三坐标测量机(Coordinate Measuring Machining,CMM)是一种应用于检测零件三维几何特征的高精密测量仪器。随着现代生产制造节奏变快,对提高生产效率、缩短产品制造周期的要求越来越高,CMM从传统计量室应用逐渐扩展到直接应用于现场测量,从而衍生出现场三坐标测量机(Field-CMM,FCMM),用于满足制造过程中快速实时检测的需要。现场车间测量环境存在诸如温湿度波动、振动等干扰因素对FCMM测量结果和自身性能影响比较大,使得 FCMM输出数据中带有强烈的背景噪声,并且长时间干扰将会导致FCMM滚动轴承、齿轮等零部件产生各种故障。因此开展对FCMM输出数据进行降噪处理,及时发现FCMM故障,正确评估FCMM测量时运行状态的研究具有重要意义。本文通过对FCMM结构、滚动轴承异常形式、故障频率特征进行分析和总结,研究从FCMM输出中直接提取准确的动态参数,并对FCMM滚动轴承进行故障诊断。本文主要工作如下:　　(1)介绍FCMM组成和光栅计量原理,指出FCMM滚动轴承异常表现形式并给出故障特征频率计算公式,分析对比常用的故障诊断方法。　　(2)提出基于内置传感器的动态参数采集方法,针对使用有限差分法提取动态参数准确度不高、存在噪声的问题,文中在该方法基础上再使用FIR硬件滤波器改善动态参数波形质量,达到降噪目的,并通过实验验证方法的有效性。　　(3)设计动态参数采集系统,使用FPGA和STM32双控制芯片架构完成光栅采集、动态参数提取、温度监控等功能的硬件设计,通过Simulink软件生成FIR滤波器IP核,使用基于CY7C68013A的USB总线完成数据传输,最后完成系统功能验证实验。　　(4)提出基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和互相关系数准则相结合的降噪方法,通过MATLAB实验与硬件FIR滤波器对动态参数滤波的效果进行对比分析验证该方法的自适应性、降噪效果好等优势。　　(5)提出基于EMD边际谱的故障特征频率提取方法,通过模拟仿真和工程实验总结边际谱和FFT幅频谱针对平稳和非平稳信号处理上的各自优势,验证了EMD边际谱用于FCMM滚动轴承故障诊断的可行性。