微位移工作台是实现高精度定位的关键部件，传统的工作台自由度少且分辨力不高，不能满足应用需求，因此提出一种六自由度高精度微位移工作台结构方案并验证了其性能。在整体结构上采用“串并联混合驱动”的方式和中空结构，将六个自由度的运动合理地分布在平动层，转动层和支撑层三层结构中，并设计开发了工作台的运动控制系统以及一套可搭配使用的运动控制软件。实验结果表明，X，Y，Z轴线位移分别优于20，20和37 μm，角位移行程分别优于39″，33″和27″；线位移分辨力均优于0.7 nm，角位移分辨力均优于0.1″。所提出的六自由度微位移工作台相比于传统工作台具有自由度多、极高分辨力等优点，有望在超精密加工，微电子制造等领域中获得广泛的应用。

为提高XY工作台对应功能点的空间位置精度，提出了一种六自由度（6-DOF）误差在线测量方法，并建立了相应的误差补偿模型。采用激光干涉原理测量工作台X，Y轴方向的定位误差和Z轴方向的直线度误差，采用激光自准直原理测量工作台绕X，Y，Z轴转动的角度误差，从而实现6-DOF误差的在线测量。分析了6-DOF误差造成工作台对应功能点的空间位置误差，建立了基于阿贝原则和布莱恩原则的误差补偿模型。根据提出的测量方法，研制了一套高精度紧凑型的在位、在线6-DOF测量系统，将其应用于一台微纳米三坐标测量机的工作台上；以SIOS激光干涉仪为参考，对测量系统和误差补偿模型的有效性进行了实验验证，并评定了系统的不确定度。结果表明：经过6-DOF误差测量和补偿后，参考功能点在X，Y，Z向的最大位置误差由1.7 μm，3.4 μm，3 μm分别减小至65 nm，81 nm，109 nm，其扩展不确定度分别为90 nm，98 nm，158 nm（k=2）。该方法和系统可被用于提高XY工作台的精度。

为了提高数控机床的加工精度，建立误差补偿模型。对温度影响下的数控机床XY工作台导轨系统各误差分量之间的误差相关性进行研究。首先，分析了XY工作台单向运动时各平动误差和角度误差的相关性和X向导轨系统二维阿贝误差的变化规律。然后，建立了Y轴导轨系统和X轴导轨系统误差相关性的阿贝误差计算模型。最后，分别进行了X轴导轨和Y轴导轨角度误差的相关性验证和导轨系统定位误差补偿效果对比实验。实验结果表明：利用工作台二维阿贝误差补偿后的定位误差2整体误差呈减小趋势，且比用传统方法补偿后的定位误差1最大相差3 µm左右，占补偿后的工作台总误差的三分之一。本文所建立的导轨系统二维阿贝误差模型更符合数控机床XY工作台误差的实际变化规律，利用该模型导轨进行的工作台联动定位误差补偿效果比传统补偿方法的修正效果更好，为实时补偿数控机床误差，提高机床加工精度和在机测量系统的测量精度打下理论基础。

为了实现高压涡轮叶片上的气膜孔特征的高精高效测量，设计并搭建了一套非接触式的四轴视觉坐标测量系统。针对其中的回转轴线的空间位置标定难题，结合工业影像测头的成像特点，提出了一种基于视觉测量的回转轴线标定方法。在标定过程中，采用了定制的长方体标定块，并通过回转工作台与三坐标测量机之间的配合，使工业影像测头对焦于标定块的表面并采集到其锋利棱边的图像，而后再通过边缘提取、像素距离计算、物理距离转化和代数运算等步骤，最终确定了回转工作台的轴线在机器坐标系中的空间方位。最后，选用一个标称尺寸为80 mm的标准量块作为被测物体，以对标定方法及标定结果进行验证，各次测量结果的误差均小于±0.01 mm，并进行了合成标准不确定度的分析。实验结果表明：文中所提出的回转轴线标定方法能够达到较高的标定精度和较好的重复性，能够满足气膜孔形位参数的检测要求。