海德汉（HEIDENHAIN）--芯三七

精确的刻度－高精度的基础

海德汉编码器的核心部分是测量基准，通常是栅距为0.25µm到10µm的刻线。这些精确的刻线是由海德汉先进的工艺制作出来的（比如DIADUR或AURODUR工艺），它们是影响海德汉编码器精度的决定性因素。这些刻线存在于规定的细小间隔里，它们的边缘清晰度很高。而且刻线抵抗机械和化学影响的能力强，抗震动和冲击的能力也很强。有固定的热膨胀性能。

相位光栅	特殊的制造工艺可以生产出有特定光学特性的三维栅格。这些栅格的宽度在几个微米到四分之一微米之间。
SUPRADUR	SUPRADUR工艺制造出来的栅格很像三维光栅，但它们只有平面结构，所以抗污染能力很强。
MAGNODUR	只有几个微米的非常薄的磁性层上有很精细的磁栅。
DIADUR	DIADUR精确刻线由基体上非常薄的铬层构成，通常基体为玻璃或玻璃陶瓷。刻线的精度在微米和亚微米的氛围内。
AURODUR	AURODUR刻线是由高反射率的被腐蚀的金线构成。AURODUR刻线的基体通常是钢。
METALLUR	由于反射黄金层的特殊光学合成物， METALLUR刻线显示为实际成面构造。因此它们特别抗污染。

测量原理

海德汉公司编码器的功能和精度主要取决于所用的测量基准和扫描方式。

机床加工精度

机床的热稳定精度对机加工行业快速变化的经营环境越来越重要。特别是小批量生产必须面对不断变化的加工任务，无法达到热稳定条件。同时，首件精度正成为生产订单创利能力的关键。不断变换钻孔、粗加和精加操作使机床温度条件不断变化。粗加时，铣削率增加到80 %以上，精加时低于10 %。提高加速度和进给速率造成直线驱动的滚珠丝杠发热。因此，进给驱动的位置测量技术对机床热特性的稳定具有关键作用。

HEIDENHAIN公司生产的用于数控机床的直线光栅尺几乎可以适用任何应用。它是所有采用闭环控制机床和设备上进给轴的最佳选择，例如铣床、加工中心、镗床、车床和磨床。直线光栅尺动态性能好，运动速度可靠性高，沿测量方向的运动加速度大，这些特性使它不仅能满足常规轴动态性能要求，也能满足直接驱动设备的高动态性能要求。

HEIDENHAIN也是提供其它应用所需要的直线光栅尺，例如：

a 手动操作的机床

b 冲压机和弯板机

c 自动化生产设备

直线光栅尺优点

直线光栅尺测量直线轴位置时不存在任何附加的机械传动元件。用直线光栅尺控制位置的控制环包括了全部进给机构。安装在滑板上的直线光栅尺可以检测出机械传递误差并能在控制系统电路中给予修正。因此，它能消除以下潜在误差源：

a 由于滚珠丝杠温度特性导致的位置误差

b 反向间隙

c 滚珠丝杠螺距误差导致的运动特性误差

因此，直线光栅尺已经成为高精度定位和高速加工不可或缺的必备条件了。

机械结构

用于数控机床的直线光栅尺采用封闭式结构：铝制外壳保护光栅尺、扫描单元和轨道免受灰尘、切屑和切削液的影响。自动向下压下的弹性密封条件保持外壳的密封。

扫描单元的运动轨道摩擦力很小，轨道内置在光栅尺上。连接器将扫描单元和安装板连接在一起并补偿光栅尺和机床导轨的不对正误差。

光栅尺和安装板间的横向和轴向误差允许为±0.2至±0.3mm，具体数值与光栅尺型号有关。

温度特性

切削速度的提高和全封闭机床的广泛应用使机床防护罩内的温度不断提高。由于直线光栅尺的温度特性直线决定着机床加工精度，因此，直线光栅尺的温度特性指标越快越重要。

一般来说，直线光栅尺的温度特性应与工件或被测对象一致。温度变化时，直线光栅尺的膨胀或收缩性必须是确定的和可重视的。HEIDENHAIN公司的直线光栅尺就是为这种应用而特别设计生产的。

HEIDENHAIN公司的直线光栅尺所用的光栅基体具有确定的热膨胀系数。因此，用户可以选择最适合其应用所需温度特性的直线光栅尺。

动态性能

机床效率和机床性能的不断提高必然要求更大的进给速度和更高的加速度，同时还必须保持高水平的加工精度。要快速和准确地传递进给运动，就要求机床和直线光栅尺具有更高的刚性。

HEIDENHAIN公司的直线光栅尺在测量方向上有很高的刚性。这是机床达到高质量和高精度运动轨迹的重要因素，此外，光栅尺优良的动态性能还来源于它的重量轻的运动部件。

耐用性

机床进给轴的运动行程非常长，三年的运动行程通常要达到10000km。因此，光栅尺的长期稳定和坚固可靠格外重要：它是保证机床稳定可用的基础。

由于HEIDENHAIN公司的直线光栅尺在设计中充分考虑了各个细节，即使光栅尺工作多年后依然能正常使用。使用寿命长是因为采用非接触的光电扫描法扫描测量基准，而且光栅尺外壳中的扫描光栅采用滚珠导轨结构。这种密封结构，加上特殊的扫描原理和通过压缩空气建立正压环境的支持使HEIDENHAIN公司的直线光栅尺具有极强的抗污染能力。完善的防护措施确保了高水平的抗电气噪声的能力。

“精度”是用来描述物理量的准确程度，其反应的是测量值与真实值之间的误差，而“分辨率”是用来描述刻度划分的，其反应的是数值读取过程中所能读取的最小变化值。简比喻：一把常见的量程为10厘米的刻度尺，上面有100个刻度，最小能读出1毫米的有效值。那么我们就说这把尺子的分辨率是1毫米，他只能1、2、3、4……100这样读值；而它的实际精度就不得而知了，因为用这把尺读出来的2毫米，我们并不知道他与真实绝对的2毫米之间的误差值。而当我们用火来烤一下它，并且把它拉长一段，然后再考察一下它。我们不难发现，它还有100个刻度，因而它的“分辨率”还是1毫米，跟原来一样！然而，它的精度显然已经改变了。

对于编码器来说，“分辨率”除了与刻线数有关外，还会因电气信号方面的影响而改变，它是可调的，可控的，它可以随着对信号的细分而改变，细分倍数越高，分辨率越小，但是细分倍数越高，引入加大的误差就越大。而精度，更多的偏向于机械方面，一个产品生产出来后，他的精度基本已经固定（有些高精度的产品可以对信号进行补偿等来提高精度），这个数值是通过检测出来的，它与产品的做工，材料等综合性能息息相关，我们难以通过计算来得出一个具体的数值作为精度的依据，大多只能在使用的过程当中判断出精度的好坏来。

例如，对于13bit的ECN413，其码盘上的绝对位置数为：8192，则：计算出的分辨率为158角秒，也就是说，在读取数值的时候，要求数值间的跳动是158角秒，如果要读取的第一个数值是0，则第二个读取的数值要大于158，若要小于158，则我们需要选取更小的分辨率。当要读取158这个数值的时候，由于误差的存在，并不可能得到绝对的158秒，编码器所读取出来的158秒与绝对真实158秒之间的误差，就取决于精度了。所以说，精度，是在分辨率的基础上来谈的。

而并非越细分得到小的分辨率就越好，因为细分会引入误差和扩大误差，过度的细分将无法保证精度！需要多少倍的细分，能做到多少倍的细分，前提必须是在保证精度的基础上进行的，因为精度在使用前的不可见性而高倍细分是不负责任的。码盘质量越高，刻线越好，信号质量信号越好，细分后产生的误差就越小，这受到一台编码器综合性能的影响，这也就是为什么会在相同的参数下，会有不同品牌，不同价位编码器的一个原因。

例如，我们要读取的数值为1、2、4、7、8，我至少要选择1个单位的分辨率，选择2个单位的分辨率是显然不行的，因为我们读出了1这个数值，则2是读不出来的，在选择1个单位分辨率的基础上，我们读出来的1与真实绝对的1的误差就是精度。机床上的数控系统对于直光栅是有分辨率的设定的，需要读取的数值间隔小于分辨率，机床就有可能会抖动或出错等。

对于绝对式带增量信号编码器，能够精确的保持串行传输的绝对位置值与增量值同步，绝对值确切的对应一个增量信号，位置值一定在一个增量信号的正弦周期之内。如ECN413为13位绝对式，带512线的增量信号，绝对位置间隔158秒，若要读取两个码盘位置中间的一个位置是不合适的，但是，我们可以通过对其所带的1Vpp增量信号进行细分，如细分100倍，则相当于在两个绝对位置之间又引入了几个细分后的位置，我们可以在绝对位置值的基础上，通过计算细分后的增量脉冲数而读取两个绝对位置之间的一个位置值，如：512线细分100倍，绝对位置1数值是0，绝对位置2数值是158，则读取这两个位置间的位置可以在位置1：数值0的基础上多出一个脉冲则是25，两个则是25x2=50……但是，带增量信号的绝对式编码器本身是不带细分的，这就要求用户能自行的对增量信号进行细分处理。

精确的刻度－高精度的基础

海德汉编码器的核心部分是测量基准，通常是栅距为0.25µm到10µm的刻线。这些精确的刻线是由海德汉先进的工艺制作出来的（比如DIADUR或AURODUR工艺），它们是影响海德汉编码器精度的决定性因素。这些刻线存在于规定的细小间隔里，它们的边缘清晰度很高。而且刻线抵抗机械和化学影响的能力强，抗震动和冲击的能力也很强。有固定的热膨胀性能。

相位光栅	特殊的制造工艺可以生产出有特定光学特性的三维栅格。这些栅格的宽度在几个微米到四分之一微米之间。
SUPRADUR	SUPRADUR工艺制造出来的栅格很像三维光栅，但它们只有平面结构，所以抗污染能力很强。
MAGNODUR	只有几个微米的非常薄的磁性层上有很精细的磁栅。
DIADUR	DIADUR精确刻线由基体上非常薄的铬层构成，通常基体为玻璃或玻璃陶瓷。刻线的精度在微米和亚微米的氛围内。
AURODUR	AURODUR刻线是由高反射率的被腐蚀的金线构成。AURODUR刻线的基体通常是钢。
METALLUR	由于反射黄金层的特殊光学合成物， METALLUR刻线显示为实际成面构造。因此它们特别抗污染。