1.一种具有六自由度检测的激光外差干涉直线度测量装置，其特征在于：

包括激光外差干涉直线度与其位置检测部分以及误差检测与补偿部分，激光外差干涉直线度与其位置检测部分包括具有拍频信号输出的双频激光器(1)、消偏振分光镜(6)、渥拉斯顿棱镜(8)、反射棱镜(9)、第一偏振分光镜(7)、第一检偏器(17)、第二检偏器(19)、第一光电探测器(18)和第二光电探测器(20)；误差检测与补偿部分包括第一普通分光镜(2)、第二普通分光镜(5)、平面反射镜(10)、凸透镜(4)、位置敏感探测器(3)、第三普通分光镜(13)、第二偏振分光镜(14)、第一四象限探测器(15)和第二四象限探测器(16)；平面反射镜(10)和反射棱镜(9)组成测量镜通过测量镜支架(12)安装在被测对象的移动平台(11)上；

双频激光器(1)拍频信号输出端输出的拍频信号作为参考信号，双频激光器(1)输出光束经第一普通分光镜(2)透射后入射到消偏振分光镜(6)上，经消偏振分光镜(6)的透射和反射后分为消偏振分光镜透射光束和消偏振分光镜反射光束，消偏振分光镜反射光束入射到第一偏振分光镜(7)分别经透射和反射分为频率为f1的透射光束和频率为f2的反射光束，消偏振分光镜(6)的透射光束入射到渥拉斯顿棱镜(8)上分光，分为频率为f1和频率为f2的光束；渥拉斯顿棱镜(8)分光后的两束光束经反射棱镜(9)反射后叠加有被测对象运动导致的多普勒频移，反射叠加后的两束光束的频率分别变为f1±Δf1和f2±Δf2，两束反射光束入射回到渥拉斯顿棱镜(8)合成一束光出射；

渥拉斯顿棱镜(8)的合成出射光经过第三普通分光镜(13)透射后入射到第一偏振分光镜(7)，经第一偏振分光镜(7)的透射和反射后分为透射光束和反射光束：合成出射光入射到第一偏振分光镜(7)输出频率为f1±Δf1的透射光束与消偏振分光镜反射光束入射到第一偏振分光镜(7)输出频率为f2的反射光束合成一束射向第一检偏器(17)，经第一检偏器(17)入射到第一光电探测器(18)接收，产生第一路测量信号；合成出射光入射到第一偏振分光镜(7)输出频率为f2±Δf2的反射光束与消偏振分光镜反射光束入射到第一偏振分光镜(7)输出频率为f1的透射光束合成一束射向第二检偏器(19)，经第二检偏器(19)入射到第二光电探测器(20)接收，产生第二路测量信号；

双频激光器(1)输出光束经第一普通分光镜(2)透射外还反射有一路反射光束，该反射光束经第二普通分光镜(5)反射后入射到平面反射镜(10)，平面反射镜(10)反射后的光束再依次经第二普通分光镜(5)透射、凸透镜(4)聚焦后形成光斑，投射到位置敏感探测器(3)接收；

渥拉斯顿棱镜(8)的合成出射光经第三普通分光镜(13)透射外还反射有一路反射光束，该反射光束入射到第二偏振分光镜(14)经透射和反射后分为透射光束和反射光束，透射光束入射到第二四象限探测器(16)，反射光束入射到第一四象限探测器(15)。

2.根据权利要求1所述的一种具有六自由度检测的激光外差干涉直线度测量装置，其特征在于：所述的反射棱镜(9)包括分别位于上、下位置的两个直角棱镜，渥拉斯顿棱镜(8)分光后的两束光束分别射向上、下位置的两个直角棱镜，所述的第二偏振分光镜(14)将来自于反射棱镜(9)上直角棱镜的光束反射到第一四象限探测器(15)，将来自于反射棱镜(9)下直角棱镜的光束透射到第二四象限探测器(16)。

3.根据权利要求1所述的一种具有六自由度检测的激光外差干涉直线度测量装置，其特征在于：所述的测量装置包含有数据采集模块以及计算机，双频激光器(1)、第一光电探测器(18)和第二光电探测器(20)均经数据采集模块与计算机连接，第一光电探测器(18)和第二光电探测器(20)输出的两路测量信号与双频激光器(1)的参考信号一起经数据采集模块传输到计算机处理。

4.根据权利要求1所述的一种具有六自由度检测的激光外差干涉直线度测量装置，其特征在于：所述的平面反射镜(10)固定在反射棱镜(9)的正上方。

5.根据权利要求1所述的一种具有六自由度检测的激光外差干涉直线度测量装置，其特征在于：所述的双频激光器(1)输出光束为正交线偏振光。

6.应用于权利要求1～5任一所述装置的一种具有六自由度检测的激光外差干涉直线度测量方法，其特征在于：

1)采用所述测量装置，平面反射镜(10)和反射棱镜(9)组成的测量镜通过测量镜支架(12)安装在的移动平台(11)上，选择能够输出正交线偏振光且具有拍频信号输出端的双频激光器(1)，其输出的线偏振光频率分别为f1和f2，双频激光器(1)输出的光束经历有激光外差干涉光路和误差检测与补偿光路；

1.1)激光外差干涉光路：

双频激光器(1)拍频信号输出端输出的拍频信号作为参考信号，双频激光器(1)输出光束经第一普通分光镜(2)透射后入射到消偏振分光镜(6)上，经消偏振分光镜(6)的透射和反射后分为消偏振分光镜透射光束和消偏振分光镜反射光束，消偏振分光镜反射光束入射到第一偏振分光镜(7)分别经透射和反射分为频率为f1的透射光束和频率为f2的反射光束，消偏振分光镜(6)的透射光束入射到渥拉斯顿棱镜(8)上分光，分为频率为f1和频率为f2的光束；渥拉斯顿棱镜(8)分光后的两束光束经反射棱镜(9)反射后叠加有被测对象运动导致的多普勒频移，反射叠加后的两束光束的频率分别变为f1±Δf1和f2±Δf2，两束反射光束入射回到渥拉斯顿棱镜(8)合成一束光出射；渥拉斯顿棱镜(8)的合成出射光经过第三普通分光镜(13)透射后入射到第一偏振分光镜(7)，经第一偏振分光镜(7)的透射和反射后分为透射光束和反射光束：合成出射光入射到第一偏振分光镜(7)输出频率为f1±Δf1的透射光束与消偏振分光镜反射光束入射到第一偏振分光镜(7)输出频率为f2的反射光束合成一束射向第一检偏器(17)，经第一检偏器(17)入射到第一光电探测器(18)接收，产生第一路测量信号；合成出射光入射到第一偏振分光镜(7)输出频率为f2±Δf2的反射光束与消偏振分光镜反射光束入射到第一偏振分光镜(7)输出频率为f1的透射光束合成一束射向第二检偏器(19)，经第二检偏器(19)入射到第二光电探测器(20)接收，产生第二路测量信号；

1.2)误差检测与补偿光路：

1.2.1)双频激光器(1)输出光束经第一普通分光镜(2)透射外还反射有一路反射光束，该反射光束入射到第二普通分光镜(5)上，经其反射后入射到平面反射镜(10)再次反射，平面反射镜(10)反射后的光束依次经第二普通分光镜(5)透射、凸透镜(4)聚焦后形成光斑，投射到位置敏感探测器(3)；

1.2.2)渥拉斯顿棱镜(8)的合成出射光经第三普通分光镜(13)透射外还反射有一路反射光束，该反射光束入射到第二偏振分光镜(14)中，第二偏振分光镜(14)将来自于反射棱镜(9)的上直角棱镜的光束反射到第一四象限探测器(15)形成光斑，并将来自于反射棱镜(9)的下直角棱镜的光束透射到第二四象限探测器(16)形成光斑；

2)将移动平台(11)移动至被测对象的一端作为测量初始位置，并测量相关常数，包括反射棱镜(9)上下直角棱镜的直角棱边交点与移动平台(11)之间的距离H、测量镜支架(12)与反射棱镜(9)上下直角棱镜的直角棱边交点的距离B以及测量镜支架(12)与渥拉斯顿棱镜(8)之间的距离s0；

测量前，调节位置敏感探测器(3)以及两个四象限探测器(15)和(16)，使激光光斑能入射到各自的中心；测量中，被测对象的移动平台(11)从初始位置向另一端运动，各个探测器的探测信号经处理后得到被测对象的各个自由度参数；

3)激光外差干涉光路根据几何关系采用以下公式得到被测对象在运动过程中的垂直直线度误差及其直线度误差位置：

垂直直线度误差：

直线度误差位置：

其中，θ为渥拉斯顿棱镜分束角的一半，L1为第一路位移测量值，L2为第二路位移测量值；

4)误差检测与补偿光路分别采用偏摆角和俯仰角检测方法、滚转角和水平直线度检测方法同时测量得到被测对象的偏摆角、俯仰角、滚转角和水平直线度的四个自由度，并采用误差补偿方法对激光外差干涉光路测量的垂直直线度及其位置的误差进行补偿，从而完成被测对象的六自由度检测，实现对外差干涉直线度的测量。

7.根据权利要求6所述装置的一种具有六自由度检测的激光外差干涉直线度测量方法，其特征在于：

所述的第一路位移测量值L1和第二路位移测量值L2分别采用以下方式计算得到：

3.1)由双频激光器(1)输出的参考信号和第一光电探测器(18)输出的第一路测量信号采用以下公式计算得到第一路位移测量值L1：其中，Δf1为频率为f1的光束由于被测对象运动导致的多普勒频移，λ1为频率为f1的光束波长，f1为第一偏振分光镜(7)输出的透射光束的频率，t为时间；

3.2)由双频激光器(1)输出的参考信号和第二光电探测器(20)输出的第二路测量信号采用以下公式计算得到第二路位移测量值L2：其中，Δf2为频率为f2的光束由于被测对象运动导致的多普勒频移，λ2为频率为f2的光束波长，f2为第一偏振分光镜(7)输出的反射光束的频率。

8.根据权利要求6所述装置的一种具有六自由度检测的激光外差干涉直线度测量方法，其特征在于：所述步骤4)中的偏摆角和俯仰角检测方法具体包括：测量开始前，调节位置敏感探测器(3)的位置，使位置敏感探测器(3)上的光斑位于其中心；测量过程中，根据位置敏感探测器(3)探测的光斑位置偏移量，采用以下公式计算得到被测对象运动过程中的偏摆角误差和俯仰角误差：偏摆角误差：

俯仰角误差：

其中，ΔxPSD为位置敏感探测器水平方向上的光斑位置偏移量，ΔyPSD为位置敏感探测器垂直方向上的光斑位置偏移量，f为凸透镜的焦距。

9.根据权利要求6所述装置的一种具有六自由度检测的激光外差干涉直线度测量方法，其特征在于：所述步骤4)中的滚转角和水平直线度检测方法具体包括：测量开始前，调节两个四象限探测器(15)和(16)的位置，使两个四象限探测器上的光斑分别位于各自的中心；测量过程中，根据两个四象限探测器探测的光斑位置偏移量与被测对象运动过程中各个自由度的映射关系，采用以下公式计算得到被测对象运动过程中的滚转角误差和水平直线度误差：滚转角误差：

水平直线度误差：

其中，ΔxQD1为第一四象限探测器(15)水平方向上的光斑位置偏移量，ΔxQD2为第二四象限探测器(16)水平方向上的光斑位置偏移量，B为测量镜支架(12)与上下直角棱镜的直角棱边交点的距离，L为直角棱镜斜边的长度，H为上下直角棱镜的直角棱边交点与移动平台之间的距离，n为直角棱镜材料的折射率，s0为测量开始前被测对象的移动平台在初始位置时测量镜支架与渥拉斯顿棱镜之间的距离，α为偏摆角误差，γ为滚转角误差，s为直线度误差的位置，θ为渥拉斯顿棱镜分束角的一半。

10.根据权利要求6所述装置的一种具有六自由度检测的激光外差干涉直线度测量方法，其特征在于：所述步骤4)中的误差补偿方法具体包括：测量过程中，被测对象转动会影响垂直直线度误差及其位置的测量结果，采用以下公式计算得到对激光外差干涉法测得的垂直直线度误差及其位置的补偿：补偿后的垂直直线度误差：Δh′＝Δh-(s0+s-B)β

补偿后的直线度误差位置：

其中，B为测量镜支架(12)与上下直角棱镜的直角棱边交点的距离，L为直角棱镜斜边的长度，H为上下直角棱镜的直角棱边交点与移动平台之间的距离，n为直角棱镜材料的折射率，s0为测量开始前被测对象的移动平台在初始位置时测量镜支架与渥拉斯顿棱镜之间的距离，α为偏摆角误差，β为俯仰角误差，Δh为垂直直线度误差，s为直线度误差的位置。