画像認識アルゴリズムに基づく画像式変位測定は高いロバスト性とフォールトトレランスを有する新しいデジタル変位測定技術である。測定システムの体積を縮小しつつ高分解能の直線変位測定を実現するために、球面光投影撮像に基づく直線変位測定システムを設計した。まず、球面光投影の拡大効果を利用し、球面光投影撮像拡大光路を設計し、光波面モデルに基づいて画像センサーが取得したピクセルの輝度値を補正した。次に、単一コード路上で絶対位置測定と符号要素識別を実現するために、疑似乱数列の符号化方法および幅の閾値に基づく復号方法を設計した。さらに、サブピクセルレベルの直線変位測定を実現しシステム精度を向上させるために、直線変位細分化アルゴリズムとマルチ重心融合アルゴリズムを設計した。最後に、提案手法の実験検証のため実験装置を設計した。設計した実験装置の測定光路の高さはわずか5 mmである。実験結果は、提案手法が250 mmの測定範囲内で理論分解能5 nm、誤差範囲-3.3～3.6 μm、補正後誤差範囲-0.6～1 μmの直線変位測定を実現できることを示した。実施した研究は、システムの体積を縮小しつつ高分解能直線変位測定を実現できるため、高分解能直線変位測定研究の技術的基盤を提供する。

球面光投影撮像;画像式直線変位測定;高ロバスト性;高フォールトトレランス;高分解能