随着超精密加工技术和测量技术的高速发展,精密运动台在各个领域的应用范围越来越广,同时对运动台的测量精度要求越来越高。通常情况下,需要通过标定技术对测量系统的性能和参数进行校准。在精密、超精密运动台测量系统标定领域中,自标定技术是改善运动台测量精度最经济、有效的方法之一。本文据此在二维自标定领域展开研究,主要针对自标定技术中存在的一个问题——高精度对准系统,开展研究工作以期提供一套新型对准系统,为实现高速高精度动态自标定奠定关键技术基础。针对自标定方法进行了深入的研究,包括自标定方法在二维运动台测量系统应用的理论基础,数学建模以及算法解算。通过分析目前二维自标定方法存在的问题和不足,提出了针对二维大行程、大范围运动台测量系统的自标定方法,并给出相应的标定原理和操作步骤。在此基础上,针对XZY三维运动台测量系统自标定方法进行了同原理的改进,将该方法扩展至三维大行程精密运动台自标定领域,并同样给出操作方法和流程。针对二维自标定对准系统进行了原理和方案的研究。通过对比传统二维自标定对准系统的对准原理、对准方式和对准效果,结合实际情况下二维自标定的需求,分析出传统方式存在的缺点和不足。在此基础上,结合零位光栅检测原理,提出一种全新的二维自标定对准系统方案。设计并完成了该对准方案的原理样机,并设计了由零位光栅作为对准检测标记点的辅助测量装置。通过本方案可以实现自标定对准过程中高速、高精度动态标定的要求。针对所设计的原理样机进行了方案可行性验证。通过设定不同的实验条件,测试本方案原理样机的重复对准精度,通过对实验结果的数据处理和分析,总结出影响本方案重复对准精度的各项干扰因素。针对干扰源中起主要干扰作用的温度因素和振动因素进行了详细的相关性实验验证,并结合理论计算和有限元仿真分析的手段对干扰因素的影响做了定性分析。当排除干扰源的影响后,证实本方案的稳态重复对准精度可以达到50nm级别。最后,经过分析和总结,对本方案做进一步优化,并提出相应改进意见。