多数のアクティブな基準面を用いたレンズによるゆがみのない超高精度形状計測の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750391
• Research Institution: Wakayama University
• Principal Investigator: 藤垣 元治 和歌山大学, システム工学部, 助手 (40273875)
• Keywords: 高精度 / 非接触形状計測 / フーリエ変換位相シフト法 / アクティブな基準面 / 金型検査 / レンズ収差 / 点群の合成 / 位相解析

Research Abstract

形状計測において,産業界では金型などのように金属光沢のある物体の形状計測手法の開発が求められている.金属光沢のある物体に格子を投影すると,正反射の方向にカメラがある場合に,その点の周辺は輝度の高い部分となり,その付近の画像は輝度がオーバーフローするため計測できない.物体が曲面である場合は,多くの場合どこかの部分が正反射の方向となる.本研究では,プロジェクタを2台用いて異なる位置に配置し,それぞれのプロジェクタで得られた形状計測結果を融合させる.こうすることによって,正反射により計測不能の部分の補完を他方のプロジェクタの計測結果を用いて行うことができる.これを自動的に行う手法を開発することが本研究の目的である.
本研究を行った結果として,次の成果が得られた.
・液晶モニタを基準面として用いた実験装置を製作した.移動精度が0.1ミクロンの高精度なステージを用いた基準面を製作した.
・液晶パネルを用いて熱対策の設計がされた投影装置の設計を行った.
・ソフトを改造することによって,基準板の移動と格子投影および位相解析の全自動化を行った.
・全自動化されたソフトを用いて,基準面の枚数を増やすことによ,精度が向上することを確認した.
・左右のプロジェクタを用いて計測を行い,それぞれの結果を合成するソフトを製作した.
・実際の金型に対して形状計測実験を行い,有効性を確認する実験を行った.その結果,条件のいい場合で2ミクロンの計測精度が得られた.

Research Products

• [Publications] Shinke, A., Morimoto, Y., Fujigaki, M.: "Development of Accurate Shape Measurement System Using Multiple Reference Planes"Proceedings of APCFS & ATEM '01, Sendai. 811-814 (2001)
• [Publications] 新家昭英, 森本吉春, 藤垣元治: "液晶ディスプレイを基準面を用いた高精度型形状計測"第6回知能メカトロニクスワークショップ講演論文集(精密工学会). 113-117 (2001)
• [Publications] 藤垣元治, 森本吉春: "複数の基準面を用いた形状計測の大物体への適用"2002年度精密工学会秋季大会講演論文集. 559 (2002)
• [Publications] 李志遠, 藤垣元治, 森本吉春: "格子投影法による高精度全周形状計測"第25回NCP研究会・機械の強度と形態研究談話会シンポジウム論文集(日本機械学会). 49-52 (2002)
• [Publications] 藤垣元治: "非破壊検査工学叢書非破壊検査の最前線,第4章4.5形状計測技術"非破壊検査協会. 14 (2002)