電子回路フーリエ変換レーザスペックル干渉法による実時間2次元面内振動測定機の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555063
• Research Institution: TOKYO INSTITUTE OF TECHNOLOGY
• Principal Investigator: 岩附 信行 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (70193753)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 斉藤 正毅 (株)スズキ, 技術研究所, 研究員 ; 後藤 博史 (株)サムスン, 総合技術院, 研究員 ; 森川 広一 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (00282830)
• Keywords: 精密振動計測 / レーザスペックル干渉計 / 2次元面内変位測定 / 位相検出器 / 2次元フーリエ変換 / アナログ電子回路 / イメージセンサ / 測定精度

Research Abstract

機械の振動挙動を把握するために,多次元の振動変位を高精度に実時間で測定可能な次世代レーザ干渉計の開発が強く望まれている.そこで本研究では,4開口法レーザスペックル干渉計に2次元フーリエ変換を行うアナログ電子回路を組合せた新しい実時間2次元面内振動測定機の開発を目的とし,昨年度試作した4開口法レーザスペックル干渉計を用いて詳細な静的精度測定実験を行って,測定誤差要因を明らかにして誤差低減の手法を検討した.さらに,2次元フーリエ変換電子回路の設計を行った.得られた主な成果は以下の通りである.
(1)静的精度検定実験:昨年度試作した2次元フーリエ変換位相検出器を有する4開口法レーザスペックル干渉計に対して静的変位の測定実験を行った.干渉像の像質を評価する平均可視度ならびに被測定体の変位に伴う干渉像の変形を評価する像間の相互相関係数および干渉像内の位相変動を取り上げ,それらと測定誤差との関係を調べた.
(2)誤差要因の検討:干渉像の平均可視度が高いほど,変位前後の像間の相互相関係数の変動が小さいほど,干渉像内の位相変動が小さいほど測定誤差が小さいことが明らかになった.特に,干渉像内の位相変動の大きさと測定誤差は強い相関を示し,格子状干渉像内の位相変動が測定精度に大きな影響を及ぼすことがわかった.
(3)測定誤差の低減手法:誤差要因の検討結果に基づき,平均可視度が高くかつ像内の位相変動が小さい干渉像が得られるレーザ照射点を選択すること,ならびに干渉像に25点中間値フィルタをかけることにより,測定誤差が低減し,高精度の測定が可能なことを示した.
(4)2次元アナログフーリエ変換電子回路の設計:C-MOSイメージセンサからの光強度信号に正弦波・余弦波信号を乗じた後に積分することにより2次元フーリエ変換を行って格子状干渉縞周波数成分の位相のみを求めるアナログ電子回路を設計した.

Research Products

• [Publications] 岩附信行 他5名: "4開口法レーザスペックル干渉計による2次元面内変位の測定 〜2次元フーリエ変換位相検出の測定精度〜"2002年度精密工学会秋季大会講演論文集. 144 (2002)
• [Publications] 岩附信行 他5名: "4開口法レーザスペックル干渉計による2次元面内変位の測定 〜2次元フーリエ変換による干渉像位相の検出原理〜"2002年度精密工学会秋季大会講演論文集. 143 (2002)