测控系统是齿轮测量中心和凸轮轴测量仪的核心。传统的几种测量法对控制系统的性能要求很高，且控制测量效率低。为解决这一问题，本文提出了基于电子齿轮的轴―轴跟踪测量法。电子齿轮利用电气控制技术对数字脉冲信号进行分倍频，实现机械传动机构改变传动比或运动形式的功能，使主动轴与从动轴间的随动关系呈线性。首先，论文在分析国内外齿轮测量中心和凸轮轴测量仪的测控系统的组成和性能要求的基础上，结合渐开线齿轮和凸轮轴的测量原理和特点以及电子齿轮的功能，设计了基于电子齿轮的轴―轴跟踪测量法的整体方案。其次，在齿轮测量中心上对数控系统控制误差的算法进行了研究，并在VisualC++开发环境下编写测量软件，对传统的标准轨迹法和本文所提出的轴－轴跟踪测量法的控制误差进行比较。结果表明：该跟踪测量法减小了数控系统的控制误差，使得整个数控系统的合成轨迹更加接近被测廓形的标准理论曲线。再次，在基于轴－轴跟踪测量法的凸轮轴测量仪上，对发动机凸轮轴偏心的测量与修正方法以及定位凸轮“桃尖”位置的方法进行了研究，提出将实用谐波分析技术应用到凸轮轴偏心的测量与修正中，将最小二乘法和三次样条插值以及数据平移的数学方法与“敏感段”法与“最高点”法的思想相结合，以精确定位凸轮的“桃尖”位置，并在VisualC++开发环境下编写测量软件进行实验验证。实验结果表明：这两种方法有效减小了由于基准不统一和凸轮“桃尖”位置定位不准确带来的系统误差。然后，设计并实现了基于轴－轴跟踪测量法的交流伺服控制系统，研究了数控系统的控制算法，建立了控制系统的数学模型，并应用Matlab/Simulink软件进行仿真，分析各控制参数对系统伺服性能的影响，提高伺服调整的效率和精度。最后，在齿轮测量中心和凸轮轴测量仪上进行实验。结果表明：仪器设定在合理的阈值范围内时，其控制误差能够达到-0.2μm～0.3μm；基于轴－轴跟踪测量法的凸轮轴测量仪的重复测量精度可以达到1.8μm。