Sinyal sorunları rehberi
Belirti: Hata eğrisinde eşit aralıklı dalgalanmalar — maske birleştirme, yapıştırıcı noktaları ve vidaları ayırt etmek
Hata eğrisi turda n eşit aralıklı dalgalanma gösteriyorsa biçim kaynağı işaret eder: fotomaskenin sektörlerle birleştirilmesi, harmonikleri 1/k ile azalan basamaklar verir; yapıştırıcı noktalarındaki yerel gerilme, harmonikleri hızla kesilen tümsekler verir; vidalı sıkma neredeyse sinüzoidaldir ve n. derece baskındır. Bu makale üçünün harmonik imzalarını türetir ve birinci fark, montaj açısı değişikliği ve gerilim giderilmiş yeniden ölçümle bir ayırma yöntemi verir.
Tam tur hatası bir referans enkoderle kalibre ediliyor ve eğri turda n eşit aralıklı dalgalanma gösteriyor: 4, 6 veya 8. n katlı simetriye sahip kaynaklar azdır ve en yaygın üçü şunlardır: n sektörden birleştirilmiş bir fotomaske, n yapıştırıcı noktasıyla yapıştırılmış bir disk ve n vidayla sıkılmış bir sıkma halkası. Üçü de aynı büyüklükte bir n. harmonik üretebilir, ancak çözümler tamamen farklıdır: birleştirme maske sürecine geri götürür, yapıştırıcı noktaları yapıştırma sürecinin, vidalar sıkma yönteminin değiştirilmesini gerektirir. Birleştirme sürecinin kendisi bu kütüphanenin fotolitografi makalelerinde, vidaların genliğe etkisi ise bu serinin vida sayısı makalesinde ele alınmıştır; bu makale yalnızca üçünün hata eğrisinden nasıl ayrılacağını tartışır.
Üç kaynağın eğri biçimleri
Maske birleştirme: basamaklar. Büyük fotomaskelerde veya adımla tekrarlı yazımda tam daire deseni n sektör alanından oluşturulur. Her alanın açısal ölçek veya dönme hatası aynıdır, bu yüzden her alan içindeki hata aynı rampadır; alanlar arasındaki yerleştirme hataları sınırlarda basamaklar oluşturur. Okuma kafası penceresindeki birkaç düzine periyot üzerinden ortalama alır; bu nedenle eğride bir basamak, pencerenin açısal genişliği kadar geniş dik bir yamaç olarak görünür: r = 20 mm’de 0,5 mm’lik bir pencere yaklaşık 1,4°’dir.
Yapıştırıcı noktaları: yerel tümsekler. Her yapıştırıcı noktasının kürlenme büzülmesi ve ısıl uyumsuzluğu noktanın yakınında yerel düzlem içi distorsiyon ve düzlem dışı dalgalanma yaratır; açı hatası her noktanın yakınında bir tümsek oluşturur (sol–sağ simetrik yüklemede bir pozitif ve bir negatif loblu S biçimi de olabilir). Genişliği nokta boyutu ve noktanın okuma yarıçapına uzaklığıyla belirlenir; eğri pürüzsüzdür, basamaksızdır.
Vidalı sıkma: neredeyse sinüzoidal. n yoğunlaşmış sıkma kuvveti diske n loblu bir dalgalılık bastırır. Desen üst yüzeydedir ve plaka eğildiğinde yüzey lifleri orta düzleme göre −(t/2)·∂w/∂s kadar teğetsel kayar; dolayısıyla n loblu W·cos nθ dalgalılığı şu açı hatasını üretir
Δθ ≈ t·n·W/(2r²)·sin nθ
burada t disk kalınlığıdır. t = 1,5 mm, n = 3, W = 1 μm ve r = 20 mm için bu yaklaşık 1,2″’dir; aralık değişimi okuma kafasındaki teğetsel bağlaşım yoluyla ek bir terim katar (bu kütüphanedeki eksantriklik artı eğiklik makalesine bakın). Yüksek dereceli dalgalılık plakada hızla söner, bu yüzden okuma yarıçapında n. derece baskındır.
Harmonik imzalar
Üç biçimin hepsi 360°/n periyotlu fonksiyonlardır, bu yüzden spektrumları yalnızca k·n tam katlarında görünür; fark, sönümlenme biçimlerindedir:
- Basamak yüksekliği h olan testere dişi birleştirme hatası: H_kn = h/(πk), oranlar 1 : 1/2 : 1/3 …, yavaş bir kuvvet yasası sönümü; okuma penceresi bunu yalnızca çok yüksek derecelerde zayıflatır.
- Açısal genişliği σ olan Gauss tümseği: H_kn ∝ exp(−(k·n·σ)²/2); n = 4 ve σ = 8° için oranlar 1 : 0,63 : 0,29 : 0,10 : 0,02, dördüncü veya beşinci dereceden sonra esasen kesilir.
- Vida sinüsü: 2n. derece yalnızca yüzde birkaçtır, daha yüksek dereceler ihmal edilebilir.
| Kaynak | H_2n/H_n | H_3n/H_n | 4n ve üstü | Zaman alanı imzası |
|---|---|---|---|---|
| Birleştirme | yaklaşık 0,50 | yaklaşık 0,33 | hâlâ belirgin | basamaklar, birinci farkta sivri tepeler |
| Yapıştırıcı noktaları | 0,3–0,7 | 0,1–0,3 | hızla söner | pürüzsüz tümsek veya S biçimi |
| Vidalar | yüzde birkaç | yaklaşık 0 | yok | sinüzoidal |
(Yapıştırıcı noktası satırı noktaların açısal genişliğiyle değişir; değerler örnektir.) Sektör yerleştirme hataları rastgeleyse birleştirme tüm derecelerde geniş bantlı bir bileşen de üretir ve sıfırları tam olarak k·n’ye düşer: birleştirmenin bir başka parmak izi.
Ayırma adımları
- Harmonik oranları hesaplayın: H_2n/H_n, H_3n/H_n ve 4n’den yukarı kalıntıyı alın. Yüksek derecede kesilme olmadan 1/k’ye yakın oranlar önce birleştirmeye, yalnızca n. derece önce vidalara işaret eder.
- Birinci farka bakın: komşu örnekleme noktalarının hataları çıkarılınca yerel adım hatası elde edilir. Birleştirme, n eşit aralıklı konumda, okuma penceresinin açısal genişliği kadar geniş yalıtılmış sivri tepeler gösterir; yapıştırıcı noktaları ve vidalar yalnızca yumuşak dalgalanma gösterir. Bu adım yeterince sık örnekleme gerektirir; sınırların yakınında en az çizgi çizgi ölçüm.
- Montaj açısını değiştirin: göbek üzerindeki bir işareti faz referansı alarak diski göbeğe göre yarım aralık (180°/n) döndürüp yeniden monte edin. Diski izleyen birleştirme bileşeni n. derece fazını tersine çevirir; göbeği izleyen vida bileşeni değişmez; göbek üzerinde sabit konumlara sürülmüş yapıştırıcı noktaları da göbeği izler. İki fazörün farkının yarısı diski izleyen kısımdır, toplamının yarısı göbeği izleyen kısım.
- Gerilim giderilmiş olarak yeniden ölçün: vidaları nominal torkun yarısına gevşetip yeniden ölçün; vida bileşeni yaklaşık olarak torkla orantılı değişir; sıcaklığı değiştirin; yapıştırıcı noktalarının ısıl gerilme bileşeni sıcaklık farkıyla değişir; birleştirme bileşeni her iki durumda da değişmez.
- Yerleşim planıyla karşılaştırın: fotomaske yerleşiminden birleştirme sınırlarının açılarını bulun ve sivri tepe konumlarıyla karşılaştırın. r = 20 mm’de 1″ yalnızca 0,1 μm teğetsel yerleştirme hatasına karşılık gelir; görüntü ölçüm cihazıyla çözülmesi zordur, bu yüzden karşılaştırma genellikle enkoderin kendisiyle yapılan sık açı ölçümüyle yapılır.
Mühendislik notları
- n eşit aralıklı dalgalanmada önce harmonik oranları hesaplayın: yavaş 1/k sönümü birleştirmeye, dördüncü veya beşinci dereceden sonra kesilme yerel tümseklere, yalnızca n. derece sıkmaya işaret eder.
- Birinci farktaki yalıtılmış sivri tepeler birleştirme basamaklarının en doğrudan kanıtıdır; tepe genişliği yaklaşık okuma penceresinin açısal genişliğidir.
- Yarım aralık döndürülmüş yeniden montaj, diski ve göbeği izleyen bileşenleri ayırır ve tekrarlanan sökmelerden daha hedefe yöneliktir.
- Vidaların n loblu dalgalılığı yüzey lifi yer değiştirmesiyle açı hatasına dönüşür, yaklaşık t·n·W/(2r²); 1 μm dalgalılık bile açı saniyesi düzeyine ulaşabilir.
- Birleştirme bileşeni tork veya sıcaklıkla değişmez, bu yüzden bir kompanzasyon tablosu uzun süre geçerli kalır; yapıştırıcı noktası bileşeni sıcaklıkla değişir, kompanzasyondan önce sıcaklık aralığını değerlendirin.
- Tasarımda vida sayısı, yapıştırıcı noktası sayısı ve maske sektör sayısını birbirinden farklı seçin; böylece sorunlar dereceye göre ayrılabilir.
Özet
Hata eğrisinde n eşit aralıklı dalgalanma olduğunda ipucu biçimdir: birleştirme basamaklar, 1/k ile azalan harmonikler ve birinci farkta sivri tepeler verir; yapıştırıcı noktaları harmonikleri oldukça hızlı kesilen pürüzsüz tümsekler verir; vidalar neredeyse sinüzoidaldir ve n. derece baskındır. Harmonik oranlar ve birinci farkla ilk değerlendirmeyi yapın, ardından yarım aralık döndürülmüş yeniden montaj ve gerilim giderilmiş yeniden ölçümle doğrulayın; sorun böylece maske, yapıştırma veya sıkma sürecine atanabilir.
Çince orijinal makalenin çevirisi (0237). ENC7 – enkoder diski üreticisi (teklif) · Teknik makaleler · https://enc7.com
© Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd. Tüm hakları saklıdır. Bu makale yapay zekâ desteğiyle hazırlanmıştır.