在精密测量，产品制造，导航等领域，高精度、高分辨率、自动化测量具有重要的意义。本文以微角度、微位移测量为目的，基于迈克尔逊干涉原理，在建立光楔姿态与干涉条纹形状的关系模型的基础上，设计了一套工作台多自由度测量系统，实现包括直线度、偏摆量等的测量。针对此系统，给出了相应的理论模型，设计了硬件电路及软件算法，并进行了相关的实验论证。主要研究内容如下：首先，结合迈克尔逊干涉原理，设计了激光干涉测量系统。从激光准直特性，光路设计方面进行了分析；建立了光束、光程与光楔姿态的理论关系模型；探讨了干涉系统在避开返回光束方向的改进。其次，研究了激光干涉系统光强信号的接收与处理方法，信号处理好坏往往决定了测量精度的高低。结合常用的CCD识别方法，分析了光电探测器处理的优缺点，并重点介绍了田字型与圆形四象限光电探测器不同的相位计算方法，利用matlab软件进行了相应的仿真分析。最后，建立了条纹形状与光束夹角的关系模型，完成了工作台角度变化与条纹形状之间的模型。第三，阐述了干涉系统的总体实施方案，实现了从驱动到信号接收处理并界面显示的过程。设计了PZT(压电陶瓷)硬件驱动电路和四象限光电转换电路，实现了动态条纹的调制与信号的提取；分析了系统驱动与采样过程中出现的非同步问题，设计了相应的处理技巧；在信号的数据处理方面采用了相应的滤波算法；在四象限相差识别处理中应用了椭圆拟合算法，并设计了条纹形状敏感识别算法，完成了2范围的相位差识别，扩大了工作台偏转测量范围。最后，通过实验采样，与先进角度测量仪器ELCOMAT3000双轴电子自准直仪的同步对比实验，对测量数据进行了相应的误差分析、误差补偿，验证了本文提出的相关设计的准确性和可行性，该干涉测量系统能较好的实现工作台角偏与线偏的测量。