[发明专利]一种六自由度干涉测量系统及方法

摘要

一种六自由度干涉测量系统及方法，包括双频激光发生器、光纤分光器、外差参考光电转换单元、电子信号处理部件，该系统还包括读数头阵列和测量光栅阵列；读数头阵列由三个光栅读数头和三个外差激光读数头交叉叠放而成，测量光栅阵列由三个测量光栅组件和三个外差激光反射镜交叉叠放而成。应用该系统的测量方法为：双频激光发生器产生双频激光经过光纤分光器分为六路进入读数头阵列，读数头阵列将获得的包含测量光栅阵列位移信息的六个电信号输入电子信号处理部件，经解算实现六自由度测量。该测量系统具有结构紧凑、体积小、质量轻、便于布置等优点，适用于光刻机磁浮粗动台和机床直线度标定等需要较大行程位移的六自由度位移和姿态的测量。

主权项

1.一种六自由度干涉测量系统，包括双频激光发生器(1)、光纤分光器(2)、外差参考光电转换单元(5)、电子信号处理部件(6)，其特征在于：该系统还包括读数头阵列(3)和测量光栅阵列(4)；所述读数头阵列(3)由三个光栅读数头和三个外差激光读数头交叉叠放而成，所述测量光栅阵列(4)由三个测量光栅组件和三个外差激光反射镜交叉叠放而成；一个光栅读数头和一个测量光栅组件构成一个相对独立的光栅测量模块，一个外差激光读数头和一个外差激光反射镜构成一个相对独立的外差激光测量模块，六个相对独立的测量模块组成一个2×3的测量模块阵列；其中，一个光栅测量模块配置在该测量模块阵列的第一行第二列，两个光栅测量模块分别配置在该测量模块阵列的第二行第一列和第二行第三列，三个外差激光测量模块配置分别在该测量模块阵列的第一行第一列、第一行第三列和第二行第二列；所述双频激光发生器(1)出射的双频激光经过光纤分光器(2)后，平均分为六束双频激光分别进入读数头阵列(3)的三个光栅读数头和三个外差激光读数头；双频激光发生器(1)出射的参考光信号进入外差参考光电转换单元(5)，转换为外差参考电信号，输入至电子信号处理部件(6)；每个光栅读数头出射一束单频激光至其对应的测量光栅阵列(4)的测量光栅组件，测量光栅组件返回一束携带位移信息的零差测量光信号，沿原光路入射至该光栅读数头，该光栅读数头给出携带位移信息的零差测量电信号至电子信号处理部件(6)，经信号处理得到一个位移值；如此，每个光栅读数头得到一个位移值；每个外差激光读数头出射一束单频激光至其对应的测量光栅阵列(4)的外差激光反射镜，外差激光反射镜返回一束携带位移信息的外差测量光信号，沿原光路入射至该外差激光读数头，该外差激光读数头给出携带位移信息的外差测量电信号至电子信号处理部件(6)，经信号处理得到一个位移值；如此，每个外差激光读数头得到一个位移值。