激光测量系统同时测量直线导轨五自由度误差运动的误差分析与补偿

摘要： 提出并表征了一种由传感器头和检测部分组成的鲁棒激光测量系统（LMS），可同步测量直线平台的五自由度（五-DOF）误差运动。为满足长行程测量需求，该系统综合考虑了所有可能影响测量精度的误差源。本LMS不仅集成了研究团队先前已解决的激光束漂移、光斑变化、探测器灵敏度变化及双光束非平行性等误差补偿优势，还消除了本研究中的五自由度误差运动间串扰问题。通过实验室自研原型机实验验证了所设计LMS及改进测量模型的可行性与有效性。实验结果表明：该LMS能在补偿后实现长达一米行程的直线平台五自由度误差运动同步测量，线性误差精度达亚微米级，角度误差精度达亚角秒级。