Linear encoder即线性编码器，是一种用于测量直线位移的传感器，可将机械位置或位移量转换为电信号，实现高精度位置检测.以下是其结构及各零部件功能：
• 读数头：是关键部件，用于读取编码尺信息。光学线性编码器的读数头包含发光二极管等光源和光电探测器，利用光的干涉、衍射或反射原理检测位置变化；电磁式线性编码器的读数头则通过电磁感应感知磁场变化确定位置.
• 编码尺：可由玻璃、金属等材质制成。玻璃编码尺精度高，金属编码尺更耐用。其上面刻有等间距刻度线，刻度线通过光学或电磁方式编码位置信息，刻度精度决定了线性编码器的分辨率.
线性编码器编码尺上刻度线的生成方式主要有以下几种：
光刻技术
光刻是常见的生成方式之一。先在编码尺的基底材料上涂覆一层光刻胶，再利用光刻机将设计好的刻度线图案转移到光刻胶上。经过曝光、显影等工艺，光刻胶上未曝光部分被去除，形成与刻度线对应的图案。之后通过蚀刻等工艺，将图案转移到基底材料上，得到所需的刻度线。这种方式可实现高精度、高密度的刻度线制作，常用于高精度的光学线性编码器。
激光刻蚀
利用高能量密度的激光束对编码尺材料表面进行局部烧蚀或气化，去除材料形成刻度线。通过精确控制激光的能量、脉冲宽度、扫描速度等参数，可实现不同宽度、深度和精度的刻度线加工。该方法精度高、灵活性强，能在多种材料上制作刻度线，且无需使用光刻掩模，适合小批量、定制化的编码尺生产.
机械刻划
使用精密的机械刻划设备，如金刚石刀具等，在编码尺表面直接刻划出刻度线。这种方法成本较低，适合对精度要求不特别高、刻度线间距较大的编码尺制作。不过，机械刻划可能会对材料表面产生一定的机械应力和损伤，影响编码尺的性能和寿命。
电子束光刻
电子束光刻是一种基于电子束与物质相互作用的微纳加工技术。利用聚焦后的电子束在编码尺材料表面进行曝光，使材料发生物理或化学变化，形成刻度线图案。电子束光刻具有极高的分辨率，可制作出非常精细的刻度线，适用于超高精度的线性编码器编码尺制作，但设备成本高昂，生产效率较低。
化学蚀刻
先将编码尺材料表面用化学试剂处理，使其在特定区域产生化学反应，形成与刻度线对应的抗蚀层。然后将其放入蚀刻液中，未被抗蚀层保护的材料被蚀刻掉，从而得到刻度线。这种方法可实现较为复杂的图案制作，但需要精确控制蚀刻时间和温度等参数，以确保刻度线的精度和质量 。
• 信号处理单元：负责接收读数头读取的信号，对其进行放大、滤波、数字化等处理，处理后的信号可被控制系统识别和使用，以精确控制设备运动或获取位置信息.
Linear encoder的精度因多种因素存在差异，常见精度一般在微米级，部分高精度产品可达纳米级，常见精度范围及相关产品介绍：
一般精度
普通工业应用中的Linear encoder精度通常在5-10微米左右，比如一些常规机床设备上使用的线性编码器，其精度能够满足一般加工制造的位置测量与控制要求，可保证加工零件的尺寸精度在可接受范围内.
中高精度
在对精度要求较高的自动化生产线、测量仪器等领域，精度可达到1-5微米，如三坐标测量机中的线性编码器，可实现更精准的尺寸测量与形位公差检测，确保产品质量与性能。
高精度及超高精度
在半导体制造、精密光学加工等高端精密制造领域，需要更高精度的线性编码器，精度可达到0.1微米甚至更高，有的可达纳米级。例如美国Zaber公司的线性电机XY显微镜电动载物台，其配备的线性编码器精度可达5微米单向精度，分辨率达1纳米.
Linear encoder的故障原因主要有以下几类：
电气方面
• 电源问题：供电电压不稳定、电源接头松动、电源传送电缆阻值偏大导致损耗等，会使编码器无法正常工作.
• 连接电缆故障：编码器连接电缆断路、短路或接触不良，如电缆固定不紧造成松动引起开焊或断路，是常见故障原因.
• 信号干扰：编码器电缆屏蔽线未接或脱落，会引入干扰信号，使波形不稳定，影响通信准确性.
机械方面
• 安装问题：安装松动会影响位置控制精度，造成位置偏差量超差，甚至导致伺服系统过载报警；安装不当还可能使编码器的轴承受力不均，加速轴承磨损.
• 部件损坏：轴承、轴、外壳等机械部件可能因长期使用产生磨损、断裂，或因受到外力冲击而损坏，致使编码器无法正常工作.
环境方面
• 温度湿度影响：工作环境的温度、湿度变化可能使编码器内部元件性能发生变化，产生偏差、漂移等，影响测量精度，甚至导致故障.
• 污染问题：灰尘、油污、切削液等污染物进入编码器，会污染光学元件、堵塞光栅间隙，导致信号输出幅度下降、分辨率降低等.
• 电磁干扰：强电磁场等会干扰编码器正常功能，影响信号准确性，甚至造成硬件损坏.
内部元件方面
• 老化磨损：编码器长期使用，内部元件如电路板、电刷、光电元件等会逐渐老化、磨损，导致性能下降、信号不稳定、分辨率降低等.
• 元器件故障：编码器内部的电子元器件可能因质量问题、过热、过电压等出现故障，无法产生和输出正确的波形.
软件方面
参数设置错误、程序错误或固件损坏等，会导致编码器无法正确工作，如编码器脉冲参数、控制模式设置错误等.
线性编码器在半导体设备上的应用：
• 光刻机：精确控制硅片台和掩模台的位置。光刻机精度要求极高，纳米级别的位置控制误差会影响芯片制程，线性编码器能实时反馈台的位置信息，保证曝光过程精准度.
• 刻蚀机：精确控制刻蚀头相对于晶圆表面的位置和运动轨迹，确保刻蚀图案准确性和深度均匀性，帮助刻蚀机在半导体晶圆表面进行微观结构加工.
• 芯片分选设备：控制芯片在分选设备中的传送和定位，确保芯片准确放置到对应的封装位置，提高封装质量和效率.
以下是一些国内外Linear encoder制造厂家及其产品优势：
国外厂家
• 德国RSF Elektronik公司：是电子线性测量系统领域的领先企业之一。其产品优势包括：分辨率高，测量步骤的典型分辨率从几微米到纳米范围，可满足精密测量和定位需求；刻度精度高且耐腐蚀，采用薄层技术在玻璃等载体基板上制造刻度，使用寿命长；可定制化电缆系统，确保信号传输稳定，能适应不同应用场景；通过EN ISO 9001和EN ISO 14001认证，产品质量和生产管理有保障.
• 日本MUTOH公司：作为日本计测领域的知名品牌，其线性编码器具有以下优点：测量范围广，型号多样，如DS-025、DX-025等，可满足不同测量长度需求；精度较高，能为各类设备提供准确的测量数据；温漂小，在不同温度环境下测量精度稳定；产品寿命长，可长时间稳定工作，降低使用成本；安装方便，直线编码器和拉线式编码器等安装简便，易于维护.
• 瑞典Leine Linde公司：该公司的线性编码器采用感应式扫描，具有显著优势：运行速度快且极其可靠，能够快速准确地测量线性位置；具有坚固的设计、坚固的封装和抗干扰的感应扫描，可在恶劣的钢铁和金属行业等环境中稳定工作；安装快速简便，经济高效，无需安装单独的空气压缩系统或安装在气缸中，设计具有独立的波纹管空气通道.
• 德国海德汉HEIDENHAIN公司：研制生产的光栅尺等编码器产品质量高、性能强。其优势包括：技术先进，产品精度高，广泛应用于机床、自动化机器，尤其是半导体和电子制造业等对精度要求极高的领域；产品种类丰富，涵盖光栅尺、角度编码器、旋转编码器、数显装置和数控系统等，可为不同设备和应用场景提供配套解决方案；公司在全球49个国家都有分支机构，售后服务网络完善，能及时为客户提供支持.
• 美国Sensata Technologies公司：提供标准和定制的光学、磁性、增量式和绝对式线性编码器等多种产品。其优势在于：产品应用广泛，服务于电信、汽车、航空航天、国防、船舶、医疗、农业和建筑等众多行业；可根据客户需求定制产品，满足不同行业和特殊应用场景的个性化要求.
国内厂家
• 重庆中电天时精密装备技术有限公司：专注于时栅技术的产业化。其产品优势有：自主研发，掌握核心技术，拥有大量的核心专利，技术创新推动了位移测量技术的进步；产品具备高精度、高性价比和安装简易等特点，能为用户提供高效、精准的测量解决方案，广泛应用于精密加工、智能制造、国防军工、计量检定等众多领域.
• 长春禹衡光学有限公司：在光学编码器领域技术积累深厚。其线性编码器产品精度高、稳定性强，能够满足精密测量和控制要求，有效提升设备性能和生产质量；拥有严格的质量控制体系，确保产品质量可靠，可适应不同工作环境和工况，在机床、自动化生产线等领域应用广泛。
• 浙江锐鹰传感技术股份有限公司：掌握高端传感技术并实现产业化。其优势体现为：产品采用感应式原理，抗干扰能力强，能有效降低粉尘污染及磁干扰对系统的影响，保障设备安全运行；安装调试简便，可节省工时，提高工作效率；角秒级光电技术、无电池多圈技术等高端技术的应用，使其产品性能出色，可满足不同用户的测量需求，在智能机器人、智慧物流等领域广泛应用 。
