针对现有轴-轴同轴度测量方法的缺陷,通过建立一套数学模型,得出了测量设备安装偏差量、设备测量值和传动轴旋转角度之间的关系方程,从而实现了只需在小角度范围内旋转,即可得出不含安装误差的轴-轴同轴度偏差量.另外,针对测量设备的特点提出了测量孔-孔同轴度的方法,从而实现了一套设备可以同时测量轴-轴、孔-孔同轴度.

针对激光同轴度测量方法建立了主／从动轴的测量模型，推导出了不含安装误差的同轴度偏差量与设备测量值、安装误差之间的数学关系方程，通过在主／从动轴三个不同旋转角度测量出3组数据，并联立求解方程组，可得出不含安装误差的同轴度偏差量。该方法在提高测量精度的同时，还具有操作简单、适用范围广的特点。

为了实现在同轴度测量中平行偏差（平偏）和倾斜偏差（角偏）两个量的同时测量，建立了基于激光准直性的光斑接收系统。该系统由接收物镜、分光棱镜和CCD构成。以物镜光轴、准直光束几何中心线和两个CCD接收面构成的三角关系进行两个偏差量的计算；并通过对系统像差的分析，提出了显著降低物镜像差对测量结果影响的算法。理论和实验数据表明，对于平偏测量范围为±10mm、角偏测量范围为±2°、接收物镜焦距为50mm、CCD尺寸为1．6cm的系统，平偏测量精度可达0．02mm，角偏测量精度可达9．5″。因此，该系统可以满足较大范围内的旋转机械同轴度测量的需要。

为了精确获取分幅摄影机的拍摄频率和条纹摄影机的扫描速度,必须精确测量转镜在拍摄期间的速度。提出一种基于数字信号处理器（DSP）与现场可编程门阵列（FPGA）相结合的高精度数字测量方法。DSP与FPGA采用高速串行外设接口（SPI）通信,DSP根据转镜转速的变化,自动对FPGA预置适当的时间闸门,FPGA计数缓冲后将测速数据发送给DSP处理,再经DSP串行口发送给计算机进行实时显示。FPGA的逻辑单元采用32位而且预置时间闸门可变,有效防止了数据的溢出,提高了转速的范围和精度;高速DSP提高了数据处理的速度,保证了实时性。系统仿真结果和实际工程使用情况表明此设计是可行的,测速精度可达0.0001%,测速范围为3～3×108r/min。

提出了一种仅由接收物镜和CCD构成的接收器，通过物镜位置的调整，可以同时完成平行偏差（平偏）和倾斜偏差（角偏）这两个参量的测量．通过对系统像差的分析，提出了可显著降低物镜像差对测量结果影响的算法．理论和实验数据表明，对于平偏测量范围为±10mm、角偏测量范围为±2°、接收物镜焦距为50mm、CCD尺寸为1／1．6inch的系统，平偏测量准确度可达0．02mm，角偏测量准确度可达9．5″．

分析了系统杂散光的来源，得出非成像光束对系统影响较大、平板玻璃窗产生的鬼像不容忽视的结论。针对传统作图法设计遮光罩的针对性不强，且追迹不同入射角的光线繁琐、容易遗漏的问题，本文提出一种逆向追迹法，依据光的可逆性，在像面处设置点阵面光源，每一点都发出充满系统孔径的光束，在物面设置足够大的探测面，使之有充足的余量记录所有到达物方的光线，利用该方法可以在探测面上直观地区分出非成像杂散光。有针对性地设计了具有特殊要求的内外遮光罩，并对遮光效果进行了软件模拟。