Em resposta à necessidade nos campos de máquinas de litografia, montagem de precisão e sistemas ópticos espaciais para medição de alta precisão do posicionamento de componentes ópticos com deslocamento na escala nanométrica e ângulo em nível de microradiano, e às insuficiências dos métodos existentes na realização de medições síncronas e integradas de múltiplos graus de liberdade, este artigo propõe e valida um sistema de medição baseado em interferometria a laser diferencial multicanal. Por meio da construção de um arranjo de sete interferômetros e de um modelo matemático unificado, foi realizado o cálculo síncrono dos seis graus de liberdade do posicionamento dos componentes ópticos, incluindo informações de deslocamento e rotação. A simulação mostra que, em condições ideais, o erro quadrático médio das medições de translação nas direções X, Y e Z é inferior a 3,384 nm, e o erro na medição angular é inferior a 4,616 μrad. Na validação experimental, a estabilidade RMS do deslocamento e do ângulo em ambiente estático atingiu 7 nm e 16,4 μrad, respectivamente; para examinar a resposta do sistema a pequenas variações de deslocamento, foi aplicada uma entrada escalonada submicrométrica sob a condução da plataforma de deslocamento, e a análise estatística da saída do sistema mostrou que, nos intervalos estáveis antes e depois do degrau, a saída de deslocamento do sistema apresentou boa repetibilidade e estabilidade, com flutuação RMS na ordem nanométrica. Além disso, sob entradas escalonadas de ângulo de -300 μrad e -500 μrad, os coeficientes de correlação linear entre a saída do sistema e os valores de referência do autocollimador foram 0,984 e 0,937, respectivamente, com controle do RMS dos resíduos dentro de 44 μrad. O sistema possui estrutura compacta, forte resistência a interferências e alta linearidade, sendo adequado para monitoramento em tempo real da pose de alta precisão nos cenários mencionados. No futuro, serão conduzidos estudos sobre calibração de erros acoplados de múltiplos graus de liberdade e adaptabilidade a ambientes dinâmicos, para melhorar ainda mais a praticidade e confiabilidade do sistema.

montagem de precisão;medição de alta precisão;medição da pose de seis graus de liberdade;interferometria a laser diferencial multicanal