回转运动作为机械运动中的最基本的运动之一,其被广泛的应用在工业机器人、精密机床、激光跟踪仪、坐标测量机等。但是由于装配、制造、设计等诸多因素的存在,导致转台回转轴在运动过程中始终固有的存在着位置相关几何误差以及位置无关几何误差。误差防止法和误差补偿法是提高精密加工或测量仪器回转精度最常用的方法,相比于误差防止法,误差补偿法不需要提高零部件的制造、装配精度,通过相关理论分析建立相关的数学模型补偿误差,进一步的提升仪器的加工测量精度。所以本文着重研究转台的几何运动误差测量以及分离工作,提出转台运动误差的在线与离线测量方法,建立几何运动误差的分离补偿模型并进行测量比对验证。本文提出一种精密转台的五自由度几何运动误差的激光测量系统。基于齐次坐标变换的误差分离模型,分析参考轴与回转轴未对准的位置无关几何误差、测量仪器的安装误差、以及回转轴固有的多自由位置相关几何误差之间的几何关系。对测量的误差运动进行最小二乘圆（LSC）分析,分离出测量仪器的安装误差,同时解耦出精密转台的五自由度位置相关几何误差以及回转轴线未对准的位置无关几何误差。最后对精密转台分别进行顺时针（CW）以及逆时针（CCW）多次重复测试,并与光电自准直仪测量结果进行比对,成功验证了转台多自由度运动误差测量系统的可行性以及有效性。目前,包括上述本文提出的方法在内,转台的多自由度几何运动误差辨识大多均属于离线准静态测量。然而在实际运动过程中,回转工作台不可避免的存在着负载,由于负载的实时变化,其回转运动的多自由度的几何运动误差与离线准静态测量的误差模型不一致,导致离线准静态测量的运动误差在在线运动中补偿效果不理想。因此,本文提出一种双光栅编码器的精密转台几何误差多自由度在线测量系统,该双光栅编码器可以内嵌到精密转台回转主轴上,通过快速运动速傅里叶变换（FFT）分析回转轴的几何运动误差,成功分离出精密转台的多自由度的位置相关几何误差以及位置无关几何误差,最后通过与电感测微仪测量的工件圆度误差进行比对,验证转台多自由度运动误差在线测量系统的可行性以及有效性。最后,基于上述内嵌式双光栅的多自由度实时在线测量系统,成功设计一台具有在线自标定几何运动误差功能的精密回转运动台,其径向运动误差为±1.5μm,倾斜运动误差为±2",通过对自标定转台进行静力学分析以及模态分析,自标定转台各项性能指标符合设计需求。