介绍了新型共平面精密二维平台的机械设计与精密测量系统的研发.机械结构引入共平面理论,使得X方向和Y方向的导轨面在同一高度平面,减小了Z向阿贝误差和累积误差,兼顾对称设计,减小力变形、热变形;研制出高精度线性衍射光栅干涉仪,以光栅衍射原理和偏振光学为理论基础,配合信号细分原理,使得该系统可以达到纳米级分辨率.

根据结构光测量原理,利用光纤传像束所具有的自由度大、能弯曲及易实现长光路等特点,结合数字条纹投影技术和相移法测量技术,提出了一种新型微三维测量系统.因为从投影仪投射出来的光栅条纹是经光纤传像束及其两端的光学系统投射到被测物体上的,所以与其它同类系统相比,该系统降低了对被测物体方位的要求,从而使测量更加方便,拓展了微三维测量系统的适用范围.构建了测量系统,并对不同对象进行了测量,且重构出了被测物的三维形貌,验证了系统的可行性.

采用DVD光碟机的激光读取头，开发出微器件表面3D形貌的新型微／纳米测量系统。分析了激光读取头内部结构与运作原理，当反射面不在聚焦位置时，经四象限传感器探测聚焦误差信号（FES），驱动音圈马达以带动物镜重回聚焦位置，完成自动聚焦过程。并对音圈马达具有的磁滞现象加以研究，应用Preisach磁滞模型补偿磁滞误差，进而提高激光读取头在测量方面的精确度。结合HP激光干涉仪对测头不同测景范围的标准差与重复性进行校正测量，由校正的结果分析，此测头系统可实现微器件表面3D形貌的微／纳米测量。

文章介绍了一种高精度位移测量方法,以LabVIEW作为工具,对高精度线性衍射光栅干涉仪（LDGI）的正交弦波信号进行采集、处理和分析,进行准确、快速的计数和细分,计算出精确的位移,并进行方向判断.以软件进行信号处理、位移计算,并对可能存在的信号异常进行纠错,简化了硬件,减少了电气环节引入的干扰.实验数据表明：该方法有效地进行高精度位移测量,标准差在20nm以下.

文章研究提出了一种新型的适用于微三维测量的拱形桥架结构设计，此结构县有高度的对称性，对比于传统的矩形桥架结构，承载Z轴测量系统的挢架中间位置具有更好的稳定性、力变形、热变形非常小；动态谐响应下，位移幅值变化小，在测量过程中具有高可靠性。文中利用理论计算以及有限元分析方法，对新型拱形桥架结构和传统矩形框桥架结构进行对比，体现了该创新设计的优越性。