随着工业制造、航空航天和基础建设等领域的技术进步,三维精密测量技术与仪器不断发展与创新。从传统的三坐标测量机、经纬仪等到近几年新兴的室内GPS（i GPS或w MPS）和激光视觉测量技术等,三维精密测量的方式越来越多样化。针对目前常规尺寸工业领域中现有测量手段的应用局限性,本课题组提出了一种新型关节型激光传感器,由四个小型谐波转台、两个准直激光器和一个高分辨率成像系统组成。新型传感器的轴系采用非正交轴系构架,大大降低了仪器的制造和维护成本。小型谐波转台提供传感器的旋转轴,其角度定位精度直接决定传感器空间坐标的测量精度,因此开展小型谐波转台的标定与补偿至关重要。为了解决小型谐波转台旋转角度误差标定的问题,本文提出了一种基于Renishaw双频激光干涉仪的单自由度小型谐波转台转角误差测量和补偿方法。首先依据激光干涉角度测量原理和光路调节原则,建立了转角测量系统,分析了测量系统装配误差对角度测量精度的影响并进行了有效调整,而后提出了小型谐波转台360°范围角度标定的实验方案,最后通过曲线拟合的方法分析了转台转角误差的测量数据,并将误差补偿模型嵌入控制器中,实现对转台转角误差的实时有效补偿。实验结果表明使用该标定补偿方法能够将小型谐波转台的定位精度提高85%以上,补偿后转台的定位误差小于10″。该方法通过对小型谐波转台进行360°范围内小间隔细分标定,使得转台定位精度满足关节型激光传感器的三维测量精度要求。论文的主要研究内容如下:1、分析了国内外角度测量技术的研究现状和转台定位误差补偿的方法,根据关节型激光传感器的技术指标研究了单轴转台的详细性能参数,确定了转台的选型,并对所选谐波转台的传动误差来源进行了分析。基于Solid Works完成了关节型三维激光传感器的机械机构设计。2、依据双频激光干涉仪角度测量原理和光路搭建原则,完成了谐波转台标定系统的建立及调整。依据谐波转台传动的周期性制定了标定和补偿方案。3、采用GUM法对谐波转台定位误差测量系统的角度测量不确定度进行了评定,验证了标定结果的可靠性。4、基于MFC对谐波转台控制程序进行了二次开发,实现了谐波自动旋转,较原有人工手动控制旋转大大提高了测量效率。5、搭建了谐波转台旋转角度测量实验系统,基于MFC编写了旋转角度定位误差补偿程序,实现了对谐波转台旋转角度的实时补偿。