法線と位置の連続検出型非接触プローブによる曲面の自律探査測定システムの試作開発

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05555046
• Research Institution: Tomakomai National College of Technology
• Principal Investigator: 青山 英樹 苫小牧工業高等専門学校, 機械工学科, 助手 (40149894)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 沢辺 雅二 (株)ミツトヨ, 筑波研究所, 取締役所長 ; 岸浪 建史 北海道大学, 工学部, 教授 (00002048) ; 三好 隆志 大阪大学, 工学部, 教授 (30001796)
• Keywords: 非接触測定 / 位置ベクトル / 法線ベクトル / 自動計測 / 曲面 / 計算機モデル

Research Abstract

本研究は平成5年度と平成6年度の2カ年で計画されており,本年度では以下の成果が得られた。
1.法線・位置連続検出型非接触エレメトの設計・理論解析およびプローブの設計
中心に1本の発光用光ファイバとコリメーレンズを設置し,その廻りに一組2本の受光用光ファイバを90度間隔に四組配置したエレメントを提案し,直径6mmとなるエレメントの設計を行うとともに,同エレメントの特性・性能を論理的解析により明らかにした。また,13個のエレメントで構成されるプローブの設計を行った。
2.法線・位置連続検出型非接触プローブの試作と自動キャリブレーションシシテムの開発
設計されたプローブは13個のエレメントにより構成されるが,本年度では5個のエレメントにより構成されるプローブを試作した。また,自動キャリブレーションシステムを開発し,同プローブを構成するエレメントの特性および性能を実験的に明らかにした。
3.データ検出・処理システムの試作開発
13個のエレメントの発光用光ファイバに光を入射する発光ダイオードを測定中に動的に切り替え,受光用光ファイバで検出される光量を電圧信号に変換してコンピュータに入力するデータ検出システムを試作開発した。また,同データから離散点の位置および法線ベクトルを求め,次の測定点を自動決定するシステムを開発した。
4.自律探査測定システムの設計
試作したプローブおよびデータ検出・処理システムを三次元座標測定機と組み合わせ,未知の物理モデルを自律的に探査しながら測定するためのシステムの基本設計を行った。
5.形状モデル構築システムの設計
離散的多点法線位置データから被測定物の三次元形状を曲面式で定義し,計算機モデルとして構築するシステムの設計を行った。

Research Products

• [Publications] Hideki Aoyama: "Optical Sensor for Detecting a Position and an Inclination" Proceeding of International Conference on Advanced Mechatronics. 306-311 (1993)
• [Publications] Kazuo Yamazaki: "Non‐Contact Probe for Continuous Measurement of Surface Inclination and Position using Dynamic Irradiation of Light Beam" Annals of the CIRP. Vol.42/1. 585-588 (1993)
• [Publications] 青山英樹: "位置および単位法線ベクトルによる曲面表現式" 1993年度精密工学会秋季大会学術講演会論文集. 441-442 (1993)
• [Publications] 青山英樹: "離散的位置・法線ベクトルを基にしたC2連続曲面に関する基礎研究" 1994年度精密工学会春季大会学術講演会論文集. (1994)