伴随着大规模的科技革命,超精密的测量和制造技术对现代高科技产业的发展起到日益重要的作用。高精度定位台和高精度导轨作为许多加工制造以及测量行业中的主要的运动元件,有效保证了仪器的测量精度以及机床的加工精度。但是定位工作台易受到设计加工以及装配过程的精度影响,在运动过程中会产生偏摆角、俯仰角、滚转角三个自由度的角度误差以及X、Y、Z方向三维定位误差,如何对这些量进行测量和修正,进一步提升工作台的精度,是精密制造业发展急需突破的问题。因此,本文利用课题设计的二维宏微动工作台和多自由度激光测量系统,将二者进行整合,利用软件对控制系统进行二次开发,对工作台控制系统进行优化,并在研究过程中对工作台系统中误差项进行分析,提升测量和补偿精度。本文具体完成以下工作:(1)对二维多自由度测量控制系统进行整合,系统内部包括:具有多自由度检测功能的光学测量系统、可以对角度误差进行修正的二维纳米定位工作台以及计算机,使其构成一个具有多参数实时测量补偿功能的定位工作台系统;(2)改进运动控制的性能,利用VC++软件对工作台控制程序进行编写,实现工作台的二维同时运动;(3)在控制工作台运动过程中加入滤波技术,有效减少运动过程中产生的随机误差,并对控制程序进行整合,在实现二维台同时运动的同时,对六个自由度误差进行实时补偿,提升了工作台在行进过程中角度长度参量测量和补偿精度;(4)研究影响角度测量精度的因素,对四象限探测器偏离透镜焦距所产生的离焦误差进行分析,并建立数学模型,设计方法成功补偿离焦误差,提高角度测量的精度;实验结果表明,工作台可以实现X、Y方向二维的宏微动运动控制,对离焦误差进行消除后,在50 mm×50 mm的运动范围内,可以实现对六个自由度误差的同时补偿,经过对角度误差进行补偿以后,二维工作台的俯仰角以及偏摆角运动误差均可以有效限制在1.0″以内;对工作台的定位误差进行补偿以后,二维工作台的直线定位误差优于250 nm。