对条码型水准标尺进行检测是测定标尺的分划误差或确定标尺的修正常数,也是实现精密测绘计量任务的重要保证.针对条码型水准标尺的编码原则,提出采用计算机视觉瞄准结合双频激光干涉长度测量的方法实现条码尺的线纹分划检测.实验证明,该视觉瞄准方法的准确度高、重复性好,适用于条码型水准标尺的分划检测.

为了简单高效地实现大长度直线度测量精度，在分析了张丝法的基础上，提出了双丝基准原理，并研究了图像测量方法，即用双丝图像法测量直线度。该方法用双丝间的距离差将悬垂线修正为可利用的基准直线，不需要确定丝的悬垂量，而且对双丝图象进行自动检测，算法简单、快速，测量精度可达亚像素级。实验结果表明，双丝基准能满足工程实际需要，实验系统能实现铅垂面上的直线度测量，测量重复性标准差优于3μm。

针对目前广泛应用的滚珠丝杠螺旋线误差检测系统的不足，对传统测量仪器进行了改造，以双频激光干涉仪作为长度测量基准、圆光栅作为角度基准，设计以可编程逻辑器件（CPLD）为核心电路的计算机测量系统方案，并进行样机实验研究和试运行，运行结果证明该套测量系统能够实现两级以上丝杠螺旋线误差的动态测量，测量效率高。

介绍了外置式激光跟踪测距系统的原理,采用球形跟踪伺服机构的设计思想,设计了两维旋转跟踪伺服机构,并进行了试验研究.试验结果表明该机构具有结构简单、跟踪精度高、动态性能好的特点.

激光扫平仪是为一些工程应用提供平面或直线基准的一种便携式仪器.通过对扫平仪的扫平原理分析,提出并设计了一个以数字方式给出激光束空间关系的检测与校正系统,该系统大大提高了扫平仪的检测和校正精度和效率,降低了对检测空间的要求.

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。