随着三维绝对位移系统的不断研究,很好的满足了高速发展的工业测量需求。基于点衍射干涉的三维测量系统以其便携性和实时性功能为无导轨三维测量提供了一种可行的方法。本文针对仅有一个光纤对的单路点衍射三维测量系统在与条纹平行的横向方向上有着测量精度差的问题,提出了基于双路点衍射干涉的三维绝对测量系统。主要研究内容如下:(1)介绍了单路点衍射干涉系统模型,通过三维绝对测量数学原理以及数学模型分析,得到仅一个光纤对的点衍射干涉系统存在的横向两个正交方向上的位移灵敏度不同的问题,提出双路点衍射干涉系统的整体设计,并概述了整个实验的测量流程。(2)对快速粒子群算法进行了优化以及最优参数的设置,将搜索方案进行了改进以提高系统在实际应用中抗干扰能力、测量精度和速度。仿真对比了单路与双路点衍射干涉系统的测量精度。在加入5nm随机噪声的仿真中,双路点衍射干涉系统同时实现了三个方向上优于亚微米量级测量。(3)分析了基于双路点衍射干涉技术的三维绝对测量系统的实际测量范围与理论上三维绝对位移测量范围没有限制情况不符的几个主要因素,包括光纤点衍射波前孔径角、CCD性能、激光器功率和探头结构等。(4)根据理论仿真设计搭建了双路点衍射干涉系统的硬件平台,设计加工了亚微米孔径光纤探头并根据系统流程设计了基于MATLAB的软件平台,最后与海克斯康三坐标测量机的进行了比对实验。通过对系统模型、测量光路、测量探头以及重构算法的改进,本文提出的双路点衍射干涉系统很好的解决单路点衍射干涉系统三个方向存在测量精度不一致问题,最终实现三个方向上微米量级的测量。