Кирьянов Валерий Павлович
Доктор технических наук,
академик АИН им. А.М. Прохорова
Основные направления научной деятельности Кирьянова В.П. - лазерно-интерферометрические методы измерения и преобразования сигналов, создание уникальных лазерных технологических комплексов микронного и субмикронного разрешения, исследования в области прецизионных углоизмерительных технологий. В настоящее время он является автором и соавтором 155 научных работ, в т.ч. 26 патентов и авторских свидетельств на изобретения.
Кирьянов В.П. внёс существенный вклад в создание первых в стране действующих образцов лазерных измерителей перемещений, высокоразрешающих лазерно-интерферометрических преобразователей перемещений для систем обработки изображений, широкополосных систем управления перемещением исполнительных механизмов с субнанометровым разрешением, лазерных технологических комплексов субмикронного разрешения для производства компьютерно-синтезированных элементов.
Кирьянов В.П. ведёт интенсивную и плодотворную научно-организационную работу. С 1990 года по 2011 он являлся членом Научно-технического совета КТИ НП и фактическим руководителем Научного семинара Института. С 1992 года по 1997 год он был заместителем директора КТИ НП СО РАН по научной работе. Под его научным руководством защищены несколько магистерских и кандидатских диссертаций. В течение двенадцати лет Кирьянов В.П. был членом диссертационных советов НГТУ. В 2003 году он был избран членом-корреспондентом Академии инженерных наук имени А.М. Прохорова.
Член Коллегии национальных экспертов государств - участников СНГ по лазерам и лазерным технологиям от России по специальности «Лазеры в технических измерениях и диагностике», известный специалист в области высокоточных лазерно-интерферометрических систем и технологических комплексов субмикронного разрешения, автор и соавтор 99 научных работ, в т.ч. 18 изобретений.
За успехи в практической реализации своей научной деятельности д.т.н. Кирьянов В.П. неоднократно награждался Грамотами АН СССР и РАН, удостоен Бронзовой медали ВДНХ, медали «Изобретатель СССР» и медали АИН им. А.М. Прохорова «За вклад в развитие инженерных наук».
Избранные публикации за последние 5 лет с аннотациями
1. Кирьянов В.П., Кирьянов А.В., Корольков В.П. Лазерные генераторы изображений с круговым сканированием: новые возможности традиционных направлений // Оптико-информационные измерительные и лазерные технологии и системы : Юбилейный сборник избранных трудов КТИ НП СО РАН. − Новосибирск : Академическое изд-во «Гео», 2012. − с.184 – 216.
Дан обзор экспериментальных образцов лазерных генераторов изображений (ЛГИ), работающих в полярной системе координат, созданных в Институте автоматики и электрометрии СО РАН и Конструкторско-технологическом институте научного приборостроения СО РАН. Приведены результаты исследований, касающихся анализа погрешностей основных систем ЛГИ и путей их компенсации. Демонстрируются новые возможности известных устройств, появившиеся благодаря использованию генераторов изображений данного типа как в традиционных областях оптико-механического производства (например, углоизмерительные приборы и датчики), так и в новых, возникших благодаря созданию ЛГИ и современных технологий прямого синтеза микроструктур в термо- и фоточувствительных материалоа без промежуточных фотошаблонов (например, производство прецизионных элементов дифракционной оптики).
2. Кирьянов В.П., Кирьянов А.В. Повышение точности угловых измерений с помощью фотоэлектрических преобразователей комбинированного типа // Автометрия. 2012. т. 48, № 6 – с. 84-91.
В статье проанализированы основные источники погрешностей фотоэлектрических угловых преобразователей инкреметального типа и предложен новый метод построения угловых преобразователей комбинированного типа, позволяющий повысить точность преобразования угла. Результат достигается за счёт одновременного измерения угла поворота и сопутствующих радиальных смещений оси вала, на котором закреплён измерительный растр преобразователя угла. Показано, что возможности существующих методов снижения погрешности угловых преобразователей как за счёт увеличения числа считывающих головок, так и за счёт компенсации предварительно измеренной погрешности измерения угла ограничены случайными составляющими. Предложено случайные составляющие погрешности измерений, связанные с изменениями пространственного положения вала, на котором закреплён измерительный растр преобразователя угла, измерять одновременно с измерениями угловых смещений и компенсировать их вклад в результат измерений угла. Сделаны оценки возможного уровня снижения погрешности у преобразования, имеющего габариты порядка 90 мм(диаметр) и число штрихов, равное 18 000. Показано, что при неопределённостях предварительного контроля качества изготовления измерительного растра анализируемого преобразователя на уровне ± 0,3", погрешности измерений величины биений вала на уровне ± 0.01 мкм результирующая погрешность преобразований угла в таком преобразователе не превысит ± 0,5", что на порядок лучше, чем у серийно выпускаемых в таких габаритах преобразователей, в т.ч. и мировых лидеров (например, фотоэлектрический угловой преобразователь модели ROD-280, фирмы Heidenhain (Германия)).
3. Кирьянов В.П., Кирьянов А.В. Улучшение метрологических характеристик лазерных генераторов изображений с круговым сканированием», «Автометрия», 2010, т. 46,№ 5,с.77–93.
В статье проанализированы важнейшие источники погрешностей лазерных генераторов изображений с круговым сканированием (ЛГИ КС) и, прежде всего, погрешности системы линейных перемещений каретки ЛГИ КС и узла вращения. В работе отмечено, что разработанные конструкторские решения оптико-механического блока (ОМБ) ЛГИ КС модели CLWS-300 обеспечивают операторам, работающим на данных установках, заметные удобства, но отрицательно сказываются на точности синтезируемых структур в условиях, если во время синтеза топологии структур происходит изменение температуры окружающей среды. Выделено пять основных источников нестабильностей, приводящих к искажению координат записываемых структур, используемых при анализе технических решений, положенных в основу конструкции ОМБ ЛГИ КС. В работе анализируется путь уменьшения искажений координат синтезируемых структур за счёт подавления дрейфа каретки при использовании дифференциального интерферометра в цепи обратной связи системы управления кареткой линейных перемещений. Большое внимание в статье уделено модернизации узла вращения ЛГИ КС с целью повышения его устойчивости к воздействию дестабилизирующих факторов. Реализация предложенных технических решений в модернизированном образце ЛГИ КС позволили по сравнению с предыдущими моделям снизить практически в два раза погрешность синтезируемых структур.
4. Абрамов Ю.Ф., Кирьянов В.П., Кирьянов А.В., Кокарев С.А., Кручинин Д.Ю., Чугуй Ю.В., Яковлев О.Б. «Модернизация оптического делительного производства Уральского оптико-механического завода на основе новейших лазерно-компьютерных и фотолитографических технологий», «Оптический журнал», 2006, т. 73, № 8, стр. 61 – 65.
В работе раскрыта объективная необходимость коренной модернизации оптического делительного производства Уральского оптико-механического завода. Дан обзор основных типов технологий, используемых в делительном производстве ведущих мировых оптических фирм. Приведены результаты специально выполненного с помощью углоизмерительной установки АС-700 сравнения метрологических характеристик оптических растров, изготовленных по двум альтернативным технологиям: проекционной фотолитографии и кругового растрового сканирования, на основании которого сделан выбор технологии для модернизации делительного производства УОМЗ. Приведены итоги промышленной эксплуатации выбранной технологии за первые два года. Выделено особо: благодаря использованию новой технологии повысилась не менее, чем в десять раз износоустойчивость фотошаблонов, увеличилась точность фотошаблонов, лимбов, растров, шкал и др. изделий, увеличилась производительность выпуска прецизионных фотошаблонов не менее, чем в 10 раз. В конце статьи сделан вывод о том, что метод кругового сканирования выступает наиболее перспективным методом для дальнейшего повышения точности изготовления шкал (по крайней мере, на момент публикации работы)
5. Кирьянов В.П., Кирьянов А.В., Трофимов А.А., Чугуй Ю.В. Ключевые аспекты миниатюризации суперточных преобразователей угла поворота для ракетно-космических комплексов. // Датчики и системы. «ДиС-2006», Сб. тр. ВНПК, Пенза, 2006, с. 106 – 115.
В данной работе анализируются ключевые аспекты технической политики, касающейся проблем резкого снижения массогабаритных показателей суперточных (т.е. с погрешностью преобразования менее 0,5 угловой секунды) угловых преобразователей, ориентированных для применений в ракетно-космической отрасли. В работе выделено четыре основных аспекта: выбор перспективной технологии синтеза мастер-дисков преобразователя, создание адекватной инфраструктуры технологических участков по производству суперточных угловых преобразователей, алгоритмы обработки выходной информации угловых датчиков с супервысоким угловым разрешением и метрологическое обеспечение технологии производства суперточных угловых преобразователей. Наибольшее внимание в работе уделено обоснованию выбора перспективной для отечественной оптико-механической промышленности технологии синтеза исходных мастер- дисков, используемых в технологическом цикле для тиражирования рабочих образцов измерительных и индикаторных растров, входящих в состав преобразователей. Для объективной оценки метрологического качества технологий в работе вводится критический параметр, свойственный большинству используемых при анализе технологий – пространственная неопределённость оси вращения ротора шпиндельного узла технологической установки, применяемой для синтеза мастер-дисков: генератора изображений, поворотного стола или делительной машины. Основываясь на введённом критерии, в работе сделан вывод о перспективности широкого внедрения новой отечественной технологии растрового сканирования.
В работе на основе анализа специфических особенностей процесса преобразования выходных сигналов преобразователей сделано утверждение о целесообразности отхода от традиционной схемы обработки выходных сигналов и переходу к режиму обработке информации о фазе квадратурных сигналов. В момент опубликования данной работы технические аспекты подобного
аспекта ещё не нашли реального воплощения. В настоящее время в работах японских исследователей (см. T.Watanaba) данный подход уже нашёл своё практическое отражение.
Важное значение для развития технологий производства суперточных угловых преобразователей имеет вопрос метрологического обеспечения. В работе данный аспект анализируется на примере автоматизированной систем АС-700, созданной на Уральском оптико-механическом заводе. Выделены важнейшие положения, которые отсутствуют в действующем комплексе, но требуют реализации их в измерительном процессе: отдельной от центрировки динамической балансировки ротора машины, совместно с установленным на нём контролируемым образцом, автоматизированное детектирование дестабилизирующего вклада самой измерительной системы в результаты контроля образцов, например, путём реализации дифференциального метода измерений.