Heidenhain海德漢長度計

計量和生產控制

海德漢公司的長度計在產品進廠檢測，生產期間的快速尺寸檢查，生產或質量保證中的統計過程控制或任何需要快速、可靠和精確測量長度領域發揮著重要作用。其大量程設計是其突出優點：無論是5 mm還是95 mm的零件，都可以用同一個長度計直接測量。

無論任何應用，海德漢公司都能提供所需精度的相應長度計。海德漢CERTO系列長度計為超精密測量提供高達±0.1μm/±0.05 μm*/±0.03 μm*的超高精度。

海德漢METRO系列長度計的精度可達±0.2 μm；而海德漢SPECTO系列長度計結構緊湊、體積小巧，精度為±1 μm。

* 在信號處理電子電路中進行線性誤差

補償后

量塊檢定和測量設備檢測

根據標準要求，測量設備需要定期檢測，特別是量塊檢定中，如果用電感測微儀對量塊進行比較測量，需要使用大量基準量塊。這是因為電感測微儀的測量范圍很?。浩錅y量范圍不超過10 μm。而長度計不僅測量范圍大，而且測量精度高，可以大限度簡化測量設備的檢定過程，滿足可跟蹤性要求。

海德漢CERTO系列長度計25 mm測量范圍的精度為±0.1 μm/±0.03 μm*，60 mm測量范圍的精度為±0.1 μm/±0.05 μm*，非常適合于此應用。這樣，可以大大減少所需基準量塊的數量，簡化量塊檢定工作。

多點檢測設備

多點檢測設備需要外形小巧、經久耐用的長度計。同時，這些長度計還應具有數毫米的相對較大的測量范圍，一致的線性精度，以簡化檢測設備結構，例如，一臺設備就可以測量多個模板。測量范圍大還可以減少標準模數量，因此能簡化標準模生產。

由于體積小巧，海德漢ACANTOjue對式長度計，海德漢SPECTO增量式長度計特別適合用于多點測量站應用。30 mm測量范圍的測量精度等級達± 1 μm。而更高±0.2 μm的精度要求可由同樣緊湊的海德漢METRO長度計滿足。

與電感式長度計不同，海德漢SPECTO系列長度計的測量精度長期穩定，無需頻繁檢定。

位置測量

海德漢公司的長度計還是理想的精密直線滑板和X-Y工作臺的位置測量設備。例如，用于測量顯微鏡時，其數顯裝置和靈活的原點設置功能，使測量顯微鏡的操作更簡單。

在此方面，海德漢METRO和海德漢

SPECTO系列長度計有30 mm、60 mm或100 mm的大測量范圍，可穩定提供高達±0.5 μm或±1 μm的高精度。

作為直線測量應用的長度計通過裝夾桿或兩維安裝平面進行快速安裝而且符合阿貝（Abbe）測量原則，這是長度計的突出優

點。

測量范圍大

海德漢公司的長度計測量范圍有12mm、25 mm、30 mm、60 mm或100 mm多種選擇，因此其一臺測量設備可以測量不同的零件，避免頻繁地更換價格昂貴的量塊或模板。

應用廣泛

海德漢公司的長度計適用于多種應用。自動檢測設備、手動測量站或定位設備－無論是長度、間距、厚度、高度或直線位移都可以用海德漢公司的長度計快速、可靠和精確的測量。

jue對式位置測量

海德漢ACANTO長度計采用jue對測量法，測量范圍12 mm或30 mm且重復精度*。突出優點是開機即提供位置值。

測量基準

海德漢公司的長度計具有量程大、精度高、精度穩定的特點。其技術基礎是光電掃描。

海德漢公司的直線光柵尺采用實物測量基準，即玻璃或玻璃陶瓷基體的jue對式或增量式光柵尺。這些測量基準支持大測量范圍，對振動和沖擊不敏感，并具有確定的溫度特性。測量基準的精度不受大氣壓力和相對濕度變化的影響－這是海德漢公司的長度計能夠長期穩定的先決條件。

海德漢公司用特別開發的光刻工藝制造精密光柵。

• AURODUR：在鍍金鋼帶上蝕刻線條，典型柵距40 μm

•METALLUR：抗污染的鍍金層金屬線，典型柵距20 μm

•DIADUR：玻璃基體的超硬鉻線（典型柵距20 μm）或玻璃基體的三維鉻線格柵（典型柵距8 μm）

• SUPRADUR相位光柵：光學三維平面格柵線條，抗污能力，典型柵距不超過8 μm

•OPTODUR相位光柵：光學三維平面格柵線條，超高反光性能，典型柵距不超過2 μm

這種方法除了能刻制柵距非常小的光柵外，而且它刻制的光柵線條邊緣清晰、均勻。再加上光電掃描法，這些邊緣清晰的刻線是輸出高質量信號的關鍵。

母版光柵采用海德漢公司定制的精密刻線機制造。

測量步驟

增量測量法的光柵由周期性刻線組成。位置信息通過計算自某點開始的增量數（測量步距數）獲得。由于必須用jue對參考點確定位置值，因此光柵尺上還刻有一個參考點軌。參考點確定的光柵尺jue對位置值可以精確到一個信號周期。

因此，必須通過掃描參考點建立jue對基準點或確定上次選擇的原點。

jue對測量法是指編碼器通電時就可立即得到位置值并隨時供后續信號處理電子電路讀取。無需移動軸執行參考點回零操作。jue對位置信息來自光柵碼盤，它由一系列jue對碼組成。單獨的增量刻軌信號用于細分處理后得到位置值，同時也能生成供選用的增量信號（與接口類型有關）。

光電掃描

大多數海德漢公司光柵尺或編碼器都用光電掃描原理。對測量基準的光電掃描為非接觸掃描，因此無磨損。這種光電掃描方法能檢測到非常細的線條，通常不超過幾微米寬，而且能生成信號周期很小的輸出信號。

測量基準的柵距越小，光電掃描的衍射現象越嚴重。海德漢公司的直線光柵尺采用兩種掃描原理：

• 成像掃描原理用于20 μm至大約40 μm的柵距。

• 干涉掃描原理用于更小柵距的光柵，例如8 μm。

成像掃描原理

簡單的說，成像掃描原理是采用透射光生成信號：兩個具有相同或相近柵距的光柵尺光柵和掃描掩膜彼此相對運動。掃描掩膜的基體是透明的，而作為測量基準的光柵尺可以是透明的也可以是反射的。

當平行光穿過一個光柵時，在一定距離處形成明/暗區，掃描掩膜就在這個位置處。當兩個光柵相對運動時，穿過光柵尺的光得到調制。如果狹縫對齊，則光線穿過。如果一個光柵的刻線與另一個光柵的狹縫對齊，光線無法通過。一組規則排列的光電池將這些光強變化轉化成電信號。特殊

結構的掃描掩膜將光強調制為近正弦輸出信號。

柵距越小，掃描掩膜和光柵尺間的間距越小，公差越嚴。

MT 60和MT 100系列的海德漢ACANTO、海德漢SPECTO和海德漢METRO長度計采用成像掃描原理。

干涉掃描原理

干涉掃描原理是利用精細光柵的衍射和干涉形成位移的測量信號。

階梯狀光柵用作測量基準：高度0.2 μm的反光線刻在平反光面中。光柵尺前方是掃描掩膜，其柵距與光柵尺柵距相同，是透射相位光柵。

光波照射到掃描掩膜時，光波被衍射為三束光強近似的光：-1、0和+1。光柵尺所衍射的光波中，反射光的衍射光強強的光束為+1和-1。這兩束光在掃描掩膜的相位光柵處再次相遇，又一次被衍射和干涉。它也形成三束光，并以不同的角度離開掃描掩膜。光電池將這些交變的光強信

號轉化成電信號。

掃描掩膜與光柵尺的相對運動使級的衍射光產生相位移：當光柵移過一個柵距時，前一級的+1衍射光在正方向上移過一個光波波長，-1衍射光在負方向上移過一個光波波長。由于這兩個光波在離開掃描光柵時將發生干涉，光波將彼此相對移動兩個光波波長。也就是說，相對移動一個

柵距可以得到兩個信號周期。

例如，干涉光柵尺的柵距一般為8 μm、4 μm甚至更小。其掃描信號基本沒有高次諧波，能進行高倍頻細分。因此，這些光柵尺特別適用于高分辨率和高精度應用。

MT 1200和MT 2500系列的海德漢CERTO和海德漢METRO長度計采用干涉掃描原理。

成像掃描原理

干涉掃描原理（光學示意圖）

C 柵距

Ψ移過掃描掩膜時光波的相位變化

Ω由于光柵沿X軸運動導致的光波相位變化