| 研究分担者 |
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 産業技術総合研究所, 機械システム研究部門・ファインファクトリー研究グループ, (研究職)リーダー
張 世宙 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30282099)
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| 配分額 *注記 |
36,010千円 (直接経費: 34,600千円、間接経費: 1,410千円)
2001年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2000年度: 9,600千円 (直接経費: 9,600千円)
1999年度: 20,300千円 (直接経費: 20,300千円)
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| 研究概要 |
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(XY変位)と回転変位(ヨー)及び面外の回転姿勢変化(ロール,ピッチ)を分離検出できる新たな位置と姿勢の検出法を提案し,その基本特性を以下の手順で明らかした.まず,本研究に適合する光学式2次元角度センサを開発し,高速工具サーボにより製作した2次元角度格子を組み合わせることによりXとYの並進変位を独立して検出できることを示した.次に,角度センサのビームを走査し,時間方式の目盛り間内挿法を採用することにより並進変位に加え,ピッチやロールの2方向の姿勢変化を独立して検出可能なこと,さらに角度格子製作時に生ずる形状誤差を軽減可能であることを実証した.この手法では格子ピツチ間隔が位置検出誤差の原因となるが,ピッチ間隔を自律的に校正する手法を提案,適用することにより位置検出誤差を15μmから1μm程度に減ずることができた.一方,角度格子形状誤差の影響を低減する別の手法として,角度格子ピッチと同じ間隔で数十〜数百本の細いビームが並ぶマルチビームを角度センサの光源として用いることを提案し,その効果を確認した.最終的に上記手法を複合し,マルチビームを走査可能な角度センサを開発した.さらに,走査ビーム方式によるヨー検出手法の確立により,当初の目的である,一つのセンサで5自由度変位の検出を可能とした.また,高速工具サーボを用いた2次元角度格子の製作の面においても,2次元フーリエ変換による角度格子の評価法とその結果をフィードバックして加工誤差を減ずる手法を開発した.応用技術としてはサーフェスモータ駆動型XYθz型ステージに提案したセンサを組み込んで駆動制御実験を行い,装置の小型化・簡略化の面で本手法の有効性を確認した.
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