大型数控机床在装备制造领域占有重要地位。长行程线性导轨作为大型数控机床的关键部件,其精度直接影响大型数控机床的加工精度。要提高长行程线性导轨的精度,就必须对长行程线性导轨的运动误差进行精确的测量。激光运动误差测量方法具有高效率、高精度的优点,可应用在长行程线性导轨的运动误差测量中。激光运动误差测量系统需要在保证测量精度的前提下减小体积,使其能够安装在大型数控机床内,实现对长行程线性导轨运动误差的在线测量。半导体激光器具有体积小、易集成的优点,可作为测量系统的光源以减小测量系统的体积。然而,半导体激光器光束稳定性较差,且出射光斑为椭圆光斑,制约了以半导体激光器为光源的激光运动误差测量系统的精度。因此,改善半导体激光器光束的稳定性和椭圆光斑整形对提高基于半导体激光器的运动误差测量系统的测量精度具有重要意义。本文提出了双反射镜激光光束漂移主动抑制方法,可以在长行程运动误差测量中实时抑制激光的平行漂移（平漂）和角度漂移（角漂）;研制了光束漂移主动抑制系统,采用BPNN-PID控制方法实现快速光束漂移抑制;分析了不同滤波方法对长距离测量中信号噪声滤除的效果;同时提出了基于离焦原理的椭圆光斑整形方法,并分析了测量系统安装误差对四自由度运动误差测量的影响;使用Lab VIEW软件编写了测量程序,实现了测量数据的采集、处理和保存。最后将研制的集成激光光束漂移主动抑制方法和光斑整形方法的长距离四自由度运动误差测量系统对线性导轨进行测量,进一步验证光束漂移主动抑制系统、光斑整形方法和运动误差测量系统的可行性。测量结果表明,本文设计的激光光束漂移主动抑制系统可将激光的平漂从8.72μm抑制到3.83μm,角漂从3.50 arcsec抑制到0.61 arcsec。在1.2 m测量距离内,四自由度运动误差测量系统的直线度误差测量的平均标准差为4μm;通过与商用激光干涉仪的比对实验可知,角度误差测量精度小于±3 arcsec。