时栅

另辟的蹊径

2015年，习近平总书记在调研中科院西安光学精密机械研究所时提到“核心技术靠化缘是要不来的，必须自力更生。”基于我国光栅技术发展现状，要实现该领域的突破，需要变换研究思路，从原理上进行创新，从根本上解决问题。

我国科学家彭东林教授另辟蹊径，提出了利用“时间测量空间”的重要学术思想，并由此诞生了原创的时栅技术，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。

演绎

时光的秩序

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：在相对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。

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。

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。

打磨

创新的迭代

时栅团队从1996年到1999年开始探索时栅研发，再从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。

转化

市场的验证

一粒种子的破土需要什么？无疑是合适的温度、湿度、环境以及优质胚胎等。同样的，任何一项科研成果的转化，都离不开人才、技术、资金、政策等支持。

时栅技术需要走出实验室，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了通用技术集团国测时栅科技有限公司（以下简称“国测时栅”）。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。

国测时栅面向国家和通用技术集团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。

国测时栅的纳米时栅包括绝对式直线时栅和圆时栅。其中，直线时栅目前最高精度可达±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″，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，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

应用案例

目前，通用技术国测时栅旗下直线时栅和圆时栅位移传感器已和数控机床、精密计量等领域多家重要单位达成合作意向，并进行了成功的小批量试用或现场装机测试，均取得了不错的反馈。

案例1

相关时栅产品应用于机床位置全闭环反馈，是取得成功应用的首款国产高精度绝对式直线位移传感器。

案例2

相关时栅产品应用于直驱转台和直线平台位置反馈，在高速运动状态下仍能实现精密的绝对定位，使设备在高速状态下表现依然平顺稳定。

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