레이저 헤테로다인 간섭계 측정 과정에서 측정 거울이 측정 대상과 함께 회전함에 따라 발생하는 변위 측정 오차에 대해, 칼만 필터 기반의 레이저 헤테로다인 간섭 변위 측정 보상 방법을 제안하였다. 측정 거울의 회전 각도와 측정 광선 스폿 위치 변화의 대응 관계에 따라 위치 민감 검출기(PSD)와 위치 전압 신호 칼만 필터 방법을 이용하여 노이즈가 감소된 스폿 위치 변화를 측정함으로써 보다 정확한 회전 각도 측정 결과를 얻었고, 최종적으로 회전 각도와 변위의 디커플링 수학 모델에 따라 측정된 회전 각도를 이용하여 변위 보상을 수행하였다. 필터 알고리즘과 변위 보상 방법의 타당성과 유효성을 검증하기 위해 레이저 헤테로다인 간섭 측정 실험 장치를 구축하고 광점 위치 안정성 측정 실험, 각도 측정 검증 실험 및 레이저 헤테로다인 간섭 변위 측정 보상 실험을 진행하였다. 실험 결과 칼만 필터 노이즈 감소 후 시스템 장치가 측정한 광점 위치 떨림 표준편차가 0.52 μm에서 0.18 μm로 감소하였으며, 측정된 회전 각도는 소레보 6자유도 회전대의 회전 각 편차가 ±1.38×10⁻⁴° 이내에 있었고, M-531.DD 선형 가이드 200 mm 범위 내 변위와 회전 각도를 측정하여 측정된 회전 각도를 통해 변위 보상한 후 시스템 변위 측정 결과의 표준편차가 1.55 μm에서 0.29 μm로 줄어들었다.

레이저 헤테로다인 간섭계; 변위 측정; 오차 보상; 칼만 필터