計量和生產(chǎn)控制

海德漢公司的長(cháng)度計在產(chǎn)品進(jìn)廠(chǎng)檢測，生產(chǎn)期間的快速尺寸檢查，生產(chǎn)或質(zhì)量保證中的統計過(guò)程控制或任何需要快速、可靠和精確測量長(cháng)度領(lǐng)域發(fā)揮著(zhù)重要作用。其大量程設計是其突出優(yōu)點(diǎn)：無(wú)論是5 mm還是95 mm的零件，都可以用同一個(gè)長(cháng)度計直接測量。

無(wú)論任何應用，海德漢公司都能提供所需精度的相應長(cháng)度計。海德漢CERTO系列長(cháng)度計為精密測量提供高達±0.1μm/±0.05 μm*/±0.03 μm*的精度。

海德漢METRO系列長(cháng)度計的精度可達±0.2 μm；而海德漢SPECTO系列長(cháng)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(jìn)行線(xiàn)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(jìn)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小：其測量范圍不超過(guò)10 μm。而長(cháng)度計不僅測量范圍大，而且測量精度高，可以限度簡(jiǎn)化測量設備的檢定過(guò)程，滿(mǎn)足可跟蹤性要求。

海德漢CERTO系列長(cháng)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(jiǎn)化量塊檢定工作。

多點(diǎn)檢測設備

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

由于體積小巧，海德漢ACANTOjue對式長(cháng)度計，海德漢SPECTO增量式長(cháng)度計特別適合用于多點(diǎn)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(cháng)度計滿(mǎn)足。

與電感式長(cháng)度計不同，海德漢SPECTO系列長(cháng)度計的測量精度長(cháng)期穩定，無(wú)需頻繁檢定。

位置測量

海德漢公司的長(cháng)度計還是理想的精密直線(xiàn)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(shí)，其數顯裝置和靈活的原點(diǎn)設置功能，使測量顯微鏡的操作更簡(jiǎn)單。

在此方面，海德漢METRO和海德漢

SPECTO系列長(cháng)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(xiàn)測量應用的長(cháng)度計通過(guò)裝夾桿或兩維安裝平面進(jìn)行快速安裝而且符合阿貝（Abbe）測量原則，這是長(cháng)度計的突出優(yōu)

點(diǎn)。

測量范圍大

海德漢公司的長(cháng)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(jià)格昂貴的量塊或模板。

應用廣泛

海德漢公司的長(cháng)度計適用于多種應用。自動(dòng)檢測設備、手動(dòng)測量站或定位設備－無(wú)論是長(cháng)度、間距、厚度、高度或直線(xiàn)位移都可以用海德漢公司的長(cháng)度計快速、可靠和精確的測量。

jue對式位置測量

海德漢ACANTO長(cháng)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(yōu)點(diǎn)是開(kāi)機即提供位置值。

測量基準

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

海德漢公司的直線(xiàn)光柵尺采用實(shí)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(dòng)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(cháng)度計能夠長(cháng)期穩定的先決條件。

海德漢公司用特別開(kāi)發(fā)的光刻工藝制造精密光柵。

• AURODUR：在鍍金鋼帶上蝕刻線(xiàn)條，典型柵距40 μm

•METALLUR：抗污染的鍍金層金屬線(xiàn)，典型柵距20 μm

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

• SUPRADUR相位光柵：光學(xué)三維平面格柵線(xiàn)條，抗污能力，典型柵距不超過(guò)8 μm

•OPTODUR相位光柵：光學(xué)三維平面格柵線(xiàn)條，超高反光性能，典型柵距不超過(guò)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(xiàn)條邊緣清晰、均勻。再加上光電掃描法，這些邊緣清晰的刻線(xiàn)是輸出高質(zhì)量信號的關(guān)鍵。

母版光柵采用海德漢公司定制的精密刻線(xiàn)機制造。

測量步驟

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

因此，必須通過(guò)掃描參考點(diǎn)建立jue對基準點(diǎn)或確定上次選擇的原點(diǎn)。

jue對測量法是指編碼器通電時(shí)就可立即得到位置值并隨時(shí)供后續信號處理電子電路讀取。無(wú)需移動(dòng)軸執行參考點(diǎn)回零操作。jue對位置信息來(lái)自光柵碼盤(pán)，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(shí)也能生成供選用的增量信號（與接口類(lèi)型有關(guān)）。

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(wú)磨損。這種光電掃描方法能檢測到非常細的線(xiàn)條，通常不超過(guò)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(xiàn)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(jiǎn)單的說(shuō)，成像掃描原理是采用透射光生成信號：兩個(gè)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(dòng)。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(guò)一個(gè)光柵時(shí)，在一定距離處形成明/暗區，掃描掩膜就在這個(gè)位置處。當兩個(gè)光柵相對運動(dòng)時(shí)，穿過(guò)光柵尺的光得到調制。如果狹縫對齊，則光線(xiàn)穿過(guò)。如果一個(gè)光柵的刻線(xiàn)與另一個(gè)光柵的狹縫對齊，光線(xiàn)無(wú)法通過(guò)。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(cháng)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(xiàn)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(shí)，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(kāi)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(dòng)使級的衍射光產(chǎn)生相位移：當光柵移過(guò)一個(gè)柵距時(shí)，前一級的+1衍射光在正方向上移過(guò)一個(gè)光波波長(cháng)，-1衍射光在負方向上移過(guò)一個(gè)光波波長(cháng)。由于這兩個(gè)光波在離開(kāi)掃描光柵時(shí)將發(fā)生干涉，光波將彼此相對移動(dòng)兩個(gè)光波波長(cháng)。也就是說(shuō)，相對移動(dòng)一個(gè)

柵距可以得到兩個(gè)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(méi)有高次諧波，能進(jìn)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(cháng)度計采用干涉掃描原理。

成像掃描原理

干涉掃描原理（光學(xué)示意圖）

C 柵距

Ψ移過(guò)掃描掩膜時(shí)光波的相位變化

Ω由于光柵沿X軸運動(dòng)導致的光波相位變化