提出了发展我国并联坐标测量机来克服直角坐标测量机在原理上对刚度、精度、速度和灵活性的限制。讨论了已有坐标测量机的结构和实现六坐标运动的并联机构。为简化位置求解的难度，确定以演化的Stewart平台作为并联六坐标测量机的结构，并按空间才环机构分析了该结构的自由度。

介绍了直线度误差评定的最小二乘法和最小包容区域法的算法模型与实现方法。在三坐标测量机上对八种不同被测直线进行了采样点坐标数据提取，分别用最小二乘法和最小包容区域法的基于搜索逼近一逐次旋转逼近法进行了给定平面内直线度误差的评定。结果表明：最小二乘法的评定结果与最小包容区域法的基于搜索逼近一逐次旋转逼近法的评定结果完全一致，即直线度误差的最小二乘法评定结果符合最小条件。

提出一种基于粒子群优化算法（PSO）的圆度误差评定方法。介绍了PSO算法的提出及其特点；具体阐述了PSO算法的基本原理和实现步骤；提出圆度误差评定这一非线性优化问题，给出其优化目标函数及PSO算法的适应度函数和编码方式；结合实例对算法参数进行了设置，通过实例运算对PSO进行了正确性和精确性验算。实例证明该方法能够很好地解决圆度误差评定问题，与遗传算法具有相当的计算精度，能够获得精度较高的结果。而PSO的突出优点是简单易于实现，计算速度快。

研究了垂直扫描白光干涉测量数据的改进质心处理算法以准确得到被测表面的微观形貌信息。根据垂直扫描白光干涉测量原理分析了质心算法改进前后的对干涉谱的处理能力。实验测量对象是Ra为0.074μm的多刻线标准样板,采用高斯滤波算法分离粗糙度信号,对其二、三维参数进行了评定和分析,得Ra为0.0748μm。结果证明,改进质心算法原理正确,计算精度满足测量要求,可有效排除直流信号等因素对质心算法的影响。

为实现直线度误差的精密评定,提出自适应迭代区域搜索方法。首先对测量采样数据以第一测量点为原点进行坐标平移预处理,然后计算各测量点与原点连线的斜率分布区间,以此作为初始搜索区间。根据设置的每代候选基准数计算初始搜索步长,以初始搜索区间中线为搜索起始基准线开始搜索计算,可得到当代最小直线度误差对应的评定基准直线,并以其为新一代搜索计算的起始搜索基准线,以新、旧起始基准直线的斜率确定新的搜索区间和搜索步长,以新的起始基准直线开始搜索新一代最小直线度误差对应的基准线,反复迭代计算至终止条件。对两组实例进行了计算。实例验算证明迭代区域搜索方法原理正确、精度较高、运算速度快、简单易于实现。

应用谐波分析法分析判断圆度误差的性质为提高圆度加工精度提供科学依据。首先通过线性化处理的方法获得被测实际圆在直角坐标系下的最小二乘圆心并经坐标变换得到实际圆轮廓上测点的极坐标;然后应用傅里叶级数展开法分析实际圆轮廓谐波特征并数字化;最后在视频仪上对某零件的实际圆轮廓进行数据采集并根据谐波分析方法对圆度误差的产生原因进行分析判断。结果表明该方法可行。

提出了将粒子群优化算法用于圆柱度误差评定的设想。对算法的基本原理和实现步骤做了具体阐述，给出了圆柱度误差评定的摹本问题，及其优化目标函数及算法的适应度函数和编码方式，对算法进行了可行性和准确性验算。计算结果表明，该方法对于圆柱度误差评定这类具有复杂目标函数和较多参数的非线性优化问题有很好的计算性能，优于最小二乘法；与遗传算法和其它满足最小区域条件计算方法相比，计算精度略优于前者或者与前者相当，能够获得精度较高的结果，而突出优点是简单，易于实现而且计算效率较高。

为得到被测表面的微观信息,根据垂直扫描白光干涉的特点,以阶高92μm的微流道为测量对象,测出理论上处在不同高度的3个点的干涉数据,使用改进质心算法、相移干涉法、白光干涉法、白光干涉相移法、包络线拟合法等算法从采集到三组干涉数据中提取出每两点之间的相对高度,并对各种算法提取出的相对高度进行比较和分析。结果证明,相对高度为0的情况下,除包络线拟合法误差较大外,其余各种算法的计算结果都比较理想;相对高度为阶高92μm时,白光干涉相移法计算精度最高,实用性较强。

性能良好的驱动电源是实现压电陶瓷驱动器高精度定位的关键。基于集成高压运算放大器的直流放大式压电陶瓷驱动电源,具有集成度高,体积小,可靠性好等突出优点;但运放的发热问题,是影响其应用和发展的一个重要因素。对一种基于PA93功率运算放大器的压电陶瓷驱动电源,进行了实验性的研究,采用半导体制冷片和ALT-PT100贴片式温度传感器构成温度闭环控制系统,通过改变制冷片外加电源的极性和电压大小,将集成高压运算放大器的工作温度控制在一定范围内,可有效降低压电陶瓷驱动电源输出电压的纹波到7.8mV,提高了电源输出电压的精度。找到了温度对电源输出电压精度影响的规律,为如何进一步提高压电陶瓷驱动电源输出电压的精度,实现压电陶瓷驱动器高精度的定位控制,提供了科学的方法和依据。

石材雕刻机械臂在其工作空间内的运动学性能的变化相当复杂,其运动性能的优劣是影响石雕产品质量的重要因素。分析并优化石材雕刻机械臂在其工作空间内的运动性能。基于D-H参数法建立石材雕刻机械臂运动学模型,通过旋量理论中的指数乘积公式计算石材雕刻机械臂正运动学解和逆运动学解;基于雅克比矩阵的条件数,提出可以定量描述石材雕刻机械臂运动性能的指标(灵巧度),并进一步研究灵巧度在关节空间坐标和操作空间坐标下的变化规律;基于Dijkstra优化理论,在石材雕刻机械臂的可达工作区内给出机械臂运动性能最优的工作空间。结果表明:当石材雕刻机械臂在最优工作空间中移动时,其关节角加速度的波动会大幅减小。研究成果可为石材雕刻机械臂加工位置的布局提供参考。