随着国内外汽车制造、模具等产业的快速发展,对各种汽车零部件及复杂模具等产品的性能和质量提出了更高的要求。满足这些要求的核心是对产品进行三维数据的精确测量。而三坐标测量机具有高精度、高效率、高稳定性以及较强通用性的优势,且被广泛应用于机械、汽车、模具和航空等先进制造技术和科学研究领域中。然而,随着先进制造技术和逆向工程的快速发展,对三坐标测量机在测量速度和精度方面有了更严格的要求。本文以移动桥式三坐标测量机为研究对象,深入研究了其测控系统的三大组成部分及其关键技术,并设计了相关实验进行验证。主要工作及研究成果如下:首先,分析了三坐标测量机测控系统的组成结构,主要包括机械、测量和控制三大部分。该部分介绍了移动桥式三坐标测量机测控系统三大组成部分的具体构成,并讨论了该测控系统的核心部分:测头和光栅测量系统。其次,研究了三坐标测量机测控系统中运动控制部分的关键技术,包括S形加减速运动、多轴同步技术等,并对测量机的运动控制部分进行了定位精度实验,证明了该运动控制系统的定位精度可达(1~2)μm。然后,阐述了测量机的触发式测头的结构和工作原理,重点研究了测头标定技术,提出了等效测头作用直径的概念,并分析了不同运动参数对作用直径的影响。针对预行程标定的主要难点,论文还提出了二次触发控制策略,并用实验证明了二次触发控制策略的有效性。最后,研究了光栅测量系统的关键技术—测头自聚焦控制系统。该技术主要是确保激光能以较快的速度聚焦到光栅平面,从而保证光栅测量系统的测量精度。在测头自聚焦控制系统中,本文将优化的变异粒子群算法(MPSO)引入BP-PID构成MPSO-BP-PID控制器,并对BP-PID、PSO-BP-PID和MPSO-BP-PID三种控制器进行仿真对比,结果表明提出的MPSO-BP-PID控制器能够在一定程度上提高系统的精确性、稳定性和鲁棒性。