ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group (ранее OSA) под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

DOI: 10.17586/1023-5086-2023-90-12-85-95

УДК: 53.087.92 + 681.7.064.64

Эффективность использования метода компенсации для синтеза прецизионных углоизмерительных структур

Ссылка для цитирования:

Кирьянов А.В. Эффективность использования метода компенсации для синтеза прецизионных углоизмерительных структур // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 12. С. 85–95. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-12-85-95

  Kiryanov A.V. Efficiency of using the compensation method for synthesizing precision angle-measuring structures [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 12. P. 85–95. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-12-85-95

Ссылка на англоязычную версию:
-
Аннотация:

Предмет исследования. Использование метода компенсации инструментальной составляющей погрешности преобразования при формировании оптических углоизмерительных структур. Цель работы. Повышение точности формирования оптических углоизмерительных структур (штриховых лимбов, круговых шкал, растров, кодовых дисков) с помощью лазерных генераторов изображений, работающих в полярной системе координат. Основные результаты. Представлены результаты модернизации высокоточного мехатронного модуля круговых перемещений, входящего в систему угловой координаты CLWS-300. Показано, что при использовании метода компенсации инструментальной составляющей погрешности преобразования точность синтеза структур может достигать значения ±1,0І на диаметре 70 мм. Использование в мехатронном модуле круговых перемещений метода компенсации позволяет упростить его конструкцию и повысить точность формируемых структур экономически более привлекательным способом. В тоже время эффективность данного метода ограничена остаточным дисбалансом ротора аэростатического подшипника, который заметно искажает траекторию движения ротора. Практическая значимость. Повышение метрологических характеристик измерительных приборов гониометрического типа, в отсчетных системах которых используются углоизмерительные структуры, изготовленные с помощью лазерных генераторов изображений.

Ключевые слова:

оптическая углоизмерительная структура, угловая погрешность, датчик угловых перемещений, лазерный генератор изображений, углоизмерительная машина, метод компенсации

Благодарность:

исследование выполнено при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (государственная регистрация № 121042900050-6)

Коды OCIS: 230.4000, 280.4788, 230.0250, 230.0040

Список источников:
  1. Zhang R., Bao W., Zhao H., Jia H., Liandong L. Self-calibration method of precision shafting angle measurement error based on multiple reading heads // Tenth International Symposium on Precision Engineering Measurements and Instrumentation. Proc. SPIE. 2019. V. 11053. P. 1105328. https://doi.org/10.1117/12.2511826
  2. Jiao Y., Dong Z., Ding Y., Liu P. Optimal arrangements of scanning heads for self-calibration of angle encoders // Measurement Science and Technology. 2018. V. 28. P. 105013 (11pp). https://doi.org/10.1088/1361-6501/aa8545
  3. Ishii N., Taniguchi K., Yamazaki K. Aoyama H. Development of super-accurate angular encoder system with multi-detecting heads using VEDA method // Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing. 2018. V. 12. № 5. P. 1–13. https://doi.org/10.1299/jamdsm.2018jamdsm0106
  4. Nowak W., Carolan K., Furst M., Lacayo O. Rotary encoder error compensation system and method for photoreceptor surface motion sensing and control // US Patent 6 304 825 B1. 1999. Publ. Oct. 2001.
  5. Кирьянов А.В., Кирьянов В.П. Применение согласованных комплементарных фильтров в гониометрии // Автометрия. 2021. Т. 57. № 6. С. 49–59. https://doi.org/10.15372/AUT20210605
  6. Ионак В.Ф. Приборы кинематического контроля. М.: Машиностроение, 1981. 128 с.
  7. Masuda T., Watanabe T., Beeks K. et al. Absolute X-ray energy measurement using a high-accuracy angle encoder // Journal of synchrotron radiation. 2021. V. 28. № 1. P. 111–119. https://doi.org/10.1107/S1600577520014526
  8. Hsieh T.-H., Watanabe T., Hsu P-E. Calibration of rotary encoders using a shift-angle method // Applied Sciences. 2022. V. 12. № 10. P. 5008. https://doi.org/10.3390/app12105008
  9. Watanabe T., Fujimoto H., Nakayama K., Masuda T., Kajitani M. Automatic high-precision calibration system for angle encoder // SPIE Proceedings. 2001. V. 4401. Р. 267. https://doi.org/10.1117/12.445630
  10. Watanabe T., Fujimoto H., Masuda T. Self-calibratable rotary encoder // Journal of Physics: Conference Series. 2005. V. 13. № 13. P. 240–245. https://doi.org/10.1088/1742-6596/13/1/056
  11. Watanabe T., Kon M., Nabeshima N., Taniguchi K. An angle encoder for super-high resolution and super-high accuracy using SelfA // Measurement Science and Technology. 2014. V. 25. № 6. P. 065002. http://dx.doi.org/10.1088/0957-0233/25/6/065002
  12. Probst R., Wittekopf R., Krause M., Dangschat H., Ernst, A. The new PTB angle comparator // Measurement Science and Technology. 1998. V. 9. № 7. P. 1059–1066. https://doi.org/10.1088/0957-0233/9/7/009
  13. Geckeler R., Link A., Krause M., Elster C. Capabilities and limitations of the self-calibration of angle encoders // Measurement Science and Technology. 2014. V. 25. Р. 1–10. https://doi.org/10.1088/0957-0233/25/5/055003
  14. Electronic resource URL: https://www.heidenhain.com/fileadmin/pdf/en/01_Products/Prospekte/PR_Angle_Encoders_with_Integral_Bearing_ID591109_en.pdf, August 2022 (Dr. Johannes Heidenhain GmbH. Angle encoders with integral bearing)
  15. Кирьянов В.П., Кирьянов А.В., Кручинин Д.Ю., Яковлев О.Б. Анализ современных технологий синтеза углоизмерительных структур для высокоточных угловых измерений // Оптический журнал. 2007. Т. 74. № 12. С. 40–49.
  16. Electronic resource URL: https://www.hpmemoryproject.org/an/pdf/an_243-7.pdf (Bearing runout measurements. Application note 243 — 7. Agilent technologies (USA). 2000).
  17. Poleshchuk A.G., Churin E.G., Koronkevich V.P., Korolkov V.P., Kharissov A.A., Cherkasin V.V., Kiryanov V.P., Kiryanov A.V., Kokarev S.A., Verhoglyad A.G. Polar coordinate laser pattern for fabrication of diffractive optical elements with arbitrary structure // Applied Optics. 1999. V. 38. № 8. P. 1295–1301. https://doi.org/https://doi.org/10.1364/AO.38.001295
  18. Абрамов Ю.Ф., Кирьянов В.П., Кирьянов А.В., Кокарев С.А., Кручинин Д.Ю., Яковлев О.Б. Модернизация оптического делительного производства Уральского оптико-механического завода на основе современных лазерно-компьютерных и фотолитографических технологий // Оптический журнал. 2006. Т. 73. № 8. C. 61–65.
  19. Павлов П.А. Особенности метода кросс-калибровки в лазерной гониометрии // Измерительная техника. 2015. № 9. С. 21–24.
  20. Portman V., Peschansky B. Phase-statistical method and device for high pre-cise and high-efficiency angular measurements // Precision Engineering. 2001. V. 25. № 4. P. 309–315. https://doi.org/10.1016/S0141-6359(01)00084-8
  21. Петров В.В., Митрофанов С.С. Методы и средства аттестации оптических лимбов и кодовых дисков // Оптико-механическая промышленность. 1982. № 3. С. 52–58.
  22. Kiryanov V.P., Kiryanov A.V., Kokarev C.A., Nikitin V.G., Bartik S.A., Frizin S.E., Kruchinin D.Yu., Yakovlev O.B. Development of technique for the determination of metrological parameters of technological system CLWS-300/C for synthesize of high precision angular measuring structures // Proceeding of 10th International Symposium IMEKO. St.-Petersburg. June 30 — July 2. 2004. V. 2. P. 316–320.
  23. Кирьянов В.П., Кирьянов А.В., Клисторин И.Ф. Экспериментальная оценка класса точности прецизионного углового преобразователя встраиваемого типа // Датчики и системы. 2009. № 1. С. 11–14.
  24. Кирьянов А.В., Зотов А.А., Каракоцкий А.Г., Кирьянов В.П., Петухов А.Д., Чуканов В.В. Оперативный контроль оптических прецизионных углоизмерительных структур // Оптический журнал. 2019. № 9. С. 60–62. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-09-60-62
  25. Kiryanov A.V., Kiryanov V.P. Improving synthesis accuracy of topology elements in laser pattern generators with circular scanning mode // Lecture Notes in Mechanical Engineering. 2020. P. 497–506. https://doi.org/10.1007/978-3-030-22041-9_53
  26. Чжан Чунь Пин. Исследование точности прецизионных муфт при производстве // Дисc. канд. техн. наук. СПб.: ИТМО, 1998. 152 с.