为了解决大孔径的高精度检测问题，介绍了一种激光非接触式大尺寸内径自动测量系统。该系统具有灵活可控的运动机构、稳定可靠的定心机构、同步伸缩的支撑机构、对称协调的扫描机构，可实现轴向自动行走、高精度同轴定位和快速扫描测量。高可靠性的控制系统和无线传输模式使其实现了远距离的实时控制和可靠性测量。高精度的温度采集模块实时监测环境温度的变化，便于温度补偿。以VC＋＋为平台的上位机软件，集数据处理与实时显示于一体，操作极其方便。另外，该系统采用相对测量原理、高精度激光位移传感器与标定好尺寸的测量臂相结合，使系统测量范围达到φ580～998mm。高精度的激光位移传感器实现系统的非接触式内径测量，测量精度高。通过对比实验和现场实验对系统的测量精度和重复性进行了验证。结果表明：系统的测量...

由于难以均布采集坐标点,导致常规最小二乘法拟合的精度低,不适于大型工件.实验结果表明半径和圆心拟合结果之间存在线性依赖关系.因此分别从提高圆心定位精度和半径测量精度两方面提高测量精度.用双目视觉传感器组成配对网络,利用平行弦方法提高圆心定位精度.基于设计半径已知条件,利用半径约束最小二乘法提高测量精度.对大型钢管工件和隧道构件等圆形截面对象进行仿真和实验,采用平行弦方法将圆心偏差由0.005mm降至0.003mm,采用半径约束方法将圆心偏差由25.24mm降至5.06mm.结果表明,两种方法均可有效提高圆拟合精度,对噪声具有较好的鲁棒性.

当前激光干涉仪的信号处理系统主要采用单片机技术和4细分辨向电路，存在硬件电路复杂、易受外界干扰、难以实现复杂算法等问题。因此，提出了将DSP技术引入到激光干涉仪的信号处理系统中，设计了一种用于处理干涉条纹信号的专用电路。具体研究了改进的8细分算法，并给出了系统的主要程序。实验结果表明，基于DSP的激光干涉仪具有电路简单、功能强大等优点，进一步提高了激光干涉仪的测量精度和分辨力。

为了实现工业大尺寸几何形状的测量，基于激光测距原理，构建测量系统，提出通过极坐标转化为直角坐标系的方法，在二维平面内拟合测量对象的表面轮廓。首先，从多种反射率材料分析激光测距测距延迟时间。然后，以800mm标准宽座角尺对激光测距仪进行了精度校准，标准差最大1．5mm，最小值0．2mm，适于大尺寸测量范围。利用VisualC＋＋6．0中MSComm控件实现了激光测距仪与计算机之间的数据通信。最后，以800mm标准宽座角尺和凹凸海绵表面为测量对象，利用本方法进行实验，得到了相应表面轮廓，并计算了标准角尺拟合直线的标准差最大为0．7mm。实验结果表明，测距仪毫米级精度可以实现二维平面拟合，体现了手持式激光测距仪在工业大尺寸测量方面的应用前景。

介绍了一种新型的纳米级精度位移测量激光干涉仪。提出了耦合差动干涉的地光程差倍增，提高了干涉仪的分辨率和稳定性，该干涉仪洁紧凑，光路布局对称性好，不存在死光程，容易装调，符合阿贝原则和结构变形最小原则，在１０ｍｍ测量范围内，获得了λ／１６００的分辨率和纳米级的测量精度。

随着微电子机械系统(MEMS,Micro Electro Mechanical System)研究的深入和产业化的需求,其检测在MEMS中的重要性越来越大.光学检测方法以其非接触、快速、高精度等优点得到了大量的应用.分析和介绍了国内外采用光学检测法进行MEMS检测的方法及相关检测仪器在测量中的应用.尤其是Nanosurf测量仪器,它是一种独立的三维非接触测量系统,扫描共焦显微镜是基于白光共焦技术,强大且友好的软件控制使所需获得的数据不仅速度快,而且精度很高,并且提供了多种不同的表面分析方法.

工业现场分布式测量系统,可以提高测量柔性和抗干扰能力,实现多点或多参数的智能数据采集和统计处理.文中设计了一种基于串行通讯和数显尺的分布式测量系统,给出了从数显尺到89C2051单片机的实现电路和单片机发送接收程序,并在Windows 98下用Visual C++编程语言编写了基于MSComm控件的串口读写程序.系统可接6把数显尺,每个尺的分布长度接近1000 m,达到了制造现场的测量要求.

本文提出了用高精度正交三坐标测量机作为空间位置基准,校准便携式三坐标测量臂空间位置误差的方法。采用Denavit-Hartenbeng方法建立了测量臂的测量方程及误差模型。测量臂给出其工作空间内三维坐标位置的测量值与三坐标测量机提供的标准值,分别代入测量臂的误差模型,以误差模型的计算结果作为补偿量,建立误差数据库,直接对测量臂空间位置误差进行校准和误差补偿。利用海克斯康G9128三坐标测量机对FARO便携式三坐标测量臂校准和误差补偿进行了实验研究,并对误差补偿前后实验结果进行了分析与讨论。研究结果表明该方法可有效、快速地对便携式三坐标测量臂空间位置误差进行校准和补偿。

研究和开发一种基于激光技术的新型亚纳米级位移测量系统。在马赫-曾德干涉仪的基础上进行改进,结合激光多普勒技术和激光偏振干涉技术,设计新型激光干涉测量光路,具有抗干扰能力更强、光路简单、易于安装调试等特点。将DSP技术引入激光干涉仪的信号处理系统,研究改进的8细分算法,完成对干涉条纹的细分、辨向和计数功能。经实验分析和研究证明,测量分辨力达到0.16 nm,运行速度可达0.14 mm/s,量程可达4μm,上述方法有效可行,可实现被测物体的亚纳米级位移测量。

为了实现对大直径内孔自动测量机构倾斜角度的连续、自动测量,建立了倾斜度测量系统。系统主要由半导体激光器、光学系统与位置敏感探测器（PSD）等元件组成,以激光光束和光学系统光轴分别表征被测机构的参考轴线与大直径内孔的轴线,同时PSD测量经过光学系统折射后激光光点的位置,由此测量两轴线构成的夹角,确定机构倾斜程度。论文分析了系统的测量误差,并进行了相关的实验,对测角误差进行校正,结果表明：系统的测角精度为±0.02°,分辨率为0.000 3°。系统稳定可靠,能够基本满足测量机构在大直径内孔中倾斜度测量的要求。