随着制造业测量需求提高,点衍射干涉技术在三维绝对定位得到了研究与发展。现场无导轨三维定位为基于点衍射干涉技术三维绝对定位系统的主要实现功能,具备高精度、快速测量和紧凑式设计便于携带等优点。针对基于PZT移相的点衍射干涉三维测量系统易受外界干扰的问题,提出了基于偏振瞬态移相的三维定位点衍射干涉系统实现了瞬态测量。另外,对瞬态测量特有的视场偏差进行分析与矫正,对探头失调问题进行分析与校正。主要研究内容如下:论述了国内外点衍射干涉技术在三维定位的科研近况,分析了高精度三维绝对定位中发展点衍射干涉技术的必要性。阐述了基于点衍射干涉的瞬态测量模型,由新引入的偏振相机实现三维定位瞬态测量,阐述了该三维测量的数学原理及测量流程。分析了相机平面和探头端面存在失调会引入额外的光程差和系统误差。提出了一种基于相位差分中心定位和基于Zernike多项式倾斜调整的探头调整方法,并通过数值仿真与实验验证了该校正方法有效地消除系统误差,且位移测量误差的RMS值小于1.5μm。为更高精度地测量,分析了视场误差、倾斜误差、随机误差对于点衍射干涉波前与三维测量精度的影响。讨论了系统中偏振移相引入的视场误差,提出了点衍射干涉波前相位重构的插值校准法,仿真了校正后波前误差RMS值与测量距离误差值仅约为1.32×10-3λ和13.34 nm。为验证理论的可行性,搭建了基于偏振移相的三维定位点衍射干涉系统,将三维测量结果与三坐标测量机实验比较,测量标准差为4.87%,得到三维定位亚微米量级的重复测量结果。