影响光栅尺测量准确度的是在光栅整个测量长度上的位置偏差和光栅一个信号周期内的位置偏差。光栅尺的准确度(精度)用准确度等级表示,Heidenhain定义为:在任意1m测量长度区段内建立在平均值基础上的位置偏差的最大值Fmax均落在±a(μm)之内,则±a为准确度等级。
Heidenhain仪器校准准确度等级划分为:±0.1、±0.2、±0.5、±1、±2、±3、±5、±10和±15μm。由此可见,Heidenhain光栅尺的准确度等级和测量长度无关,这是很高的一个要求,目前还没有一家厂商能够达到这一水平。 现在Heidenhain玻璃透射光栅和金属反射光栅的栅距只采用20μm和40μm,对衍射光栅栅距采用4μm和8μm,光学二倍频后信号周期为2μm和4μm。Heidenhain要求开式光栅一个信号周期的位置偏差仅为±1%,闭式光栅仅为±2%,光栅信号周期及位置偏差见表2。
表2 光栅信号周期及位置偏差 光栅类别——信号周期(μm)——一个信号周期内的位置偏差(μm) 几何光栅——20和40——开启式光栅尺±1%,即±0.2——±0.4;封闭式光栅尺±2%,即±0.4——±0.8 衍射光栅——2和4——开启式光栅尺±1%,即±0.02——±0.04;封闭式光栅尺±2%,即±0.02——±0.08 (2)信号的处理及栅距的细分 光栅的测量是将一个周期内的绝对式测量和周期外的增量式测量结合在一起,也就是说在栅距一个周期内将栅距细分后进行绝对的测量,超过周期的量程则用连续的增量式测量。
为了保证测量的精度,除了对光栅的刻划质量和运动精度有要求外,还必须对光栅的莫尔条纹信号的质量有一定的要求,因为这影响电子细分的精度,也就是影响光栅测量信号的细分数(倍频数)和测量分辨率(测量步距)。