近年来，三坐标测量机正在迅速发展。测头作为三坐标测量机的基本部件之一，与测量机的功能、工作效率、精度密切相关。光学非接触测头具有测量精度高，没有测量力，没有摩擦，测量速度与采样频率高等特点，是目前研究比较活跃的领域。本文中所讲到的共焦测头就是光学非接触测头的一种。本文在研究了共焦法测量传感器及其测量系统的基础上，提出了一种通过测量连续两个峰值信号的时间差来计算被测表面位置的方法。这种测头舍弃了参考信号，简化了系统结构，降低了成本，实用性更强。

本文介绍了一种基于FPGA的三坐标测量机电机控制系统。为了保证三坐标测量机电机运行，需要有一个能够连接上位机与驱动器的运动控制电路。这个电路需要实现对上位机命令和驱动器反馈信号的处理，并且能够处理一些突发事件，保证三坐标测量机的安全运行。本文重点分析了基于FPGA的三坐标测量机的电机控制电路的实现。本系统实现了用脉冲控制电机运行，精度较高，实现了对电机运行状态的监测，并且在限位信号发出后，电机能够及时停止，防止出现危险，安全性较高，适用于三坐标测量机的电机运行控制。

本文提出一种用于三坐标测量机的非接触激光测头的标定系统,该系统利用位置敏感探测器和特别设计的测头夹具机构对非接触激光测头测量光束的轴线进行调整,使其通过测头回转体的回转中心.

设计了一种用于惯性聚变的微靶球三维移动装置。采用CCD显微镜检测实现闭环装配以保证精度；由电控平移台作为粗动环节，压电陶瓷作为微动环节而形成的两级微动机构可以实现最小分辨力为0．1μm的微位移；直线＋旋转执行器的旋转／线性移动实现了微靶球的三维移动；专用真空吸取器的设计解决了微靶球的取放问题。

设计了微型靶标半自动装配系统的机械结构和微动机构，装配系统采用真空吸头固定微型靶标的半圆柱和靶球，采用步进电机控制精密丝杠带动平移台进行粗调与压电陶瓷微机械臂进行微调相结合的方式进行精密定位，并用CCD在线监测装配过程中靶标各部件的相对位置。实验证明系统的装配精度为2μm。