德国HEIDENHAIN海德汉直线光栅尺LC 100工作原理

德国HEIDENHAIN海德汉直线光栅尺 LC 100系列

标准外壳绝对式直线光栅尺

支持高动态性能的直线轴，长度达4240 mm

设计坚固和抗振性能优异

高可靠性和高精度位置测量

成熟可靠机床光栅尺和编码器

可带功能安全特性

接口：EnDat、发那科、三菱、松下和DRIVE-CLIQ

优异的抗振性能

标准尺壳的LC 100直线光栅尺测量长度大、设计坚固和抗振性能优异，可有效抵抗恶劣环境的影响。

德国HEIDENHAIN海德汉直线光栅尺功能安全特性

LC 100直线光栅尺提供功能安全特性和机械连接防松保护功能。集成到系统中后，该解决方案可提供SIL 2级的安全性，最大限度减少故障和支持机床的安全工作。

一致高精度

LC系列直线光栅尺提供一致的高精度。高质量、耐磨陶瓷连接器避免光栅尺在全生命周期工作中的磨损误差。

可靠保护

高效的密封设计，配双密封条，有效避免切屑、粉尘和冷却液进入。密封条与读数头出线采用对角式布局，编码器可直立或侧向安装。

HEIDENHAIN海德汉直线光栅尺总述

核心：光电扫描标尺光栅，读数头与标尺做无接触相对运动，把直线位移转换成相位差 90° 的正弦电信号，再由后续电路细分、计数得到位置；分为成像扫描（莫尔条纹）、干涉扫描（衍射干涉）**两种光学扫描方式，同时分增量式、绝对式两大测量体制。

两大光学扫描原理（重点）

成像扫描原理（LS 系列常用，栅距 20μm、40μm，DIADUR/METALLUR 光栅）

也就是常说的莫尔条纹扫描、单场扫描：

LED 光源→聚光透镜→扫描掩膜（指示光栅）光线穿过掩膜，照射到标尺光栅（玻璃 / 钢带基体上的等距刻线）；

标尺光栅和扫描掩膜相对移动，透光 / 遮光交替变化，形成明暗莫尔条纹；

结构化光电接收器，输出两路相位差 90° 的正弦信号（A、B 相），用于判向、细分；

特点：安装间隙公差宽松，抗污染更好，适合普通数控机床全闭环；海德汉新版单场扫描，用一片大面光栅，信号正弦度更好、谐波小，替代老款 4 场扫描。

干涉扫描原理（LF、LIP、LIF 高精度敞开式，栅距 8μm/4μm，SUPRADUR 相位光栅）

HEIDENHAIN海德汉直线光栅尺衍射 + 光干涉，是海德汉纳米级高精度方案：

光源入射到相位型扫描掩膜，光被衍射成 +1、0、-1 三束衍射光；

照射到反射式相位标尺光栅，反射光里 + 1、-1 级衍射光；

这两束光再次回到扫描掩膜，二次衍射、发生干涉； 标尺每移动1 个栅距，干涉光产生 2 个信号周期；光电管接收交变光强，转为正弦信号；

特点：栅距极小、信号谐波极低，支持超高倍细分，可做到纳米级分辨率；对安装间隙、平行度要求更严格，用于坐标磨、三坐标、精密磨床、直驱平台HEIDENHAIN。

增量式 vs 绝对式（测量体制）

增量式（LS、LF、LB）

标尺上只有周期性等距刻线 + 参考点（零位标记）

原理：读数头移动，不断计数 A/B 正弦信号周期；上电后不知道当前位置须回参考点建立原点；带距离编码参考点的型号，只需移动很短距离即可找到零位；

输出：1Vpp 正弦差分信号（A、B、R 参考点），后端数控卡做细分；

典型：LS187、LF185、LB382 钢带光栅。绝对式（LC 系列，EnDat 为主）

标尺刻有二进制绝对编码轨道 + 增量细分轨道

原理：通电直接读出绝对位置，不需要回零；每一个位置对应编码；增量轨道用来做高精度细分；

接口：EnDat2.2（主流），串行数字位置输出，自带诊断、状态信息；

典型：LC485、LC183，机械尺寸和同系列增量尺兼容，方便升级。

HEIDENHAIN海德汉直线光栅尺基础结构组成

标尺光栅（Scale）：基体分玻璃（短行程高精度）、钢带 METALLUR（长行程，LB、LC200）；光刻铬线 / 相位光栅；封闭式带铝外壳、防尘密封条；敞开式无外壳。

扫描读数头（Scanning Unit）：LED 光源、透镜、扫描掩膜、光电接收阵列、前置放大；

信号处理单元：数控系统 / 细分盒，对正弦信号插值细分，得到最终分辨率；封闭式额外：密封铝壳体、防尘密封条、导向轴承，保护光栅不受切削液、粉尘。