TW201229454A - Profile measuring apparatus, method for manufacturing structure, and structure manufacturing system - Google Patents

Description

201229454 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種形狀測定裝置、一種用 我結 構的方法、以及一種利用該形狀測定裝置之結構製造系統 【先前技術】 用於量測諸如工業產品及類似物品等物體之矣 〜衣面輪廓 的各種技術不乏多見，其中的一些已知係利用—接觸型旦 測探針以三維的方式量測一物體（一待測物體）之外形（舉= 而言’參見PLT 1)。在揭示於PLT i的形狀測定裝置之中， 位於一閘形框架上之量測探針被組構成能夠相對於物體在 X、Y、及Z方向上移動。 引用列表 專利文獻 PLT 1 :日本專利申請公開案編號2010-160084 【發明内容】 技術問題 然而’其亦存在與前述接觸型量測探針不同的使用式 切法（hght-Section meth〇d)或光學切割法咖& 祕㈣的非接觸式量測探針等光學式量測探針將一相 定之投射圖案（諸如狹縫光及條紋）投射至物體之上 物體::像並從取得之影像估算每-影像位置(每一像: 距一參考平面之高度’以測定該物體之三維表面輪廟/因 此’針對-光學式量測探針與揭示於前述專利文件i中之 閘形框架相結合之情況，其有需要提出-種能夠針對各種 201229454 物體執行一最佳量測之新裝置。 問題對策 為了滿足以上之需求，本發明之一 使是利用配置光學式量剩探針之閑形框一種即 針對各種物體執行-最佳㈣之形狀敎然能夠 依據本發明之一第一特色，其 、 置’包含：-投射部分，其將宰種形狀測定襄 丹將圖案投射至一物體 Γ 分’纟自一異於該投射部分圖案投射方向之方向 ::該圖案之一影像’以從由拍攝影像取得之一影像資料 體之一表面上的位置；-物體旋轉機構，能夠在 ;了向上紅轉該物體；以及一圖案旋轉機構，其旋轉該圖 依據本發明之-第二特色，其提出一種用以製造结構 的方法’包含：根據設計資訊產生該結構；藉由將產生之 該結構女置於一能夠在二方向上旋轉的旋轉單元之上，且 在將-圖案投射至該結構上之後，即自一異於該圖案投射 方向之方向拍攝該圖案之一影像，而取得該結構之形狀資 訊；以及將取得之該形狀資訊與該設計資訊進行比較，其 中在取得該結構之該形狀資訊之後，即取決於該結構之形 狀’藉由紅轉投射至該結構上之該圖案之—方向而測定該 結構之形狀。 依據本發明之一第三特色，其提出一種製造結構的結 構製造系統’包含：一處理裝置’其產生該結構；以及依 據本發明前述第一特色之形狀測定裝置，其測定該處理裝 201229454 置所產生之該結構之一形狀以取得該結構之形狀資訊。 依據本發明之一第四特色，其提出—種形狀測定裝 置，該形狀測定裝置測定一物體之一形狀，包含：一投射 部分，其將一圖案自一投射方向投射至該物體之上；一測 定部分，其自一異於該投射方向之方向拍攝該圖案之一影 像，以根據由拍攝影像取得之一影像資料測定該物體之一 表面上的一位置；一物體旋轉單元，其在二方向上旋轉該 物體；一形狀資訊取得單元，其取得該物體之—形狀資訊； 以及一圖案旋轉單元，被組構成根據該形狀資訊取得單元 所取得之該形狀資訊相對於該物體旋轉單元旋轉該圖案。 發明之有利效用 依據本發明，即使是利用配置光學式量測探針之閘形 框架之結構，仍然可能針對各種物體執行一最佳量測。 【實施方式】 以下將參照所附圖式，說明有關依據本教示一實施例 之一形狀測定裝置之構造。此外，實施例係做為—具體之 闌釋’以對本教示之主旨有更佳之瞭解，且除非特別指明， 本教示並不受限於此。另一方面，為了使特性易於理解， 並求方便起見，以下說明之中使料附錄圖式可能放大相 關部件以資例# ’因此各個組件之尺寸比例及類似項目不 必然與實際情況完全一致。 圖1係-立體圖，而2係一側視圖，其顯示有關本 教示之形狀測定裝置之實施例之構造實例。依據此實施例 之形狀測定裝置利用一《切法將一個由線性光束構成之線 201229454 性投射圖案投射至一物體的表面之上，並且在每次該線性 投射圖案掃描該物體表面的整個區域時，自一與投射方向 相異之角度拍攝投射於該物體上之該線性投射圖案之-影 像。而後，該裝置根據所取得之物體表面影像，依據—縱 向方向上之線性投射圓案之每一像素，利用三角測量原理 (principle 〇f triangulaU〇n)及類似技術，計算該物體表面距 一參考平面之高度。 如圖1及2之中所示，一形狀測定裝置⑽具有—主 體11、一傾斜及旋轉檯14、用以測定一物體的形狀之—感 測器20、用以移動感測器20之一移動部分3〇、以及用以 相對於移動部分30旋轉感測器2〇之一旋轉機構4〇。 主體U包含一底架12以及-位於底架12之上的表面 板材13。底架12用以調整形狀測定裝置1〇〇整體的水平位 準。表面板材Π係由石材或鑄鐵製成，且其上方表面藉由 :架12維持於一水平位置。傾斜及旋轉檯M被置二 表面板材13的上方表面之上。 以下將使用一個由三個彼此垂直之方向所界定的 入座標系統說明形狀測定裝置1〇〇之構造。此處，X γ :面定義出-個平行於表面板# 13@上方表面之平面。^ K’X方向定義表面板材13上方表面上的一個方向，且 Y方向定義垂直於表面板材13上方表面上的χ方向之另一 方向，而Z方向則定義一垂直於表面 一 方向。 Q方表面的 傾斜及旋轉檯14包含一旋轉檯21，物體200置放於其 201229454 上、一傾斜檯22，旋轉檯2丨 能u 使付旋轉擾21 垂直旋轉檯= 線二為中心旋轉’旋轉軸線… 200的方向)、' 轴方向(由感測器20朝向物體 使“豹 U及支承部分23及24 ’其支承傾斜檯22， 以-傾斜轴線L2為中心旋轉，傾斜抽線U延伸 Γ向（與旋轉轴線U交又的方向）。旋轉檯21係 等級之藉/構件’且其上方表面的平整度被界定於一高 專級之精確度。 傾斜檯22具有—旋轉軸驅動馬達仏，其嵌入傾斜擾 2之中並且驅動旋轉檯2丨使其以旋轉軸線η為令心旋 轉旋轉檯2 1經由複數螺栓柄接轉轴驅動馬達m之抽桿， 該等螺栓插人複數穿孔（圖中未顯示）之中，該等穿孔形成於 方疋轉檯21之中央部分。 此外’支承部分23具有-傾斜抽駆動馬達仏，其嵌 入支承部分23之令並且驅動傾斜檯22使其以傾斜軸線、2 為中心旋轉，從而將旋轉檯21傾斜成一相對於水平面之特 定傾斜角度。 以此方式，藉由傾斜及旋轉I 14，其有可能經由旋轉 旋轉檯21以及傾斜傾斜檯22而將物體2〇〇以任意姿勢保 持於旋轉檯21之上。此外’旋轉檯21被組構錢得該旋 轉棱能夠無偏差地固定物體200 ’即使傾斜檯22之傾斜角 變得陡肖亦然。 感測器20主要包含一發光部分91以及一偵測部分 92，發光部分91發出-線性光線以對放置於傾斜及旋轉檯 201229454 14上的物體⑽進行光線切割，㈣測部分由於該 線性光線之照射使得-光切平面（_心直線^㈣其上 之物體2〇0之表面。此外’感測器2〇連接至一計算處理部 分则，其根據偵測部分92所谓測到的影像資料，測定一 物體之形狀。計算處理部分繼係包含於一控制器5〇〇之 中’該控制H 500控制整個形狀測定裝4 1〇〇之驅動。 發光部分91包含一圓柱體透鏡、一具有一狹窄長條形 凹口（切口）及類似結構（圖中未顯示）之狹縫板以自一用以 產生-圓弧狀線性光束9la之光源接收照射光線。關於光 源’其有可能使用LED、雷射光源、SLD(Super

Diode，超冷光二極體）、以及類似構件。此外，其有可能利 用LED ,構建出—代價低廉的光源。另外，由於雷射光源係 -種點光源，故其有可能構建出一具有極小異變之線性光 束。並且，由於雷射光源之波長穩定性極為優越且具有一 微j之半頻帶寬度，故具有微小半頻帶寬度之濾光鏡可用 以切除散離之光線❶因此，其有可能降低干擾之影響。此 外，前述之超冷光二極體（SLD)具有雷射光源之特質，且最 -j ，八相干性（c〇herence)低於雷射光。是故，在使用 SLD之情況’其有可能抑制斑點使其免於產生於物體表面 之上·。偵測部分92係用以拍攝自一異於發光部分91光線 照射方6 之方向投射於物體200表面上之線性光束91a之一 影像。此外 偵測部分92包含一成像透鏡、一 CCD以及類 H件（圖中未顯示），用以在每次移動部分3 0被驅動而以 特定之卩气 ' Ί隔掃描線性光束91 a之時，拍攝物體200之影像， 201229454 此將於下文說明。此外，其界定發光部分91和偵測部分92 之位置，使得一介於行進於物體200表面上的線性光束9 1 a 相對於偵測部分92之入射方向與發光部分91的光線照射 方向之間的角度變成一特定角度0。在此實施例之中，舉 例而言，該特定角度0被設定於45度。 偵測部分92所拍攝之物體200之影像資料被傳送至計 算處理部分300，其中執行一特定之影像計算處理以計算物 體200之表面之高度’從而取得物體2〇〇之一三維形狀（表 面輪廓）。计算處理部分300在延伸於縱向方向上的光切平 面或光切直線（線性光束9 1 a)上之每一像素處，藉由利用三 角測量原理，計算物體200之表面距一參考平面之高度。 在此處理之中，其計算物體200之表面距參考平面之高度， 根據源於因物體200之表面粗糙度而變形的線性光束9】& 之光切平面（光切直線）之位置資訊，以執行用以找出物體 2 0 0三維形狀的計算處理。 ......々畑心υ υ工ι綠 性光束9U之縱向方向大約正交的方向上移動感測器雨 光部分91)而使得線性光束91a掃描物體2〇〇之表面。在依 據實施例的形狀敎裝置_之中’移動部分3()在一 定物體形狀之操作者指定的方向上移動感測器20,此將說 明於下。此外，形狀測定裝£ 1〇。亦可以被 感 測器20之旋轉角度，並且根據㈣結果，自動地計算移： 部分30之移動方向。 τ异移動 1 5做為其主要 移動部分30被#且構成具有—閘形框架 10 201229454 =件。此外，表面㈣13被组構成使得其_終端部分（位於 圖2之右側）加倍成為一 γ軸導引，以在表面板材u之上 往Y軸方向驅動閘形框架1 5。 閘形框架15包含_ X軸導引15a，延伸於χ 一驅動側樁15b，沿表面板材丨3之Υ轴導引被驅動二及 -驅動側樁15c，隨著驅動側樁…之驅動 材13的上方表面之上。 衣面板 一頭部構件16能夠沿著間形框架15之X軸導弓丨… 在X軸方向上移動。一個能夠相對於頭部構件16在a 向上移動的z軸導引17***人頭部構件16。感測器 安裝於Ζ軸導引17之下方末端之上。 皮 在使用一光切法做為依據實施例之形狀測定裝置 的情況下’其需要將發射自感測器20發光部分91的線性 光束9U在一垂直於感測器20移動方向的方向(本文以下稱 此為掃描方向）上對齊物體舉例而言，於圖2之中， 在將感測器20 #掃描方向相對於物體2〇〇設定成 之情形中，有必要使線性光束913沿乂軸方向對齊者複 性光束9U之發送方向被設定成與感測器20有此—關:之

=有二能執行該掃描’其中線性光束…的整體範圍 實際上均被用於測定，因此有可能以最佳形式測 之形狀。 U 如前所述，依據實施例之形狀測定裝置1〇〇 器20能夠藉由移動部分3〇相對於物體2〇〇移動。由於; 動部分30係被組構成具有前述之閘形框架。做為其主要 201229454 部件，故發射自安裝於孩叔a 1Λ a , 於移動口Ρ刀30中的感測器2〇之發光 部分91之線性光束9la的掃描方向原則上相對於物體· 被限制於X方向、Y方向及Z方向中的任一方向。 因此’在依據實施例的形狀敎裝置⑽《中，前述 之旋轉機構40被安置於2軸導引"與感測器2〇之間藉 以使得感測器2G能夠相對於移動部分3()旋轉。藉此，形 狀測定裝置1GG在—垂直於感測器2()掃描方向的方向上對 齊線性光束9 1 a成為可能，如前文所述。 圖3A及3B係顯示旋轉機構4〇之相關部件之構造，其 中圖3A係一上視圖而圖3B係—側視圖。如圖从及化之 中所示’旋轉機構40具有-安裝部分4卜一旋轉部分42、 一鎖定H 43、以及―鎖^狀態判定部分44。感測器20 被安裝於旋轉部分42中之 ^ M U λί ' 付I刀42中之一方疋轉軸42a之一端。在此實施 例之中，感測器2〇被安裝於旋轉轴42a之上，使得相對於 旋轉轴423之—旋轉中心軸線C1與發射自發光部分91之 線性光束9 1 a之一中心軸線C2重合。 疑轉部分42具有失持或維持感測器20使其能夠相對 於移動部分30旋轉之旋轉軸42a’以及_旋轉限制部分6〇, ”在每人;k轉# 42a旋轉過一特定角度時，暫時性地限定旋 轉轴42a的旋轉。 旋轉限制部分60包含齒形溝槽61形成於旋轉轴仏 的外圍周邊，以及—球狀柱塞62提供於安裝部分41之中。 齒形溝槽61係以諸如每们.5。之間隔形成於_軸仏的 外圍周邊4於此組態，由於球狀柱塞62在旋轉軸❿每

12 201229454 次旋轉過7_5。時即嚙合齒形溝槽61，故一負載在旋轉軸42& 的旋轉上發生作用，以使得一操作者可以在手上有鳴擦聲 的感覺。因此，操作者有可能依據手所感測到的喀擦聲感 覺數目而輕易地估算出旋轉軸42a之旋轉角度。 此外’安裝部分41被配具一旋轉指示器45，其指示旋 轉軸42a之旋轉角度。旋轉指示器45配具一刻度，舉例而 言，以在每次旋轉軸42a如前所述旋轉過7.5。之時，顯示 諸如7.5 、15。、22.5。及類似數目之旋轉角度數值。藉由如 此’量測物體形狀之操作者有可能經由視覺性地檢查旋轉 指示器45刻度上的度數’而簡單且確實地將旋轉軸42a之 旋轉角度設成一個特定之數值。 如圖3A所示，在旋轉機構4〇之中，藉由旋轉軸42a 之旋轉’感測器20能夠在介於〇。與丨2〇。間之範圍移動。 當感測器20位於〇。之時，發光部分9丨和偵測部分92係位 於順沿X轴之方向。此外，當感測器2〇位於90。之時，發 光部分9 1和偵測部分92係位於順沿γ軸之方向。當感測 器20被旋轉之時’如圖3 a所示，照射於物體2〇〇表面上 的線性光束9 1 a改變其方向。 在依據實施例的形狀測定裝置丨〇〇之中，由於相對於 旋轉軸42a的旋轉中心軸係與發射自發光部分91的線性光 束91 a之中心軸重合’故線性光束91 a之測定起始位置（測 定中心位置）免於在相對於物體2〇〇旋轉之後偏離χ_γ平 面。以此方式，由於線性光束9丨a之測定起始位置並未在旋 轉軸42a的旋轉之後偏離相對於物體2〇〇的χ_γ平面，即 13 201229454 使在改變位於物體200 —末端部分處之感測器2〇的方向之 情況下亦然，故線性光束91a免於被發射至遠離物體2〇〇 表面之位置。此外，在依據實施例的形狀測定裝置1〇〇之 中’由於線性光束9 1 a係自垂直方向照射至物體2〇〇之量測 表面’故量測準確度得以增進，同時，其有可能藉由使線 性光束9 1 a之中心軸與旋轉機構40的旋轉中心軸重合而將 線性光束9 1 a之延伸方向調整至一垂直掃描方向之方向。此 外，當物體的測定區域寬度很大之時，等等，有時其必須 將線性光束91a中心之外的一部分調整至測定區域。此種情 況下，除了旋轉之外，可以提供一平移機構，在平行X方 向及Y方向的方向上移動感測器2〇,以平移感測器2〇而使 得線性光束91 a之延伸方向改變，同時保留照射於物體上的 線性光束91a之部分照射位置，藉此，其有可能將線性光束 91a調整至一所需之位置及方向。 鎖定部分43係固定於安裝部分41之上。鎖定部分43 包含一旋轉軸42a***其中之固定部分71以及一提供於固 定部分7丨之上的鎖定桿72。旋轉軸42&能夠藉由一軸承 相對於安裝部分41平滑地旋轉。在固定部分7 i之中，其 形成一旋轉軸42a透過其***之穿孔7U，以及一切口 Hb、， 切割自穿孔71a之下端並延伸於γ方向上，如圖3a所示。 P定桿72向下（在-z方向上）移動之時，舉例而言，一力 量被施加於固定部分7丨之上， 施加之方向使侍切口 7 1 b寬 度I乍，從而縮減穿孔71a之直泸。 除此之外，旋轉軸42a ,、、以此方式，固定部分71固定旋轉軸42a，使得

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其不能夠相對於安萝A 衮口P刀41紅轉。另一方面，當鎖定桿72 向上（在+Z方向上、·j. )移動之時’在使切口 71b之寬度變窄的 方向上施加於固定邮八^7 1 >丄、丄* 4 ；7 7 1之力被移除。伴隨而至者係穿孔 7 1 a之直徑被回復。雜 ^ 精此，紋轉軸42a能夠相對於安裝部分 4 1旋轉而未被收緊。 圖矛4B係顯示鎖定狀態判定部分44中相關部件構 ^之示思圖，其中圖4A係一顯示其中鎖定狀態判定部分44 偵測到未鎖疋狀態之狀態的示意圖，而圖4B係一顯示其 中鎖疋狀態判定部分44偵測到一已鎖定狀態之狀態的示意 圖。如圖4A所示，鎖定狀態判定部分44包含一感測器價 測板44a固定於鎖定桿72之末端，以及一觸碰感測器44b 用以接觸感測器偵測板44a。當鎖定桿72移動到其可能以 較佳之形式收緊旋轉軸42a之時，感測器偵測板4乜變成與 觸碰感測器44b接觸。觸碰感測器44b電性連接至控制器 500 ’其執行驅動整個形狀測定裝置丨〇〇之控制。 觸碰感測器44b具有一接觸構件44c，配置於一能夠與 感測器偵測板44a接觸之特定位置。接觸構件44c被组構成 使得接觸構件44c能夠被感測器偵測板44a按壓。 如圖4B所示，當其被按壓至一特定位置之時，接觸構 件44c告知控制器5〇〇 一 〇N信號。另一方面，當其未被按 屢至該特定位置之時，接觸構件44c告知控制器5〇〇 一 〇FF 信號。此處’其中告知〇N信號之情形係意味鎖定桿72充 刀地收緊旋轉軸42a，而告知OFF信號之情形則意味鎖定桿 72並未充分收緊旋轉軸42a。 15 201229454 备告知ON信號之時，控制器5〇〇於形狀測定裝置ι〇〇 之一顯示器（圓中未顯示）上顯示資訊指出旋轉軸42a之—符 合要求的鎖定狀態（諸如"〇κ"及類似訊息）。另一方面’當告 知OFF信號之時，控制器5〇〇於形狀測定裝置ι〇〇之該顯 示器（圖中未顯示）上顯示資訊指出旋轉軸42a之一不符要求 的鎖疋狀態（諸如"N〇"及類似訊息）。此避免發生諸如當旋轉 軸42a維持於不符要求的鎖定狀態之時即開始物體2〇〇的形 狀量測等之問題。 / 基於此組態，形狀測定裝置1〇〇變得能夠自發光部分 91往-特定方向朝物體2〇〇發出線性光束9u，而無漏損發 生於感測器20之中。 以下將針對一種用以測定物體200之形狀的方法加以 說明，該方法係形狀測定裝i 的作用之—。首先測 定物體形狀之操作者將物體200放置於旋轉檯21之上。而 後旋轉機構40相對於移動部分3〇旋轉感測器2〇，使得待 被照射於物體200上之線性光束91a被調整成一特定方向。 參照利用旋轉限制部分60感測到的喀擦聲感覺數目及 /或前述提供於旋轉機構4〇之中的旋轉指示器45之刻度度 數’測定物體形狀的操作者可以㈣地將旋㈣42&(感測 器20)之旋轉角度設定成一特定數值。 此外，當旋轉感測器2〇之時，其有可能持續以來自發 光部分91之線性光束9U照射物體2〇〇。此種情況下測 定物體形狀的操作者可以利用投射於物體2〇〇上的線性光 束做為一導引及參考，更加容易地設定感測器20的旋轉角 16 201229454 度。 在將旋轉軸42a旋轉過—特定角度之後，測定物體形狀 之操作者利用鎖定部分43固定旋轉軸42”特別是，測定 物體形狀之操作者可以藉由向下移動駭桿72而收緊旋轉 軸42a ’以確實固定旋轉轴仏。當旋轉軸42&在移動部分 30於如下所述的形狀測定時正在移動感測器2〇而移動之 時’自感測器20之發光部分91照射於物體2〇〇上的線性 光束91a恐怕會偏離位置。#由鎖定部a 43，其有可能防 止此一問題。 在實施例之中，測定物體形狀之操作者使用一輸入部 分（圖中未顯示）輸入以如前所述之方式設定的旋轉軸之 旋轉角度。形狀測定裝置100驅動移動部分3〇以在一與照 射於物體200之線性光束9ia的縱向方向大約正交的方向上 移動感測器20(發光部分91)，以藉由線性光束91& 體200之表面。 田 當線性光束91a照射於物體2〇〇上之時，由於源於線性 光束91a的光切平面（光切直線）出現於物體2〇〇的表面上， 故偵測部分92在每次線性光束91a以特定間隔掃描時，拍 攝物體200(光切平面出現於其上）之一影像。此時，偵測部 分92所拍攝的物體200之影像資料被傳送至計算處理部^ 300。 乃 由以此方式取得的物體200之影像資料，由於線性光 束91a隨著物體2〇〇之表面粗糙度變形，計算處理部分3〇〇 可以根據光切平面（光切直線）之位置資訊測定物體2〇〇之 17 201229454 三維形狀。而後，依據申 古綠“““ …甲於縱向方向上的光切平面或光 二直=線性光束91a)上之每—像素，藉由制三角測量原 理，計异物體200之表面距一參考平面之高度。 在依據實施例的形狀測定裝置100之中，藉由前述之 旋轉機構4"走轉感測器2〇。因此，其有可能將線性光束 9U對齊4直於感測器2Q掃財向之方向，即使掃描方 向係-個結合X方向與γ方向的歪斜方向亦然。藉此，其 有可能測定各種物體2〇〇之最佳範圍。 此外，由於感測器20係在一垂直於線性光束…長度 方向的方向上進订掃描’故其有可能實際上使用到線性光 束91a的整體範圍，降低在量測區域上的掃描次數，並且在 很短的時間内執行形狀測定。 此外，由於相對於旋轉軸42a的旋轉中心軸係與發射自 發光部分91的線性光束91a之中心軸重合，故線性光束9u 之中心位置之座標在旋轉之後將不會改變。因此，旋轉之 後僅由旋轉角度即有可能估算線性光束91a之座標數值。因 此，當使用線性光束91a在旋轉之後執行形狀測定之時，其 有可能藉由輕易地執行一座標修正而簡化計算流程。 此外’由於相對於旋轉軸42a的旋轉中心軸C 1係與發 射自發光部分91的線性光束91 a之中心軸C2重合，故線 性光束91 a之測定起始位置在旋轉之後將不會偏離相對於 物體200之X-Y平面。因此，其有可能藉由在各種不同方 向上旋轉感測器20 ’而在短時間内於最佳範圍及自各種不 同方向測定物體200之形狀。 201229454 此外，由於線性光束91 a之測定起始位置並未在旋轉之 後偏離相對於物體200之X-Y平面，即使在物體200末端 部分處旋轉感測器20亦然，故線性光束91a將不會脫離物 體200之表面。因此，其將不需要相對於物體200重新調 整感測器20之位置。此外，由於感測器20之旋轉機構透 過高度穩定之表面板材13與傾斜及旋轉檯14分離，故其 有可能達成一高準確性之量測，而不致將感測器20的旋轉 誤差疊加到源於傾斜及旋轉物體200之誤差。 以上之說明係參照依據一實施例之教示之構造。然 而’本教示並未受限於此，而是可以在未脫離其精神或範 疇下加以適當之修改。例如，在以上的實施例之中，說明 中所舉實例係感測器20藉由旋轉機構4〇之移動範圍在從〇 。到120°之情形。然而，感測器2〇之移動範圍亦可以被設 定成從0。到180。。依據此組態，由於線性光束之方位 係在介於〇。與180。之間的範圍内改變，故其有可能在一較 寬廣的範圍之中測定物體200之形狀。 在上述實施例之中，測定物體形狀之操作者利用旋轉 機構40相對於移動部分30旋轉感測器2〇，使得照射至物 體·上的線性光束91a被導引至—特定方向1而，本教 不並未受限於此一組態。舉例而言，如圖5所示，依據本 教示之形狀測定裝s舰可以具有一根據物體2〇〇之形狀 自動改變線性光束9la之方位的自動旋轉機構14〇,而非手 動操控之旋轉機構40。類似旋轉機構4〇，自

包含安裝部分41、鎖定部分43、以及鎖定狀態判定部分A 19 201229454 此等組件之說明將予以 含一驅動部分142J^ 此夕卜自動旋轉機们40包 ^ 以及一驅動控制器〗43,驅動部分142且 維持感測器2。使其能夠相對於移動部 轉

之方疋轉軸42a，且苴相對於较也如、 W 之感測器2〇,而驅動控二=广轉環繞旋轉軸仏 作。驅動部分142可以二=制驅動” 142之動 J Μ疋由一堵如步進 驅動控制器143具有_ $ & f β 存物俨？ΛΛ 有形狀資成取得部分144,其取得並儲 舉例而-Γ形狀h取得㈣144可以自， 。:物體200之CAD資料取得形狀資訊。或者，形 2。。貝二取分144可以經所謂的教*動作取得物體 2_=形狀資訊。換言之，物體2〇。之形狀可以在例如該教 不，作期間預先粗略估測。根據形狀資訊取得部分⑷所 ^的物體200之形狀資訊，驅動控制胃143計算線性光 :9U較適於形狀測定之一較佳方位。而後驅動控制器⑷ 控制驅動部分142相對於移動部分3〇旋轉感測器$使得 :性光束…沿著所計算出之方位照射出來。如前所述，當 ;狀測定裝置顧包含自動旋轉機構⑽而非形狀量測裝 置_的旋轉機構40之時，測定物體形狀的操作者無須依 據物體200之形狀改變或調整線性光束9u之方位。在形狀 測定裝置H)GA之中’其有可能根據形狀資訊取得部分144 所取得的物體200之形狀資訊，自動地調整線性光束川 之方位。其有可能縮短調整線性光束9la的方位所需之時 間，從而使其有可能縮短測定物體2〇〇之形狀所需之時間。 上述之形狀測定裝置100A包含自動旋轉機構14〇而非 20 201229454 手動旋轉機構40。然而，本教示並未受限於此一組態。例 如，依據本教示之形狀測定裝置可以包含自動旋轉機構140 以及手動旋轉機構40二者。形狀測定裝置1〇〇A並非一定 需要具有旋轉限制部分60或者旋轉指示器45。此外，形狀 測疋裝置100A並非一定需要具有形狀測定裝置1〇〇的鎖定 部分43或者鎖定狀態判定部分料。例如，當驅動部分142 具有-電磁制動器之時’該電磁制動器可以做為鎖定部分 43。此外，控制電磁制動器的驅動控制器143可以做為鎖 定狀態判定部分44。 、在上述的說明之中，發光部分91藉由使得發自光源之 光通過狹縫板（圖中未顯示），等等，而產生線性光束“a。 然而’本教示並未受限於此—組態。舉例而言，捨除狹縫 板，其可以使用具有複數液晶元件排列於一 2 D矩陣陣列中 之一液晶面板以產生線性光束91ae在此情況下，其有可能 藉由調整施加至每一液晶元件之電壓，而在該液晶面板之 表面上產生任意的狹縫圖案。在此情況下，其有可能藉 由改變產生於液晶面板表面上之狹縫圖案的方位而改變線 性光束91 a之方位。依據本教示之形狀測定裝置可以包含利 用上述液aa面板產生線性光束9丨a之發光部分91，且在此 情況下’形狀測定裂置可以根據物體2〇〇之形狀資訊改變 線性光束9 1 a之方位。 以下將針對一配具上述測定裝置狀士 構製造系統加以說明。 } 圖6係一結構製造系統7〇〇之一功能方塊圖。此結構 21 201229454 製&系統係用以自諸如齒 料，產生至少—结構…輪葉片等至少-材 ^ 、’藉由形狀測定裝置100檢查該結 稱此實施例中之結構製造系Μ ^ 形狀測定裝置ioo U700包含上述實施例中之 … 設計裝置610、-成形裝置62〇、- 控制益630(檢查裝置）、 包含-復裝置640。控制器630 二座仏儲存部分631以及一檢查部分⑴。 將二ί裝置610建立有關一結構之形狀的設計資訊，並 將產生的設計資訊傳送至成 .1Λ ^ 达成形裝置620。此外，設計裝置 610使控制器630之庙垆蚀左加、 ^ , 之座枯儲存部分儲存產生的設計資 …:设計資訊包含指出結構中每一位置之座標的資訊。 成开y裝置62G根據輸人自設計裝置㈣的設計資訊產 生結構。成形裝置㈣的成形流程包含諸如鑄造（⑴ung)、 2造（forging)、切害j、以及類似動作。形狀測定裝置ι〇〇測 定所產生結構之座標（測定物體），並將指出測定座標的資訊 (形狀資訊）傳送給控制器630。 控制器630之座標儲存部a 631儲存該設計資訊。控 制器630之檢查部A 632自座標儲存部& 63】讀出設計資 訊。檢查部分632將接收自形狀測定裝置1〇〇的指出座標 的資訊（形狀資訊）與自座標儲存部分63 1讀出的設計資訊 進竹比較。根據比較結果’檢查部分6 3 2判定該結構之成 形是否係依據設計資訊》換言之，檢查部分632判定產生 之結構是否毫無瑕疵。當結構之成形並非依據設計資訊之 時，檢查部分632判定結構是否能夠修復。若能夠修復， 則檢查部分632根據該比較結果計算瑕疵部分以及修復

22 201229454 量，並將指出瑕疵部分的資訊與指出修復量的資訊傳送給 修復裝置640。 修復裝置640根據接收自控制器63〇之指出瑕疵部分 的資訊與指出修復量的資訊，執行結構瑕疵部分之處理。 圖7係一流程圖’顯示結構製造系統7〇〇之一處理流 程。關於結構製造系統700,首先，設計裝置61〇建立有關 一結構之形狀的設計資訊（步驟S1〇1卜接著，成形裝置62〇 根據設計資訊產生結構（步驟S102)e而後’形狀測定裝置 1〇〇量測產生的結構以取得其形狀資訊（步驟si〇3)。產 生的結構被安置於傾斜及旋轉檯14之上，且偵測部分Μ 自異於圖案投射方向之方向拍攝冑案之影像。取得結構的 形狀資訊之時，即取決於結構之形狀，藉由旋轉投射於結 構上之圖案之一方向以測定結構之形狀。而後，控制器63〇 之檢查部> 632藉由比較自形狀敎裝£ i⑽取得的形狀

資訊與設計資m ’而檢查結構是否確實是依據設計 生。 D 而後，控制器630的檢查部分632判定產生之結構是 否毫無瑕疵（步驟S105)。當檢查部分632判定產生的°結構 係無瑕疮之時（步驟S1G5的”是”），則結構製造系統 束此流程。另-方面，當檢查部 > 奶判定產生的結構^ 有瑕疵之時（步驟S105的”否"），則其進一步判定產生杜 構是否能夠修復（步驟S1 〇6广 、α 當檢查部分632判定產生之結構能夠修復之時 Sl〇6的•’是”），則修復裝£ 6㈣結構執行一再加工程序（步 23 201229454 驟S 1 07)，而結構製造系統700將流程返回步 少邵：S 1 〇 3。當檢 查部分632狀產线結構係無法修復之時（步驟μ%的” 否”），則結構製造系統700結束此流程。藉此，結構製造系 統7 0 0完成圖7流程圖所示的整個流程。 、 關於此實施例之結構製造系統700,由於實施例中的形 狀測定裝置100能夠正確地量測結構之座標，故其 处 、丁 月 tl 判定產生之結構是否毫無瑕疵。此外，當結構有瑕疫之時， 結構製造系統700能夠針對結構執行一再加工程序以進行 修復。 饤 此外，實施例中之修復m40所執行的修復程序可 以被取代，諸如讓成形裝置620再次執行成形之程序。此 種情況下，當控制器630中之檢查部分632判定結 修復之時，成形裝置620再次執行成形之程序（鍛造、切^、 及類似動作）。特別是，舉例而言，成形裝置62〇針對結構 上應該接受切割但並未進行的部分執行一切割程序。藉 此，結構製造系統700變得有可能正確地產生結構。曰 在以上的實施例之中，結構製造系統700包含形狀測 疋裝置100、设计裝置610、成形裝置62〇、控制器63〇(檢 查裝置）、以及修復裝置64〇。然而，本教示並未受限於此 組態。例如，一依據本教示之結構製造系統可以包含至少 該成形裝置以及該形狀測定裝置.。 工業應用性 本發明可應用於一個有可能判定產生之結構是否毫無 瑕疵的結構製造系統之中。

24 201229454 【圖式簡單說明】 圖1係顯示一形狀測定裝置之構造之—立體圖； 圖2係顯示該形狀剩定裝置之構造之一側視圖’； 圖3 A和3 B係顯示一斿絲m L ， 意圖； . 疋轉機構之相關部件之構造的示 圖4A和4B係顯示—銼 構造的示意圖； 鎖讀態判定部分之相關部件之 程 圖5 顯示一旋轉機 圖6 係一結構製造 圖7 〇 係一流程圖， 【主 要元件符號說 11 主體 12 底架 13 表面板材 14 傾斜及旋轉 15 閘形框架 15a X軸導引 15b 驅動側樁 1 5c 驅動側樁 16 頭部構件 17 z軸導引 20 感測器 30 移動部分 而 流 25 201229454 40 旋轉機構 41 安裝部分 42 旋轉部分 42a 旋轉軸 43 鎖定部分 44 鎖定狀態判定部分 44a 感測器偵測板 44b 觸碰感測器 44c 接觸構件 45 旋轉指示器 50 軸承 60 旋轉限制部分 61 齒形溝槽 62 球狀柱塞 71 固定部分 71a 穿孔 71b 切口 72 鎖定桿 91 發光部分 91a 線性光束 92 偵測部分 100 形狀測定裝置 140 自動旋轉機構 142 驅動部分

26 201229454 143 驅動控制器 144 形狀資訊取得部分 200 物體 300 計算處理部分 500 控制器 610 設計裝置 620 成形裝置 630 控制器 631 座標儲存部分 632 檢查部分 640 修復裝置 700 結構製造系統 Cl 旋轉中心軸 C2 中心軸 LI 旋轉軸線 L2 傾斜軸線 S101 -D107 步驟 27

Claims (1)

1. 201229454 七、申請專利範圍： 上 1. 一種形狀測定裝置 一投射單元，將一圖 ，測 案自 疋一物體之一形狀，包含： —投射方向投射於該物體之 一測定單元，自一異於今 ' ^杈射方向之方向拍攝該圖案 之一影像，以根據利用該拍细·旦彡你me 拍射衫像取得之一影像資料，測 定該物體之一表面上之一位置； 一物體旋轉單元，於二方向μ 石向上$疋轉该物體；以及 一圖案旋轉單元，相對於兮版挪Α σο 14物體旋轉單元旋轉該圖案。 2. 依據申請專利範圍第1項之形狀測定裝置，其中該物 體旋轉單元具有-傾斜機構以及—旋轉機構，該傾斜機構 以-設定於-特定方向之傾斜轴為中心相對於該圖案之該 投射方向改變该物體之一傾斜角纟，而該旋轉機構具有— 與該傾斜軸交又之旋轉軸且相對於該投射部分以該旋轉軸 為中心旋轉該物體。 3. 依據申請專利範圍第2項之形狀測定裝置，另包含一 移動單元，其移動投射自該投射部分之該圖案之一投射位 置， 其中該測定單元在每次該圖案之該投射位置改變時， 自異於該投射單元之該圖案之該投射方向之方向拍攝該圖 案之該影像’使得該測定單元根據該影像資料相對於該圖 案所投射之該物體的一部分測定該物體之位置。 4.依據申請專利範圍第1至3項中之任一項之形狀測定 裝置’其中s亥圖案旋轉單元旋轉該投射單元，使得該圖案 28 201229454 之一方向被己文變，到呆留投射於該物冑上之該圖案八 照射位置。 ° 77 5. 依據中請專利範圍第i至4項中之任—項之形狀測〜 裝置，其中該測定單元具有一摘測部》，其拍攝該圖案： 影像而取得該影像資料，以偵測照射於 w菔上之該圖 案’以及-計算處理㈣’其根據自該伯測部分取得之該 影像資料，測定該物體之該形狀，並且 5 該圖案旋轉單元藉由一體旋轉該投射單元及該伯測部 分而旋轉該圖案。 6. 依據中請專利範圍第項中之任—項之形狀測定 裝置，其中投射自該投射單元之該圖案係一線性圖案，且 該圖案旋轉單元以該線性圖案之—中心軸為—旋轉中心旋 轉該投射單元。 7. 依據巾請專利範圍第丨至6項中之任—項之形狀測定 裝置’其中該圖案旋轉單元具有一指示該圖案之一旋轉角 度的旋轉指示器。 8. 依據申s月專利範圍第4項或第5項之形狀測定裝置， 其中該圊案旋轉單元具有—旋轉限制部分，其在每一特定 之角度間隔鎖存該投射部分之一旋轉。 9. 依據中晴專利s圍第3項之形狀測定裝置，其中該移 動單元具有—閘形結構之移動機才冓，錢酉己置成跨越過該 傾斜機構及該旋轉機構。 10. 依據申請專利範圍第5項或第8項之形狀測定裝 置其中》玄圖案旋轉單元具有一個鎖，鎖定該投射單元與 29 201229454 該债測部分之一旋轉。 11. 依據申s青專利範圍第1 〇項之形狀測定裳置，其中該 圖案旋轉單元具有一判定部分，判定該鎖之一鎖定狀態。 12. —種用以製造結構之方法，包含： 根據設計資訊產生該結構； 藉由將該產生之結構安置於一能夠在二方向上旋轉的 旋轉單元之上以及在將一圖案投射於該結構上之後即自一 異於該圖案一投射方向之方向拍攝該圖案之一影像而取 付遠結構之形狀資訊；以及 比較該取得之形狀資訊與該設計資訊， 其中在取得該結構之該形狀資訊之後，藉由旋轉投射 於仰賴該結構之形狀的該結構上之該圖案之一方向而測定 該結構之形狀。 13_依據申請專利範圍第12項之用以製造結構之方 法，其中在旋轉該圖案之該方向之後，投射該圖案之一投 射單兀以及拍攝該圖案之一影像以取得用以偵蜊照射於該 結構上之該圖案之一影像資料之一偵測單元係為一單位而 被旋轉。 I4.依據申請專利範圍第13項之用以製造結構之方 法’進一步包含根據該比較之結果，再加工該結構。 1 5 ·依據申請專利範圍第14項之用以製造結構之方 法，其中再加工該結構包含再次產生該結構。 16.種結構製造系統，其製造一結構，包含： 一處理裝置，其產生該結構；以及

   30 201229454 ,置依請專利範圍第1至11項之中任-項之形狀測 二士播定該處理裝置產生之該結構之-形狀，以取得 該構之形狀資訊。 人1 一7.依據申請專利範圍第16項之結構製造系統，進一步 包含H記憶體之控制器’該記憶體儲存該形狀測定 裝置所測定之該結才冓之該$狀資訊。 18.依據ΐ請專利範圍第17項之結構製造㈣，進一步 包含一設計裝置，該設計裝置建立有關該結構之設計資訊， 其中該處理裝置根據該設計裝置建立之該設計資訊產 生該、”。構’且该控制器具有一檢查部&，該檢查部分比較 3 »又。十資Λ與該形狀資訊’以判定該結構是否係依據該設 計資訊產生。 19.依據申請專利範圍第17項之結構製造系統，進一步 包含一修復裝置，其中該檢查部分在判定該結構未依據該 設計資訊產生之後，進一步判定該結構是否能夠被修復， 且在该檢查部分判定該結構係能夠被修復的狀況下，該修 復裝置修復該結構。 20·依據申請專利範圍第丨9項之結構製造系統，其中該 檢查部分在判定該結構能夠被修復之後，根據該設計資訊 與該形狀資訊間之比較’建立指出該結構之一瑕庇部分以 及修復量之修復資訊，且該修復裝置根據該修復資訊修復 該結構。 2 1. —種形狀測定裝置，測定一物體之一形狀，包含： 一投射單元’將一圖案自一投射方向投射於該物體之 31 201229454

   一測定單元，自一異於該投射方向 之一影像，以根據利用該拍射影像取得 定該物體之一表面上之一位置； 之方向拍攝該圖 之—影像資料， 案 測 一物體旋轉單元，於-古& μ u 义一万向上旋轉該物體； 一形狀資afL取得單开，抱4λ 呀平7C ’取侍邊物體之—形狀資訊； 及 一圖案旋轉單元’根據該形狀資訊取得單元所取得 該形狀貝 相對於該物體旋轉單元旋轉該圖案。 以 之 八、圖式： (如次頁） 32