Improvement of repeatability of nanoscale resolution for the long-range displacement sensor system

Abstract

This work presents a sensor contact system for improvement of repeatability and implementation of newly developed sensor called CLECDIS (contact-type linear encoder-like capacitive displacement sensor). Error analyses are employed to nd the relationship between motion error of the system and signal repeatability. More speci cally, modeling relative error to the sensor interface, investigations to motion error, and appropriate machine design conducted. It was found that the metrological error in the system a ects the repeatability of the sensor signal. In the current system, signal varies 0.1% in the amplitude and 0.06 rad in the phase. In summary, CLECDIS integrated system o ers high repeatability signal in the full-scale range. It is recommended to reduce friction coe cient and to control in nanoscale repeatability across the full-scale range with PZT and DC servo motor.

본 연구는 반복정밀도 향상을 위한 센서 접촉구동계와 본 연구그룹에서 새로 개발된 센서인 CLECDIS (contact-type linear encoder-like capacitive displacement sensor)의 적용을 다룬다. 센서 신호의 반복성과 운동의 오차 사이의 연관을 규명하기 위해 오차에 대한 분석이 수행되었다. 구체적으로 센서 평판의 접촉점에 대해 각 오차 성분을 대한 모델링, 운동의 오차에 대한 분석, 그리고 적절한 초정밀 기계 디자인을 수행하였다. 시스템의 측정학적 오차는 센서의 반복정밀도에 영향을 주는 것이 밝혀졌다. 현재 시스템은 신호의 반복정밀도는 크기에서 0.1% 위상에서 0.06 rad 불확도가 존재한다. 요컨대, CLECDIS가 결합된 측정 시스템은 전 눈금 영역에서 높은 반복정밀도를 가진다. 향후에 마찰계수 감소와 PZT와 DC 서보모터를 이용한 구동계를 이용하여 나노스케일의 반복정밀도를 가진 제어가 필요하다.