當(dāng)今世界位移測量技術(shù)最新的發(fā)展和最新型的位移傳感器啸需，并將數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床推向更高精度、更高速度饼贰、更高可靠斯智、更高效率的發(fā)展，也將數(shù)顯技術(shù)和數(shù)顯量具推向一個(gè)新的高度铆性。

　　1．最新發(fā)展主要體現(xiàn)在三個(gè)方面

　　1絕對式光柵尺在控制系統(tǒng)中逐步取代現(xiàn)在通用的增量式光柵尺却痴，并廣泛應(yīng)用于反饋控制系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床移蔼。采用絕對式光柵尺的測量系統(tǒng)在設(shè)備通電的同時(shí)后續(xù)電路就可以獲得絕對位置跨溺，不再需要在開機(jī)后尋找參考零位，提高了系統(tǒng)的可靠性和工作效率备饭。

　　2單場掃描光柵尺將逐步取代現(xiàn)在通用的四場掃描光柵尺惩投。這將大幅度提高光柵尺的精度、分辨力幼健、速度和抗污染的能力兄存。這是光柵傳感器最重要的發(fā)展，使光柵測量系統(tǒng)達(dá)到了一個(gè)新的技術(shù)高度卑雁。

　　3量具目前普遍采用的增量式容柵測量系統(tǒng)是不能防水的募书，有一半的容柵量具將會被防水型絕對式電磁感應(yīng)式測量系統(tǒng)所取代，尤其是數(shù)顯卡尺测蹲。因?yàn)槿輺攀亲冸娙輺攀綔y量系統(tǒng)莹捡，空氣是作為介質(zhì)要受到濕度的影響鬼吵，在不改變數(shù)顯卡尺的柵式結(jié)構(gòu)條件下采用變電感的測量系統(tǒng)，這就能防水篮赢，將容柵的防護(hù)等級從IP40提高到IP67齿椅；另外在增量式碼道旁邊再增加絕對式碼道，采用絕對式編碼技術(shù)通電后不需要對零启泣，在點(diǎn)位測量時(shí)也不會產(chǎn)生超速錯(cuò)誤涣脚。今后普及型的量具仍會采用容柵測量系統(tǒng)，而防水型的都會采用電磁感應(yīng)測量系統(tǒng)寥茫。

　　2．絕對式光柵尺

　　現(xiàn)代位移測量系統(tǒng)普遍采用光柵遣蚀、磁柵、感應(yīng)同步器纱耻、球柵和容柵等柵式測量系統(tǒng)汹涯，都是應(yīng)用了重復(fù)周期的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，位移的測量都是采用增量測量方法数屁，也就是在確定初始點(diǎn)后要用讀出從初始點(diǎn)到所在位置的增量數(shù)步距來確定位置片侧。因此設(shè)備在開機(jī)后每個(gè)軸需要移動一個(gè)位置尋找參考標(biāo)記。近幾年來為了解決開機(jī)后機(jī)床各個(gè)軸在不移動的情況下透格，光柵尺就能夠提供當(dāng)前絕對位置的數(shù)據(jù)微悬，德國HEIDENHAIN 、日本三豐MITUTOYO韭拙、西班牙FAGOR等公司都開發(fā)了絕對式光柵尺沙诅，并成功用于數(shù)控機(jī)床，配備了絕對式光柵尺的機(jī)床或生產(chǎn)線在重新開機(jī)后立刻重新獲得各個(gè)軸的絕對位置以及刀具的空間指向祥扒，因此可以立刻從中斷處開始繼續(xù)原來的加工程序草仪，這就大大地提高了數(shù)控機(jī)床的有效加工時(shí)間。絕對式測量是現(xiàn)代測量技術(shù)發(fā)展的趨勢鼻蟆，在位移傳感器上會得到普遍的應(yīng)用振害，日本三豐公司已將增量式容柵數(shù)顯卡尺用新一代絕對式容柵數(shù)顯卡尺替代，新推出的防水?dāng)?shù)顯卡尺也采用絕對式電磁感應(yīng)測量系統(tǒng)匀油。日本SONY 公司正在研發(fā)絕對式磁柵尺缘缚，即將推出新產(chǎn)品。英國NEWALL 公司也在推出絕對式球柵傳感器敌蚜。絕對式直線傳感器首先應(yīng)用在反饋控制系統(tǒng)中桥滨，尤其是數(shù)控機(jī)床中，現(xiàn)在FANUC弛车、SIEMEMS齐媒、三菱MITSUBISHI等許多數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)廠家都在采用。總之絕對式直線傳感器有顯著優(yōu)點(diǎn)喻括，是當(dāng)前發(fā)展起來的新一代產(chǎn)品啃勉，將使數(shù)控機(jī)床反饋控制系統(tǒng)提高到一個(gè)新的高度。

　　新一代絕對式光柵尺一般是在標(biāo)尺上做兩個(gè)碼道双妨，一個(gè)是絕對碼道將不同寬度和不同間距的柵線以絕對位置數(shù)據(jù)用編碼形式直接制作到標(biāo)尺上用來確定絕對位置淮阐；另外一個(gè)碼道是增量碼道用來確定光柵的精度和分辨力。絕對式光柵尺還需要提供和數(shù)控系統(tǒng)接口的通信協(xié)議刁品。
1997年HEIDENHAIN推出絕對式光柵尺LC181泣特，在該玻璃標(biāo)尺上有七個(gè)碼道，其中增量碼道的信號周期為16μm凡宅，由EnDat 接口傳輸絕對位置和增量信號谆威，測量分辨力從1μm到0.1μm，準(zhǔn)確度±5μm钓闲、±3μm婉饼，最大測量長度3040mm，最大速度120m/min拉盘。2000年后又推出LC481序敷，在標(biāo)尺上只設(shè)了兩個(gè)碼道，一個(gè)是增量碼道柵距為20μm当糯，一個(gè)是絕對碼道赋昔，最大測量長度為2040mm，防護(hù)等級為IP53和IP64捧练。

　　日本三豐MITUTOYO公司2003年也推出用于反饋系統(tǒng)的絕對式光柵尺AT500系列亮绢，在標(biāo)尺上采用了三個(gè)碼道，中間是增量碼道柵距為20μm风居，兩邊為絕對碼道俘戈，測量分辨力為0.5μm和0.05μm，最高速度為150m/min和120m/min净响，準(zhǔn)確度為±3μm/±5μm少欺，最大測量長度3m，防護(hù)等級為IP53和IP64别惦。在FANUC狈茉、三菱的數(shù)控系統(tǒng)上普遍采用。

　　西班牙FAGOR公司在2004年7月也宣布有絕對式光柵尺掸掸，在標(biāo)尺上有兩個(gè)碼道，一個(gè)是增量碼道柵距為20μm蹭秋，另一個(gè)是絕對碼道扰付。FAGOR的絕對式光柵尺有兩個(gè)系列，SA/SVA系列測量長度從140mm～2040mm仁讨，GA系列測量長度從140mm～3040mm羽莺，最大速度為120m/min实昨，分辨力為0.1μm，防護(hù)等級也為IP53和IP64盐固。

　　3．單場掃描的光柵傳感器

　　光電單場掃描原理是新一代掃描原理荒给，2004年由德國HEIDENHAIN公司提出，其優(yōu)點(diǎn)是提高了光柵傳感器輸出信號的質(zhì)量和抗污染能力候榨。其顯著的效果是提高了光柵傳感器的定位精度哗缀、分辨力和運(yùn)行速度，以及對污染特別不敏感琅芍。

　　單場掃描的信號生成板蜻，是將光柵傳感器的指示光柵作成一個(gè)和標(biāo)尺光柵寬度差不多的單場掃描光柵掩模，其柵距和標(biāo)尺光柵的柵距略有不同甸垄，這樣一來就可以在掃描光柵掩模指示光柵的全長上產(chǎn)生多組例如八組明暗交替花樣條紋捺盖，并起到了光學(xué)濾波作用，每組能夠生成4個(gè)相位差90o的區(qū)域疤嘴，可以產(chǎn)生高質(zhì)量正弦波信號融唬。接收元件為特制的含4個(gè)相位的多組硅光電池，不但接收面積增大而且多個(gè)接收元件的平均效應(yīng)提高了信號精度和強(qiáng)度以及抗污染的能力住卿。

　　單場掃描光柵尺由于覆蓋光柵標(biāo)尺全寬的大尺寸掃描區(qū)以及多組柵狀掃描區(qū)的平均效應(yīng)使得光柵尺的一個(gè)信號周期內(nèi)位置誤差大大減小小于一個(gè)信號周期的0.5%媳厕，若柵距為20μm即小于0.1μm，精度提高一倍以上群镰，并且信號強(qiáng)度大睬魂，運(yùn)行速度高，穩(wěn)定性好镀赌，抗污染能力強(qiáng)÷认現(xiàn)用的這種單場掃描的光柵尺的柵距為20μm，通過細(xì)分可以達(dá)到或超過0.1μm的分辨力商佛，測量速度從120m/min可以提高到180m/min 喉钢，這種封閉式光柵尺在大流量冷卻液沖淋下可以連續(xù)運(yùn)行12小時(shí)，測量精度優(yōu)于傳統(tǒng)四場掃描光柵尺良姆，這是光柵成像測量原理的重大發(fā)展肠虽。

　　4．防水絕對式數(shù)顯卡尺

　　容柵測量系統(tǒng)是在1973年問世，1974年TRIMOS公司最先在測高儀上應(yīng)用玛追，1980年專門生產(chǎn)容柵數(shù)顯的SYLVAC公司成立税课，容柵很快就應(yīng)用于數(shù)顯卡尺、千分表痊剖、測高儀和測長儀韩玩。常用容柵測量系統(tǒng)的分辨率為1μm、5μm和10μm，測量速度是1m/s～2m/s找颓。容柵最大測量范圍高度儀是2m参七，長度儀是3m，系統(tǒng)測量精度為〔3+Lmm/300〕μm狱诊。容柵測量系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)成本低村次、功耗小、速度快件策，所以在量具量儀上得到廣泛應(yīng)用痒弃，但是分辨力在1μm和1μm以下的測量系統(tǒng)一般都采用光柵測量系統(tǒng)。

　　容柵數(shù)顯卡尺最大的問題是不能防水灿磁，數(shù)顯卡尺生產(chǎn)廠家紛紛尋找能防水的測量系統(tǒng)缭涣。日本MITUTOYO三豐公司在2000年10月推出了采用電磁感應(yīng)原理的絕對式編碼的防護(hù)等級為IP65的防水卡尺CD-G系列，當(dāng)年銷售5萬支嫁橱。2003年10月推出IP66防水卡尺CD66-P系列热阁，當(dāng)年銷售15萬支；2004年1月又推出IP67防水卡尺CD67-PS系列环起，當(dāng)年銷售10萬支荡明。2004年11月1日將IP67太陽能防水卡尺CD67-SPS系列在日本東京國際機(jī)床展覽會JIMTOF2004上展出，預(yù)計(jì)今年就可銷售3000支娘扩，太陽能防水卡尺的太陽能電池的使用壽命為10年着茸。2001年瑞士TESA公司也推出了采用磁柵原設(shè)計(jì)的防水型數(shù)顯卡尺TESA-CAL IP65，2004年又推出可以放入水中的防水卡尺TESA-CAL IP67琐旁。SYLVAC和MAHR也推出IP65的防水型數(shù)顯卡尺涮阔。

　　三豐公司的普及型數(shù)顯卡尺主要還是容柵絕對式編碼Electrostatic capacity type absolute encoder卡尺“ABSOLUTE”，是電子卡尺的第二代產(chǎn)品灰殴，只要打開開關(guān)便可以開始測量不需要另外置零敬特，也不會產(chǎn)生超速錯(cuò)誤。該產(chǎn)品在日本本土的產(chǎn)量為200萬支牺陶。其技術(shù)應(yīng)用在三豐公司生產(chǎn)的數(shù)顯卡尺和數(shù)顯千分表上伟阔。

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