随着航空航天技术的飞速发展，通常要在飞机机翼、雷达罩、及船用螺旋桨等大尺寸复杂曲面零部件表面加工三维微结构图形，通过传统的五轴联动数控机床进行精密铣/磨削的方式存在高精度和高效率难以兼顾以及无法加工柔性材料等不足之处。三维激光加工技术以特定的激光加工头代替传统机械加工中刀具，利用聚焦激光高能量的特点，通过多轴电机的三维插补定位功能，对空间曲线或曲面的扫描标刻，实现材料的改性或移除，能很好弥补传统机械加工的不足，本文针对投影式振镜扫描激光刻蚀系统进行了深入研究，主要进行了以下下几方面研究内容：(1)根据机器人运动学原理，研究了五+三轴投影式振镜扫描激光刻蚀系统中FIDIA机床的正逆向运动学方程，利用空间矩阵变换原理，设计实现了五轴机床的正逆向运动精确控制算法。(2)利用空间刚性变换原理，研究了投影式振镜扫描激光刻蚀中数模与工件模具定位匹配算法，提出了基于4定位孔的定位匹配算法，实现工件模具的高效率高精度匹配。(3)针对双振镜扫描畸变问题，采用双线性插值的校正算法，设计和实现了基于五轴机床的振镜校正系统，该系统包括五轴机床的运动控制，扫描图形测距和振镜校正等功能。(4)针对投影式激光刻蚀系统，详细研究分析了五轴机床运动误差、空间工件定位误差、投影分层刻蚀误差以及振镜校正误差，对整个激光刻蚀系统的加工误差做了评估。(5)进行了三维曲面激光刻蚀工艺的研究，研究了三维曲面激光束与材料作用受扫描速度、曲面曲率等时空约束因素的影响，研究表明：针对一定激光功率密度范围和加工材料，三维曲面刻蚀线宽随着振镜速度增加而变小，随着激光功率增大而增加。