國內(nèi)外首創(chuàng)——時柵技術(shù)牛在哪兒？

前言

時柵技術(shù)牛在哪兒？

在精密加工、工業(yè)測控（動態(tài)測量）領(lǐng)域，精密位移傳感器是不可或缺的重要組成部分，被比作智能制造之眼，它的性能直接決定了加工制造環(huán)節(jié)的精度。

國內(nèi)精密位移測量領(lǐng)域的困境

目前市面上的位移傳感器以應(yīng)變式、電感式、光柵、容柵、磁柵等傳感技術(shù)為主，其中光柵傳感器因具有精度高、安裝方便、易實現(xiàn)數(shù)字化等優(yōu)點，在機床加工、檢測儀表等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。然而，從巴黎統(tǒng)籌委員會到瓦森納協(xié)定，作為核心功能部件，高端光柵技術(shù)被國外巨頭們進行嚴格戰(zhàn)略性封鎖，進口光柵存在價格高、貨期長、售后難的問題。國內(nèi)精密位移測量領(lǐng)域面臨多重困境，高端光柵國產(chǎn)化已到了刻不容緩的地步。

近年，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，由過去依賴人力、資源和能源的要素驅(qū)動向創(chuàng)新驅(qū)動的發(fā)展方式轉(zhuǎn)變。當下全球疫情及貿(mào)易戰(zhàn)催生產(chǎn)業(yè)鏈重構(gòu)，進一步釋放出智能制造裝備市場對國產(chǎn)高端光柵的需求。目前，海德漢、雷尼紹、法格等歐美供應(yīng)商掌控著高端光柵的主導權(quán)，國內(nèi)的高端智能裝備配置的大都為國外光柵，國內(nèi)光柵廠商主要參與中低端市場的競爭。

當下，我國高端制造業(yè)亟待突破核心瓶頸、解決關(guān)鍵技術(shù)受制于人、自主創(chuàng)新系統(tǒng)布局、先進制造強基爭先的迫切問題。但由于國內(nèi)基礎(chǔ)工業(yè)薄弱、高端光柵制造工藝的技術(shù)封鎖和數(shù)控系統(tǒng)的限制，我國高端制造業(yè)發(fā)展緩慢。為擺脫國外技術(shù)掣肘，搶占新一輪的國際競爭制高點，在國產(chǎn)替代大趨勢下，高端核心設(shè)備的國產(chǎn)化、自主化以及關(guān)鍵功能部件的自主創(chuàng)新是大勢所趨。

國內(nèi)大量程光柵技術(shù)難以實現(xiàn)突破

盡管我國近幾年已在高端制造領(lǐng)域取得了長足的進步，但與西方發(fā)達國家相比，國內(nèi)某些制造基礎(chǔ)設(shè)施、制造工藝和工業(yè)整體水平方面仍然較為落后。國外對我國一直采取高新技術(shù)封鎖、高檔產(chǎn)品限制的歧視性政策，尤其是光柵制造設(shè)備，對我國發(fā)展此項技術(shù)形成嚴重制約。雖然我國也能刻制出光柵樣機，但受加工設(shè)備和工藝整體水平限制，往往只能在較小量程范圍的局部區(qū)域達到納米級精度水平，大量程制造難以實現(xiàn)。

革命性技術(shù)源頭創(chuàng)新

關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的，必須依靠自主創(chuàng)新，基于我國的技術(shù)現(xiàn)狀，要實現(xiàn)本領(lǐng)域的突破，需要變換研究思路，從原理上進行創(chuàng)新，從根本上解決問題。

一所坐落于中國西南工業(yè)重鎮(zhèn)的高?！?/strong>重慶理工大學，從技術(shù)源頭上另辟蹊徑，提出了利用“時間測量空間”的重要原創(chuàng)學術(shù)思想，歷經(jīng)20年艱難科研之路，研發(fā)出了一種不同于光柵原理的技術(shù)——時柵，突破了高端裝備的精密位置檢測難題，掌握了精密位移測量關(guān)鍵核心技術(shù)的自主知識產(chǎn)權(quán)。

時柵技術(shù)作為我國自主研發(fā)的首創(chuàng)性成果，通過建立空間位移和時間基準之間的關(guān)系，發(fā)揮時間量是人類測量精度最高的物理量這一客觀優(yōu)勢，利用時間上的時刻比較來實現(xiàn)位移測量，從而達到高精度、高可靠性的測量目的。可通俗理解為：在相互勻速運動的兩個坐標系上互相觀察對方，一方的位置之差（位移）表現(xiàn)為另一方觀察到的時間之差。

時柵技術(shù)已發(fā)展成為我國精密位移測量領(lǐng)域的標志性成果，獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎1項、中國專利金獎1項、重慶市技術(shù)發(fā)明一等獎2項，成功申請國外專利12項、國內(nèi)專利25項。2021年10月，“大量程納米時柵位移測量技術(shù)及器件”作為35項代表科技成果轉(zhuǎn)化的典型案例之一，亮相國家“十三五”科技創(chuàng)新成就展，作為創(chuàng)新科技成果轉(zhuǎn)化制度的第一典型案例參展，展示中國高端裝備關(guān)鍵功能部件研發(fā)“智造”水平。2020年12月，我國最高法定計量機構(gòu)——中國計量科學研究院的兩次現(xiàn)場測試結(jié)果和國家角度基準的比對結(jié)果顯示，時柵精度和分辨力在2016年度的“國際領(lǐng)先水平”基礎(chǔ)上取得新突破，達到了現(xiàn)有檢測儀器水平的極限。

國家技術(shù)發(fā)明二等獎

中國專利金獎

重慶市科學技術(shù)一等獎

（滑動查看圖片）

時柵團隊從1996年到1999年開始探索時柵研發(fā)，2011年至今，成功研發(fā)出可媲美高端光柵的第三代納米時柵。納米時柵是利用正交變化的電場構(gòu)建一種等效空間域運動作為運動參考系，建立空間位移和時間基準之間的關(guān)系，通過控制電場強度的變化規(guī)律獲得等效空間域運動。時柵團隊為同時實現(xiàn)“大量程、納米精度、高分辨力”，通過不斷對技術(shù)進行攻堅克難、改進驗證，走出了一條完全不同于國內(nèi)外已有技術(shù)發(fā)展的新思路，依托時柵理念，開發(fā)出了一種高精度運動控制、耐油污粉塵的新型位移傳感器，實現(xiàn)了從思想到技術(shù)、從技術(shù)到產(chǎn)品的里程碑。

納米時柵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化

助力裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級

走出實驗室，邁向產(chǎn)業(yè)化，使科研貼近企業(yè)、貼近市場。2021年4月，中國通用技術(shù)集團和重慶理工大學共同成立的通用技術(shù)集團國測時柵科技有限公司（以下簡稱“國測時柵”）落戶西部（重慶）科學城，標志著時柵成果正式開啟轉(zhuǎn)化應(yīng)用、服務(wù)市場用戶的新階段，納米時柵產(chǎn)業(yè)化進程全面提速。

△通用技術(shù)集團國測時柵科技有限公司揭牌

納米時柵包括絕對式直線時柵和圓時柵。直線時柵最高精度可達±3μm，廣泛應(yīng)用于需要極高位置測量精度的設(shè)備和裝備，包括超精密機床和設(shè)備、量具量儀、半導體工業(yè)的測量和生產(chǎn)設(shè)備；圓時柵最高測量精度可達±1角秒，主要用于機床回轉(zhuǎn)工作臺、伺服電機、自動化設(shè)備、工業(yè)機器人等領(lǐng)域，填補了國內(nèi)高端精密位移測量領(lǐng)域空白，一舉打破西方技術(shù)封鎖、擺脫國外產(chǎn)品依賴，成為國內(nèi)高端裝備企業(yè)發(fā)展道路中的堅強后盾。

敞開式直線時柵

分體式圓時柵

國測時柵本著服務(wù)國家戰(zhàn)略、實現(xiàn)客戶價值的使命，致力于打造以納米時柵技術(shù)為核心的世界一流高科技企業(yè)。同時立足客戶需求，以幫助客戶提升核心競爭力為己任，加強精密位移功能部件的供給保障，為客戶的供應(yīng)鏈安全和穩(wěn)定貢獻力量。

原創(chuàng)技術(shù)離不開中國企業(yè)的支持，我們誠摯的邀請您體驗國測時柵這兩款產(chǎn)品，期盼能得到您的寶貴意見。希望通過此次評測活動，搭建一個技術(shù)研討的服務(wù)平臺，合力推動國產(chǎn)裝備創(chuàng)新技術(shù)的實踐推廣，攜手推進我國高端裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

免責聲明

文章來源：國測時柵

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