次世代月・惑星探査ミッションにおいては，岩石試料の組成分析を高精度に行うために，試料表面を研磨する必要がある．本報では，真空環境で使用可能なマルチワイヤソーによる岩石研磨装置について述べる．ロボットのエンドエフェクタとして使用するために小型化した．ソーワイヤを押し付けるためのプーリを並べて配置し，それぞれが反転することで試料から受ける加工反力がキャンセルされる．

通常の工作機械はワークに対して過大寸法であり，設置や再配置が容易ではない．そのため，製品の多様化に対応しやすい小形なデスクトップ工作機械の実用化が求められている．しかし，デスクトップ工作機械は機体に変形が生じやすく，高精度加工は困難である．本研究では，1DCAEによるデジタルツインの実現により工具変形モデルを構築し，工具先端の変位の推定および加工誤差のインプロセス補正により高精度な加工を実現する．

製品の小形化・高性能化に伴い高品質な機械部品が要求される中，工作機械の熱変形が精度向上の重要な課題となっている．従来の有限要素解析では多数の温度センサ情報を用いても高精度な熱変形予測が困難であった．モデル化誤差や温度分布の不一致が原因であるが，これらの誤差要因を完全に排除することは困難である．本研究では，機械学習を用いて有限要素解析の結果を補正することで熱変形を高精度に予測可能な手法を提案する．

工作機械や産業機械で広く使われている送りねじは、経年劣化や異物混入による低寿命化が問題になっている。そこでAEセンシングに着目し本研究では、AEセンシングによる送りねじの健全性診断に取り組んでいる。

現在，工作機械の状態監視技術への関心が高まっている．ジャーナル軸受は適切にメンテナンスしないと焼付きなどの異常が発生するため，異常の予兆を把握する状態監視が有効である．本実験では，AEセンシングを用いて，小型ジャーナル軸受のシビア摩耗とアブレシブ摩耗の比較を行った．さらに，焼付きの予兆検知を目的とした機械学習モデルを作成し，今後の状態監視システムの基盤を構築した．

背分力方向に超音波振動を重畳した切削の加工メカニズムを解明するため，有限要素法解析および実切削実験により，切削中の内部応力分布の変化を評価した．その結果，切削速度73 m/minにおいては，超音波振動により工具の逃げ面が被加工面と周期的に干渉し，押し込みによる動的かつ高い応力分布が得られた．一方，切削速度860 m/minにおいては，振動の有無にかかわらず工具先端に集中した準静的な応力分布が得られた．

先行研究において，超音波振動切削により創成されたテクスチャは，慣用切削面よりも低い摩擦係数を示すことを明らかにした．本研究では，配置と摺動特性の関係を評価した結果，千鳥配置が最も小さな摩擦係数を示した．さらに，有限要素法による接触解析の結果，千鳥配置が小さな接触応力となった．一方で，整列配置では，大きな摩擦係数かつ接触応力を示したことから，配置によって摩擦係数を制御できる可能性が示唆された．

半導体製造装置部品への適用が進んでいるSiCの安定加工には砥石摩耗の抑制が課題であり，結合剤の適切な選定が不可欠である．本研究では，広い温度域で機械特性に優れるL1₂構造体を包含する新規結合剤を用いた砥石を開発し，硬脆材加工に広く適用されている超音波援用研削において研削抵抗，摩耗挙動，加工面性状を比較評価した．結果，この新規結合剤を用いた砥石が，SiCの安定加工の実現に有用であることを確認した．

SiCなどの次世代半導体基板材料を高能率に研削加工する方法として，砥石の半径方向に超音波振動を援用する研削法に関して検討した．本報では，砥石の台金に圧電素子を埋め込んで，周波数20kHzで超音波振動する砥石を試作した．

本研究における超音波振動研磨法は，研磨方向に対し砥石面内において，直交方向に振幅を与える方法である．この超音波振動研磨法は，原理的に研磨面の平滑化促進が期待でき，かつ研磨効率が高いため，セラミックスや多結晶SiCなど高硬度脆性材料の精密研磨が可能になる手法であると考えられる．そこで本研究では，振幅と研磨面の表面性状および切りくず形状との関係について調べた．

本研究では車両に搭載したセンサからの加速度信号による，線路の異常箇所の可視化を目指している．先行研究ではサンプリング周波数1kHzで加速度計測を行っていたが，本研究では5kHzのサンプリング周波数も用いて加速度信号を取得し，詳細な解析を実施した．HHT解析により瞬時周波数と瞬時振幅を抽出し，それらを特徴量としてLOFによる異常検知を行った結果，異常とみられる箇所を捉えることができた．

ダイヤモンド工具は、その優れた硬度と耐摩耗性により、超精密加工に広く用いられています。しかし、鉄系材料を加工する際には、ダイヤモンドと鉄の界面で発生する複雑な熱化学反応により、著しい工具摩耗が生じます。本研究では、ダイヤモンド工具の劣化メカニズムを原子スケールで解明するため、機械学習分子動力学（ML-MD）シミュレーションを用いました。約6,000構造に基づいて訓練されたMLポテンシャルは、高精度（力に対して約130 meV/Å、エネルギーに対して約4 meV/atom）を達成し、bcc鉄、炭素相、Fe–C合金系の物性を正確に再現しました。8,000原子以上を含む切削シミュレーションでは、クリアランス面として使用した場合にレーキ面よりも著しい摩耗が確認されました。低温切削により摩耗が抑制されることも示されました。中でもダイヤモンド(111)面は最も高い耐摩耗性を示しました。初期段階では実験値よりも2～3桁高い摩耗率が観測されましたが、長時間シミュレーションにより収束が期待されます。本研究は、鉄加工におけるダイヤモンド工具の摩耗メカニズムに対する新たな原子論的知見を提供します。

摩擦攪拌接合における接合異常のリアルタイム検知問題に対して，効率性の観点から機械学習によるアプローチが注目されている．機械学習モデルの構築には一般に膨大な訓練データが必要とされるが，実験データの取得にはワークの準備や加工時間などのコストが大きいため，容易ではない．そこで本研究では，取得した実験データを拡張した人工データを用いることで訓練データを補完し，さらに異常検知性能を高めることを目的とする．

ドリル加工では，工具の摩耗や切りくずの排出不良から突発的にドリルが折損する．折損は生産性の低下につながるため，折損に至る直前の予測が重要である．本論文では，加速度データから抽出した特徴量をもとに突発的な折損を防ぐ予測システムを構築した．そして，特徴量を適切に選択することで、正答率95%以上の精度が得られた．また，加速度信号の総変動量や特定の高周波成分における振幅強度が予測に寄与していることが示された．

近年工業製品の製品識別では光学文字認識技術が利用されつつある。しかし、光学文字認識では製造過程での製品表面のノイズによる誤認識が発生する場合がある。本研究では、製品表面のノイズにより光学文字認識の認識結果が変化する際の閾値に着目した。アルゴリズム検証のため不良品の製作を回避すべく、画像変換用のAIを駆使してノイズ付き画像を生成し誤認識の閾値を決定する手法を考案した。

ケーブル接続圧着部品の不良を自動検知する画像処理システムの開発を目的とする．圧着の不良状態を現場ニーズに基づいて定義し，物体検出手法で検査対象部位を限定し，異常検知手法により圧着状態の瑕疵を検出した．外観検査実験に基づき，提案手法の有用性を確認した．

移動ロボットは様々な環境や用途で使用されている．SLAM とは位置特定と地図作成を同時に行うシステムである．本研究ではシングルボードコンピュータのみでSLAMの実現をめざし移動ロボットの自律移動を可能にすることを目標としている．ロボットの移動開始時に撮影されたステレオ画像で得た空間座標を基に，移動中は単眼カメラで得た対象物の像を用いることでロボットの自己位置を推定するものである．

本研究は、被災現場で取得された瓦礫下の被災者とその周辺環境3次元メッシュモデルから、人体上に存在する瓦礫の総重量の算出を目的とする。本報での提案手法では，深層学習による3次元セマンティックセグメンテーションを活用し、3次元メッシュモデルを「木片」「石材」「人」「床」のボクセルに変換することによって人体上の瓦礫の総重量を推定する。また、本報では、実データを用いた精度評価によって手法の有効性を示す。

本研究では，可視光画像から遠赤外線画像への深層学習ベースの変換モデルを用いて，遠赤外線変換画像と実際の遠赤外線画像との比較により，ガラス面が遠赤外線を通さないことから，ガラス面を検出する手法を提案した．従来手法と比べて，正解マスクの手動作成が不要で，検出根拠が説明可能な利点がある．実際に，ガラス面があるシーンの検出精度は従来とほぼ変わらず，ガラス面がないシーンでの誤検出率が少ないことが確認できた．

本研究では、データ拡張用の画像データセット(mixing set)に含まれる画像の色情報が画像劣化や敵対的攻撃に対するロバスト性に与える影響を調査する．既存のmixing setに対し，グレースケール化や着色などの色情報の変化を加えたmixing setを生成し，データ拡張を行った結果、色情報はモデルの画像劣化や敵対的攻撃に対するロバスト性に有意な影響を与えることが示された．

研削工程は，製品の加工品質を左右する重要なプロセスであり，当社の研削盤はCBNホイールを用いた高速研削技術で高い生産性と加工精度を両立させ，多様なニーズに応えてきた．近年では少子高齢化による労働力不足やカーボンニュートラルなどの社会課題の影響で，研削盤に対する市場の要求も変化している．本稿では，新たな市場要求に応え，高い生産性を維持しつつ研削盤の省エネ化，高精度化を実現する開発技術について紹介する．

心なし研削盤において調整車は加工基準面となる要素の1つであり,その力学的特性は研削特性に大きな影響を与える.砥石の接触剛性が研削特性に与える影響はいくつか報告されているが,調整車の接触剛性を検討した報告は少ない.本研究では,調整車の接触剛性を定量的に評価するための測定装置を開発し,複数条件下での実験的検討を行った.その検討結果を報告する.

近年、熱変位による工作機械の加工精度低下が問題視されている。本課題の解決手法として、IRセンサで取得した熱画像から熱変位量を推定する手法がある。しかし熱画像の温度精度は、センサ視野外からの放射光や機械毎の放射率差に左右される。この課題を解決するため、温度センサに放射率既知の黒色テープを貼り付けた参照温度点を導入し、機械温度分布の校正を実施した。発表では、その計測結果を報告する。

工作機械の熱変位は加工精度に影響を強く与えるため、熱変位の原因になる温度分布を高精度に推定する技術が重要である。本研究では赤外線画像から計測対象の温度分布を高精度に算出し、可動部を含む工作機械に対応可能な熱変位推定システムを構築した。本システムでは熱画像を入力とし変位を出力とするモデルを用いることで、温度分布を活用した高精度な熱変位の推定を実現した。

熱変形により軸受等の接触剛性が運転中に変化することで，工作機械の動特性が変化する．これにより最適な運転条件が変化し，加工の精度や能率が悪化する．本研究では，複合旋盤の主軸を対象とし，軸受の熱変形下における接触剛性をモデル化した．算出した接触剛性値を加味した有限要素モデルにより振動解析を行った．その結果，ハンマリング試験により得られた実際のコンプライアンスの変化の傾向を再現することができた．

本研究では、主軸にデジタルマイクロスコープを固定してテーブル上に設置したパータン画像を撮影し、画像処理によって主軸とテーブルとの間の相対位置を測定できるか検証した．その結果，提案した方法では，簡単なセットアップで数マイクロメートルの分解能で相対位置の変化を測定できることがわかった．また、工作機械を加熱して故意に熱変形を生じさせ、熱変形による相対位置の変化を測定できることを確認した．

加工誤差のうち大きな割合を占める熱変位を抑制するには，温度センサを用いた熱変位推定が不可欠である．本研究の目的は多点温度計測と低次元モデルを使用した熱変位推定の高精度化である．機械各部の熱応答解析に基づき，センサ配置探索の目的関数を複数軸に対応させて拡張することで，多軸方向において高精度な熱変位推定を実現するセンサ配置を提案した．

ビルトインモータスピンドルは、ベアリングおよびモータの発熱により熱変形が生じ、加工精度が大幅に低下する問題がある．そこで、著者の一人が開発した冷却液温度を高速かつ高精度に制御するシステムにより、スピンドル温度変化および軸端の熱変位を効果的に抑制できることが示された．しかし、スピンドル温度変化の抑制に約10分の応答遅れが生じることが課題であり、本研究ではこの応答遅れの改善について検討を行った．

柔軟な金属工作物の切削加工において、治具の機械的特性は変形や振動の抑制に大きな影響を与える。本報告では、治具と工作物の接触面形状が振動に与える影響を解析するため、切削力に対する接触面の動的剛性を実験的に評価する手法を提示する。この目的のために機上測定装置を導入した。異なる接触面形状における動的剛性を取得したところ、打振試験結果と概ね一致し、簡易的な計測装置により評価が可能であることが示唆された。

熱変位は工作機械の運動誤差の主な原因の一つである．しかし，3次元的な熱変形の測定は難しく，工作機械の機体各部の変形が工具先端点での熱変位に与える影響を実験的に調査した例は少ない．本研究では画像を用いて工作機械の機体の三次元的な熱変形を調査する．工作機械に複数のターゲットマーカを設置し，ステレオ法で各マーカの熱変位を測定した．また，測定結果と有限要素法による熱変形のシミュレーション結果を比較した．

機械構造体において，接触面の振動特性は全体の振動特性に大きな影響を与える．接触面の微小な変形メカニズムに基づいたマルチスケール解析を行うことで，材料特性などの汎用的な実験データのみから，減衰を考慮した構造全体の振動特性を推定する手法を提案する．異なる荷重，材料の片持ち梁に対してコンプライアンスの実測値と推定値の比較を行い，提案モデルの推定精度を評価した．

薄肉円筒ワークは，剛性が低く，切削加工中に動的・静的な変形が生じやすい．そのため，支持具を用いてワークの振動特性を向上し，変形や振動を抑制する必要がある．本報告では複雑形状の部品でも使用しやすい点接触サポートを不等間隔に配置した場合における薄肉円筒ワークの振動特性の変化を調査した．その結果，サポートを等間隔に配置した場合よりも固有振動数が増加し，ワークの振動特性が向上した．

著者らは電磁力を用いた非接触加振により工作機械主軸の動コンプライアンスを測定してきた．これまでに電磁コイルの電流を用いて加振力を推定する方法を考案した．この推定法では事前にセットアップ時の電磁コイルと疑似工具間のギャップ長を推定する必要がある．本研究では，加振器に複数のひずみを測定するセンサを取り付け，ひずみの測定値からギャップ長を推定することを検討する．

電子機器の小型・高機能化に伴い、基板のマイクロドリル加工では高精度と高効率が求められている。従来のノンステップ加工では、振動や切り屑詰まりによる品質低下が課題であった。本研究では制振機構付き工作機械を用い、ステップ加工の効果をバリ高さや穴位置精度から評価した。加工速度や条件の最適化、切り屑排出やバキューム効果の活用により、加工時間を維持しつつ、穴位置精度を51％、バリ高さを最大59％改善した。

研削盤の回転砥石の軸受には，高い回転精度や減衰性などの理由から，静圧軸受が用いられる場合がある．その軸受特性は，加工精度に大きく影響する。加工時の外部負荷変動に伴う，軸変位を抑制することを目的として，アクティブ制御機能を有する研削盤用スピンドルを開発した．本報では，開発したスピンドルを紹介した上，オープンループ系およびフィードバック系制御回路を適用した際の制御性能を評価する．

NC工作機械の指令経路のコーナー部において、実際の機械動作では内回りが発生する。先行研究において、コーナー手前に送り速度指令を伴う指令点を追加することで設定した内回り量での運動経路を実現できた。しかし、追加指令点は加減速後の送り速度の振動の影響が考慮されていなかった。本研究では、追加指令点の位置設定において送り速度が収束する時間を考慮することで設定内回り量に対する誤差を小さくできることが確認できた。

工作機械の振動特性改善のため，従来材料と高減衰材との複合的利用が進んでいる．一方，特定の振動モードの減衰性向上に最適な材料配置は明確になっていない．本研究では，各モードのひずみ集中箇所でのエネルギ散逸促進を基軸とした，高減衰材の配置戦略を提案する．マシニングセンタのベッドに同戦略を適用し，対象モードにおける減衰性の変化を評価した．この結果，機械設計段階における高減衰材の配置指針を示すことができた．

工作機械の加工誤差は、7割が熱変形と言われている。特に、3次元的な変形による誤差の角度成分の除去は困難である。本研究では、熱的アクチュエータによる姿勢誤差補正を提案する。複合加工機を対象とし、測定した212点の多点温度データとTCPの相対変位から有限要素モデルを構築した。さらに、解析モデル上で機械稼働に伴う発熱に加えて熱的アクチュエータの影響を考慮することで、姿勢誤差の補正に必要な熱量を推定した。

工作機械におけるタッチプローブを用いた機上計測では、タッチプローブの熱膨張等の影響で計測誤差が生じる場合がある。このため、計測精度の維持には定期的なタッチプローブの校正が必要であるが、これまでタッチプローブ長は手動で校正する必要があり、適切に校正されていない場合が多かった。そこで、タッチプローブ長を自動で校正可能なシステムを開発し、その効果を検証した。

工作機械において，エンコーダを用いた従来の位置検出器では，熱変位などの影響により，工具先端点における三次元位置を測定することは困難である．本研究では，画像を用いて工具先端点の三次元位置をリアルタイムで測定し，運動誤差を補正するシステムを開発する．本報告では，一次元の運動誤差を補正する実験について述べる．Z軸送り系によって与えた変位を，画像計測の結果に基づき，圧電素子による付加軸を用いて補正した．

近年，画像を用いた測定が工作機械の運動誤差計測で注目されている．画像を用いた測定においては，ターゲットマーカの輝度分布の変化が誤差要因の一つであることが明らかになっている．本報告では，撮影方向の変化によるターゲットマーカの輝度分布の変化を実験的に調査した．実験結果に基づき，円運動精度試験による工作機械の直角度誤差測定における撮影方向の変化の影響を考察した．

工作機械の精度に直結する因子として、仮想的な工具先端点（Tool Center Point，TCP）とワークとの相対変位がある。工作機械のTCP相対変位をハンマリング試験により簡易的に評価を行い、精度に影響を及ぼす周波数とモードを特定した。当該周波数における動剛性を改善することを目的として、工作機械要素の一部を高減衰材料に置換して、FEM数値解析にて改善効果を推定した。

工作機械の温度環境は、熱変形が加工精度に影響しないように一定状態にすることが望ましいが、その設置環境や空調設備の能力により実現困難な場合が多い．そこで、熱的安定性が高いミネラルキャスティングを鋼管製ベッドに充填した工作機械モデルを用いて熱変形への影響を数値シミュレーションにより評価した．ミネラルキャスティングを充填することよりTCP相対変位の24時間の変動幅を19％減少することから，長時間連続使用において安定した加工精度を得られる可能性がある．

機械加工の生産性を向上させるため，CNCシミュレータで各軸の動特性を再現する「サーボモデル」を開発している．動特性の中でも摩擦はしばしば加工の良否を左右するため，高い再現性が求められる．一方，加工現場での実用性を考えるとモデルは簡単に作成できることが望ましい．そこで位置とトルクの測定データを使って摩擦モデルを簡単に作成する方法を検討し，送り軸に作用する摩擦力と重力を再現させた．

近年の半導体素子には共通して、高アスペクト比な三次元構造による性能向上が図られており、狭小な隙間での新たな表面評価法の開発が喫緊の課題である。我々は、高アスペクト比構造の底部に異種物質を埋め込む試料作製技術と、角度分解Ｘ線光電子分光法を組み合わせ、底部の表面状態を非破壊で調べる独自の手法を研究している。本稿では、Siトレンチ構造に対し、独自手法を用いて底部Siの表面評価を行った結果について述べる。

界面上ナノスケール深度領域に到達した圧力波による現象、例えばウェット中でのナノ物体の付着・剥離や表面破壊などのナノスケール現象を解明するため、到達圧力波を計測する必要がある。この到達圧力波は屈折率変化を引き起こすため、本稿では、僅少粗さが引き起こす散乱光、いわば、内部正反射光の増減を介して屈折率変化の度合いを測定し、圧力波の測定量である屈折率変化と僅少粗さの測定分解能を推定した。

近年半導体部品の高集積化が進む中，薄膜の膜厚と基板構造を同時に高精度で測定できる手法へのニーズが，製造工程の品質管理や歩留まり向上の観点から高まってきている．従来の白色干渉計では測定困難なサブμm膜厚に対し，多重光学応答を用いた手法を提案し，100nm薄膜の測定を実現した．本報では，光学系由来の系統誤差が測定精度に与える影響についてそれぞれ調べ，それらを改善することによる測定精度の向上を目指す．

光学ガラスに生じるクラック先端の残留応力は，破壊を引き起こし，材料の強度低下につながるため，その計測が重要である．残留応力はクラックの深さと先端曲率半径に依存する．これまで，応力計測の第一段階として，深さに着目した後方散乱パターンの解析が行われてきた．本研究では曲率半径に注目し，形状を変化させたクラックモデルを用いてFDTDシミュレーション解析を行い，後方散乱パターンに与える影響を明らかにした．

オートコリメーション法に基づく従来の3軸角度センサでは，光の回折により光スポットの形状が変化することで計測精度が低下するという問題があった．本研究では，光スポット位置検出に機械学習を導入することで，不確かさを低減した高精度3軸角度センサを提案する．重心法やフィッティング法などの従来法との推定不確かさの比較と，学習モデルの教師データの違いによる推定不確かさの比較を行った結果を報告する．

レーザ光の直進性を利用して測定を行う真直度測定機では，空気屈折率の時間的・空間的変化（空気揺らぎ）による測定不確かさの増加が問題となる．この課題解決に向け，深層学習の適用が検討されている．先行研究ではビーム画像を学習に用いていたが，空気揺らぎ影響の推定精度が低いままだった．本報では，ビーム画像と平均化ビーム画像との差分画像を学習に用い，空気揺らぎの影響低減による推定精度向上を試みた結果を報告する．