表面形貌的测量理论与方法研究是测量领域的研究热点之一，近年来国内外提出了多种新的表面形貌测量方法。本文提出了一种基于三维驱动工作台的光针法轮廓测量系统。围绕该系统的理论与设计，本文主要开展了以下研究工作：首先，提出了基于三维驱动工作台的光针法轮廓测量系统，该测量系统改变了传统的光学法轮廓测量中通过驱动光学测头上下移动找焦点的方法，通过驱动工作台来带动工件上下移动进行找焦，保持光学测头不动，使光电探测器始终处于平衡状态；其次，在改进的傅科刀口法的基础上，设计了测量系统的光路结构，建立了聚焦检测信号的光学模型，论述了光学元件选型的依据，设计了信号调理、数据采集及与计算机的接口电路；再次，设计了一种采用交流伺服电机、压电陶瓷进行粗定位和精定位的三维驱动工作台，论述了交流伺服电机实现粗定位及采用压电陶瓷进行精确定位的原理，并对精确定位所使用的电致伸缩陶瓷微位移器进行了理论分析和实验研究，对其迟滞性进行了实验测试，设计了闭环控制的共基面精密工作台和压电陶瓷高压驱动电源电路、光电转换电路及电机驱动电路；最后，基于C++Builder平台开发了测量系统的软件，该软件具有文件存储、参数设定、系统调整与标定、表面形貌参数评定等功能，所采用的虚拟仪器软件设计方式使得仪器操作智能化。
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