精密和超精密加工技术已经成为现代机械制造的重要组成部分，成为提高国际竞争力的重要技术。数控机床作为加工的重要装备，面对新的要求暴露出了自身的不足。提高数控机床的精度是提高数控机床产品质量、增强市场竞争力的关键所在，数控机床的误差问题已经成为了其广阔运用的障碍。误差补偿技术的出现很好的解决了这一问题，机床的精度得到了有效的提高。作为补偿技术的关键技术，误差的测量及建模技术的研究也越来越受到重视。 论文主要研究内容包括以下几点： （1）研究了球杆仪测量机床热误差原理。先从球杆仪基本测量原理研究，构建球杆仪测量机床综合误差的数学模型，研究测量结果是如何反映机床所存在的各个单项误差。进而研究球杆仪测量机床热误差的数学模型，在综合误差的基础上，进一步分离热误差，从而可以了解热误差对机床的复合影响。 （2）分析列举了数控机床的各个单项误差及主要的误差源，然后从误差源着手，分析典型及主要误差源对机床精度的影响，在球杆仪测量结果上的反映。通过观察及分析球杆仪测量结果，从综合误差中迅速找出形成误差的主要原因，并给出推荐对策，使得测量结果可以迅速应用于实践。 （3）通过多次实验采集机床误差信息，分析机床综合误差，分析误差产生的原因，并通过模拟误差补偿，观察误差补偿的实施效果，验证误差源分析结果。通过具体实例进行机床综合误差测量和补偿，画出补偿前后的误差曲线，通过补偿实例及补偿前后误差曲线可以验证使用球杆仪进行测量以及补偿的正确性和高效性。 （4）分析了球杆仪的误差测量原理及其存在的优缺点，在此基础上通过分析机床伺服系统动态特性与轮廓误差间的关系，提出了基于激光多普勒位移测量仪的圆轨迹非接触测量新方法。利用该方法通过在小半径状态下对不同半径及不同进给速率情况下的轮廓误差测量可以反映机床伺服系统的动态特性，并通过实验验证了机床伺服系统动态特性与轮廓误差间的关系，结果显示基于激光多普勒位移测量仪的园轨迹非接触测量是一个伺服调节、控制参数最佳化以及轮廓核查的重要方法，为在高速、小半径加工条件下实现高精度轮廓加工提供了理论指导。