德国HEIDENHAIN海德汉敞开式直线光栅尺工作原理

德国HEIDENHAIN海德汉敞开式直线光栅尺

敞开式直线光栅尺含栅尺或尺带和读数头。光电扫描是非接触式测量，工作中无磨损，可检测线宽仅数微米的栅线，并输出超小信号周期的信号。LIC 4100系列

绝对式直线光栅尺

高精度和大测量长度

支持不同的安装方式

钢尺带、玻璃陶瓷或玻璃基体的光栅应用的多样性

该系列产品应用广泛。灵活适配的LIC系列直线光栅尺设计坚固，精度高，支持高速度和大测量长度。部分版本的产品可用于安全型应用或高真空度应用。

高运动速度

LIC系列直线光栅尺不仅精度高，而且支持高速运动。测量步距仅1 nm和运动速度可高达600 m/min。绝对式位置测量，并且抗污性能优异，可靠性高。

大测量长度

可选该系列直线光栅尺的不同版本，测量长度可达28米。这些光栅尺拥有高动态性能、高可靠性并在测量长度的全长上保持一致的高精度。

对污染不敏感

德国HEIDENHAIN海德汉敞开式直线光栅尺这系列光栅尺采用大扫描区设计，拥有优异的抗污性能。测量基准上的局部异物几乎不影响信号质量和测量可靠性。

海德汉敞开式直线光栅尺核心是非接触光学扫描（莫尔条纹 / 干涉）+ 高精度光栅基准 + 单场扫描 + 电子细分，把直线位移直接转换成纳米级电信号，无机械传动误差，是超精密直线测量的核心部件。

一、核心结构（两大件，无接触）

光栅尺 / 尺带（固定）

材质：玻璃陶瓷（LIP/LIC） 或 钢带（LIDA/LIF），热膨胀系数极低。

光栅：光刻周期性栅线（增量式）或绝对编码道（绝对式），栅距20 μm / 8 μm / 2 μm；分三种工艺：

METALLUR：金属镀金栅，抗污，20 μm；

SUPRADUR：相位光栅，三维，抗污强，≤8 μm；

OPTODUR：超高反相位光栅，≤2 μm，精度最高。

参考点：集成零位刻轨，用于回零 / 校准。

读数头（移动，气隙 0.1–0.3 mm）

光源：LED / 红外激光，平行光照明。

光学：准直镜 + 扫描掩膜（指示光栅），生成莫尔条纹 / 干涉场。

探测器：光电二极管阵列，接收光强变化。

信号处理：HSP ASIC，放大、细分、纠错、输出

接口：1Vpp（增量）、EnDat/SSI/BISS-C（绝对）

二、工作原理（分增量 / 绝对，两种扫描）

1. 增量式（LIP/LIF/LIDA，）

（1）莫尔条纹扫描（标准精度，栅距 20 μm）

HEIDENHAIN海德汉敞开式直线光栅尺照明：LED 平行光穿过标尺光栅与读数头指示光栅（栅距同，微小夹角）。

条纹生成：重叠区形成明暗莫尔条纹，间距放大（如 20 μm 栅距→数 mm 条纹）。

光电转换：探测器输出两路正交正弦波（A/B 相，90°），判向 + 计数。

电子细分：ASIC 16–1024 倍细分，20 μm 栅距→20–200 nm分辨率。

零位：每参考点 1 个Z 相脉冲，回零校准。

（2）干涉扫描（超高精度，栅距≤8 μm，LIP 6000）

衍射：精细相位光栅（4–8 μm）使光多级衍射HEIDENHAIN。

干涉：±1 级衍射光叠加，形成正弦干涉场（周期 = 栅距 / 2）

细分：干涉信号4096 倍细分，分辨率 **<1 nm**，精度 ±0.1

2. 绝对式（LIC 4100，上电即读）

光栅：多圈绝对编码道（单圈 23 位 + 多圈），每个位置二进制地址。

读取：读数头并行读取所有码道，直接输出绝对位置，无需回零。

协议：EnDat 2.2/3，位置 + 速度 + 温度 + 诊断，实时上传。