随着制造技术的快速发展,加工制造对各种工件表面轮廓进行微恒力、大量程、高精度的综合测量的需求也越发迫切。由于测量力与测量速度的矛盾凸显,使得研究可控测量力的轮廓测量传感器的需求愈显迫切。论文分析了传统轮廓仪的受力情况,推导出了测量力与杠杆系统的转角等参数的复杂关系,提出了改进杠杆结构来简化受力关系的方案。该方案设计了一种带有重心调整装置的弓形测杆结构,分析了改进后的杠杆结构的受力情况,利用音圈电机控制测针测量力;同时改进了现有音圈电机的结构和安装方式,推导出音圈电机中电流的的控制参数,设计了一种参数确定的简便方法,以及传感器的零位确定方法。论文分析了传感器的外围电路需求,根据实验室已有基础,结合控制卡的总线趋势,使用PCI9052芯片开发传感器的运动控制卡。论文设计了运动控制卡的整体方案,介绍了板卡硬件开发流程,以及运动控制卡的硬件实现、E~2PROM的配置和板卡调试过程;同时详细的介绍了使用WinDriver软件开发控制卡驱动程序的流程进行开发的注意事项。论文分析了轮廓测量中误差补偿的重要性,建立了传感器非线性误差模型;根据数学推导,选用了多项式拟合误差的补偿方法;给出了一种使用标准球来反算多项式系数的方法,并详细描述了计算的步骤。论文通过实验确定音圈电机控制参数以及非线性误差补偿参数,最后通过实验验证了通过线圈电流控制测量力的方案的可行性,也验证了非线性误差补偿的效果。