从现代设计与制造的发展和特点出发，建立了二维四层的虚拟坐标测量机的体系结构，在此基础上结合三维建模系统，在ADAMS环境中构建了虚拟坐标测量机．同时就虚拟坐标测量机中的关键技术——测头补偿问题，提出了具有独特结构的半球形测头测量及半径补偿方法，大大简化了测量和数据处理过程，为在虚拟坐标测量机上进行CAD模型形体表面的任意截形测量提供了一种快速、精确、方便的测量解决方案．

对非接触式三坐标测量机仿形跟踪快速扫描方法进行了研究,分析了曲面仿形跟踪扫瞄过程技术.针对基于激光非接触测量的仿形跟踪扫瞄,提出一种确定扫描速度及跟动速度的计算方法.利用该方法对变截面回转体进行测量,其各个径向尺寸精度可达±5 μm,且测量速度是接触式三坐标测量机的3倍,验证了该方法的有效性,较好地解决了自由曲面高速、高精度仿形跟踪测量的问题.

提出的半球形测头测量自由曲面任意截形方法避开了用球形测头测量曲面的复杂过程和由此产生的三维测头半径补偿的数学模型及大量运算,消除了在三维曲面截形测量时由于被测曲面的扭曲对测头所造成的干涉,可使曲面测量直接转化为曲线测量,从而大大简化了测量和数据处理过程.