随着现代高端装备制造业的发展,很多工件的加工精度已达到微米甚至亚微米量级。这样的工件往往结构复杂、具有较高的测量难度系数。接触式测量可实现对物体三维信息的高精度测量、对工件形状有很强的适应性,但其测量效率低,与被测件接触式产生一定的作用力而产生形变。非接触式测量采样密度高、测量效率高,但其受环境影响较大。因此传统的具有单一测头的坐标测量机很多情况下已无法满足测量要求,在这样的背景下,具有多测头的高精度复合式测量机应运而生。为实现多测头高精度协作测量,国家重大仪器设备开发专项资助了“复合式高精度坐标测量仪器开发和应用”项目。本课题组作为主要参与单位,针对该项目的第三子任务——多测头的数据融合技术与协作测量方法研究,进行了多测头坐标统一及融合测量的一些关键技术研究。基于对方法的探讨及实验操作的可行性,本文利用课题组现有的美国OPG公司型号为ZIP 250的复合式测量机,在主研单位苏州天准科技公司和多家计量院的支持下,总结所做工作如下:1.介绍了本课题组复合式测量系统的组成及结构,阐述了接触式测头、影像测头和光谱共焦测头的选型及工作原理,提出标准球并非最佳的用于三测头坐标统一及协作测量的标准器,进行了具体实验进行验证和分析,说明了标准球适应于接触式测头,但对于影像测头和光谱共焦测头还有探索的必要。工作中先用标准球对三测头进行了初步的坐标统一。2.基于三测头的测量特性设计了高精度的第一代新标准器,该标准器由超精加工中心加工而成,有效提升了坐标统一的精度。同时,基于阵列球板的思想设计加工了第一代组合标准具,用以测量机工作空间内的精度检定,并将其送检于多家计量院,对该标准器的高精度及方法的可行性进行了验证和对比。3.在分析第一代新标准器优劣势的基础上设计了第二代新标准器,说明了其组成结构以及坐标统一方法,最大限度地发挥三测头测量优势,避免不同传感器测量同一特征时所产生的系统误差。并利用该标准器设计了第二代组合标准具,对现有复合式测量机进行了精度检定,同样将其送检多家计量院进行了对比实验。