作为精密加工和检测的基础，二维精密定位系统在微电子制造、精密光学检测加工、扫描显微以及生物医学等众多学科的发展过程中起到了十分关键的作用。随着加工尺寸以及检测范围的不断扩大，大行程二维精密定位技术正日益成为精密工程领域的研究热点。为了实现宽范围、高精度的二维定位与扫描，本文结合激光干涉仪、可回收废气的空气静压导轨、精密滚珠丝杆以及伺服控制单元，研制了一套定位精度高，重复性好的二维精密定位系统。该系统以激光干涉仪为测长基准，结合环境补偿单元实时反馈X、Y轴的位置信息。采用余气回收式空气静压导轨克服了传统气浮导轨余气对激光干涉测量光路系统的影响。在定位过程中引入PID运动控制技术，通过调节伺服控制器的PI参数使系统拥有快速平稳的响应特性。同时设计基于VC++6.0平台的控制软件实现系统的精密定位及二维扫描。本文研究的主要内容包括：1.二维精密定位系统原理及总体方案设计。以系统精密定位原理为基础，从执行机构、驱动方法以及反馈方式三个方面分别介绍了余气回收式气体静压导轨的原理及结构改进，精密滚珠丝杆和伺服电机的选型，激光干涉反馈的光路设计和环境补偿等。2.精密定位以及二维扫描的控制方法设计。包括PID控制原理介绍，基于安川伺服控制器的PI参数整定，精密定位控制中采用的分段逐次逼近闭环控制方法，二维扫描控制中的等间距闭环控制和等时长采样扫描方式。3.基于VC++6.0平台的系统控制软件设计。分析测控系统组成设计测控软件，介绍了软件设计中应用到的多线程技术与事件触发技术。4.二维精密定位系统实验验证。搭建实验装置，对系统定位精度以及重复性进行测试，验证测控系统对光栅样品进行扫描实验。