數控機床高精度在機測量係統（tǒng）技術的發展

時間，我們通常在一（yī）起說話，好像我們從來沒有分開（kāi）過。但是，時間是一個抽象的（de）概念，看不見，摸不著；光是一（yī）種看得見摸得著的物質。兩者的聯係最多隻能在愛因斯坦的相對論中找到，也是（shì）時（shí）間和光速的聯係。

反正光和時間，根據它們的原理創造出來（lái）的裝置和衍（yǎn）生應用，在我們（men）的生活中隨處可見。與光同行，與時（shí）俱進。今天，我們將學習位移測量中的光和時間。

測量——進步的階梯（tī）

測量是人類對自然界客觀事物獲得量化觀念的認知過程。在這個過程中，人們會發明創造許多特殊（shū）的工（gōng）具來幫助自己做實驗和分析（xī），獲得（dé）對客（kè）觀（guān）事物的數量概念和內在規律的認識。在現代社會，無論是科學實（shí）驗還是生產過程，一（yī）旦離開測量，都會給工作帶（dài）來很大的盲目性。

根據被測對象，選擇（zé）特定的測頭、測針，測量包括機械測量、電學測量（liàng）和光學測量（liàng）...這些不同的分類有（yǒu）共同的問題需要解決，如測量係統分析、測量誤差分析等。它們有不同的特（tè）點，如（rú）各種（zhǒng）物理參數（shù）的測量原（yuán）理、方（fāng）法和工（gōng）具。

位移-測量的基（jī）礎

它是測量分類之一，是指測量物體在位移方向（xiàng）上的絕對或（huò）相對位置。一般來說，位移測量包括線位移和角位移的測量，通常理解為長度和角度的測量。位移測量有廣泛的應用，如工程。第一，可以直接檢測物體的運動（dòng）和轉（zhuǎn）動——機床（chuáng）工作台（tái）的位移、轉（zhuǎn）軸的徑向和軸向運動誤差等。二、小/最小位移（yí）的測量可（kě）以反映其他物理（lǐ）量的大小——水平測（cè）量。

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

傳感-精確的伴侶。

位移傳感器法是目（mù）前應用最廣泛的位移（yí）測量（liàng）方法。位移傳感器分為線位移傳感器和角位移傳感器。

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

光柵（shān）高端閾值

目前常見的位（wèi）移傳感器主要有應變式、電感式、光柵式、容（róng）柵式和磁柵式。其中，光柵傳感（gǎn）器因其精度高、安裝方便、易於數字化而被廣泛應用於機（jī）床加（jiā）工、檢測儀器等行業。

光柵位移測量起（qǐ）源於二（èr）十（shí）世紀五十年（nián）代。1954年，在英國建立了第一台用莫爾條紋（wén）測量線位移的工作樣機。然後，各（gè）國（guó）開始不斷研究（jiū），逐漸（jiàn）建立和發展了基於幹涉和衍射的（de）測量係統（tǒng）。比較知名的有:德國Heidenhain在60年代（dài）開始生產線性光柵尺，之後又推出開（kāi）放式光柵（shān）尺。日本佳能從90年代開始申請大量衍射光（guāng）幹涉（shè）專利，不斷（duàn）研發位置傳感器；中國科學院長春光機所於1959年自主研製出第一台光柵刻劃機和第（dì）一個光柵。近年來，它還（hái）生產了高精度（dù）的階梯光柵。

光柵技術已經發展了幾十年，德國（guó）和日本的一些（xiē）供（gòng）應商控製著高端（duān）光柵的主導權。國內高端智（zhì）能設備大多配備國外光柵，國（guó）內光柵廠商（shāng）主要參與中低端市場（chǎng）的競爭。此外，從巴黎協調委員會到瓦塞納（nà）爾（ěr）協議，高端光柵技術作為核心功能部件（jiàn），一直被國外巨頭進行嚴密的戰略（luè）封（fēng）鎖。能進口的光柵也有一些問題，比（bǐ）如價格高，交貨期長，售後難。為了在我國精密位移（yí）測量領域得到更好的發展，我們麵臨著（zhe）多重困（kùn）難，高端光柵的國產化已經到了刻不容緩的地步。

中國製（zhì）造業選擇的總體趨勢

雖然中國近年（nián）來在高端製造領域取得了長足進步，但與西方發達國家相比，國內一些製造業基礎設施、製造工藝和產業整體水平仍相對（duì）落後。就光柵製造設備而言，雖然國內可以雕刻出光柵原（yuán）型，但受限於加工設備和工藝的整體（tǐ）水平，隻能在局部小（xiǎo）範圍內達到納米級精度水平，難（nán）以實現大規模製造。

近年來，以智能控製係統、數控機床、工業機器人為代表的智能製（zhì）造裝備產業迎來高速（sù）高質量發（fā）展，由人力、資源、能源等要素驅動向創（chuàng）新驅動轉變。目前全球疫情和貿易戰催生了產業（yè）鏈的（de）重構，進一步釋放了智能製造裝備市場對國產高端光（guāng）柵的需求（qiú）。

當前（qián），我國高端製造業（yè）迫（pò）切需要突破核心瓶（píng）頸，解（jiě）決關鍵技術受製於人、自（zì）主（zhǔ）創新體係布局、先進（jìn）製造基礎（chǔ）紮實（shí）等緊迫問題（tí）。但由（yóu）於國內基礎產業薄弱、高端光柵製造技術（shù）封鎖、數控係統限製（zhì）等原因，我國（guó）高端製造業發展緩慢。為了擺脫國外技術的束（shù）縛，搶占新一輪國（guó）際競爭的製高點，在（zài）國產替代的（de）大趨勢下，高端核心設備國產化、自主化，關鍵功能部件自主創新是大勢所趨。