等方性ランダム標準表面の試作と表面凹凸形状測定機の不確かさ解析

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12650139
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 柳 和久 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (80108216)
• 研究分担者: 笹島 和幸 東京工業大学, 情報理工学研究科, 教授 (80170702) ; 原 精一郎 東京工業大学, 情報理工学研究科, 助教授 (40293253) ; 明田川 正人 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (10231854)
• キーワード: 表面テクスチャ / 校正用標準片 / 表面形状測定機 / 不確かさ / データ形式 / 幾何統計パラメータ / 弾塑性 / コスト低減

研究概要

等方性ランダム標準凹凸面の製作法としてワイヤ放電複合研削加工(WEDG)に加えて、湿式ブラスティングが適当であることを示した。また、本加工法に品質工学を適用し、表面性状のばらつきを極度に抑える加工条件を探求した。その他の加工法としてレーザーショットや化学エッチングも検討したが、標準表面には適さないという結果を得た。一方で、自己回帰モデルを基本とした離散化凹凸データ発生プログラムを作成し、幾何統計量が陽な数値データの供給を可能とした。これらの実量器標準とソフトウェアゲージによって、測定原理に起因する測定不確かさとパラメータ計算ソフトウェアの不確かさを分離して要因分析する方法論を提示した。市販の測定機に付属した当該ソフトウェアを対象にパラメータ値の比較検討を行った結果、算出アルゴリズムを異にする幾何統計パラメータの存在が認められた。
本研究課題では測定機の不確かさをセンサーの動的挙動に絞込み、機構的な不確かさ要因は無視することにした。具体例として光学式の表面凹凸形状測定機を取り上げ、ポイント型変位計走査方式と平面光波の干渉方式に大別し、前者については二次元の線状データとして異常値の識別法と補正値の算出法を確定させた。後者については三次元の面領域データとして異常値判定の確度を高めた。これらの前処理プログラムの性能検証を、試作した標準凹凸面(WEDG加工、湿式ブラスティング加工)と代表的な幾何統計パラメータによって実施した。以上の実測データ処理を効率良く行う目的で「表面トポグラフィデータ解析用ソフトウェア( Summit )」のバージョンアップを重ね、実用性の高いソフトウェアに仕上げた。

研究成果

• [文献書誌] 柳 和久, 成瀬 文規: "光学式表面凹凸形状測定機におけるデータ補正の試み"精密工学会誌. 67・1. 106-108 (2001)
• [文献書誌] 加藤雅広, 原 精一郎, 柳 和久: "面領域の凹凸データを対象としたローパスフィルタ基準の曲面回帰法"精密工学会誌. 67・8. 1281-1283 (2001)
• [文献書誌] K.Yanagi, S.Hara, T.Endoh: "Summit identification of anisotropic surface texture and directionality asessment based on asperity tip geometry"Int. J. of Machine Tools & Manufacture. 41. 1863-1871 (2001)
• [文献書誌] 原 精一郎, 大曽根智明, 柳 和久: "磁気ディスク面のマイクロウェイビネスが電磁変換の振幅変調特性に与える影響"精密工学会誌. 67・6. 960-965 (2001)
• [文献書誌] K.Yanagi, M.Haseawa, S.Hara: "A computational method for stitching a series of 3-D surface topography data measured by microscope-type surface profiling instruments"Proc. of 3rd Int. Conf. of euspen. (2002)
• [文献書誌] T.Saitoh, K.Yanagi, K.Togawa: "A fast and accurate non-contact profiling instrument for assessing areal surface texture and flatness"Proc. of 17th ASPE Annual Meeting. (2002)