玻璃光栅尺线性编码器在哪里使用？

线性编码器通常按其扫描技术分类——光学或磁性。磁性编码器使用金属刻度（通常称为“磁带”），而光学编码器使用金属或玻璃制成的刻度。尽管近年来磁性编码器在分辨率和精度方面有了很大的提高，但对于单微米和亚微米的测量分辨率，光学编码器仍然是更好的选择。在可用于光学编码器的两种基板中（金属和玻璃），玻璃基板主要用于需要低至纳米级分辨率的应用。

何时真正需要亚微米分辨率？

可以说，玻璃光栅尺线性编码器最常见的应用是超精密加工，尤其是用于航空航天工业的光学元件和零件的磨床和车床。还必须检查加工至个位数或亚微米精度的零件，玻璃刻度尺使测量设备（如坐标测量机 (CMM)）能够执行此任务。

除了提供比磁性版本更高的分辨率外，玻璃光栅尺线性编码器还具有低得多的热膨胀系数，这意味着光栅尺几乎不受温度变化的影响，温度变化会改变光栅尺的间距并降低测量精度。玻璃刻度编码器也可用于真空环境，包括高真空和超高真空。

但是玻璃光栅仍然是一种小众产品——在大多数情况下，它们只在绝对必要的情况下使用。这部分是因为成本，还因为玻璃光栅尺线性编码器与磁性版本相比，在应用和集成方面面临不同的挑战。与大多数磁性编码器相比，光栅间距更细，安装中的任何错误都会对光学尺的精度产生更明显的影响。

玻璃尺比磁带尺更硬，但安装表面的平整度对于玻璃基板比金属带更为重要。安装读取头需要在五个轴上对齐，以实现读取头和标尺之间的正确气隙——这是一个劳动密集型的过程。

一旦安装了光栅尺，保护它免受污染就极为重要。在大多数情况下，磁性刻度仅对磁性污染敏感，而光学编码器对任何干扰光传输的碎屑敏感。这可能是一个难以克服的问题，因为线性标尺安装在正在执行工作的行进轴上，通常将编码器直接放在切屑、液体和其他碎屑的来源处。保护光学编码器（尤其是玻璃光栅尺）免受污染的最常见方法是将光栅尺封闭在外壳中，并可选择对外壳进行空气吹扫，以更好地防止灰尘和液体进入。但是外壳会增加成本、磨损点和滞后，这本身会影响测量精度。因此将尺带安装在带有唇形密封件的铝挤压件中是防止其受到污染的最有效方法。

图片来源：海德汉

玻璃光栅中的代表有：

海德汉的DIADUR玻璃基体三维铬线格栅典型为栅距8 µm。PRECIZIKA浮法玻璃、BK7光学玻璃，精度等级可达±1。

玻璃光栅的扫描原理采用的是光电扫描中的干涉扫描。玻璃刻度标有非常细的线条，称为光栅或刻度，光栅周期（间距）小至仅几微米。干涉扫描通常用于 5 微米或更小的栅距——在刻度上使用 3 维结构，并依赖于光的衍射和干涉。当光穿过分划板时，它被衍射成三个分波，当这些分波碰到标尺时，标尺上的 3-D 光栅就会衍射这些波。然后波再次在分划板处相遇，在那里它们进一步衍射并相互干扰。当标线和刻度相对于彼此移动时，会产生交替的光强。这种光强度的变化由光伏电池监测并转换成电信号。