| 研究課題/領域番号 |
20K04195
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| 研究機関 | 富山県立大学 |
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研究代表者 |
伊東 聡 富山県立大学, 工学部, 准教授 (00624818)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 回転基準球 / 校正 / マイクロプローブ / 三次元測定 / CMM / micro-CMM |
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| 研究実績の概要 |
本研究は接触式マイクロプローブ先端球形状をnm精度で計測し，micro-CMM測定におけるnmオーダ測定精度保証のためのマイクロプローブ校正法の開発を目的としている．従来の基準器との比較によるプローブ校正では校正結果に基準器自体の形状誤差を含み，nm精度の校正の実現は困難であった．またマイクロプローブを用いたmicro-CMMはプローブの交換や再設置によるアライメント誤差が測定誤差の原因となるため，測定器上でプローブ先端の形状と寸法の測定が測定の高精度化に貢献する．校正用基準器の精度に依存することなく，測定器上で外部センサを用いずにマイクロプローブ先端球の形状と直径を測定するために，回転基準器測定法と名付けた独自のプローブ測定法の開発に取り組んだ．回転基準器測定法では，プローブ校正用基準器を回転させながらプローブ校正を行うことで，測定座標に含まれる基準器の形状誤差をシフトさせ，演算処理によってプローブ球と基準器の形状誤差を分離して計測を行う．
当該年度は，回転基準器を用いたプローブ先端球形状の測定原理を構築し，シミュレーションと実機による測定に基づき有効性の検証に取り組んだ．測定原理の構築では，測定不可能な形状が生じる先行研究の課題を解消するために内挿法を用いた新たな測定原理を開発した．シミュレーションにより，適切な測定条件や内挿条件の検証を行い，実機への応用の可能性が確認された．実機を用いた測定においても基準器とプローブ球の形状誤差をnm精度で測定可能であることが確認され，提案手法の有効性を検証することができた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当該年度は，当初の計画通りに回転基準器を用いたプローブ先端球の形状誤差の測定原理を構築し，シミュレーションと実機による測定実験の両方において有効性を確認することができた．またマイクロプローブの校正における課題を明らかにするとともに，マイクロプローブに最適化された先端形状の測定方法を発案するに至った．今後はマイクロプローブ先端球形状測定を進めるとともに，測定の不確かさの評価を実施し，nm精度測定の安定化に取り組む．
以上の得られた成果より，本年度の達成度はおおむね順調に進展しており，当初の研究計画を達成していると考えられる．
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度における本研究課題の取り組みでは，回転基準器を用いたプローブ先端球形状誤差の測定原理を構築することができた．令和3年度はマイクロプローブ先端球の形状誤差測定の実施と測定不確かさの評価に取り組むことを計画している．マイクロプローブ先端球の形状誤差測定では，直径0.1 mm未満の微細なプローブ先端と校正用基準器の位置合わせを行うために測定システムの改良と位置合わせ方法の検討を実施する．測定不確かさの評価では，測定システムの運動誤差やアライメント誤差の評価を実施し，測定の高精度化及びnm精度測定の安定化に取り組む計画である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2020年度は新型コロナウィルス感染症の影響により，国内及び国外の学術講演が中止またはオンラインでの開催となり，旅費の支出がなかった．また3軸ピエゾ駆動ステージは測定システムの仕様見直しに伴う再設計や代替品の活用により当該年度中は購入しなかったが、測定システムの改良ために令和3年度に購入する計画である．
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