在精密加工行业中,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。传统六自由度误差检测方法为双频激光干涉法,此种方法费时又费力。因此研制高效集成化的多自由度误差同时测量系统成为一个亟待解决的问题。本论文搭建了五自由度误差同时测量系统,为后续的六自由度误差同时测量系统提供了研究平台。该系统采用半导体激光器作为光源,利用了半导体激光器体积小易于泵浦的特点。激光耦合进单模光纤抑制了激光的平漂和角漂,保证了直线度和角度误差的测量基准的稳定性。靶镜由误差敏感器件半透半反镜和角锥棱镜构成,体积小且不带电缆,满足长距离测量要求。系统采用四象限探测器和位置敏感探测器完成光电转换,将自由度误差信息转换成易测的模拟量,采用单片机采集数据并通过串口发送到计算机,实现了五自由度误差(X直线度、Y直线度、俯仰角、偏摆角、滚转角)的同时测量。系统体积小、测量精度高、成本低。本论文完成了光学元件和光电器件的选择、光路的设计、电路的设计和软件的编写以及系统的搭建和调试,对系统的性能进行了测试。实验表明系统的稳定性和重复性较好,在1m的工作距离内,直线度误差测量分辨率为0.1μm,精度在±200μm的范围内达到了3μm,二维角度误差测量分辨率为0.3”,精度在±200”的范围内达到了2”。