前言

时栅技术牛在哪儿？

在精密加工、工业测控（动态测量）领域，精密位移传感器是不可或缺的重要组成部分，被比作智能制造之眼，它的性能直接决定了加工制造环节的精度。

国内精密位移测量领域的困境

目前市面上的位移传感器以应变式、电感式、光栅、容栅、磁栅等传感技术为主，其中光栅传感器因具有精度高、安装方便、易实现数字化等优点，在机床加工、检测仪表等行业中得到广泛应用。然而，从巴黎统筹委员会到瓦森纳协定，作为核心功能部件，高端光栅技术被国外巨头们进行严格战略性封锁，进口光栅存在价格高、货期长、售后难的问题。国内精密位移测量领域面临多重困境，高端光栅国产化已到了刻不容缓的地步。

近年，以智能控制系统、数控机床、工业机器人为代表的智能制造装备产业迎来高速高质量发展，由过去依赖人力、资源和能源的要素驱动向创新驱动的发展方式转变。当下全球疫情及贸易战催生产业链重构，进一步释放出智能制造装备市场对国产高端光栅的需求。目前，海德汉、雷尼绍、法格等欧美供应商掌控着高端光栅的主导权，国内的高端智能装备配置的大都为国外光栅，国内光栅厂商主要参与中低端市场的竞争。

当下，我国高端制造业亟待突破核心瓶颈、解决关键技术受制于人、自主创新系统布局、先进制造强基争先的迫切问题。但由于国内基础工业薄弱、高端光栅制造工艺的技术封锁和数控系统的限制，我国高端制造业发展缓慢。为摆脱国外技术掣肘，抢占新一轮的国际竞争制高点，在国产替代大趋势下，高端核心设备的国产化、自主化以及关键功能部件的自主创新是大势所趋。

国内大量程光栅技术难以实现突破

尽管我国近几年已在高端制造领域取得了长足的进步，但与西方发达国家相比，国内某些制造基础设施、制造工艺和工业整体水平方面仍然较为落后。国外对我国一直采取高新技术封锁、高档产品限制的歧视性政策，尤其是光栅制造设备，对我国发展此项技术形成严重制约。虽然我国也能刻制出光栅样机，但受加工设备和工艺整体水平限制，往往只能在较小量程范围的局部区域达到纳米级精度水平，大量程制造难以实现。

革命性技术源头创新

关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的，必须依靠自主创新，基于我国的技术现状，要实现本领域的突破，需要变换研究思路，从原理上进行创新，从根本上解决问题。

一所坐落于中国西南工业重镇的高校——重庆理工大学，从技术源头上另辟蹊径，提出了利用“时间测量空间”的重要原创学术思想，历经20年艰难科研之路，研发出了一种不同于光栅原理的技术——时栅，突破了高端装备的精密位置检测难题，掌握了精密位移测量关键核心技术的自主知识产权。

时栅技术作为我国自主研发的首创性成果，通过建立空间位移和时间基准之间的关系，发挥时间量是人类测量精度最高的物理量这一客观优势，利用时间上的时刻比较来实现位移测量，从而达到高精度、高可靠性的测量目的。可通俗理解为：在相互匀速运动的两个坐标系上互相观察对方，一方的位置之差（位移）表现为另一方观察到的时间之差。

时栅技术已发展成为我国精密位移测量领域的标志性成果，获得国家技术发明二等奖1项、中国专利金奖1项、重庆市技术发明一等奖2项，成功申请国外专利12项、国内专利25项。2021年10月，“大量程纳米时栅位移测量技术及器件”作为35项代表科技成果转化的典型案例之一，亮相国家“十三五”科技创新成就展，作为创新科技成果转化制度的第一典型案例参展，展示中国高端装备关键功能部件研发“智造”水平。2020年12月，我国最高法定计量机构——中国计量科学研究院的两次现场测试结果和国家角度基准的比对结果显示，时栅精度和分辨力在2016年度的“国际领先水平”基础上取得新突破，达到了现有检测仪器水平的极限。

国家技术发明二等奖

中国专利金奖

重庆市科学技术一等奖

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时栅团队从1996年到1999年开始探索时栅研发，2011年至今，成功研发出可媲美高端光栅的第三代纳米时栅。纳米时栅是利用正交变化的电场构建一种等效空间域运动作为运动参考系，建立空间位移和时间基准之间的关系，通过控制电场强度的变化规律获得等效空间域运动。时栅团队为同时实现“大量程、纳米精度、高分辨力”，通过不断对技术进行攻坚克难、改进验证，走出了一条完全不同于国内外已有技术发展的新思路，依托时栅理念，开发出了一种高精度运动控制、耐油污粉尘的新型位移传感器，实现了从思想到技术、从技术到产品的里程碑。

纳米时栅技术产业化

助力装备制造业转型升级

走出实验室，迈向产业化，使科研贴近企业、贴近市场。2021年4月，中国通用技术集团和重庆理工大学共同成立的通用技术集团国测时栅科技有限公司（以下简称“国测时栅”）落户西部（重庆）科学城，标志着时栅成果正式开启转化应用、服务市场用户的新阶段，纳米时栅产业化进程全面提速。

△通用技术集团国测时栅科技有限公司揭牌

纳米时栅包括绝对式直线时栅和圆时栅。直线时栅最高精度可达±3μm，广泛应用于需要极高位置测量精度的设备和装备，包括超精密机床和设备、量具量仪、半导体工业的测量和生产设备；圆时栅最高测量精度可达±1角秒，主要用于机床回转工作台、伺服电机、自动化设备、工业机器人等领域，填补了国内高端精密位移测量领域空白，一举打破西方技术封锁、摆脱国外产品依赖，成为国内高端装备企业发展道路中的坚强后盾。

敞开式直线时栅

分体式圆时栅

国测时栅本着服务国家战略、实现客户价值的使命，致力于打造以纳米时栅技术为核心的世界一流高科技企业。同时立足客户需求，以帮助客户提升核心竞争力为己任，加强精密位移功能部件的供给保障，为客户的供应链安全和稳定贡献力量。

原创技术离不开中国企业的支持，我们诚挚的邀请您体验国测时栅这两款产品，期盼能得到您的宝贵意见。希望通过此次评测活动，搭建一个技术研讨的服务平台，合力推动国产装备创新技术的实践推广，携手推进我国高端装备制造业转型升级。

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文章来源：国测时栅

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