高档数控机床被称为“大国重器”,作为重器之眼的绝对式光栅尺是决定数控机床精度的重要因素之一,所以它的可靠性与精度是数控机床厂家的重点关注对象。国产绝对式光栅尺起步较晚,如何提高国产绝对式光栅尺的可靠性与精度,达到国外产品的性能指标是国产绝对式光栅尺急需解决的问题。本文对国产绝对式光栅尺的可靠性与误差进行了相关研究,主要研究了绝对式光栅尺的关键技术、绝对式光栅尺的可靠性、绝对式光栅尺单周期内的位置误差和绝对式光栅尺全量程内的位置误差,具体内容包括以下5个方面:（1）研究了绝对式光栅尺的单轨绝对位置编码技术、莫尔条纹计量技术、单场扫描技术、专用集成光电器件技术和绝对式光栅尺的机械结构。（2）分析了绝对式光栅尺的主要故障模式及其可能产生的传递影响。研制了绝对式光栅尺的可靠性试验设备来考察绝对式光栅尺的可靠性。对绝对式光栅尺进行可靠性设计,包括尺壳与支撑件一体化等六个方面,以此来提高绝对式光栅尺的可靠性。对绝对式光栅尺进行环境试验,评估绝对式光栅尺的抗干扰能力和环境适应性。（3）研究了莫尔条纹信号质量与绝对式光栅尺单周期内位置误差的关系,分析了莫尔条纹信号的直流电平、等幅性、正交性、正弦性对单周期内位置误差的影响,结果表明:当四种误差源的偏差幅度一致时,正交性偏差对光栅尺单周期内位置误差影响最大,其次为直流电平偏差和正弦性偏差,等幅性偏差的影响最小,当各项误差源的偏差幅度低于20%时,可以用各项误差源独立引起的单周期内位置误差曲线叠加后的曲线近似表示单周期内位置误差。分析了影响绝对式光栅尺单周期内位置误差的因素。创新性地提出了三种减小绝对式光栅尺单周期内位置误差的方法:通过自制装调设备提高绝对式光栅尺的装调精度,ASIC器件与指示光栅的装调偏差小于1μm,指示光栅与标尺光栅的转角偏差小于0.05°;提出一种指示光栅的移相消谐波方法,通过在指示光栅上设计不同相位的明暗条纹组来降低莫尔条纹信号中的高次谐波含量,3次谐波占比由原来的2.77%下降到0.04%;提出一种基于光闸莫尔条纹方案的单场扫描方法,通过改变指示光栅增量窗口的排列方式来减小线性误差对正、余弦信号相位的影响,进而减小单周期内位置误差。（4）采用理论与试验相结合的方法研究了光栅副空间位置变化对单周期内位置误差的影响,结果表明:同样的角度,指示光栅绕z轴旋转后,信号幅值最小,单周期内最大位置误差最大;指示光栅绕x轴旋转后,信号幅值最大,单周期内最大位置误差最小。（5）研究了绝对式光栅尺全量程内位置误差的组成,主要包括标尺光栅误差、安装测量误差、温度误差和振动误差,研究每种误差的成因及减小措施。创新性地提出了三种减小绝对式光栅尺全量程内位置误差的方法:直接刻划1.5米母光栅减小长光栅的拼接误差;采用改进的母光栅拼接工艺提高拼接质量,拼接误差小于1μm;采用刚柔结合的尺壳固定方式减小固定孔对光栅尺温度特性的影响,既保证了光栅尺在数控机床上的固定刚性,又保证了光栅尺具有确定的和可重复的温度特性,方便数控机床厂家对光栅尺进行温度误差补偿。在试验室内对绝对式光栅尺进行基于数控系统的全量程内位置误差闭环测量,结果表明:激光干涉仪的反射镜放置在三个不同的位置时,绝对式光栅尺的重复定位精度均可以达到2μm。在同一台数控机床上对国产绝对式光栅尺与海德汉绝对式光栅尺进行重复定位精度、补偿后的定位精度、未补偿时的定位精度这几个指标的对比,结果表明:国产绝对式光栅尺三轴的重复定位精度都可以达到2.5μm,补偿后的定位精度都可以达到4μm,与海德汉光栅尺已经非常接近,完全可以满足数控机床厂家的使用需求。本文研究了提高绝对式光栅尺可靠性与精度的方法,对加快绝对式光栅尺的国产化进程具有重要的意义。