基于多边形原理的激光跟踪三维柔性坐标测量系统具有高精度、大范围、柔性、动态、现场测量等一系列突出优点,并且通过冗余设计系统具有自标定、丢失信息自恢复和误差自补偿的能力,因此,多路激光跟踪坐标测量系统在大尺寸精密测量、机器人标定等许多领域有着极为广阔的应用前景.在对国内外激光跟踪测量系统的发展现状和趋势的全面分析基础上,我们设计了由四路激光跟踪干涉仪组成的三维柔性坐标测量系统.系统基于多边形定位原理,实现了对三维目标点的跟踪测量.实验表明,在距跟踪干涉仪800mm远处700×600mm<2>平面范围内,系统三维坐标测量不确定度为0.0620mm.论文对系统的测量原理、冗余设计、自标定模型和算法、猫眼逆反射器设计和优化、实用化测头设计、系统的布局优化、误差传递规律等方面进行了理论分析、计算机仿真和实验研究,并取得了一定的突破,提出了一些新的思想和方法.这些研究工作为使系统进一步朝高精度、实用化方向发展奠定了坚实的基础.