项目名称

时空坐标转换方法与时栅位移传感器

编  号

持有单位

重庆工学院

通讯地址

重庆市杨家坪　重庆工学院电子学院

邮  编

400050

联系人

彭东林

联系电话

（023）66759312

电子邮件

pdl@cqit.edu.cn

项目所属行业

制造业

应用领域

精密计量、数控

合作方式

面议

项目简介

本项成果来源于两项国家自然科学基金的连续资助，历时8年完成。本项目主要研究“用时间测量空间”，从而回避高精度机械加工而实现精密位移测量的新方法、新技术和新型位移传感器。据此思想发明出全新原理的位移传感器——时栅位移传感器，其最大特点在于无需高精度机械刻线加工而实现高精度，从而具有价格特别低、结构简单耐用、智能化程度高等显著优点。我们已拥有相关的两项发明专利和一项实用新型专利。本项目通过了由国家自然科学基金委员会组织的专家鉴定，鉴定委员会由包括天津大学和清华大学的两个“测试技术与仪器国家重点实验室”主任（其中一位为工程院院士叶声华）在内的国内顶尖级专家组成。鉴定意见认为“本项研究提出的不用刻线尺而实现精密角位移测量的新方法和技术，具有显著的创新性，处于国际先进水平，时栅位移传感器原理属国内外首创，具有广泛的应用前景”。

2005年本项目获得重庆市技术发明一等奖，现已得到国家“863”、科技部“中小企业创新基金”、国家自然科学基金和国防科工委“军品配套项目”等国家级项目支持，开展其产品化、产业化工作。

技术先进性

与常用的光栅系统相比较，时栅系统因彻底回避了精密机械刻线而使加工难度和成本大幅度减低；因使用高频的时钟脉冲而使分辨率大大提高；因勿需电子细分箱而使结构显著简化；因与单片微机技术融为一体而使智能化程度大大加强…。在同样的轴系加工条件下，时栅与光栅的精度相当。

时栅传感器作为一种独立的精密测量器件，可广泛应用于各种回转分度工作台、检测定位装置和精密测角仪等，以满足计量部门和工厂的科研与生产需要，市场广阔。同时由于时栅成本低（仅为其它同等精度产品的1/50~1/10）、精度高、可连续任意分度、自动显示，而具有很强的市场竞争力。

推广应用情况及市场前景

本项目研制的精密圆分度装置采用了原创性的技术，主要竞争优势在于精度高、成本低、可靠性好、智能化程度高。

本项目产品为国际、国内首创，其技术达到国际先进水平，在成本上占有绝对优势，产业化后，将在较短的时间内占有一定的国内市场份额。近期，本产品进入国际市场还有一定的难度，但可以完全替代进口产品，为国家节约大量外汇，根本上提高我国制造业的核心竞争力。随着本项目开发进程的加快，产品营销网络体系的完善，本项目产品形成批量生产时完全有望进入国际市场，实现出口创汇。

中国正在成为制造业大国，精度和质量是机电产品的生命。在制造业中大量应用的光栅、磁栅、容栅等都是由外国人发明的。其中用得最多的光栅已有50年历史，我国虽已掌握其原理，但因对机械刻线精度要求太高，我国自己生产的光栅质量、可靠性和抗干扰力等多年来始终达不到国外产品水平，于是出现德国光栅一统天下的局面。中国人生产一台机械分度转台的价格约1～3千元，德国光栅价格约6万元，组合起来的高精度数显转台售价10万元以上。这个例子可以大概反映我国机电产品“国内生产劳动密集型外壳＋外国人掌握核心关键技术”的现状。而时栅传感器成本现在在2000元以内，远期可控制在1000元以内，结构特别简单，具有强竞争力，一旦实现产业化，将在制造业中的数控加工中心、数控机床中产生革命性的重大影响。按照我国每年进口光栅、容栅价值数亿元人民币，进口数控加工中心、数控机床数百亿元人民币估算，时栅产业化后的直接经济效益在数千万元以上，间接经济效益在十几亿元以上。并且时栅作为一种中国人原创并拥有完全知识产权的核心技术，产生的社会影响难以估量。

经济效益分析

精密圆分度装置可广泛用于计量、制造业、国防和军工等行业的检定部门，市场难以估量。精密时栅传感器和光栅位移传感器相比，性能相当，成本不到光栅的1/10。以时栅位移传感器为关键部件的圆分度装置与以光栅传感器为关键部件的圆分度装置相比，成本是后者的1/10左右，具有很强的市场竞争力。同时本项目研制的精密圆分度装置拥有完全自主知识产权，可以提升我国在该技术领域的水平，具有显著的经济效益和社会效益。