en
Назад
DOI: 10.17586/1023-5086-2025-92-03-79-88
УДК: 535.4, 681.7.055
Исследование точностных возможностей технической реализации метода дифференциального рассеяния на базе роботизированного комплекса
Машошин Д.А., Денисов Д.Г., Барышников Н.В. Исследование точностных возможностей технической реализации метода дифференциального рассеяния на базе роботизированного комплекса // Оптический журнал. 2025. Т. 92. № 3. С. 79–88. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-03-79-88
Mashoshin D.A., Denisov D.G., Baryshnikov N.V. Tolerancing research of technical implementation of the angle resolved scattering based on the robotic complex [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2025. V. 92. № 3. P. 79–88. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-03-79-88
Предмет исследования. Техническая реализация метода дифференциального рассеяния в виде роботизированного комплекса для контроля качества оптических поверхностей субнанометровой шероховатости. Цель работы. Определение погрешности углового позиционирования запястья роботизированного комплекса при реализации метода дифференциального рассеяния в задачах контроля параметров шероховатости оптических поверхностей, а также оценка влияния погрешности на результат измерения шероховатости поверхности. Метод. Экспериментальное определение погрешности углового позиционирования и оценка влияния измеренной погрешности путем математического моделирования. Основные результаты. Представлена оригинальная схема технической реализации метода дифференциального рассеяния на основе роботизированного комплекса и рассчитана угловая повторяемость положения торцев роботов-манипуляторов, погрешность их углового позиционирования и исследовано ее влияние на результат измерения. Практическая значимость. Полученные в работе результаты определения точности технической реализации метода дифференциального рассеяния способствуют созданию готового продукта — оптико-электронного комплекса аппаратуры контроля качества оптических поверхностей, способного измерять шероховатость на уровне единиц ангстрем.
метод дифференциального рассеяния, роботизированный комплекс, измерение шероховатости, погрешность углового позиционирования
Коды OCIS: 120.6660, 290.1483
Список источников:1. Blanco J.R., McMarr P.J., Vedam K. Roughness measurements by spectroscopic ellipsometry // Appl. Opt. 1985. V. 24. № 22. P. 3773–3779. http://doi.org/10.1063/1.337582
2. Fang S.J., Chen W., Yamanaka T., et al. Comparison of Si surface roughness measured by atomic force microscopy and ellipsometry // Appl. Phys. Lett. 1996. V. 68. № 20. P. 2837–2839. http://doi.org/10.1063/1.116341
3. Glenn P.E. Angstrom level profilometry for submillimeter-to meter-scale surface errors // Advanced Optical Manufacturing and Testing. SPIE. 1990. V. 1333. P. 326–336. http://doi.org/10.1117/12.22817
4. Batson P.E. Challenges and opportunities of Ångstrom-level analysis // Microscopy of Semiconducting Materials: Proc. 14th Conf. April 11–14, 2005. Oxford, UK — Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2005. P. 451–458. http://doi.org/10.1007/3-540-31915-8_96
5. Pavliček P., Hýbl O. White-light interferometry on rough surfaces measurement uncertainty caused by surface roughness // Appl. Opt. 2008. V. 47. № 16. P. 2941–2949. http://doi.org/10.1364/AO.47.002941
6. Кувалдин Э.В. Переносной измеритель шероховатости зеркальной поверхности // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 5. С. 78–81. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-05-78-81
Kuvaldin E.V. Portable mirror-surface profilometer // J. Opt. Technol. 2019. V. 86. № 5. Р. 323–326. https:// doi.org/10.1364/JOT.86.000323
7. Вилкова Е.Ю., Тимофеев О.В., Носов С.А. и др. Изменение шероховатости поверхности CVD-ZnSe при механической обработке в зависимости от размера зерна суспензии // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 9. С. 68–72.
Vilkova E.Yu., Timofeev O.V., Nosov S.A., et al. Variation of the surface roughness of CVD ZnSe undergoing mechanical processing as a function of the grain size of the suspension // J. Opt. Technol. 2013. V. 80. № 9. P. 577–581. https://doi.org/10.1364/JOT.80.000577
8. Класс Е.В., Шаховский В.В., Бадюк К.В. и др. Учет шероховатости при расчете отражения оптического излучения в трехмерном объекте // Оптический журнал. 2014. Т. 81. № 2. С. 3–9.
Klass E.V., Shakhovskiy V.V., Badyuk K.V., et al. Allowing for roughness when calculating the reflection of optical radiation in a three-dimensional object // J. Opt. Technol. 2014. V. 81. № 2. P. 56–60. https://doi.org/10.1364/JOT.81.000056
9. Рытов С.М. Введение в статистическую радиофизику. Случайные поля. М.: Наука, 1966. Часть II. 404 c. Rytov S.M. Introduction to statistical radio physics.
Randomf fields [in Russian]. Moscow: "Nauka" Publ., 1966. Part II. 404 p.
10. Beckmann P., Spizzichino A. The scattering of electromagnetic waves from rough surface. Norwood: Pergamon Press, ARTECHHOUSE, 1987. 497 p.
11. Денисов Д.Г., Карасик В.Е. Анализ влияния спеклструктуры на качество изображения интерференционной картины при контроле крупногабаритных оптических поверхностей на стадиях шлифования // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2011. T. 83. № 2. С. 36–47.
Denisov D.G., Karasik V.E. Analysis of the effect of speckle structure on the image quality of the interference pattern during the control of large-sized optical surfaces at the grinding stages [in Russian] // Bulletin of the Bauman Moscow State Technical University. Instrument Eng. Ser. 2011. V. 83. № 2. P. 36–47.
12. Денисов Д.Г. Анализ влияния ограничительных факторов в методе дифференциального рассеяния при контроле поверхностных неоднородностей субнанометрового уровня профилей оптических деталей // Прикладная физика. 2022. № 1. С. 89–96. https://doi.org/10.51368/1996-0948-2022-1-89-96
Denisov D.G. The analysis of the influence of limiting factors in the method of differential scattering in the control of surface inhomogeneities of the subnanometer level of the profiles of optical parts [in Russian] // Prikladnaya Fizika. 2022. № 1. P. 89–96. https://doi.org/10.51368/1996-0948-2022-1-89-96
13. Барышников Н.В., Гладышева Я.В., Денисов Д.Г. и др. Исследование интерференционных методов контроля формы и качества высокоточных поверхностей крупногабаритных оптических деталей // Инженерный журнал: наука и инновации. 2012. № 9. С. 4–16.
Baryshnikov N.V., Gladysheva Ya.V., Denisov D.G., et al. Investigation of interference methods for controlling the shape and quality of high-precision surfaces of large-sized optical parts [in Russian] // Engineering J.: Sci. and Innovation. 2012. № 9. P. 4–16.
14. Elson J.M., Bennett J.M. Calculation of the power spectral density from surface profile data // Appl. Opt. 1995. V. 34. № 1. P. 201–208. https://doi.org/ 10.1364/ AO.34.000201
15. Youngworth R.N., Gallagher B.B., Stamper B.L. An overview of power spectral density (PSD) calculations // Optical Manufacturing and Testing VI. 2005. V. 5869. P. 206–216. https://doi.org/10.1117/12.618478
16. Lawson J.K., Wolfe C.R., Manes K.R., et al. Specification of optical components using the power spectral density function // Optical Manufacturing and Testing. SPIE. 1995. V. 2536. P. 38–50. https://doi.org/10.1117/12.218430
17. ГОСТР ИСО 4287—2014. Геометрические характеристики изделий (GPS). Структура поверхности. Профильный метод. Термины, определения и параметры структуры поверхности. Введ. 01.01.2016. М.: Стандартинформ, 2019. 18 с.
GOST R (Russian National Standard) ISO 4287-2014. Geometric characteristics of products (GPS). The structure of the surface. The profile method. Terms, definitions and parameters of the surface structure [in Russian]. Introd. 01/01/16. Moscow: Standartinform Publ., 2019. 18 p.
18. Электронный ресурс URL: https://www.iof. fraunhofer.de/content/dam/iof/en/documents/pb/enTable-Top-Streulichtmesssystem-Albatross-TT.pdf (Institute for Applied Optics and Precision Engineering — Fraunhofer IOF / Table-top system for light scatter measurement»Albatross-TT« — Fraunhofer IOF)
Electronic resource URL: https://www.iof.fraunhofer. de/content/dam/iof/en/documents/pb/en-Table-TopStreulichtmesssystem-Albatross-TT.pdf (Institute for Applied Optics and Precision Engineering — Fraunhofer IOF / Table-top system for light scatter measurement »Albatross-TT« — Fraunhofer IOF)
19. Электронный ресурс URL: https://www.iof. fraunhofer.de/content/dam/iof/en/documents/pb/ horos-roughness-sensor-fraunhofer-iof-e.pdf (Institute for Applied Optics and Precision Engineering — Fraunhofer IOF/ »horos« compact optical roughness sensor — Fraunhofer IOF)
Electronic resource URL: https://www.iof.fraunhofer. de/content/dam/iof/en/documents/pb/horos-roughness-sensor-fraunhofer-iof-e.pdf (Institute for Applied Optics and Precision Engineering — Fraunhofer IOF/ »horos« compact optical roughness sensor — Fraunhofer IOF)
20. Электронный ресурс URL: https://download.dobot. cc/DobotStudio-pro/20231227/Dobot%20CR%20Series%20User%20Guide%20V1.5_20231227_en.pdf (Dobot Robotics / Dobot CR Series User Guide).
Electronic resource URL: https://download.dobot.cc/D ob ot Stud io-pro/20231227/D ob ot%20 CR%20 Series%20User%20Guide%20V1.5_20231227_en.pdf (Dobot Robotics / Dobot CR Series User Guide).
21. Электронный ресурс URL: https://www.woodwork. ru/catalog/uglovye-izmereniya-i-nastroyki/159886/?a rticul=159871#tabs-2 (WOODWORK — Все инструменты для деревообработки / WOODWORK — Купить Уклономер цифровой магнитный с уровнем DA-01 WOODWORK).
Electronic resource URL: https://www.woodwork.ru/ catalog/uglovye-izmereniya-i-nastroyki/159886/?articul =159871#tabs-2 (WOODWORK — Все инструменты для деревообработки / WOODWORK — Купить Уклономер цифровой магнитный с уровнем DA-01 WOODWORK).