産業機械部品の形状を精密に測定する新技術

図1は、小さな曲率半径をもつ産業機械部品の一例として、タービンブレードの断面形状を接触式CMMにより3回測定し、それぞれの測定結果に対して、開発したプローブ半径補正手法を適用した結果を示しています。縦軸は、測定したプローブ球の中心位置からタービンブレードの断面形状の曲率半径を求め、真円の部分円弧を基準形状(縦軸0)とした輪郭形状を示しています。従来のプローブ半径補正手法では、サンプリング間隔が16 mmや8 mmのように細かくなると、測定のばらつきが数マイクロメートルになることがわかります。一方、開発手法はサンプリング間隔によらず、測定のばらつきをサブマイクロメートルオーダーまで低減できることがわかりました。本研究成果により、産業機械部品の形状評価の信頼性が向上し、加工精度の担保につながることが期待できます。

【画像：https://kyodonewsprwire.jp/img/202410027474-O2-075F2HvJ】

今後の予定

今回開発した接触式CMM測定のプローブ半径補正手法は、タービンブレード以外の産業機械部品の形状評価にも適用することが可能です。より精密な形状評価技術の実現に向けて、プローブ球を真円と仮定した今回の成果をさらに発展させ、プローブ球の実形状を計算に組み込むことで、曲面形状の測定精度のさらなる向上を図ります。

論文情報

掲載誌：Precision Engineering

論文タイトル：Accurate surface profile measurement using CMM without estimating tip correction vectors

著者：M. Watanabe, O. Sato, K. Matsuzaki, M. Kajima, T. Watanabe, Y. Bitou, T. Takatsuji

DOI：10.1016/j.precisioneng.2024.09.009

用語解説

三次元座標測定機（Coordinate Measuring Machine; CMM）

三次元座標が取得できる測定空間内で、プローブ球と呼ばれる球状の接触子を測定物に当て、そのとき取得したプローブ球の中心位置からプローブの半径分を補正して、測定物の寸法や形状を測定する装置。

曲率半径

曲線や曲面の曲がり度合いを表す指標。曲線の一部を円弧とみなしたときの円の半径。

モルフォロジカル処理

幾何学的形状を演算処理により解析する方法。対象形状に円などの形体要素を加えて形状を膨張させる処理や、対象形状から形体要素を差し引いて収縮させる処理などがある。画像処理におけるノイズの除去や、表面粗さ測定における特徴量の抽出などに応用されている。

プレスリリースURL

https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2024/pr20241003/pr20241003.html

関連URL：https://kyodonewsprwire.jp/release/202410027474

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