基于多边法原理的激光跟踪干涉坐标测量系统具有测量范围大、精度高、柔性、动态、可现场测量等特点，具有非常广阔的应用前景。目前其应用已经延伸到各个工业和高科技领域，可广泛地应用于航空、航天、造船、重型机械、大型机组安装等大尺寸测量。此外，多边法测量原理还具有系统参数自标定、丢光信息自恢复、测量信息高精度提取、误差分离和补偿、干涉仪的迁移和再标定、系统重组等一系列重要功能，已经引起了世界各国高度重视，并投入了相当的人力和物力进行这方面的研究。我们也首次在国内研制激光跟踪干涉柔性坐标测量系统，并受到国家自然科学基金的资助，项目编号59875064。所谓多边法，是用多台激光干涉仪共同跟踪测量一个目标镜，计算动点坐标时只利用测量得到的长度改变量信息，而不是角度信息，因此具有很高的精度潜力。本课题主要围绕测量系统的一个关键部分—激光跟踪系统—进行研究，论文的主要工作及创造性研究包括以下几个方面：1、设计了基于直线度测量的激光跟踪干涉测量光路激光干涉仪测量线性位移时，需要将返回的干涉光进行平移，使其能进入接收器中。一种方法是改变外部光路，采用偏振分光镜分束，利用波片改变光线偏振态，达到平移光路的目的。但是这种方法光学元件多、调整复杂、而且对波片的要求高。在综合分析了HP5529激光干涉仪测量线性位移和测量直线度原理的基础上，我们利用了激光干涉仪测量直线度的模式进行线性位移测量，使得外部光学元件大为减少，干涉光强大，调整简单。激光跟踪头的设计激光跟踪头是测量系统的关键部件，根据现有的激光干涉仪，设计了单转镜独立式跟踪头，结构简单，运动灵活，动态性能好，实现了对三维目标的跟踪测量。经过改进的跟踪头，测量标准差为0.49(m。 激光跟踪头误差分析激光跟踪头是带来测量误差的主要来源之一。影响测量精度的主要原因有光束入射偏心、镜面偏心、旋转中心点跳动等。提出了等效基点的概念，分析得<WP=4>出，光束入射偏心对系统的测量影响不大，当入射偏心小0.5mm，它带来的误差会小于1(m。减小镜面偏心和保证旋转中心点稳定不动是提高测量精度的主要措施。激光跟踪头的调节对于改进的激光跟踪头II代，详细叙述了它的调节过程，提出了一种对镜面偏心进行测量的方法。伺服控制系统的设计叙述了控制系统的工作原理，光斑位置信号的提取、电机驱动方式的选择。设计了基于电流环、速度环、位置环控制的伺服控制电路。实验证明，此控制系统的跟踪速度优于0.4m/s。直线标定法的探索利用冗余技术，系统可进行参数的自标定。然而，受猫眼的接收角范围、激光跟踪头转角范围等的限制，系统的自标定很难在最优的方案下进行；同时由于激光跟踪干涉仪存在测量误差，实验表明，由系统参数自标定测量带来的误差可高达十几个微米。为分析测量误差的起因，并为研究新的标定方法打下基础，我们提出了用激光干涉仪直线法来标定测量系统的基点坐标，分析了直线法标定基点的优化方案，标定误差的来源，从而为进一步提高标定精度提供方向。论文对激光跟踪头的设计、跟踪控制系统、激光跟踪头的测量误差来源、误差检测、基点标定等进行了计算机仿真和实验研究，并取得了一定的进展。这些研究工作为进一步提高系统的工作能力、测量精度打下了基础。