我校在纳米时栅研究领域再次取得重要进展


日期:2018-01-03  来源:科研处、机械检测技术与装备教育部工程研究中心、机械工程学院  作者:肖丽群

 

 

 

我校机械检测技术与装备教育部工程研究中心、机械工程学院刘小康和彭东林教授团队在纳米时栅基础理论和关键技术方面取得多项重要进展。2017年12月28日,我国最高法定计量机构——中国计量科学研究院根据亲赴我校的两次现场测试结果和一次在北京与国家角度基准的比对结果,正式出具了纳米圆时栅位移传感器的检定报告:在任意360°量程内,精度为±0.09″,分辨力0.01″。这是在2016年度已达到的“国际领先水平”基础上取得的新突破,精度和分辨力均提高了2倍,达到了现有检测仪器水平的极限。  

在纳米圆时栅方面,项目组首次利用纳米圆时栅测量出了当今最高精度水平圆光栅的误差曲线,测试结果与RON905圆光栅理论上和原理上存在的误差规律和误差大小均高度吻合,并且利用激光干涉仪小角度基准装置进一步验证了测试结果的正确性。该团队20年来,一直采用国外进口的光栅作为基准来标定时栅的测量精度。现在可以用时栅来标定得到国外最高精度水平的光栅测量误差,这是本项研究取得的一项标志性进展。  

在纳米直线时栅方面,项目组首次提出了一种基于离散栅面空间正弦调制的绝对式纳米位移传感新方法,阐明了绝对式纳米位移测量信号的产生机理,实现了大量程范围内的高精度绝对式位移测量,发明了一种“粗测+精测”一体化的集成测量新技术,精测和粗测部分巧妙融合、高度集成,传感结构简洁紧凑,无需复杂的绝对编码,被国际同行专家评价为“国际首创”。相关研究成果“A novel capacitive absolute positioning sensor based on time grating with nanometer resolution”2018年发表在Elsevier旗下的TOP期刊Mechanical Systems and Signal Processing(IF=4.116)上,审稿人认为“According to best of my knowledge, this is first report on this type of sensors”(论文链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0888327017306003)。

此外,项目组研制出的批量化的绝对式纳米时栅位移传感器产品样机于2017年12月在中国南方数控产业基地——广州数控设备有限公司取得了成功应用,这是迄今为止通过该公司产品测试的首例国产绝对式精密位移传感器,科研成果实现转化。  

上述研究工作得到了国家自然科学基金重点项目、教育部新世纪优秀人才支持计划和重庆市高校创新团队等项目的支持。  

背景材料:目前,世界最高精度水平的角位移检测仪器是德国的ELCOMAT 3000自准直仪,精度为±0.1″,但只能在360°范围内等间距地抽检几十个有限数据;世界最高精度水平的角位移传感器是德国Heidenhain公司研制的RON905圆光栅,精度为±0.4″。

 

纳米圆时栅精度测试照片  

绝对式纳米直线时栅传感原理图

 

绝对式纳米直线时栅在广州数控设备有限公司机床应用图

 

 

 

 

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我校在纳米时栅研究领域再次取得重要进展

  • 时间:2018-01-03
  • 来源:科研处、机械检测技术与装备教育部工程研究中心、机械工程学院
  • 作者:肖丽群

 

 

 

我校机械检测技术与装备教育部工程研究中心、机械工程学院刘小康和彭东林教授团队在纳米时栅基础理论和关键技术方面取得多项重要进展。2017年12月28日,我国最高法定计量机构——中国计量科学研究院根据亲赴我校的两次现场测试结果和一次在北京与国家角度基准的比对结果,正式出具了纳米圆时栅位移传感器的检定报告:在任意360°量程内,精度为±0.09″,分辨力0.01″。这是在2016年度已达到的“国际领先水平”基础上取得的新突破,精度和分辨力均提高了2倍,达到了现有检测仪器水平的极限。  

在纳米圆时栅方面,项目组首次利用纳米圆时栅测量出了当今最高精度水平圆光栅的误差曲线,测试结果与RON905圆光栅理论上和原理上存在的误差规律和误差大小均高度吻合,并且利用激光干涉仪小角度基准装置进一步验证了测试结果的正确性。该团队20年来,一直采用国外进口的光栅作为基准来标定时栅的测量精度。现在可以用时栅来标定得到国外最高精度水平的光栅测量误差,这是本项研究取得的一项标志性进展。  

在纳米直线时栅方面,项目组首次提出了一种基于离散栅面空间正弦调制的绝对式纳米位移传感新方法,阐明了绝对式纳米位移测量信号的产生机理,实现了大量程范围内的高精度绝对式位移测量,发明了一种“粗测+精测”一体化的集成测量新技术,精测和粗测部分巧妙融合、高度集成,传感结构简洁紧凑,无需复杂的绝对编码,被国际同行专家评价为“国际首创”。相关研究成果“A novel capacitive absolute positioning sensor based on time grating with nanometer resolution”2018年发表在Elsevier旗下的TOP期刊Mechanical Systems and Signal Processing(IF=4.116)上,审稿人认为“According to best of my knowledge, this is first report on this type of sensors”(论文链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0888327017306003)。

此外,项目组研制出的批量化的绝对式纳米时栅位移传感器产品样机于2017年12月在中国南方数控产业基地——广州数控设备有限公司取得了成功应用,这是迄今为止通过该公司产品测试的首例国产绝对式精密位移传感器,科研成果实现转化。  

上述研究工作得到了国家自然科学基金重点项目、教育部新世纪优秀人才支持计划和重庆市高校创新团队等项目的支持。  

背景材料:目前,世界最高精度水平的角位移检测仪器是德国的ELCOMAT 3000自准直仪,精度为±0.1″,但只能在360°范围内等间距地抽检几十个有限数据;世界最高精度水平的角位移传感器是德国Heidenhain公司研制的RON905圆光栅,精度为±0.4″。

 

纳米圆时栅精度测试照片  

绝对式纳米直线时栅传感原理图

 

绝对式纳米直线时栅在广州数控设备有限公司机床应用图

 

 

 

 

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