提出了一种用于深孔轴线重建的新型六探针测量系统。该系统基于三维两点法，探头在每次步进测量中可以获得被测横截面的圆心位置以及半径大小。该系统有以下优点：1）可以消除传感器运动装置的移动直线度误差对轴线测量与拟合结果造成的影响；2）有显著普遍性，调整位移传感器之间的相对位置可以测量不同的孔径；3）实现探头移动、数据获取的自动化，降低人工劳动量，提高测量效率；4）测量过程简单，只通过一次扫描测量就可拟合孔轴，并评估它的相关参数。通过理论推导和仿真证明了这些优点。实验结果表明，该方法具有高横向分辨率。

针对影像仪测量直线度误差的特点, 设计了一种改进的边缘检测模板进行边缘提取, 并提出一种满足最小条件的直线度误差评定的方法——区间距离算法来优化直线度误差的测量。通过采用影像法对光滑极限塞规的高精度测量实验, 与传统边缘检测方法和斜率搜索法进行比较, 实例结果表明, 改进的边缘检测算法相对于传统检测模板计算卷积次数减少一半, 可以提高测量速度, 采用区间-距离算法与斜率搜索算法相比较, 相同8组数据直线度误差相对误差不超过2%, 平均计算速度提高0.01 s。实验验证在影像仪测量不同直径塞规直线度误差的自动化测量中, 采用该优化方法可以节约计算时间4.45 s, 并通过不同评定方式的比较, 提出测量直线度误差最佳测量跨距在0.078 mm~0.104 mm的建议, 对实际直线度误差测量具有指导意义。

对光栅刻划机的进给导轨直线度误差做了系统的研究，推导了直线度误差对光栅衍射波面和杂散光的影响的计算公式，并且定义了干涉仪测量轴线到刻线始端这段距离为定位臂。得出以下结论：定位臂会放大进给导轨的直线度误差；光栅的衍射波前和杂散光强度主要受定位臂和导轨直线度大小的影响，若定位臂为50 mm，则水平方向直线度误差必须小于0.15″ ，若定位臂为10 mm，则水平方向直线度误差必须小于0.74″ ；与竖直方向的直线度相比，刻划机对进给导轨水平方向的直线度要求更高。理论推算与实验结果相符。

为了提高2X/Y直线进给轴的联动直线轮廓精度，研究了进给轴联动直线轮廓偏差的测量、评价和补偿方法。分析了直线电机驱动进给过程存在直线轮廓偏差的原因及其补偿的复杂性，给出一种基于学习的直线轮廓误差在线精密补偿方法。该方法通过激光干涉仪的2D时间基准精密测量龙门联动轴直线轮廓的实时坐标值，应用最小二乘方法评价确定理想直线方程；通过与理想直线比较得到直线偏差学习样本，建立基于最小二乘支持向量回归方法的直线偏差识别模型，以模型的在线回归计算确定偏差补偿量。最后给出了补偿量控制输出策略与补偿系统构建方案，并在自构建的直线进给轴平台上进行了在线补偿实验。结果表明，应用该方法对2X/Y直线进给轴联动的直线轮廓偏差进行在线补偿，可使轮廓精度提高53%。

针对影响激光测量直线度误差的主要因素之一激光光线漂移，提出了一种基于共路光线漂移补偿的直线度误差测量方法，给出了具体的测量原理和系统构成。从产生激光光线漂移的几个因素出发，理论分析了所产生的光线漂移对直线度误差测量的影响，建立了相对应的光线漂移补偿模型。结果表明，进行补偿后激光器出射光线引起的光线漂移在X方向的最大漂移量由28.4 μm减少为5.6 μm，Y方向的最大漂移量由21.6 μm减少到5 μm；由温度梯度引起的光线漂移经补偿后最大漂移量由65.7 μm 减少为8.9μm。实验结果与理论分析均表明，该方法能有效减少各种因素引起的光线漂移对直线度测量结果的影响，提高测量直线度误差的准确性。

从建筑物图像中提取直线是视觉导航、特征识别和遥感影像处理等很多应用中的关键步骤。针对复杂建筑物图像，提出了一种基于边缘方向图的直线特征提取算法。该算法在Canny边缘的基础上，提出边缘方向编码策略，能过检测9×9局部窗口内的直线，将边缘拆分成直线、曲线和点的组合，生成了一种新的直线检测辅助图像——边缘方向图，并通过分析边缘方向图中连续线边缘的方向分布，结合直线误差判别准则和稀疏直线拟合识别直线。实验结果表明：该算法的直线检测性能优于Hough变换和相位编组等经典方法，对建筑物图像的直线检测准确率高，误判率、漏检率低，算法稳健性强。

提出了一种基于望远光学系统的同时测量直线导轨四自由度误差的新方法。首先利用望远系统对角度误差和平移误差高倍放大,再利用位置敏感探测器(PSD)分别采集放大后的角度误差和直线度误差,实现了水平和竖直方向直线度及俯仰角、偏摆角四个自由度误差的高精度实时测量。搭建了系统实验平台,分析了系统的测量原理,进行了测量的校正、稳定性和重复性实验。理论分析和实验结果表明,系统测量直线度的分辨率小于0.2 μm,角度的分辨率小于0.3″,在测量距离为10 cm的条件下,直线度、角度测量精度分别为±0.7 μm /cm,±0.3″/cm。测量方法具有精度高、结构简单、实时快速的特点。

介绍了一种测量导轨直线度误差的新方法, 利用偏振干涉原理调制出一束偏振角随光束横向坐标线性变化的特殊线偏振光光束, 通过一个随直线度误差移动的光缝测量出光束中不同位置的偏振角, 根据直线度误差与偏振角之间的线性关系, 实现对直线度误差的测量。从理论上对该方法进行了论证分析, 进而详细介绍了光学调制器的组成, 设计了偏振角测量的光电组件, 并进行了相应的实验。实验结果分析表明, 该实验装置的直线度误差与偏振角之间的直线拟合相关指数R2优于0.9995, 且测量直线度误差范围不低于0.5 mm,构建的测量系统经标定后测量分辨力可以达到亚微米级, 测量不确定度达到1 μm。该方法不仅实现方便、可靠性较高, 而且可以克服测量时由于光强变化、导轨形面误差对测量结果的影响, 稍加改进即可实现二维直线度误差测量, 测量精度与自准直仪相当, 具有一定的理论研究意义和较强的实际应用前景。