德國HEIDENHAIN敞開式直線光柵尺高精度應(yīng)用的HEIDENHAIN產(chǎn)品

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH開發(fā)和生產(chǎn)直線光柵尺、角度編碼器、旋轉(zhuǎn)編碼器、CNC數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)顯裝置，這些產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于機(jī)床、自動(dòng)化系統(tǒng)和計(jì)量領(lǐng)域。HEIDENHAIN產(chǎn)品還包括長度計(jì)、信號(hào)轉(zhuǎn)換器、測頭和測試設(shè)備。

詳細(xì)了解HEIDENHAIN解決方案的亮點(diǎn)，包括超高精度和可信賴的可重復(fù)性和高重復(fù)精度。高過程可靠性、高動(dòng)態(tài)性能、操作簡單和高工作效率定讓您獲益匪淺。

德國HEIDENHAIN敞開式直線光柵尺

敞開式直線光柵尺在讀數(shù)頭與柵尺或尺帶之間無任何機(jī)械接觸。典型應(yīng)用包括半導(dǎo)體行業(yè)的生產(chǎn)和測量設(shè)備，以及貼片機(jī)和直驅(qū)系統(tǒng)。

德國 HEIDENHAIN（海德漢）敞開式直線光柵尺是高精度直線位移測量的核心部件，其工作原理基于光電掃描技術(shù)，通過光柵尺與讀數(shù)頭的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生位移信號(hào)，具體過程如下：

1. 核心部件組成

敞開式直線光柵尺主要由兩部分構(gòu)成：

光柵尺（標(biāo)尺光柵）：通常為金屬或玻璃材質(zhì)，HEIDENHAIN敞開式直線光柵尺表面刻有等間距的光柵刻線（柵距，常見規(guī)格如 5μm、10μm 等）。刻線通過透光與不透光交替排列（玻璃光柵）或反射與非反射交替排列（金屬光柵），形成周期性的光學(xué)信號(hào)源。

讀數(shù)頭（掃描單元）：內(nèi)置光源、光學(xué)系統(tǒng)和光電探測器。讀數(shù)頭與運(yùn)動(dòng)部件（如機(jī)床滑塊）連接，隨被測物體一起移動(dòng)，而光柵尺固定在設(shè)備基座上。

2. 光電掃描原理

HEIDENHAIN敞開式直線光柵尺當(dāng)讀數(shù)頭相對(duì)于光柵尺移動(dòng)時(shí)，通過光學(xué)系統(tǒng)對(duì)光柵刻線進(jìn)行掃描，產(chǎn)生周期性的光信號(hào)，再轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，具體步驟如下：

光源照射：讀數(shù)頭內(nèi)的 LED 或激光光源發(fā)出平行光，照射到光柵尺的刻線區(qū)域。

莫爾條紋形成：讀數(shù)頭內(nèi)部包含一個(gè)指示光柵（與標(biāo)尺光柵刻線平行，柵距相同）。當(dāng)兩光柵之間存在微小夾角時(shí)，光源透過（或反射）兩光柵的重疊區(qū)域，會(huì)形成明暗相間、周期性變化的莫爾條紋。莫爾條紋的間距遠(yuǎn)大于光柵刻線的柵距，可將微小的位移信號(hào)放大，提高測量精度。

信號(hào)轉(zhuǎn)換：莫爾條紋的明暗變化被讀數(shù)頭內(nèi)的光電探測器（如光電二極管陣列）接收，轉(zhuǎn)換為周期性的電信號(hào)（正弦波或方波）。

HEIDENHAIN敞開式直線光柵尺細(xì)分與計(jì)數(shù)：原始電信號(hào)通過讀數(shù)頭內(nèi)部的電子電路進(jìn)行細(xì)分處理（海德漢細(xì)分技術(shù)可將柵距細(xì)分至納米級(jí)），再通過計(jì)數(shù)電路計(jì)算信號(hào)周期的變化次數(shù)，最終轉(zhuǎn)化為精確的直線位移數(shù)據(jù)（單位：μm 或 nm）。

3. 敞開式設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

“敞開式" 指光柵尺和讀數(shù)頭無封閉外殼，直接暴露在工作環(huán)境中（需配合設(shè)備自身防護(hù)）。其工作原理的核心優(yōu)勢在于：

HEIDENHAIN敞開式直線光柵尺無機(jī)械接觸：讀數(shù)頭與光柵尺之間為非接觸式掃描，無磨損，使用壽命長，適合高速運(yùn)動(dòng)場景（如機(jī)床主軸、精密工作臺(tái)）。

高精度來源：通過精密光刻技術(shù)保證光柵刻線的均勻性，配合*的細(xì)分算法，可實(shí)現(xiàn)納米級(jí)分辨率（如部分型號(hào)分辨率達(dá) 0.1μm 甚至更高）。

信號(hào)輸出：通常輸出增量式信號(hào)（如 TTL、HTL）或絕對(duì)式信號(hào)（如 EnDat、SSI），直接與數(shù)控系統(tǒng)（CNC）或運(yùn)動(dòng)控制器通信，實(shí)時(shí)反饋位移信息。