2016 Fiscal Year Annual Research Report
Practical application of uncertainty estimation method in three dimensional measurement for high precision of next generation three dimensional shape
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26249006
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
高増 潔 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (70154896)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 哲 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (30283724)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 座標計測 / 不確かさ推定 / 三次元形状測定 / 光計測 / ナノメートル計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1．不確かさ推定理論の体系化とシミュレーションソフトウェアの提供の継続
昨年度までのシミュレーションソフトウェアの検証作業に基づいて，三次元計測における不確かさ推定理論の体系化を行った．標準を利用した測定機の校正作業により，測定機の運動学パラメータの不確かさが推定される．この理論体系を実際の三次元計測に適用し，シミュレーションソフトウェアを構築した．特定の測定機器（CMMおよびSEM）に対応した，不確かさシミュレーションソフトウェアの検証作業の結果をフィードバックして，ソフトウェアの更新を行った．このソフトウェアは，不確かさを推定するだけでなく，不確かさを小さくするための方法をソフトウェア上でテストできることを実証した．さらに，現実のシステムとして三次元測定機によるゲージの校正における不確かさ推定への適用を引き続き行った．これらのシステムの不確かさシミュレーション結果は，実際の不確かさとよく一致した．
2．光学的三次元形状測定の応用実験の継続
角度測定による三次元測定システムを適用対象として，より高精度な測定と，その不確かさの評価手法の実用化を目指した．回転するステージとオートコリメータを組み合わせることで，高精度化とステージの誤差の分離，オートコリメータの自律校正を可能にするシステムが構築できた．このシステムを三次元計測の実施例として開発し，理論的な不確かさ推定と合わせてシステム全体の不確かさ評価を理論的および実験的に行った．さらに，他の研究機関等が開発している角度測定による非球面形状測定機への適応を行い，不確かさ推定手法の評価を行った．また，角度測定機の系統誤差を自律校正する手法を開発し，基礎的な検討を行った．この手法により，不確かさの小さい形状測定の可能性を示せた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
まず，不確かさ推定理論の体系化とシミュレーションソフトウェアの提供に関しては，三次元計測における不確かさ推定理論の体系化を行い，標準を利用した測定機の校正作業により，測定機の運動学パラメータの不確かさが推定のためのソフトウェアの開発および適用を引き続き実現できた．特に，構築した体系に対応するシミュレーションソフトウェアを構築し，より広い対象（CMM，SEMおよびマルチセンサーシステム）に対応した不確かさシミュレーションソフトウェアを開発し，実際の適用を行った．さらに，他の手法との比較評価が行えた．
つぎに，光学的三次元形状測定の応用実験に関しては，角度測定による三次元測定システムを適用対象として，より高精度な測定と，その不確かさの評価手法の実用化の基本部分が実現でき，自律校正の手法の開発が行えた．この結果として，サブナノメートルの繰返しで大型非鏡面を計測できる可能性を示すことができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
2つの大きなテーマについて，以下の方針で研究を推進する．
まず，不確かさ推定理論の体系化とシミュレーションソフトウェアの提供では，実際の適用結果のフィードバックを引き続き行い，理論体系を実際の三次元計測に適用した結果を解析し，構築した体系に対応するシミュレーションソフトウェアを利用者が自由に使えるシステムを構築する．昨年度までに確立した不確かさシミュレーションソフトウェアの開発指針をもとに，不確かさを推定するだけでなく，不確かさを小さくするための方法をソフトウェア上でテストできるプラットホームの基礎部分の作成を推進する．システムを適用する対象を増やすと同時に，適用結果の分析を行い，システム性能の評価を行う．
次に，光学的三次元形状測定の応用実験では，昨年度までに開発した角度測定による三次元測定システムに対して，引き続きより高精度な測定と，提案した自律校正手法およびその不確かさの評価手法の実用化を進める．また，この測定結果の絶対精度評価を他の機関と協力して実施する．さらに，新しい光学的三次元形状測定手法の開発と，精度評価および校正方法の検討を行い，システム全体の不確かさ評価を理論的および実験的に行う．
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