1.一種基于多瞄準(zhǔn)裝置的復(fù)合坐標(biāo)測量系統(tǒng)，其特征在于，包括：包括坐標(biāo)測量機(jī)、激光干涉儀、電感測微儀、光電顯微鏡、機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、可調(diào)整工作臺(tái)和嵌入式控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；
坐標(biāo)測量機(jī)包括坐標(biāo)測量機(jī)測頭系統(tǒng)、光柵系統(tǒng)以及坐標(biāo)機(jī)控制系統(tǒng)；坐標(biāo)測量機(jī)測頭系統(tǒng)的功能是探測被測件的位置并將當(dāng)前狀態(tài)反饋給坐標(biāo)測量控制系統(tǒng)；光柵系統(tǒng)的功能是作為坐標(biāo)測量機(jī)的長度測量基準(zhǔn)，給控制系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的位置信息；坐標(biāo)機(jī)控制系統(tǒng)的功能為接收坐標(biāo)測量機(jī)測頭系統(tǒng)反饋的被測件的位置及當(dāng)前狀態(tài)信息；坐標(biāo)測量機(jī)的功能是利用X軸精密直線導(dǎo)軌、Y軸精密直線導(dǎo)軌、Z軸精密直線導(dǎo)軌、光柵系統(tǒng)、坐標(biāo)測量機(jī)測頭系統(tǒng)、坐標(biāo)機(jī)控制系統(tǒng)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)及嵌入式控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行三維尺寸測量；
激光干涉儀通過固定機(jī)構(gòu)安裝在坐標(biāo)測量機(jī)的基座上，包括穩(wěn)頻激光器、干涉鏡、偏振分光鏡、聚光鏡、準(zhǔn)直鏡、反射鏡和環(huán)境傳感器；激光干涉儀采用激光波長作為長度測量基準(zhǔn)，符合直接溯源米定義的要求；環(huán)境傳感器均勻布置在被測件上；穩(wěn)頻激光器發(fā)出的線偏振光經(jīng)由聚光鏡和準(zhǔn)直鏡后形成一束準(zhǔn)直光束，該光束由偏振分光鏡分成兩束偏振方向相互垂直的線偏振光，一束到達(dá)固定角錐反射鏡形成參考光束；另一束到達(dá)移動(dòng)角錐反射鏡形成測量光束；返回的測量光和參考光重合形成干涉信號(hào)，并投射到光電系統(tǒng)；光電系統(tǒng)將干涉信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，送到嵌入式控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；激光干涉儀的功能是利用高精度的環(huán)境傳感器對環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集并對空氣折射率和熱膨脹的影響加以補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)一維高精度測長，并將其測量的位置發(fā)送到嵌入式控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；
電感測微儀固定在坐標(biāo)測量機(jī)Z軸上，功能是采用電感測量原理將電感測微儀連接到嵌入式控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)并使X軸精密直線導(dǎo)軌、Z軸精密直線導(dǎo)軌共同移動(dòng)，當(dāng)測針上的觸頭在測量方向與被測件表面接觸時(shí)，電感測微儀將觸頭壓深量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)同時(shí)產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，并通過嵌入式控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)讀取后轉(zhuǎn)化為唯一量，并使該系統(tǒng)記錄當(dāng)前激光干涉儀的位置；
光點(diǎn)顯微鏡在測量端面時(shí)采用像點(diǎn)原理，利用光源在測量面上形成一縮小實(shí)像光學(xué)像點(diǎn)，該像點(diǎn)恰好位于顯微鏡的物平面上；光電顯微鏡通過橋框安裝在坐標(biāo)測量機(jī)的基座上；當(dāng)測量刻線時(shí)，光電顯微鏡直接將刻線成像于光電接收器的狹縫上，產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，用于光電瞄準(zhǔn)；光電顯微鏡的功能為將像點(diǎn)經(jīng)顯微物鏡成像于光電接收器的狹縫上，產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，瞄準(zhǔn)端面或刻線位置，并將該瞄準(zhǔn)狀態(tài)發(fā)送到嵌入式控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，并使該系統(tǒng)記錄當(dāng)前激光干涉儀的位置；
坐標(biāo)測量機(jī)、光電顯微鏡、電感測微儀、激光干涉儀彼此間通過數(shù)據(jù)線相互連接并通過數(shù)據(jù)線連接到到嵌入式控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，同時(shí)嵌入式控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制復(fù)合坐標(biāo)測量系統(tǒng)的各分系統(tǒng)，采集各個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并計(jì)算得到相應(yīng)的測量結(jié)果；
機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括移動(dòng)工作臺(tái)、三軸精密直線導(dǎo)軌、三軸電機(jī)及驅(qū)動(dòng)裝置；三軸精密直線導(dǎo)軌分別為X軸精密直線導(dǎo)軌、Y軸精密直線導(dǎo)軌以及Z軸精密直線導(dǎo)軌；三軸電機(jī)及驅(qū)動(dòng)裝置分別為X軸電機(jī)及驅(qū)動(dòng)裝置、Y軸電機(jī)及驅(qū)動(dòng)裝置以及Z軸電機(jī)及驅(qū)動(dòng)裝置；移動(dòng)工作臺(tái)主要用來承載被測件，面積應(yīng)滿足一般測量的要求；三軸精密直線導(dǎo)軌、三軸電機(jī)及驅(qū)動(dòng)裝置是本系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，用來移動(dòng)被測件及測頭到指定位置；三軸導(dǎo)軌的直線度、垂直度應(yīng)能滿足相應(yīng)測量誤差的要求；機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的功能是提供三軸準(zhǔn)確位移，即提供高精度直線運(yùn)動(dòng)；可調(diào)整工作臺(tái)固定于移動(dòng)工作臺(tái)之上，其功能為用來固定被測件并調(diào)整被測件的姿態(tài)；其具有兩方向調(diào)整功能，分別為調(diào)整被測件的軸線與測量軸線重合，完全符合阿貝原則，減少阿貝誤差，提高測量精度；
嵌入式控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括激光干涉儀、坐標(biāo)測量機(jī)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、電感測微儀、光電顯微鏡各裝置的供電電路、控制電路以及及主控制器；嵌入式控制系統(tǒng)可嵌入到坐標(biāo)測量機(jī)的控制系統(tǒng)中，各供電電路以及控制電路分別與激光干涉儀、坐標(biāo)測量機(jī)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、電感測微儀、光電顯微鏡各裝置相連，用來直接控制各裝置；嵌入式控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的功能為向各裝置發(fā)送指令并反饋狀態(tài)信息；驅(qū)動(dòng)三軸電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)三軸移動(dòng)到其工作行程的任意位置，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)電感測微儀、光電顯微鏡瞄準(zhǔn)或測量到被測件的被測位置，并通過反饋的結(jié)果計(jì)算被測件的坐標(biāo)，進(jìn)而計(jì)算出對應(yīng)被測尺寸；切換2種測長裝置光柵系統(tǒng)、激光干涉儀以及3套瞄準(zhǔn)裝置測頭系統(tǒng)、電感測微儀、光電顯微鏡，實(shí)現(xiàn)不同的測量功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多瞄準(zhǔn)裝置的復(fù)合坐標(biāo)測量系統(tǒng)，其特征在于，三坐標(biāo)測量機(jī)作為獨(dú)立的測量系統(tǒng)的測量方法為：
將被測件固定于可調(diào)整工作臺(tái)上，以光柵系統(tǒng)提供的長度測量基準(zhǔn)通過X軸精密直線導(dǎo)軌、Y軸精密直線導(dǎo)軌、Z軸精密直線導(dǎo)軌測得被測件的位置信息，并通過三坐標(biāo)測量機(jī)測頭系統(tǒng)將被測件的位置信息及當(dāng)前狀態(tài)反饋給嵌入式控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，從而測得齒輪的三維坐標(biāo)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多瞄準(zhǔn)裝置的復(fù)合坐標(biāo)測量系統(tǒng)，其特征在于，一維高精度接觸式坐標(biāo)測量系統(tǒng)的測量方法為：
先將步距規(guī)固定在可調(diào)整工作臺(tái)上，移動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，調(diào)整步距規(guī)軸線與激光光軸處于同一直線上；移動(dòng)步距規(guī)第一個(gè)測量點(diǎn)到電感測微儀工作范圍，繼續(xù)緩慢移動(dòng)，當(dāng)電感測微儀壓深量為零時(shí)激光干涉儀清零，電感測微儀回退一定距離并提升至安全的高度，完成第一個(gè)點(diǎn)的測量；依次將步距規(guī)每一個(gè)測量點(diǎn)移動(dòng)到電感測微儀工作范圍，瞄準(zhǔn)并將激光干涉儀的坐標(biāo)位置記錄到嵌入式控制系統(tǒng)；同步記錄環(huán)境傳感器讀數(shù)，并用于后續(xù)修正處理；測量過程結(jié)束，嵌入式控制系統(tǒng)得到步距規(guī)各個(gè)測量點(diǎn)的坐標(biāo)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于多瞄準(zhǔn)裝置的復(fù)合坐標(biāo)測量系統(tǒng)，其特征在于，一維高精度接觸式坐標(biāo)測量系統(tǒng)的測量誤差為：
Y軸測量誤差：MPE＝0.6μm+1×10-6L，L為測量長度，MPE指Y軸測量的最大允許誤差；
測量重復(fù)性誤差：s＝0.2μm，s為測量重復(fù)性誤差的最大允許誤差。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多瞄準(zhǔn)裝置的復(fù)合坐標(biāo)測量系統(tǒng)，其特征在于，一維高精度非接觸式坐標(biāo)測量系統(tǒng)的測量方法為：
將步距規(guī)固定在可調(diào)整工作臺(tái)上，移動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，調(diào)整被測件軸線與激光光軸處于同一直線上；移動(dòng)步距規(guī)第一個(gè)測量點(diǎn)到光電顯微鏡視場范圍，繼續(xù)緩慢移動(dòng)，當(dāng)?shù)玫矫闇?zhǔn)信號(hào)時(shí)激光干涉儀清零，完成第一個(gè)點(diǎn)的測量；依次將步距規(guī)每一個(gè)測量點(diǎn)移動(dòng)到光電顯微鏡視場范圍，瞄準(zhǔn)并將激光干涉儀的坐標(biāo)位置記錄到嵌入式控制系統(tǒng)；同步記錄環(huán)境傳感器讀數(shù)，并用于后續(xù)修正處理；測量過程結(jié)束，嵌入式控制系統(tǒng)得到步距規(guī)各個(gè)測量點(diǎn)的坐標(biāo)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于多瞄準(zhǔn)裝置的復(fù)合坐標(biāo)測量系統(tǒng)，其特征在于，一維高精度非接觸式坐標(biāo)測量系統(tǒng)的測量誤差為：
Y軸測量誤差：MPE＝0.15μm+0.5×10-6L，L為測量長度，MPE指Y軸測量的最大允許誤差；
測量重復(fù)性誤差：s＝0.04μm，s為測量重復(fù)性誤差的最大允許誤差。