本研究では，形状変形パターンに合った凸多面体集合からなる変形ハンドルの当てはめと，重心座標表現を用いた寸法駆動型メッシュ変形手法を提案してきた．しかし，任意形状に対する変形ハンドルの汎用的な生成法は確立していなかった．本報告では，単純化メッシュのオフセットによる，三角柱集合からなるメッシュ全体に対する変形ハンドル（グローバルハンドル）の生成手法と，これを用いた寸法駆動型メッシュ変形手法を提案する．

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本研究は、メッシュ形状が有する微分幾何的性質を保存する形状変形手法において、拘束と操作の対象領域（ハンドル）間に暗黙的に存在する機構的制約に着目し、機構モデルを導入した変形手法を提案する。本報では、変形対象の形状および指定されたハンドルから機構モデルを導出する手法について述べる。また、機構モデルの動作をハンドルの座標変換に対応付ける方法についても述べる。

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メッシュモデルを用いたアセンブリモデル生成においては，複数メッシュモデル間の組合せ可能性検査や配置に関する処理が必要となる．しかしながら，メッシュモデルは単なるパッチの集合であるため，モデルの機能面単位での認識が困難といった問題が存在する．そこで，本研究ではグラフベースのフィーチャ表現を導入し，複数メッシュモデル間の組合せ可能性検査，並びに相対配置決定を行う手法を提案する．

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リバースエンジニアリングにおいて、スキャンされた製品のメッシュモデルからCADモデルを構築する際、形状特徴を保持したメッシュの区分が必要である。代表的なものにk-meansクラスタリングを用いた領域分け手法があるが、平面領域を優先的に分類して行くためにフィレット領域は本来よりも小さくなる欠点を持つ。本研究ではフィレット領域を補正することを目的とし、フィレット端の抽出アルゴリズム開発を行った。

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本研究では，よりコンパクトで設計意図に近いデータ構造を持つCADモデルを再構築するための，測定メッシュ内に存在する部分的なユークリッド対称性認識手法を提案してきた．既提案法には，測定ノイズに対してロバストな認識ができない，部分メッシュの空間配置に認識精度が左右されるといった問題があった．本報では，これらの問題を解決するための，ICPをregion growingの枠組みの中で反復的に行うことにより対称性を認識する手法を提案し，その有効性を検証する．

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物体のデータから抽出される中立面は，医療・工業分野等において広く利用され，高い需要がある．本報告では，物体のボリュームデータの輝度値を近似するスカラー場を生成し，その極大点集合を中立面とみなしてこれを表面メッシュとして抽出する手法を提案する． スカラー場は，輝度値を近似する関数を生成して構成する．近似値を用いることで，生のデータに含まれるノイズの影響が少なく，縁の近くまで伸びた中立面を得ることができる．また，曲率を解析的に求められること，近似関数のデータ構造から適応的なメッシュを得られることも本手法の利点である．得られたメッシュは，中立面を求めるために微分値を推定する際に用いられる．

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本研究では，不規則点群で表現された凹凸形状テクスチャに対して，その特徴を維持しながらリサイズを可能にするテクスチャシンセシス手法を提案してきた．しかし，既提案手法では，広領域へのテクスチャマッピングで必要となる数百万点を超える大規模テクスチャ生成は計算コスト増大の点から実現が困難であった．そこで本報では，パッチベース手法を導入した段階的シンセシスによる，大規模テクスチャの効率的生成手法を提案する．

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表面テクスチャの規則性を利用し、広領域にわたる複雑形状の加工物を作成するためのＣＡＭソフトウェアを開発し、加工実験、評価を行った。これは規則性を有する狭領域テクスチャから同じ形状ごとにＣＬデータを1つ算出し、このＣＬデータを表面テクスチャに対応して移動・回転させながらマッピングすることにより、表面全体を計算することなくＣＬデータを求める手法である。この結果、規則的なパターンを有するテクスチャを精度よく加工できる見通しを得た。

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三次元測定器の性能向上によりリバースエンジニアリング(RE)技術の応用範囲が拡大している．そこで，ノイズ，データ欠損等を含む測定メッシュから，実際の三次元CADシステムでモデルを定義する際に必要となる情報であるスウィープ型フィーチャ (押し出し型フィーチャ) 定義データを抽出し，そのスウィープ型フィーチャ定義データを三次元CADシステムに渡す新たなRE手法を提案する．提案する新RE手法を用いることで，測定メッシュから，整形されたCADモデルを短時間かつ自動で生成する手法を開発する．

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We introduce a method for extracting iso-surface from CT data composed of multi-material parts. Most contouring method such as marching cubes assumes that the CT data compose of two materials. However these contouring methods can not be directly applicable for a CT data composed of three materials or more, because of many problems. First is that we need to use n(n-1)/2 iso-value in order to segment a CT data consist of n material. Second is the blurry edges at the junction where more than three materials are adjacent. We propose here a method for segmenting the CT data into its composing materials using a combined method of two well known algorithms in image segmentation, region growing and graph-cut. And we demonstrate the effectiveness of our novel method by constructing high quality polygon models of the segmented parts from CT data.

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本報では工業用CTデータを効率良く可視化する手法を提案する．提案手法ではQuickTime-VRを用いて擬似的に3D空間を表現し，軽量且つインタラクティブな工業用CTデータの可視化を可能にする．さらにCTデータのスケルトン構造を用いることで重要部分の表示を実現する．これにより、大規模化が進む工業用CTデータの可視化が標準的な計算機上でも可能になった．

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概念設計において機能構造が構築され，また製品構造が大まかに決定されるが，これらは後の工程に大きな影響を持つ．しかし，既存の設計支援システムは概念設計における工程を支援できない．そこで本研究では，既存の機能と形状の対応を積極的に再利用しながら，トップダウンに機能構造構築と形状設計を並行して行う概念設計支援システムの開発を行う．本報では，機能ツリーにおける縦と横の定量的なつながりを定義し，それを利用して構築された製品構造に要求される定量的な設計要件の決定を支援するシステムを提案する．

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本報では、大規模ボリュームデータから中立ボクセルを抽出する手法について提案する。本手法は、前報までに提案した大規模ボリュームデータの距離場生成手法の結果を用いて中立面を計算する。本手法は、Prohaskaらの測地線に基づく中立ボクセル評価法を基づいているものの、擬似的な測地線を計算することによって、計算負荷を大幅に削減している。擬似的な測地線の計算は完全にローカルな処理であるため、逐次処理が可能であるなどの利点を持つ。本報では、本手法を用いて大規模ボリュームから中立ボクセルが計算できることを示す。

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現在のCADシステムでは、非常に面倒か困難か、複雑な多くのオペレーションがある。本研究では、自動的に様々なオペレーションを学習するシステムを開発した。CADのユーザーは、本システムによって様々なオペレーションを容易に作ることができる。

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本報では，点広がり関数を用いたX線CT画像からの高精度な鋳造巣体積算出手法を提案する．本手法は，CTデータに対してモルフォロジー操作を行うことにより鋳造巣を抽出する．次に，点広がり関数を元にCT値と密度の関係をモデル化することによって，鋳造巣の体積を算出する．本手法により，工業製品の鋳造巣を定量的に把握できるようになった．

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本論分では定常で線形な細分割スキームが生成する曲面の厳密な法線ベクトルの計算法を提案する．本アルゴリズムでは対象となる細分割スキームがG¹級連続であるかどうかもチェックできる．先行研究としてStamによる手法があるが，本手法は任意の定常で線形な細分割スキームに対し適用できる点で優れている．

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３次元ＣＡＤの機能の内部で用いられるＢスプライン曲面の延長は、多くは、制御点を線形に外挿するアルゴリズムを採用している。しかし、例えば自動車の外板のような滑らかな曲面において、これがエンドユーザの希望通りの延長方法とは限らない。本稿では、延長部分で曲率を和らげる領域と平坦な領域を作る２段階による自然な、しかもC^n-1連続性を保つ、n次Ｂスプライン曲面の延長アルゴリズムを提案する。

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本報告では，曲率対数グラフおよび捩率対数グラフを定義し，NURBSやBezier曲線などの自由曲線から直接これらのグラフを描く手法を述べる．これらのグラフの持つ性質について明らかにするとともに，曲線の解析ツールの一つとして，これらのグラフを利用することを提案する．

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滑らかな曲線，曲面は曲率の変動が小さいと言われている．しかし，現状のCADで利用される曲線，曲面の生成手法で，そのような曲率分布を持つ曲線，曲面を生成することは難しい．本研究では，曲率の変動を制御するための評価関数を最適化することで，曲率分布の変化を制御した曲線の生成を提案する．曲面は，離散幾何モデルを初期形状として利用した最適化手法によって生成される．

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工具剛性の高いと考えられる負のすくい角の工具を用いて、超音波加振ヘール加工を金型材の加工に適用した場合の効果について残留応力の改善効果に関して検証した。

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工具に超音波振動を付加することによって，加工抵抗の低減，表面品質の向上，工具寿命の延長など，多くの良好な結果事例が報告されているが，そのメカニズムは現在分かっていない．本研究では，主分力方向の超音波振動を切削工具に付加した二次元切削において，切削パラメータが加工現象に及ぼす影響および，慣用切削との加工現象の違いについて調査した．

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超音波ねじり振動を用いたステンレス鋼（SUS304）の穴加工における工具寿命の向上効果に関する検証を実施した.検証結果から得られた振動切削による工具寿命向上効果をより引き出すための条件に関する一考察を紹介する.

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近年，機械部品の小型化，高精度化などの要求により，小径穴を精度良くかつ効率的に加工する必要性が高まっている．しかし，従来のドリル加工は，ドリル自体の剛性の低さ，切り屑排出の困難さなどの問題を抱えている． これらを解決するため，切削抵抗の減少・切り屑排出性の向上などの効果実績がある超音波振動援用加工を用い，難削材の小径穴加工を行い，超音波振動援用の効果を確認した．

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ドリル部と電着部を持つ直径約100μｍの複合工具を製作し，それを用いてステンレス鋼に穴加工を行った．複合工具を用いた際の穴加工特性および超音波振動を援用した際の効果について明らかにした．

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小径工具によるドリル加工では主軸特性，工作機振動特性の影響を受け易く，また，ドリル剛性の低下により工具寿命は短く，工具折損が頻繁に生じる．特に切屑排出性に工具寿命は強く起因する．本研究では，加工液に超音波振動による生じるキャビテーションを援用し，切屑の排出性を向上させる．直径0.1ｍｍの工具によるステンレス鋼の貫通穴あけでについて，キャビテーション援用加工では，チゼル部での切りくずの凝着を抑制し，スラスト力を減少させ，出入口部のバリを小さくする．

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工具軸方向に超音波振動を付与しながらエンドミル加工する超音波ミリング法における切削機構を実験とFEMとの両方で解析した。超音波ミリングに特有の切削機構および微細細長工具における工具たわみの防止機構などが明らかになった。

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周波数40kHzで超音波振動し、回転数2万min-1で高速回転する小型の超音波スピンドルを開発した。各種の小径細長工具による微細加工実験を行なった結果、従来の小型スピンドルでの加工に比べて加工精度向上を実現できることを明らかにした。

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現在、金型の仕上げ工程は熟練工の手作業で行われており、例えば、携帯電話の金型では、数日を要する。そこで本研究では、超音波振動援用加工により、手仕上げ工程を機械化し生産性の向上を目指す。本報では、球状のダイヤモンド砥石を使用し、加工機上にて円弧トランケーションを行い、傾斜面の鏡面加工を試みた。最適な加工パラメータの確立を目的に、工具のトランケーション量を変化させ、加工への影響を検討した。

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超音波スピンドルによる直径数mm程度の小径内面の鏡面レベル精密研削を試みている．従来の高周波スピンドルによる小径内面の研削において目詰まりが発生しやすく使用が困難な微粒砥石は，超音波微振動の下で使用可能になり，鏡面レベルの内面加工が容易になることが明らかになった．本報では，極微粒砥石を用いて鏡面研削が安定に行われるような加工条件を探るために進めていた実験結果を報告する．

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無電解めっきダイヤモンド工具を用いてシリコンにマイクロ穴をあける方法について検討した。ステップ送りによる穴加工、ヘリカル穴加工および超音波振動穴加工を試みた。その結果、工具寿命の点からヘリカル穴加工の有効性が示された。

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マイクロ超音波加工法とは，工作物と超音波振動する微小工具の間にスラリを塗布し，砥粒を介した微小脆性破壊の累積により加工を進展させる方法である．本研究では，硬質脆性材料に対する微細加工の高精度化・高能率化を目的として，電気粘性流体援用マイクロ超音波加工法を提案してきた．本報では，加工領域における砥粒の挙動を観察することにより，電気粘性流体援用の効果について詳細な検討を行う．

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本研究では，遊離砥粒研磨法によるシリコンウェーハエッジのトリートメントにおいて，従来の研磨ヘッドを超音波研磨ヘッドに置き換え，研磨パッドに微小な楕円振動を発生させながら研磨を行う新しい方法を提案した．これまでに実験装置を設計・製作して，二，三の研磨実験を行うことによってその基本加工特性を調べた．本報では，エッジ部表面粗さなどに及ぼす超音波楕円振動の影響について詳細に検討した実験結果を報告する．

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本研究は難削材であるチタン合金のエンドミル加工を高能率化するのに有効な切削加工プロセスの監視パラメータを得ることを目的とし、切削速度と切削距離をパラメータとして下向き削りの切削実験を行い、工具切れ刃に付着した切りくずの状態の観察、工具摩耗、切削抵抗の測定を行った。その結果、工具の摩耗幅、摩耗速度と工具切れ刃上の溶着した切りくずの長さ、動的切削抵抗の極大値、極小値との間に関連性が見られた。

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比較的低剛性であるエンドミルを用いた切削加工において，切削中の工具たわみに起因する加工誤差を推定することは重要である．本研究では，エンドミル先端のたわみに起因する加工誤差を切削抵抗の実測値からリアルタイムで推定する方法を確立することを目的とし，ボールエンドミル加工における工具たわみに起因する加工誤差の発生機構について詳細に調べた．

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エンドミル加工のびびり振動の安定限界解析には伝達関数が必要となるが，小型もしくは複雑形状の機械構造や，回転中に伝達特性の変化する機械構造がびびり振動する場合には，伝達関数の高精度測定が難しいという問題がある．そこで，従来の伝達関数測定手法と異なり，加工実験中に計測されるびびり振動の周波数と実際の安定限界切込みから伝達関数を逆同定する手法を考案した．そして，加工実験により考案手法の検証を行った．

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切削加工におけるびびり振動の安定限界に対して，機械構造の伝達特性におけるクロス項が与える影響について検討した研究はこれまでになく，ほとんどの場合には考慮すらされることがない．これに対し本研究では，びびり振動の安定限界に対して伝達特性のクロス項が与える影響について，その本質的な意味を明らかにするとともに，突切り切削を対象としてクロス項を考慮した再生型びびり振動の安定限界解析手法を提案する．

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現在，マシニングセンタの加工条件最適化を支援するために，加工中の切削トルクを測定する技術が望まれている．特に微小径工具では，切削トルクが極小で検出が困難となり，またその細さ故に折損が頻繁に起きる．そこで本研究では，加工中の動的な微小切削トルクを測定することのできるツールホルダ型の装置を試作し，実験により微小トルクが測定可能であることを検証した．精度を向上させるために，測定精度を低下させる誤差要因を解析し，それに対する補正を行うことにより，市販のトルク計と同等の精度で計測することができた.

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近年，精密で微細な高速度の機械加工に小径工具が多く用いられているが，一般的に小径工具の強度は低いため，加工中の破損が問題となる．本研究ではＣＣＤカメラを用いた工具挙動監視システムを構築し，エンドミル加工における加工状態の監視および工具折損防止をインプロセスに行うシステムを提案する．本報告では，構築した工具挙動監視システムを用いて，エンドミル加工中の工具のたわみ挙動を捉え，その特性について検討した．

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最新NC装置向けに工作機械内衝突防止の仕組みが実用化されているが、現状では、ワークを想定したシミュレーション方式が主であるため、ワーク段取りミスなどによる衝突防止まで対応出来ていない。そこで、標準技術により新旧NC装置と連携し、稼動中にワーク形状などを計測することによる工作機械内衝突防止システムの研究をしている。本報では、工作機械内衝突防止システムのプロトタイプシステムを開発したので報告する。

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切削速度が被削材の塑性波伝播速度を越える超高速切削過程の切削現象を実験的に解明するため，新たに環境制御型衝撃切削試験装置を開発した．本試験機は，圧縮空気を用いて微小な切削工具を加速させて高速切削過程を実現するものであり，切削環境を大気中，真空，特定ガス中など様々に制御できる．ここでは開発した試験装置の特性と，２，３の高速・超高速実験結果について報告する．

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本研究室では圧電素子をスチュワートプラットフォームに配置したロボットを製作してきた。これまでに、スチュワートプラットフォームの自走及び静的変位について検討した。アクチュエータの接合部の剛性により変位量が著しく小さくなることが実験的に明らかになった。本稿では弾性ヒンジによる変位拡大機構を用いた場合の自走性能と微動特性について検討する。

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本研究室では6個の圧電素子をスチュワートプラットフォーム形に配置したマイクロロボットを製作してきた。このマイクロロボットの平面内の移動は3個の圧電素子で構成したY形、Δ形のマイクロロボットの動作と類似である。本稿では自走するスチュワートプラットフォームとＹ形、Δ形ロボットの対応を示した上で平面内移動特性を明らかにする。

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本研究室では電磁石と圧電素子から構成され，XYθ三自由度の移動が可能な「小型自走機械」という小型のロボットの開発が行われてきた．小型自走機械は四点接地であるため四本脚のうちの一本は高さ調節機構が設置されていたが，V溝と可動脚の摩耗により動作の再現性が低下する問題があった．本研究では小型自走機械の実用性，再現性の向上を目指すため，二枚の板バネを用いた四点接地構造を提案し，その有効性を検証する．

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従来、小型自走機械はオープンループで制御している為自動化が難しいという問題点があった。自走機械が小型である為搭載できるセンサに制限があり、より汎用性の高いフィードバックシステムの構築が困難であった。本研究ではフィードバックシステムによるナノオーダの超精密位置決めを目指す。小型自走機械を超精密移動させる為の動作及びリニアエンコーダを用いたフィードバックシステムを開発し、その結果について報告する。

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本研究では，独立した平面３自由度を有する小型自走機械群により微細作業を行うシステムを開発してきた．小型自走機械群の協調動作に従来方式ではPSDを用いていた．しかし，この方式では自走機械に光源を搭載する必要があり，作業用のツールを搭載するスペースが犠牲になるなど問題があった．そこでフィールド上空にカメラを設置し，画像解析による協調動作を行った．本報では，この方式の性能評価実験の結果について報告する．

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本研究室では圧電素子による慣性駆動方式の超小型ロボットとその上に搭載する3点支持式チルティングステージを開発し，SEM内での運用を目指している．しかし，これらの機構では位置の保持が困難であるという問題があった．本報ではチルティングステージの位置を精密に保持する小型かつ簡便なクランプ機構を提案し，その性能について報告する．またチルティングステージをθ回転させる新たな制御方式を実験より求める．

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本研究では、制御素子が少なく小型で広範囲に移動可能なアザラシ機構を提案している。提案している機構は、オン・オフ制御の摩擦機構と一定摩擦機構および伸縮機構からなる。これらをL字型の構造に配置することにより、平面内で3自由度を持つ。本報では，この3自由度のアザラシ機構と1自由度のアザラシ機構を組み合わせ、マイクロマニピュレータを作製した。またマニピュレーションの評価を行なった結果を述べる。

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エアースピンドルは超精密工作機械にとって必須の要素である。近年、加工対象が小型化するにつれて使用工具の直径が小さくなり、切削速度維持のためスピンドル回転速度を増加させなければならなくなっている。本研究では高速回転時のスピンドル振動を抑制するための新しい戦術を提案している。通常の空気静圧軸受で支持されたエアースピンドルに能動制御可能な動圧軸受を組み込む。このハイブリッド軸受システムでは、軸負荷は基本的には静圧軸受で支えられる。そして、高速回転時のスピンドル振動を能動動圧軸受で抑制しようとしている。センサで検出された軸変位に応じて制御コンピュータは動圧軸受のくさび角を圧電素子により変更し、発生動圧を調節して軸変位を補償する。この能動動圧軸受の調節能力つまり負荷容量は回転数とともに増加するので、高速回転するスピンドルの振動抑制に有利である。本研究では、このハイブリッド軸受システムの概念と試作スピンドルによる実験結果を報告する。

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圧電体に高温下で高電圧を長時間印加し続けると電界インプリントという現象が発生する。この電界インプリントにより屈折率や誘電率、圧電歪みといった圧電体の諸特性が電界方向に移動し、印加電圧0の状態で分極方向に依存した2つの安定な値を持つ。従ってこの原理によりパルスで駆動できるメモリ効果デバイスが実現できる。本研究ではこのメモリ効果を透明な圧電体であるPLZTに応用した屈折率メモリに関する基礎的な検討を行った。

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電磁石は磁束を制御する唯一のデバイスである。しかし、磁束を維持させるためには電流を流し続けなければならないことや、通電に伴うジュール損失などの欠点がある。本研究では形状記憶圧電アクチュエータと超磁歪素子を組み合わせ、パルス駆動により２値の磁束密度を保持できることを確認し、コイルレスで制御できる新しい磁束制御方法を検討した。

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