我为我的车间建造了一个相当便宜（~100 欧元）的 3 轴 CNC 路由器，用于以各种奇特的方式切割木材和铝。它适用于大多数东西，但对于需要高精度的东西，它总是有点偏离。
例如，如果我让它做 2 次相同的切割，一个接一个，任何轴的差异都可以达到 1 毫米。考虑到总工作面积为 800x800x400mm 和我制作的东西的大小，对木材来说还不错，但对于必须装配在一起的铝件来说有点问题。
如果在 2 次削减之间有大量时间/工作，情况可能会更糟。我隔几天进行了相同的切割，更换零件在大件上的差异高达约 2.5 毫米。
现在我想我可以得到更好的轨道、更好的轴承、引擎，任何尝试让它更一致的东西，但我认为最大的收获可以通过软件校准和检查的能力来获得。
TLDR：那么人们用什么来测量高达 1000 毫米的距离，比如说 0.1 毫米的精度？
我环顾了中国的电子商店，但我发现的只是远距离的激光传感器，比如 100m 精度 +- 0.2m 和超声波接近传感器，距离更短但精度非常差。
不过它们很便宜（<10 欧元），这给了我希望。我还具有完全物理控制我想要测量之间距离的两个点的优势，而不仅仅是一个。
我认为您应该深入了解导致错误的原因。要么您缺少步骤，要么您的机械设置过于灵活，或者螺母/轴承中有间隙。如果您不使用寻边器来精确定位工具，您的归位开关的可重复性也可能很差。或者也许它是一个组合。
诸如反弹和灵活性之类的东西很难用软件来弥补。例如，根据切割方向，您可能会从正确位置的刀具开始，但一旦它咬入kerchunk并且您在刀具自行拉入时已经深入工作。或者您可能正在进行顺铣如果龙门架和滑轨太灵活，刀具会在所需路径之外运行。
无论如何，玻璃秤是一种中等价位的方法，可以测量几微米到 1 微米的分辨率。对于便宜的来说，全尺寸的精度可能在 1m 上 10-15um。它们通常具有正交 5V 数字输出（增量），有些可能具有正交正弦信号。但是每个轴的成本可能与您迄今为止投入的成本差不多，并且不能保证您能够在部分精度方面做得更好。此页面的照片
如果您中了彩票，您可以考虑使用 Renishaw 和 Heidenhain 编码器，它们可以达到比光波长低几个数量级的分辨率，并通过绝对测量来实现。
我不想成为坏消息的承担者，但是您偶然发现了加工中的主要问题之一：可重复性。以具有成本效益的方式进行修复并不容易。
通常使用的是带有衍射光栅的光学编码器。
线性标尺连接到机器的一个部分，编码器读取头连接到另一个部分。激光通常用于在刻度上制作称为标记的微观切口。当读取头在两个刻度标记之间移动时，由于衍射，它会输出正弦波。标记之间的距离通常约为 \$20\mathrm{\mu m}\$。这就是他们的样子：
此外，您还会遇到热膨胀问题。一米长的铝梁每开氏度/摄氏度将膨胀 \$23\mathrm{\mu m}\$。如果您的机器部件牢固地固定在一起，则由于机器的不同部件具有不同的长度并且膨胀与长度成正比，因此梁会弯曲。这就是为什么您使用比螺栓更大的孔和橡胶垫圈以便它们可以移动的原因，如美国专利 6,058,618 所示：
我尽量简明扼要，只指出主要问题。我已经避免了轴承、校准、工具磨损等问题。希望这可以为您指明正确的方向。总而言之，要解决这些问题，你需要花很多钱。仅编码器就比您的 CNC 机床贵。
磁性线性编码器胶带怎么样？您经常可以在 eBay 上找到它和相关的传感器。磁带在磁极之间以固定间距用相反磁极磁体编码。一个单独的磁头感应磁极位置并在它们之间进行插值以获得更高的精度。磁带上的标准磁极间距为 1mm，磁极之间有 10、25 和 50 步的插值。控制电子设备测量传感器相对于磁带的运动。
