基于多站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,此外,还具有系统参数自标定、丢光信息自恢复、误差分离和补偿、干涉仪的迁移和再标定、系统重组等功能,具有非常广阔的应用前景。我们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,项目编号为59875064。本课题基于多站法测量原理,设计了四路激光跟踪仪组成的柔性三维坐标测量系统。论文主要对测量系统的一个关键部分—激光跟踪系统—进行研究,主要工作包括以下几个方面:1、改进了基于直线度测量的激光跟踪干涉测量光路。在现有光路上替换了原有的光学器件,增加了干涉滤光片,使得进入探测器的激光光斑形状为非常规则的圆形,并且几乎不受外界杂散光的影响。2、光电位置检测系统设计。根据二维PSD的工作原理,实现PSD的检测电路,包括微电流放大、和差运算和除法电路,具有调零和调增益功能。实验表明,PSD及其检测电路在PSD中心4cm2范围内电压——位移曲线有很好的线性度。3、激光跟踪模拟控制系统的设计。模拟控制系统采用位置闭环设计,对各个环节进行数学建模,计算出位置环调节器的PID模型。完成电机选型,PWM驱动和PID调节电路。实验证明,此控制系统的跟踪速度优于0.2m/s。4、激光跟踪数字控制系统的设计。数字控制系统采用电流环、速度环和位置环三闭环设计,对各个环节进行数学建模,计算出位置环调节器的PI模型。电流环和速度环由电机控制器实现,用数据采集卡采集PSD的检测信号,经过PI运算,通过CAN总线发送控制信号给控制器控制电机运动。5、测量软件设计。建立激光干涉仪数据采集系统,用VC编写了测量软件,能够测量目标镜的相对位移,并实现三路激光跟踪仪的同步数据采集。为了便于和数字控制系统的数据采集模块和控制模块联合工作,又用Labview编写了测量模块,构成整个数字控制系统软件。6、猫眼误差测量。分析了猫眼的误差因素,对Leica公司生产的商用猫眼CER75的光学误差进行了测量,实验表明,被测猫眼在各测点处光程的最大差异约为4μm。