斜入射レーザー光干渉による機械加工面の形状精度のコンピュータホログラフィック測定

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06555045
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 久保 愛三 京都大学, 工学部, 教授 (10027899)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野中 鉄也 京都大学, 工学部, 助手 (00180761) ; 矢部 寛 京都大学, 工学部, 教授 (30025936) ; 藤尾 博重 京都大学, 工学部, 助教授 (90026097)
• Keywords: レーザ / 干渉計 / 位相 / 位相差 / 位相シフト法 / 形状誤差 / 精度測定

Research Abstract

1.これまでの実験に用いてきた干渉計においては,ソースよりのレーザビームをスプリッタにより物体光,参照光にわけた後,それぞれをエキスパンダーにより拡大しているため,各光学要素のセッティング誤差を光学的に回避することは不可能である.そこで,エキスパンダーを光源直後に配置する,いわゆる,マッハツェンダー形干渉計に変更すること,また,物体光光路途中に配置するミラーなどに回転機構をもたせない方法が,複雑な面形状を持つ機械加工面の面形状の測定に適していることが判明した.このような干渉計によって,歯車歯面のように複雑な面形状をもつ場合でも,被測定歯面を適正にセッティングすれば測定可能なことをシミュレーションにより確認した。
2.CCDイメージセンサーを用いて参照面および被測定歯面の干渉縞像を個別に取り込み,それらの干渉縞像より位相に変換して,さらに,連続した位相曲面を形成し,CRT上の各ピクセルに対応した位相差を計算することにより,被測定面の参照面に対する位相差曲面はホログラフィ干渉によるものと同等の結果を得ることを実験により確認した.
3.上述の位相曲面の計算はコンピュータ処理によっても困難な場合が多く,そのために一部マニュアル操作を必要とするが問題点としてあげられる.そこで,各測定面の-π〜πなる位相データをCRT上のピクセルごとに直接差し引きして,そのデータを連続した位相差曲面しても被測定面の参照面に対する位相差を与えうることが判明し,データ処理におけるその方法の有効性を平面試験片,歯車歯面を測定対象として実験を行って確認するとともに,その方法の根拠を理論的解析により与えた.

Research Products

• [Publications] 久保愛三: "レーザ干渉法による機械部品面形状の測定における位相処理方法について" 日本機械学会論文集C編. 61. 106-114 (1995)
• [Publications] 久保愛三: "CCDイメージセンサを用いた干渉計による歯車歯面形状の非接触測定(第1報,位相データの処理について)" 機械学会MPT'94シンポジウム伝動装置講演論文集. 940-58. 125-128 (1994)
• [Publications] 藤尾博重: "CCDイメージセンサを用いた干渉計による歯車歯面形状の非接触測定(第2報,画像処理にもとづく形状・精度の算出)" 機械学会MPT'94シンポジウム伝動装置講演論文集. 940-58. 129-132 (1994)
• [Publications] Hiroshige FUJIO: "Laser Holographic Measurement of Tooth Flank Form of Cylindrical Involute Gear" ASME Journal of Mechanical Design. 116. 721-729 (1994)