论述了坐标测量技术的历史地位和需要解决的问题。讨论了智能三坐标测量机的工作原理和关键技术。分析了柱坐标测量机、球坐标测量机、关节臂测量机、光笔式测量机、三角法测量系统、多边测量系统等非正交三坐标测量系统的特色;论述了非接触测头,特别是共焦式测头在坐标测量中的应用前景。介绍了国内外纳米测量机的研究现状。

根据所提出的基于公共光学基准的大尺寸空间的角度测量原理,提出了相应的测量系统的精度设计方法、测量系统主要器件位姿误差的检测与调整方法,并提出了测量准确度的评定方法;借助水平仪的监测,在大尺寸空间内建立标准角度并对其进行测量,实现了对测量准确度的评定。

为检测微弱超声振动信号，设计了一个具有较高检测灵敏度的光学外差干涉系统。采用相干性高的线偏振光作为光源，提高了有效干涉强度;利用光阑消除光学噪声，并有效控制回授光对光路的影响；最后，以1级光作为参照光，使光路调节简单易行。实验结果显示，用主频为62．42kHz、幅值为74V的方波信号激励超声探头作为振动信号源时，测得的振动信号频率和幅值分别为62．38kHz和76．4mV，表明该系统能满足微弱超声振动检测要求。

文章在研究了共焦法测量传感器及其测量系统的基础上，提出了一种通过测量连续两个峰值信号的相位差来计算被测表面位置的方法。该测头采用振动音叉调整系统的焦点位置，用参考臂光路提供参考信号。这种测头舍弃了微型位移传感器，简化了系统结构，降低了成本。测量范围为±0．1mm，动态特性为336点／s，测量强反射表面允许的最大倾角为±12°。

三坐标测量机在先进制造技术与科学研究中有广泛应用。从提高精度、效率 ,探测技术、软件 ,结构材料、控制系统 ,进入制造系统 ,发展非正交坐标测量系统 ,环境问题 ,误差检定与补偿等方面对三坐标测量机的发展趋势作了分析。

提出了一种使用Ｒｅｎｉｓｈａｗ检查规检定三坐标测量机或数控机床空间误差的快速方法，此方法一次测量即可完成包含Ｘ、Ｙ、Ｚ三个坐标轴的各项误差影响的空间误差的检定，具有速度快、效率高、准确可靠等特点。

提出了一种基于机器视觉和CAD三维模型的零件自动定位方案,利用虚拟图像匹配的方法确定零件在工作台上的位置和方向.在CAD三维模型中,针对零件的可能放置方式通过透视成像的方法形成多幅虚拟图像.CCD产生的实际图像与各幅虚拟图像进行匹配.确定零件坐标系与机器坐标系的关系,达到定位目的.最后在三坐标测量机平台上实现了该方法,并给出了定位定向实验误差分析.

三维伺服机构在柔性坐标测量系统中占有极重要的地位,在分析了其它激光跟踪机构的基础上,提出一种新型的独立式三维跟踪机构.详细论述了它的工作原理,同时也对伺服机构的加工误差、安装误差、伺服电路控制误差等进行了分析.实验证明了伺服转镜机构工作性能可靠,测量误差小,结构简单,容易控制.

研究了基于多边法的三维坐标测量系统的自标定问题,并首次给出了四路激光跟踪干涉仪和测量点布局的一些指导性原则.首先从系统自标定的数学模型入手,指出影响系统自标定的各个因素.通过大量的计算机仿真,研究各个因素对系统自标定的影响规律.最后综合得到了系统自标定应遵循的一些指导性原则,这些原则对于实际操作时进行合理的系统自标定、提高自标定精度乃至提高整个系统的测量精度具有重要意义.

介绍了冗余技术在多路激光跟踪干涉三维坐标测量系统中的应用.在分析激光跟踪干涉仪工作原理的基础上,采用3/n[G]表决冗余方式,进行了系统的冗余设计.详细论述了基于系统的冗余技术实现的各种重大作用如系统的自标定、挡光自恢复和误差补偿等.最后指出冗余设计应当成为系统设计的一项重要原则.