国产光栅尺,最高分辨率10nm,可堪大用。。。

科技   2024-11-16 06:21   广东  

光栅尺,高精度线性测量产品,通过读取光栅尺上的刻度来确定物体的位置。

光栅是一种机电设备,可产生与线性导轨的线性位移或输入轴的角度位置成正比的电子信号输出。开放式光栅暴露在外,无整体外壳。开放式光栅的优点包括有效消除反向间隙、轴扭曲(扭转)和其他机械滞后误差。一套开放式圆光栅系统由一个位置测量读数头和一个刻在圆环柱面或码盘表面的精确栅尺组成。读数头通过光学感测栅尺上间隔均匀的刻线来测量位置,并将位置数据以模拟或数字信号的形式输出。随后,信号通过数显表 (DRO) 或运动控制器转换为位置读数。

2024年了,本质上,国内光栅和导轨技术都已经接近成熟了。

目前国产光栅尺分辨率最高的两家企业:通用技术国测时栅和大连榕树光学

开放式光栅尺是指光栅尺的读头和刻度之间没有物理障碍,读头可以直接读取刻度。开放式光栅提供可靠、高性能的直线、旋转和圆弧位置测量。我们的增量式光栅适合用于需要即时、精确相对位置的运动系统。常见品牌:国测时栅Lamotion(大连榕树光学)、Renishaw(雷尼绍)、Heidenhain(海德汉

封闭式光栅尺是将编码器的电子元器件和光学组件容纳在与读数头本体相连的密封装置内,并通过一个密封壳体进一步保护密封的光学系统与栅尺。封闭式光栅采用非常坚固的设计,非常适合机床等恶劣的工业环境。非接触式设计提高了重复精度并减少了磨损。优异的密封性可以更好地抵御液体和固体碎屑污染。常见品牌:国测时栅Renishaw(雷尼绍)、Heidenhain(海德汉)、FAGOR(发格)、Mitutoyo(三丰) 

 

一.雷尼绍光栅尺(最高分辨率0.001um)

1.1 TONiC™ UHV增量式光栅系统配用RTLC20直线栅尺

TONiC UHV是雷尼绍推出的紧凑型非接触式光栅系统,适合超高真空应用,运动控制性能优异。

TONiC的速度可达10 m/s,与Ti接口配套使用时,在直线和旋转应用中的分辨率均达到1 nm。

RTLC20是一款轻薄小巧的不锈钢钢带栅尺,其具有20 µm栅距和用户可选择的IN-TRAC参考零位。精度达±5 µm/m,长度最大可达10米(可根据要求提供10米以上长度)。

1.2 TONiC™ UHV增量式光栅系统配用RKLC20-S直线栅尺

RKLC20-S是一款细窄、轻薄、小巧的不锈钢钢带栅尺,具有20 µm栅距的增量式刻线和用户可选择的IN-TRAC参考零位。精度达±5 µm/m,长度最大可达20米(可根据要求提供20 m以上长度)。

1.3 TONiC™ UHV增量式光栅系统配用RELM20直线栅尺

RELM20是用ZeroMet™(一种低膨胀镍/铁合金)制造的直线硬栅尺,栅距为20 µm。

它可与精细栅距的玻璃栅尺媲美,在1.5 m长度内的总体精度(包括斜率误差和线性误差)优于±1 µm。ZeroMet在20 °C时的热膨胀系数为0.75 ±0.35 µm/m/°C。

1.4 TONiC™ UHV增量式光栅系统配用RSLM20直线栅尺

RSLM20是一种栅距为20 µm的不锈钢直线硬栅尺,其具有多种IN-TRAC光学参考零位,包括供客户选择的固定间距参考零位,以及位于栅尺中央或者端部的单个参考零位。
它可与精细栅距的玻璃栅尺媲美,在5 m长度内的总体精度(包括斜率误差和线性误差)优于±4 µm。它可以方便地成卷存放,一旦展开,就可以像直线栅尺一样使用。

1.5  QUANTiC™增量式光栅系统配用RTLC40直线栅尺

RTLC40是一款轻薄小巧的不锈钢钢带栅尺,其具有40 µm栅距的增量式刻线和用户可选择的IN-TRAC参考零位。有两种精度可供选择:标准精度规格±15 µm/m以及高精度规格±5 µm/m。

1.6 QUANTiC™增量式光栅系统配用RKLC40-S直线和圆弧栅尺

RKLC40-S是一款细窄、轻薄、小巧的不锈钢钢带栅尺,具有40 µm栅距的增量式刻线和用户可选择的IN-TRAC参考零位。有两种精度可供选择:标准精度规格±15 µm/m以及高精度规格±5 µm/m。栅尺长度最长可达20米(可根据要求提供20 m以上长度)。将RKLC40-S栅尺末端牢固地固定到基体上之后,栅尺可随机器基体一同伸缩,从而实现优异的测量性能。

1.7RESOLUTE™绝对式光栅系统配用RTLA30直线栅尺

RESOLUTE是真正意义的绝对式、精细栅距光栅系统。它具有极强的抗污能力,其超凡的技术指标更是位置反馈领域的一大新突破。它是世界上第一款绝对式光栅,能够在100 m/s的转速下达到1 nm分辨率。

RTLA30是一种轻薄小巧的不锈钢钢带栅尺,具有30 µm栅距的绝对式栅尺编码。精度达±5 µm/m,长度可达21米。有两种安装选项可供选择,均具有独立热膨胀系数和钢带栅尺的便利性。

1.9RESOLUTE™ UHV绝对式光栅系统配用RTLA30直线栅尺

RESOLUTE UHV为超高真空应用提供绝对式光栅技术,帮助客户提高测量效率,降低损坏风险,并增强可靠性。

RESOLUTE的性能优于其他所有为UHV环境设计的绝对式光栅。RESOLUTE分辨率达到1 nm,速度达到100 m/s,其超凡的技术指标是光栅技术的一大新突破!

RTLA30是一种轻薄小巧的不锈钢钢带栅尺,具有30 µm栅距的绝对式栅尺编码。精度达±5 µm/m,长度可达21米。有两种安装选项可供选择,均具有独立热膨胀系数和钢带栅尺的便利性。

RTLA30能够与革命性创新的FASTRACK™栅尺导轨系统结合使用。该系统可快速轻松地安装导轨,而无需固定孔。移除一次性垫片,然后将钢带栅尺送入导轨。

二.三丰光栅尺(最高分辨率0.001um)

目前世界最高精度三坐标,三丰LEGEX 9106,使用自己的光栅尺。

超高精度:长度测量误差(MPP-310Q):E0,MPE=0.23+0.7L/1000(μm)

三.通用技术国测时栅(最高分辨率0.01um)

  通用技术集团国测时栅科技有限公司由中国通用技术(集团)控股有限责任公司与重庆理工大学联手打造,致力于精密技术及器件自主可控研究,积极服务高端装备重大需求。

LAU封闭绝对式直线时栅是⼀种带有封闭外壳且具有绝对定位能力的直线位移传感器,适用于0℃~50℃的工作环境,能有效防护碎屑、灰尘和切削液,具有环境适应性强、测量精度高、绝对测量等特点。适用于高端数控机床、精密仪器、半导体制造、自动化生产等设备。

  • 测量精度高:测量精度有士2.5μm、土5μm两种规格,且具有绝对定位能力;

  • 防护效果好:栅尺由铝合金制的外壳多方位包裹,能有效避免碎屑、灰尘和切削液进入;

  • 安装便捷:安装辅件已将栅尺与读数头部件之间相对位置关系初步调整正确,只需将栅尺基体与机床导轨找正后,分别固定栅尺部件和读数头部件后再微调即可,安装便捷;

  • 多种通信协议兼容:支持BISS-C、SSI、RS485通信协议。



四.大连榕树光学(最高分辨率0.02um)

榕树光学产品规格,目前国产最全,最高分辨率20nm(0.02um)

榕树光栅产品


四.杂谈

   很多人分不清国产和国外光栅尺,区别有多大。

   国产光栅尺进步挺大,挺开心的一件事。。。

  目前精密仪器,使用国产光栅尺不是太多。国产光栅尺可以布局,提供一站式服务,价格便宜些。

10nm(0.01um)完全可以满足机床和精密仪器的使用。。。

  如果我们无法做到精准的光学测绘,就无法做到准确的时间刻度和空间刻度。这样的误差反复叠加,与处理器的时钟频率无法做到精准耦合,我们的机床光栅尺就无法做到准确判定和准确预判运动控制。时栅尺和光栅尺的标准量化,就相当于两个齿轮形成一个齿轮组。这就必须进行体系性的量化和标准制定。运动控制和反馈,以及数据实时辨识,需要量化!细分再细分,量化再量化,耦合再耦合。这需要把时栅尺和光栅尺的两种计算方法进行互相辩证,进行体系性的融合。才能做到预处理到递增预处理。

打个比方,时栅尺和光栅尺,就像一堆夫妻。有的夫妻,只要能够结婚生子组建家庭即可,往后的生活磨合慢慢来。有的夫妻,是人生过程中的战友关系,需要互相精准配合,结婚生子,组建家庭,生活磨合,只是公约数,夫妻间的配合会更紧密严谨精准高效。我们现在,使用光栅尺和时栅尺,只能做到某一个层面的数据解析。还没有更加深入,就必须突破一个极限,可能是精度极限,也可能是数据反馈极限,也可能是工艺极限,也可能是材料极限,也可能是算法极限。或许,我们的处理器芯片光刻技术,就需要使用到时栅尺和光栅尺的某些制造工艺上,和算法突破上。这就需要一个宏观再宏观,微观再微观,精密再精密,系统再系统的一个过程。不断提升在这个方面的认知深度广度的问题。

山涧果子
累了,伏于纸上,只为更好地休息。我也不解,凭啥要将手掌很疼告诉笔。
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