制造业的发展推动了国家综合实力的提升,同时也对其技术与装备提出了更高的要求。作为制造业中的重要装备,数控机床的加工精度问题备受人们关注。近年来国内外众学者针对机床误差之几何误差的检测与辨识工作做出了许多研究,课题组前期也初步完成了对于单轴六自由度误差的测量,然而却缺少了对于垂直度误差的研究,则难以完成三轴以上机床的几何误差测量。针对这一问题,本文基于L型抛物面阵列研究出了垂直度误差测量的原理,并在此基础上设计了一套21项几何误差的测量方案,主要完成的工作如下:1.以单个基准件为例分析了系统对于角度误差、平移误差以及垂直度误差三类几何误差的测量原理,进而将其扩展为L型阵列以实现量程更大、精度更高的测量过程。2.根据L型阵列结构特点,设计了机床垂直度误差检测的方法:当阵列两边标定数据的坐标系之间夹角未知时,需要采用旋转法构建该夹角与垂直度误差之间的数量关系来正确求解,解决了直接法中需要利用激光干涉仪对该夹角进行标定的复杂过程,经测试,该方法的测量误差在2’’以内。3.设计了三轴机床全部21项几何误差的测量方案,着重分析了测量过程中不同摆放姿态下的数据处理方法,还从角度误差对于平移误差的影响、基准件安装偏角、抛物面阵列摆放偏角以及阿贝误差四方面分析了测量系统存在的误差对于结果的影响,并做出了相应的修正,保证了测量精度,最后依照上述流程编写了相应的数据处理程序提高了测量效率。4.以三坐标测量机为对象进行了原理验证实验,并根据激光干涉仪的检测数据来对比获得系统的测量精度。经比较,角度误差的测量精度为±1.6’’以内,平移误差的精度约为±1.9μm。