2001 Fiscal Year Annual Research Report
角度情報をベースとする多自由度位置・姿勢検出法の研究
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11305013
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
清野 慧 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40005468)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 浩貴 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50323043)
山中 将 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20292229)
高 偉 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70270816)
岡崎 祐一 機械技術研究所, 生産システム部, 主任研究官
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| Keywords | 位置姿勢検出 / 多自由度 / 角度情報 / センサ / 角度格子 / 光走査 / 精度 / 自律校正 |
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| Research Abstract |
本研究では既知の2次元周期関数に従って角度が変化する目盛り(2次元角度格子と呼ぶ)と光学式の2次元角度センサを用い,2次元角度出力から角度格子とセンサの面内の相対並進変位と回転変位及び面外の回転姿勢誤差が分離検出できる新たな位置と姿勢の検出法を提案し,その基本特性を明らかにすることを目的としている.本年度は,これまで提案した二つの手法,すなわち,2次元角度格子の形状誤差を平均化により緩和するマルチビーム法と,形状誤差を緩和すると同時にローリング,ピッチングの検出を可能とする光ビーム操作法の統合を行った.そのために,微細な格子をピエゾで往復させ,その透過光を角度格子面に投影する光学系を組合わせたマルチビーム操作型センサシステムの開発した.また,時間内内挿による位置,姿勢検出のためのデジタル信号処理システムの開発を行った.さらにヨー方向の検出方法を確立したことで一つのセンサのみで並進(XY方向),面内回転(ヨー),面外の姿勢(ロール,ピッチ)の5自由度の同時検出という当初の目的を達成した.2次元角度格子の製作にあたっては,前年度に開発した2次元フーリエ変換による角度格子評価法を加工にフィードバックし,工具コーナ半径の実験的な推定とそれに対する補正を加工プログラム作成時に組み込む手法を確立した.それにより,形状誤差のうち工具コーナ半径に起因する誤差を6nmから1nm以下へと減少し,高精度な角度格子の製作を可能とした.応用として,開発したセンサをサーフェスモータ駆動型XYθzステージに組み込み,センサ出力をもとにした駆動制御実験を行い、装置の小型化・簡略化の面での本手法の有効性を確認した.
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[Publications] Yuki Shimizu, Wei Gao, Satoshi Kiyono: "A new surface encoder for multi-axis position detection"Proceedings of American society for precision engineering, 2001 annual meeting. 25. 333-336 (2001)
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[Publications] Wei Gao, Tomonori Nakada, Satoshi Kiyono: "Precision positioning of a surface motor-driven XYθz stage using a surface encoder"Initiatives of precision engineering at the beginning of a millennium, Proceedings of 10th International Conference on Precision Engineering. 569-573 (2001)
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[Publications] 高 偉, 中田 衆得, 出島 秀一, 清野 慧: "サーフェスモータ駆動型多自由度ステージの位置決めの研究 -第一報 サーフェスエンコーダを用いた位置検出システムの構築-"精密工学会誌. 67・12. 1981-1986 (2001)
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[Publications] 高 偉, 星野 唯, 清水裕樹, 清野 慧: "マルチスポット光源を用いたサーフェスエンコーダの研究"精密工学会誌. 68・1. 69-74 (2002)
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[Publications] 出島 秀一, 矢内 宏明, 高 偉, 清野 慧: "サーフェスモータ駆動型多自由度ステージの位置決めの研究 -第2報 微小位置決め制御について-"2001年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 536 (2001)
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[Publications] 矢内 宏明, 出島 秀一, 高 偉, 清野 慧: "サーフェスモータ駆動型多自由度ステージの位置決めの研究"2001年度精密工学会東北支部学術講演会講演論文集. 117-118 (2001)
