技術特征：

1.基于激光干涉原理的精密主軸回轉精度檢測裝置，其特征在于，包括箱體(4)和靶球(1)；靶球(1)通過連桿安裝在被測精密主軸上；箱體(4)中安裝有能夠發(fā)生穩(wěn)定單色激光的激光源(5)及干涉測試系統(tǒng)；靶球(1)的連桿與從箱體(4)中射出的激光束軸線平行，并且靶球(1)的球心在激光束匯聚點附近。

2.根據權利要求1所述的基于激光干涉原理的精密主軸回轉精度檢測裝置，其特征在于，所述干涉測試系統(tǒng)包括依次設置于激光源(5)出射光光軸上的第一擴束透鏡(6)、第二擴束透鏡(7)、第一匯聚透鏡(8)以及半透半反鏡(3)，半透半反鏡(3)一側反射光光路上設置基準球(2)，其匯聚點與基準球(2)的球心重合，另一側設置第二匯聚透鏡(10)；半透半反鏡(3)將經過第一匯聚透鏡(8)透射過來的光一部分反射至基準球(2)，另一部分沿出射光光軸透射，經箱體(4)上的圓孔射出至靶球(1)；第二匯聚透鏡(10)將基準球(2)與靶球(1)的反射光匯聚，將球面波轉換成平面波。

3.根據權利要求2所述的基于激光干涉原理的精密主軸回轉精度檢測裝置，其特征在于，所述第二匯聚透鏡(10)的正后方設置用于測量反射波干涉圖像的CCD相機(9)。

4.一種采用權利要求1-3任意一項所述裝置的基于激光干涉原理的精密主軸回轉精度檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)微調箱體(4)，使射出的激光束匯聚點在精密主軸旋轉過程中始終位于靶球(1)坐標系的某一象限中且盡量靠近球心，使用CCD相機(9)采集干涉圖像，分析得到靶球(1)中心誤差位移；

2)控制精密主軸旋轉，記錄靶球(1)中心移動軌跡；

3)分析靶球(1)中心移動軌跡獲得精密主軸的旋轉速度及軸向和徑向位移誤差。

5.根據權利要求4所述的基于激光干涉原理的精密主軸回轉精度檢測方法，其特征在于，所述步驟1)的具體方法如下：

設空氣折射率為n＝1，基準球和靶球的半徑均為R，調整后靶球中心在靶球坐標系中的坐標為δ＝(δ_x，δ_y，δ_z)；靶球坐標系是原點位于射出激光束匯聚點的坐標系；在靶球上某一點P(x,y,z)處的光線，由于位移量相對R很小，入射光與反射光的夾角可忽略，視為重合；能夠得到在P點及基準球對應點處，經過反射后，光線的光程差為：

$\mathrm{\Δ}=\frac{2({\mathrm{x\δ}}_x+{\mathrm{y\δ}}_y+{\mathrm{z\δ}}_z)}{R}---\left(1\right)$

另外由于P點在靶球球面上，有幾何關系：

x²+y²+z²＝R² (2)

在CCD相機上建立測量坐標用于測量干涉圖像數(shù)據；設基準球球心到第二匯聚透鏡(10)的距離為d，則CCD相機與球面上對應的各點，坐標值的放大系數(shù)為：

$k=\frac{d}{R}---\left(3\right)$

聯(lián)立式(1)、(2)、(3)，得到測量坐標系中各點的坐標值(x_c，y_c，z_c)、光程差Δ與靶球位移誤差(δ_x，δ_y，δ_z)的關系為：

$\frac{{{\mathrm{\δ}}_x}^2+{{\mathrm{\δ}}_z}^2}{k^2}{x}_c^2+\frac{{{\mathrm{\δ}}_y}^2+{{\mathrm{\δ}}_z}^2}{k^2}{y}_c^2+\frac{2{\mathrm{\δ}}_x{\mathrm{\δ}}_y}{k^2}{x}_c{y}_c-\frac{{\mathrm{\ΔR\δ}}_x}{k}{x}_c-\frac{{\mathrm{\ΔR\δ}}_y}{k}{y}_c=({{\mathrm{\δ}}_z}^2-\frac{{\mathrm{\Δ}}^2}{4})R^2---\left(4\right)$

當光程差為波長λ的整數(shù)倍時，干涉獲得亮條紋，通過關系式看出是一系列橢圓；根據干涉圖像的三個性質參數(shù)與方程各系數(shù)之間的關系計算得到光束匯聚點在靶球坐標系中的坐標(δ_x，δ_y，δ_z)，即靶球球心的位置。

6.根據權利要求5所述的基于激光干涉原理的精密主軸回轉精度檢測方法，其特征在于，所述涉圖像的三個性質參數(shù)為干涉圖像亮條紋的長短軸比值、短軸方向角以及兩級亮條紋間距。

7.根據權利要求4所述的基于激光干涉原理的精密主軸回轉精度檢測方法，其特征在于，所述步驟3)的具體方法如下：

3-1)提取軌跡在xOy平面中投影的基頻即為精密主軸旋轉頻率；

3-2)做軌跡在xOy平面中投影的最小包絡圓，其直徑為精密主軸的徑向位移誤差；

3-3)做軌跡在z軸上的投影，其長度為精密主軸軸向竄動。