数控机床与加工中心几何位置精度的检测是保障产品精度和质量的重要手段。典型的三轴加工中心包括21项几何误差参数(每个坐标轴的3个直线度误差、3个角度误差和各坐标轴间的垂直度误差)。目前常用的测量手段(如激光干涉仪)每次只能测量一个参数,要完成所有参数的测量既费时费力又大大降低生产效率,进而影响经济效益；激光漂移是影响以激光光线为基准来测量各种形位误差的主要因素之一,也是影响多自由误差同时测量的主要因素。因此,研究多自由度同时测量并减少激光漂移对其影响是国内外众多行业共同关注的问题,也是目前未能很好解决的测量难题之一。本论文在综合分析国内外相关研究的基础上,本文提出了一种实时测量与补偿激光漂移的方法,并应用于激光多自由度同时测量系统中,以提高系统的测量精度；本文还研究了直线度、滚转角、俯仰角与偏摆等误差同时测量及其补偿光束漂移的方法,构建了基于共路光线漂移补偿的五自由度同时测量系统,进行了各种实验研究,验证了提出的测量及补偿方法的可行性。本论文主要研究工作及创新性包括：1.提出一种新的基于激光光束准直的五自由度同时测量方法,研制了一种五自由度同时测量装置。以角锥棱镜、反射镜和特殊棱镜为敏感器件实现两个方向的直线度误差、俯仰角(偏摆角)误差和滚转角误差的测量,在对各个误差参数测量原理进行分析与讨论的基础上,进行了实验研究,验证了测量方法的可行性。2.提出一种实时测量和补偿激光光束漂移的方法,并应用于五自由度同时测量系统中,详细分析此方法对激光器出射光束的漂移、机械调节机构产生的漂移以及温度梯度产生的漂移的补偿效果,理论分析和实验结果表明：所提出的光束漂移补偿方法可有效减小各种因素造成的光束漂移,提高五自由度同时测量的精度。3.搭建了基于共路光线漂移补偿的五自由度同时测量装置,对整个测量系统中的各参数间的串扰问题、光学器件的制造误差等进行了详细的分析,进行各种实验,验证了该测量方案的可行性与测量装置的可靠性。