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随着科学技术和航空航天等大型工业的快速发展,越来越多的领域面临空间尺寸大、精度要求高、结构复杂等问题,而传统的测量手段在测量效率和测量精度上都无法满足这些设备的测量需求,如何解决在大尺寸空间实现高精度测量成为目前研究的重点。激光跟踪仪的出现为此类工程的测量提供了新的解决方案。AT960激光跟踪仪是一种高精度的三维坐标测量机,单点测量精度可达微米级,其AIFM测距技术和跟踪锁定技术可实现对目标的快速跟踪和高精度定位测量,测量精度高、设站灵活、测量范围大的特点使得激光跟踪仪特别适合应用于大尺寸空间的高精度定位测量。本文结合AT960激光跟踪仪进行如下相关研究工作,并得到了重要的结论:1.介绍了 AT960激光跟踪仪的测量原理与关键技术,从测角、测距和目标靶球入射角三个方面分析了激光跟踪仪的测量精度,设计实验验证了激光跟踪仪的实际测角、测距精度略低于仪器的标称精度,通过实验证明双面测量和稳定的测量环境可提高激光跟踪仪测量精度。2.总结了利用AT960激光跟踪仪进行精密三维控制网的布设、模拟测量和实际数据采集的方法与流程,推导了基于边角网的三维控制网平差处理函数模型和基于赫尔默特方差分量估计方法的随机模型,介绍了误差椭圆进行精度评定的方法,结合实际工程案例总结了整个精密三维控制网的建立过程。3.从数学模型上推导了直线度、平面度和圆度三种常用的工业检测指标,编程实现了空间直线、空间平面和空间圆的拟合算法,通过实际案例数据验证了算法的正确性与可靠性。4.结合三维控制网数据采集与处理以及工业检测算法等理论,开发了基于AT960激光跟踪仪的LaserTracker数据采集与处理系统,实现了从新建项目与参数设置到数据采集与处理整个激光跟踪仪测量流程,系统具备专业化与简便性特点,更加适合测量人员操作与使用。