海德漢（HEIDENHAIN）

海德漢（HEIDENHAIN）屬性

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海德漢（HEIDENHAIN）描述

專業經營海德漢（HEIDENHAIN）自動化控制產品、測量設備及提供相關項目服務的技術有限公司。 公司秉承海德漢公司理念，致力于自動化領域的技術開發與應用，努力為用戶提供制造更新穎的、技術上更為先進、更具有競爭力的產品，逐步把企業建成經營多元化，產品系列化的一流現代企業。公司代理德國約翰內斯-海德漢博士所有系列產品，產品內容涉及角度和長度的測量、機床數控系統、刀具和工件的設置和測量、測量值的獲取和顯示，覆蓋了自動化產業各個方面！從市場推廣和銷售以及售前后服務，均有專業人員負責有關方面的工作。多年來，在進一步增強與國內自動化行業伙伴合作的同時，并能為用戶及時提供信息咨詢、配件、易耗品及各種售后服務。角度測量 旋轉編碼器 角度編碼器 磁柵編碼器
長度測量 封閉式直線光柵尺 敞開式直線光柵尺 長度計
數控系統 銑床 車床 驅動技術 附件
設置與測量 測頭 機床測量
數顯裝置 計數卡 數顯裝置

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產品基礎

刻線 高精度的基礎 測量原理 EnDat2.2 機床加工精度 數控機床用直線光柵尺 精度與分辨率

精確的刻度－高精度的基礎



海德漢編碼器的核心部分是測量基準，通常是柵距為0.25µm到10µm的刻線。這些精確的刻線是由海德漢先進的工藝制作出來的（比如DIADUR或AURODUR工藝），它們是影響海德漢編碼器精度的決定性因素。這些刻線存在于規定的細小間隔里，它們的邊緣清晰度很高。而且刻線抵抗機械和化學影響的能力強，抗震動和沖擊的能力也很強。有固定的熱膨脹性能。

　
　
相位光柵 特殊的制造工藝可以生產出有特定光學特性的三維柵格。這些柵格的寬度在幾個微米到四分之一微米之間。
SUPRADUR SUPRADUR工藝制造出來的柵格很像三維光柵，但它們只有平面結構，所以抗污染能力很強。
MAGNODUR 只有幾個微米的非常薄的磁性層上有很精細的磁柵。
DIADUR DIADUR精確刻線由基體上非常薄的鉻層構成，通常基體為玻璃或玻璃陶瓷。刻線的精度在微米和亞微米的氛圍內。
AURODUR AURODUR刻線是由高反射率的被腐蝕的金線構成。AURODUR刻線的基體通常是鋼。
METALLUR 由于反射黃金層的特殊光學合成物， METALLUR刻線顯示為實際成面構造。因此它們特別抗污染。


測量原理



海德漢公司編碼器的功能和精度主要取決于所用的測量基準和掃描方式。

EnDat 2.2 - 雙向數字接口




海德漢公司的EnDat數據接口是用于編碼器的雙向數字接口。可以傳輸絕對式編碼器的位置值也可以傳輸增量式編碼器的位置值，還能傳輸或更新保存在編碼器中的信息或保存新信息。由于采用串行數據傳輸方式，它只需要四條信號線。數據傳輸保持與后續電子設備的時鐘信號同步。傳輸的數據類型（位置值、參數或診斷信息等）可用后續電子設備發至編碼器的模式指令選擇。
　

機床加工精度

機床的熱穩定精度對機加工行業快速變化的經營環境越來越重要。特別是小批量生產必須面對不斷變化的加工任務，無法達到熱穩定條件。同時，首件精度正成為生產訂單創利能力的關鍵。不斷變換鉆孔、粗加和精加操作使機床溫度條件不斷變化。粗加時，銑削率增加到80 %以上，精加時低于10 %。提高加速度和進給速率造成直線驅動的滾珠絲杠發熱。因此，進給驅動的位置測量技術對機床熱特性的穩定具有關鍵作用。


HEIDENHAIN公司生產的用于數控機床的直線光柵尺幾乎可以適用任何應用。它是所有采用閉環控制機床和設備上進給軸的最佳選擇，例如銑床、加工中心、鏜床、車床和磨床。直線光柵尺動態性能好，運動速度可靠性高，沿測量方向的運動加速度大，這些特性使它不僅能滿足常規軸動態性能要求，也能滿足直接驅動設備的高動態性能要求。
HEIDENHAIN也是提供其它應用所需要的直線光柵尺，例如：
a 手動操作的機床
b 沖壓機和彎板機
c 自動化生產設備

直線光柵尺優點
直線光柵尺測量直線軸位置時不存在任何附加的機械傳動元件。用直線光柵尺控制位置的控制環包括了全部進給機構。安裝在滑板上的直線光柵尺可以檢測出機械傳遞誤差并能在控制系統電路中給予修正。因此，它能消除以下潛在誤差源：
a 由于滾珠絲杠溫度特性導致的位置誤差
b 反向間隙
c 滾珠絲杠螺距誤差導致的運動特性誤差
因此，直線光柵尺已經成為高精度定位和高速加工不可或缺的必備條件了。

機械結構
用于數控機床的直線光柵尺采用封閉式結構：鋁制外殼保護光柵尺、掃描單元和軌道免受灰塵、切屑和切削液的影響。自動向下壓下的彈性密封條件保持外殼的密封。
掃描單元的運動軌道摩擦力很小，軌道內置在光柵尺上。連接器將掃描單元和安裝板連接在一起并補償光柵尺和機床導軌的不對正誤差。
光柵尺和安裝板間的橫向和軸向誤差允許為±0.2至±0.3mm，具體數值與光柵尺型號有關。

溫度特性
切削速度的提高和全封閉機床的廣泛應用使機床防護罩內的溫度不斷提高。由于直線光柵尺的溫度特性直線決定著機床加工精度，因此，直線光柵尺的溫度特性指標越快越重要。
一般來說，直線光柵尺的溫度特性應與工件或被測對象一致。溫度變化時，直線光柵尺的膨脹或收縮性必須是確定的和可重視的。HEIDENHAIN公司的直線光柵尺就是為這種應用而特別設計生產的。
HEIDENHAIN公司的直線光柵尺所用的光柵基體具有確定的熱膨脹系數。因此，用戶可以選擇最適合其應用所需溫度特性的直線光柵尺。

動態性能
機床效率和機床性能的不斷提高必然要求更大的進給速度和更高的加速度，同時還必須保持高水平的加工精度。要快速和準確地傳遞進給運動，就要求機床和直線光柵尺具有更高的剛性。
HEIDENHAIN公司的直線光柵尺在測量方向上有很高的剛性。這是機床達到高質量和高精度運動軌跡的重要因素，此外，光柵尺優良的動態性能還來源于它的重量輕的運動部件。

耐用性
機床進給軸的運動行程非常長，三年的運動行程通常要達到10000km。因此，光柵尺的長期穩定和堅固可靠格外重要：它是保證機床穩定可用的基礎。
由于HEIDENHAIN公司的直線光柵尺在設計中充分考慮了各個細節，即使光柵尺工作多年后依然能正常使用。使用壽命長是因為采用非接觸的光電掃描法掃描測量基準，而且光柵尺外殼中的掃描光柵采用滾珠導軌結構。這種密封結構，加上特殊的掃描原理和通過壓縮空氣建立正壓環境的支持使HEIDENHAIN公司的直線光柵尺具有極強的抗污染能力。完善的防護措施確保了高水平的抗電氣噪聲的能力。
“精度”是用來描述物理量的準確程度，其反應的是測量值與真實值之間的誤差，而“分辨率”是用來描述刻度劃分的，其反應的是數值讀取過程中所能讀取的最小變化值。簡比喻：一把常見的量程為10厘米的刻度尺，上面有100個刻度，最小能讀出1毫米的有效值。那么我們就說這把尺子的分辨率是1毫米，他只能1、2、3、4……100這樣讀值；而它的實際精度就不得而知了，因為用這把尺讀出來的2毫米，我們并不知道他與真實絕對的2毫米之間的誤差值。而當我們用火來烤一下它，并且把它拉長一段，然后再考察一下它。我們不難發現，它還有100個刻度，因而它的“分辨率”還是1毫米，跟原來一樣！然而，它的精度顯然已經改變了。
對于編碼器來說，“分辨率”除了與刻線數有關外，還會因電氣信號方面的影響而改變，它是可調的，可控的，它可以隨著對信號的細分而改變，細分倍數越高，分辨率越小，但是細分倍數越高，引入加大的誤差就越大。而精度，更多的偏向于機械方面，一個產品生產出來后，他的精度基本已經固定（有些高精度的產品可以對信號進行補償等來提高精度），這個數值是通過檢測出來的，它與產品的做工，材料等綜合性能息息相關，我們難以通過計算來得出一個具體的數值作為精度的依據，大多只能在使用的過程當中判斷出精度的好壞來。
例如，對于13bit的ECN413，其碼盤上的絕對位置數為：8192，則：計算出的分辨率為158角秒，也就是說，在讀取數值的時候，要求數值間的跳動是158角秒，如果要讀取的第一個數值是0，則第二個讀取的數值要大于158，若要小于158，則我們需要選取更小的分辨率。當要讀取158這個數值的時候，由于誤差的存在，并不可能得到絕對的158秒，編碼器所讀取出來的158秒與絕對真實158秒之間的誤差，就取決于精度了。所以說，精度，是在分辨率的基礎上來談的。
而并非越細分得到小的分辨率就越好，因為細分會引入誤差和擴大誤差，過度的細分將無法保證精度！需要多少倍的細分，能做到多少倍的細分，前提必須是在保證精度的基礎上進行的，因為精度在使用前的不可見性而高倍細分是不負責任的。碼盤質量越高，刻線越好，信號質量信號越好，細分后產生的誤差就越小，這受到一臺編碼器綜合性能的影響，這也就是為什么會在相同的參數下，會有不同品牌，不同價位編碼器的一個原因。
例如，我們要讀取的數值為1、2、4、7、8，我至少要選擇1個單位的分辨率，選擇2個單位的分辨率是顯然不行的，因為我們讀出了1這個數值，則2是讀不出來的，在選擇1個單位分辨率的基礎上，我們讀出來的1與真實絕對的1的誤差就是精度。機床上的數控系統對于直光柵是有分辨率的設定的，需要讀取的數值間隔小于分辨率，機床就有可能會抖動或出錯等。
對于絕對式帶增量信號編碼器，能夠精確的保持串行傳輸的絕對位置值與增量值同步，絕對值確切的對應一個增量信號，位置值一定在一個增量信號的正弦周期之內。如ECN413為13位絕對式，帶512線的增量信號，絕對位置間隔158秒，若要讀取兩個碼盤位置中間的一個位置是不合適的，但是，我們可以通過對其所帶的1Vpp增量信號進行細分，如細分100倍，則相當于在兩個絕對位置之間又引入了幾個細分后的位置，我們可以在絕對位置值的基礎上，通過計算細分后的增量脈沖數而讀取兩個絕對位置之間的一個位置值，如：512線細分100倍，絕對位置1數值是0，絕對位置2數值是158，則讀取這兩個位置間的位置可以在位置1：數值0的基礎上多出一個脈沖則是25，兩個則是25x2=50……但是，帶增量信號的絕對式編碼器本身是不帶細分的，這就要求用戶能自行的對增量信號進行細分處理。
　

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