時間，我們通常在一起說話，好像我們從來沒有分開過。但是，時間是一個抽象的概念，看不見，摸不著；光是一種看得見摸得著的物質(zhì)。兩者的聯(lián)系最多只能在愛因斯坦的相對論中找到，也是時間和光速的聯(lián)系。

反正光和時間，根據(jù)它們的原理創(chuàng)造出來的裝置和衍生應用，在我們的生活中隨處可見。與光同行，與時俱進。今天，我們將學習位移測量中的光和時間。

測量——進步的階梯

測量是人類對自然界客觀事物獲得量化觀念的認知過程。在這個過程中，人們會發(fā)明創(chuàng)造許多特殊的工具來幫助自己做實驗和分析，獲得對客觀事物的數(shù)量概念和內(nèi)在規(guī)律的認識。在現(xiàn)代社會，無論是科學實驗還是生產(chǎn)過程，一旦離開測量，都會給工作帶來很大的盲目性。

根據(jù)被測對象，選擇特定的測頭、測針，測量包括機械測量、電學測量和光學測量...這些不同的分類有共同的問題需要解決，如測量系統(tǒng)分析、測量誤差分析等。它們有不同的特點，如各種物理參數(shù)的測量原理、方法和工具。

位移-測量的基礎(chǔ)

它是測量分類之一，是指測量物體在位移方向上的絕對或相對位置。一般來說，位移測量包括線位移和角位移的測量，通常理解為長度和角度的測量。位移測量有廣泛的應用，如工程。第一，可以直接檢測物體的運動和轉(zhuǎn)動——機床工作臺的位移、轉(zhuǎn)軸的徑向和軸向運動誤差等。二、小/最小位移的測量可以反映其他物理量的大小——水平測量。

位移測量可以是接觸式或非接觸式的。測量方法有很多，如積分法、回波法、線位移和角位移轉(zhuǎn)換法、位移傳感器法等。

傳感-精確的伴侶。

位移傳感器法是目前應用最廣泛的位移測量方法。位移傳感器分為線位移傳感器和角位移傳感器。

精密測量是精密加工的基礎(chǔ)，是制造業(yè)中影響制造精度的決定性因素之一。在精密加工和工業(yè)測控(動態(tài)測量)領(lǐng)域，精密位移傳感器是不可缺少的重要組成部分，被稱為“智能制造的眼睛”。其性能水平直接決定了加工制造的精度水平。

光柵高端閾值

目前常見的位移傳感器主要有應變式、電感式、光柵式、容柵式和磁柵式。其中，光柵傳感器因其精度高、安裝方便、易于數(shù)字化而被廣泛應用于機床加工、檢測儀器等行業(yè)。

光柵位移測量起源于二十世紀五十年代。1954年，在英國建立了第一臺用莫爾條紋測量線位移的工作樣機。然后，各國開始不斷研究，逐漸建立和發(fā)展了基于干涉和衍射的測量系統(tǒng)。比較知名的有:德國Heidenhain在60年代開始生產(chǎn)線性光柵尺，之后又推出開放式光柵尺。日本佳能從90年代開始申請大量衍射光干涉專利，不斷研發(fā)位置傳感器；中國科學院長春光機所于1959年自主研制出第一臺光柵刻劃機和第一個光柵。近年來，它還生產(chǎn)了高精度的階梯光柵。

光柵技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了幾十年，德國和日本的一些供應商控制著高端光柵的主導權(quán)。國內(nèi)高端智能設(shè)備大多配備國外光柵，國內(nèi)光柵廠商主要參與中低端市場的競爭。此外，從巴黎協(xié)調(diào)委員會到瓦塞納爾協(xié)議，高端光柵技術(shù)作為核心功能部件，一直被國外巨頭進行嚴密的戰(zhàn)略封鎖。能進口的光柵也有一些問題，比如價格高，交貨期長，售后難。為了在我國精密位移測量領(lǐng)域得到更好的發(fā)展，我們面臨著多重困難，高端光柵的國產(chǎn)化已經(jīng)到了刻不容緩的地步。

中國制造業(yè)選擇的總體趨勢

雖然中國近年來在高端制造領(lǐng)域取得了長足進步，但與西方發(fā)達國家相比，國內(nèi)一些制造業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施、制造工藝和產(chǎn)業(yè)整體水平仍相對落后。就光柵制造設(shè)備而言，雖然國內(nèi)可以雕刻出光柵原型，但受限于加工設(shè)備和工藝的整體水平，只能在局部小范圍內(nèi)達到納米級精度水平，難以實現(xiàn)大規(guī)模制造。

近年來，以智能控制系統(tǒng)、數(shù)控機床、工業(yè)機器人為代表的智能制造裝備產(chǎn)業(yè)迎來高速高質(zhì)量發(fā)展，由人力、資源、能源等要素驅(qū)動向創(chuàng)新驅(qū)動轉(zhuǎn)變。目前全球疫情和貿(mào)易戰(zhàn)催生了產(chǎn)業(yè)鏈的重構(gòu)，進一步釋放了智能制造裝備市場對國產(chǎn)高端光柵的需求。

當前，我國高端制造業(yè)迫切需要突破核心瓶頸，解決關(guān)鍵技術(shù)受制于人、自主創(chuàng)新體系布局、先進制造基礎(chǔ)扎實等緊迫問題。但由于國內(nèi)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)薄弱、高端光柵制造技術(shù)封鎖、數(shù)控系統(tǒng)限制等原因，我國高端制造業(yè)發(fā)展緩慢。為了擺脫國外技術(shù)的束縛，搶占新一輪國際競爭的制高點，在國產(chǎn)替代的大趨勢下，高端核心設(shè)備國產(chǎn)化、自主化，關(guān)鍵功能部件自主創(chuàng)新是大勢所趨。