工业机器人在生产生活中的应用越来越广泛,在工业体系升级转型中扮演着不可替代的角色,因此对工业机器人的标定工作变得尤为重要。针对工业机器人标定这一应用场景,搭建了激光跟踪干涉测量系统,和传统激光跟踪仪相比不涉及旋转角度的测量且获取的是目标与跟踪系统之间的距离变化值,简化了系统复杂度,大幅降低成本且能满足标定需求,更适合工业机器人标定场景。本文的主要研究工作如下:针对工业机器人标定场景,分析了传统激光跟踪仪与研制的激光跟踪干涉测量系统之间的相同点与不同点,并建立了跟踪测量模型,通过分析双频干涉测量技术和单频干涉测量技术原理之间的优缺点,选取了单频干涉测量技术作为系统中的干涉测量方法,完成了系统整体方案设计,并对干涉光路与跟踪光路进行了分析。针对激光跟踪干涉测量系统实时跟踪功能这一技术难题,对伺服跟踪技术进行了研究,完成了激光跟踪干涉测量系统中伺服跟踪方案设计,设计了基于PSD位置传感器的集成位置探测电路系统,提高了系统集成度,简化了计算流程。完成了伺服相关器件选型,通过分析工业中常用的伺服控制方法,提出了带前馈的位置速度级联控制策略,完成了基于Turbo PMAC Clipper运动控制器的电机PID调参,并设计了带前馈的伺服跟踪算法。针对传统单频激光干涉技术中四通道接收单元结构复杂、体积大的问题,设计了基于四象限探测器和集成波片阵列的干涉信号探测系统,提高了激光跟踪干涉测量系统的集成度。为进一步提高系统干涉测量精度,利用琼斯矩阵建立了波片阵列对准误差引入的误差模型,仿真分析了波片对准误差对测量结果的影响,并搭建了对应的实验系统,实验结果验证了基于四象限探测器和集成波片阵列的干涉信号探测系统可靠性,量化了由波片阵列引入的非线性误差。最后,进行了激光跟踪干涉测量系统激光跟踪仪样机设计,完成了激光跟踪干涉测量系统的搭建与调试并进行了PSD标定实验、干涉仪精度标定实验、重复性实验和ABB机械臂跟踪实验以验证其性能。实验结果表明,设计的激光跟踪干涉测量系统能够在3-5m范围内对500mm/s运动速度下的机械臂进行有效跟踪测量,干涉系统在1-10m范围测量误差在1.5μm以内,跟踪状态下重复性可达0.6μm。