文/北国老剑

    光栅尺又名光栅尺位移传感器，是一种利用光栅的光学原理来进行测量的装置。由于其具有检测范围大、检测精度高、响应速度快等特点，因此在科研、电子、半导体和量仪等高精密领域具有广泛的应用。

    其中最常见也是最为人们熟知的便是光栅尺在数控机床中的应用。光栅尺在数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移和角位移的检测，在对刀具和工件的坐标进行检测时，通过观察和跟踪走刀误差，来补偿刀具的运动误差等等。

    光栅尺按照制造方法和光学原理来分，可分为透射光栅和反射光栅；按照结构来分，可分为敞开式和封闭式。

    随着电子技术和单片机技术的发展，光栅传感器在得到了更为广泛的应用，尤其近年来，随着机床的加工精度、进给速度和加工效率的大幅提高，由于弹性变形、热变形引起的机床误差，传统的补偿几何误差的方法很难满足，因此，现代高档数控机床与光栅测量系统可以说是离不开的。我们知道，精密数控机床伺服系统对位置反馈要求精度高、实时性好，因此，光栅尺凭借其精度高、价位低、性能优良等特点，成为数控机床的不二选择。

    近年来，光栅尺的智能化不断推进，目前线位移和角位移传感器构成的测量系统，绝对式测量方法已经逐渐开始替代传统的增量式测量方法。这种方法在机床或是生产线上安装后，每次开机后便立刻能够重新获得各个轴的绝对位置以及刀具的空间指向，如此一来，大大提高了数控机床的有效加工时间。

    我国光栅尺从上世纪80年代引进并开始推广，最先也是在机床行业开始应用。然而，我国的光栅尺的技术水平还处于比较低的阶段，目前市场的国产光栅尺，一般用于静态测量，中高端的应用仍然依赖进口。这一现状，严重制约了我国机床工业的发展。

    长期以来，中科院长春光学精密机械与物理研究所合作，首次突破绝对式光栅尺的关键技术，打破了绝对式光栅尺完全依赖进口的局面。其在精度、响应速度、加速度等方面都达到了国外同类产品的水平。目前，国产绝对式光栅尺开始在一些重点领域推广使用。

    目前，在世界上，生产用于数控机床的光栅传感器的企业，规模最大、技术最先进的企业是海德汉（HEIDENHAIN）。其生产的敞开式光栅尺精度可达1微米，分辨率高达31.25皮米，是目前世界上最先进、应用最广泛的光栅尺。

    对于国产的发展，如果一味模仿，不仅不能取得突破性成果，反而会使国产光栅尺在市场上的占有率越来越小。笔者认为，企业之间的共同合作、联合研发，才是国产光栅尺的发展之道。