敞開式直線光柵尺

直線光柵尺測量直線軸位置過程期間沒有

任何其它機械傳動件。因此，它能消除以

下潛在誤差源：

??滾珠絲杠溫度特性導致的定位誤差

??反向誤差

??滾珠絲杠螺距誤差導致的運動特性誤差

因此，直線光柵尺已成為高精度定位和高

速加工不可或缺的必備條件。

敞開式直線光柵尺設計用于需要高精度測

量的機床和系統(tǒng)。典型應用包括：

??半導體工業(yè)的測量和生產(chǎn)設備

?? PCB電路板組裝機

??超精密機床，例如加工光學元件的金剛

石刀具，加工磁盤端面車床和加工鐵氧

體元件的磨床

??高精度機床

??測量機和比較儀，測量顯微鏡和其它精

密測量設備

??直接驅(qū)動

機械結(jié)構(gòu)

敞開式直線光柵尺包括光柵尺或鋼帶光柵

尺和讀數(shù)頭，光柵尺和讀數(shù)頭間無機械接

觸。

敞開式直線光柵尺的長光柵直接固定在安

裝面上。安裝面的平面度直接影響直線光

柵尺精度。

以下產(chǎn)品信息

??高質(zhì)量掃描式角度編碼器

??帶內(nèi)置軸承角度編碼器

??無內(nèi)置軸承角度編碼器

??模塊式磁柵編碼器

??旋轉(zhuǎn)編碼器

??伺服驅(qū)動用編碼器

??NC數(shù)控機床用直線光柵尺

??接口電子電路

??海德漢數(shù)控系統(tǒng)

超高精度

LIP敞開式直線光柵尺的特點是測量步距

非常小、精度和重復精度非常高。 掃描方

式為干涉掃描，測量基準為DIADUR相位

光柵（LIP 281：OPTODUR相位光柵）。

高精度

LIF敞開式直線光柵尺的測量基準是

SUPRADUR玻璃基體光柵，用干涉掃描方

法。特點是精度和重復精度高，安裝簡

單，有限位開關和回零軌。 特殊型號的

LIF 481 V可用于10–7bar的真空環(huán)境中

運動速度快

LIDA敞開式直線光柵尺特別適用于運動速

度達10 m/s的高速運動應用，支持多種安

裝方式，安裝簡單。根據(jù)相應應用要

求，METALLUR光柵的基體可為鋼帶，玻

璃或玻璃陶瓷。 也可有限位開關。

二維光柵尺

PP雙坐標編碼器的測量基準是一個平面

DIADUR相位光柵，干涉掃描方式。 用于

測量平面中位置。

測量原理

測量基準

海德漢公司的光學掃描型光柵尺或編碼器

的測量基準都是周期刻線－光柵。

這些光柵刻在玻璃或鋼材基體上。 大長度

測量用的光柵尺基體為鋼帶。

海德漢公司用特別開發(fā)的光刻工藝制造精

密光柵。

?? AURODUR： 在鍍金鋼帶上蝕刻線條，

典型柵距40 μm

??METALLUR： 抗污染的鍍金層金屬線，

典型柵距20 μm

??DIADUR： 玻璃基體的超硬鉻線（典型

柵距20 μm）或玻璃基體的三維鉻線格

柵（典型柵距8 μm）

?? SUPRADUR相位光柵： 光學三維平面

格柵線條，超強抗污能力，典型柵距不

超過8 μm

??OPTODUR相位光柵： 光學三維平面格

柵線條，超高反光性能，典型柵距不超

過2 μm

這種方法除了能刻制柵距非常小的光柵

外，而且它刻制的光柵線條邊緣清晰、均

勻。 再加上光電掃描法，這些邊緣清晰的

刻線是輸出高質(zhì)量信號的關鍵。

母版光柵

測量法

測量法是指編碼器通電時就可立即得

到位置值并隨時供后續(xù)信號處理電子設備

讀取。 無需移動軸執(zhí)行參考點回零操作。

位置信息來自光柵碼盤，它由一系列

碼組成。 單獨的增量刻軌信號用于細

分處理后得到位置值，同時也能生成供選

用的增量信號（與接口類型有關）。

增量測量法

增量測量法的光柵由周期性刻線組成。位

置信息通過計算自某個原點開始的增量數(shù)

（測量步距數(shù)）獲得。由于必須用參

考點確定位置值，因此光柵尺上還刻有一

個參考點軌。參考點確定的光柵尺位

置值可以精確到一個測量步距。

必須通過掃描參考點建立基準點或確

定上次選擇的原點。

有時，這需要機床運動行程達到測量范圍

的較大部分。為加快和簡化“參考點回

零”操作，許多光柵尺刻有距離編碼參考

點，這些參考點彼此相距數(shù)學算法確定的

距離。 移過兩個相鄰參考點后，后續(xù)電子設備就

能找到參考點位置。

光電掃描

大多數(shù)海德漢公司光柵尺或編碼器都用光

電掃描原理。對測量基準的光電掃描為非

接觸掃描，因此無磨損。這種光電掃描方

法能檢測到非常細的線條，通常不超過幾

微米寬，而且能生成信號周期很小的輸出

信號。

測量基準的柵距越小，光電掃描的衍射現(xiàn)

象越嚴重。 海德漢公司的直線光柵尺采用

兩種掃描原理：

??成像掃描原理用于10 μm至200 μm的柵

距。

??干涉掃描原理用于4 μm甚至更小柵距的

光柵。

成像掃描原理

簡單地說成像掃描原理是用透射光生成信

號： 兩個具有相同或相近柵距的光柵尺光

柵和掃描光柵彼此相對運動。 掃描掩膜的

基體是透明的，而作為測量基準的光柵尺

可以是透明的也可以是反射的。

當平行光穿過一個光柵時，在一定距離處

形成明/暗區(qū)。具有相同或相近柵距的掃描

光柵就在這個位置處。當兩個光柵相對運

動時，穿過光柵尺的光得到調(diào)制。如果狹

縫對齊，則光線穿過。 如果一個光柵的刻

線與另一個光柵的狹縫對齊，光線無法通

過。光電池將這些光強變化轉(zhuǎn)化成電信

號。 特殊結(jié)構(gòu)的掃描掩膜將光強調(diào)制為近

正弦輸出信號。柵距越小，掃描光柵和光

柵尺間的間距越小，公差越嚴。如果成像

掃描編碼器的柵距為10 μm或更大，編碼

器的安裝公差相對寬松。

LIC和LIDA系列直線光柵尺為成像掃描。

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于洪超

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