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针对现有点衍射三维坐标测量系统中的坐标高精度解调问题，提出了一种基于Levenbery-Marquardt (L-M)算法的点衍射干涉测量方法。基于L-M算法的点衍射测量技术是以点衍射干涉理论为基础，在实现干涉场相位分布信息解调的基础上运用基于L-M算法的二重迭代算法重构出点衍射源的三维坐标。为验证所提出测量方法的可行性，同时进行了计算机仿真和测量实验，并与三坐标测量机的测量结果进行了对比。结果表明：该测量方法可在xyz三维方向上100 mm×100 mm×300 mm空间范围内实现优于微米量级的测量精度。该测量方法具有不依赖算法迭代初值、测量精度高、运算速度快、抗噪声能力强等诸多优点，在三维坐标测量及测量系统的校准中具有较好的实用性。