Concurrent measurement of spindle radial, axial and angular motions using concentric circle grating and phase modulation interferometers
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
This paper describes a concurrent measurement of spindle radial, axial and angular motions using concentric circle grating and phase modulation interferometers. In the measurement, the concentric circle grating with fine pitch is installed on top of the spindle of interest. The grating is a reference artifact in the method. Three optical sensors are fixed over the concentric circle grating, and observe the proper positions of the grating. The optical sensor consists of a frequency modulated laser diode as a light source, and two interferometers. One interferometer in the sensor observes an interference fringe between reflected light form a fixed mirror and 0-th order diffraction light from the grating to measure the axial motion. Another interferometer in the sensor observes an interference fringe between ±2nd order diffraction lights from the grating to measure the radial motion. Using three optical sensors, three axial displacements and three radial displacements of the proper observed position of the grating can be measured. From these six measured displacements, radial, axial and angular motions of the spindle can be determined concurrently. In the paper, a measurement instrument, a fringe interpolation technique by sinusoidal phase modulation and experimental results are discussed.
Article Details
นโยบายการรับบทความ
กองบรรณาธิการวารสารสถาบันเทคโนโลยีไทย-ญี่ปุ่น มีความยินดีรับบทความจากอาจารย์ประจำ และผู้ทรงคุณวุฒิในสาขาวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี ที่เขียนเป็นภาษาไทยหรือภาษาอังกฤษ ซึ่งผลงานวิชาการที่ส่งมาขอตีพิมพ์ต้องไม่เคยเผยแพร่ในสิ่งพิมพ์อื่นใดมาก่อน และต้องไม่อยู่ในระหว่างการพิจารณาของวารสารอื่นที่นำส่ง ดังนั้นผู้สนใจที่จะร่วมเผยแพร่ผลงานและความรู้ที่ศึกษามาสามารถนำส่งบทความได้ที่กองบรรณาธิการเพื่อเสนอต่อคณะกรรมการกลั่นกรองบทความพิจารณาจัดพิมพ์ในวารสารต่อไป ทั้งนี้บทความที่สามารถเผยแพร่ได้ประกอบด้วยบทความวิจัย ผู้สนใจสามารถศึกษาและจัดเตรียมบทความจากคำแนะนำสำหรับผู้เขียนบทความ
การละเมิดลิขสิทธิ์ถือเป็นความรับผิดชอบของผู้ส่งบทความโดยตรง บทความที่ได้รับการตีพิมพ์ต้องผ่านการพิจารณากลั่นกรองคุณภาพจากผู้ทรงคุณวุฒิและได้รับความเห็นชอบจากกองบรรณาธิการ
ข้อความที่ปรากฏภายในบทความของแต่ละบทความที่ตีพิมพ์ในวารสารวิชาการเล่มนี้ เป็น ความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียนแต่ละท่าน ไม่เกี่ยวข้องกับสถาบันเทคโนโลยีไทย-ญี่ปุ่น และคณาจารย์ท่านอื่น ๆ ในสถาบัน แต่อย่างใด ความรับผิดชอบด้านเนื้อหาและการตรวจร่างบทความแต่ละบทความเป็นของผู้เขียนแต่ละท่าน หากมีความผิดพลาดใด ๆ ผู้เขียนแต่ละท่านจะต้องรับผิดชอบบทความของตนเองแต่ผู้เดียว
กองบรรณาธิการขอสงวนสิทธิ์มิให้นำเนื้อหา ทัศนะ หรือข้อคิดเห็นใด ๆ ของบทความในวารสารสถาบันเทคโนโลยีไทย-ญี่ปุ่น ไปเผยแพร่ก่อนได้รับอนุญาตจากผู้นิพนธ์ อย่างเป็นลายลักษณ์อักษร ผลงานที่ได้รับการตีพิมพ์ถือเป็นลิขสิทธิ์ของวารสารสถาบันเทคโนโลยีไทย-ญี่ปุ่น
ผู้ประสงค์จะส่งบทความเพื่อตีพิมพ์ในวารสารวิชาการ สถาบันเทคโนโลยีไทย-ญี่ปุ่น สามารถส่ง Online ที่ https://www.tci-thaijo.org/index.php/TNIJournal/ โปรดสมัครสมาชิก (Register) โดยกรอกรายละเอียดให้ครบถ้วนหากต้องการสอบถามข้อมูลเพิ่มเติมที่
- กองบรรณาธิการ วารสารสถาบันเทคโนโลยีไทย-ญี่ปุ่น
- ฝ่ายวิจัยและนวัตกรรม สถาบันเทคโนโลยีไทย-ญี่ปุ่น
เลขที่ 1771/1 สถาบันเทคโนโลยีไทย-ญี่ปุ่น ซอยพัฒนาการ 37-39 ถนนพัฒนาการ แขวงสวนหลวง เขตสวนหลวง กรุงเทพมหานคร 10250 ติดต่อกับคุณพิมพ์รต พิพัฒนกุล (02) 763-2752 , คุณจุฑามาศ ประสพสันติ์ (02) 763-2600 Ext. 2402 Fax. (02) 763-2754 หรือ E-mail: JEDT@tni.ac.th
References
R. Grejda, E. Marsh and R. Vallance, Techniques for calibrating spindles with nanometer error motion, Prec. Eng., Vol.29, pp.113-23, 2005.
J. C. Lee, W. Gao, Y. Shimizu, J. Hwang, J. S. Oh and C. H. Park, Spindle error motion measurement of a large precision roll lathe, Int. J. Prec. Eng. Manuf. Vol.13 pp. 861-867, 2012.
R. Donaldson, A simple method for separating spindle error from test ball roundness error, Ann. CIRP, Vol. 21, pp. 125-126, 1972.
E. Marsh, J. Couey and R. Vallance, Roundness measurement of spherical artifacts at arbitrary latitude, Prec. Eng. Vol. 30 pp. 353-356, 2006.
E. Okuyama, N. Nosaka and J. Aoki, Radial motion measurement of high-revolution spindle motor, Measurement, Vol.40, pp. 64-74, 2007.
Y. C. Park and S. W. Kim, Optical measurement of spindle radial motion by Moiré technique of concentric gratings, Int. J. Mach. Tools. Manuf., Vol. 34, pp. 1019-1030, 1994.
A. Kataoka, M. Nomura, O. Horiuchi, T. Shibata and Y. Murakami, A prototype of Radial Encoder, Proc. JSPE Ann. Spring Meeting (Tokyo), pp 513-514, 2008 (in Japanese).
W. Gao, T. Takahara and S. Kiyono, On machine measurement of angular motion of spindle, Proc. ASPE Ann. Meeting (St. Luis), pp. 355, 1998.
I. Ogura and Y. Okazaki, Precision measurement for axial and angular motion errors of turning spindle by using multi point method, J. Japan Soc. Prec. Eng., Vol. 67, pp.1120-1124, 2001.
E. R. Marsh, Precision Spindle Metrology (Pennsylvania: DEStech Publications), 2008.
W. Gao and A. Kimura, A Three-axis displacement sensor with nanometric resolution, Ann. CIRP, Vol. 56 pp.529-532, 2007.
A. Kimura, Y. Arai and W. Gao, A two-degree-of-freedom linear encoder for measurement of position and straightness, Proc. ASPE Ann. Meeting (Portland), pp.550-553, 2008.
M. Madden, M. Aketagawa, Y. Ohkubo, S. Kimura, H. Maruyama, S. Higuchi and E. Okuyama, Proposal of concurrent measurement method for spindle radial, axial and angular motions using concentric circle grating interferometers, Int. J. Surf. Sci. Eng. Vol.3, pp. 242-252, 2009.
O. Sasaki and H. Okasaki, 1986 Sinusoidal phase modulating interferometry for surface profile measurement, Appl. Opt., Vol. 52 pp. 3137-3140, 1986.
A. Dandridge, A. B. Tveten and T. G. Giallorenzi, Homodyne demodulation scheme for fiber optic sensors using phase generated carrier, IEEE J. Quant. Electron., Vol. 18, pp. 1647-1653, 1982.
M. Madden, M. Aketagawa, S. Uesugi, T. Kumagai and E. Okuyama, Spindle error motion measurement using concentric circle grating and phase modulation interferometers, Int. J. Automation Technology, Vol. 7, pp.506-513, 2013