2016 Fiscal Year Research-status Report
表面粗さ用ローパスフィルタの振幅伝達特性と位相補償特性の計算方法開発
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15K05880
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| Research Institution | Chukyo University |
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Principal Investigator |
沼田 宗敏 中京大学, 工学部, 教授 (00554924)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 表面粗さ / ローパスフィルタ / 振幅伝達特性 / 位相補償特性 / 計算方法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究計画で示した１．点対称拡張法を用いた実測データの境界条件の除去法確立，２．離散的フーリエ変換を用いた振幅伝達特性の計算方法開発，３．離散的フーリエ変換を用いた位相補償特性の計算方法開発，の3ステップのうち，2015年度までにステップ1およびステップ2の一部（ステップ2-a）を実施している．これを受け，2016年度はステップ2の残り（ステップ2-b）とステップ3（ステップ3-a）の一部を実施した．
2-b. 離散的フーリエ変換を用いた振幅伝達特性の計算方法開発／実測データを用いた振幅伝達特性の計算：点対称拡張法を用いて境界条件を除去した実測データ（小坂研究所製計測機による）を用いて，各ローパスフィルタの振幅伝達特性を計算した．境界条件型の2つのローパスフィルタ（ガウシアンフィルタとスプラインフィルタ）の振幅伝達特性は理論値と異なるものの，実測データから計算した2つのローパスフィルタの振幅伝達特性は理論値に一致した．この一致により，実測データを用いて振幅伝達特性を計算する本研究の有効性が確かめられた．一方，ロバスト型の2つのローパスフィルタの場合は，理論的振幅伝達特性と一致しなかった．ロバストフィルタのロバスト性はデータの外れ度合いに応じて変化するためである．これらを実験で検証した．
3-a. 離散的フーリエ変換を用いた位相補償特性の計算方法開発：離散的フーリエ変換の実数部と虚数部を用いて位相補償特性を計算する手法を導出し，シミュレーションで有効性を確かめた．
これらの成果のうち，2-b.実測データを用いた振幅伝達特性の計算，については国内学会で口頭発表（2件）し，英文論文（Precision Engineering誌）に投稿した（掲載済み）．また，3-a.離散的フーリエ変換の実数部と虚数部を用いて位相補償特性を計算する手法，については国内学会で口頭発表（1件）を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成28年度は以下のステップ2-b，平成29年度はステップ3を実施する予定であった．
2-b. 実測データを用いた振幅伝達特性の計算：点対称拡張法を用いて境界条件を除去した実測データを用いて，各ローパスフィルタの振幅伝達特性を計算する．実測データは測定機SE300-38（小坂研究所製）を用いる．ガウシアンフィルタの計算結果はその理論的特性に一致すると期待される．また，境界条件型の2つのローパスフィルタの振幅伝達特性は理論値と異なるものの，理論データから算出した振幅伝達特性の計算結果は理論データから算出した振幅伝達特性の計算結果に一致すると期待できる．この一致により実データを用いた本研究の有効性が確かめられる．一方，ロバスト型の2つのローパスフィルタの場合は，理論的振幅伝達特性と一致しないのはもちろん，理論データから算出した計算結果とも一致しないと考えられる．なぜなら，ロバストフィルタのロバスト性はデータの外れ度合いに応じて変化するからである．これを実験で検証する．
３．離散的フーリエ変換を用いた位相補償特性の計算方法開発：ローパスフィルタの位相補償特性は，実測データに対してローパスフィルタの出力データがどれだけ遅れているかを示す指標である．フィルタの重み関数が陽に与えられているガウシアンフィルタでは，左右対称のフィルタ形状のため位相遅れはない．一方，境界条件型やロバスト型のローパスフィルタでは，位相遅れは不明である．このような位相補償特性を，離散的フーリエ変換の実数部と虚数部を用いて計算する手法を提案し（3-a），実験で検証する（3-b）．
平成28年度の計画であったステップ2-bを実施し，実測データを用いた振幅伝達特性の計算方法を確立した．また，平成29年度の計画であったステップ3のうちのステップ3-aについても前倒しで実行した．
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| Strategy for Future Research Activity |
（平成29年度の研究計画）
3-b. 離散的フーリエ変換を用いた位相補償特性の計算方法開発／実験による検証：離散的フーリエ変換の実数部と虚数部を用いて位相補償特性を計算する手法を導出し，シミュレーションで有効性を確かめたので（ステップ3-b），今度は実測データ（小坂研究所製計測機による）を用いて有効性を検証する（3-b）．また研究全体を総括し，学会で研究成果を発表する．
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| Causes of Carryover |
平成２９年度の研究計画である「離散的フーリエ変換を用いた位相補償特性の計算方法開発」に着手するため，平成２８年秋に「実験補助」の予算分200,000円を前倒し請求した。ところがこの時点で見込めなかった大学の別予算が途中で使えるようになったため，「実験補助」の人件費（研究協力者の人件費）に大学の別予算から41,760円（48時間）を充当した。これが，次年度使用額46,709円の生じた主な理由である．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
離散的フーリエ変換を用いた位相補償特性の計算方法の有効性を実験で検証するため，小坂研究所製測定機を用いてサンプル測定を行う．より多くの実測データで検証し位相補償特性計算の信頼性を向上させるため，次年度使用額46,709円を研究協力者（中京大学大学院生）の実験補助費に充てる予定である（約53時間分）．平成２９年度前半には実験を終了し，後半は全体を総括，学会で研究成果を発表する．
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