數控機床高精度在機測量（liàng）係統技術的發展

時間，我們通常在一起說話，好像我們從來沒有分開過。但（dàn）是（shì），時間是（shì）一個抽象的概念，看不見，摸不著；光是一種看得見摸得（dé）著的物質。兩者的（de）聯係最多隻能在愛因斯坦的相對論中找到，也是時間（jiān）和光速的聯係。

反正光（guāng）和時間，根據它們的（de）原（yuán）理（lǐ）創造出來的裝置和衍生應用，在我們的生活中隨處可見。與（yǔ）光同行，與時俱進。今天，我們將學習位移測量中（zhōng）的光和時間。

測量——進步的階梯

測（cè）量是人類對自然界客觀事物獲得量化（huà）觀念的認知（zhī）過程（chéng）。在這個過程中，人們會發（fā）明創造許多（duō）特殊的（de）工具來幫助自（zì）己做實驗和分析，獲得對客觀事物的數量概念（niàn）和內在規律的認識。在（zài）現代（dài）社會，無論是科學實驗還是生產過（guò）程，一旦離開測量，都會給工作帶來很大的盲目性。

根據被測對象，選擇特定（dìng）的測頭、測針，測量（liàng）包括（kuò）機械測量（liàng）、電學測量和光學測量...這些不同的（de）分類有共同的問題需要解決（jué），如測量係統分析（xī）、測量誤差分析等。它們有不（bú）同的特點，如各種物理參數的測量原理、方法和工具。

位移-測量的基礎

它（tā）是測量分類（lèi）之一，是指測量物體在位移方向上的絕（jué）對或相對位置。一般來說，位移（yí）測量（liàng）包括線位移和角位移的測量（liàng），通（tōng）常理解為長度和角度的測量（liàng）。位移測量（liàng）有廣（guǎng）泛的應用，如工程。第（dì）一（yī），可以直接檢測物體的運動和轉動——機床工作（zuò）台的（de）位移、轉軸的徑向和軸（zhóu）向運動誤（wù）差等（děng）。二、小/最（zuì）小位移的測量可以反映（yìng）其他物理量的（de）大小——水平測量。

位移測量可以是接（jiē）觸式或非接觸式的。測量（liàng）方法（fǎ）有很多，如積（jī）分法、回波法、線位移和角位移轉換法、位移傳感器法等。

傳感-精確（què）的伴侶。

位移傳感（gǎn）器法是目前應用最廣泛的位移測（cè）量方法（fǎ）。位移傳感器（qì）分為線位移傳（chuán）感器（qì）和角（jiǎo）位移傳感器。

精密（mì）測量是精密加工的基礎，是製造（zào）業中影響製造精度的決（jué）定性（xìng）因素之一。在精密加工和工業（yè）測控(動態測量)領（lǐng）域，精密位移傳感器是不可（kě）缺少的重要組成部分，被（bèi）稱為“智能製造的眼睛”。其性能水平直接決定了加工製造的精（jīng）度水平。

光（guāng）柵高端（duān）閾（yù）值

目前常見的位移傳感器主要有應變式、電感式（shì）、光柵式、容柵式和磁柵式。其中，光柵傳（chuán）感器因其精度高、安裝方（fāng）便、易於數字化而被廣泛（fàn）應用（yòng）於（yú）機床（chuáng）加工、檢（jiǎn）測儀器等行業。

光（guāng）柵位移測（cè）量起源於（yú）二十世（shì）紀（jì）五十年代。1954年，在英（yīng）國建立了第一台用莫爾（ěr）條紋測量線位移的工作樣機。然後，各國開始不斷研（yán）究，逐（zhú）漸建立和發（fā）展了（le）基於（yú）幹（gàn）涉和（hé）衍（yǎn）射的（de）測量係統。比較知名的有:德國（guó）Heidenhain在60年代開始生（shēng）產線性光（guāng）柵尺，之（zhī）後又（yòu）推出開放式（shì）光柵尺。日（rì）本佳能從90年代開始申請大量衍射光幹涉專利，不斷研發（fā）位置傳感器；中國科學院長春光機所於1959年自主研製出（chū）第一台光柵刻劃機和第一個光柵。近年來，它還（hái）生產了高精度的階梯（tī）光柵。

光柵技術（shù）已經發（fā）展了幾十年，德國和日本的一些（xiē）供應商控製著高端光柵的主導權。國內高端智能設備大多配備國外光柵，國內光柵廠商主（zhǔ）要參與中低端（duān）市場的競爭。此外，從巴黎協調（diào）委員會（huì）到瓦塞（sāi）納爾協議，高端光柵技（jì）術作為核心功能（néng）部件，一直被國外巨頭進（jìn）行嚴（yán）密的戰（zhàn）略封鎖。能進口的光柵也有一些問題，比如（rú）價格高（gāo），交貨期長，售後難。為了在（zài）我國精密位移測量領域得到更好的（de）發展，我們麵臨著多（duō）重困難，高端（duān）光柵的國產化已經到了刻（kè）不容緩的地步。

中國製造業選擇的總體趨勢

雖（suī）然中國近年（nián）來在高端製造領域取得了長足進步，但（dàn）與西方發達國家相比，國內一些製（zhì）造業基礎設施、製造工藝和產業整體水平仍相對落後。就光柵製造設（shè）備而言，雖（suī）然國（guó）內可以雕刻出光柵原型，但受限於加工設備和工藝（yì）的整體水平，隻能在局部小範圍內達到納米級精度水（shuǐ）平，難以實現大規模製（zhì）造（zào）。

近年來，以智能控製係統、數控機床（chuáng）、工業機器（qì）人為代（dài）表的（de）智能製造裝備產業迎來高速高質量發展，由人力、資源（yuán）、能源等要素驅動向（xiàng）創新驅動轉變。目前全（quán）球疫情和貿易戰催生了產業鏈的重構（gòu），進一步釋放了（le）智能製造裝（zhuāng）備市場對國產高端光柵的需求。

當前，我國（guó）高端製造業迫切需要突破核心瓶頸，解決關鍵技術受製於人、自主創（chuàng）新體係布（bù）局、先進製造基礎紮實等緊迫問題。但由於（yú）國內基礎產業（yè）薄弱、高端光柵製造技術封鎖、數控係統限製等原因，我國高端製造業發展（zhǎn）緩（huǎn）慢。為了擺脫國外（wài）技術的束縛，搶占新一輪國際競爭的製高點，在國產替代的大趨勢下，高端核心設備（bèi）國產化、自主化，關鍵功能部件自主創新是大勢所趨。