TW201423033A - 形狀測定裝置、構造物製造系統、載台裝置、形狀測定方法、構造物製造方法、記錄有程式之記錄媒體 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種測定被檢測物形狀之形狀測定裝置，具備包含對該被檢測物照射光之照射光學系與檢測照射於該被檢測物而被該被檢測物反射之光之攝影元件的探測器、使該探測器在該被檢測物周圍旋轉的旋轉機構、與該旋轉機構之旋轉軸相隔一距離配置、保持該探測器並隨著該探測器之旋轉改變該探測器相對該被檢測物之姿勢的保持部、以及使用以該攝影元件檢測之訊號以算出該被檢測物之形狀資訊的運算部。

Description

形狀測定裝置、構造物製造系統、載台裝置、形狀測定方法、構造物製造方法、記錄有程式之記錄媒體

本發明係關於形狀測定裝置及構造物製造系統、以及構造物製造方法。

使用光切斷法等之形狀測定技術，被利用於測定工業製品等被檢測物之形狀等。此形狀測定技術，例如，係以攝影元件拍攝光照射之被檢測物表面，根據其結果測定被檢測物形狀之技術。例如，參照專利文獻1。

先行技術文獻

[專利文獻1]美國專利申請公開第2012/0194651號說明書

然而，有因應被檢測物之形狀而改變探測器之姿勢的情形。一直以來係藉由改變被檢測物之姿勢或探測器之姿勢之至少一方，以對被檢測物之觀察位置將探測器之姿勢調整於最佳。此場合，調整探測器與被檢測物間之位置之操作有可能是非常繁雜的。

本發明係在考量上述之點而成，其目的在提供一種能容易地進行探測器與被檢測物間之位置調整之形狀測定裝置、構造物製造系統、 載台裝置、形狀測定方法、構造物製造方法、程式、以及記錄媒體。

本發明第1態樣，提供一種形狀測定裝置，係用以測定被檢測物之形狀，具備：探測器，包含將光照射於被檢測物之照射光學系、與檢測照射於被檢測物而被被檢測物反射之光之攝影元件；旋轉機構，用以使探測器在被檢測物之周圍旋轉；保持部，與旋轉機構之旋轉軸相隔一距離配置，保持探測器並隨著探測器之旋轉變更探測器相對被檢測物之姿勢；以及運算部，使用以攝影元件檢測之訊號算出被檢測物之形狀資訊。

本發明第2態樣，提供一種構造物製造系統，具備：成形裝置，根據與構造物形狀相關之設計資訊形成構造物；如第1態樣之形狀測定裝置，係測定以成形裝置形成之構造物之形狀；以及控制裝置，係比較以形狀測定裝置測定之顯示構造物形狀之形狀資訊與設計資訊。

本發明第3態樣，提供一種載台裝置，係用於測定被檢測物形狀之形狀測定裝置，具備：旋轉機構，係使包含將光照射於被檢測物之照射光學系、與檢測照射於被檢測物而被被檢測物反射之光之攝影元件的探測器，於被檢測物之周圍旋轉；以及保持裝置，與旋轉機構之旋轉軸相隔一距離配置，保持探測器並隨著探測器之旋轉變更探測器相對被檢測物之姿勢。

本發明第4態樣，提供一種測定被檢測物形狀之形狀測定方法，包含：從包含將光照射於該被檢測物之照射光學系、與檢測照射於該被檢測物而被該被檢測物反射之光之攝影元件的探測器，對該被檢測物照射光，以該攝影元件接收於該被檢測物反射之光，以檢測來自該攝影元件 之訊號的動作；以及將配置在與使該探測器在該被檢測物周圍旋轉之旋轉軸分離位置之探測器，隨著該探測器之旋轉改變該探測器相對該被檢測物之姿勢的動作。

本發明第5態樣，提供一種構造物製造方法，包含：根據與構造物形狀相關之設計資訊使構造物成形之動作；以第1態樣之形狀測定裝置測定成形之構造物形狀的動作；以及比較顯示以形狀測定裝置測定之該構造物形狀之形狀資訊與設計資訊的動作。

本發明第6態樣，提供一種電腦可讀取之記錄媒體，其記錄有可使電腦實施下列動作之程式：包含將射出照射於被檢測物之光之照射光學系、與檢測照射於該被檢測物而被該被檢測物反射之光之攝影元件的探測器在被檢測物之周圍旋轉，且該探測器與該探測器之旋轉之旋轉軸相距一距離，該探測器旋轉來以該探測器檢測來自該攝影元件之訊號的動作；以及使用該被檢測之訊號，取得該被檢測物之形狀資訊的動作。

本發明第7態樣，提供一種記錄有第6態樣之程式，電腦可讀取之記錄媒體。

本發明，即使是在使探測器旋轉以進行形狀資訊之測定之情形時，亦能容易地進行探測器與被檢測物間之位置調整。

1‧‧‧形狀測定裝置

2‧‧‧掃描裝置

3‧‧‧光學探測器(探測器)

4‧‧‧控制裝置

5‧‧‧顯示裝置

6‧‧‧輸入裝置

7‧‧‧保持部

8‧‧‧光源裝置

9‧‧‧攝影裝置

10‧‧‧驅動部

11‧‧‧位置檢測部

12‧‧‧光源

13‧‧‧照明光學系

14‧‧‧形狀資訊取得部(運算部)

17‧‧‧畸變檢測部(變形檢測部)

20‧‧‧攝影元件

20a‧‧‧受光面

21‧‧‧成像光學系

21a‧‧‧物體面

50X‧‧‧X移動部

50Y‧‧‧Y移動部

50Z‧‧‧Z移動部

51X、51Y、51Z‧‧‧導引部

53‧‧‧旋轉驅動部(旋轉機構、驅動部)

53a‧‧‧旋轉軸線(旋轉軸)

54‧‧‧旋轉驅動部(第2旋轉機構)

55‧‧‧保持構件(保持部)

55A‧‧‧第1保持部(第1部分)

55B‧‧‧第2保持部(第2部分)

60‧‧‧直動機構(距離變更機構)

62‧‧‧位置資訊修正部(修正部)

65‧‧‧振動資訊取得部

66‧‧‧振動判定部

67‧‧‧攝影控制部

203‧‧‧成形裝置

204‧‧‧控制裝置

B‧‧‧基座部

L‧‧‧照明光束

M‧‧‧物體(被檢測物)

圖1係顯示第1實施形態之形狀測定裝置的立體圖。

圖2係顯示第1實施形態之形狀測定裝置之構成的示意圖。

圖3係顯示第1實施形態之形狀測定裝置的俯視圖。

圖4係顯示第1實施形態之形狀測定裝置的側視圖。

圖5係顯示第1實施形態之形狀測定裝置的前視圖。

圖6(A)~(D)係顯示第1實施形態之形狀測定裝置之測定動作例的圖。

圖7(A)~(D)係顯示第1實施形態之形狀測定裝置之測定動作例的圖。

圖8係顯示第2實施形態之形狀測定裝置之一部分的圖。

圖9係顯示第2實施形態中之保持構件之動作的圖。

圖10係顯示第3實施形態之形狀測定裝置之概略構成的方塊圖。

圖11係顯示第4實施形態之形狀測定裝置之概略構成的方塊圖。

圖12係顯示第5實施形態之形狀測定裝置之概略構成的方塊圖。

圖13係顯示第6實施形態之形狀測定裝置之概略構成的方塊圖。

圖14係顯示本實施形態之構造物製造系統之構成的圖。

圖15係顯示本實施形態之構造物製造方法的流程圖。

以下，參照圖1~圖15，說明本發明之形狀測定裝置、構造物製造系統、載台裝置、形狀測定方法、構造物製造方法、程式、及記錄媒體之實施形態。

以下之說明中，係設定一XYZ正交座標系，一邊參照此XYZ正交座標系一邊說明各部位之位置關係。Z軸方向係設定為例如鉛直方向，X軸方向及Y軸方向則係設定為例如於水平方向平行且彼此正交之方向。此外，設 繞X軸、Y軸、及Z軸旋轉(傾斜)之方向分別為θ X、θ Y及θ Z方向。

(第1實施形態)

圖1係顯示第1實施形態之形狀測定裝置1之外觀的圖、圖2係顯示本實施形態之形狀測定裝置1之概略構成的示意圖、圖3係形狀測定裝置1的俯視圖、圖4係形狀測定裝置1的左側視圖、圖5係形狀測定裝置1的前視圖。形狀測定裝置1，例如係利用光切斷法以測定測定對象物體(被檢測物)M之三維形狀的裝置。

形狀測定裝置1，具備掃描裝置2、光學探測器3、控制裝置4。形狀測定裝置1，係以光學探測器3拍攝設在基座部B之保持部7所保持之物體M之裝置。

掃描裝置2，係使物體M與光學探測器3相對移動以使光學探測器3之攝影範圍(視野)在物體M上掃描之裝置，如圖2所示，具備驅動部10、位置檢測部11。驅動部10具備X移動部50X、Y移動部50Y、Z移動部50Z、旋轉驅動部53、54。

X移動部50X，係設置成可沿著在基座部B之Y方向兩側 緣延伸於X方向設置之導引部51X於X方向移動自如。Y移動部50Y，係設置成可沿著在X移動部50X、於X方向相距一間隔延伸於Y方向設置之導引部51Y於Y方向移動自如。於Y移動部50Y設有延伸於Z方向之保持體52。Z移動部50Z，係設置成可沿著在保持體50之Y方向兩側緣延伸於Z方向設置之導引部51Z於Z方向移動自如。此等X移動部50X、Y移動部50Y、Z移動部50Z構成可使旋轉驅動部53、54於X方向、Y方向及Z方向移動之移動機構。

旋轉驅動部(旋轉機構)53，係使被後述保持構件(保持部)55支承之光學探測器3繞與X軸平行之旋轉軸線(旋轉軸)53a旋轉，以改變光學探測器3之姿勢，具有馬達等之旋轉驅動源。旋轉驅動源之旋轉角度(亦即光學探測器3繞旋轉軸線53a之旋轉角度)係以未圖示之角度讀取部加以讀取。

旋轉驅動部(第2旋轉機構)54，係使被保持構件55支承之光學探測器3繞與後述第1保持部55A延伸之方向平行之軸線旋轉，以改變光學探測器3之姿勢，具有馬達等之第2旋轉驅動源。第2旋轉驅動源之旋轉角度(亦即光學探測器3繞與第1保持部55A延伸之方向平行之軸線之旋轉角度)係以未圖示之第2角度讀取部加以讀取。旋轉驅動部53使光學探測器3繞旋轉軸線53a旋轉之角度，係設定為例如300°。藉由此方式使光學探測器3能旋轉180°以上，則對物體M不僅能進行從表面側之測定，亦能實施從背面側之測定。

此等X移動部50X、Y移動部50Y、Z移動部50Z、旋轉驅動部53、54之驅動，係根據由編碼器裝置等構成之位置檢測部11之檢測結果，由控制裝置4加以控制。

光學探測器3具備光源裝置8及攝影裝置9，被保持構件55所支承。保持構件55，係由延伸於與旋轉軸線53a正交之方向、被旋轉驅動部53支承之第1保持部(第1部分、第1構件)55A與設在第1保持55A相對物體M之較遠側端部而與旋轉軸線53a平行延伸之第2保持部(第2部分、第2構件)55B彼此正交行程為大致L字形，於第2保持部55B之+X側端部支承光學探測器3。旋轉驅動部53之旋轉軸線53a之位置，係 配置在較光學探測器3接近物體M之側(詳待後敘)。

光源裝置8係由控制裝置4加以控制，對被保持部7保持之物體M之一部分照射光之裝置，具備光源12、照明光學系13。本實施形態之光源12，包含例如雷射二極體。又，光源12亦可包含雷射二極體以外之發光二極體(LED)等之固體光源。此外，本實施形態中，保持部7雖是固定的，但亦可以是做成驅動保持部7之構成。或者，亦可於保持部7設置由驅動部及編碼器裝置等構成之位置檢測部，以驅動保持部7。此場合，可做成能移動於X軸、Y軸、Z軸方向。亦可做成能繞X軸、Y軸、Z軸方向旋轉之構成。或者，亦可適當地組合上述構成。

照明光學系13，用以調整從光源12發出之光之空間性光強度分布。本實施形態之照明光學系13，包含例如柱面透鏡。照明光學系13可以是一個光學元件、亦可以是包含複數個光學元件。從光源12發出之光，點於柱面透鏡具有正功率之方向擴張，沿著從光源裝置8朝向物體M之第1方向射出。如圖2所示，從光源裝置8射出、投影於物體M之照明光束L，在與從光源裝置8之射出方向正交之面之點形狀，係以和旋轉軸線53a平行之方向為長邊方向、通過旋轉軸線53a之投影圖案。因此，透過照明光學系13從光源12發出之光，照射於物體M。此外，照明光學系13可包含CGH等之繞射光學元件，以繞射光學元件調整從光源12發出之照明光束L之空間性的光強度分布。又，本實施形態中，亦將空間性的光強度分布經調整之投影光稱為圖案光。照明光束L係圖案光之一例。

攝影裝置9具備攝影元件20、成像光學系21。從光源裝置8照射於物體M之照明光束L，於物體M之表面反射散射，其至少一部分 射入成像光學系21。攝影裝置9以攝影元件20檢測來自光源裝置8透過物體M表面射入成像光學系21之照明光束L。

成像光學系21，將與物體面21a共軛之面形成在攝影元件20之受光面20a(像面)，物體面係在包含來自光源裝置8之作為線光之照明光束L之出射方向與照明光束L之點形狀之長邊方向的面上。又，包含來自光源裝置8之照明光束L之出射方向與照明光束L之點形狀之長邊方向的面，與照明光束L之傳播方向大致平行。如以上所述，成像光學系21將來自光源裝置8照射於物體M之照明光束L在物體M上描繪出之圖案之像，形成在攝影元件20之受光面20a。

又，上述旋轉驅動部53之旋轉軸線53a，如圖2所示，係相對光學探測器3配置在物體M之側。詳言之，旋轉軸線53a係於物體面21a上、配置在通過物體面21a之照明光束L之照射方向(光軸方向、既定方向)之中央部的位置。

從光源裝置8照射於物體M上之1點反射散射之照明光束L，因通過成像光學系21而集光在攝影元件20之受光面上大致1點。亦即，形成在攝影元件20上之像之各點，與成像光學系21之物體面和物體M之交叉線上之各點以1對1對應。如以上所述，顯示攝影裝置9之攝影結果之資訊，包含顯示各點在物體M表面之位置之資訊。此外，由於照明光束L係通過旋轉軸線53a之線光，因此即使是在光學探測器3以旋轉軸線53a為中心旋轉之情形時，亦能獲得顯示通過旋轉軸線53a之物體面21a與物體M交叉之線上各點之位置的資訊。

控制裝置4除控制形狀測定裝置1之各部外，並具備依據光 學探測器3之攝影結果進行運算處理以取得物體M之形狀資訊的形狀資訊取得部(運算部)14。本實施形態中之形狀資訊，包含顯示關於測定對象物體M之至少一部分之形狀、尺寸、凹凸分布、表面粗度、及測定對象面上之點之位置(座標)中之至少1種的資訊。於控制裝置4連接有顯示裝置5、及輸入裝置6。又，本實施形態中，雖係控制裝置4具備形狀資訊取得部14，且顯示裝置5及輸入裝置6連接於此，但此等亦可以是例如連接於形狀測定裝置1之電腦、或是設置形狀測定裝置1之建築物所具備之主電腦等，此外，不限於設置形狀測定裝置1之建築物，亦可以是在遠離形狀測定裝置1之處，以電腦透過網際網路等通訊手段與形狀測定裝置1連接。再者，取得形狀資訊之形狀資訊取得部14與輸入裝置6及顯示裝置5可分別保持在不同之場所。例如，亦可在具備輸入裝置6與顯示裝置5之電腦之外，將形狀測定裝置1支承在例如光學探測器3之內部。此場合，係將以形狀測定裝置1取得之資訊，使用通訊手段連接至電腦。又，形狀資訊取得部14雖係根據光學探測器3之攝影結果進行運算處理以取得物體M之形狀資訊，其可使用光學探測器3之所有攝影結果之資訊進行運算處理，亦可僅使用至少一部分之資訊來進行運算處理。

控制裝置4控制掃描裝置2之驅動部10，以控制光學探測器3與物體M之相對位置。又，控制裝置4控制光學探測器3以光學探測器3拍攝物體M上之測定區域。控制裝置4從掃描裝置2之位置檢測部11取得光學探測器3之位置資訊，從光學探測器3取得顯示拍攝測定區域之影像的資料(攝影影像資料)。控制裝置4，使從對應光學探測器3之位置之攝影影像資料所得之物體M表面之位置與光學探測器3之位置對應，據 以運算取得與測定對象之三維形狀相關之形狀資訊。

輸入裝置6，係以例如鍵盤、滑鼠、搖桿、軌跡球、觸控面板等各種輸入裝置構成。輸入裝置6，接受往控制裝置4之各種資訊之輸入。各種資訊，包含例如顯示使形狀測定裝置1開始測定之指令(command)的指令資訊、與形狀測定裝置1之測定相關的設定資訊、用來以手動操作形狀測定裝置1之至少一部分的操作資訊等。

顯示裝置5，係由例如液晶顯示裝置、有機電激發光顯示裝置等構成。顯示裝置5，顯示與形狀測定裝置1之測定相關之測定資訊。測定資訊，包含例如顯示與測定相關之設定的設定資訊、顯示測定經過的經過資訊、顯示測定結果的形狀資訊等。本實施形態之顯示裝置5，係從控制裝置4供應顯示測定資訊之影像資料，依據此影像資料顯示代表測定資訊的影像。

其次，參照圖6說明以上述構成之形狀測定裝置1，測定物體M之形狀之動作例。本實施形態，係針對旋轉軸線53a與包含從圖2所示光源12發出之照明光束L射出之第1方向、與在物體M反射之照明光束L射入成像光學系21之第2方向的面(與圖2之紙面平行之面)正交之情形加以說明。又，此處，如圖6所示，係針對物體M具備與XY平面平行之第1表面Ma、與相對第1表面Ma傾斜之第2表面Mb，以形狀測定裝置1依序測定第1表面Ma與第2表面Mb之情形加以說明。

首先，如圖6(A)所示，在使物體面21a與第1表面Ma交叉之狀態下照射照明光束L，透過成像光學系21以攝影元件20受光、拍攝於第1表面Ma散射反射之光。在進行第1表面Ma之測定之期間，如圖 1及圖6(A)等所示，保持構件55不旋轉、光學探測器3在旋轉軸線53a之正上方(以旋轉軸線53a為中心之12點鐘之位置)進行測定。又，在進行測定之期間，保持構件55旋轉亦可。光學探測器3與旋轉軸線53a係分開配置。

控制裝置4，使以位置檢測部11檢測之光學探測器3之位置與以形狀資訊取得部14取得之第1表面Ma之形狀資訊對應後加以儲存。控制裝置4，如圖6(B)所示，透過驅動部10使Y移動部50Y移動據以一邊改變光學探測器3之Y方向位置、一邊取得第1表面Ma之形狀資訊。

接著，當物體面21a到達第2表面Mb時，控制裝置4即控制旋轉驅動部53，如圖6(C)所示，透過保持構件55使光學探測器3以相對第1表面Ma之第2表面Mb之傾斜角度、以旋轉軸線53a為中心順時鐘方向旋轉。光學探測器3之旋轉係藉由旋轉驅動部53(旋轉驅動源)之動作而產生之保持構件55之旋轉來進行，控制裝置4根據以角度讀取部讀取之旋轉角度控制旋轉驅動源之動作，據以控制光學探測器3之旋轉方向之位置。

據此，照明光束L即以和第1表面Ma之形狀資訊測定時相同之入射角射入第2表面Mb，取得當該第2表面Mb之形狀資訊。之後，如圖6(D)所示，控制裝置4透過驅動部10使Y移動部50Y移動據以一邊改變光學探測器3之Y方向位置、一邊取得第2表面Mb之形狀資訊。如此，即能連續取得第1表面Ma及第2表面Mb之形狀資訊。

其次，針對第2表面Mb不是傾斜面、而是圓弧面之情形，參照圖7加以說明。此場合，係設第2表面Mb之圓弧中心之Z方向位置與 旋轉軸線53a之Z方向位置為相同。

如圖7(A)~(B)所示，一邊改變Y方向位置一邊以光學探測器3取得第1表面Ma之形狀資訊，當物體面21a到達第2表面Mb時，如圖7(C)~(D)所示，控制裝置4即控制旋轉驅動部53，透過保持構件55使光學探測器3繞旋轉軸線53a旋轉。此時，控制裝置4使光學探測器3繞旋轉軸線53a旋轉，直到第2表面Mb之形狀資訊測定結束。

如此，即使在第2表面Mb為圓弧面之情形時，亦能在使物體面21a與第2表面Mb交叉之角度為一定之狀態下實施形狀資訊之測定。此外，藉由使測定時照明光束L之光路長固定，即能抑制因測定條件之不同而產生之測定精度降低。

如以上之說明，本實施形態，由於係將使光學探測器3旋轉時之旋轉軸線53a較光學探測器3配置在物體面21a側，詳言之，係將旋轉軸線53a配置在物體面21a上，以使旋轉軸線53a與物體面21a之距離小於物體面21a與光學探測器3之距離，因此，與旋轉軸線53a隔著光學探測器3配置在與物體面21相反側之情形相較縮小了旋轉半徑，即使在旋轉角度產生誤差之情形時亦能減小於光學探測器3之位置資訊產生之誤差，而亦能盡可能地抑制形狀資訊測定結果之精度降低。此外，本實施形態中，由於可縮小光學探測器3之旋轉半徑，因此不僅能實現裝置之小型化，並能縮短使光學探測器3移動至測定位置所需之時間，而能謀求生產性之提升。

(第2實施形態)

其次，參照圖8及圖9說明形狀測定裝置1之第2實施形態。此圖中，針對與圖1至圖7所示之第1實施形態之構成要素相同之要素，係賦予相 同符號、省略其說明。上述第1實施形態中，雖係針對使保持構件55及光學探測器3繞旋轉軸線53a旋轉時之旋轉半徑為一定之情形做了說明，本實施形態則係針對旋轉半徑可變之情形加以說明。

如圖8所示，於本實施形態之形狀測定裝置1之旋轉驅動部53，連接有直動機構(距離變更機構)60。直動機構60，可藉由在控制裝置4之控制下使保持構件55之第1保持部55A於長度方向(與旋轉軸線53a正交之方向)直動，而如圖9所示，使第2保持部55B及光學探測器3以及物體面21a相對旋轉軸線53a於分離、接近之方向移動，以將從旋轉軸線53a至光學探測器3之距離、亦即以旋轉軸線53a為中心之光學探測器3之旋轉半徑，在半徑ra與半徑rb之間設定為任意之值。

上述構成之形狀測定裝置1中，例如在上述物體M之第2表面Mb為圓弧面之情形時，藉由控制直動機構60將光學探測器3之旋轉半徑調整為與圓弧面之半徑相同，即能在不受圓弧面半徑大小之情形下，實施第1實施形態中參照圖7所說明之高精度的形狀資訊測定。因此，針對以半徑相異之複數個圓弧面形成之表面之物體M，亦能在測定時，對應物體M之表面形狀調整光學探測器3之X方向、Y方向、Z方向位置、以及旋轉角度及旋轉半徑，而能以對應當該表面形狀之最佳姿勢、位置實施形狀資訊測定，實現更高精度之形狀資訊測定。

(第3實施形態)

其次，參照圖10說明形狀測定裝置1之第3實施形態。此圖中，針對與圖1至圖7所示之第1實施形態之構成要素相同之要素，係賦予相同符號、省略其說明。

圖10係第3實施形態之形狀測定裝置1的控制方塊圖。如此圖所示，本實施形態之控制裝置4，具備記憶部61與形狀資訊修正部(修正部)62。記憶部61，係儲存在以旋轉驅動部53繞旋轉軸線53a旋轉等時所產生之、顯示順應保持構件55之姿勢之變形的變形資訊。該變形資訊，係預先以實驗或模擬等求出而儲存保持於記憶部61。

形狀資訊修正部62，將以掃描裝置2(位置檢測部11)檢測、位置資訊取得部16所取得之光學探測器3之位置資訊，根據記憶部61中儲存之保持構件55之變形資訊加以修正，並使修正後之光學探測器3之位置資訊與以形狀資訊取得部14取得之形狀資訊相關連。

因此，本實施形態之形狀測定裝置1，除能獲得與上述第1 實施形態相同之作用、效果外，即使在因旋轉驅動部53之旋轉而有可能於保持構件55產生畸變、撓曲等之變形、於光學探測器3之位置資訊產生誤差之情形時，亦能視該變形修正光學探測器3之位置資訊，持續實施高精度之形狀資訊測定。

(第4實施形態)

其次，參照圖11說明形狀測定裝置1之第4實施形態。此圖中，針對與圖10所示之第3實施形態之構成要素相同之要素，係賦予相同符號、省略其說明。

上述第3實施形態，雖係預先求出並儲存保持構件55之變形資訊，使用該變形資訊以修正光學探測器3之位置資訊的構成，本實施形態中，為檢測保持構件55之變形資訊，於保持構件55設有畸變計等之畸變檢測部17來作為變形檢測部。又，本實施形態中之控制裝置4，具備用以取得畸變檢測部17之檢測結果的畸變資訊取得部63。

本實施形態之形狀測定裝置1，於形狀資訊之測定時，使用以畸變檢測部17檢測出之保持構件55之變形資訊，修正形狀資訊修正部62以位置資訊取得部16取得之光學探測器3之位置資訊，並使修正後之光學探測器3之位置資訊與以形狀資訊取得部14取得之形狀資訊相關連。

因此，本實施形態之形狀測定裝置1，除能獲得與上述第3實施形態相同之作用、效果外，即使在事前求出之保持構件55之變形資訊因温度、濕度等環境變化而顯示不同值之狀態下，亦能因應環境實施高精度之形狀資訊測定。

(第5實施形態)

其次，參照圖12說明形狀測定裝置1之第5實施形態。此圖中，針對與圖11所示之第4實施形態之構成要素相同之要素，係賦予相同符號、省略其說明。

上述第4實施形態，係使用檢測後之保持構件55之變形資訊由形狀資訊修正部62修正光學探測器3之位置資訊，並使修正後之光學探測器3之位置資訊與以形狀資訊取得部14取得之形狀資訊相關連的構成，但本實施形態，如圖12所示，則係使用以畸變資訊取得部63取得之保持構件55之變形資訊與位置資訊取得部16取得之光學探測器3之位置資訊，由位置資訊修正部64修正光學探測器3之位置資訊，形狀資訊取得部14使攝影影像取得部15取得之影像與修正後之光學探測器3之位置資訊相關連。因此，本實施形態亦能獲得與上述第4實施形態相同之作用、效果。

(第6實施形態)

其次，參照圖13說明形狀測定裝置1之第6實施形態。此圖中，針對與圖1~圖7所示之第1實施形態之構成要素相同之要素，係賦予相同符號、省略其說明。

於本實施形態中，針對例如因應保持構件55之旋轉動作時 所產生之振動，控制以攝影裝置9進行攝影之構成加以說明。具體而言，如圖13所示，本實施形態之形狀測定裝置1，具備檢測保持構件55之振動資訊的振動檢測部18。又，控制裝置4具備取得以振動檢測部18檢測之振動資訊的振動資訊取得部65、判定所取得之振動資訊的振動判定部66、以及根據振動判定部66之判定結果控制攝影裝置9的攝影控制部67。

上述構成之形狀測定裝置1中，因旋轉動作等而於保持構件55產生之振動之資訊，透過振動檢測部18及振動資訊取得部65輸出至振動判定部66。振動判定部66判定保持構件55之振動是否有超過既定閾值，未超過閾值時實施攝影裝置9之攝影處理，當超過閾值時則使攝影裝置9之攝影處理待機至振動衰減至既定範圍內而到達閾值為止，在達到閾值時實施攝影裝置9之攝影處理。

如上所述，本實施形態，除能獲得與上述第1實施形態相同之作用、效果外，亦能在將因旋轉動作等而產生之振動之不良影響排除的狀態下，實施高精度之形狀資訊之測定。

又，如上所述，除了依據振動資訊控制攝影處理之實行的程序外，例如，亦可將產生振動之情形時所產生之物體M之形狀資訊之誤差資訊賦予與振動資訊之關聯性並預先加以測量做成表(table)予以保存，根據振動檢測部18及振動資訊取得部65所取得之振動資訊參照表，並根據對應當該振動資訊之誤差資訊，作為修正所測定之物體M之形狀資訊的程序。依據此程序，亦能在排除了因旋轉動作等所產生之振動不良影響的狀態下，實施高精度之形狀資訊之測定。

其次，參照圖14說明具備上述形狀測定裝置之構造物製造系統。圖14係構造物製造系統200之方塊構成圖。本實施形態之構造物製造系統200，具備上述實施形態中所說明之形狀測定裝置201、設計裝置202、成形裝置203、控制裝置(檢査裝置)204、與修復裝置205。控制裝 置204，具備座標記憶部210及檢査部211。

設計裝置202，製作關於構造物形狀之設計資訊將作成之設計資訊送至成形裝置203。此外，設計裝置202將所作成之設計資訊儲存至控制裝置204之座標記憶部210。設計資訊包含顯示構造物之各位置座標的資訊。

成形裝置203根據從設計裝置202輸入之設計資訊製作上述構造物。成形裝置203之成形，包含例如鑄造、鍛造、切削等。形狀測定裝置201測定所製作之構造物(測定對象物)之座標，將顯示所測定之座標之資訊(形狀資訊)送至控制裝置204。

控制裝置204之座標記憶部210儲存設計資訊。控制裝置204之檢査部211從座標記憶部210讀出設計資訊。檢査部211比較顯示從形狀測定裝置201接收之座標的資訊(形狀資訊)與從座標記憶部210讀出之設計資訊。檢査部211根據比較結果，判定構造物是否有依設計資訊成形。換言之，檢査部211判定所作成之構造物是否為良品。檢査部211，在構造物未依設計資訊成形之情形時，判定構造物是否可能修復。檢査部211在構造物可修復之情形時，根據比較結果算出不良部位，將顯示不良部位之資訊與顯示修復量之資訊送至修復裝置205。

修復裝置205根據從控制裝置204接收之顯示不良部位之資訊與顯示修復量之資訊，對構造物之不良部位進行加工。

圖15係顯示構造物製造系統200之處理流程的流程圖。構造物製造系統200，首先，由設計裝置202製作關於構造物形狀之設計資訊(步驟S101)。其次，成形裝置202依據設計資訊製作上述構造物(步驟S102)。其次，形狀測定裝置201測定所製作之上述構造物之形狀(步驟S103)。其次，控制裝置204之檢査部211，藉由比較以形狀測定裝置201所得之形狀資訊與上述設計資訊，據以檢查構造物是否有依設計資訊作成 (步驟S104)。

其次，控制裝置204之檢査部211判定作成之構造物是否為良品(步驟S105)。構造物製造系統200，在檢査部211判定作成之構造物為良品時(步驟S105 YES)，即結束該處理。此外，檢査部211在判定作成之構造物不是良品之情形時(步驟S105 NO)，即判定作成之構造物可否修復(步驟S106)。

構造物製造系統200，在檢査部211判定作成之構造物可修復時(步驟S106 YES)，即由修復裝置205實施構造物之再加工(步驟S107)，回到步驟S103之處理。構造物製造系統200，在檢査部211判定作成之構造物無法修復時(步驟S106 NO)，即結束該處理。以上，構造物製造系統200即束圖15所示之流程圖之處理。

本實施形態之構造物製造系統200，由於上述實施形態之形狀測定裝置能高精度測定構造物之座標，因此能判定所作成之構造物是否為良品。又，構造物製造系統200在構造物不是良品之情形時，能實施構造物之再加工，加以修復。

又，本實施形態中修復裝置205實施之修復工程，可置換為由成形裝置203再度實施成形工程之工程。此時，當控制裝置204之檢査部211判定可修復時，成形裝置203即再實施成形工程(鍛造、切削等)。具體而言，例如，成形裝置203對構造物中本來應切削、但未被切削之處進行切削。據此，構造物製造系統200即能正確的作成構造物。

以上，一般參照所附圖式一邊針對本發明之較佳實施形態做了說明，但本發明當然不限定於上述之例。上述例中所示之各構成構件之各種形狀及組合等僅為一例，在不脫離本發明主旨之範圍內可根據設計要求等進行各種變更。

例如，上述實施形態中之形狀測定裝置1，雖係例示保持構 件55以懸臂方式保持光學探測器3之構成，但不限定於此，亦可以是兩端保持之構成。藉由兩端保持，可降低旋轉時保持構件55產生變形，進而謀求測定精度之提升。

又，上述實施形態中，雖係以旋轉軸線53a相對包含從光源12發出之照明光束L射出之第1方向、與在物體M反射之照明光束L射入成像光學系21之第2方向的面成正交之狀態測定形狀資訊之構成，但亦可視物體M之表面形狀，而做成例如在使光學探測器3繞旋轉軸線53a周圍旋轉後，如圖8所示，藉由旋轉驅動部54之驅動，在使光學探測器3以既定角度(例如，圖5與圖6間之差所示之90度)繞與保持構件55之第1保持部55A平行之軸旋轉之狀態下，測定形狀資訊之構成。如以上所述，藉由併用旋轉驅動部54之驅動帶來之光學探測器3之旋轉動作，能更進一步的對應物體M之各種表面形狀。

又，上述實施形態中，作為光學探測器3係照射線光，並拍攝於被檢測物反射之線光，但光學探測器3之形式不限於此。從光學探測器3發出之照明光，亦可以是一次照射既定面的形式。例如，可以是如美國專利6075605號所記載之方式。從光學探測器發出之照明光，亦可以是照射點狀之點光的形式。

2‧‧‧掃描裝置

3‧‧‧光學探測器(探測器)

4‧‧‧控制裝置

5‧‧‧顯示裝置

6‧‧‧輸入裝置

7‧‧‧保持部

8‧‧‧光源裝置

9‧‧‧攝影裝置

10‧‧‧驅動部

11‧‧‧位置檢測部

12‧‧‧光源

13‧‧‧照明光學系

14‧‧‧形狀資訊取得部(運算部)

20‧‧‧攝影元件

20a‧‧‧受光面

21‧‧‧成像光學系

21a‧‧‧物體面

53a‧‧‧旋轉軸線(旋轉軸)

L‧‧‧照明光束

M‧‧‧物體(被檢測物)

Claims (16)

1. 一種形狀測定裝置，係用以測定被檢測物之形狀，具備：探測器，包含將光照射於該被檢測物之照射光學系、與檢測照射於該被檢測物而被該被檢測物反射之光之攝影元件；旋轉機構，用以使該探測器在該被檢測物之周圍旋轉；保持部，與該旋轉機構之旋轉軸相隔一距離配置，保持該探測器並隨著該探測器之旋轉變更該探測器相對該被檢測物之姿勢；以及運算部，使用以該攝影元件檢測之訊號算出該被檢測物之形狀資訊。
2. 如申請專利範圍第1項之形狀測定裝置，其中，作為該光係照射通過該旋轉軸之線光，以該旋轉軸為中心旋轉該探測器。
3. 如申請專利範圍第1項之形狀測定裝置，其中，該旋轉機構以該旋轉軸為中心使該探測器旋轉180°以上。
4. 如申請專利範圍第1項之形狀測定裝置，其具備可使該旋轉機構進一步移動於第1方向或與該第1方向正交之第2方向、或與由該第1、第2方向構成之平面正交之第3方向中任一方向之移動機構。
5. 如申請專利範圍第1項之形狀測定裝置，其進一步具備：馬達，以該旋轉軸為中心旋轉；角度讀取部，用以讀取該馬達之旋轉角度；以及保持構件，係隨著該馬達之旋轉使該該保持部旋轉。
6. 如申請專利範圍第1項之形狀測定裝置，其進一步具備根據該保持構件之變形修正該被檢測物之形狀資訊的修正部。
7. 如申請專利範圍第6項之形狀測定裝置，其中，該修正部進一步具 備儲存對應該保持構件姿勢之該保持構件之變形資訊的記憶部，該修正部使用變形資訊修正該被檢測物之形狀資訊，該變形資訊係算出伴隨該保持構件之旋轉之該保持構件之姿勢，根據該算出結果該記憶部所儲存之資訊。
8. 如申請專利範圍第6項之形狀測定裝置，其中，該修正部具備檢測該保持構件之振動的振動檢測部；根據該振動檢測部檢測之該保持構件之振動，修正該被檢測物之形狀資訊。
9. 如申請專利範圍第5項之形狀測定裝置，其中，該保持構件，具備：第1構件，係連接於該旋轉機構、延伸於與該旋轉軸正交之方向；以及第2構件，係連接於該第1構件、延伸於與該旋轉軸平行之方向保持該探測器。
10. 如申請專利範圍第1項之形狀測定裝置，其進一步具備變更該探測器與該旋轉軸間之距離的距離變更機構。
11. 如申請專利範圍第1至10中任一項之形狀測定裝置，其進一步具備保持該被檢測物之載台、與使該載台移動之移動機構；該移動機構可使該載台移動於第1方向或與該第1方向正交之第2方向、或與由該第1、第2方向構成之平面正交之第3方向中任一方向，或使該載台以第1、2、3軸為中心旋轉。
12. 一種構造物製造系統，具備：成形裝置，根據與該構造物形狀相關之設計資訊形成該構造物；如申請專利範圍第1項之形狀測定裝置，係測定以該成形裝置形成之 該構造物之形狀；以及控制裝置，係比較以該形狀測定裝置測定之顯示該構造物形狀之形狀資訊與該設計資訊。
13. 一種載台裝置，係用於測定被檢測物形狀之形狀測定裝置，具備：旋轉機構，係使包含將光照射於該被檢測物之照射光學系、與檢測照射於該被檢測物而被該被檢測物反射之光之攝影元件的探測器，於該被檢測物之周圍旋轉；以及保持裝置，與該旋轉機構之旋轉軸相隔一距離配置，保持該探測器並隨著該探測器之旋轉變更該探測器相對該被檢測物之姿勢。
14. 一種測定被檢測物形狀之形狀測定方法，包含：從包含將光照射於該被檢測物之照射光學系、與檢測照射於該被檢測物而被該被檢測物反射之光之攝影元件的探測器，對該被檢測物照射光，以該攝影元件接收於該被檢測物反射之光，以檢測來自該攝影元件之訊號的動作；以及將配置在與使該探測器在該被檢測物周圍旋轉之旋轉軸分離位置之探測器，隨著該探測器之旋轉改變該探測器相對該被檢測物之姿勢的動作。
15. 一種構造物製造方法，包含：根據與構造物形狀相關之設計資訊使該構造物成形之動作；以申請專利範圍第14項之形狀測定方法測定該成形之該構造物形狀的動作；比較顯示經該測定之該構造物形狀之形狀資訊與該設計資訊的動作。
16. 一種電腦可讀取之記錄媒體，其記錄有可使電腦實施下列動作之 程式：包含將射出照射於被檢測物之光之照射光學系、與檢測照射於該被檢測物而被該被檢測物反射之光之攝影元件的探測器在被檢測物之周圍旋轉，且該探測器與該探測器之旋轉之旋轉軸相距一距離，該探測器旋轉來以該探測器檢測來自該攝影元件之訊號的動作；以及使用該被檢測之訊號，取得該被檢測物之形狀資訊的動作。