针对当前测量领域内球度差的超精密测量和评定这一薄弱环节,采用"经线法”球度误差测量技术,通过超精型圆度仪和相应的支承装置实现对外球面轮廓的测量.建立了采样数据的维数转换数学模型和球度误差最小二乘法评定数学模型,在最小区域法、最小外接球法、最大内接球法评定球度时,充分利用了最优化理论的单纯型法.为了验证该理论及软件的精度,作了大量仿真试验,并利用不同半径的球体、椭球、以及带有一定规律误差的球进行验证,通过分析可证明"经线法”理论是正确的,该系统的设计方案是切实可行的,并且该算法精度较高,可达到0.01 μm.

研制了基于同一显微镜基体实现原子力探针扫描测量与非接触光学测量两种功能的复合型超精密表面形貌测量仪。分析了基于白光显微干涉原子力探针的测量方法、探针微悬臂变形量与白光干涉条纹移动量的关系以及探针微悬臂测量非线性误差的修正方法,和通过融合垂直扫描系统的位移量和悬臂梁变形量得到了原子力探针的工作方式。研制了三维精密位移系统和基于白光显微干涉的原子力探针测头。采用原子力探针扫描测量对NT-MDT公司生产的扫描探针校准光栅TGZ2_PTB进行了重复性实验,实验显示标准差为0.96nm,相对重复性误差为3.08%。给出了原子力探针扫描测量、相移干涉测量及白光干涉垂直扫描测量的测量实例。实验结果表明,所研制的超精密表面形貌测量仪可用于超精密加工工程表面、光学表面以及微纳几何结构的测量。

介绍了干涉显微镜测量原理，仪器结构，空间分辨率和测量范围，分析了测量误差产生的原因，通过实验表明，干涉显微镜能够比较真实地反映超光表面微观形貌特征，是超光滑表面微观形貌测量的有效工具。

综述了当今国内外纳米级位移测量技术的研究状况和最新成果，重点介绍其工作原理和性能。探讨了纳米级位移测量的关键技术，并展望纳米级位移测量技术的发展方向及在超精、微细加工领域的应用前景。

     始于60年代后期的超精加工技术，如今已在许多领域得以实用化;而超精密测量技术，则是评价超精加工技术的必不可少的手段。