レーザビームを用いた小径円筒体及び振動体の偏心成分と振れ成分の分離評価

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高精度スピンドルとスプリングコレット式チャックによって保持された小径ピンゲージの振れ回り及びワイヤ放電加工中のワイヤ振動を,レーザビームを応用して非接触で定量的に計測・評価するシステムの開発を目的として本研究を遂行し,以下の成果を得た.1.2分割型光検出器を用いて,公称ビーム直径よりも小径の円筒体軸心の横方向変位を測定する方法を考案した.回折理論に基づく数値計算と基本測定装置による静的な基礎実験結果より次の知見を得た.光検出器の受光部面積が小さいほど,そして被測定物直径が小さいほど変位検出感度は高くなる.また,2分割された左右両受光部間の不感体幅が広くなると測定不能となる.2.2分割型光検出器を組み込んだ測定光学系を軸直角平面内において二組直交配置することにより,小径円筒体及び振動体軸心の面内位置を検出する方法を考案し,振れ測定装置を試作した.性能は以下のとおりである.(1)小径円筒体の振れ回り測定装置については,測定範囲±35μmにわたって検出精度:0.1μm,測定繰り返し精度:0.2μm,応答周波数:53kHzの性能が得られた.(2)振動体の振れ測定装置の検出性能は,検出精度:0.5μm以上,測定繰り返し精度:1μm以上,測定範囲:被測定物直径にほぼ等しい,応答周波数:5kHzであった.3.小径円筒体及び振動体軸心の面内位置の変動を軸心の振れ成分と基準位置からの偏心成分とに分離するアルゴリズムを構築した.なお,軸心の振れ成分はベクトル表示とした.4.小径円筒体の場合,直交方向への反射光が外乱となり検出誤差が生じることを明らかにした,そこで反射光の影響を除外するために二組の光源の発振周波数を変え,2種類のバンドパスフィルタを通して検出した.