光栅刻划机被誉为精密机械之王，是当今世界最精密的制造设备之一。高精度光栅刻划机刻线密集并且刻划精度要求极高，通常每毫米上能刻划上千道线，刻划误差小于1/10光栅常数。这对光栅刻划机系统设计提出了较高要求，数据采集系统是光栅刻划机控制系统的数据源，其对系统刻划精度的影响不言而喻。由于采集系统均匀采样受到限制，实际的采样系统是非均匀采样系统，这给光栅刻划机数据分析带来了影响。本文从光栅刻划机数据采集系统入手，阐述了光栅刻划机非均匀采样的原因及其对系统的影响。围绕着非均匀采样问题，本文从理论推导出发，通过仿真验证，确定了对光栅刻划机使用时域插值法、非均匀离散傅里叶变换进行频谱分析的有效性。并基于此方法制定了一套实验数据处理流程，进一步对实验数据进行分析，得出了一些具有指导意义的结论。　　 在现代工业系统中，非均匀采样系统是普遍存在的系统。在采样过程中，由于受到电子器件、操作系统等的限制，对系统变量的采样呈现非均匀状态，从而导致非均匀采样系统的产生；另外，在实际应用中，一些不可在线测量的变量，通常要经过实验室分析才能得到，这些变量测量值的获得在时间上也会呈现非均匀性。根据采样理论，非均匀采样具有不受采样频率限制、频率分辨率高以及抗混叠等优点，使得其应用非常广泛。但同时，非均匀采样会引起频谱噪声，使得信号中幅度小的频率成分不易检出。本文讨论了针对非均匀采样信号的频谱分析方法，利用MATLAB工具编程实现对非均匀采样信号的非均匀离散傅里叶变换，并结合光栅刻划机的相关实验数据，得到更加准确、符合实际的处理结果。　　 对于非均匀采样控制系统而言，良好的控制系统软件框架对提高系统效率，减小漏采、输出滞后起到重要作用。针对光栅刻划机采样系统的硬件结构特点，本文提出了单线程简单软件处理框架和多线程复杂处理框架。单线程简单处理框架主要用于PID等简单算法处理；多线程复杂框架主要用于模糊神经网络、单神经元等算法。在多线程处理框架中，优先级较低的线程来完成参数更新，高优先级线程进行简单实时计算，如此便解决了复杂算法更新参数算法消耗时间过长，造成控制器输出滞后的问题。此外，在刻划的不同阶段，根据分度系统的运动特点很容易实现两个框架之间不同算法的动态切换。　　 环境干扰、固有频率往往是影响光栅刻划机刻划精度的重要因素。本文中我们通过对实验数据分析找出噪声源，削弱固有频率干扰，为重新的结构设计提供可靠的实验依据。本文从光栅刻划机运行特点出发，根据运行环境需求，分别设计了不同组别的对比实验，分别进行了分度系统振动测试、压电陶瓷固有频率测试、内外台固有频率测试等实验，并应用本文所述的时域插值法对所得实验数据进行分析。找出了一些环境干扰和固有频率的干扰源，给光栅刻划机的性能优化提供了有用依据。