超精密加工表面層のマイクロクラック・インプロセス計測法に関する研究

超精密加工表面层微裂纹在线测量方法研究

• 批准号: 09750140
• 负责人: 高谷 裕浩
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750140/
• 关键词: 脆性材料; 超精密加工表面層; マイクロクラック; インデンテーション; 電磁波散乱シュミレーション; 深さ推定; ブリュースター角; レーザ後方散乱パターン; 電磁波散乱シミュレーション; レーザ後方散乱

本研究は,延性モード加工中に発生する脆性材料の超精密加工表面層マイクロクラックを検出し,クラック深さを定量的に評価できるインプロセス計測技術の開発を目的としている.平成10年度は,マイクロクラック深さ推定法を確立するため,レーザ後方散乱光強度パターンとマイクロクラック深さの関係について詳細な電磁波散乱シミュレーション解析を行った.さらに本測定原理の有効性について検証するため,新たなマイクロクラック測定評価アルゴリズムの構築および前年度に開発した基礎実験装置の改良を行い,以下のような研究成果を得た.1. 計算機シミュレーション:前年度に構築した電磁波散乱シミュレータを用いて,マイクロクラック深さと入射方向に散乱する後方散乱光パターンの特性を調べた.深さ10〜70μm程度のマイクロクラック深さと後方散乱光パターンとの関係を解析し,後方散乱光パターンの周期的構造からマイクロクラックの深さを定量的に評価できる可能性があることを明らかにした.2. 実験装置の改良:前年度構築した基礎実験装置に,高精度移動ステージや高倍率観察顕微鏡ユニットおよび偏光素子を組込むことによって,集光レーザビームの入射角および偏光状態の高精度な調整を可能とし,より高感度な後方散乱光パターン検出光学系を構築した.3. マイクロクラック測定評価アルゴリズムの構築:検出された後方散乱光パターンの周期構造の解析によって,マイクロクラック深さを推定できる独自の後方散乱光パターン処理アルゴリズムを構築した.4. ガラス表面マイクロクラックによる深さ推定実験:ダイヤモンド圧子によって深さ10〜70μm程度のインデンテイション・マイクロクラック試料を作成し,後方散乱光パターンを測定した.後方散乱光パターンの周期構造をマイクロクラック測定評価アルゴリズムを用いて解析し,本技術によって任意の方向に進展したマイクロクラックの検出および深さの定量的評価が可能であることを明らかにした.

The purpose of this study is to develop ultra-precision machining technology for brittle materials produced during ductile machining. In the 10th year of Heisei, the estimation method was established, and the relationship between the intensity of scattered light behind and the depth of scattered light was analyzed in detail. In addition, the principle of this measurement has been proved to be effective, and the construction of new measurement evaluation system and the improvement of basic equipment developed in previous years have been carried out. The following research results have been obtained. Computer system: the previous year to construct electromagnetic wave scattered light in the use of medium, deep and incident direction scattered light in the rear of the characteristics of the adjustment. Analysis of the relationship between the depth of 10 ~ 70μm and the period of scattered light, quantitative evaluation of the possibility of the structure of scattered light. 2. The improvement of the device: In the basic device constructed in the previous year, the high-precision mobile optical system, the high-magnification observation micro-mirror, and the polaroid optical system were constructed. 3. The construction of the system: the analysis of the periodic structure of the scattered light after detection, the estimation of the depth of the scattered light after detection, the construction of the system. The surface of the sample was prepared and the rear scattered light was measured. The depth of the sample was 10 ~ 70μm. The periodic structure of scattered light in the rear is analyzed by the method, and the quantitative evaluation is possible in any direction.

项目成果

日下部卓也, 三好隆志, 高谷裕浩, 金次達真: "レーザ後方散乱によるセラミックス加工表面クラックの検出" 1997年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 東京. 397-398 (1997)

Takuy​​a Kusakabe、Takashi Miyoshi、Hirohiro Takatani、Tatsumasa Kanettsugu：“通过激光反向散射检测陶瓷加工表面上的裂纹”1997 年日本精密工程学会春季会议记录，东京 397-398 (1997)。

金次達真,三好隆志,高谷裕浩, 高橋 哲: "レーザ後方散乱による砥粒加工表面層マイクロクラック深さの測定評価法に関する研究" 砥粒加工学会(ABTEC'98)学術講演会論文集. 山梨. 169-170 (1998)

Tatsuma Kanatsugu、Takashi Miyoshi、Hirohiro Takatani、Satoshi Takahashi：“利用激光背散射测量磨粒加工表面层微裂纹深度的测量和评估方法的研究”磨粒加工学会学术会议论文集（ABTEC98）山梨县169-170（1998）

金次達真,三好隆志,高谷裕浩, 高橋 哲,友澤隆幸: "レーザ後方散乱による精密加工表面マイクロクラックの測定評価に関する研究-ガラス表面クラックのシュミレーションと実験による検討-" 1999年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 東京. (1999)

Tatsuma Kanatsugu、Takashi Miyoshi、Hirohiro Takatani、Tetsu Takahashi、Takayuki Tomozawa：“利用激光背散射测量和评估精密加工表面微裂纹的研究 - 通过玻璃表面裂纹的模拟和实验进行检查 -” 1999 年精密工程学会论文集东京春季学术会议。

高谷裕浩,木村 寛,高橋 哲,三好隆志: "レーザ後方散乱による超精密加工表面層マイクロクラックの測定評価に関する研究" 1998年度日本機械学会関西支部第73期定時総会講演会講演論文集. No.984-1. 51-52 (1998)

Hirohiro Takatani、Hiroshi Kimura、Tetsu Takahashi、Takashi Miyoshi：“利用激光背散射测量和评估超精密加工表面层微裂纹的研究”1998年日本机械工程学会关西分会第73届普通大会论文集。第.984-1号。51-52（1998）

高谷裕浩,金次達真,高橋 哲,三好隆志: "レーザ後方散乱による超精密加工表面層マイクロクラック・インプロセス計測法に関する研究-ガラス表面インデンテーションクラックによる検討-" 1998年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 札幌. 84-84 (1998)

Hirohiro Takatani、Tatsumasa Kanettsugu、Satoshi Takahashi、Takashi Miyoshi：“利用激光反向散射对超精密加工表面层微裂纹进行过程测量的研究 - 使用玻璃表面压痕裂纹的研究 -”1998 年日本精密工程学会秋季刊。札幌学术会议论文集84-84（1998）。