計測工学Ⅱ(IMAC) / Measurement and Instrumentation II

単位数: 2. 担当教員: 高 偉. 開講年度: 2024. 開講言語: 英語.

主要授業科目/Essential Subjects

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授業の目的・概要及び達成方法等

Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

１．目的
計測工学Iの内容に引き続き，機械工学の基盤としての精密計測の基本原理と測定技術について講義を行う．

２．概要
精密計測の基準を述べた後，精密計測の基本技術としての長さスケール，角度スケール，時間スケールについて説明する．また，精密計測の応用技術としての幾何形状と表面性状の計測，光干渉計，マシンビジョン，空間位置計測，光学顕微鏡，走査プローブ顕微鏡について講義したあと，データ処理に着目して，誤差要因と不確かさ，自律校正法について述べる．最後に，機械学習と精密計測，超短パルスレーザと光周波数コムについても簡単に説明する．

３．達成目標
機械工学の諸問題に遭遇したときに，最適の精密計測法を選びまた計画する力を付けるのが目標である．

授業の目的・概要及び達成方法等(Ｅ）

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

１．Class subject
To learn fundamental principles and applied technologies of precision metrology as one of the cornerstones of mechanical engineering

２．Object and summary of class
As the second part of Measurement and Instrumentation, basic principles and methods of precision measurement as the one of the cornerstones of mechanical engineering are covered. At first, the standards of precision metrology are introduced, followed by basic measurement technologies of length scale, angle scale and time scale. As integrated technologies, measurement of geometrical form and surface texture, interferometry, machine vision, measurement of volumetric position, optical microscopy, scanning probe microscopy are then addressed, followed by topics of data processing related to error sources and measurement uncertainty, as well as self-calibration methods. As novel topics, machine learning and precision metrology, ultrashort pulse laser and optical frequency comb are also presented.

３．Goal of study
To establish the base of knowledge on precision metrology and to enhance the ability for providing proper solutions to related problems.

他の授業科目との関連及び履修上の注意

「計測工学I」の履修が望まれる．

他の授業科目との関連及び履修上の注意(Ｅ）

It is desired for the students to take "Measurement and Instrumentation I".

授業計画

1. 精密計測の基準
2. 長さスケール
3. 角度スケール
4. 時間スケール
5. 幾何形状と表面性状の計測
6. 光干渉計
7. マシンビジョン
8. 空間位置計測
9. 光学顕微鏡
10. 走査プローブ顕微鏡
11. 誤差要因と不確かさ
12. 自律校正法
13. 最新トピックスI
14. 最新トピックスII
15. まとめと期末テスト

授業計画(Ｅ）

1. Standards of precision metrology
2. Length scale
3. Angle scale
4. Time scale
5. Measurement of geometrical form and surface texture
6. Interferometry
7. Machine vision
8. Measurement of volumetric position
9. Optical microscopy
10. Scanning probe microscopy
11. Error sources and measurement uncertainty
12. Self-calibration methods.
13. Novel topics I
14. Novel topics II
15. Summary and final examination

授業時間外学習

到達目標や授業内容に応じて、授業で指定した教科書を用いた予習と復習が求められる．

授業時間外学習（Ｅ）

Students are required to prepare and review for the classes according to the goal and contents of each class by using the textbook of this course.

成績評価方法及び基準

期末テスト、レポート、授業の出席状況で評価する．

成績評価方法及び基準(Ｅ）

Evaluation will be based on attendance, homework and final examination.

教科書および参考書

• Bilingual edition Precision Metrology, Wei Gao, Yuki Shimizu, Yasuhiro Mizutani, Masaki Michihata, Dasuke Kono, Ichiro Yoshida, So Ito, Hiroki Shimizu , 朝倉書店　Asakura Publishing (2024) ISBN/ISSN: 9784254201789 資料種別:Text book 教科書
• Bilingual edition 計測工学 Measurement and Instrumentation, Wei Gao, Yuki Shimizu, Kazuhiro Hane, Hitoshi Soyama, Koshi Adachi, 朝倉書店　Asakura Publishing (2017) ISBN/ISSN: 9784254201659 資料種別:Reference book　参考書

オフィスアワー

必要な場合、まずE-mailで教員に連絡すること。

オフィスアワー（Ｅ）

If necessary, please contact the lecturer via e-mail.

その他

Attendance to the classes is required.