案例7：用4个光纤单轴干涉仪测量运动台X、Y和Rz

一）光纤双频激光干涉仪系列简介

上海拍频光电科技有限公司（以下简称上海拍频光电）开发的FDI光纤双频激光干涉仪系列产品，结合了光纤传输的便捷性和双频干涉技术的高精度等优点。按干涉仪工作方式分为光纤单轴干涉仪、光纤探针干涉仪和光纤差分干涉仪等几种。下面介绍光纤单轴干涉仪的典型应用场景——用4个光纤单轴干涉仪测量运动台的X、Y和Rz等位置，并进行长条反射镜面型补偿。

二）运动台位置测量系统方案

众所周知，运动台在运动过程中需要有位移传感器对其X、Y、Rz等位置进行实时测量，并将测量结果实时进行闭环反馈。传统的运动台大多采用光栅尺进行测量，但光栅测量有其局限性：1）光栅尺自身测量精度不够；2）光栅大多情况都贴在运动台边沿，因此会导致比较大的阿贝误差。因此，在一些高端运动台里面，已经开始逐步采用光纤干涉仪进行位置测量，系统方案如下图。

在运动台的X和Y方向粘接一根长条反射镜，分别用2个光纤单轴干涉仪对其位置进行测量，干涉信号进入双频干涉控制器进行处理，解调出运动台的X、Y和Rz位置信息，并通过网口、SinCos、ABZ或者BISS等协议输出，即可用于上位机软件显示，也可直接接入电机驱动器进行运动台闭环反馈。因为X和Y方向均有2个光纤单轴干涉仪，均可测出运动台的Rz，分别记为Rzx和Rzy，通过这两个Rz可对被测长条反射镜的面型（即mirror map）进行测校，进一步提高系统测量精度。面型测校的细节可参见此链接。

图1 用光纤单轴干涉仪测量运动台X、Y和Rz

三）系统配置

图1的测量方案配置清单如下表。

表1 测量系统配置清单

四）主要技术指标

主要技术指标如下表。

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