小型五轴数控机床广泛用于精密部件制造，在车辆、船舶和航空航天等领域发挥着重要作用，五轴机床的几何误差在机床总误差中占比达20-30%，检测并补偿装置的几何误差是提高其加工精度的关键。本项目拟设计一套适用于五轴联动机床的空间误差的高效高精度测量装置。采用R-test测量仪的基本测量原理，设计测量装置的电气结构，同时设计一套多标准球工件用于本测量装置的测量，提出基于五轴机床末端位置精度测量数据的五轴机床几何误差模型和补偿方法，开发一套测量装置的控制软件以及误差补偿软件，实现小型机床空间精度的快速校准。

开发一款非接触式测量装置和一套多标准球待测工件，用于小型五轴机床空间误差的高效高精度测量，实现小型机床空间精度的快速校准。具体目标有：

（1）完成检测装置的机械与电气设计，装置需具有体积小，结构紧凑，易于安装与拆卸等特点。

（2）完成测量装置控制软件的开发，数据通过无线传输到数控系统，能够在测量方案制定后，生成对应机床的运动控制和数据采集程序，同时还要具备测量数据的显示、记录和导出等功能。

（3）完成测量装置的精度标定，构建测量系统误差模型，实现位置精度1μm/mm，测量频率2kHz的技术指标，能够在5℃温度变化范围内依然满足精度要求。

（4）完成多标准球工件设计，优化标准球的数量和分布，使得其具有较高的误差敏感度和测量效率。

（5）完成五轴机床误差评估软件的开发，通过测量数据解算出五轴机床的各项误差，并进行补偿。

（6）完成测量系统的集成测试，对系统的各项性能指标进行评估。

（1）开发了一款非接触式R-test测量装置，建立了考虑安装误差和电涡流传感器球面测量误差的标定模型，完成了装置的标定和精度验证，测量精度1μm/mm，达到了各项技术指标和功能指标。

（2）开发了配套测量球工件，使用DETMAX算法对测量球分布进行优化，提高了测量效率。

（3）开发了配套机床误差评估和补偿软件，采用LM算法进行误差辨识，并建立了基于微分逆运动学的迭代补偿方法和基于误差模型的查表补偿方法，实现了五轴机床的误差辨识和补偿。