| 研究概要 |
宇宙膜面構造物の基本構成要素である膜材を対象に、所望の形状計測精度要求を満たす光学的計測法を確立することを試みた研究であり、高速かつ高精度で簡便な形状計測法の確立を目指すものである。
本研究に用いた光学的形状計測法は、液晶プロジェクタから正弦波格子を計測対象である物体に投影し、CCDカメラで撮影された格子画像から画素毎に格子の位相を求める。すべての画素において,周囲の画素の輝度変化の情報を使わずに位相値を求めることができる「位相シフト法」と,基準面の情報をテーブル化することでリアルタイムに形状計測が行なえる「全空間テーブル化手法」とを組み合わせることにより高速な計測を実現した。また,位相を接続することで、計測精度を維持しながら計測範囲を拡張する手法も取り入れた。
軽量で収納性の良いことにより宇宙構造物において多用される高分子膜面材料は張力を与えて面として使用されるが、張力の僅かな不均一性や周辺支持構造の僅かな変形によって皺やたるみが生じ、膜面構造物の力学的特性が大きく損なわれる。そこで、軌道上で膜面の皺やたるみを計測する必要があり、高速かつ高精度で簡便な形状計測法としての格子投影法は搭載機器として期待される。今年度は、実験室規模ではあるが、高分子膜面に生じる皺やたるみの発生をリアルタイムで計測できることを示した。併せて、リアルタイム観察の特性を生かして、矩形膜面の皺の発生メカニズムを追うという学術的に興味深い研究にも適用した。
将来の宇宙構造物は大型であるため、本手法も大型膜面計測に対応できなければならない。これまで格子投影法は2枚の基準面の間に計測対象を置いて形状を算出していたが、2枚の基準面より遠方に計測対象を置くことができれば基準面の大きさに制約されない大型構造物の形状計測ができる。また、軌道上には実際に基準面を置くことは困難である。そこで、予め測定された基準面より遠方に計測対象がある場合の外挿法を提案した。外挿は原理的には計測精度の低下を来すが、実距離における計測データで校正する手法を組み合わせることにより大幅に精度向上が図れることを実証した。
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