小尺寸零件的表面积小、结构复杂，传统标志点拼接方法需要在零件表面人工粘贴标志点，导致表面的测量数据缺失出现孔洞。基于特征的点云拼接方法要求零件表面具有易区分的几何或距离特征，不适用于包含重复性特征的回转体零件。本文提出一种基于机械拼接的无标志点扫描测量方法，不需要粘贴标志点，不依赖于零件表面特征。首先，采用基于摄影测量的相机标定方法得到相机的高精度内外参数，重建标定板上靶点的高精度三维坐标，接着通过跟踪编码靶点的位置建立转台不同转角对应的旋转矩阵，进而解算出转轴方向向量和轴上定点坐标，实现转轴和相机的同步标定。在完成两个转轴位姿精确标定的基础上，利用转台转角构建旋转拼接矩阵，实现多视角点云粗配准。最后，基于法向迭代最近点算法(Normal Iterative Closest Point, NICP)完成点云的精配准。实验结果表明：使用靶点跟踪法标定后的两转轴夹角误差较传统的标准球拟合法低0.023°，标定后测量标准球的整体平均尺寸误差小于0.012 mm；在小尺寸零件自动化测量时，机械拼接方法在精配准后的点云拼接效果与标志点拼接方法相近，且拼接稳定性更高。机械拼接方法适用于无法粘贴标记点的小尺寸零件三维形貌测量场景。

针对目前高精度光学系统光轴标定存在的误差问题，提出了一种基于等效节点理论对系统实际光轴进行标定的方法，通过建立基准坐标系、节点坐标系和探测器坐标系，结合齐次坐标变换的方法构建适用于实际系统光轴标定的数学模型。以焦距为100 mm，物方节点与像方节点之间的距离为20 mm的光学系统为例，基于小旋量理论对其光轴精度影响因素进行了分析与计算，结果表明平行光管、转台、与标定模型三方面引入的标定误差低于10''。为不同的光学系统基于等效节点理论进行光轴标定时的精度分析提供了方法与依据。

为了解决空间光电跟瞄系统在真空环境下的多光轴标校问题，本文首先根据空间光电跟瞄系统的多光轴一致性检测精度要求，设计了一套多光轴标校系统。接着，对多光轴标校系统各子系统进行了详尽的误差分析，并给出了关键子系统的误差影响抑制方法。然后，对通信技术试验卫星三号的空间光电跟瞄系统进行了实验室环境与真空环境下的技术测试，分析了多光轴标校系统在两种测试环境下的误差来源以及测试精度，并给出了测试结果。最后，对多光轴标校系统进行了精度验证。最终结果表明：本文设计的多光轴标校系统在实验室测试环境下的标校精度为0.998″，收发平行度标定误差为1.165″；在真空测试环境下的标校精度为1.219″，收发平行度标定误差为1.359″，完全满足空间光电跟瞄系统1.5″的多光轴检测精度要求，为相关工程应用提供了技术支持。