研究了光学坐标测量系统三维精密视觉测量方法,对其核心技术数字成像器件模型及标定方法、辅助靶标技术以及高精度亚象素图像处理算法进行了深入的讨论,并提出了详细的解决方法.经实验证明,这些方法切实可行,达到了所要求的精度,从而为光学坐标测量系统的设计提供了可靠依据.

室内空间测量定位系统（wMPS）是一种基于多向定位原理的新型网络式测量系统,为分析系统单站的测角不确定度,建立了角度测量模型,分析了影响系统测角精度的误差源并给出误差的评估方法,利用蒙特卡罗统计法进行了仿真,获得了测角误差的分布。提出一种以多面棱体和平行光管作为调整手段,多齿分度台为角度参考基准的发射站水平角不确定度分析平台,实验结果表明该平台的有效性并获取测量空间内发射站的水平角不确定度为2.2″。

针对标准单晶硅球直径精密测量的需要，本文在介绍标准硅球直径测量系统原理并分析其光路特点的基础上，根据建立的数学模型，对激光束斜入射标准板时产生的椭圆千涉图像进行了分析，并对不同入射角度时干涉环中心点带来的直径测量误差进行了研究。分析结果显示，在给定的实验条件下，当入射角为10^-3rad时，误差已达6．6nm。提出了一种精确调整光束垂直入射平板的方法，实验结果表明，此方法能够使光束入射角的调整优于10^-5tad，满足系统测量的要求。

在大尺寸坐标测量领域,双经纬仪坐标测量系统因其测量精度高、移站方便、非接触式测量等优点应用广泛。针对工业现场大尺寸精密测量的需求,本文基于双经纬仪前方交会测量原理,分析了两种不同的经纬仪系统标定方法,利用面向对象的VC技术设计实现了经纬仪系统的标定、通讯、测量、基本几何元素拟合等功能,并完成了系统人机交互界面的设计和基于ADO访问技术的数据管理。实验结果表明：该坐标测量系统测量精度高,操作高效实用,可广泛应用于工业现场大尺寸坐标测量中。

为提高电子经纬仪系统的工作效率,将图像处理技术与传统测量方法相结合,提出了基于插值算法的自动电子激光经纬仪空间点坐标测量方法。首先介绍了系统结构,接着说明了外置摄像系统在近距离长焦模式下实现光学放大,利用质心算法得到亚像素级别的目标定位精度的方法;然后利用电子激光经纬仪扫描线模型,通过离散点插值方法得到概率瞄准状态下经纬仪对准目标质心时的精确角度值,最后通过前方交会法计算空间点三维坐标。实验数据表明,该方法可以有效提高测量效率,在20 m×20 m空间范围内获得不低于±0.02 mm/m的测量精度。

设计了一种基于视觉的激光电子经纬仪跟踪引导系统来提高电子经纬仪工作效率,实现其在大空间范围内目标点的动态测量。介绍了跟踪引导系统结构组成并分析了外置扫描设备以及激光电子经纬仪的运动特性。建立扫描设备运动学模型,说明了利用空间坐标转换关系,通过光轴搜索法实现了经纬仪激光点自动引导的策略。然后,给出了镜头的变焦控制方法。最后,提出了基于扩展Kalman滤波估值的运动目标动态跟踪方法,将动态目标物与经纬仪激光点同时定位于摄像机视场中心区域。实验结果表明,所提方法能够正确预测估计运动目标状态,经纬仪激光点引导精度最终可达0.08（°）/m。该系统结合了激光跟踪动态测量以及电子经纬仪不受测量目标类型限制的优势,实现了基于激光电子经纬仪的传统空间角度交汇方法在动态精密测量领域的应用。

分析了激光衍射法测量细丝直径技术中影响精度的几个主要因素，研究了一种微弱衍射条纹的精密处理及识别技术，有效地提高了测量精度，实测结果表明，文中讨论的技术能在１０￣５０μｍ的范围内实现正负０．１μｍ的重复精度，分辨力优于０．０１μｍ。

为能够高效、高精度的获取大型自由曲面物体的形貌，研究了基于通用工业机器人和激光线扫描传感器的测量方法。论述了激光线扫式形貌测量系统的原理与结构，利用标准球及优化算法实现了机器人和激光扫描传感器位姿关系的精确解算，并针对机器人运动学误差对系统测量影响较大，通过对机器人运动学参数的修正有效减小了机器人的绝对定位误差。实验和分析结果表明，经标定和运动学参数校正后的测量系统对标准球的测量能达到较高精度，为采集高精度三维点云提供了保证。

本文针对大型物体自由曲面测量中,传感器单元测量区域小等问题,提出了一种基于粘性目标实现空间图像拼接的方法.采用基于旋动理论,利用相邻图像块中三个粘性目标的空间位置信息确定视觉测量系统姿态的变化,完成空间图像块的拼接.相关实验表明,基于粘性目标实现空间三维图像数据的拼接是可行的,拼接数据空间点距离的相对误差小于0.6%.

激光跟踪仪是基于角度传感和测长技术相结合的球坐标测量系统，其长度测量采用激光干涉测长方法，可直接溯源至激光波长，因此，激光跟踪仪的长度测量精度远高于角度测量精度，相对而言，测角误差就成为评价跟踪仪测量精度的重要指标。为了对现场测量激光跟踪仪的测角误差进行快速有效地评价，采用跟踪仪多站位对空间中测量区域内若干个被测点进行测量，与传统基于角度交汇原理的多站位冗余测量不同，利用各站位所观测的高精度测长值建立误差方程，并通过测长方向的矢量位移对跟踪仪测长误差进行约束，获得被测点三维坐标在跟踪仪水平角和垂直角方向上的改正值，以此来评价激光跟踪仪的测角误差。通过Leica激光跟踪仪AT901-LR进行了多站位测角误差评价实验，在现场测量条件下，跟踪仪水平和垂直方向测角误差约为0．003mm／m（...