機上測定用3×3センサアレイの開発と冗長データを活用する平面形状測定法の提案

开发用于车载测量的3×3传感器阵列并提出利用冗余数据的平面形状测量方法

• 批准号: 21K03791
• 负责人: 清水 浩貴
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03791/
• 关键词: 走査形状測定; 平面形状測定; 機上計測; 多点法; 多点法形状計測; 誤差分離; MEMS; 機械加工面; 平面計測; ソフトウェアデータム

本研究は変位計を3×3に配置した計測ユニットを加工機のステージで走査し，それにより得られた冗長度の高いデータを接続して高精度な機上平面測定を実現しようとするものである．2022年度にはセンサユニットを1ステップ走査した際にオーバーラップする2×3ないし3×2点の６点のデータの接続法に関して，偶然誤差の累積のモンテカルロシミュレーションを進めた．センサの偶然誤差による精度低下を軽減するため，従前は並進運動誤差については4つ，ピッチング誤差については3つ，ローリング誤差については3つの推定値を求めて平均する方法をとっていたが，最小二乗法による運動誤差推定を新たに取り入れた結果，11点×11点の平面測定シミュレーションで誤差が最大となる点において約20％誤差を低減できることを示した．さらに，3×3配置では測定開始点から終点に至るデータ経路が多数あることを利用し，それらを平均して偶然誤差の影響を低減する手法についてのシミュレーションを実施した．その結果，最終点において約17%誤差を低減できることを明らかにした一方，測定開始点付近では逆に精度が低下することを確認した．この原因について検討したところ，接続回数の多い経路も平均をとる対象とした場合にばらつきが増加し，その影響が測定始点付近で大きいことを確認した．この結果から，接続数の少ない経路のみの平均をとるシミュレーションを行い，平均する経路数は16通りと少ないにも関わらずさらに約18%誤差が低減できることを示した．デバイスの製作については長さの異なる探針を組みあわせ，片持ち梁式の変位センサで3×3配置を実現できる斜め9点法レイアウトを検討した．また，多点同時計測デバイス製作上のポイントとなる深堀RIEの条件出しを行った．

In this study, we have a 3 × 3-bit configuration of the computer, the processing machine, the machine. The accuracy of the system is very long. The accuracy is very high. The accuracy of the plane measurement on the high precision machine is very high. In the year 2022, the precision is very high. In the year 2022, the accuracy of the system is very high. The accuracy of the system is very high. There is an occasional difference in the number of errors, the number of errors is very high, the accuracy of the error is low, the accuracy is low, the error is 4, the error is 3, the error is 3, the error is presumed to be the average, and the method is accurate. The minimum two-way method is used to deduce the error of motion. The result of the new test results shows that the maximum error is about 20% at 11:00 × 11:00. The difference is about 20%. The error is very low, and the starting point of the test is 3 × 3. As a result, the average error is about 17% lower than that of the other side, and the starting point of the measurement is close to the accuracy of the error. The results show that the error is about 17%. The results show that the error is about 17%. The starting point of the measurement is close to the precision of the measurement. The number of loops is much higher than that of the previous one. The average number of routes is much higher than that of the previous one. The results show that the starting point of the test is close to the starting point of the test. The results show that the number of routes is low. The average number of routes per square meter is 16 per cent. The difference is about 18%. The temperature difference is about 18%. The average number of routes is 16. The difference is about 18%. The temperature difference is about 18%. Multi-point at the same time, we need to make sure that we have a lot of information, and we have a lot of information about the conditions of RIE.

项目成果

3×3正方形配置センサユニットを用いた平面形状測定－測定データ接続法の比較－

使用3×3方形传感器单元进行平面形状测量 - 测量数据连接方法的比较 -

• 发表时间: 2023
• 作者: Fujiwara Ryotaro;Shimizu Hiroki;謝 恵君，鄒 艶華;村山 凌太郎，小武内清貴，大窪 和也;時實 拓紀，野田 樹生，田丸 雄摩，清水 浩貴
• 通讯作者: 時實 拓紀，野田 樹生，田丸 雄摩，清水 浩貴

A MEMS Device Integrating Multiple Cantilever Displacement Sensors to Evaluate Flat Machined Surfaces

集成多个悬臂位移传感器以评估平面加工表面的 MEMS 器件

• DOI: 10.20965/ijat.2022.p0582
• 发表时间: 2022
• 期刊: International Journal of Automation Technology
• 影响因子: 1.1
• 作者: Shimizu Hiroki、Graduate School of Engineering;Kyushu Institute of Technology 1-1 Sensui-cho;Tobata-ku;Kitakyushu-shi;Fukuoka 804-8550;Japan、Tamiya Koichi、Mizukami Shoichiro、Tamaru Yuuma
• 通讯作者: Japan、Tamiya Koichi、Mizukami Shoichiro、Tamaru Yuuma

Feasibility study of multi-point two-dimensional profile measurement by 3-2-1 and 3×3 sensor layout

3-2-1和3×3传感器布局多点二维轮廓测量可行性研究

• DOI: 10.1016/j.measen.2021.100358
• 发表时间: 2021
• 期刊: Measurement: Sensors
• 作者: Fujiwara Ryotaro;Shimizu Hiroki
• 通讯作者: Shimizu Hiroki