由数台经纬仪和一台计算机组成的经纬仪测量系统进行定基线前方交会测量,可以完成在工业测量中的单点坐标的测量、确定长度的测量和曲面型面的测量.在曲面型面的测量中,针对型面误差分布范围大小的不同提出了用采样值比较和采样值的均值比较的方案,实验表明测量精度可以达到0.15mm,相对测量精度达到了0.00003.

突破传统光学成像系统设计理论和方法，将自由曲面引入光学成像系统中，极大地提高了系统的成像质量和能量的传输效率;采用先进数控超精密制造技术加工自由曲面光学元件，解决了自由曲面光学元件加工的技术瓶颈。开发了自由曲面控制网格的节点矢量的精确计算方法，以及多轴超精密数控加工光学自由曲面的自动编程及其刀具轨迹仿真系统， 建立了自由曲面三维拓扑预测模型与优化系统，研发了多个自由曲面测量及评估方法，并搭建了自由曲面光学设计、加工、测试一体化的集成平台。上述核心技术有助解决国际上对复杂自由曲面光学元件在超精密加工及纳米级表面测量中的关键技术难题。

坐标测量机在使用测头进行测量时，从控制系统传送到坐标测量机软件中的测针球中心点的坐标，这个值距离我们所需要的测针与工件的接触点相差一个测头半径，要想得到这个接触点的坐标就需要用软件来进行处理，也就是“测头半径补偿”。在测量机软件进行测头半径补偿时，对不同的元素有不同的方法。在测量圆时，软件首先使用球心点计算出一个圆，然后判断是内圆还是外圆，如果是内圆就在圆直径上加上测针球的直径（校正后的等效直径），反之就减去球直径。球、圆柱、椭圆、圆锥等都采用了这种算法。平面则是首先用球心点计算出平面，然后沿法向矢量相反的方向减一个测球半径。点元素的补偿方法比较特殊，如果软件单纯沿法向矢量进行半径补偿，当测点的方向没有沿工件表面的法向，就会出现余弦误差，所以在测量软件中将...

采用最小二乘法，在三维空间中将实际曲面与标准曲面进行拟合，使其满足每个测量点到标准曲面的距离平方之和达到最小的原理。该方法不仅可以确定曲面面型误差，同时还可以计算出曲面在空间的真实位置，从而降低了对测量定位基准面的要求，因此本方法对三坐标测量曲面有重要意义。

在汽车生产制造中，许多零部件具有的高精度三维曲面和曲线轮廓度需要用三坐标测量机进行测量，经过多年摸索实践，归纳总结出该类测量问题的规范流程，操作起来比较方便实用。

介绍了数理统计学中频率表和直方图在三坐标测量复杂曲面中的应用，并阐述测量偏差值的图形与正态分布的关系。

采用NURBS方法对曲面进行了描述,建立了复杂曲面统一的数学模型.探讨了应用三坐标测量机对加工曲面进行有效测量的方法,提出了运用自适应规划的原理进行测量网格的划分方法和加工曲面是否合格的判定依据,提出了限定最小不合格区域的网格生成方法.对复杂曲面的数控加工和测量具有一定的参考价值.

运用半光斑成像原理研制出一种新型的半光斑成像非接触激光瞄准测头,采用自适应控制方法实时调节激光光强使其可以适应不同光学特性表面的瞄准测量,并对该测头重复性瞄准触发精度、不同光学特征表面的灵敏度特性进行了实验研究。实验结果表明该测头重复性瞄准测量不确定度在1μm以内,测量灵敏度可达30--60 mV/μm,测量角度在不增加辅助措施的前提下可以达45°,综合性能达到传统三角法光学测头的性能。该测头具有检测速度快、自动化程度高、瞄准精度高的特点,结合其他测长仪器可以实现自由曲面的快速、精确测量,具有广泛的应用前景和较强的实用价值。