旋转轴是五轴联动数控机床的重要部件,其运动误差直接影响到机床的性能。旋转轴的六自由度几何误差同时测量是研究的难点,其中对加工精度影响最大的是转角定位误差。论文对基于激光准直原理的旋转轴转角定位误差测量方法进行了深入研究,建立误差模型,通过采用高精度伺服转台实现360°全范围测量。该测量系统主要包括固定单元和运动单元两部分,固定单元由激光光源、单模光纤耦合结构、四象限探测器及其它一些光学元件组成;运动单元包括待测转轴以及固定在上面的高精度伺服转台和平面反射镜。激光光束经准直后沿Y轴方向射出,到达平面镜的反射面,经平面镜反射再经过透镜汇聚到四象限探测器上。论文建立了误差模型,建立世界坐标系及依附于各运动部件的坐标系,通过3*3变换矩阵精确描述各运动部件的空间姿态变化,详细分析了各项因素对测量结果的影响,包括平面反射镜的安装误差、待测转轴与伺服转台的安装误差和运动误差等。根据测量原理并选用合适的测量仪器搭建了相应的测量系统进行实验。测量实验包括标定实验、稳定性测试、重复性试验和对比性试验。实验结果与标准仪器准直仪(测量精度为0.1")的测量值进行比较,最大测量偏差为0.3"。重复性试验的最大偏差为2.4"。实验证明该测量方法可以实现较高的测量精度和较大的测量范围。