制作的结构是否是无缺陷的。当结构不是按照设计信息被成形时，那么检查部632确定结构是否是可修理的。如果是可修理的，那么检查部632基于比较结果计算缺陷部分和修理量，并且向修理设备640发送指示缺陷部分的信息和指示修理量的信息。

修理设备640基于从控制器630接收的指示缺陷部分的信息和指示修理量的信息来执行结构的缺陷部分的处理。

图7是示出结构制造系统700的处理流程的流程图。关于结构制造系统700，首先，设计设备610创建关于结构的形状的设计信息(步骤S101)。然后，成形设备620基于设计信息制作结构(步骤S102)。然后，外形测量设备18测量制作的结构以获得其形状信息(步骤S103)。然后控制器630的检查部632通过比较从外形测量设备100获得的形状信息和设计信息来检查结构是否真正按照设计信息被制作(步骤S104)。

然后，控制器630的检查部632确定制作的结构是否是无缺陷的(步骤S105)。当检查部632已经确定制作的结构是无缺陷的(步骤S105处的“是”)时，那么结构制造系统700结束过程。另一方面，当检查部632已经确定制作的结构是有缺陷的(步骤S105处的“否”)时，那么它确定制作的结构是否是可修理的(步骤S106)。

当检查部632已经确定制作的结构是可修理的(步骤S106处的“是”)时，那么修理设备640对结构执行再处理过程(步骤S107)，并且结构制造系统700将过程返回步骤S103。当检查部632已经确定制作的结构是不可修理的(步骤S106处的“否”)时，那么结构制造系统700结束过程。于是，结构制造系统700完成了图7的流程图示出的全部过程。

关于实施例的结构制造系统700，因为实施例中的外形测量设备18能够正确地测量结构的坐标，所以可以确定制作的结构是否是无缺陷的。此外，当结构是有缺陷的时，结构制造系统700可以对所述结构执行再处理过程以修理所述结构。

此外，在实施例中由修理设备640执行的修理过程可以被替换，诸如让成形设备620再次执行成形过程。在这种情况下，当控制器630的检查部632已经确定结构是可修理的时，那么成形设备620再次执行成形过程(锻造、切割等)。特别地例如，成形设备620对本应该经历切割但却没有经历切割的结构的各部分执行切割过程。利用此优点，结构制造系统700可以正确地制作结构。

在以上实施例中，结构制造系统700包括外形测量设备18、设计设备610、成形设备620、控制器630(检查设备)和修理设备640。但是，本教导不限于此配置。例如，根据本发明的结构制造系统可以包括比此处描述的构件更少的构件。

虽然上面已经讨论了测量组件12的一些示例性方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些修改、置换、增加和子组合。下面所附权利要求和在下文中引入的权利要求因此要被解释为包括所有这些在它们的真正精神和范围内的修改、置换、增加和子组合。

[测量人员的指尖的显示]

在上述实施例中，虽然由指向器22向度量系统18指示要测量的对象，但是对此没有限制。例如，可以提供这样的配置：测量人员(执行测量的人员)在接触位置与对象接触或者触摸对象，然后度量系统18识别接触位置，并且测量光束的方向指向或者瞄准接触位置。

替代地，可以提供下面的配置：其中将具有图案的图案化光束(结构光)向预定空间投影。图案可以是其中图案化光束的强度以预定规律改变的条纹图案，或者图案可以是没有任何规律的随机图案，但是所述随机图案具有用预定光强度的光束照射的区域和没有用光束照射的区域。

在这种情况下，图案被投影到出现在预定空间中的测量人员上。由反馈装置20(由诸如照相机之类的图像设备例示)对被投影到测量人员的表面上的图案进行成像。向预定空间投影的图案随着测量人员和照相机之间的距离而改变。基于要投影到测量人员上的图案和在测量人员的表面上实际形成的图案之间的差别来计算测量人员和照相机之间的距离；并且基于计算的距离获得关于测量人员的三维信息。

在上面的情况下，识别了测量人员在预定空间中的位置，并且进一步识别了测量人员与要测量的对象接触的位置。例如，识别了测量人员的手指(例如，食指)与要测量的对象接触的接触位置。在度量系统18照射测量光束的照射方向与接触位置不同(测量光束没有指向接触位置)的情况下，那么改变测量光束的照射方向使得测量光束基本指向接触位置。

替代地，在上面的情况下，测量人员可以不与对象接触。例如，在测量人员在预定空间中移动指尖的情况下，可以根据指尖的移动来移动测量光束的照射方向。还可替代地，可以沿着指尖的移动指向的方向在指尖前方10cm位置处设置对象。

[粗略移动机构和精细移动机构]

在上述实施例中，根据由反馈装置20(诸如照相机)获得的指向器光斑图像36A计算指向器22的指向器光束22A的照射位置和由度量系统18照射的测量光束26的照射方向之间的差别，并且度量系统18的测量光束26的照射方向指向指向器22的指向器光束22A的照射位置。但是，用于控制来自度量系统18的测量光束26的照射方向的方法不限于此。

例如，可以在指向器22上设置位置标识按钮(附图中未示出)，并且当按下位置标识按钮时，声波或无线电波被辐射到度量系统18上，这反过来引起度量系统18检测测量光束的照射方向和位置标识按钮的位置之间的差别，以便改变测量光束的照射方向使得测量光束基本指向位置标识按钮的位置。然后，指向器光束22A被照射到对象上，以便利用反馈装置20(照相机)获得由指向器光束22A形成的指向器光斑36的图像；并且基于由作为照相机的反馈装置20获得的指向器光斑图像36A来改变度量系统18的测量光束的照射方向。

换句话说，例如通过提供粗略移动机构和精细移动机构可以实现用于控制来自度量系统18的测量光束26的照射方向的方法，所述粗略移动机构被布置在照相机的视场外部并且能够沿着照射方向标识测量光束照射的照射位置，所述精细移动机构能够标识照相机的视场内部的照射位置。还可以仅用粗略移动机构标识照射位置。

附图标记列表

12：测量组件

18：度量系统

19：移动器组件

22：指向器

22A：指向器光束

24：控制系统

26：测量光束

36：指向器光斑

Claims

1.一种被配置为测量表面上的特征结构的测量组件，所述测量组件包括：

度量系统，被配置为产生测量光束；

移动器组件，被配置为选择性地移动度量系统的至少一部分以移动所述测量光束的方向；

检测器，被配置为标识在所述特征结构处的指向器光束的指向器光斑的位置；以及

控制系统，被配置为基于由所述检测器标识的位置来控制所述移动器组件移动所述测量光束的方向。

2.根据权利要求1所述的测量组件，其中所述控制系统被配置为基于指示器信号开始控制所述移动器组件移动所述测量光束的方向。

3.根据权利要求1所述的测量组件，其中所述控制系统被配置为基于指向器光斑的位置的改变来控制所述移动器组件移动所述测量光束的方向。

4.根据权利要求3所述的测量组件，其中所述控制系统被配置为基于指示器信号开始控制所述移动器组件移动所述测量光束的方向。

5.根据权利要求1所述的测量组件，其中指向表面的指向器光束在表面上形成指向器光斑；并且其中所述控制系统被配置为控制所述移动器组件移动所述测量光束的方向直到所述测量光束近似指向所述指向器光斑。

6.根据权利要求5所述的测量组件，还包括被配置为产生在所述特征结构处的指向器光束的指向器，

其中所述指向器包括指示器，所述指示器被配置为被控制以向所述度量系统选择性地指示在所述指向器光斑近似指向要测量的表面上的特征结构的情况下。

7.根据权利要求5所述的测量组件，还包括反馈装置，所述反馈装置被配置为向所述控制系统提供关于所述指向器光斑的反馈信息。

8.根据权利要求7所述的测量组件，其中所述反馈装置包括可检测区域，并且其中所述控制系统被配置为确定在所述反馈装置的可检测区域内部的指向器光斑的方向。

9.根据权利要求7所述的测量组件，其中所述控制系统被配置为从所述反馈装置接收所述反馈信息，并且确定测量光束需要多少移动以指向所述指向器光斑。

10.根据权利要求9所述的测量组件，其中使所述指向器光束脉动使得由所述控制系统根据所述反馈信息标识所述表面上的指向器光斑。

11.根据权利要求1所述的测量组件，其中所述移动器组件被配置为以两个转动自由度移动所述度量系统。

12.根据权利要求1所述的测量组件，还包括被配置为产生在所述特征结构处的指向器光束的指向器，并且所述指向器是手持型装置。

13.一种被配置为测量表面上的特征结构的测量组件，所述测量组件包括：

度量系统，被配置为产生测量光束；

移动器组件，被配置为选择性地移动所述度量系统的至少一部分以移动所述测量光束的方向；

具有视场的照相机，所述照相机被配置为标识在所述特征结构处的指向器光束的指向器光斑的位置，并且提供关于所述视场的反馈信息；以及

被配置为从所述照相机接收所述反馈信息的控制系统，所述控制系统被配置为确定所述指向器光斑是否在所述照相机的视场内，并且，所述控制系统被配置为在所述控制系统确定所述指向器光斑在所述照相机的视场内的情况下确定所述测量光束需要多少移动以指向所述指向器光斑，并且其中所述控制系统被配置为基于由所述照相机标识的位置来控制所述移动器组件移动所述测量光束的方向。

14.根据权利要求13所述的测量组件，其中所述控制系统被配置为控制所述移动器组件以移动所述测量光束的方向，使得所述测量光束近似跟随所述表面上的指向器光斑。

15.根据权利要求14所述的测量组件，还包括被配置为产生在所述特征结构处的指向器光束的指向器，其中所述指向器包括指示器，所述指示器被配置为被控制以向度量系统选择性地指示在所述指向器光斑近似指向要测量的表面上的特征结构的情况下。

16.根据权利要求13所述的测量组件，其中使所述指向器光束脉动使得由所述控制系统根据所述反馈信息标识所述指向器光斑。

17.一种用于测量表面上的特征结构的方法，所述方法包括以下步骤：

利用度量系统产生测量光束；

利用移动器组件选择性地移动所述测量光束的方向；

将来自指向器的指向器光束指向所述特征结构以标识所述特征结构；以及

利用控制系统控制所述移动器组件移动所述测量光束的方向直到所述测量光束近似指向标识的特征结构。

18.根据权利要求17所述的方法，其中将所述指向器光束指向所述特征结构的步骤在所述表面上形成指向器光斑；并且其中控制所述移动器组件的步骤包括移动所述测量光束的方向直到所述测量光束近似指向所述指向器光斑。

19.根据权利要求18所述的方法，其中控制所述移动器组件的步骤包括控制所述移动器组件以移动所述测量光束的方向，使得所述测量光束近似跟随所述表面上的指向器光斑。

20.根据权利要求18所述的方法，还包括利用反馈装置产生关于所述指向器光斑的反馈信息的步骤，其中所述反馈信息被提供给所述控制系统。

21.根据权利要求18所述的方法，其中控制所述移动器组件的步骤包括确定所述测量光束需要多少移动以指向所述指向器光斑的步骤。

22.根据权利要求17所述的方法，其中将指向器光束指向所述特征结构的步骤包括沿着预定路径移动所述指向器光束以指示所述特征结构。

23.一种用于制造结构的方法，包括以下步骤：基于设计信息制作所述结构；通过利用权利要求17的方法来获得结构的形状信息；将获得的形状信息与所述设计信息比较。

24.根据权利要求23所述的用于制造结构的方法，还包括基于比较结果再处理所述结构。

25.根据权利要求23所述的用于制造结构的方法，其中再处理所述结构包括再次制作所述结构。

26.一种被配置为产生指向器光束的指向器，所述指向器光束被配置为被选择性地定位以标识通过利用度量系统来测量的表面上的特征结构，所述指向器包括：

指示器，所述指示器被配置为被控制以向度量系统选择性地指示在指向器光斑近似指向要测量的表面上的特征结构的情况下，所述指示器与所述度量系统电通信；

其中所述度量系统被配置为产生测量光束，所述度量系统包括移动器组件和控制系统，所述移动器组件被配置为选择性地移动所述度量系统的至少一部分以移动所述测量光束的方向，所述控制系统被配置为控制所述移动器组件以移动所述测量光束的方向直到所述测量光束近似指向标识的特征结构。