CN116133783A - 加工系统 - Google Patents
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Abstract
一种加工系统,经由照射光学系统将加工光照射至物体以对物体进行加工,所述加工系统包括:照射装置,具有照射光学系统中的至少末端光学元件;移动装置,使照射装置移动;第一测量装置,配置于照射装置且测量物体的位置;第二测量装置,经由末端光学元件来测量物体的位置;以及第三测量装置,从离开照射装置的位置朝向照射装置照射测量光,检测测量光以测量照射装置的位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种对物体进行加工的加工系统的技术领域。
背景技术
作为可对物体进行加工的加工系统,专利文献1中记载了一种对物体的表面照射加工光来加工物体的加工系统。此种加工系统中,要求适当地测量对物体照射加工光的照射装置(即,对物体进行加工的加工装置)以及物体中的至少一者的位置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2000/054925号说明书
发明内容
根据第一实施例,提供一种加工系统,经由照射光学系统将加工光照射至物体以对所述物体进行加工,所述加工系统包括:照射装置,具有所述照射光学系统中的至少末端光学元件;移动装置,使所述照射装置移动;第一测量装置,配置于所述照射装置且测量所述物体的位置;第二测量装置,经由所述照射光学系统中的至少所述末端光学元件来测量所述物体的位置;以及第三测量装置,从离开所述照射装置的位置朝向所述照射装置照射测量光,检测所述测量光以测量所述照射装置的位置。
根据第二实施例,提供一种加工系统,经由照射光学系统将加工光照射至物体以对物体进行加工,所述加工系统包括:照射装置,具有所述照射光学系统中的至少末端光学元件;移动装置,使所述照射装置移动;第一测量装置,配置于所述照射装置且测量所述物体的位置;第二测量装置,经由所述照射光学系统来测量所述物体的位置;以及第三测量装置,测量所述照射装置的位置。
根据第三实施例,提供一种加工系统,经由照射光学系统将加工光照射至物体以对物体进行加工,所述加工系统包括:照射装置,具有所述照射光学系统中的至少末端光学元件;移动装置,使所述照射装置移动;第一测量装置,配置在相对于所述末端光学元件而固定的位置,且测量所述物体的位置;第二测量装置,经由所述末端光学元件来测量所述物体的位置;以及第三测量装置,对配设在相对于所述末端光学元件而固定的位置的反射部照射测量光,并检测由所述反射部所反射的测量光,以测量所述反射部的位置。
根据第四实施例,提供一种加工系统,对物体进行加工,所述加工系统包括:可动臂;末端执行器,连接于可动臂,且用于加工所述物体;第一测量装置,相对于所述末端执行器而固定,且测量所述物体的位置;第二测量装置,经由照射光学系统来测量所述物体的位置;以及第三测量装置,从离开所述末端执行器的位置朝向所述末端执行器照射测量光,并检测所述测量光以测量所述末端执行器的位置。
根据第五实施例,提供一种加工系统,经由照射光学系统将加工光照射至物体以对物体进行加工,所述加工系统包括:照射装置,具有所述照射光学系统中的至少末端光学元件;第一测量装置,至少测量与所述加工光的照射方向相交的方向上的所述物体的位置;移动装置,使所述照射装置以及所述第一测量装置移动;第二测量装置,经由所述照射光学系统的至少一部分来测量所述加工光的照射方向上的所述物体的位置;以及第三测量装置,从离开所述照射装置的位置朝向所述照射装置照射测量光,并检测所述测量光以测量所述照射装置的位置。
根据第六实施例,提供一种加工系统,对物体进行加工,所述加工系统包括:第一照射装置,具有将第一加工光照射至所述物体的第一照射光学系统中的至少第一末端光学元件;第二照射装置,具有将第二加工光照射至所述物体的第二照射光学系统中的至少第二末端光学元件;以及测量装置,测量所述第一照射装置及第二照射装置的位置,所述第一照射装置对所述物体的第一区域进行加工,所述第二照射装置对所述物体的第二区域进行加工,所述测量装置能够从离开所述第一照射装置、所述第二照射装置以及所述物体的位置测量所述第一照射装置及第二照射装置的位置。
根据第七实施例,提供一种加工系统,经由照射光学系统将加工光照射至物体以对所述物体进行加工,所述加工系统包括:照射装置,具有所述照射光学系统中的至少末端光学元件;移动装置,使所述照射装置移动;第一测量装置,配置于所述照射装置且测量所述物体的位置;第二测量装置,经由所述照射光学系统中的至少所述末端光学元件来测量所述物体的位置;以及第三测量装置,从离开所述照射装置的位置朝向所述照射装置照射测量光,检测所述测量光以测量所述照射装置的位置。
附图说明
图1是示意性地表示第一实施方式的加工系统的整体结构的一例的示意图。
图2是表示第一实施方式的加工系统的系统结构的一例的系统结构图。
图3是表示形成于工件的工件标记的一例的平面图。
图4是表示第一实施方式的加工系统的加工头的结构的框图。
图5是表示对工件的多个部位照射的测量光的立体图。
图6是表示自行驱动系统以及臂驱动系统的结构的示意图。
图7是表示微动驱动系统的结构的示意图。
图8是表示测量装置的外观的正面图。
图9是表示测量装置的结构的框图。
图10是表示测量装置的另一结构的框图。
图11是表示加工装置所加工的工件的一具体例的示意图。
图12是表示加工动作的流程的一例的流程图。
图13是表示曝射区域SA的立体图。
图14是表示位于无法对加工对象曝射区域照射加工光的位置的加工头的示意图。
图15是表示位于能够对加工对象曝射区域照射加工光的位置的加工头的示意图。
图16是表示形成于多个曝射区域的工件标记的一例的平面图。
图17是表示第二实施方式的加工系统的系统结构的系统结构图。
图18是表示第三实施方式的加工系统的系统结构的系统结构图。
图19是表示第四实施方式的加工系统的系统结构的系统结构图。
图20是表示第五实施方式的加工系统的系统结构的系统结构图。
图21是表示第五实施方式的加工系统的加工装置的外观的正面图。
图22是表示第六实施方式的加工系统的系统结构的系统结构图。
图23是表示第六实施方式的加工系统的多个加工装置的配置位置的平面图。
图24是表示第七实施方式的加工系统的系统结构的系统结构图。
图25是表示第七实施方式的加工系统的多个加工装置的配置位置的平面图。
图26是表示包括末端执行器的加工头的一例的剖面图。
具体实施方式
以下,一边参照附图,一边说明加工系统的实施方式。以下,使用利用加工光EL来加工工件W这一物体(即,进行将工件W作为对象的加工处理)的加工系统SYS,来说明加工系统的实施方式。但是,本发明并不限定于以下说明的实施方式。
而且,以下的说明中,使用由彼此正交的X轴、Y轴以及Z轴而定义的XYZ正交坐标系,对构成加工系统SYS的各种构成元件的位置关系进行说明。另外,以下的说明中,为了方便说明,设X轴方向以及Y轴方向分别为水平方向(即,水平面内的规定方向),Z轴方向为铅垂方向(即,与水平面正交的方向,实质上为上下方向)。以下,将X轴方向以及Y轴方向各自为水平方向且Z轴方向为铅垂方向的坐标系,称作在加工系统SYSa中用作基准的基准坐标系。以下的说明中,在无特别说明的情况下,X轴、Y轴以及Z轴也可分别意味着基准坐标系中的X轴、Y轴以及Z轴。而且,将绕X轴、Y轴以及Z轴的旋转方向(换言之,倾斜方向)分别称作θX方向、θY方向以及θZ方向。
(1)第一实施方式的加工系统SYSa
首先,对第一实施方式的加工系统SYS(以下,将第一实施方式的加工系统SYS称作“加工系统SYSa”)进行说明。
(1-1)加工系统SYSa的结构
首先,一边参照图1以及图2,一边对第一实施方式的加工系统SYSa的结构进行说明。图1是示意性地表示第一实施方式的加工系统SYSa的外观的侧面图。图2是表示第一实施方式的加工系统SYSa的系统结构的系统结构图。
如图1以及图2所示,加工系统SYSa包括加工装置1、测量装置2以及控制装置3。
加工装置1可在控制装置3的控制下对工件W进行加工。工件W是由加工装置1进行加工的物体。工件W例如既可为金属,也可为合金(例如杜拉铝等),也可为半导体(例如硅),也可为树脂,也可为碳纤维增强塑料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)等的复合材料,也可为涂料(作为一例,为被涂布于基材的涂料层),也可为玻璃,还可为包含除此以外的任意材料的物体。
工件W被配置在支撑面SS上。如图1所示,工件W也可经由在支撑面SS上支撑工件的支撑构件SM而配置于支撑面SS上。或者,工件W也可直接配置于支撑面SS上。由于工件W也可被配置于支撑面SS上,因此支撑面SS也可被称作配置面。
加工装置1为了对工件W进行加工而对工件W照射加工光EL。加工光EL只要可通过照射至工件W来加工工件W,则为任何种类的光皆可。第一实施方式中,使用加工光EL为激光的示例来进行说明。但加工光EL也可为与激光为不同种类的光。进而,加工光EL的波长只要可通过照射至工件W来加工工件W,则为任何波长皆可。例如,加工光EL既可为可见光,也可为不可见光(例如红外光、紫外光以及极紫外光等中的至少一种)。加工光EL也可包含脉冲光(例如发光时间为皮秒以下的脉冲光)。或者,加工光EL也可不包含脉冲光。换言之,加工光EL也可为连续光。
加工装置1也可进行通过对工件W照射加工光EL来去除工件W的一部分的去除加工。在进行去除加工的情况下,加工装置1也可在工件W上形成在肋条结构。肋条结构也可包含能够降低工件W的表面对流体的阻力(尤其是摩擦阻力以及湍流摩擦阻力中的至少一者)的结构。肋条结构也可包含能够降低流体与工件W的表面相对移动时所产生的噪音的结构。肋条结构也可包含例如沿着顺着工件W的表面的第一方向(例如Y轴方向)延伸的槽沿着工件W的表面且沿着与第一方向交叉的第二方向(例如X轴方向)而排列有多个的结构。另外,此处所说的流体是指相对于工件W的表面而流动的介质(例如气体以及液体中的至少一者)。例如,在介质自身静止的状况下,工件W的表面相对于介质而移动的情况下,也可将所述介质称作流体。另外,介质静止的状态也可指介质相对于规定的基准物(例如支撑面SS或地表面)未移动的状态。
在进行去除加工的情况下,加工系统SYSa也可在工件W的表面上形成具有任意形状的任意结构。作为任意结构的一例,可列举使工件W的表面上的流体的流动产生漩涡的结构。作为任意结构的另一例,可列举用于对工件W的表面给予疏水性的结构。作为任意结构的另一例,可列举规则或者不规则地形成的微型纳米级的微细纹理结构(典型的是凹凸结构)。微细纹理结构也可包含具有使流体(气体和/或液体)造成的阻力降低的功能的鲨鱼皮结构以及微坑(dimple)结构中的至少一者。微细的纹理结构也可包含具有疏液功能以及自清洁功能中的至少一者(例如具有荷叶效应(lotus effect))的荷叶表面结构。微细的纹理结构也可包含具有液体输送功能的微细突起结构(参照美国专利公开第2017/0044002号公报)、具有亲液性功能的凹凸结构、具有防污功能的凹凸结构、具有反射率降低功能及疏液功能的至少一者的蛾眼(moth-eye)结构、仅使特定波长的光通过干涉而加强以呈结构色的凹凸结构、具有利用范德瓦尔斯力(van der Waals'force)的粘合功能的柱阵列(pillararray)结构、具有空气动力噪音降低功能的凹凸结构、具有液滴捕集功能的蜂窝结构以及提高与形成于表面上的层的密接性的凹凸结构、用于降低摩擦阻力的凹凸结构等中的至少一种。此处,微细纹理结构也可不具有特定的功能。另外,加工系统SYSa也可对工件W的表面进行平滑化。此处,对表面进行平滑化也可指对表面进行加工以使加工后的表面相对于加工前的表面变得平滑。而且,加工系统SYSa也可去除存在于工件W表面的毛刺。
加工装置1也可除了去除加工以外或者取代去除加工,而进行对工件W照射加工光EL以对工件W附加新的结构物的增材加工。此时,加工装置1也可通过进行增材加工而在工件W的表面形成所述的肋条结构。加工装置1也可除了去除加工以及增材加工中的至少一者或者取代于此,而进行对工件W照射加工光EL以在工件W的表面形成所期望的标记的标记加工。
加工装置1进而可在控制装置3的控制下测量工件W。加工装置1为了测量工件W而对工件W照射测量光ML2。测量光ML2只要可通过照射至工件W来测量工件W,则为任何种类的光皆可。第一实施方式中,使用测量光ML2为激光的示例来进行说明。但是,测量光ML2也可为与激光为不同种类的光。进而,测量光ML2的波长只要可通过照射至工件W来测量工件W,则为任何波长皆可。例如,测量光ML2既可为可见光,也可为不可见光(例如红外光、紫外光以及极紫外光等中的至少一种)。测量光ML2也可包含脉冲光(例如,发光时间为皮秒以下的脉冲光)。或者,测量光ML2也可不包含脉冲光。换言之,测量光ML2也可为连续光。
测量光ML2的波长也可与加工光EL的波长不同。例如,测量光ML2的波长也可短于加工光EL的波长。作为一例,也可为,作为测量光ML2,使用266nm或355nm的波段的光,作为加工光EL,使用532nm、1μm或10μm的波段的光。此时,工件W上的测量光ML2的点径小于工件W上的加工光EL的点径。其结果,借助测量光ML2的测量分辨率高于借助加工光EL的加工分辨率。另外,加工分辨率也可指借助加工光EL所进行的加工的精细度的极限值(例如可加工的最小尺寸)。测量分辨率也可指借助测量光ML2所进行的测量的精细度的极限值(例如可测量的最小尺寸)。但是,测量光ML2的波长也可不短于加工光EL的波长。测量光ML2的波长也可与加工光EL的波长相同。
也可为,加工装置1可使用测量光ML2来测量工件W的状态。工件W的状态也可包含工件W的位置。工件W的位置也可包含工件W的表面的位置。工件W的表面的位置也可包含将工件W的表面细分化的各面部分在X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向中的至少一个方向上的位置。工件W的表面的位置也可包含将工件W的表面细分化的各面部分在θX方向、θY方向以及θZ方向中的至少一个方向上的位置。即,也可为,加工装置1可使用测量光ML2来测量X轴方向、Y轴方向、Z轴方向、θX方向、θY方向以及θZ方向中的至少一个方向上的工件W的位置。此处,工件W在θX方向、θY方向以及θZ方向中的至少一个方向上的位置也可称作工件W的姿势。另外,各面部分在θX方向、θY方向以及θZ方向中的至少一个方向上的位置也可视为等价于各面部分的姿势(即,为各面部分的方向(例如各面部分的法线的方向),实质上等价于各面部分相对于X轴、Y轴以及Z轴中的至少一个方向的倾斜量)。另外,此处所说的各面部分的倾斜量也可指X轴、Y轴以及Z轴中的至少一个轴与各面部分的法线所成的角度。此时,工件的状态也可以说实质上包含工件W的形状(例如三维形状)。而且,工件W的状态也可包含工件W的大小(例如,在X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向中的至少一个方向上的大小)。而且,也可为,加工装置1可使用测量光ML2来测量工件W的特性。工件W的特性也可包含工件W的表面的面粗糙度。面粗糙度也可指ISO25178中定义的面粗糙度。工件W的特性也可包含工件W对规定波长的光的反射率的至少一者。另外,工件W对规定波长的光的反射率也可指被工件W反射的规定波长的光的光通量相对于入射至工件W的规定波长的光的光通量的比率。此处,工件W的反射率也可包含每个波长的反射率。即,工件W的特性也可包含工件W的颜色。另外,工件W的颜色也可指通过来自工件W的表面的光的成分(即,构成来自工件W的表面的光的波长成分)而感知的视觉感知(色觉或白刺激)。
为了对工件W进行加工以及测量,加工装置1包括:生成加工光EL的加工光源11、生成测量光ML2的测量光源12、加工头13、头驱动系统14以及拍摄装置15。
加工头13将来自加工光源11的加工光EL照射至工件W且将来自测量光源12的测量光ML2照射至工件W。因此,加工头13也可被称作照射装置。为了将加工光EL以及测量光ML2照射至工件W,加工头13包括加工光学系统131、测量光学系统132、合成光学系统133以及物镜光学系统134。加工头13经由加工光学系统131、合成光学系统133以及物镜光学系统134将加工光EL照射至工件W。因此,加工头13也可视为经由加工光学系统131、合成光学系统133以及物镜光学系统134来加工工件W。此时,包含加工光学系统131、合成光学系统133以及物镜光学系统134的光学系统也可视为作为用于将加工光EL照射至工件W的照射光学系统发挥功能。而且,加工头13经由测量光学系统132、合成光学系统133以及物镜光学系统134将测量光ML2照射至工件W。因此,加工头13也可视为经由测量光学系统132、合成光学系统133以及物镜光学系统134来测量工件W。此时,包含测量光学系统132、合成光学系统133以及物镜光学系统134的光学系统也可视为用于将测量光ML2照射至工件W的照射光学系统发挥功能。另外,关于加工头13的结构的详细,将一边参照图4,一边在后文详述。
头驱动系统14使加工头13移动。具体而言,头驱动系统14使加工头13相对于工件W而移动。因此,头驱动系统14也可被称作移动装置。为了使加工头13移动,头驱动系统14包括自行驱动系统141、臂驱动系统142以及微动驱动系统143。但是,头驱动系统14也可不包括自行驱动系统141、臂驱动系统142以及微动驱动系统143的至少一者。被称作移动装置的头驱动系统14通过使加工头13移动,从而使设于加工头13的末端光学元件(具体而言,为配置在加工光EL的光路上的多个光学元件中的最末段的具有倍率的光学元件,例如后述的fθ透镜1342)移动。另外,关于自行驱动系统141、臂驱动系统142以及微动驱动系统143各自的结构,一边参照图6至图7,一边在后文详述。但是,关于自行驱动系统141、臂驱动系统142以及微动驱动系统143的概要,以下进行简单说明。
自行驱动系统141能够在支撑或配置工件W的支撑面SS上自行。另外,此处所说的“自行驱动系统141在支撑面SS上自行的状态”也可指自动驱动系统141使用自行驱动系统141自身所生成的动力来相对于支撑面SS而移动的状态。在自行驱动系统141,经由臂驱动系统142以及微动驱动系统143而连接(换言之,结合或连结)有加工头13。因此,自行驱动系统141通过自行来使加工头13移动。因此,自行驱动系统141也可被称作移动装置或自行装置。
臂驱动系统142是可作为机械臂发挥功能的驱动系统。在臂驱动系统142,经由微动驱动系统143而连接有加工头13。臂驱动系统142通过像机械臂那样运动来使加工头13移动。因此,臂驱动系统142也可被称作移动装置。
臂驱动系统142也可以比自行驱动系统141小的移动行程来移动加工头13。换言之,自行驱动系统141也可以比臂驱动系统142大的移动行程来移动加工头13。另外,移动行程也可指一个方向上的最大移动量。但是,臂驱动系统142也可以与自行驱动系统141相同或比其大的移动行程来移动加工头13。另一方面,臂驱动系统142对加工头13的移动精度(换言之,移动分辨率)也可高于自行驱动系统141对加工头13的移动精度。换言之,自行驱动系统141对加工头13的移动精度也可低于臂驱动系统142对加工头13的移动精度。另外,移动精度(移动分辨率)也可指移动的精细度的极限值(例如最小移动量)。但是,臂驱动系统142对加工头13的移动精度也可与自行驱动系统141对加工头13的移动精度相同,还可低于自行驱动系统141对加工头13的移动精度。另外,如图1所示,加工头13连接于可作为机械臂发挥功能的臂驱动系统142,因此也可被称作末端执行器。
微动驱动系统143以比臂驱动系统142小的移动行程来移动(换言之,驱动)加工头13。因此,微动驱动系统143也可被称作移动装置或驱动装置。另一方面,微动驱动系统143对加工头13的移动精度高于臂驱动系统142对加工头13的移动精度。因此,第一实施方式中,如后文详述的那样,加工系统SYSa也可使用自行驱动系统141以及臂驱动系统142,来使加工头13相对于工件W以相对较粗或低的精度进行对位。随后,加工系统SYSa也可使用微动驱动系统143来使加工头13相对于工件W以相对较细或高的精度进行对位。
头驱动系统14也可包括电源144。另外,图1所示的示例中,电源144被配置于自行驱动系统141,但电源144的配置位置并不限定于图1所示的位置。电源144也可将自行驱动系统141为了使加工头13移动而使用的电力供给至自行驱动系统141。电源144也可将臂驱动系统142为了使加工头13移动而使用的电力供给至臂驱动系统142。电源144也可将微动驱动系统143为了使加工头13移动而使用的电力供给至微动驱动系统143。电源144也可经由电力线缆来对自行驱动系统141、臂驱动系统142以及微动驱动系统143的至少一者供给电力。电源144也可使用非接触供电方式(换言之,无线供电方式)来对自行驱动系统141、臂驱动系统142以及微动驱动系统143的至少一者供给电力。电源144也可通过经由充电线缆而从电源144的外部供给的电力进行充电。电源144也可通过使用非接触供电方式(换言之,无线供电方式)而从电源144的外部供给的电力进行充电。
自行驱动系统141、臂驱动系统142以及微动驱动系统143分别沿着X轴方向、Y轴方向、Z轴方向、θX方向、θY方向以及θZ方向中的至少一个方向来使加工头13移动。另外,使加工头13沿着θX方向、θY方向以及θZ方向中的至少一个方向移动也可视为等价于变更加工头13绕X轴、Y轴以及Z轴中的至少一个轴的姿势。
当加工头13移动时,加工头13与工件W的位置关系发生变化。进而,当工件W与加工头13的位置关系发生变化时,工件W与加工头13所包括的各光学系统(即,加工光学系统131、测量光学系统132、合成光学系统133以及物镜光学系统134中的至少一个)的位置关系发生变化。进而,当工件W与加工头13的位置关系发生变化时,工件W上的加工光EL以及测量光ML2各自的照射位置发生变化。因而,使加工头13移动等价于变更工件W上的加工光EL以及测量光ML2各自的照射位置。使加工头13移动也可视为等价于变更加工光EL以及测量光ML2各自相对于工件W的聚光位置。
拍摄装置15被配置(即,被安装或被固定)于加工头13。因此,拍摄装置15被配置在相对于加工头13而固定的位置。由于加工头13包括所述的各光学系统,因此也可视为拍摄装置15被配置在相对于加工头13所包括的各光学系统而固定的位置。如上所述,当头驱动系统14使加工头13移动时,被安装于加工头13的拍摄装置15也移动。因此,头驱动系统14也可视为作为使拍摄装置15移动的移动装置发挥功能。或者,头驱动系统14也可视为作为使加工头13与拍摄装置15一同移动的移动装置发挥功能。另外,拍摄装置15也可被配置于加工头13以外的构件。此时,拍摄装置15也可也被配置在相对于加工头13而固定的位置。
拍摄装置15可拍摄工件W。例如,拍摄装置15也可利用被称作测定光的照明光ML1来对工件W进行照明,对经照明光ML1照明的工件W进行拍摄。或者,拍摄装置15也可不利用照明光ML1来对工件W进行照明,而对经环境光(或者,拍摄装置15以外的装置所射出的照明光)照明的工件W进行拍摄。
拍摄装置15也可不经由加工头13所包括的各光学系统的至少一部分而拍摄工件W。另外,“不经由光学系统的至少一部分而拍摄工件W”也可指“不接收通过了光学系统的至少一部分的来自工件W的光而拍摄工件W”。“不经由光学系统的至少一部分而拍摄工件W”也可指“借由接收未通过光学系统的至少一部分的来自工件W的光来拍摄工件W”。例如,拍摄装置15也可不经由加工光学系统131、测量光学系统132、合成光学系统133以及物镜光学系统134而拍摄工件W。例如,拍摄装置15也可不经由至少fθ透镜1342而拍摄工件W。
拍摄装置15通过拍摄工件W来测量工件W的位置。因此,拍摄装置15也可被称作测量装置。另外,在如上述那样,拍摄装置15不经由加工头13的各光学系统的至少一部分而拍摄工件W的情况下,拍摄装置15也可视为作为不经由加工头13的各光学系统的至少一部分而测量工件W的位置的测量装置发挥功能。另外,“不经由光学系统的至少一部分而测量工件W的位置”也可指“不使用通过了光学系统的至少一部分的来自工件W的光而测量工件W的位置”。“不经由光学系统的至少一部分而测量工件W的位置”也可指“使用未通过光学系统的至少一部分的来自工件W的光来测量工件W的位置”。
具体而言,拍摄装置15所拍摄的工件W的图像(以下称作“工件图像”)从拍摄装置15被输出至控制装置3。控制装置3通过分析工件图像来算出工件W的位置。例如,控制装置3通过分析工件图像来算出X轴方向、Y轴方向、Z轴方向、θX方向、θY方向以及θZ方向中的至少一个方向上的工件W的位置。此时可以说,拍摄装置15利用与所述的使用测量光ML2来测量工件W的位置的方法不同的方法来测量工件W的位置。例如可以说,拍摄装置15不经由加工头13所包括的各光学系统而以光学方式测量工件W的位置。
由于拍摄装置15被安装于加工头13,因此拍摄装置15也可测量以加工头13为基准而定的头坐标系内的工件W的位置。即,控制装置3也可基于拍摄装置15所拍摄的工件图像来算出头坐标系内的工件W的位置。另外,头坐标系也可为如下所述的坐标系,即,将沿着加工头13所包括的物镜光学系统134的光轴(尤其是后述的fθ透镜1342的光轴AX,参照图4)的轴作为Z轴,且将与fθ透镜1342的光轴AX正交且彼此正交的两个轴作为X轴以及Y轴。即,头坐标系是通过对应于基准坐标系内的加工头13的位置(包含姿势)来规定相对于基准坐标系的位置以及姿势的三个坐标轴而在基准坐标系内定义的坐标系。但是,由于加工头13通过头驱动系统14在基准坐标系内移动,因此基准坐标系内的加工头13的位置对于控制装置3而言为已知的信息。因此,控制装置3能够基于基准坐标系内的加工头13的位置将基准坐标系的坐标转换为头坐标系的坐标,且将头坐标系的坐标转换为基准坐标系的坐标。因此,对头坐标系内的工件W(或者,任意物体)的位置进行测量的动作也可视为实质上等价于对基准坐标系内的工件W(或者,任意物体)的位置进行测量的动作。
另外,如后所述,加工头13将沿着fθ透镜1342的光轴AX而行进的测量光ML2照射至工件W。因此,头坐标系也可为如下所述的坐标系,即,将沿着测量光ML2的新方向(即,照射方向)的轴作为Z轴,且将与测量光ML2的行进方向正交且彼此正交的两个轴作为X轴以及Y轴。而且,如后所述,加工头13将沿着fθ透镜1342的光轴AX行进的加工光EL照射至工件W。因此,头坐标系为如下所述的坐标系,即,将沿着加工光EL的行进方向(即,照射方向)的轴作为Z轴,且将与加工光EL的行进方向正交且彼此正交的两个轴作为X轴以及Y轴。
拍摄装置15为了测量工件W的位置,也可拍摄工件W的特征点。工件W的特征点也可包含工件W中的位于特征位置的部分。特征位置例如也可包含与工件W的角、工件W的端、工件W的中心、以及在工件W上经加工光EL加工的区域与未经加工光EL加工的区域的边界中的至少一者对应的位置。工件W的特征点也可包含工件W中的具有特征形状的部分。特征形状例如也可包含从周围突出的凸状的形状以及从周围凹陷的凹状的形状的至少一个。此时,控制装置3也可通过算出工件图像内的特征点的位置来算出头坐标系内的工件W的位置。例如,控制装置3也可通过算出工件图像内的一个特征点的位置,来算出头坐标系内的X轴方向、Y轴方向以及θZ方向中的任一个方向上的工件W的位置。例如,控制装置3也可通过算出工件图像内的两个特征点的位置,来算出头坐标系内的X轴方向、Y轴方向以及θZ方向中的任意两个方向上的工件W的位置。例如,控制装置3也可通过算出工件图像内的三个以上的特征点的位置,来算出头坐标系内的X轴方向、Y轴方向以及θZ方向的各方向上的工件W的位置。
拍摄装置15也可为了测量工件W的位置而拍摄形成于工件W的标记(以下,称作“工件标记WM”)。另外,工件标记WM是形成于工件W这一物体的标记,因此也可被称作物体标记。将工件标记WM的一例示于图3。如图3所示,对于工件W,也可在工件W的表面上形成包含具有规定的位置关系的至少三个工件标记WM的マーカク群WMG。此时,拍摄装置15也可拍摄标记群WMG(即,至少三个工件标记WM)。此时,控制装置3也可通过算出工件图像内的一个工件标记WM的位置,来算出头坐标系内的X轴方向、Y轴方向以及θZ方向中的任一个方向上的工件W的位置。控制装置3也可通过算出工件图像内的两个工件标记WM的位置,来算出头坐标系内的X轴方向、Y轴方向以及θZ方向中的任意两个方向上的工件W的位置。控制装置3也可通过算出工件图像内的三个以上的工件标记WM的位置,来算出头坐标系内的X轴方向、Y轴方向以及θZ方向的各方向上的工件W的位置。而且,控制装置3也可通过算出工件图像内的至少三个工件标记WM的形状以及尺寸的至少一个,来算出头坐标系内的Z轴方向、θX方向以及θY方向的各方向上的工件W的位置。
再次在图1以及图2中,测量装置2能够测量加工头13的位置。因此,测量装置2也可被称作位置测量装置。具体而言,测量装置2能够测量X轴方向、Y轴方向、Z轴方向、θX方向、θY方向以及θZ方向中的至少一个方向上的加工头13的位置。此处,加工头13在θX方向、θY方向以及θZ方向中的至少一个方向上的位置也可被称作加工头13的姿势。另外,关于测量装置2的结构自身,将在后文一边参照图7以及图8一边详述。但是,关于测量装置2的动作内容的概要,以下进行简单说明。
为了测量加工头13的位置,测量装置2也可使用测量光ML3。具体而言,测量装置2也可对加工头13照射测量光ML3,并检测来自加工头13的测量光ML3(即,来自加工头13的测量光ML3的返回光),由此来测量加工头13的位置。来自加工头13的测量光ML3的返回光也可包含加工头13对测量光ML3的反射光以及加工头13对测量光ML3的散射光的至少一者。
为了对加工头13照射测量光ML3,测量装置2也可配置在离开加工头13的位置。另外,离开加工头13的位置也可指与加工头13所处的位置不同的位置、以及与加工头13之间存在空间的位置中的至少一者。例如,测量装置2也可配置在从加工头13离开了能够实现从测量装置2直至加工头13为止的距离比从加工头13直至工件W为止的距离长的状态的程度的位置。换言之,测量装置2也可配置在从加工头13离开了能够实现从加工头13直至工件W为止的距离比从测量装置2直至加工头13为止的距离短的状态的程度的位置。此时,测量装置2也可从离开加工头13的位置对加工头13照射测量光ML3。测量装置2也可在离开加工头13的位置检测来自加工头13的测量光ML3的返回光。
测量装置2也可朝向加工头13的任意部分照射测量光ML3,以检测来自加工头13的任意部分的测量光ML3。或者,测量装置2也可朝向加工头13所包括且可反射(典型的是,可递归反射)测量光ML3的反射器136照射测量光ML3,并检测来自反射器136的测量光ML3。反射器136也可配置在相对于加工头13而固定的位置。反射器136也可配置在相对于加工头13的位置关系不会变化的位置。典型的是,反射器136也可配置于加工头13(例如,构成加工头13的外观的头框体135)。此时,测量装置2将测量反射器136的位置。但是,由于反射器136被配置在相对于加工头13而固定的位置,因此对反射器136的位置进行测量的动作也可视为等价于对加工头13的位置进行测量的动作。另外,也可除了可递归反射的反射器136以外或取代于此,而使用工具球(tooling ball)。
测量装置2也可除了加工头13的位置以外或者取代于此,而测量工件W的位置。具体而言,测量装置2也可测量X轴方向、Y轴方向、Z轴方向、θX方向、θY方向以及θZ方向中的至少一个方向上的工件W的位置。为了测量工件W的位置,测量装置2也可对工件W照射测量光ML3,并检测来自工件W的测量光ML3(即,来自工件W的测量光ML3的返回光),由此来测量工件W的位置。来自工件W的测量光ML3的返回光也可包含工件W对测量光ML3的反射光以及工件W对测量光ML3的散射光的至少一者。
为了对工件W照射测量光ML3,测量装置2也可配置在离开工件W的位置。例如,测量装置2也可配置在从工件W离开了能够实现从测量装置2直至工件W为止的距离比从加工头13直至工件W为止的距离长的状态的程度的位置。换言之,例如测量装置2也可配置在从工件W离开了能够实现从加工头13直至工件W为止的距离比从测量装置2直至工件W为止的距离短的状态的程度的位置。此时,测量装置2也可从离开工件W的位置对工件W照射测量光ML3。测量装置2也可在离开加工头13的位置检测来自工件W的测量光ML3的返回光,由此来测量工件W的位置。
测量装置2也可朝向工件W的任意部分照射测量光ML3,并检测来自工件W的任意部分的测量光ML3。或者,测量装置2也可朝向配置于工件W且可反射(典型的是,可递归反射)测量光ML3的反射器W136照射测量光ML3,并检测来自反射器W136的测量光ML3。反射器W136也可配置在相对于工件W而固定的位置。反射器W136也可配置在相对于工件W的位置关系不会变化的位置。典型的是,反射器W136也可配置于工件W。此时,测量装置2将测量反射器W136的位置。但是,由于反射器W136被配置在相对于工件W而固定的位置,因此对反射器W136的位置进行测量的动作也可视为等价于对工件W的位置进行测量的动作。另外,也可取代可递归反射的反射器W136或者除此以外,还使用工具球。
如后文详述的那样,测量装置2得出的测量结果(即,使用测量光ML3的、加工头13以及工件W的至少一者的位置测量结果)也可主要被用于控制移动精度相对较低的自行驱动系统141以及臂驱动系统142。另一方面,拍摄装置15得出的测量结果(即,使用拍摄装置15的、工件W的位置测量结果)也可主要被用于控制移动精度相对较高的微动驱动系统143。加工头13得出的测量结果(即,使用测量光ML2的、工件W的位置测量结果)也可主要被用于控制能够高精度地控制加工光EL的照射位置(例如,聚光位置)的后述的检流计镜1341。此时,测量装置2的测量分辨率(即,使用测量光ML3的、加工头13以及工件W的至少一者的位置测量结果的分辨率)也可低于拍摄装置15的测量分辨率(即,使用拍摄装置15的、工件W的位置测量结果的分辨率)。测量装置2的测量分辨率也可低于加工头13的测量分辨率(即,使用测量光ML2的、工件W的位置测量结果的分辨率)。换言之,拍摄装置15以及加工头13各自的测量分辨率也可高于测量装置2的测量分辨率。
控制装置3控制加工系统SYSa的动作。例如,控制装置3也可设定工件W的加工条件,并且控制加工装置1以及测量装置2依据所设定的加工条件来加工工件W。即,控制装置3也可控制工件W的加工。例如,控制装置3也可设定工件W的测量条件,并且控制加工装置1以及测量装置2依据所设定的测量条件来测量工件W。
第一实施方式中,控制装置3也可基于拍摄装置15得出的测量结果、加工头13得出的测量结果以及测量装置2得出的测量结果来控制加工装置1加工工件W。即,加工系统SYSa也可基于拍摄装置15得出的测量结果、加工头13得出的测量结果以及测量装置2得出的测量结果来加工工件W。另外,关于基于拍摄装置15得出的测量结果、加工头13得出的测量结果以及测量装置2得出的测量结果来加工工件W的动作,一边参照图12等,一边在后文详述。
控制装置3例如也可包含运算装置与存储装置。运算装置例如也可包含中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU))中的至少其中一种。控制装置3通过运算装置执行计算机程序,从而作为控制加工系统SYSa的动作的装置发挥功能。所述计算机程序是用于使控制装置3(例如,运算装置)进行(即,执行)控制装置3应进行的后述动作的计算机程序。即,所述计算机程序是用于使控制装置3发挥功能以使加工系统SYSa进行后述动作的计算机程序。运算装置所执行的计算机程序既可记录在控制装置3所包括的存储装置(即,记录介质)中,也可记录在内置于控制装置3或者可外置于控制装置3的任意的存储介质(例如硬盘或半导体存储器)中。或者,运算装置也可经由网络接口来从控制装置3外部的装置下载应执行的计算机程序。
控制装置3也可不设在加工系统SYSa的内部。例如,控制装置3也可在加工系统SYSa外作为服务器等而设。此时,控制装置3与加工系统SYSa也可利用有线和/或无线的网络(或者数据总线和/或通信线路)而连接。作为有线的网络,例如也可使用采用以电气与电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers,IEEE)1394、RS-232x、RS-422、RS-423、RS-485及通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)中的至少一种为代表的串行总线方式的接口的网络。作为有线的网络,也可使用采用并行总线方式的接口的网络。作为有线的网络,也可使用采用以10BASE-T、100BASE-TX及1000BASE-T中的至少一种为代表的遵循以太网(注册商标)的接口的网络。作为无线的网络,也可使用利用电波的网络。作为利用电波的网络的一例,可列举遵循IEEE802.1x的网络(例如无线局域网(Local Area Network,LAN)以及蓝牙(Bluetooth(注册商标))中的至少一者)。作为无线的网络,也可使用利用红外线的网络。作为无线的网络,也可使用利用光通信的网络。此时,控制装置3与加工系统SYSa也可构成为,可经由网络来收发各种信息。而且,控制装置3也可能够经由网络来对加工系统SYSa发送命令或控制参数等的信息。加工系统SYSa也可包括接收装置,所述接收装置经由所述网络接收来自控制装置3的命令或控制参数等的信息。或者,也可将进行控制装置3所进行的处理中的一部分处理的第一控制装置设在加工系统SYSa的内部,另一方面,将进行控制装置3所进行的处理中的另一部分处理的第二控制装置设在加工系统SYSa的外部。
另外,作为记录运算装置所执行的计算机程序的记录介质,也可使用只读光盘(Compact Disc Read Only Memory,CD-ROM)、可刻录光盘(Compact Disc-Recordable,CD-R)、可擦写光盘(Compact Disc Rewritable,CD-RW)或软盘、磁光盘(Magneto-Opticaldisc,MO)、只读数字多功能光盘(Digital Versatile Disc Read Only Memory,DVD-ROM)、随机存取数字多功能光盘(Digital Versatile Disc Random Access Memory,DVD-RAM)、可刻录数字多功能光盘(Digital Versatile Disc-Recordable,DVD-R)、DVD+R、可擦写数字多功能光盘(Digital Versatile Disc-Rewritable,DVD-RW)、DVD+RW以及蓝光(Blu-ray(注册商标))等的光盘、磁带等的磁介质、光磁盘、USB存储器等的半导体存储器、以及其他可保存程序的任意介质中的至少一种。记录介质也可包含可记录计算机程序的机器(例如以能够以软件及固件等的至少一种形态来执行的状态安装有计算机程序的通用机器或专用机器)。进而,计算机程序中所含的各处理或功能既可由通过控制装置3(即,计算机)执行计算机程序而在控制装置3内实现的逻辑处理块来实现,也可由控制装置3所包括的规定的门阵列(FPGA、ASIC)等的硬件来实现,还可利用逻辑处理块与实现硬件的一部分要素的局部硬件模块混合存在的形式来实现。
(1-2)加工头13的结构
继而,一边参照图4,一边说明加工头13的结构的一例。图4是表示加工头13的结构的一例的剖面图。
如图4所示,加工光源11所生成的加工光EL经由光纤等的光传输构件111而入射至加工头13。加工光源11也可被配置在加工头13的外部。例如,如所述的图1所示,加工光源11也可被配置于自行驱动系统141。此时,光传输构件111也可经由臂驱动系统142或者沿着臂驱动系统142从加工光源11延伸至加工头13为止。但是,加工光源11的配置位置并不限定于图1所示的配置位置。加工光源11也可被配置在加工头13外部的任意位置,还可被配置在加工头13的内部。
加工光源11能够生成加工光EL。在加工光EL为激光的情况下,加工光源11例如也可包含激光二极管。进而,加工光源11也可为可进行脉冲振荡的光源。此时,加工光源11可生成脉冲光(例如,发光时间为皮秒以下的脉冲光)来作为加工光EL。另外,加工光源11也可为生成连续波(Continuous Wave,CW)的CW光源。
如上所述,加工头13包括加工光学系统131、测量光学系统132、合成光学系统133以及物镜光学系统134。加工光学系统131、测量光学系统132、合成光学系统133以及物镜光学系统134被收容在头框体135内。但是,也可为,加工光学系统131、测量光学系统132、合成光学系统133以及物镜光学系统134中的至少一个未被收容在头框体135内。
加工光学系统131是使来自加工光源11的加工光EL入射的光学系统。加工光学系统131是将入射至加工光学系统131的加工光EL朝向合成光学系统133射出的光学系统。加工光学系统131所射出的加工光EL经由合成光学系统133以及物镜光学系统134而照射至工件W。
加工光学系统131例如也可包含位置调整光学系统1311、角度调整光学系统1312以及聚光位置调整光学系统1313。位置调整光学系统1311可调整来自加工光学系统131的加工光EL的射出位置。位置调整光学系统1311例如也可包括可相对于加工光EL的行进方向而倾斜的平行平面板,通过改变平行平面板的倾斜角来变更加工光EL的射出位置。角度调整光学系统1312可调整来自加工光学系统131的加工光EL的射出角度(即射出方向)。角度调整光学系统1312例如也可包括可相对于加工光EL的行进方向而倾斜的镜,通过改变所述镜的倾斜角来变更加工光EL的射出角度。聚光位置调整光学系统1313是能够对加工光EL的行进方向上的加工光EL的聚光位置进行调整的光学构件。聚光位置调整光学系统1313例如也可包含沿着加工光EL的行进方向而排列的多片透镜。此时,通过多片透镜中的至少一个沿着其光轴方向移动,从而调整加工光EL的聚光位置。或者,聚光位置调整光学系统1313例如也可包含可通过使加工光EL偏向来使加工光EL的聚光位置沿着所期望的方向移动的光学构件(典型的是,检流计镜)。但是,加工光学系统131也可不包含位置调整光学系统1311、角度调整光学系统1312以及聚光位置调整光学系统1313中的至少一个。
从加工光学系统131射出的加工光EL入射至合成光学系统133。合成光学系统133包含分束器(例如,偏振分束器)1331。分束器1331将入射至分束器1331的加工光EL朝向物镜光学系统134射出。图4所示的示例中,入射至分束器1331的加工光EL通过分束器1331的偏振分离面,由此朝向物镜光学系统134射出。因此,图4所示的示例中,加工光EL以具有可通过偏振分离面的偏振方向(例如,相对于偏振分离面成为p偏振光的偏振方向)的状态入射至分束器1331的偏振分离面。
从合成光学系统133射出的加工光EL入射至物镜光学系统134。物镜光学系统134将入射至物镜光学系统134的加工光EL朝向工件W射出。物镜光学系统134包括检流计镜1341与fθ透镜1342。
入射至物镜光学系统134的加工光EL入射至检流计镜1341。检流计镜1341使加工光EL偏向(即,变更加工光EL的射出角度)。检流计镜1341通过使加工光EL偏向,从而变更与fθ透镜1342的光轴AX交叉的面内(即,沿着头坐标系中的XY平面的面内)的加工光EL的聚光位置。因此,检流计镜1341也可被称作聚光位置变更装置。通常,如图4所示,加工头13在fθ透镜1342的光轴AX与工件W的表面交叉的状态下,对工件W照射加工光EL。因此,当与光轴AX交叉的面内的加工光EL的聚光位置受到变更时,工件W的表面上的加工光EL的照射位置在沿着工件W的表面的方向上受到变更。即,加工光EL的照射位置沿着头坐标系中的X轴方向以及Y轴方向中的至少一个方向受到变更。因此,检流计镜1341可作为可沿着工件W的表面来变更工件W的表面上的加工光EL的照射位置的照射位置变更装置发挥功能。
检流计镜1341包含X扫描镜1341X与Y扫描镜1341Y。X扫描镜1341X以及Y扫描镜1341Y分别为相对于入射至检流计镜1341的加工光EL的光路的角度受到变更的倾斜角可变镜。X扫描镜1341X使加工光EL偏向,以沿着头坐标系中的X轴方向来变更工件W上的加工光EL的照射位置。此时也可为,X扫描镜1341X可绕头坐标系中的Y轴旋转或摆动。Y扫描镜1341Y使加工光EL偏向,以沿着头坐标系中的Y轴方向来变更工件W上的加工光EL的照射位置。此时也可为,Y扫描镜1341Y可绕头坐标系中的X轴旋转或摆动。
另外,加工光学系统131也可除了检流计镜1341以外或者取代于此,而包括可使加工光EL偏向的任意的偏向光学构件。作为此种偏向光学构件的一例,可列举具有角度不同的多个反射面的多面镜。多面镜能够旋转,以在加工光EL被照射至一个反射面的期间内变更加工光EL相对于所述一个反射面的入射角度,且在多个反射面之间切换被照射加工光EL的反射面。而且,作为此种偏向光学构件的另一例,可列举音响光学元件、电光学元件、微机电系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)镜以及可朝二轴方向旋转(摆动)的二维镜等中的至少一个。
或者,工件W的表面上的加工光EL的照射位置在所述头驱动系统14使加工头13相对于工件W而移动的情况下也受到变更。因此,加工装置1也可不包括检流计镜1341。
来自检流计镜1341的加工光EL入射至fθ透镜1342。fθ透镜1342将来自检流计镜1341的加工光EL照射至工件W。具体而言,fθ透镜1342朝向沿着fθ透镜1342的光轴AX的方向射出加工光EL。其结果,fθ透镜1342所射出的加工光EL沿着顺着光轴AX的方向而行进,从而入射至工件W。
fθ透镜1342将来自检流计镜1341的加工光EL聚光至工件W上。此时,从fθ透镜1342射出的加工光EL也可不经由具有倍率的其他光学元件(换言之,为光学构件,例如为透镜等)而照射至工件W。此时,fθ透镜1342为配置在加工光EL的光路上的多个光学元件中的最末段的具有倍率的光学元件(即,最靠近工件W的光学元件),因此也可被称作末端光学元件。
另外,为了加工头13对工件W照射加工光EL,加工头13只要至少包括fθ透镜1342即可。此时,加工光EL也可经由配置在加工头13外部的加工光学系统131、合成光学系统133以及检流计镜1341而入射至加工头13。加工头13也可将入射至加工头13的加工光EL经由fθ透镜1342而照射至工件W。
进而,测量光源12所生成的测量光ML2经由光纤等的光传输构件121而入射至加工头13。测量光源12也可被配置在加工头13的外部。例如,如所述的图1所示,测量光源12也可被配置于自行驱动系统141。此时,光传输构件121也可经由臂驱动系统142或者沿着臂驱动系统142从测量光源12延伸至加工头13为止。但是,测量光源12的配置位置并不限定于图1所示的配置位置。测量光源12也可配置在加工头13外部的任意位置(例如支撑面SS上),还可配置在加工头13的内部。
测量光源12也可包含光梳光源。光梳光源是可生成包含在频率轴上等间隔地排列的频率成分的光(以下称作“光频梳”)来作为脉冲光的光源。此时,测量光源12射出包含在频率轴上等间隔地排列的频率成分的脉冲光来作为测量光ML2。但是,测量光源12也可包含与光梳光源不同的光源。
图4所示的示例中,加工系统SYSa包括多个测量光源12。例如,加工系统SYSa也可包括测量光源12#1与测量光源12#2。多个测量光源12分别射出彼此经相位同步且存在干涉性的多个测量光ML2。例如,多个测量光源12的振荡频率也可不同。因此,多个测量光源12分别射出的多个测量光ML2成为脉冲频率(例如,每单位时间的脉冲光的数量,为脉冲光的发光周期的倒数)不同的多个测量光ML2。作为一例,也可为,测量光源12#1射出脉冲频率为25GHz的测量光ML2#1,测量光源12#2射出脉冲频率为25GHz+α(例如,+100kHz)的测量光ML2#2。但是,加工系统SYSa也可包括单个测量光源12。
从测量光源12射出的测量光ML2入射至测量光学系统132。测量光学系统132是将入射至测量光学系统132的测量光ML2朝向合成光学系统133射出的光学系统。测量光学系统132所射出的测量光ML2经由合成光学系统133以及物镜光学系统134而照射至工件W。即,测量光学系统132为了测量工件W,经由合成光学系统133以及物镜光学系统134而将测量光ML2照射至工件W。
测量光学系统132例如包括镜1320、分束器1321、分束器1322、检测器1323、分束器1324、镜1325、检测器1326、镜1327以及检流计镜1328。
从测量光源12射出的测量光ML2入射至分束器1321。具体而言,从测量光源12#1射出的测量光ML2(以下称作“测量光ML2#1”)入射至分束器1321。从测量光源12#2射出的测量光ML2(以下称作“测量光ML2#2”)经由镜1320而入射至分束器1321。分束器1321将入射至分束器1321的测量光ML2#1以及ML#2朝向分束器1322射出。
分束器1322将入射至分束器1322的测量光ML2#1的一部分即测量光ML2#1-1朝向检测器1323反射。分束器1322将入射至分束器1322的测量光ML2#1的另一部分即测量光ML2#1-2朝向分束器1324射出。分束器1322将入射至分束器1322的测量光ML2#2的一部分即测量光ML2#2-1朝向检测器1323反射。分束器1322将入射至分束器1322的测量光ML2#2的另一部分即测量光ML2#2-2朝向分束器1324射出。
从分束器1322射出的测量光ML2#1-1以及ML#2-1入射至检测器1323。检测器1323对通过测量光ML2#1-1与测量光ML2#2-1发生干涉而生成的干涉光进行检测。具体而言,检测器1323通过接收干涉光来检测干涉光。因此,检测器1323也可包括可接收光的受光元件(为受光部,典型的是光电转换元件)。检测器1323的检测结果被输出至控制装置3。
从分束器1322射出的测量光ML2#1-2以及ML#2-2入射至分束器1324。分束器1324将入射至分束器1324的测量光ML2#1-2的至少一部分朝向镜1325射出。分束器1324将入射至分束器1324的测量光ML2#2-2的至少一部分朝向镜1327射出。
从分束器1324射出的测量光ML2#1-2入射至镜1325。入射至镜1325的测量光ML2#1-2被镜1325的反射面(反射面也可被称作参照面)反射。具体而言,镜1325将入射至镜1325的测量光ML2#1-2朝向分束器1324反射。即,镜1325将入射至镜1325的测量光ML2#1-2作为所述反射光即测量光ML2#1-3而朝向分束器1324射出。此时,测量光ML2#1-3也可被称作参照光。从镜1325射出的测量光ML2#1-3入射至分束器1324。分束器1324将入射至分束器1324的测量光ML2#1-3朝向分束器1322射出。从分束器1324射出的测量光ML2#1-3入射至分束器1322。分束器1322将入射至分束器1322的测量光ML2#1-3朝向检测器1326射出。
另一方面,从分束器1324射出的测量光ML2#2-2入射至镜1327。镜1327将入射至镜1327的测量光ML2#2-2朝向检流计镜1328反射。即,镜1327将入射至镜1327的测量光ML#2-2朝向检流计镜1328射出。
检流计镜1328使测量光ML#2-2偏向(即,变更测量光ML#2-2的射出角度)。检流计镜1328通过使测量光ML2#2-2偏向,来变更与fθ透镜1342的光轴AX交叉的面内(即,沿着头坐标系中的XY平面的面内)的测量光ML2#2-2的聚光位置。通常,如图4所示,加工头13在fθ透镜1342的光轴AX与工件W的表面交叉的状态下,对工件W照射测量光ML2#2-2。因此,当与光轴AX交叉的面内的测量光ML2#2-2的聚光位置受到变更时,工件W的表面上的测量光ML2#2-2的照射位置在沿着工件W的表面的方向上受到变更。即,测量光ML2#2-2的照射位置沿着头坐标系中的X轴方向以及Y轴方向的至少一者受到变更。因此,检流计镜1341可作为可沿着工件W的表面来变更工件W的表面上的测量光ML2#2-2的照射位置的照射位置变更装置发挥功能。
检流计镜1328包含X扫描镜1328X与Y扫描镜1328Y。X扫描镜1328X以及Y扫描镜1328Y分别为相对于入射至检流计镜1328的测量光ML2#2-2的光路的角度受到变更的倾斜角可变镜。X扫描镜1328X使测量光ML2#2-2偏向,以沿着头坐标系中的X轴方向来变更工件W上的测量光ML2#2-2的照射位置。此时也可为,X扫描镜1328X可绕头坐标系中的Y轴旋转或摆动。Y扫描镜1328Y使加工光EL偏向,以沿着头坐标系中的Y轴方向来变更工件W上的测量光ML2#2-2的照射位置。此时也可为,Y扫描镜1328Y可绕头坐标系中的X轴旋转或摆动。
来自检流计镜1328的测量光ML2#2-2入射至合成光学系统133。合成光学系统133的分束器1331将入射至分束器1331的测量光ML2#2-2朝向物镜光学系统134射出。图4所示的示例中,入射至合成光学系统133的测量光ML2#2-2在偏振分离面上受到反射,从而朝向物镜光学系统134射出。因此,图4所示的示例中,测量光ML2#2-2以具有可被偏振分离面反射的偏振方向(例如,相对于偏振分离面成为s偏振光的偏振方向)的状态而入射至分束器1331的偏振分离面。
此处,如上所述,除了测量光ML2#2-2以外,还有加工光EL入射至分束器1331。即,测量光ML2#2-2以及加工光EL这两者通过分束器1331。分束器1331将从不同的方向分别入射至分束器1331的加工光EL以及测量光ML2#2-2朝向相同的方向(即,朝向相同的物镜光学系统134)射出。因而,分束器1331实质上作为对加工光EL以及测量光ML2#2-2进行合成的合成光学构件发挥功能。
另外,在加工光EL的波长与测量光ML2的波长不同的情况下,合成光学系统133也可取代分束器1331而包括分色镜来作为合成光学构件。此时,合成光学系统133也能够使用分色镜来合成加工光EL以及测量光ML2#2-2(即,合成加工光EL的光路与测量光ML2#2-2的光路)。
从分束器1331射出的测量光ML2#2-2入射至检流计镜1341。检流计镜1341与使加工光EL偏向的情况同样地,使测量光ML2#2-2偏向。因此,检流计镜1341可在沿着工件W的表面的方向上变更工件W的表面上的测量光ML2#2-2的照射位置。
如上所述,除了测量光ML2#2-2以外,还有加工光EL入射至检流计镜1341。即,分束器1331所合成的加工光EL以及测量光ML2#2-2入射至检流计镜1341。因而,测量光ML2#2-2以及加工光EL这两者通过相同的检流计镜1341。因此,检流计镜1341能够同步地变更工件W上的加工光EL的照射位置与工件W上的测量光ML2#2-2的照射位置。即,检流计镜1341能够联动地变更工件W上的加工光EL的照射位置与工件W上的测量光ML2#2-2的照射位置。
另一方面,如上所述,测量光ML#2-2经由检流计镜1328而照射至工件W,另一方面,加工光EL不经由检流计镜1328而照射至工件W。因此,加工系统SYSa能够使用检流计镜1328,使工件W上的测量光ML#2-2的照射位置相对于工件W上的加工光EL的照射位置而独立地移动。加工系统SYSa能够独立地变更工件W上的加工光EL的照射位置与工件W上的测量光ML#2-2的照射位置。加工系统SYSa能够变更工件W上的加工光EL的照射位置与工件W上的测量光ML#2-2的照射位置的位置关系。另外,在不变更工件W上的加工光EL的照射位置与工件W上的测量光ML#2-2的照射位置之间的位置关系的情况下,加工系统SYSa也可不包括检流计镜1328。
从检流计镜1341射出的测量光ML2#2-2入射至fθ透镜1342。fθ透镜1342将来自检流计镜1341的测量光ML2#2-2照射至工件W。具体而言,fθ透镜1342朝向沿着fθ透镜1342的光轴AX的方向射出测量光ML2#2-2。其结果,fθ透镜1342所射出的测量光ML2#2-2沿着顺着光轴AX的方向行进,由此入射至工件W。
fθ透镜1342也可将来自检流计镜1341的测量光ML2#2-2聚光至工件W上。此时,从fθ透镜1342射出的测量光ML2#2-2也可不经由具有倍率的其他光学元件(换言之,为光学构件,例如为透镜等)而照射至工件W。
当测量光ML2#2-2被照射至工件W时,从工件W产生因测量光ML2#2-2的照射引起的光。即,当测量光ML2#2-2被照射至工件W时,从工件W射出因测量光ML2#2-2的照射引起的光。因测量光ML2#2-2的照射引起的光(换言之,因测量光ML2#2-2的照射而从工件W射出的光)也可包含被工件W反射的测量光ML2#2-2(即,反射光)、被工件W散射的测量光ML2#2-2(即,散射光)、被工件W衍射的测量光ML2#2-2(即,衍射光)、以及透射过工件W的测量光ML2#2-2(即,透射光)中的至少一个。
因测量光ML2#2-2的照射而从工件W射出的光的至少一部分(以下,将此光称作“测量光ML2#2-3”)入射至物镜光学系统134。入射至物镜光学系统134的测量光ML2#2-3经由fθ透镜1342以及检流计镜1341而入射至合成光学系统133。合成光学系统133的分束器1331将入射至分束器1331的测量光ML2#2-3朝向测量光学系统132射出。图4所示的示例中,入射至分束器1331的测量光ML2#2-3在偏振分离面被反射,由此朝向测量光学系统132射出。因此,图4所示的示例中,测量光ML2#2-3以具有可被偏振分离面反射的偏振方向的状态而入射至分束器1331的偏振分离面。
从分束器1331射出的测量光ML2#2-3入射至测量光学系统132的检流计镜1328。检流计镜1328将入射至检流计镜1328的测量光ML2#2-3朝向镜1327射出。镜1327将入射至镜1327的测量光ML2#2-3朝向分束器1324反射。分束器1324将入射至分束器1324的测量光ML2#2-3的至少一部分朝向分束器1322射出。分束器1322将入射至分束器1322的测量光ML2#2-3的至少一部分朝向检测器1326射出。
如上所述,除了测量光ML2#2-3以外,还有测量光ML2#1-3入射至检测器1326。即,经由工件W朝向检测器1326的测量光ML2#2-3与未经由工件W而朝向检测器1326的测量光ML2#1-3入射至检测器1326。检测器1326对通过测量光ML2#1-3与测量光ML2#2-3发生干涉而生成的干涉光进行检测。具体而言,检测器1326通过接收干涉光来检测干涉光。因此,检测器1326也可包括可接收光的受光元件(受光部)。检测器1326的检测结果被输出至控制装置3。
控制装置3基于检测器1323的检测结果以及检测器1326的检测结果来算出工件W的状态(典型的是,如上所述,为工件W的位置)。具体而言,由于测量光ML2#1的脉冲频率与测量光ML2#2的脉冲频率不同,因此测量光ML2#1-1的脉冲频率与测量光ML2#2-1的脉冲频率不同。因而,测量光ML2#1-1和测量光ML2#2-1的干涉光成为与构成测量光ML2#1-1的脉冲光和构成测量光ML2#2-1的脉冲光同时入射至检测器1323的时机同步地出现脉冲光的干涉光。同样地,测量光ML2#1-3的脉冲频率与测量光ML2#2-3的脉冲频率不同。因而,测量光ML2#1-3和测量光ML2#2-3的干涉光成为与构成测量光ML2#1-3的脉冲光和构成测量光ML2#2-3的脉冲光同时入射至检测器1326的时机同步地出现脉冲光的干涉光。此处,形成检测器1326所检测的干涉光的脉冲光的位置(时间轴上的位置)基于加工头13与工件W的位置关系而变动。其原因在于,检测器1326所检测的干涉光是经由工件W朝向检测器1326的测量光ML2#2-3与未经由工件W而朝向检测器1326的测量光ML2#1-3的干涉光。另一方面,形成检测器1323所检测的干涉光的脉冲光的位置(时间轴上的位置)不会基于加工头13与工件W的位置关系而变动。因此可以说,形成检测器1326所检测的干涉光的脉冲光与形成检测器1323所检测的干涉光的脉冲光的时间差间接地表示了加工头13与工件W的位置关系(典型的是,加工头13与工件W之间的距离)。因此,控制装置3能够基于形成检测器1326所检测的干涉光的脉冲光与形成检测器1323所检测的干涉光的脉冲光的时间差来算出工件W的状态。具体而言,控制装置3能够基于形成检测器1326所检测的干涉光的脉冲光与形成检测器1323所检测的干涉光的脉冲光的时间差,来算出工件W中的被照射有测量光ML2#2-2的被照射部分的位置。尤其,控制装置3能够算出从fθ透镜1342射出的测量光ML2的照射方向(即,头坐标系的Z轴方向)上的、工件W的被照射部的位置。即,控制装置3能够算出头坐标系的Z轴方向上的工件W的位置。
如图5所示,加工头13也可使用检流计镜1328以及检流计镜1341的至少一者来使测量光ML2#2-2偏向,由此来对工件W的多个部位依序照射测量光ML2#2-2。或者,加工头13也可使用检流计镜1328以及检流计镜1341的至少一者来使测量光ML2#2-2偏向,由此来利用测量光ML2#2-2对工件W的表面进行扫描。此时,控制装置3能够算出从fθ透镜1342射出的测量光ML2的照射方向(即,头坐标系的Z轴方向)上的、工件W的多个被照射部的位置。其结果,控制装置3也可算出工件W的表面的形状。进而,控制装置3也可基于头坐标系的Z轴方向上的工件W的至少三个被照射部的位置,来算出绕头坐标系的X轴的旋转方向以及绕头坐标系的Y轴的旋转方向中的至少一个方向上的工件W的位置。
如此,加工装置1能够与控制装置3协作,使用经由测量光学系统132(进而,合成光学系统133以及物镜光学系统134)而照射至工件W的测量光ML2,来测量工件W的位置。尤其,加工装置1能够与控制装置3协同,使用至少经由fθ透镜1342而照射至工件W的测量光ML2,来测量工件W的位置。例如,加工装置1能够与控制装置3协同,来测量沿着头坐标系的Z轴的方向、绕头坐标系的X轴的旋转方向以及绕头坐标系的Y轴的旋转方向中的至少一个方向上的工件W的位置。因此,为了将测量光ML2照射至工件W而使用的测量光学系统132等也可被称作测量装置。
(1-3)头驱动系统14的结构
继而,对头驱动系统14的结构的一例进行说明。如上所述,头驱动系统14包括自行驱动系统141、臂驱动系统142以及微动驱动系统143。因此,以下,依序对自行驱动系统141、臂驱动系统142与微动驱动系统143进行说明。
(1-3-1-1)自行驱动系统141的结构
首先,一边参照图6,一边对自行驱动系统141进行说明。图6是表示自行驱动系统141的结构的剖面图。
如图6所示,自行驱动系统141包括台车1411与马达1412。台车1411是安装有车轮的台。台车1411被配置在支撑面SS上。台车1411的车轮可使用马达1412的动力来旋转。其结果,台车1411可使用在控制装置3的控制下驱动的马达1412的动力而在支撑面SS上移动。即,台车1411可使用马达1412的动力而在支撑面SS上自行。此时,马达1412也可视为作为使台车1411移动的移动机构发挥功能。
在台车1411连接有臂驱动系统142。因此,台车1411也可被称作连接臂驱动系统142的连接构件。具体而言,在台车1411(图6所示的示例中,为在台车1411的上表面),安装(即,固定)有臂驱动系统142。因此,当台车1411移动时,臂驱动系统142也移动。进而,在臂驱动系统142连接有微动驱动系统143。具体而言,在臂驱动系统142,安装(即,固定)有微动驱动系统143。因此,当台车1411移动时,微动驱动系统143也移动。进而,在微动驱动系统143连接有加工头13。具体而言,在微动驱动系统143,安装(即,固定)有加工头13。因此,当台车1411移动时,加工头13也移动。因此,自行驱动系统141可作为通过自行而使加工头13移动的移动装置发挥功能。
如后文详述的那样,控制装置3也可基于测量装置2得出的测量结果来控制自行驱动系统141。即,控制装置3也可基于测量装置2所测量出的加工头13以及工件W的至少一者的位置来控制自行驱动系统141,以使加工头13相对于工件W而移动。例如,如上所述,测量装置2可测量X轴方向、Y轴方向、Z轴方向、θX方向、θY方向以及θZ方向中的至少一个方向上的加工头13以及工件W的至少一者的位置。因此,控制装置3也可基于测量装置2得出的测量结果来控制自行驱动系统141,以使加工头13沿着X轴方向、Y轴方向、Z轴方向、θX方向、θY方向以及θZ方向中的至少一个方向移动。但是,控制装置3也可基于加工头13得出的测量结果以及拍摄装置15得出的测量结果的至少一者来控制自行驱动系统141。
(1-3-1-2)臂驱动系统142的结构
继而,一边参照图6,一边说明臂驱动系统142的结构。图6是表示臂驱动系统142的结构的剖面图。
如图6所示,臂驱动系统142包括基座1420。基座1420连接于自行驱动系统141(具体而言,台车1411)。即,基座1420被安装(即,固定)于台车1411。因此,基座1420也可被称作连接于自行驱动系统141的连接构件。在基座1420,安装有机械臂1421的其中一个端部。基座1420支撑机械臂1421。基座1420被用作用于支撑机械臂1421的底座构件。
另外,如图6所示,所述的加工光源11以及测量光源12被配置在台车1411中的连接有基座1420的部分的附近。但是,加工光源11以及测量光源12的配置位置并不限定于图6所示的示例。例如,加工光源11以及测量光源12的至少一者也可被配置于臂驱动系统142。例如,加工光源11以及测量光源12的至少一者也可被配置在构成自行驱动系统141以及臂驱动系统142的至少一者的外装构件的内部,以使得无法从外部看到。
机械臂1421包括多个臂构件1422。多个臂构件1422经由至少一个接头构件1423可动自如地连结。因此,机械臂1421也可被称作可动臂。另外,机械臂1421也可为具备三轴以上的自由度的操纵器。因而,臂驱动系统142也可作为具有所谓的垂直多关节结构的机器人发挥功能。另外,臂驱动系统142并不限定于具有垂直多关节结构的机器人,例如也可作为具有水平多关节结构的机器人极坐标型机器人、圆筒坐标型机器人、直角坐标型机器人或并行链接型机器人发挥功能。臂驱动系统142也可包括单个关节(即,通过接头构件1423而规定的驱动轴)。或者,臂驱动系统142也可包括多个关节。
接头构件1423也可以连接于接头构件1423的另一个臂构件1422可相对于连接于接头构件1423的其中一个臂构件1422而绕一个驱动轴(例如,绕X轴的旋转轴、绕Y轴的旋转轴以及绕Z轴的旋转轴中的至少一个)旋转的方式,来连结至少两个臂构件。接头构件1423也可以连接于接头构件1423的另一个臂构件1422可相对于连接于接头构件1423的其中一个臂构件1422而沿着一个驱动轴(例如,沿着X轴的移动轴、沿着Y轴的移动轴以及沿着Z轴的移动轴中的至少一个)移动的方式,来连结至少两个臂构件。
经由接头构件1423而连结的两个臂构件1422通过与各关节对应的致动器1424而运动。图6表示了臂驱动系统142对应于四个接头构件1423而包括四个致动器1424的示例。其结果,至少一个臂构件1422移动。因此,至少一个臂构件1422可相对于工件W而移动。即,至少一个臂构件1422可移动,以变更至少一个臂构件1422与工件W的相对位置关系。
在机械臂1421连接有微动驱动系统143。具体而言,在多个臂构件1422中的位于距基座1420最远的位置的一个臂构件1422”,连接(即,安装或固定)有微动驱动系统143。以下,为了方便说明,将安装有微动驱动系统143的一个臂构件1422称作前端臂构件1425。微动驱动系统143既可被直接安装于前端臂构件1425,也可经由其他构件而间接地安装于前端臂构件1425。前端臂构件1425也可被称作连接微动驱动系统143的连接构件。
当前端臂构件1425通过所述致动器1424移动时,前端臂构件1425相对于基座1420而移动。即,当前端臂构件1425移动时,基座1420与前端臂构件1425的相对位置发生变化。其结果,被安装于前端臂构件1425的微动驱动系统143也移动。因此,臂驱动系统142能够使微动驱动系统143移动。具体而言,臂驱动系统142能够使微动驱动系统143相对于工件W而移动。臂驱动系统142能够使微动驱动系统143移动,以变更微动驱动系统143与工件W的相对位置关系。而且,当微动驱动系统143移动时,被安装于微动驱动系统143的加工头13也移动。因此,臂驱动系统142可作为使加工头13移动的移动装置发挥功能。另外,也可除了被安装于前端臂构件1425的微动驱动系统143以外或者取代于此,而在多个臂构件1422之间配置微动驱动系统143。而且,也可在臂构件1422与接头构件1423之间和/或接头构件1423与基座1420之间配置微动驱动系统143。
如后文详述的那样,控制装置3也可基于测量装置2得出的测量结果来控制臂驱动系统142。即,控制装置3也可基于测量装置2测量出的加工头13以及工件W的至少一者的位置来控制臂驱动系统142,以使加工头13移动。例如,如上所述,测量装置2可测量X轴方向、Y轴方向、Z轴方向、θX方向、θY方向以及θZ方向中的至少一个方向上的加工头13以及工件W的至少一者的位置。因此,控制装置3也可基于测量装置2得出的测量结果来控制臂驱动系统142,以使加工头13沿着X轴方向、Y轴方向、Z轴方向、θX方向、θY方向以及θZ方向中的至少一个方向移动。但是,控制装置3也可基于加工头13得出的测量结果以及拍摄装置15得出的测量结果的至少一者来控制臂驱动系统142。
(1-3-1-2)微动驱动系统143的结构
继而,一边参照图7,一边说明微动驱动系统143的结构。图7是表示微动驱动系统143的结构的剖面图。
如图7所示,微动驱动系统143包括支撑构件1431、支撑构件1432、空气弹簧1433、阻尼器构件1434以及驱动构件1435。
支撑构件1431连接于臂驱动系统142。具体而言,支撑构件1431被安装(即,固定)于臂驱动系统142的前端臂构件1425。因此,支撑构件1431也可被称作连接于臂驱动系统142的连接构件。支撑构件1432被安装于加工头13。因此,支撑构件1432也可被称作连接于加工头13的连接构件。
支撑构件1431与支撑构件1432经由空气弹簧1433、阻尼器构件1434以及驱动构件1435而结合(换言之,连结或者连接)。即,空气弹簧1433、阻尼器构件1434以及驱动构件1435分别以结合支撑构件1431与支撑构件1432的方式而安装于支撑构件1431以及支撑构件1432。由于在支撑构件1431安装有臂驱动系统142且在支撑构件1432安装有加工头13,因此也可视为,空气弹簧1433、阻尼器构件1434以及驱动构件1435分别以实质上结合臂驱动系统142与加工头13的方式而安装于支撑构件1431以及支撑构件1432。
空气弹簧1433在控制装置3的控制下,将因气体(作为一例,为空气)的压力引起的弹性力赋予至支撑构件1431以及支撑构件1432的至少一者。空气弹簧1433在控制装置3的控制下,将因气体的压力引起的弹性力经由支撑构件1431以及支撑构件1432的至少一者而赋予至臂驱动系统142以及加工头13的至少一者。尤其,空气弹簧1433也可沿着支撑构件1431与支撑构件1432排列的方向(例如,为臂坐标系中的Z轴方向,作为一例,为重力方向)而将因气体的压力引起的弹性力赋予至支撑构件1431以及支撑构件1432的至少一者。另外,空气弹簧1433也可被称作弹性构件。
为了赋予因气体的压力引起的弹性力,从气体供给装置14361经由配管14362以及阀14363来对空气弹簧1433供给气体。控制装置3基于对空气弹簧1433内的气体的压力进行测量的压力计1436的测量结果来控制气体供给装置14361以及阀14363的至少一者。另外,微动驱动系统143也可不包括气体供给装置14361、配管14362以及阀14363。此时,空气弹簧1433也可与控制装置3的控制无关地,将因内部的气体的压力引起的弹性力赋予至支撑构件1431以及支撑构件1432的至少一者。
空气弹簧1433也可在控制装置3的控制下,利用弹性力来支撑支撑构件1432的重量。具体而言,空气弹簧1433也可利用弹性力,沿着支撑构件1431与支撑构件1432排列的方向(例如,头坐标系中的Z轴方向)来支撑支撑构件1432的重量。由于在支撑构件1432安装有加工头13,因此空气弹簧1433也可利用弹性力来支撑被安装于支撑构件1432的加工头13的重量。具体而言,空气弹簧1433也可利用弹性力,沿着臂驱动系统142(尤其是前端臂构件1425)与加工头13排列的方向来支撑加工头13的重量。此时,空气弹簧1433也可作为抵消加工头13的自重的自重抵消器发挥功能。另外,空气弹簧1433也可与控制装置3的控制无关地,利用弹性力来支撑支撑构件1432的重量。
空气弹簧1433也可在控制装置3的控制下,利用弹性力来降低在臂驱动系统142与加工头13之间经由微动驱动系统143而传递的振动。即,空气弹簧1433也可利用弹性力来衰减在臂驱动系统142与加工头13之间经由微动驱动系统143而传递的振动。具体而言,空气弹簧1433也可利用弹性力来降低(衰减)从臂驱动系统142经由微动驱动系统143朝向(即,传递至)加工头13的振动。此时,控制装置3也可基于压力计1436的测量结果来控制气体供给装置14361以及阀14363的至少一者,以降低(即,衰减)在臂驱动系统142与加工头13之间经由微动驱动系统143而传递的振动。另外,空气弹簧1433也可与控制装置3的控制无关地,利用弹性力来降低在臂驱动系统142与加工头13之间经由微动驱动系统143而传递的振动。
阻尼器构件1434将因与空气压力不同的因素引起的弹性力赋予至支撑构件1431以及支撑构件1432的至少一者。阻尼器构件1434将因与空气压力不同的因素引起的弹性力经由支撑构件1431以及支撑构件1432的至少一者而赋予至臂驱动系统142以及加工头13的至少一者。尤其,阻尼器构件1434也可沿着支撑构件1431与支撑构件1432排列的方向(例如为头坐标系中的Z轴方向,作为一例,为重力方向)将弹性力赋予至支撑构件1431以及支撑构件1432的至少一者。即,阻尼器构件1434也可沿着臂驱动系统142(尤其是前端臂构件1425)与加工头13排列的方向将弹性力经由支撑构件1431以及支撑构件1432的至少一者而赋予至臂驱动系统142以及加工头13的至少一者。另外,阻尼器构件1434也可被称作弹性构件。
阻尼器构件1434也可与空气弹簧1433同样地利用弹性力来支撑支撑构件1432的重量。阻尼器构件1434也可与空气弹簧1433同样地利用弹性力来降低在臂驱动系统142与加工头13之间经由微动驱动系统143而传递的振动。阻尼器构件1434也可利用弹性力来将空气弹簧1433的振动转换为衰减振动。即,阻尼器构件1434也可利用弹性力将在臂驱动系统142与加工头13之间经由微动驱动系统143而传递的振动转换为衰减振动。
阻尼器构件1434只要能够赋予弹性力,则为任何构件皆可。例如,阻尼器构件1434也可包含压缩弹簧线圈。例如,阻尼器构件1434也可包含板簧。
驱动构件1435能够在控制装置3的控制下产生驱动力。驱动构件1435能够将所产生的驱动力赋予至支撑构件1431以及支撑构件1432的至少一者。驱动构件1435可将所产生的驱动力经由支撑构件1431以及支撑构件1432的至少一者而赋予至臂驱动系统142以及加工头13的至少一者。驱动构件1435只要可产生驱动力,则具有任何结构皆可。例如,驱动构件1435也可具有能够以电方式产生驱动力的结构。例如,驱动构件1435也可具有能够以磁方式产生驱动力的结构。作为一例,图7表示了驱动构件1435是能够以电方式产生驱动力的音圈马达(Voice Coil Motor,VCM)的示例。另外,音圈马达为线性马达的一种,因此驱动构件1435也可为与音圈马达不同的线性马达。驱动构件1435也可为产生沿着直线状的轴的驱动力的装置。
另外,驱动构件1435也可具有如下所述的结构,即,驱动构件1435中的被安装于支撑构件1431的构件与驱动构件1435中的被安装于支撑构件1432的构件在物理上不接触。例如,在驱动构件1435为音圈马达的情况下,驱动构件1435中的被安装于支撑构件1431的构件(例如,包含线圈以及磁极中的其中任一者的构件)、与驱动构件1435中的被安装于支撑构件1432的构件(例如,包含线圈以及磁极中的另一者的构件)不会在物理上接触。
驱动构件1435也可在控制装置3的控制下,利用驱动力来使支撑构件1431以及支撑构件1432的至少一者移动。驱动构件1435也可在控制装置3的控制下,利用驱动力来使支撑构件1431以及支撑构件1432的至少一者移动,由此来使臂驱动系统142以及加工头13的至少一者移动。此时,驱动构件1435也可利用驱动力来使臂驱动系统142以及加工头13的至少一者移动,由此来变更臂驱动系统142与加工头13的相对位置。
驱动构件1435也可在控制装置3的控制下,基于微动驱动系统143所包括的位置测量装置1437的测量结果来变更臂驱动系统142与加工头13的相对位置。位置测量装置1437测量臂驱动系统142与加工头13的相对位置。例如,位置测量装置1437也可为包含被安装于支撑构件1431的检测部14371以及被安装于支撑构件1432的标度部14372的编码器。位置测量装置1437的测量结果包含和支撑构件1431与支撑构件1432的相对位置相关的信息。由于在支撑构件1431安装有臂驱动系统142且在支撑构件1432安装有加工头13,因此和支撑构件1431与支撑构件1432的相对位置相关的信息包含和臂驱动系统142与加工头13的相对位置相关的信息。因而,控制装置3能够适当地确定臂驱动系统142与加工头13的相对位置。其结果,控制装置3能够基于位置测量装置1437的测量结果来适当地变更臂驱动系统142与加工头13的相对位置。
驱动构件1435也可在控制装置3的控制下变更臂驱动系统142与加工头13的相对位置(典型的是,使加工头13相对于臂驱动系统142而移动),由此来使加工头13相对于工件W而移动(即,驱动)。驱动构件1435也可使加工头13移动(即,驱动),以变更加工头13与工件W的相对位置关系。
驱动构件1435也可在控制装置3的控制下,利用驱动力来变更臂驱动系统142与加工头13的相对位置,由此来降低在臂驱动系统142与加工头13之间经由微动驱动系统143而传递的振动。即,驱动构件1435也可利用驱动力来衰减在臂驱动系统142与加工头13之间经由微动驱动系统143而传递的振动。具体而言,驱动构件1435也可利用驱动力来降低(衰减)从臂驱动系统142经由微动驱动系统143朝向(即,传递至)加工头13的振动。
驱动构件1435也可利用驱动力来变更臂驱动系统142与加工头13的相对位置,由此来将空气弹簧1433的振动转换为衰减振动。即,驱动构件1435也可利用驱动力来将在臂驱动系统142与加工头13之间经由微动驱动系统143而传递的振动转换为衰减振动。此时,可以说,驱动构件1435利用驱动力来降低因从臂驱动系统142朝向加工头13的振动引起的、臂驱动系统142与加工头13的相对位移量。具体而言,可以说,驱动构件1435利用驱动力来降低因从臂驱动系统142朝向加工头13的振动引起的、臂驱动系统142中的连接有微动驱动系统143的部分(即,前端臂构件1425)与加工头13中的连接有微动驱动系统143的部分的相对位移量。另外,在驱动构件1435可将空气弹簧1433的振动转换为衰减振动的情况下,微动驱动系统143也可不包括阻尼器构件1434。但是,即便在驱动构件1435不能将空气弹簧1433的振动转换为衰减振动的情况下,微动驱动系统143也可不包括阻尼器构件1434。而且,空气弹簧1433的数量、阻尼器构件1434的数量与驱动构件1435的数量也可不彼此相等。
驱动构件1435也可赋予沿着包含空气弹簧1433和/或阻尼器构件1434赋予弹性力的方向成分的方向产生作用的驱动力。若以图6所示的示例而言,则空气弹簧1433和/或阻尼器构件1434赋予沿着头坐标系的Z轴方向的弹性力,因此驱动构件1435也可赋予沿着包含Z轴方向成分的方向产生作用的驱动力。在驱动构件1435产生沿着包含空气弹簧1433和/或阻尼器构件1434赋予弹性力的方向成分的方向产生作用的驱动力的情况下,驱动构件1435能够利用所述驱动力来将空气弹簧1433的振动转换为衰减振动。在使空气弹簧1433的振动成为衰减振动时,驱动构件1435也可利用驱动力来变更空气弹簧1433的共振频率。典型的是,驱动构件1435也可利用驱动力来提高空气弹簧1433的共振频率。
使用空气弹簧1433等的弹性构件与驱动构件1435来主动降低振动的装置也可被称作主动型抗振装置。因此,微动驱动系统143也可被称作主动型抗振装置。主动型抗振装置也可被称作主动型振动分离系统(Active Vibration Isolation System,AVIS)。
如后文详述的那样,控制装置3也可基于拍摄装置15得出的测量结果来控制微动驱动系统143。即,控制装置3也可基于拍摄装置15所测量出的工件W的位置来控制微动驱动系统143使加工头13移动。例如,如上所述,拍摄装置15可测量X轴方向、Y轴方向以及θZ方向中的至少一个方向上的加工头13的位置。此时,控制装置3也可基于拍摄装置15得出的测量结果来控制微动驱动系统143,以使加工头13沿着X轴方向、Y轴方向以及θZ方向中的至少一个方向移动。例如,如上所述,拍摄装置15可测量Z轴方向、θX方向以及θY方向中的至少一个方向上的加工头13的位置。此时,控制装置3也可基于拍摄装置15得出的测量结果来控制微动驱动系统143,以使加工头13沿着Z轴方向、θX方向以及θY方向中的至少一个方向移动。但是,控制装置3也可基于加工头13得出的测量结果以及测量装置2得出的测量结果的至少一者来控制微动驱动系统143。
(1-4)测量装置2的结构
继而,对测量装置2的结构进行说明。测量装置2例如也可为包含美国专利申请公开第2012/188557号说明书中记载的激光雷达系统的测量装置(例如,利用经频率调制的测量光的测量装置)。以下,关于包含美国专利申请公开第2012/188557号说明书中记载的激光雷达系统的测量装置2的一例,一边参照图8以及图9一边进行说明。图8是表示测量装置2的外观的正面图。图9是表示测量装置2的结构的框图。
如图8所示,测量装置2包括基座210与壳体220。基座210是支撑壳体220的台。基座210例如也可被配置于配置加工装置1以及工件W的支撑面SS。基座210既可经由未图示的支撑构件而配置于支撑面SS,也可直接配置于支撑面SS。壳体220是收容图9所示的光学组件230的构件。壳体220也可为可绕规定的旋转轴旋转。图8所示的示例中,壳体220可绕沿着X轴的旋转轴以及沿着Z轴的旋转轴旋转。
如图9所示,光学组件230包括测量光源231、指向射束源232、分束器233、分束器234、分束器235、镜236、光学回路237以及检测器238。
测量光源231生成测量光ML3。测量光源231所生成的测量光ML3的一部分经由分束器234以及分束器235与镜236而从形成于壳体220的射出口221射出。从射出口221射出的测量光ML3入射至反射器136(或者反射器W136,以下相同)。如上所述,当壳体220绕旋转轴旋转时,来自测量装置2的测量光ML3的射出方向发生变化。因此,控制装置3也可使壳体220旋转,以使测量光ML3入射至配置在所期望的位置的反射器136。反射器136对入射至反射器136的测量光ML3的至少一部分进行反射。反射器136所反射的测量光ML3的至少一部分(以下称作“返回光ML4”)经由射出口221而入射至光学组件230。入射至光学组件230的返回光ML4经由镜236以及分束器235而入射至检测器238。另一方面,测量光源231所生成的测量光ML3的另一部分经由分束器234以及美国专利申请公开第2012/188557号说明书(或者美国专利第4733606号等)中记载的光学回路237而入射至检测器238。控制装置3基于检测器238对测量光ML3以及返回光ML4的检测结果来算出加工头13的位置。例如,控制装置3使用美国专利申请公开第2012/188557号说明书(或者美国专利第4733606号等)中记载的光外差式检测,基于检测器238对测量光ML3以及返回光ML4的检测结果来算出加工头13的位置。
指向射束源232生成指向射束B。指向射束B被用于识别测量光ML3所朝向的反射器136上的位置。指向射束B也可包含可见光。指向射束源232所生成的指向射束B经由分束器233、分束器234以及分束器235与镜236而从形成于壳体220的射出口221射出。从射出口221射出的指向射束B入射至反射器136。但是,光学组件230也可不将指向射束B照射至反射器136。
另外,测量装置2并不限定于包含美国专利申请公开第2012/188557号说明书中记载的激光雷达系统的测量装置。例如,测量装置2也可为包含美国专利第7800758号中记载的激光坐标测量装置的测量装置(例如,利用经强度调制的测量光的测量装置)。例如,测量装置2也可为包含美国专利第6847436号中记载的绝对距离计的测量装置(例如,利用经强度调制的测量光的测量装置)。
或者,测量装置2也可取代图9所示的光学组件230,而包括光学组件230',所述光学组件230'能够使用与所述的使用测量光ML2来测量工件W的位置的方法同样的方法,来测量加工头13以及工件W的至少一者的位置。将光学组件230'的一例示于图10。如图10所示,光学组件230'包括测量光源12'#1、测量光源12'#2、镜1320'、分束器1321'、分束器1322'、检测器1323'、分束器1324'、镜1325'、检测器1326'、镜1327'、检流计镜1328'、检流计镜1341'以及fθ透镜1342'。测量光源12'#1、测量光源12'#2、镜1320'、分束器1321'、分束器1322'、检测器1323'、分束器1324'、镜1325'、检测器1326'、镜1327'、检流计镜1328'、检流计镜1341'、fθ透镜1342'也可与所述的测量光源12#1、测量光源12#2、镜1320、分束器1321、分束器1322、检测器1323、分束器1324、镜1325、检测器1326、镜1327、检流计镜1328、检流计镜1341、fθ透镜1342同样。即,光学组件230'也可使用检测器1323'以及检测器1326'来检测来自测量光源12'#1的测量光ML3#1与来自测量光源12'#2的测量光ML3#2的干涉光,由此来测量加工头13以及工件W的至少一者的位置。另外,如上所述,可通过壳体220旋转来变更测量光ML3#1以及测量光ML3#2的照射位置,因此光学组件230'也可不包括检流计镜1328以及检流计镜1341。
(1-5)加工动作
接下来说明为了加工工件W而加工系统SYSa所进行的加工动作。
(1-5-1)作为加工动作的对象的工件W的具体例
首先,一边参照图11,一边说明作为加工动作的对象的工件W的一具体例。
如图11所示,加工装置1也可加工比加工装置1大的工件W。图11所示的示例中,加工装置1对相当于飞机的至少一部分的工件W进行加工。此时,加工装置1也可对飞机的至少一部分进行加工,以在飞机的至少一部分形成所述的肋条结构。例如,加工装置1也可对飞机的至少一部分进行加工,以在飞机的机体、主翼、水平尾翼和/或垂直尾翼中的至少一部分形成所述的肋条结构。但是,加工装置1也可加工比加工装置1小的工件W。加工装置1也可加工与加工装置1为相同大小的工件W。而且,加工装置1也可加工具备比加工装置1所包括的头驱动系统14的移动行程大的尺寸的工件W。加工装置1也可加工具备比不使用加工装置1所包括的头驱动系统14来移动加工头13而可照射加工光EL的范围(例如,后述的曝射区域SA)大的尺寸的工件W。
如上所述,肋条结构为可降低工件W的表面对流体的阻力(尤其,摩擦阻力以及湍流摩擦阻力中的至少一者)的结构。因此,加工装置1也可对相当于期望降低对流体的阻力的物体的至少一部分的工件W进行加工。例如,加工装置1也可对相当于至少一部分能够以进入流体(例如气体以及液体的至少一者)内的方式而移动的物体(即,移动体)的至少一部分的工件W进行加工。作为移动体的一例,可列举直升飞机以及无人驾驶飞机的至少一者。此时,例如,加工装置1也可对直升飞机以及无人驾驶飞机的至少一者的机体以及/旋翼的至少一部分进行加工。作为移动体的另一例,可列举轨道车辆、线性马达牵引列车(linearmotor car)、汽车、自行车、船以及火箭。此时,也可对轨道车辆的车身、线性马达牵引列车的车身、汽车的车身、自行车的框架、船的船体和/或火箭的机体的至少一部分进行加工。作为移动体的另一例,可列举涡轮、风扇以及风车的至少一者。此时,加工部位并不限定于旋转部分(移动部分),也可为与流体接触的固定部分。或者,加工装置1也可对相当于至少一部分与流动的流体接触的物体的工件W进行加工。作为至少一部分与流动的流体接触的物体的一例,可列举流体在内部的管路中流动的配管。此时,加工装置1也可对面向管路的配管内壁的至少一部分进行加工。
(1-5-2)加工动作的流程
继而,一边参照图12,一边对加工动作的流程的一例进行说明。图12是表示加工动作的流程的一例的流程图。
如图12所示,控制装置3获取配方信息(步骤S10)。配方信息是加工系统SYSa为了加工工件W而利用的信息。因此,配方信息也可包含与工件W的加工相关的各种信息。例如,配方信息也可包含与成为加工对象的工件W相关的工件信息。工件信息也可包含与工件W的形状相关的信息、与工件W的尺寸相关的信息以及与工件W的位置相关的信息中的至少一个。配方信息也可除了工件信息以外或者取代于此,而包含与应对工件W的各部分所进行的加工的内容相关的加工内容信息。例如,加工内容信息也可包含与应对工件W的各部分所形成的肋条结构的特性(例如,构成肋条结构的槽的宽度、深度、延伸方向以及间距中的至少一个)相关的信息。也可将所述肋条结构的特性称作肋条结构的形态(morphology)。
配方信息也可包含与对工件W的表面设定的曝射区域SA相关的曝射区域信息。如表示曝射区域SA的立体图即图13所示,也可在工件W上设定有多个曝射区域SA。尤其,在如上述那样,加工装置1对于比加工装置1大的工件W进行加工的情况下,在工件W上设定多个曝射区域SA的可能性高。各曝射区域SA也可表示在将加工头13与工件W的位置关系予以固定的状态下(即,不进行变更)进行借助加工装置1的加工的区域(换言之,为范围)。如上所述,工件W通过加工光EL受到加工,因此进行借助加工装置1的加工的区域相当于加工头13可照射加工光EL的区域。进而,在将加工头13与工件W的位置关系予以固定的状态下,通过检流计镜1341来变更工件W上的加工光EL的照射位置。因此,典型的是,如图13所示,曝射区域SA也可被设定为与在将加工头13与工件W的位置关系予以固定的状态下通过检流计镜1341而偏向的加工光EL的扫描范围一致、或者比所述扫描范围窄的区域。
曝射区域信息也可包含与工件W上的各曝射区域SA的位置相关的信息。曝射区域信息也可包含与工件W上的各曝射区域SA的尺寸相关的信息。曝射区域信息也可包含与工件W上的各曝射区域SA的大小相关的信息。另外,控制装置3也可对工件W的表面设定多个曝射区域SA。此时,配方信息中也可不包含曝射区域信息。
在对工件W的表面设定多个曝射区域SA的情况下,加工装置1依序加工多个曝射区域SA。具体而言,加工装置1使加工头13朝向加工头13能够对一个曝射区域SA照射加工光EL的位置移动。随后,加工装置1对一个曝射区域SA照射加工光EL,由此来对一个曝射区域SA进行加工。在完成了一个曝射区域SA的加工后,加工装置1使加工头13朝向加工头13能够对与一个曝射区域SA不同的另一曝射区域SA照射加工光EL的位置移动。随后,加工装置1对另一曝射区域SA照射加工光EL,由此来对另一曝射区域SA进行加工。以后,加工装置1重复同样的动作,直至多个曝射区域SA的加工完成为止。
因此,控制装置3基于配方信息来确定加工装置1应加工的一个曝射区域SA在工件W上的位置(典型的是,基准坐标系中的位置)(步骤S11)。以下的说明中,为了方便说明,将在步骤S11中所确定的一个曝射区域SA称作加工对象曝射区域PSA。另外,在控制装置3对工件W的表面设定有多个曝射区域SA的情况下,控制装置3也可将控制装置3所设定的多个曝射区域SA中的一个设定为加工对象曝射区域PSA。
随后,控制装置3基于测量装置2得出的测量结果来确定加工头13的位置(步骤S12)。而且,控制装置3也可根据需要来确定工件W的位置。另外,测量装置2也可在进行图2所示的加工动作的期间内,持续测量加工头13的位置。但是,测量装置2也可在需要测量装置2的测量结果的时机,测量加工头13的位置。测量装置2也可周期性地测量加工头13的位置。测量装置2也可在随机的时机测量加工头13的位置。
随后,控制装置3基于在步骤S11中确定的加工对象曝射区域PSA的位置与在步骤S12中确定的加工头13的位置,使加工头13朝向加工头13能够对加工对象曝射区域PSA照射加工光EL的位置移动(步骤S13)。具体而言,控制装置3通过控制自行驱动系统141以及臂驱动系统142的至少一者,从而使加工头13朝向加工头13能够对加工对象曝射区域PSA照射加工光EL的位置移动。即,控制装置3通过控制自行驱动系统141以及臂驱动系统142的至少一者,从而使加工头13朝向加工对象曝射区域PSA移动。其结果,加工头13从如图14所示那样加工头13无法对加工对象曝射区域PSA照射加工光EL的位置,移动至如图15所示那样加工头13能够对加工对象曝射区域PSA照射加工光EL的位置。
由于在加工头13安装有拍摄装置15,因此当加工头13移动时,拍摄装置15也移动。此时也可为,在加工头13位于加工头13能够对加工对象曝射区域PSA照射加工光EL的位置的状态下,拍摄装置15能够拍摄加工对象曝射区域PSA。因此,拍摄装置15也可在加工头13位于加工头13能够对加工对象曝射区域PSA照射加工光EL的位置的状态下相对于加工头13进行对位,以使得拍摄装置15能够拍摄加工对象曝射区域PSA。
如上所述,在臂驱动系统142对加工头13的移动精度比自行驱动系统141对加工头13的移动精度高的情况下,控制装置3也可在使用自行驱动系统141来使加工头13以相对较粗的精度移动后,使用臂驱动系统142来使加工头13以相对较细的精度移动。即,控制装置3也可在使用自行驱动系统141来使加工头13以相对较粗的精度相对于加工对象曝射区域PSA而对位后,使用臂驱动系统142来使加工头13以相对较细的精度相对于加工对象曝射区域PSA而对位。
控制装置3也可控制自行驱动系统141以及臂驱动系统142的至少一者,以使得在加工头13正在移动的期间加工装置1(尤其是加工头13以及头驱动系统14)不会干涉到工件W。即,控制装置3也可控制自行驱动系统141以及臂驱动系统142的至少一者,以使得在加工头13正在移动的期间加工装置1(尤其是加工头13以及头驱动系统14)不会接触或碰撞至工件W。此时,自行驱动系统141也可视为可不会干涉到工件W而移动的驱动系统。
另一方面,在自行驱动系统141以及臂驱动系统142的至少一者使加工头13移动的期间内,微动驱动系统143也可不使加工头13移动。在自行驱动系统141以及臂驱动系统142的至少一者使加工头13移动的期间内,加工装置1也可不对工件W照射加工光EL。因此,在自行驱动系统141以及臂驱动系统142的至少一者使加工头13移动的期间内,也可不驱动使加工光EL偏向的检流计镜1341。即,检流计镜1341也可不在沿着头坐标系中的XY平面的面内变更加工光EL的聚光位置。检流计镜1341也可不变更工件W上的加工光EL的照射位置。
在加工头13移动至加工头13能够对加工对象曝射区域PSA照射加工光EL的位置后,控制装置3基于拍摄装置15得出的测量结果来控制微动驱动系统143(步骤S14)。因此,也可在加工头13移动至加工头13能够对加工对象曝射区域PSA照射加工光EL的位置后,拍摄装置15开始工件W(尤其是加工对象曝射区域PSA)的拍摄。即,加工装置1也可在加工头13移动至加工头13能够对加工对象曝射区域PSA照射加工光EL的位置后,使用拍摄装置15来开始测量工件W的位置。但是,在加工装置1不包括微动驱动系统143的情况下,加工系统SYSa也可不进行步骤S14中的动作。
控制装置3也可从拍摄装置15得出的测量结果中识别加工对象曝射区域PSA,并基于拍摄装置15得出的测量结果来控制微动驱动系统143,以使所识别出的加工对象曝射区域PSA与加工头13(尤其是fθ透镜1342)的相对位置关系得以固定。即,控制装置3也可基于拍摄装置15得出的测量结果来控制微动驱动系统143,以使加工头13(尤其是fθ透镜1342)相对于所识别出的加工对象曝射区域PSA而静止。此时,即便工件W相对于加工头13而移动,微动驱动系统143也配合工件W的移动来使加工头13移动。例如,即便工件W相对于加工头13而朝向一个方向移动了一个移动量,微动驱动系统143也配合工件W的移动而使加工头13朝向一个方向移动一个移动量。其结果,加工对象曝射区域PSA与加工头13(尤其是fθ透镜1342)的相对位置关系不再发生变化。因此,控制装置3在对检流计镜1341进行控制以对加工对象曝射区域PSA内的期望位置照射加工光EL时,即便不考虑工件W相对于加工头13的移动也可。即,控制装置3无须考虑工件W相对于加工头13的移动,而对检流计镜1341进行控制,以对加工对象曝射区域PSA内的期望位置照射加工光EL。由于加工对象曝射区域PSA与加工头13(尤其是fθ透镜1342)的相对位置关系不会发生变化,因此也可以说,控制装置3进行了不变更所识别出的加工对象曝射区域PSA与加工头13(尤其是fθ透镜1342)的相对位置关系的控制。
如上所述,在拍摄装置15对形成于工件W的工件标记WM进行拍摄的情况下,工件标记WM也可形成于各曝射区域SA。例如,如表示形成于多个曝射区域SA的工件标记WM的图16所示,也可在各曝射区域SA中,在与其他曝射区域SA内形成有工件标记WM的位置相同的位置形成有工件标记WM。在形成包含多个工件标记WM的标记群WMG的情况下,也可在各曝射区域SA中,在与其他曝射区域SA内形成有标记群WMG的位置相同的位置形成有标记群WMG。此时,控制装置3也可基于形成在加工对象曝射区域PSA中的工件标记WM的位置来算出加工对象曝射区域PSA的位置。或者,控制装置3也可基于形成在与加工对象曝射区域PSA具有规定的位置关系的另一曝射区域SA中的工件标记WM的位置,来算出加工对象曝射区域PSA的位置。
工件标记WM也可在加工装置1对工件W进行加工之前预先形成于工件W上。或者,工件标记WM也可由加工装置1所形成。例如,加工装置1也可在开始加工被设定为加工对象曝射区域PSA的第一曝射区域SA之前,对第一曝射区域SA(或者,相对于第一曝射区域SA而具有规定的位置关系的位置)照射加工光EL,由此来形成工件标记WM。此时,拍摄装置15也可在加工装置1对第一曝射区域SA进行加工的期间内,对形成于第一曝射区域SA(或者,相对于第一曝射区域SA而具有规定的位置关系的位置)中的工件标记WM进行拍摄。控制装置3也可基于形成于第一曝射区域SA中的工件标记WM的位置来算出第一曝射区域SA的位置。或者,加工装置1也可在对被设定为加工对象曝射区域PSA的第一曝射区域SA进行加工的期间的至少一部分,对继第一曝射区域SA之后受到加工的第二曝射区域SA(或者,为相对于第二曝射区域SA而具有规定的位置关系的位置,例如第一曝射区域SA)照射加工光EL,由此来形成工件标记WM。此时,拍摄装置15也可在加工装置1对第二曝射区域SA进行加工的期间内,对形成于第二曝射区域SA(或者,为相对于第二曝射区域SA而具有规定的位置关系的位置,例如第一曝射区域SA)的工件标记WM进行拍摄。控制装置3也可基于形成于第二曝射区域SA(或者,为相对于第二曝射区域SA而具有规定的位置关系的位置,例如第一曝射区域SA)的工件标记WM的位置来算出第一曝射区域SA的位置。
在控制装置3基于拍摄装置15得出的测量结果来控制微动驱动系统143的期间内,通过微动驱动系统143,加工头13相对于加工对象曝射区域PSA而高精度地得到对位。因此,在控制装置3基于拍摄装置15得出的测量结果来控制微动驱动系统143的期间内,移动精度比微动驱动系统143低的自行驱动系统141以及臂驱动系统142也可不使加工头13移动。
另外,在步骤S13中自行驱动系统141以及臂驱动系统142的至少一者使加工头13移动的期间内,控制装置3也可基于拍摄装置15得出的测量结果来控制微动驱动系统143。即,在步骤S13中自行驱动系统141以及臂驱动系统142的至少一者使加工头13移动的期间内,拍摄装置15也可开始工件W(尤其是加工对象曝射区域PSA)的拍摄。加工装置1也可在步骤S13中自行驱动系统141以及臂驱动系统142的至少一者使加工头13移动的期间内,使用拍摄装置15来开始测量工件W的位置。
在基于拍摄装置15得出的测量结果来控制微动驱动系统143的期间内,加工装置1开始加工对象曝射区域PSA的加工。具体而言,加工装置1基于配方信息来确定加工对象曝射区域PSA的加工内容,对加工对象曝射区域PSA照射加工光EL,以对加工对象曝射区域PSA进行与所确定的加工内容相应的加工(步骤S15)。例如,加工装置1也可使用检流计镜1341来对加工对象曝射区域PSA内的期望位置照射加工光EL,以在加工对象曝射区域PSA形成基于配方信息的肋条结构。
在对加工对象曝射区域PSA进行加工的期间内,控制装置3基于加工头13得出的测量结果与配方信息来控制检流计镜1341(步骤S16)。即,控制装置3一边基于拍摄装置15得出的测量结果来控制微动驱动系统143,一边基于加工头13得出的测量结果来控制检流计镜1341。具体而言,在因工件W相对于加工头13而移动而微动驱动系统143配合工件W的移动来使加工头13移动的期间或移动后,控制装置3基于加工头13得出的测量结果来控制检流计镜1341。但是,在加工装置1不包括检流计镜1341的情况下,加工系统SYSa也可不进行步骤S16中的动作。
具体而言,控制装置3也可对能够与加工光EL的照射位置独立地变更工件W的表面上的测量光ML2的照射位置的检流计镜1328进行控制,由此来对加工对象曝射区域PSA上的多个部位照射测量光ML2。其结果,控制装置3能够确定加工对象曝射区域PSA的形状(工件W的表面中的、设定有加工对象曝射区域PSA的面部分的形状)。另外,控制装置3也可在第一曝射区域SA被设定为加工对象曝射区域PSA的期间之前(例如,第二曝射区域SA被设定为加工对象曝射区域PSA的期间),对接下来被设定为加工对象曝射区域PSA的第二曝射区域SA上的多个部位照射测量光ML2。即,控制装置3也可在第一曝射区域SA被设定为加工对象曝射区域PSA之前,预先确定接下来被设定为加工对象曝射区域PSA的第一曝射区域SA的形状。
随后,控制装置3也可基于所确定的加工对象曝射区域PSA的形状来控制检流计镜1341,以对具有所确定的形状的加工对象曝射区域PSA内的期望位置照射加工光EL。作为一例,在对表面形状呈平面的加工对象曝射区域PSA照射加工光EL时的检流计镜1341的动作与对表面形状呈曲面的加工对象曝射区域PSA照射加工光EL时的检流计镜1341的动作相同的情况下,对表面形状呈平面的加工对象曝射区域PSA的表面照射的加工光EL的特性有可能与对表面形状呈曲面的加工对象曝射区域PSA的表面照射的加工光EL的特性不同。例如,对表面形状呈平面的加工对象曝射区域PSA的表面照射的加工光EL的积分通量有可能与对表面形状呈曲面的加工对象曝射区域PSA的表面照射的加工光EL的积分通量不同。因此,控制装置3也可与加工对象曝射区域PSA的表面形状的差异无关地,通过控制检流计镜1341来控制加工对象曝射区域PSA中的加工光EL的照射形态,以使得能够基于配方信息所表示的加工内容来对加工对象曝射区域PSA进行加工。例如,控制装置3也可与加工对象曝射区域PSA的表面形状的差异无关地控制检流计镜1341,以基于配方信息所表示的加工内容来对加工对象曝射区域PSA进行加工。例如,控制装置3也可通过控制检流计镜1341,来控制头坐标系的X轴方向以及Y轴方向中的至少一个方向上的加工光EL的聚光位置的移动方向、移动量以及移动速度的至少一者。
检流计镜1341也可为如下所述的光学系统,即,除了沿着头坐标系的X轴方向以及Y轴方向中的至少一个方向来使加工光EL的聚光位置移动以外,还能够沿着头坐标系的Z轴方向(即,加工光EL的行进方向)来使加工光EL的聚光位置移动。沿着头坐标系的Z轴方向的加工光EL的聚光位置也可被称作焦点位置。因此,检流计镜1341也可被称作焦点位置变更装置。即,检流计镜1341也可为能够沿着头坐标系的Z轴方向来变更加工光EL的聚光位置与工件W的表面的相对位置关系的光学系统。此时,控制装置3也可与加工对象曝射区域PSA的表面形状的差异无关地控制检流计镜1341,以基于配方信息所表示的加工内容来对加工对象曝射区域PSA进行加工。例如,控制装置3也可通过控制检流计镜1341来控制头坐标系的Z轴方向上的加工光EL的聚光位置的移动方向、移动量以及移动速度的至少一者。控制装置3也可与加工对象曝射区域PSA的表面形状的差异无关地控制检流计镜1341,以将加工光EL的聚光位置设定在加工对象曝射区域PSA的表面或其附近。
另外,所述的聚光位置调整光学系统1313是能够沿着头坐标系的Z轴方向(即,加工光EL的行进方向)来使加工光EL的聚光位置(焦点位置)移动的光学系统。因此,控制装置3也可基于加工头13使用测量光ML2的测量结果,除了检流计镜1341以外或者取代于此而控制聚光位置调整光学系统1313。
在开始了加工对象曝射区域PSA的加工后,控制装置3判定加工对象曝射区域PSA的加工是否已完成(步骤S17)。若步骤S17中的判定结果是判定为加工对象曝射区域PSA的加工尚未完成(步骤S17:否),则加工系统SYSa重复从步骤S14直至步骤S17为止的动作。即,加工系统SYSa继续加工对象曝射区域PSA的加工。
另一方面,若步骤S17中的判定结果是判定为加工对象曝射区域PSA的加工已完成(步骤S17:是),则控制装置3判定是否新加工另一曝射区域SA(步骤S18)。即,控制装置3在将另一曝射区域SA设定为新的加工对象曝射区域PSA后,判定是否开始所述新的加工对象曝射区域PSA的加工(步骤S18)。例如,若在工件W上设定的多个曝射区域SA中的至少一者的加工尚未完成,则控制装置3也可判定为新加工尚未加工的至少一个曝射区域SA。例如,若在工件W上设定的多个曝射区域SA的加工已全部完成,则控制装置3也可判定为也可不新加工另一曝射区域SA。
若步骤S18中的判定结果是判定为新加工另一曝射区域SA(步骤S18:是),则加工系统SYSa重复从步骤S11直至步骤S18为止的动作。即,加工系统SYSa在将另一曝射区域SA设定为新的加工对象曝射区域PSA后,加工所述新的加工对象曝射区域PSA。另一方面,若步骤S18中的判定结果是判定为不新加工另一曝射区域SA(步骤S18:否),则加工系统SYSa也可结束图12所示的加工动作。
(1-6)加工系统SYSa的技术效果
以上说明的加工系统SYSa能够使用加工光EL来适当地加工工件W。进而,加工系统SYSa能够使用拍摄装置15、加工头13以及测量装置2中的至少一个来测量工件W的位置。进而,加工系统SYSa能够使用测量装置2来测量加工头13的位置。因此,加工系统SYSa能够高精度地确定加工头13与工件W的相对位置关系,从而能够使加工头13相对于工件W而高精度地对位。其结果,加工系统SYSa能够高精度地加工工件W。
除此以外,加工系统SYSa能够使用可作为测量方法不同的三个测量装置发挥功能的拍摄装置15、加工头13以及测量装置2中的至少一个来测量工件W以及加工头13的至少一者的位置。因此,加工系统SYSa对于在使用第一测量方法的测量装置中难以测量的物体的位置,能够利用使用与第一测量方法不同的第二测量方法的测量装置来进行测量。因此,加工系统SYSa与不包括测量方法不同的多个测量装置的比较例的加工系统相比较,能够高精度地测量工件W以及加工头13的至少一者的位置。
(2)第二实施方式的加工系统SYSb
继而,一边参照图17,一边对第二实施方式的加工系统SYS(以下,将第二实施方式的加工系统SYS称作“加工系统SYSb”)进行说明。图17是表示第二实施方式的加工系统SYSb的系统结构的系统结构图。
如图17所示,第二实施方式的加工系统SYSb与所述的第一实施方式的加工系统SYSa相比较,不同之处在于,取代加工装置1而包括加工装置1b。加工系统SYSb的其他特征也可与加工系统SYSa的其他特征相同。加工装置1b与加工装置1相比较,不同之处在于,除了拍摄装置15以外或者取代于此而包括距离计15b。加工装置1b的其他特征也可与加工装置1的其他特征相同。
与通过拍摄工件W来测量工件W的位置的拍摄装置15的不同之处在于,距离计15b是通过对工件W照射激光等的测定光并且检测来自工件W的测定光来测量工件W的位置。此时,距离计15b不经由加工头13所包括的各光学系统(尤其是至少fθ透镜1342)而将测定光照射至工件W。进而,距离计15b不经由加工头13所包括的各光学系统(尤其是至少fθ透镜1342)而检测来自工件W的测定光。因此,距离计15b也可作为不经由加工头13所包括的各光学系统(尤其是至少fθ透镜1342)来测量工件W的位置的测量装置发挥功能。距离计15b的其他特征也可与拍摄装置15的其他特征相同。
距离计15b也可与射出所述测量光ML2的加工头13同样,作为对测定光的照射方向(例如,头坐标系的Z轴方向)上的工件W的位置(尤其是被照射有测定光的被照射部的位置)进行测量的测量装置发挥功能。进而,距离计15b也可对工件W的多个部位照射测定光。此时,距离计15b也可与射出所述测量光ML2的加工头13同样,作为对工件W的形状进行测量的测量装置发挥功能。
距离计15b得出的测量结果也可被用于与拍摄装置15得出的测量结果同样的用途。例如,控制装置3也可基于距离计15b得出的测量结果来控制微动驱动系统143(参照图12的步骤S14)。
距离计15b是与拍摄装置15同样地配置(即,安装或固定)于加工头13。即,距离计15b的配置形态也可与拍摄装置15的配置形态相同。因此,伴随加工头13的移动,距离计15b也移动。
另外,作为距离计15b的一例,例如可列举飞行时间(Time Of Flight,TOF)传感器。而且,在加工系统SYSb除了拍摄装置15以外还包括距离计15b的情况下,加工系统SYSb也可使用RGB-D传感器(即,可测量深度的传感器)来测量加工头13的位置。
此种第二实施方式的加工系统SYSb可享有与所述的第一实施方式的加工系统SYSa能够享有的效果同样的效果。
(3)第三实施方式的加工系统SYSc
继而,一边参照图18,一边对第三实施方式的加工系统SYS(以下,将第三实施方式的加工系统SYS称作“加工系统SYSc”)进行说明。图18是表示第三实施方式的加工系统SYSc的系统结构的系统结构图。
如图18所示,第三实施方式的加工系统SYSc与所述的第一实施方式的加工系统SYSa相比较,不同之处在于,取代加工装置1而包括加工装置1c。进而,加工系统SYSc与加工系统SYSa相比较,不同之处在于,也可不包括测量装置2。但是,加工系统SYSc也可包括测量装置2。加工系统SYSc的其他特征也可与加工系统SYSa的其他特征相同。加工装置1c与加工装置1相比较,不同之处在于包括卫星定位装置16c。加工装置1c的其他特征也可与加工装置1的其他特征相同。
卫星定位装置16c与所述测量装置2相同之处在于,能够测量加工头13以及工件W的至少一者的位置。但是,卫星定位装置16c对加工头13以及工件W的至少一者的位置测量方法与测量装置2对加工头13以及工件W的至少一者的位置测量方法不同。具体而言,卫星定位装置16c使用全球定位系统(Global Positioning System,GPS)等的卫星定位系统来测量加工头13以及工件W的至少一者的位置。因此,卫星定位装置16c也可包含接收装置,所述接收装置被配置在相对于加工头13以及工件W的至少一者而固定的位置(即,与加工头13以及工件W的至少一者的位置关系不发生变化的位置),且可接收来自构成卫星定位系统的人造卫星的信号。接收装置得到的接收结果(即,卫星定位装置16c得出的测量结果)被输出至控制装置3。控制装置3基于接收装置得到的接收结果,来算出配置有接收装置的加工头13以及工件W的至少一者的位置。另外,加工系统SYSc也可除了卫星定位装置16c以外或者取代于此,而包括区域定位装置。即,加工系统SYSc也可除了卫星定位装置16c以外或者取代于此,而使用区域定位装置来测量加工头13以及工件W的至少一者的位置。
此种第三实施方式的加工系统SYSc可享有与所述的第一实施方式的加工系统SYSa能够享有的效果同样的效果。
另外,所述的第二实施方式的加工系统SYSb也可包括第三实施方式的加工系统SYSc特有的构成要件。第三实施方式的加工系统SYSc特有的构成要件也可包含与卫星定位装置16c相关的构成要件。
(4)第四实施方式的加工系统SYSd
继而,一边参照图19,一边对第四实施方式的加工系统SYS(以下,将第四实施方式的加工系统SYS称作“加工系统SYSd”)进行说明。图19是表示第四实施方式的加工系统SYSd的系统结构的系统结构图。
如图19所示,第四实施方式的加工系统SYSd与所述的第一实施方式的加工系统SYSa相比较,不同之处在于,取代加工装置1而包括加工装置1d。进而,加工系统SYSd与加工系统SYSa相比较,不同之处在于,也可不包括测量装置2。但是,加工系统SYSd也可包括测量装置2。加工系统SYSd的其他特征也可与加工系统SYSa的其他特征相同。加工装置1d与加工装置1相比较,不同之处在于包括陀螺仪传感器16d。加工装置1d的其他特征也可与加工装置1的其他特征相同。
陀螺仪传感器16d是可检测加工头13的角速度的角速度检测装置。因此,陀螺仪传感器16d也可被配置于加工头13。陀螺仪传感器16d所检测出的加工头13的角速度被输出至控制装置3。控制装置3也可基于加工头13的角速度来算出加工头13的位置。例如,控制装置3也可通过对加工头13的角速度进行积分来算出加工头13的移动量,并基于加工头13的移动量来算出加工头13的位置。更具体而言,因此陀螺仪传感器16d也可视为作为能够测量加工头13的位置的测量装置发挥功能。
加工系统SYSd也可除了可检测加工头13的角速度的陀螺仪传感器16d以外或者取代于此,而包括可检测工件W的角速度的陀螺仪传感器16d。可检测工件W的角速度的陀螺仪传感器16d也可被配置于工件W。陀螺仪传感器16d所检测出的工件W的角速度被输出至控制装置3。控制装置3也可基于工件W的角速度来算出工件W的位置。例如,控制装置3也可通过对工件W的角速度进行积分而算出工件W的移动量,并基于工件W的移动量来算出工件W的位置。因此,陀螺仪传感器16d也可视为作为能够测量工件W的位置的测量装置发挥功能。
此种第四实施方式的加工系统SYSd可享有与所述的第一实施方式的加工系统SYSa能够享有的效果同样的效果。
另外,所述的第二实施方式的加工系统SYSb至第三实施方式的加工系统SYSc的至少一者也可包括第四实施方式的加工系统SYSd特有的构成要件。第四实施方式的加工系统SYSd特有的构成要件也可包含与陀螺仪传感器16d相关的构成要件。
(5)第五实施方式的加工系统SYSe
继而,一边参照图20以及图21,一边对第五实施方式的加工系统SYS(以下,将第五实施方式的加工系统SYS称作“加工系统SYSe”)进行说明。图20是表示第五实施方式的加工系统SYSe的系统结构的系统结构图。图21是表示第五实施方式的加工系统SYSe的加工装置1e的外观的正面图。
如图20以及图21所示,第五实施方式的加工系统SYSe与所述的第一实施方式的加工系统SYSa相比较,不同之处在于,取代加工装置1而包括加工装置1e。加工系统SYSe的其他特征也可与加工系统SYSa的其他特征相同。加工装置1e与加工装置1相比较,不同之处在于,取代头驱动系统14而包括头驱动系统14e。加工装置1e的其他特征也可与加工装置1的其他特征相同。头驱动系统14e与头驱动系统14相比较,不同之处在于,除了自行驱动系统141以外或者取代于此而包括飞行驱动系统141e。头驱动系统14e的其他特征也可与头驱动系统14的其他特征相同。
飞行驱动系统141e与可在支撑面SS上自行的自行驱动系统141的不同之处在于,可在离开支撑面SS的位置飞行。即,飞行驱动系统141e与通过在支撑面SS上自行来使加工头13移动的自行驱动系统141的不同之处在于,通过在离开支撑面SS的位置飞行来使加工头13移动。另外,离开支撑面SS的位置也可指与支撑面SS所处的位置不同的位置、以及与支撑面SS之间存在空间的位置中的至少一者。而且,飞行驱动系统141e飞行的状态也可指飞行驱动系统141e在空中飞行的状态。飞行驱动系统141e的其他特征也可与自行驱动系统141的其他特征相同。
此种第五实施方式的加工系统SYSe可享有与所述的第一实施方式的加工系统SYSa能够享有的效果同样的效果。
另外,所述的第二实施方式的加工系统SYSb至第四实施方式的加工系统SYSd的至少一者也可包括第五实施方式的加工系统SYSe特有的构成要件。第五实施方式的加工系统SYSe特有的构成要件也可包含与飞行驱动系统141e相关的构成要件。
(6)第六实施方式的加工系统SYSf
继而,一边参照图22,一边对第六实施方式的加工系统SYS(以下,将第六实施方式的加工系统SYS称作“加工系统SYSf”)进行说明。图22是表示第六实施方式的加工系统SYSf的系统结构的系统结构图。
如图22所示,第六实施方式的加工系统SYSf与所述的第一实施方式的加工系统SYSa相比较,不同之处在于包括多个加工装置1。图22所示的示例中,加工系统SYSf包括n(其中,n为2以上的整数)个加工装置1(具体而言,加工装置1#1至加工装置1#n)。加工系统SYSf的其他特征也可与加工系统SYSa的其他特征相同。
多个加工装置1分别相当于所述的加工装置1。因此,各加工装置1#k(其中,k为表示1以上且n以下的整数的变量)包括加工光源11、测量光源12、加工头13、头驱动系统14(即,自行驱动系统141、臂驱动系统142以及微动驱动系统143)以及拍摄装置15。另外,以下,为了方便说明,对加工装置1#k所包括的构成要件以及加工装置1#k固有的构成要件各自的参照符号的末尾附上“#k”这一标签。
多个加工装置1分别配置于不同的多个加工空间PSP。具体而言,如表示多个加工装置1的配置位置的平面图即图23所示,也可为,加工装置1#1被配置于加工空间PSP#1,加工装置1#2被配置于加工空间PSP#2,…,加工装置1#n被配置于加工空间PSP#n。头驱动系统14#k也可在加工空间PSP#k内使加工头13#k移动。另一方面,头驱动系统14#k也可以加工头13#k不会突出(进而,加工装置1#k不会突出)至加工空间PSP#k的外部的方式来使加工头13#k移动。加工装置1#k对工件W中的包含于加工空间PSP#k内的部分进行加工。即,加工装置1#k对工件W的表面中的包含于加工空间PSP#k内的区域照射加工光EL,由此来加工所述区域。具体而言,如图23所示,加工装置1#1对工件W的表面中的包含于加工空间PSP#1内的区域WP#1进行加工,加工装置1#2对工件W的表面中的包含于加工空间PSP#2内的区域WP#2进行加工,…,加工装置1#n对工件W的表面中的包含于加工空间PSP#n内的区域WP#n进行加工。
加工空间#k也可不与和加工空间#k不同的加工空间PSP#m(其中,m为表示1以上且n以下且与变量k不同的整数的变量)重复。或者,加工空间#k也可与加工空间PSP#m至少局部重复。图23所示的示例中,加工空间PSP#1与加工空间PSP#2局部重复。
测量装置2测量多个加工装置1各自包括的多个加工头13的位置。即,测量装置2(i)通过对加工装置1#1照射测量光ML3来测量加工装置1#1的加工头13#1的位置,(ii)通过对加工装置1#2照射测量光ML3来测量加工装置1#2的加工头13#2的位置,…,(n)通过对加工装置1#n照射测量光ML3来测量加工装置1#n的加工头13#n的位置。因此,在测量装置2的测量空间MSP中,也可包含多个加工空间PSP#1至PSP#n。另外,测量空间MSP也可指测量装置2能够测量存在于其内部的物体的位置的空间。
控制装置3对多个加工装置1分别进行控制。为了控制加工装置1#k,控制装置3也可至少使用拍摄装置15#k对工件W的位置测量结果、加工头13#k对工件W的位置测量结果与测量装置2对加工头13#k的位置测量结果。例如,控制装置3也可在图12的步骤S13中,基于测量装置2对加工头13#k的位置测量结果来控制自行驱动系统141#1以及臂驱动系统142#k,以使加工头13#k朝向加工装置1#k应加工的加工对象曝射区域PSA(以下称作加工对象曝射区域PSA#k)移动。此时,控制装置3也可控制头驱动系统14#k(尤其是自行驱动系统141#k以及臂驱动系统142#k)以及头驱动系统14#m(尤其是自行驱动系统141#m以及臂驱动系统142#m),以使加工装置1#k不会与其他加工装置1#m发生碰撞。尤其,在加工空间PSP#k与加工空间PSP#m至少局部重复的情况下,控制装置3也可控制头驱动系统14#k以及头驱动系统14#m,以使加工装置1#k不会与其他加工装置1#m发生碰撞。例如,控制装置3也可在图12的步骤S14中基于拍摄装置15#k得出的测量结果来控制微动驱动系统143#k,以使加工对象曝射区域PSA#k与加工头13#k(尤其是fθ透镜1342#k)的相对位置关系得以固定。例如,控制装置3也可在图12的步骤S16中基于加工头13#k得出的测量结果来控制检流计镜1341#k。
控制装置3也可控制多个加工装置1,以使多个加工装置1同时加工工件W。控制装置3也可控制多个加工装置1,以使多个加工装置1中的至少两个同时加工工件W。控制装置3也可控制多个加工装置1,以使多个加工装置1中的至少一个加工工件W,另一方面,多个加工装置1中的至少另一个不加工工件W。
此种第六实施方式的加工系统SYSf可享有与所述的第一实施方式的加工系统SYSa能够享有的效果同样的效果。尤其,在至少两个加工装置1同时加工工件W的情况下,与工件W的加工相关的生产率提高。
另外,所述的第二实施方式的加工系统SYSb至第五实施方式的加工系统SYSe的至少一者也可包括第六实施方式的加工系统SYSf特有的构成要件。第六实施方式的加工系统SYSf特有的构成要件也可包含与多个加工装置1相关的构成要件。
(7)第七实施方式的加工系统SYSg
继而,一边参照图24,一边对第七实施方式的加工系统SYS(以下,将第七实施方式的加工系统SYS称作“加工系统SYSg”)进行说明。图24是表示第七实施方式的加工系统SYSg的系统结构的系统结构图。
如图24所示,第七实施方式的加工系统SYSg与所述的第六实施方式的加工系统SYSf相比较,不同之处在于包括多个测量装置2。图24所示的示例中,加工系统SYSg包括两个测量装置2(具体而言,为测量装置2#1以及测量装置2#2)。但是,加工系统SYSg也可包括三个以上的测量装置2。加工系统SYSf的其他特征也可与加工系统SYSa的其他特征相同。
各测量装置2测量存在于各测量装置2的测量空间MSP内的至少一个加工头13的位置。例如,如表示多个加工装置1的配置位置的平面图即图25所示,测量装置2#1测量存在于测量装置2#1的测量空间MSP#1内的至少一个加工头13的位置。另一方面,测量装置2#2测量存在于测量装置2#2的测量空间MSP#2内的至少一个加工头13的位置。图25所示的示例中,在测量空间MSP#1内,存在n1(其中,n1为1以上的整数)个加工装置1(具体而言,加工装置1#1-1至加工装置1#1-n1)。因此,测量装置2#1测量加工装置1#1-1至加工装置1#1-n1分别包括的加工头13#1-1至加工头13#1-n1各自的位置。而且,图25所示的示例中,在测量空间MSP#2内,存在n2(其中,n2为1以上的整数)个加工装置1(具体而言,加工装置1#2-1至加工装置1#2-n2)。因此,测量装置2#2测量加工装置1#2-1至加工装置1#2-n2分别包括的加工头13#2-1至加工头13#2-n2各自的位置。
一个测量空间MSP也可不与和一个测量空间MSP不同的另一测量空间MSP重复。或者,一个测量空间MSP也可与另一测量空间MSP至少局部重复。图25所示的示例中,测量空间MSP#1与测量空间MSP#2局部重复。
加工装置1#1-1至加工装置1#1-n1被分别配置于测量空间MSP#1中所含的不同的多个加工空间PSP内。具体而言,也可如图25所示,加工装置1#1-1被配置于加工空间PSP#1-1,加工装置1#1-2被配置于加工空间PSP#1-2,…,加工装置1#1-n1被配置于加工空间PSP#1-n1。此时,加工装置1#1-1对工件W的表面中的包含于加工空间PSP#1-1内的区域WP#1-1进行加工,加工装置1#1-2对工件W的表面中的包含于加工空间PSP#1-2内的区域WP#1-2进行加工,…,加工装置1#1-n1对工件W的表面中的包含于加工空间PSP#1-n1内的区域WP#1-n1进行加工。
同样地,加工装置1#2-1至加工装置1#2-n2被分别配置于测量空间MSP#2中所含的不同的多个加工空间PSP内。具体而言,也可如图25所示,加工装置1#2-1被配置于加工空间PSP#2-1,加工装置1#2-2被配置于加工空间PSP#2-2,…,加工装置1#2-n2被配置于加工空间PSP#2-n2。此时,加工装置1#2-1对工件W的表面中的包含于加工空间PSP#2-1内的区域WP#2-1进行加工,加工装置1#2-2对工件W的表面中的包含于加工空间PSP#2-2内的区域WP#2-2进行加工,…,加工装置1#2-n2对工件W的表面中的包含于加工空间PSP#2-n2内的区域WP#2-n2进行加工。
控制装置3对多个加工装置1分别进行控制。为了控制加工装置1#1-k1(其中,k1为表示1以上且n1以下的整数的变量),控制装置3也可至少使用加工装置1#1-k1的拍摄装置15#1-k1对工件W的位置测量结果、加工装置1#1-k1的加工头13#1-k1对工件W的位置测量结果与测量装置2#1对加工装置1#1-k1的加工头13#1-k1的位置测量结果。另一方面,为了控制加工装置1#2-k2(其中,k2为表示1以上且n2以下的整数的变量),控制装置3也可至少使用加工装置1#2-k2的拍摄装置15#2-k2对工件W的位置测量结果、加工装置1#2-k2的加工头13#2-k2对工件W的位置测量结果与测量装置2#2对加工装置1#2-k2的加工头13#2-k2的位置测量结果。另外,第七实施方式中,控制装置3控制多个加工装置1的方法也可与第六实施方式中的方法相同,因此省略其详细说明。但是,第七实施方式中,控制装置3在图12的步骤S13中使加工头13移动时,也可基于测量装置2#1以及测量装置2#2得出的测量结果来控制加工装置1#1-k1的头驱动系统14#1-k1以及加工装置1#2-k2的头驱动系统14#2-k2,以使加工装置1#1-k1不会与加工装置1#2-k2发生碰撞。
此种第七实施方式的加工系统SYSg可享有与所述的第六实施方式的加工系统SYSf能够享有的效果同样的效果。
另外,第六实施方式的加工系统SYSf以及第七实施方式的加工系统SYSg中,测量装置2的数量少于加工装置1的数量。但是,测量装置2的数量也可多于加工装置1的数量。而且,加工装置1的数量与测量装置2的数量也可为同数量。
另外,所述的第二实施方式的加工系统SYSb至第五实施方式的加工系统SYSe的至少一者也可包括第七实施方式的加工系统SYSg特有的构成要件。第七实施方式的加工系统SYSg特有的构成要件也可包含与多个测量装置2相关的构成要件。
(8)变形例
所述的说明中,加工系统SYS使用拍摄装置15来测量工件W的位置,使用经由测量光学系统132的测量光ML2来测量工件W的位置,并使用测量装置2来测量加工头13以及工件W的至少一者的位置。但是,加工系统SYS也可不使用拍摄装置15来测量工件W的位置。此时,加工系统SYS也可不包括拍摄装置15。加工系统SYSa也可不进行图12的步骤S14中的动作。而且,加工系统SYS也可不使用经由测量光学系统132的测量光ML2来测量工件W的位置。此时,加工系统SYS也可不包括对工件W照射测量光ML2所需的构成元件(具体而言,为测量光源12以及测量光学系统132)。加工系统SYSa也可不进行图12的步骤S16中的动作。加工系统SYS也可不使用测量装置2来测量加工头13以及工件W的至少一者的位置。此时,加工系统SYS也可不包括测量装置2。
所述的说明中,加工系统SYS包括可射出加工光EL的加工头13。但是,加工系统SYS也可除了可射出加工光EL的加工头13以外或者取代于此,而包括加工头13h,所述加工头13h包括可对工件W进行任意动作的任意的末端执行器136h。将表示包括末端执行器136h的加工头13h的一例示于图26。图26所示的示例中,末端执行器136h被安装于头框体135。包括此种末端执行器136h的加工系统SYS也可被称作机器人系统。加工头13h与加工头13的不同之处也可在于,也可不包括与加工光EL相关的构成元件(具体而言,为加工光学系统131)。进而,在加工头13h不包括与加工光EL相关的构成元件的情况下,加工头13h也可不使加工光EL与测量光ML2合成,因此也可不包括合成光学系统133。但是,加工头13h也可包括与加工光EL相关的构成元件以及合成光学系统133。
所述的说明中,加工装置1通过对工件W照射加工光EL来加工工件W。但是,加工装置1也可将与光不同的任意的能量射束(也可将此能量射束称作“加工射束”)照射至工件W以加工工件W。此时,加工装置1也可除了加工光源11以外或者取代于此,而包括可生成任意的能量射束的射束源。作为任意的能量射束的一例,可列举电子束以及聚焦离子束等的带电粒子束。作为任意的能量射束的另一例,可列举电磁波。
或者,加工装置1也可使用工具来进行工件W。即,加工装置1也可对工件W进行机械加工。此时,加工头13也可除了各光学系统以外或者取代于此而包括工具。但是,即便在加工装置1进行机械加工的情况下,当加工头13使用测量光ML2来测量工件W的位置时,加工头13也可包括对工件W照射测量光ML2所需的光学系统(具体而言,为测量光学系统132以及物镜光学系统134)。
加工装置1也可包括排气装置。也可为,排气装置可排出配置有工件W的加工空间内的气体。尤其,也可为,排气装置通过排出加工空间内的气体,从而能够将因加工光EL的照射而产生的多余物质从加工空间抽吸至加工空间的外部。尤其,在所述多余物质存在于加工光EL的光路上的情况下,所述多余物质有可能对加工光EL向工件W的照射造成影响。因此,排气装置也可从尤其是包含加工头13的末端光学元件即fθ透镜1342与工件W之间的加工光EL的光路的空间中,与所述空间内的气体一同抽吸多余物质。另外,作为多余物质的一例,可列举工件W的蒸气(即,为包含工件W的蒸气凝聚而成的微细粒子的气体,所谓的烟雾)。
加工装置1也可包括气体供给装置。气体供给装置也可对配置有工件W的加工空间供给气体。尤其,气体供给装置也可通过对加工空间供给气体,从而防止因加工光EL的照射而产生的多余物质附着于位于加工空间内的加工头13(尤其是加工头13的末端光学元件即fθ透镜1342)。气体供给装置也可通过对加工空间供给气体,从而吹走(即,也可去除)附着于加工头13(尤其是加工头13的末端光学元件即fθ透镜1342)的多余物质。
所述的各实施方式的要件能够适当组合。也可不使用所述的各实施方式的要件中的一部分。所述的各实施方式的要件能够适当地与其他实施方式的要件置换。而且,在法律允许的范围内,援引在所述的各实施方式中所引用的与装置等相关的所有公开公报以及美国专利公开作为本文记载的一部分。
而且,本发明可在不违背能够从权利要求以及说明书整体读取的发明的主旨或思想的范围适当变更,伴随如上所述的变更的加工系统也包含在本发明的技术思想中。
符号的说明
1:加工装置
13:加工头
131:加工光学系统
132:测量光学系统
134:物镜光学系统
14:头驱动系统
141:自行驱动系统
142:臂驱动系统
143:微动驱动系统
15:拍摄装置
2:测量装置
3:控制装置
EL:加工光
ML1、ML2、ML3:测量光
SYS:加工系统
Claims (66)
1.一种加工系统,经由照射光学系统将加工光照射至物体以对所述物体进行加工,所述加工系统包括:
照射装置,具有所述照射光学系统中的至少末端光学元件;
移动装置,使所述照射装置移动;
第一测量装置,配置于所述照射装置且测量所述物体的位置;
第二测量装置,经由所述照射光学系统中的至少所述末端光学元件来测量所述物体的位置;以及
第三测量装置,从离开所述照射装置的位置朝向所述照射装置照射测量光,检测所述测量光以测量所述照射装置的位置。
2.根据权利要求1所述的加工系统,还包括:
驱动装置,以比所述移动装置的移动行程小的移动行程来驱动所述照射装置,
所述驱动装置基于所述第一测量装置得出的测量结果来驱动所述照射装置。
3.根据权利要求1或2所述的加工系统,其中
所述移动装置基于所述第三测量装置得出的测量结果来使所述照射装置移动,
在所述照射装置通过所述移动装置进行移动的期间或移动后,开始借助所述第一测量装置的测量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的加工系统,还包括:
驱动装置,以比所述移动装置的移动行程小的移动行程来驱动所述照射装置;以及
焦点位置变更装置,变更所述加工光的焦点位置,
所述移动装置基于所述第三测量装置得出的测量结果来使所述照射装置以及所述第一测量装置移动,
所述驱动装置在所述照射装置通过所述移动装置进行移动的期间或移动后,基于所述第一测量装置得出的测量结果,在至少一个方向上驱动所述照射装置,
所述焦点位置变更装置在所述照射装置由所述驱动装置予以驱动的期间或驱动后,基于所述第二测量装置得出的测量结果来变更所述加工光的焦点位置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的加工系统,其中
所述加工系统基于所述第一测量装置得出的测量结果、所述第二测量装置得出的测量结果以及所述第三测量装置得出的测量结果来加工所述物体。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的加工系统,其中
所述第二测量装置经由所述照射光学系统的至少一部分来照射来自测量光源的测量光源光且经由所述照射光学系统来检测来自所述物体的所述测量光源光,由此来测量所述物体的位置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的加工系统,其中
从所述照射装置直至所述物体为止之间的距离比所述第三测量装置与所述照射装置之间的距离长。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的加工系统,其中
所述第一测量装置的测量分辨率以及所述第二测量装置的测量分辨率高于所述第三测量装置的测量分辨率。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的加工系统,还包括:
控制装置,控制所述物体的加工,
所述控制装置基于所述第一测量装置的测量结果来识别所述物体的规定区域,并进行使所述照射装置相对于所识别出的所述规定区域而静止的控制。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的加工系统,还包括:
控制装置,控制所述物体的加工,
所述控制装置基于所述第三测量装置的测量结果来控制所述移动装置,以使所述照射装置朝向所述物体的规定区域移动,
基于所述第一测量装置的测量结果来识别所述规定区域,并进行使所述照射装置相对于所识别出的所述规定区域而静止的控制,且
基于所述第二测量装置的测量结果来控制所述照射装置以进行加工。
11.一种加工系统,经由照射光学系统将加工光照射至物体以对物体进行加工,所述加工系统包括:
照射装置,具有所述照射光学系统中的至少末端光学元件;
移动装置,使所述照射装置移动;
第一测量装置,配置于所述照射装置且测量所述物体的位置;
第二测量装置,经由所述照射光学系统来测量所述物体的位置;以及
第三测量装置,测量所述照射装置的位置。
12.一种加工系统,经由照射光学系统将加工光照射至物体以对物体进行加工,所述加工系统包括:
照射装置,具有所述照射光学系统中的至少末端光学元件;
移动装置,使所述照射装置移动;
第一测量装置,配置在相对于所述末端光学元件而固定的位置,且测量所述物体的位置;
第二测量装置,经由所述末端光学元件来测量所述物体的位置;以及
第三测量装置,对配设在相对于所述末端光学元件而固定的位置的反射部照射测量光,并检测由所述反射部所反射的测量光,以测量所述反射部的位置。
13.一种加工系统,对物体进行加工,所述加工系统包括:
可动臂;
末端执行器,连接于可动臂,且用于加工所述物体;
第一测量装置,相对于所述末端执行器而固定,且测量所述物体的位置;
第二测量装置,经由照射光学系统来测量所述物体的位置;以及
第三测量装置,从离开所述末端执行器的位置朝向所述末端执行器照射测量光,并检测所述测量光以测量所述末端执行器的位置。
14.一种加工系统,经由照射光学系统将加工光照射至物体以对物体进行加工,所述加工系统包括:
照射装置,具有所述照射光学系统中的至少末端光学元件;
第一测量装置,至少测量与所述加工光的照射方向相交的方向上的所述物体的位置;
移动装置,使所述照射装置以及所述第一测量装置移动;
第二测量装置,经由所述照射光学系统的至少一部分来测量所述加工光的照射方向上的所述物体的位置;以及
第三测量装置,从离开所述照射装置的位置朝向所述照射装置照射测量光,并检测所述测量光以测量所述照射装置的位置。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的加工系统,其中
所述加工系统基于所述第一测量装置得出的测量结果、所述第二测量装置得出的测量结果以及所述第三测量装置得出的测量结果来加工所述物体。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的加工系统,其中
所述第一测量装置的测量分辨率以及所述第二测量装置的测量分辨率高于所述第三测量装置的测量分辨率。
17.根据权利要求11、12以及14中任一项所述的加工系统,还包括:
驱动装置,以比所述移动装置的移动行程小的移动行程来驱动所述照射装置,
所述驱动装置基于所述第一测量装置得出的测量结果来驱动所述照射装置。
18.根据权利要求11、12、14以及17中任一项所述的加工系统,其中
所述移动装置基于所述第三测量装置得出的测量结果来使所述照射装置移动,
在所述照射装置通过所述移动装置进行移动的期间或移动后,开始借助所述第一测量装置的测量。
19.根据权利要求11、12、14、17以及18中任一项所述的加工系统,还包括:
驱动装置,以比所述移动装置的移动行程小的移动行程来驱动所述照射装置;以及
焦点位置变更装置,变更所述加工光的焦点位置,
所述移动装置基于所述第三测量装置得出的测量结果来使所述照射装置以及所述第一测量装置移动,
所述驱动装置在所述照射装置通过所述移动装置进行移动的期间或移动后,基于所述第一测量装置得出的测量结果而在至少一个方向上驱动所述照射装置,
所述焦点位置变更装置在所述照射装置由所述驱动装置予以驱动的期间或驱动后,基于所述第二测量装置得出的测量结果来变更所述加工光的焦点位置。
20.根据权利要求11、12、14以及17至19中任一项所述的加工系统,其中
所述第二测量装置经由所述照射光学系统的至少一部分来照射来自测量光源的测量光源光且经由所述照射光学系统来检测来自所述物体的所述测量光源光,由此来测量所述物体的位置。
21.根据权利要求11、12、14以及17至20中任一项所述的加工系统,其中
从所述照射装置直至所述物体为止之间的距离比所述第三测量装置与所述照射装置之间的距离长。
22.根据权利要求11、12、14以及17至21中任一项所述的加工系统,还包括:
控制装置,控制所述物体的加工,
所述控制装置基于所述第一测量装置的测量结果来识别所述物体的规定区域,并进行使所述照射装置相对于所识别出的所述规定区域而静止的控制。
23.根据权利要求13所述的加工系统,其中
所述加工系统经由照射光学系统将加工光照射至所述物体以加工所述物体,
所述末端执行器包含具有所述照射光学系统中的至少末端光学元件的照射装置,
所述可动臂是使所述照射装置移动的移动装置。
24.根据权利要求23所述的加工系统,还包括:
驱动装置,以比所述可动臂的移动行程小的移动行程来驱动所述照射装置,
所述驱动装置基于所述第一测量装置得出的测量结果来驱动所述照射装置。
25.根据权利要求23或24所述的加工系统,其中
所述可动臂基于所述第三测量装置得出的测量结果来使所述照射装置移动,
在所述照射装置通过所述可动臂进行移动的期间或移动后,开始借助所述第一测量装置的测量。
26.根据权利要求23至25中任一项所述的加工系统,还包括:
驱动装置,以比所述可动臂的移动行程小的移动行程来驱动所述照射装置;以及
焦点位置变更装置,变更所述加工光的焦点位置,
所述可动臂基于所述第三测量装置得出的测量结果来使所述照射装置以及所述第一测量装置移动,
所述驱动装置在所述照射装置通过所述可动臂进行移动的期间或移动后,基于所述第一测量装置得出的测量结果而在至少一个方向上驱动所述照射装置,
所述焦点位置变更装置在所述照射装置由所述驱动装置予以驱动的期间或驱动后,基于所述第二测量装置得出的测量结果来变更所述加工光的焦点位置。
27.根据权利要求23至26中任一项所述的加工系统,其中
所述第二测量装置经由所述照射光学系统的至少一部分来照射来自测量光源的测量光源光且经由所述照射光学系统来检测来自所述物体的所述测量光源光,由此来测量所述物体的位置。
28.根据权利要求23至27中任一项所述的加工系统,其中
从所述照射装置直至所述物体为止之间的距离比所述第三测量装置与所述照射装置之间的距离长。
29.根据权利要求23至28中任一项所述的加工系统,还包括:
控制装置,控制所述物体的加工,
所述控制装置基于所述第一测量装置的测量结果来识别所述物体的规定区域,并进行使所述照射装置相对于所识别出的所述规定区域而静止的控制。
30.根据权利要求1至29中任一项所述的加工系统,其中
所述第一测量装置包含能够拍摄所述物体的拍摄装置。
31.根据权利要求30所述的加工系统,其中
所述拍摄装置能够拍摄形成于所述物体的物体标记。
32.根据权利要求1至12以及14中任一项所述的加工系统,其中
所述第一测量装置包含第一光学测量装置,所述第一光学测量装置不经由所述照射光学系统而将测定光照射至所述物体,且不经由所述照射光学系统而检测来自所述物体的所述测定光,由此能够测量所述物体的位置。
33.根据权利要求1至12、14以及32中任一项所述的加工系统,其中
所述第一测量装置不经由至少所述末端光学系统而测量所述物体的位置。
34.根据权利要求1至12、14以及32至33中任一项所述的加工系统,其中
所述第二测量装置包含第二光学测量装置,所述第二光学测量装置能够经由所述照射光学系统来照射来自测量光源的测量光源光,且经由所述照射光学系统来检测来自所述物体的所述测量光源光。
35.根据权利要求6、20、27或34所述的加工系统,其中
所述测量光源为第一测量光源,
所述第二测量装置能够检测经由所述照射光学系统的来自所述物体的所述测量光源光、与来自第二测量光源的参照光的干涉光。
36.根据权利要求35所述的加工系统,其中
所述测量光源光以及所述参照光的至少一者包含含有在频率轴上等间隔地排列的频率成分的脉冲光。
37.根据权利要求1至12、14以及32至34中任一项所述的加工系统,其中
所述第三测量装置包含第三光学测量装置,所述第三光学测量装置能够照射所述测量光且检测来自所述照射装置的所述测量光。
38.根据权利要求1至12、14、32至34以及37中任一项所述的加工系统,其中
所述第三测量装置包含位置测量装置,所述位置测量装置能够从离开所述照射装置以及所述物体的位置,测量所述照射装置以及所述物体的至少一者的位置。
39.根据权利要求1至38中任一项所述的加工系统,其中
所述第一测量装置能够测量沿着第一测量轴的方向、沿着与所述第一测量轴交叉的第二测量轴的方向、以及绕与第一测量轴及第二测量轴这两者交叉的第三测量轴的旋转方向中的至少一个方向上的所述物体的位置。
40.根据权利要求1至39中任一项所述的加工系统,其中
所述第二测量装置能够测量沿着第三测量轴的方向上的所述物体的位置,所述第三测量轴与第一测量轴以及和所述第一测量轴交叉的第二测量轴这两者交叉。
41.根据权利要求40所述的加工系统,其中
所述第二测量装置照射来自测量光源的测量光源光且检测来自所述物体的所述测量光源光,由此来测量所述物体的位置,
沿着所述第三测量轴的方向与沿着所述测量光源光的照射方向的方向平行。
42.根据权利要求1至41中任一项所述的加工系统,其中
所述第二测量装置对所述物体的表面的多个部位分别照射来自测量光源的测量光源光,且经由所述照射光学系统来检测来自所述多个部位的测量光源光,由此,能够检测所述物体的表面的形状。
43.根据权利要求1至42中任一项所述的加工系统,其中
所述第二测量装置能够测量沿着与第一测量轴及和所述第一测量轴交叉的第二测量轴这两者交叉的第三测量轴的方向、绕所述第一测量轴的旋转方向、以及绕所述第二测量轴的旋转方向中的至少一个方向上的所述物体的位置。
44.根据权利要求1至12、14、32至34以及37至38中任一项所述的加工系统,其中
所述第三测量装置包含能够检测所述照射装置的角速度的角速度检测装置。
45.根据权利要求13以及23至29中任一项所述的加工系统,其中
所述第三测量装置包含能够检测所述末端执行器的角速度的角速度检测装置。
46.根据权利要求1至12、14、32至34、37至38以及44中任一项所述的加工系统,其中
所述第三测量装置包含卫星定位装置,所述卫星定位装置能够使用卫星定位系统来测量所述照射光学系统以及所述物体的至少一者的位置。
47.根据权利要求13、23至29以及45中任一项所述的加工系统,其中
所述第三测量装置包含卫星定位装置,所述卫星定位装置能够使用卫星定位系统来测量所述末端执行器的位置。
48.根据权利要求1至12、14、32至34、37至38、44以及46中任一项所述的加工系统,其中
所述第三测量装置能够测量沿着第一测量轴的方向、沿着与所述第一测量轴交叉的第二测量轴的方向、沿着与第一测量轴及第二测量轴这两者交叉的第三测量轴的方向、绕所述第一测量轴的旋转方向、绕所述第二测量轴的旋转方向、以及绕所述第三测量轴的旋转方向中的至少一个方向上的所述照射装置的位置。
49.根据权利要求13、23至29、45以及47中任一项所述的加工系统,其中
所述第三测量装置能够测量沿着第一测量轴的方向、沿着与所述第一测量轴交叉的第二测量轴的方向、沿着与第一测量轴及第二测量轴这两者交叉的第三测量轴的方向、绕所述第一测量轴的旋转方向、绕所述第二测量轴的旋转方向、以及绕所述第三测量轴的旋转方向中的至少一个方向上的所述末端执行器的位置。
50.根据权利要求13所述的加工系统,其中
所述加工系统经由照射光学系统将加工光照射至所述物体以加工所述物体,
所述末端执行器包含具有所述照射光学系统中的至少末端光学元件的照射装置,
所述可动臂是使所述照射装置移动的移动装置。
51.根据权利要求1至12、14、32至34、37至38、44、48以及50中任一项所述的加工系统,其中
所述移动装置为第一移动装置,
所述加工系统还包括:
驱动装置,以比所述第一移动装置的移动行程小的移动行程来驱动所述照射装置;以及
第二移动装置,以比所述第一移动装置的移动行程大的移动行程来使所述照射装置移动,
所述照射光学系统包含焦点位置变更装置,所述焦点位置变更装置通过变更所述加工光的焦点位置来变更所述加工光在所述物体的表面上的照射位置,
所述驱动装置包含:
第一连接构件,连接于所述照射装置;
第二连接构件,连接于所述第一移动装置;
驱动构件,通过变更所述第一连接构件与所述第二连接构件的相对位置关系来使所述照射装置相对于所述物体而移动;以及
弹性构件,结合所述第一连接构件与所述第二连接构件,
所述第一移动装置包含:
第三连接构件,连接于所述驱动装置;
第四连接构件,连接于所述第二移动装置;以及
可动构件,能够移动,以变更所述第三连接构件与所述第四连接构件的相对位置关系,
所述第二移动装置包含:
第五连接构件,连接于所述第一移动装置;以及
移动机构,使第五连接构件相对于所述物体而移动。
52.根据权利要求51所述的加工系统,其中
所述可动构件包含多个臂构件与可动自如地连接所述多个臂构件的接头构件。
53.根据权利要求51或52中任一项所述的加工系统,其中
所述移动机构包含能够不干涉所述物体而自行的自行装置以及能够在离开所述物体的位置飞行的飞行装置中的至少一者。
54.根据权利要求51至53中任一项所述的加工系统,其中
所述驱动装置的移动精度高于所述第一移动装置的移动精度,
所述第一移动装置的移动精度高于所述第二移动装置的移动精度。
55.根据权利要求51至54中任一项所述的加工系统,其中
进行第一动作,所述第一动作是:基于所述第三测量装置的测量结果以及与曝射区域的位置相关的位置信息来控制所述第一移动装置以及第二移动装置的至少一者,以使所述照射装置移动到所述照射光学系统能够对所述物体的表面的所述曝射区域照射所述加工光的位置,
在进行了所述第一动作后,进行第二动作,所述第二动作是:基于所述第一测量装置的测量结果来控制所述驱动装置,以使所述曝射区域与所述照射光学系统中的至少末端光学元件的相对位置关系得以固定,且基于所述第二测量装置的测量结果以及表示所述曝射区域的加工内容的加工内容信息来控制所述焦点位置变更装置,以对所述曝射区域的期望位置照射所述加工光。
56.根据权利要求55所述的加工系统,其中
在进行所述第一动作的期间内,所述驱动装置不使所述照射装置移动,且所述焦点位置变更装置不变更所述焦点位置,
在进行所述第二动作的期间内,所述第一移动装置及第二移动装置不使所述照射装置移动。
57.根据权利要求55或56中任一项所述的加工系统,其中
在进行所述第一动作的期间内,所述第二移动装置使所述照射装置移动后,所述第一移动装置使所述照射装置移动。
58.一种加工系统,对物体进行加工,所述加工系统包括:
第一照射装置,具有将第一加工光照射至所述物体的第一照射光学系统中的至少第一末端光学元件;
第二照射装置,具有将第二加工光照射至所述物体的第二照射光学系统中的至少第二末端光学元件;以及
测量装置,测量所述第一照射装置及第二照射装置的位置,
所述第一照射装置对所述物体的第一区域进行加工,
所述第二照射装置对所述物体的第二区域进行加工,
所述测量装置能够从离开所述第一照射装置、所述第二照射装置以及所述物体的位置测量所述第一照射装置及第二照射装置的位置。
59.根据权利要求58所述的加工系统,包括:
第一移动装置,使所述第一照射装置移动;
第二移动装置,使所述第二照射装置移动;以及
控制装置,控制所述第一移动装置及第二移动装置,
所述控制装置基于所述测量装置的结果来使所述第一照射装置及第二照射装置移动。
60.根据权利要求59所述的加工系统,其中
所述控制装置基于所述测量装置的测量结果来使所述第一照射装置及第二照射装置移动,以使所述第一照射装置与所述第二照射装置不会发生碰撞。
61.根据权利要求58至60中任一项所述的加工系统,其中
所述第一照射装置被配置于第一加工空间,
所述第二照射装置被配置于与所述第一加工空间不同的第二加工空间。
62.根据权利要求58至61中任一项所述的加工系统,其中
所述测量装置为第一测量装置,
所述加工系统包括:
第三照射装置,具有将第三加工光照射至所述物体的第三照射光学系统中的至少第三末端光学元件;以及
第二测量装置,测量所述第三照射装置的位置,
所述第三照射装置对所述物体的第三区域进行加工,
所述第二测量装置能够从离开所述第三照射装置以及所述物体的位置测量所述第三照射装置的位置。
63.根据权利要求62所述的加工系统,包括:
第一移动装置,使所述第一照射装置移动;
第二移动装置,使所述第二照射装置移动;
第三移动装置,使所述第三照射装置移动;以及
控制装置,控制所述第一移动装置至第三移动装置,
所述控制装置基于所述第一测量装置的测量结果来使所述第一照射装置及第二照射装置移动,
所述控制装置基于所述第二测量装置的测量结果来使所述第三照射装置移动。
64.根据权利要求63所述的加工系统,其中
所述控制装置基于所述第一测量装置及第二测量装置的结果来使所述第一照射装置至第三照射装置移动,以使所述第一照射装置、所述第二照射装置与所述第三照射装置不会发生碰撞。
65.根据权利要求62至64中任一项所述的加工系统,其中
所述第一照射装置被配置于第一加工空间,
所述第二照射装置被配置于与所述第一加工空间不同的第二加工空间
所述第三照射装置被配置于与所述第一加工空间及第二加工空间不同的第三加工空间。
66.一种加工系统,经由照射光学系统将加工光照射至物体以对所述物体进行加工,所述加工系统包括:
照射装置,具有所述照射光学系统中的至少末端光学元件;
移动装置,使所述照射装置移动;
第一测量装置,配置于所述照射装置且测量所述物体的位置;
第二测量装置,经由所述照射光学系统中的至少所述末端光学元件来测量所述物体的位置;以及
第三测量装置,从离开所述照射装置的位置朝向所述照射装置照射测量光,检测所述测量光以测量所述照射装置的位置。
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