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随着现代工业技术的发展,人们对数控机床的加工精度提出了更精确的要求。由于受到导轨加工及装配误差等因素的影响,机床工作台在沿某一方向轴运动时会有六个自由度几何误差(位置、水平直线度、竖直直线度、偏摆角、俯仰角和滚动角误差)直接影响工作台上工件的加工精度。这六个自由度几何误差的准确检测是保证和提升机床加工精度的重要手段。因此,研制一套机床工作台多自由度几何误差同时测量系统对机床精度的提升具有重要的意义。本文针对普通型数控机床,基于激光准直原理与自准直原理提出了一种体积小、成本低、测量距离远、精度高的机床工作台五自由度几何误差同时测量方法,并根据测量方法搭建了一套完整的测量系统,可以实现对除机床本身可以测得的位置误差之外的五项几何误差进行测量。首先,通过合理地选择光学元件,有效地降低了整套系统的成本,减少了系统的体积。其次,根据测量系统的要求设计了系统硬件电路,实现了I/V转换、AD采集和无线数据传输等功能,达到了精确测量以及测量端与上位机无电缆连接的目的,从而满足了高精度、长距离的测量要求。最后,基于LabVIEW编写了测量系统的上位机程序,实现了数据采集、滤波处理、数据显示与数据保存等功能。为了验证测量系统的各项性能是否满足普通型机床测量要求,本课题进行了测量系统的标定实验、稳定性实验、对比实验和重复性实验。实验结果表明,系统的直线度标定残差小于±0.6μm,角度标定残差小于±0.8″,直线度对比误差小于±1μm,角度对比误差小于±2.0″,测量系统直线度和角度在60min之内的偏移量分别为0.6μm和0.3″,测量系统直线度和角度误差的重复性分别为2.5μm和2.5″之内。证明了该系统在1000mm测量距离的情况下具有可靠的稳定性、较高的精度和良好的重复性,可以满足普通型数控机床测量要求。