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提出了一种基于同心圆光栅莫尔条纹图象处理的超精密二自由度误差测量（ＴＤＦＭ）方法，介绍了该测量方法的基本原理，包括同心圆光栅莫尔条纹产生机理，三光栅光学系统原理，影像光学原理以及ＣＣＤ莫尔条纹图象处理的方法。通过实验对实际测量系统进行了分析与标定，并将测量结果与双频激光干涉仪进行了比较。结果表明该测量方法可实现超精密二自由度的误差在线测量及补偿，测量精度优于０．１μｍ。