高精度大型宇宙構造システムの開発研究高精度形状計測技術の開発研究岩佐貴史，牧恒男，原田卓（鳥取大），岸本直子，亀井宏貴（摂南大），樋口健，相原弘匡（室蘭工大）藤垣元治，吉川隆章（和歌山大），小木曽望（阪府大），田中宏明（防衛大），石村康生，河野太郎，神谷友裕 (JAXA) 古谷寛，坂本啓，佐藤泰貴（東工大），中篠恭一（東海大），荻芳郎（東大），泉田啓（京都大），仙場敦彦（名大）各種高精度計測法の開発と計測精度検証格子投影法による白色平板＆ハニカムパネルの表面形状計測レーザーによる高精度変位計測システム計測状況白色塗料（G13GP:6N/L01）付平板モデル＆ハニカムパネルレーザー変位計測結果 LDL(Long Displacement-meter with Long-working-distance) システムの概要誤差部分布計測結果 3000 .2 z position [mm] z position [mm] 3000. 2 3000. 1 3 000 2999. 9 2999. 8 -60 -4 0 -2 0 0 20 40 60 3000 .1 3000 2999 .8 -60 横方向断面計測状況 -40 -20 0 20 40 実験結果実験装置縦方向断面ハニカムパネルの形状計測 60 y position [m m] 縦方向断面 • 白色平板モデルの計測精度：40μm RMS • ハニカムパネルの計測結果：短波長のノイズが発生するが，約0.6mm振幅のディンプル形状を計測可能白色塗料（G13GP:6N/L01）付平板モデルの形状計測試験コンフィグレーション横方向断面拡大図 2999 .9 x position [mm] 格子投影法の計測誤差の除去法の検証  提案するノイズ除去法 DLT 法の誤差モードにキャリブレーション誤差が与える影響 • 系統誤差：2DFFTによるバンドパスフィルター • 偶然誤差：Wiener フィルターノイズ除去前 -2 9 8 0 Me a su re m en t Ide a l S ur fa ce z pos ition [ mm ] z pos it ion [ mm] ASTRO-H熱変形試験における試験結果 - 2 9 80 .6 - 2 9 80 .9 - 2 9 81 .2 - 2 9 81 .5 -60 -4 0 -2 0 0 20 40 y posi tion [ mm] ノイズ除去前計測精度： 2.7μm@5m を達成 ASTRO-H熱変形試験のコンフィグレーションキャリブレーション誤差の設定計測状況ノイズ除去後 -2 9 8 0 - 2 9 80 .3 60 - 2 9 80 .3 Me a su re m en t Ide a l S ur fa ce 理想球面 - 2 9 80 .6 計測状況 - 2 9 80 .9  検証結果 - 2 9 81 .2 - 2 9 81 .5 -50 -3 0 -1 0 10 30 50 y posi tion [ mm] ノイズ除去後球面ミラーモデルの形状計測計測結果 70 • 除去前：158μmRMS • 除去後： 53μmRMS Zernike mode 6 キャリブレーション誤差と計測誤差モードの変化影響を受け易いモードターゲット大型宇宙構造物を対象とした形状計測法の提案計測精度の検証実験プラズマテレビ 42型ミラーモデル基準面基準面提案する計測法の概要提案する計測法の特徴 • • • • • 面計測法の計測範囲を限定するため精度の劣化を回避 • 計測システムの複数化により短時間計測にも対応可能大型宇宙構造システムを部分領域に分割分割した領域毎に面計測法で計測計測した各領域の面形状の計測結果を統合大型宇宙構造システムの全視野形状を復元円形状の構造システム L [m] 小領域毎に計測移動領域2_Data 結合移動部分領域の結合法 • • • • 座標変換領域1_Data 実験コンフィグレーションレーザートラッカー面計測のキャリブレーション冶具に基準点を設置基準点を高精度離散点計測法で測定部分領域間の座標変換行列を計算座標変換行列を利用して部分領域計測データを結合理想球面を利用して一致度を評価結合精度評価法の概念図キャリブレーションと計測概念図検証方法の概要 -2980 領域1 z position [mm ] 領域3 領域2 Li [m] y3 球面ミラーモデルの計測状況 y1 z3 Subregion 1 x position [mm ] z2 Subregion 3 • 基準点を設置した冶具を移動させてキャリブレーションを実施 • 領域１（座標変換後） -2979.5 x2 z1 Subregion 2 -2981 -2981.5 -100-80-60-40-20 0 20 40 60 80 100 y2 Li [m] -2980.5 z position [m m] L [m] z position [mm ] move Calibration Jig Reference Point move -2980 -2980.5 -2981 -2981.5 -100-80-60-40-20 0 20 40 60 80 100 y position [mm ] 計測結果（領域１） 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -150 領域２ Region 1 Region 2 結合精度： 180μmRMS -100 -50 0 50 y position [mm] 結合後のミラーモデル横断面領域１と領域２の結合結果計測結果（領域１）基準点は面計測法の空間座標系の下では不動点回転計測装置計測法の概略図今後の課題結合前の計測結果 Shape Measurement Point Measurement 本計測法のキャリブレーション概略図 • 格子投影法座標系とレーザートラッカー座標系の相対的位置関係の高精度推定法の構築 • 結合精度の高精度化パーティションパネルの計測状況研究成果      レーザーによる高精度変位計測システム → 計測精度 2.7μm@5mを達成格子投影法によるハニカムパネル表面形状計測 → 約0.6mm振幅のディンプル形状を計測可能格子投影法による白色塗料（G13GP:6N/01）付平板モデル形状計測 → 40μmRMSを達成キャリブレーションに起因するDLT法の誤差モード → Zernikeモード6に影響大型宇宙構造システムの形状計測 → 計測精度50μmRMS，結合精度180μmRMSを達成結合結果特徴部分の拡大