Снижение погрешности формирования прецизионных углоизмерительных структур

• Автор: Кирьянов, Алексей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 135 с. : ил.

Введение
Г лава 1 Обзор и анализ современного уровня развития угловых преобразователей и основных технологий производства прецизионных углоизмерительных структур
1.1 Современное состояние производства угловых преобразователей
1.2 Современный уровень технологий формирования прецизионных
углоизмерительных структур
1.3 Выводы по первой главе
Глава 2 Исследование точностных параметров основных технологий, используемых для формирования прецизионных углоизмерительных структур, выработка единого критерия, позволяющего сравнивать качество технологий
2.1 Определение накопленной погрешности прецизионных
углоизмерительных структур, изготовленных по различным технологиям
2.2 Универсальный критерий для сравнения качества технологий используемых для формирования прецизионных углоизмерительных структур
2.3 Оценка потенциальной точности датчиков угловых перемещений с лимбами, изготовленными по способу кругового сканирования
2.4 Выводы по второй главе
Глава 3 Анализ и исследование причин, приводящих к искажению круговой траектории движения записывающего луча по поверхности фоточувствительного слоя
3.1 Зависимость погрешности формирования углоизмерительных структур от искажений круговой траектории движения записывающего луча
3.1.1 Экспериментальные результаты, указывающие на зависимость погрешности формирования углоизмерительных структур от искажений круговой траектории движения записывающего луча
3.1.2 Анализ результатов формирования углоизмерительных структур от искажений круговой траектории движения записывающего луча

3.1.3 Связь искажений круговой траектории движения записывающего луча с паразитными движениями оси ротора шпинделя
3.2 Анализ действия внешних факторов на изменчивость траектории движения записывающего луча по поверхности фоточувствительного слоя
3.2.1 Влияние дисбаланса ротора
3.2.2 Влияние несоосности оптической оси головки записи и оси вращения ротора шпинделя
3.3 Выводы по третьей главе
Глава 4 Повышение точности формирования прецизионных углоизмерительных структур, их экспериментальная проверка и использование
4.1 Повышение точности шпиндельного узла, устойчивого к различным дестабилизирующим факторам
4.2 Разработка и исследование прецизионного инкрементального углового преобразователя лазерного технологического комплекса С1АУ
4.3 Изготовление улучшенного растра и его метрологическая аттестация
4.4 Выводы по четвертой главе
Заключение
Список используемых источников
Приложение

Введение
Актуальность темы. Изготовление с высокой точностью оптических лимбов, круговых шкал, растров, многоразрядных кодовых дисков (основных метрологических элементов в дальнейшем называемых обобщённо -углоизмерительные структуры (УИС)) является важной технической задачей любого предприятия, выпускающего углоизмерительную аппаратуру, так как известно, что погрешности изготовления этих узлов вносят подавляющий вклад в общий баланс погрешностей данных приборов [1-6]. Как правило, в условиях промышленного производства процесс изготовления УИС состоит из двух стадий: изготовления эталонного образца углоизмерительной структуры и последующего его тиражирования с целью получения рабочих копий. Известно, что погрешности, внесённые на этапе изготовления эталона, на последующих этапах не корректируются, более того, последующие этапы только снижают точность изделий. Поэтому создание как можно более точных эталонных образцов является необходимой компонентой технологического процесса изготовления прецизионных углоизмерительных приборов.
Технологические процессы, наиболее часто применяемые в настоящее время для изготовления УИС, можно разделить на три группы: делительнограверные, фототехнологические и лазерные.
Технологические процессы производства УИС на основе делительнограверных машин имеют наиболее богатую историю, насчитывающую более сотни лет. Этот процесс характеризуется достаточно высокой стоимостью и низкой производительностью (например, требуется несколько недель для изготовления многоразрядного кодового диска или прецизионного растра с количеством штрихов более 8000). Более того, при увеличенном времени изготовления лимбов к концу цикла изготовления отмечалось снижение качества резцов, приводящее к заметному увеличению результирующей погрешности изделия [7,8]. Эти особенности стали резко тормозить процесс

1.2.3.2 Синтез УИС на основе технологии кругового сканирования Этот процесс был разработан в Институте Автоматики и Электрометрии (ИАиЭ) СО АН СССР в начале 80-х годов прошлого века [45, 46]. Суть этого метода заключается в следующем. Заготовка шкалы с нанесённым фоточувствительным слоем размещается на поворотном столе шпинделя, который переводится в режим непрерывного вращения. Топология элемента формируется с помощью двух механических движений (быстрого вращения заготовки и медленного смещения луча лазера в радиальном направлении) и быстрого управления с помощью модулятора мощностью лазерного излучения, подводимого к фоточувствительному слою. Схема формирования УИС в упрощённом виде приведена на рисунке 1.15.
Рисунок 1.15- Схема формирования структур по методу кругового сканирования
Время записи структур не зависит от их сложности и определяется её радиальным размером и выбранной скоростью движения луча лазера в радиальном направлении. Например, время записи радиального растра с 36000 штрихами не превышает 2 часов. Данная технология не требует создания фрагмента будущей шкалы в виде стеклянного фотошаблона. Изображение будущей структуры подготавливается в управляющем компьютере с помощью