2017 Fiscal Year Research-status Report
In-process-monitoring of a diamond wire surface topography
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17K06104
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| Research Institution | Sasebo National College of Technology |
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Principal Investigator |
坂口 彰浩 佐世保工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (00332099)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ダイヤモンドワイヤ / ダイヤモンド砥粒 / 画像処理 / 画像計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、ダイヤモンドワイヤの製造工程において、高精度・高効率に砥粒の分散状態をオンマシンで計測・解析することで、ダイヤモンドワイヤの品質を実用的かつ定量的に評価する手法を開発することである。ダイヤモンドワイヤは数百kmにも及び、また、その線径が百数十μm程度と非常に細く、加えて、固着される砥粒径は数十μmであることから電子顕微鏡などを用いた静止状態での解析結果の信頼性は限定的である。実用的な手法とするためには、ダイヤモンドワイヤ製造工程において走行中のダイヤモンドワイヤを計測・解析することが望まれる。
そこで、平成29年度は、オンマシンでのダイヤモンドワイヤ表面の砥粒分散状態を定量的に評価するための計測装置と画像処理による砥粒抽出アルゴリズムの開発を行った。ナック社製高速度カメラを導入することで、線速が180～340m/minでダイヤモンドワイヤ表面の画像を取得できることが確認でき、また、画像処理により砥粒部分だけを抽出できるアルゴリズムにより取得した画像内の砥粒個数や砥粒間距離を数値的に評価できることが確認できた。
ダイヤモンドワイヤの製造工程におけるワイヤ線速は100m/min以下であることから、開発した装置を用いればダイヤモンドワイヤ表面の砥粒分散状態を定量的に評価できることが分かった。なお、この評価においては画像処理による砥粒の抽出精度が非常に重要となってくる。そこで、ディープラーニングの1つである畳み込みニューラルネットワーク(CNN:Convolutional Neural Netowrk)を用いて砥粒の高い抽出方法を試みる。また、より実用的な手法とするため、統計的手法を用いてどの程度の長さのワイヤ表面をどの程度の間隔で計測すればよいかを検討する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的は、ダイヤモンドワイヤの製造工程において、高精度・高効率に砥粒の分散状態をオンマシンで計測・解析することで、ダイヤモンドワイヤの品質を実用的かつ定量的に評価する手法を開発することである。平成29年度は、オンマシンでのダイヤモンドワイヤ表面の砥粒分散状態を定量的に評価するための計測装置と画像処理による砥粒抽出アルゴリズムの開発を行った。ナック社製高速度カメラを導入することで、線速が180～340m/minでダイヤモンドワイヤ表面の画像を取得できることが確認でき、また、画像処理により砥粒部分だけを抽出できるアルゴリズムにより取得した画像内の砥粒個数や砥粒間距離を数値的に評価できることが確認できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
ダイヤモンドワイヤの製造工程におけるワイヤ線速は100m/min以下であることから、開発した装置を用いればダイヤモンドワイヤ表面の砥粒分散状態を定量的に評価できることが分かった。
提案の評価手法において、画像処理による砥粒の抽出精度が非常に重要となってくる。従来までの画像処理手法を用いて砥粒の抽出を行った結果、約90%の精度で砥粒抽出が可能であった。しかしながら、ダイヤモンドワイヤの小線経化、固着される砥粒の小径化が進んでいる昨今、従来までの画像処理技術では砥粒の抽出精度が低下することは明らかである。そこで、ディープラーニングの1つである畳み込みニューラルネットワーク(CNN:Convolutional Neural Netowrk)を用いて砥粒の高い抽出方法を試みる。
一方、高速でワイヤ表面の画像を取得できたとしても、その大量の画像の保存方法が問題となる。また、これまで研削工具を計測してきた経験上、工具の全領域を必ずしも計測する必要がないことも分かっている。このような観点から、より実用的なダイヤモンドワイヤの評価手法とするためには、どの程度の長さのワイヤ表面をどの程度の間隔で計測すればよいかを検討する必要がある。そこで、画像処理により取得できた定量的データを基に、統計的手法を導入して適切なサンプリング方法について検討する。
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