现代工业对高精度多自由度同时测量技术的广泛需求，使得多自由度同时测量技术得到了各国学者的高度关注，并成为精密测量领域内的一个重要研究课题。本文在课题组前期工作的基础上，提出了一种基于CCD的四光束多自由度同时测量系统，并对其中的关键技术进行了深入的研究。　　本文中的测试系统结构简单，主要由准直激光光源及CCD相机构成。本文重点研究了这套多自由度测量系统的光路模型，对四光束理论模型进行了详细深入的理论推导、分析。在此基础上，通过Matlab数学建模及Zemax光学建模对理论模型进行仿真，验证了理论模型的可行性。根据测量模型，搭建了实验系统。本实验系统中首先将半导体激光器发出的激光束耦合到单模光纤中，通过分光系统分为四束，再经过光纤准直器准直输出，作为测量系统的测量光束;采用CCD相机检测激光光斑，通过软件算法对光斑中心进行定位。同时，针对半导体激光器的特点设计了一种基于负反馈的恒流驱动电路，以获得稳定可靠的光源;针对实验中激光光斑的特性，选择灰度重心法及多圆拟合法对测量系统中的激光光斑进行精确定位。最后，对物体多自由度运动进行了实验测量，并对实验结果进行了数据处理及误差分析。　　实验结果表明，该测量系统可以实现对物体的多自由度同时测量，但角度量的测量精度相对较低，减小各光束与成像面的夹角大小可以有效提高测量精度。