给精密制造装上“天眼”—自主可控精密技术及器件：通技国测纳米时栅
原创 山涧果子 山涧果子
一.官方介绍：
通技集团国测时栅科技有限公司由中国通技（集团）控股有限责任公司与重庆理工大学联手打造，致力于精密技术及器件自主可控研究，积极服务高端装备重大需求。
通技集团国测时栅科技有限公司成立于2021年4月，坐落于国家重要先进制造业中心—西部科学城重庆高新区。公司面向国家高端装备领域的重大需求，围绕原创纳米时栅技术打造“科学装置+国家工程中心+产业化基地”三合一平台，构建“基础研究－应用研究－技术开发－产业化”的创新链条，着力突破高精度高可靠性位移测量领域核心技术，同时以纳米时栅技术为核心竞争力，发展测量、驱动和控制一体化技术，研发“纳米时栅+”关键功能部件和智能装备。
纳米时栅产品于2021年入选国家“十三五”科技创新成就展，2022年作为“中国精度”代表之一入选《坐标中国》主题宣传活动。
2024年10月30日，通技国测时栅科技有限公司生产的RA系列圆时栅位移传感器，成功通过德国SIEMENS（西门子）DRIVE-CLiQ专用协议认证。
应用场景：
1.1量具量仪
随着新材料技术、智能制造技术等不断发展，零部件呈现形貌复杂化、尺寸非标化、体积极端化等演变趋势。因此，对于现代量具量仪设备，不仅需要其测量性能出色，更提出了设备集成度高、灵活性好、适应性强等新要求。
时栅位移传感器以其高精度、高分辨率、高重复性等性能优势，为高端量具量仪赋能增效，可通过配合采集分析软件实现直线。
角度
1.2高端数控机床
数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床，具有精度高、柔性好、工作高效化、功能复合化、控制智能化等特点，是机床现代化发展的主流方向。
位移传感器是数控机床的的关键核心功能部件，通过在移动轴上增设高精度时栅位移传感器，实时跟踪和观察走刀误差，利用位置反馈进行全闭环控制，以实现高精度、高效率、高质量的零件加工，进一步提升数控机床加工性能。
1.3电机及电机模组
电机及电机模组是自动化生产、检测、装配设备的关键功能部件，随着工业自动化和智能化的不断发展，对电机及电机模组等设备控制精度和动态性能的要求也越来越高，在相关应用中，将纳米时栅位移传感器接入控制系统，使得设备本身在开环控制状态下具备一定的定位精度，从而实现更精确、更快速、更稳定的转角或位置控制，满足终端用户快速定位和稳定运行等核心需求。
二.纳米时栅技术简介
时间量是人类目前测量精度最高的物理量，比空间高六个数量级。国际单位制中“米”是用时间来定义，最高长度基准溯源到时间。
1996年彭东林教授提出“通过构建一种高匀速的运动作为参考系，利用时间上的时刻比较来实现位移测量”，形成了“利用时间脉冲构成空间位移测量基准”的原创学术思想和“时栅传感”重大技术发明。
注释：彭东林简介：博士，重庆理工大学教授，重庆市“两江学者”，国务院特殊津贴专家，从事机电一体化、精密测量技术与仪器和智能传感器领域研究。主持的“时栅位移传感器研究”获中国专利金奖，国家技术发明二等奖(均排名第一)。出版《时栅位移传感器与新型机床动态检测系统》、《时栅传感技术与超精密蜗轮副》两部专著，承担《齿轮手册》关于机床传动误差章节的撰写，发表论文100余篇。承担完成国家“863”项目、科技部重大仪器专项、国防科工委“军品配套”项目、国家质检总局等项目多项以及国家自然科学基金项目9项(包含1项重大科研仪器研制项目和1项仪器专款项目)等国家级科研项目。
从1996年～2010年这十几年时间，开展了原创性工作——时栅位移传感器的研制开发，并取得较为突出的成绩。2010年时栅获中国专利金奖、国家技术发明二等奖。目前一方面与央企中国通用集团、上市公司大族激光等合办公司向产业化发展，另一方面利用传感器和测试仪器两项自主核心关键技术，回头进一步深化机床误差动态检测和精度提高研究工作。
通俗来讲，就是在两个坐标系上相互观察对方，一方的位置之差（位移）表现为另一方观察到的时间之差。
刘小康教授及其团队不断对时栅传感技术进行创新迭代，于2010年提出了利用正交变化电场构建一种等效空间域运动作为运动参考系的纳米时栅传感技术，通过简化和优化时间基准的传递过程，科学缩短时间基准传递链的长度，提高运动参考系的匀速性，进而提高测量精度，逐步实现从毫米到微米再到纳米精度的跨越。
时栅与Heidenhain光栅的主要参数性能比较
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