惯性约束聚变(ICF)点火靶由多个微小零件装配而成,零件尺寸小,装配精度要求高,使装配现场的实时监测技术成为保证微靶质量的重要环节。在整体优化原有在线监测系统的基础上,提出并构建了监测机的点线刚体结构模型并依此给出了更为准确的测量误差模型,为误差补偿和精度分析提供了数学基础。为提高在线监测系统工作性能和测量精度,采用了一系列技术手段,包括通信优化,步进电机平移台运动控制优化和回零优化,机体热源抑制,以及定位误差和垂直度误差的综合补偿。其中关于步进电机平移台的运动控制,建立了严密的数学模型,优化了运动加减速性能,增加了闭环定位控制使控制误差大大减小,并将控制算法集成在高速嵌入式系统中;关于垂直度误差补偿,采用了分段补偿方式,对通常被忽略的余弦误差分量也进行了补偿,提高了补偿精度。通过上下两个KEYENCE激光共焦测头的组合测量,借助于视觉测量的引导,完成靶球和靶腔几何量的自动扫描测量,采用基于点阵插值细分和目标两级提取的测量算法,提高了检测靶球球心和球径以及靶腔直径和倾角的速度、准确性和重复性。通过标准球检定法对在线监测系统的共焦测量子系统进行了精度标定,计算了因测量方法引起的测量球心相对位置的不确定度,完善了仪器性能的量化指标。