自由曲面零件在工业领域的应用日益广泛，特别是能源、航天、国防等重大工程中的一些关键零部件，呈现大型不规则曲面的特征。集测量、处理和加工控制于一体的数字化加工方法是解决这一类零件制造难题的有效途径，三维曲面跟踪测量和数字化仿形加工是其中至关重要的环节。本文构建了一种开放式体系结构的数字化仿形控制系统平台，并对接触式曲面跟踪测量的原理及若干关键技术进行了理论和仿真实验研究。 在综述和剖析了开放式数字化仿形控制系统特征的基础上，设计和构建了以工业计算机(IPC)和通用工业接口卡为核心的硬件平台。根据该系统的主功能和辅助功能要求，规划设计了软件总体布局和功能模块组织层次。 基于多媒体定时技术，在Windows2000平台上完成了实时控制方案。应用键盘钩子技术，高效地实现了控制系统的管理和调度机制。应用VC++集成开发工具，编写了系统的主程序和界面管理程序。 介绍了三维仿形仪的原理、结构及其放大倍率的校准过程，研究了曲面跟踪测量的理论和算法，提出一种新型的等弦高差数据采样算法——中间三点比较判别法，提高了采样处理算法的精度。 基于模糊—PID复合控制策略设计了压偏量模糊—PID复合控制器，通过合理地选择控制器来有效调节径向速度所对应的控制电压，提高了压偏量的控制精度和跟踪测量过程的平稳性。 为了提高仿形系统的位置控制精度，设计了基于PID控制器的位置控制闭环结构，采用遗传算法对PID参数进行了优化，运用Matlab仿真程序获得了理想的PID优化参数。控制系统的阶跃响应仿真结果证实了此方法的实用性。