静電容量型2次元角度センサの試作研究

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本研究では,光を用いることのできない状況で利用することを目的に,静電容量型2次元角度センサを試作し,その出力特性を自律的に校正するシステムを構築する.この静電容量型2次元角度センサは非接触,高精度,高い周波数応答を有し,ターゲットの材質および表面反射率の影響を受けず,また電磁ノイズや熱的外乱に強いインプロセス測定やオンマシン測定にも利用できるものである.さらに試作した静電容量型2次元角度センサが非鏡面の形状測定やそれを利用した運動誤差の計測に有効であることを示す.今年度はまず,静電容量型2次元角度センサ本体の設計製作を行うとともに,そのセンサの検出用インターフェース回路の製作を行った.また,静電容量型2次元角度センサ校正用のレバーシステムの設計,および自律校正用のプログラムを製作した.試作した静電容量型2次元角度センサの出力感度とそのドリフト特性を調べ,角度センサは±100s(arc)の範囲で約1mV/s(arc)の感度,0.1s(arc)の分解能,0.03s(arc)/minの安定性を有することがわかった.センサの分解能が0.1より高い目標値までに達していないのは,主として試作した校正装置のターゲット回転軸が角度センサの中心に離れてセンサ端面がターゲットに設計値まで十分に近づくことができないので,高感度の出力特性が得られないことと,検出回路に混入する外乱ノイズと校正装置の回転軸の振動などの影響を受けることである.現在ターゲット回転軸とセンサの中心を合わせるような校正装置の改善を計画している.また,検出回路に混入する外乱と校正装置の回転軸の振動などの除去対策を検討しており,目標値0.1より高い精度を達成するための対策を準備している.