JP2000502176A - インテリジェント製造プロセスの測定および制御のための動的に剛性ある広バンド幅計測システム - Google Patents
インテリジェント製造プロセスの測定および制御のための動的に剛性ある広バンド幅計測システムInfo
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Abstract
Description
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.光学的ステアリング要素をリアルタイムで制御するための広バンド幅の動 的に剛性な計測システムにおいて、 ベースと、前記ベースに機械的に結合されたビームポインティングおよび安定 化装置と、前記ベースに取り付けられた3つの基本ビームレーザーおよび安定化 ビームレーザーと、安定化レーザービーム導波器(SLBD)に機械的に結合さ れ、局部的に剛性なSLBD座標系を提供する計測構造体とを備える、一対の安 定化レーザービーム導波器(SLBD)とを含み、各ビームポインティングおよ び安定化装置が、光学的なステアリング要素および軸傾斜検出器を含み、前記光 学的ステアリング要素が、前記安定化ビームレーザーに光学的に結合され、入力 信号に応答して、前記安定化ビームレーザーをステアリングし、前記光学的ステ アリング要素が、前記局部的に剛性なSLBD座標系に対する前記光学的ステア リング要素の位置および配列に関連する誤差信号を発生し、前記光学的ステアリ ング要素が、更に回転軸を含み、前記軸傾斜検出器が、前記回転軸の初期位置に 対する前記回転軸の傾斜角および向きを示すようになっており、 更に、局部的に剛性な加工品の座標系を提供するように、加工品に対して固定 された状態で設けられた3つの基準検出器を含む基準サブシステムを備え、前記 3つの基準検出器が、それぞれ、前記各SLBDの前記3つの基準ビームレーザ ーに光学的に通信でき、前記基準検出器が、前記基準ビームレーザーに応答して 、基準検出器出力信号を発生するようになっており、 工具上に設けられ、前記安定化ビームレーザーと光学的に通信する少なくとも 1つの工具センサ検出器を含む工具センササブシステムを備え、前記少なくとも 1つの工具センサ検出器は前記安定化ビームレーザーに応答して工具センサ検出 器出力信号を発生し、 基準検出器出力信号および工具センサ検出器出力信号を受け、これら信号の座 標変換を実行し、局部的に剛性な加工品の座標系に対する工具の位置をトラッキ ングする少なくとも1つのプロセッサとを備え、この少なくとも1つのプロセッ サが、前記軸傾斜検出器からの傾斜角および向き信号、および前記光学的ステア リング要素からの誤差信号を受けて、これらを処理し、前記入力信号を発生し、 よって、前記光学的ステアリング要素のリアルタイムの制御を行うようになって いる、広バンド幅の動的に剛性が計測システム。 2.前記安定化ビームレーザーは、単一モードレーザーを含む、請求項1記載 の、広バンド幅の動的に剛性な計測システム。 3.前記光学的ステアリング要素が、 前記ベースに対する前記ビームポインティング、および安定化装置の配列を制 御し、誤差信号を発生する大角度ドライバと、 前記安定化ビームレーザーに光学的に結合され、入力信号に応答して、前記安 定化ビームレーザーをステアリングする高速度ビーム偏向器とを備える、請求項 1記載の広バンドの動的に剛性な計測システム。 4.前記大角度ドライバが、誤差信号を発生する少なくとも1つのエンコーダ を含む、請求項3記載の広バンドの動的に剛性な計測システム。 5.前記高速ビーム偏向器が、 前記安定化ビームレーザーに光学的に結合された音響−光ビーム偏向器を備え 、入力信号に応答して、前記安定化ビームレーザーをステアリングする、請求項 3記載の広バンドの動的に剛性な計測システム。 6.前記高速ビーム偏向器が、 前記安定化ビームレーザーに光学的に結合され、拡大された安定化ビームを出 力するビーム拡大器と、 拡大された安定化ビームを受け、入力信号に応答して、この拡大された安定化 ビームをステアリングする音響−光ビーム偏向器とを備える、請求項3記載の広 バンドの動的に剛性な計測システム。 7.前記軸傾斜検出器が、 前記ビームポインティングおよび安定化装置の基準平面に対して固定された状 態に設けられた、ほぼ平面状の導電性表面と、 前記回転軸に対して固定された状態に設けられた少なくとも3つの電極とを備 え、前記導電性表面と前記少なくとも3つの電極との間の容量が、傾斜角度およ び向き信号の測定を容易にする電極平面とを備える、請求項1記載の広バンドの 動的に剛性な計測システム。 8.前記導電性表面が、光学的な平面を備える、請求項7記載の広バンドの動 的に剛性な計測システム。 9.広バンドの動的に剛性な計測システムにおける光学的ステアリング要素の ための制御システムにおいて、 局部的に剛性な安定化レーザービーム導波器の座標系内に位置する1対の安定 化レーザービーム導波器(SLBD)を備え、前記SLBDの各々が、光学的ス テアリング要素および軸傾斜検出器を含み、前記光学的ステアリング要素の各々 が、入力信号に応答して安定化ビームレーザーをステアリングし、各SLBDの 前記光学的ステアリング要素が、回転軸を含むと共に、前記局部的に剛性なSL BDの座標系に対する前記光学的ステアリング要素の位置および配列に関連した 誤差信号を出力し、前記SLBDの前記軸傾斜検出器が、前記回転軸の初期位置 に対する前記回転軸の傾斜角および向きを示す信号を発生するようになっており 、 局部的に剛性な加工品の座標系を提供し、前記基準サブシステムに対する前記 SLBDの位置を表示する信号を出力する基準サブシステムと、 前記基準サブシステムからの信号を処理し、前記局部的に剛性なSLBD座標 系を互いに、かつ前記局部的に剛性な加工品の座標系に関連づけし、誤差信号お よび傾斜角度および向き信号を処理して、安定化ビームレーザーをリアルタイム でステアリングするよう、入力信号を発生するためのプロセッサとを備える、光 学的なステアリング要素のための制御システム。 10.前記安定化ビームレーザーが、円形のコリメートされた出力ビームを発 生するようになっている、請求項9記載の広バンド幅の動的に剛性な計測システ ム。 11.前記光学的ステアリング要素が、 前記光学的ステアリング要素の粗い運動を制御し、誤差信号を発生する大角度 ドライバと、 前記安定化ビームレーザーに光学的に結合され、入力信号に応答して、前記安 定化ビームレーザーの精密なステアリングを制御する高速度ビーム偏向器とを備 える、請求項9記載の広バンドの動的に剛性な計測システム。 12.前記大角度ドライバが、誤差信号を発生する2つのエンコーダを含む、 請求項11記載の広バンドの動的に剛性な計測システム。 13.前記高速ビーム偏向器が、 前記安定化ビームレーザーに光学的に結合され、入力信号に応答して、前記安 定化ビームレーザーをステアリングするブラッグセルを含む、請求項11記載の 広バンドの動的に剛性な計測システム。 14.前記高速ビーム偏向器が、 前記安定化ビームレーザーに光学的に結合され、拡大された安定化ビームを出 力するビーム拡大器と、 拡大された安定化ビームを受け、入力信号に応答して、この拡大された安定化 ビームをステアリングするブラッグセルとを備える、請求項11記載の広バンド の動的に剛性な計測システム。 15.前記軸傾斜検出器が、 前記SLBDの基準平面に対して固定された状態に設けられた、ほぼ平面状の 導電性表面と、 前記回転軸に対して固定された状態に設けられ、前記導電性表面と少なくとも 3つの電極平面との間の容量が、傾斜角度および向き信号の測定を容易にする少 なくとも3つの電極とを備える、請求項9記載の広バンドの動的に剛性な計測シ ステム。 16.前記導電性表面が、光学的な平面を備えた、請求項15記載の広バンド の動的に剛性な計測システム。 17.加工品およびこの加工品に固定した状態に取り付けられた少なくとも3 つの固定された広い面積のレーザービームセンサを含む加工品基準サブシステム と、 加工品とのインターフェースを行う制御された工具と、制御された工具の位置 を制御するための機構と、工具と加工品との相互作用点に隣接して、工具に取り 付けられた広い面積のレーザービームセンサを含む、工具センサ基準サブシステ ムと、 固定された広い面積のレーザービームセンサの各々にレーザービームを向け、 更に工具上の広い面積のレーザービームセンサに、トラッキングレーザービーム を向ける2つの離間した安定化レーザービーム導波器(SLBD)と、 計算サブシステムとを備え、 前記加工品基準システムが固定された広い面積のレーザービームセンサの各々 で、レーザービームを使用して加工品に対するSLBDの動きを測定するように なっており、 前記計算サブシステムが、加工品に対するSLBDの動きを示すデータを使用 して、加工品における局部的な剛性の基準サイトとSLBDにおける局部的に剛 性な基準サイトとの間のグローバルに剛性なシステムの機能的な等価物を提供す るようになっている、動的に剛性な計測システム。 18.前記工具基準サブシステムが、更に工具上のセンサへのトラッキングレ ーザーの位置を測定し、誤差信号を発生するようになっている、請求項17記載 のシステム。 19.前記各SLBDが、前記トラッキングレーザービームの配列をシフトし 、工具の移動をトラッキングするようになっている高速レーザービーム導波器を 含む、請求項17記載のシステム。 20.前記固定された前記広い面積のトラッキングレーザービームセンサから 受信される信号に従って、前記工具の位置を制御するための回路を更に含む、請 求項17記載のシステム。
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