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ナノメートル分解能の三次元座標測定機の改良と精度評価手法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 13555070
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関東京大学

研究代表者

高増 潔  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (70154896)

研究分担者 古谷 涼秋  東京電機大学, 工学部, 教授 (50219119)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
13,300千円 (直接経費: 13,300千円)
2003年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2002年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
2001年度: 6,000千円 (直接経費: 6,000千円)
キーワードナノメートル計測 / 三次元座標測定機 / ステージ / 校正手法 / 精度評価 / 形状測定
研究概要

ナノメートル分解能の三次元測定機(nano-CMM)の基本的な構成と精度評価手法を確立し,今後の実用化への方向性を示すことができた.
1.nano-CMMのプロトタイプの改良
前年度までの詳細設計に基づいて,低熱膨張材料を用いてnano-CMMの新しいプロトタイプを製作した.主な改良点は以下の部分である.
(1)全体の部材として低熱膨張材料(低熱膨張鋳鉄)を用いた.
(2)スケール部分には,低熱膨張ガラスを用いた分解能10nmのスケールを使用した.
(3)駆動系として,摩擦駆動(フリクションドライブ)機構を用いた.
2.nano-CMMの移動ステージの評価
製作され移動ステージに対して,以下の試験を行いその性能を評価した.
(1)スケールとしてナノメートルスケールシステム,プローブとして三次元プローブシステムを使ったシステムを評価した.
(2)各軸のヨーイング,ピッチング,ローリングなどの回転の影響を調べた.結果として,真直度40nm,繰り返し精度10nmを達成できた.
(3)オプティカルフラットおよび非球面レンズの測定により,形状測定機としての能力を評価した.
3.nano-CMMの温度ドリフトの評価
温度ドリフトの評価を行った.
(1)通常の恒温室の条件で温度ドリフトを評価し,1度あたり200nmの温度ドリフトがあることが分かった.
(2)温度をより安定させるケースを適応することで,0.1度あたり20nmの温度ドリフトに押さえることができた.
以上の実験より,提案したnano-CMMの方式が,一般的な恒温室+特別なケースという環境で,十分実用化できる実現可能性が証明できた.

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (33件)

  • [文献書誌] 佐藤理, 下嶋賢, 古谷涼秋, 高増潔: "パラレルメカニズムのアーティファクト校正(第1報)-緩い束縛条件を用いた運動学パラメータの校正-"精密工学会誌. 70・1. 96-100 (2004)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 高増潔, 下嶋賢, 古谷涼秋, 佐藤理: "座標測定機のアーティファクト校正(第2報) -冗長座標測定機の自己校正-"精密工学会誌. 70・5. 690-695 (2004)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Abbe, K.Takamasu, S.Ozono: "Reliability on calibration of CMM"Measurement. 33・4. 359-368 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 江並和宏, 臼杵深, 平木雅彦, 高橋哲, 高増潔, 大園成夫: "リングビームを用いた三次元変位測定法(第1報) -理論解析と基礎実験-"精密工学会誌. 69・12. 1764-1768 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 下嶋賢, 古谷涼秋, 大園成夫, 高増潔, 平木雅彦, 荒木健司: "3次元測定機の不確かさ推定に関する研究(第1報) -多関節型3次元測定機の機構パラメータの算出と不確かさ推定-"精密工学会誌. 69・6. 841-845 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 高増潔, 下嶋賢, 古谷涼秋, 佐藤理: "座標測定機のアーティファクト校正(第1報)-運動学パラメータの校正-"精密工学会誌. 69・6. 851-855 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 0.Sato, K.Shimojima, R.Furutani, K.Takamasu: "Artifact Calibration of Parallel Mechanism (1st Report) -Kinematic Calibration with a Priori Knowledge"Journal Japan Society for Precision Engineering. 70-1. 96-100 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Takamasu, K.Shimojima, R.Furutani, 0.Satao: "Artifact Calibration of Coordinate Measuring Machine (2nd Report) -Self Calibration of Redundant Coordinate Measuring Machine"Journal Japan Society for Precision Engineering. 70-5. 690-695 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Abbe, K.Takamasu, S.Ozono: "Reliability on Calibration of CMM"Measurement. 33-4. 359-368 (2003)

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    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Enami, S.Usuki, M.Hiraki, S.Takahashi, K.Takamasu, S.Ozono: "Three Dimensional Displacement Measurement Using Ring Beam (1st Report) -Theoretical Analysis and Basic Experiments"Journal Japan Society for Precision Engineering. 69-12. 1764-1768 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shimojima, R.Furutani, S.Ozono, K.Takamasu, M.Hiraki, K.Araki: "The Estimation Method of Uncertainty of Coordinate Measuring Machine (1st Report) -The Estimation of Kinematical Parameter and Uncertainty of Articulated Three-Dimensional Coordinate Measuring Machine"Journal Japan Society for Precision Engineering. 69-6. 841-845 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Takamasu, K.Shimojima, R.Furutani, 0.Sato: "Artifact Calibration of Coordinate Measuring Machine (1st Report) -Kinematic Calibration"Journal Japan Society for Precision Engineering. 69-6. 851-855 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 佐藤理, 下嶋賢, 古谷涼秋, 高増潔: "パラレルメカニズムのアーティファクト校正(第1報)-緩い束縛条件を用いた運動学パラメータの校正-"精密工学会誌. 70・1. (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 高増潔, 下嶋賢, 古谷涼秋, 佐藤理: "座標測定機のアーティファクト校正(第2報)-冗長座標測定機の自己校正-"精密工学会誌. 70・5. (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 佐藤理, Gheorghe Olea, 平木雅彦, 高増潔: "パラレルメカニズムを用いた三次元測定機の校正-複数のリンクセットを用いた校正-"精密工学会誌. 70・2. (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] I.Misumi, S.Gonda, T.Kurosawa, Y.Tanimura, N.Ochiai, J.Kitta, F.Kubota, M.Yamada, Y.Fujiwara, Y.Nakayama, K.Takamasu: "Submicrometre-pitch intercomparison between optical diffraction, scanning electron microscope and atomic force microscope"Meas.Sci.Technol.. 14・12. (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] M.Abbe, K.Takamasu, S.Ozono: "Reliability on calibration of CMM"Measurement. 33・4. 359-368 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 江並和宏, 臼杵深, 平木雅彦, 高橋哲, 高増潔, 大園成夫: "リングビームを用いた三次元変位測定法(第1報)-理論解析と基礎実験-"精密工学会誌. 69・12. 1764-1768 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 高増潔, 野坂健一郎, 阿部誠, 古谷涼秋, 大園成夫: "形体計測における不確かさの見積り(第2報)-円形体の計測における形状偏差の寄与-"精密工学会誌. 69・5. 693-697 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 下嶋賢, 古谷涼秋, 大園成夫, 高増潔, 平木雅彦, 荒木健司: "3次元測定機の不確かさ推定に関する研究(第1報)-多関節型3次元測定機の機構パラメータの算出と不確かさ推定-"精密工学会誌. 69・6. 841-845 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 郭志徹, 高増潔, 山本明弘, 和田智之, 洲之内啓, 加瀬究, 田代英夫: "波長走査干渉計における信号処理"精密工学会誌. 69・6. 831-835 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 高増潔, 下嶋賢, 古谷涼秋, 佐藤理: "座標測定機のアーティファクト校正(第1報)-運動学パラメータの校正-"精密工学会誌. 69・6. 851-855 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] I.Misumi, S.Gonda, T.Kurosawa, Y.Tanimura, N.Ochiai, J.Kitta, F.Kubota, M.Yamada, Y.Fujiwara, Y.Nakayama, K.Takamasu: "Comparing Measurements of 1D-Grating Samples Using Optical Diffraction Technique, CD-SEM and nanometrological AFM"Proc. Euspen2002. 2. 517-520 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Abbe, K.Takamasu: "Modelling of Spatial Constraint in CMM Error for Uncertainty Estimation"Proc. Euspen2002. 2. 637-640 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Hiraki, K.Enami, K.Takamau, S.Ozono: "Omni-Directional Obstracle Detection"J. Europian System Automations. 36・9. 1221-1234 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 川合知二, 高増潔: "図解 ナノテク活用技術のすべて"日本工業調査会. 56-58 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 阿部誠, 高増潔, 大園成夫: "座標比較によるCMM校正システムの開発(第2報)-校正の信頼性の統計的な評価-"精密工学会誌. 67・6. 976-981 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K.Takamasu, M.Fujiwara, A.Yamaguchi, M.Hiraki, S.Ozono: "Evaluation of Thermal Drift of Nano-CMM"Proceedings of Euspen2001. 2. 306-309 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 阿部誠, 高増潔, 大園成夫: "座標比較によるCMM校正システムの開発(第1報)-試作システムの構成とその基本的な評価-"精密工学会誌. 67・4. 638-643 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 高増潔, 阿部誠, 古谷涼秋, 大園成夫: "形体計測における不確かさの見積り(第1報)-校正作業で生じる系統誤差の寄与-"精密工学会誌. 67・1. 91-95 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Fujiwara, A.Yamaguchi, K.Takamasu, S.Ozono: "Evaluation of Stages of Nano-CMM"Proceedings of ICPE2001. 634-638 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 高増潔: "三次元計測器の不確かさ推定方法とその国際規格化"機械と工具. 45・3. 66-70 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] O.Sato, M.Hiraki, K.Takamasu, S.Ozono: "Calibration of 2-DOF Parallel Mechanism"Proceedings of ICPE2001. 734-738 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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